研究生园艺生物技术课程教学模式探索

［摘 要］文章构建了基于PBL和TBL的园艺生物技术课程教学模式：以典型案例溯源主要知识点，通过读故事完成核心生物技术知识的课前预习；对知识点进行网络化重构，设计每章节的核心问题，根据模拟解答流程和整理后的网络图，形成课堂教学课件；创新课程学习小组的组建与课程教学过程的控制方法，进行PBL和TBL教学模式的改革；通过形成性评价和终结性评估相结合（4∶6），构建课程教学效果的评价与反馈体系。该教学模式创新解决了将教学内容“集零为整”、变“被动灌输”教学为“主动吸取”学习的教学问题。

［关键词］研究生教育；园艺生物技术课程；PBL+TBL；教学模式

［中图分类号］G643 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）02-0046-04

现代生物技术在园艺产业中的地位显著，在园艺作物种质资源利用与品种改良、栽培与采后生理基础研究、园艺产品集约化生产、产品质量安全评价等方面发挥重要作用。

一、园艺生物技术课程改革的重要性

园艺生物技术课程是园艺专业研究生培养中的专业主干课程，在研究生教学过程中存在一些问题，如课程内容多、信息量大、专业知识更新快、理论知识抽象、学生较难形成完整认知。由于园艺专业包含多个二级学科，分属不同的研究方向，学生知识背景与生物技术基础差别大。受研究方向影响，学生对生物技术的关注差异显著，传统的教学方式很难提高不同专业方向学生的学习兴趣。为此，需充分认识生物技术在园艺产业不同领域应用的现状与前景，凝练共性科学问题；根据共性科学问题对课程进行重组和知识体系的网络化重构，将知识集零为整；充分利用现代教学手段、翻转课堂，通过问题导向（PBL）模式、团队合作（TBL）模式，让学生变被动学习为主动学习。园艺生物技术课程的PBL和TBL教学模式改革对于提升研究生的学习主动性、思考能力和科研思维能力具有重要意义[1-3]。

二、基于PBL和TBL的教学模式

（一）PBL和TBL的概念

问题导向教学法（Problem⁃Based Learning，PBL）于1969年由美国神经病学教授Barrows提出[4]。PBL在我国本土化应用后取得显著效果[5-6]。PBL是透过务实问题或情境诱发学生思考，并建立学习目标，引导学生进行自我导向式研读，增长新知识或修正已有知识内容[7]，是一种以学生为实施主体的教学方法，倡导学生自主发现问题或教师根据教学目标提出问题，引导学生自行分析和解决问题。

以团队为基础的教学法（Team⁃Based Learning，TBL）于2002 年由美国Oklahoma 大学的Larry Michaelsen等学者提出，在欧美发达国家被广泛接受和采用，我国在医学和管理类学科教学中的运用研究也比较多[8-10]。相比传统的教学模式，TBL 实施中，教师从主导者转变为引导者，从“讲”师转变为“设计”师和听众；学生从“粉丝”转为“明星”，从被动变为主动。

（二）PBL和TBL教学模式的特点与优势

PBL和TBL强调学生的主动学习，将学习与任务和问题挂钩，强调把学习设置到开放、复杂、有意义的问题情景中，通过学生的自主探究和团队成员间的合作来解决问题，从而学习、理解和掌握隐含在问题背后的科学知识和理论，提升解决问题的技能和自主学习的能力[11]。PBL和TBL教学模式中，组建高效的团队是教学改革的关键。教师要确保学习团队的合理组建和高效管理。人数构成以3～5 人为宜，优先考虑相同专业方向的研究生。

PBL和TBL教学模式中，学生学到的技能包括：团队合作、文献选读、主持团队学习活动、自我导向学习、教学资源利用、倾听、课堂报告、记录、合作、尊重成员意见、呈现学习成果等。PBL和TBL采用小组式学习，在促进学生的沟通技巧、团队合作、解决问题、自主学习、资讯分享以及团队成员彼此尊重等能力方面具有明显的优势。

（三）PBL和TBL教学模式的教学方式与步骤

PBL和TBL的教学方式有很多种，不同的学校和专业探索了自己独特的教学方式，其教学思路是：教师提出问题，学生查找资料并分组讨论，最后展示总结。以马斯特里赫特七步过程（The Maastricht seven⁃jump process）为例，包括澄清术语、定义问题、头脑风暴、结构和假设、学习目标、独立研究和综合展示[12]，具体为：辨识并澄清情境或问题中的术语；拟定需讨论的议题；头脑风暴，以既有的知识来提供可能的解释；结构和假设，重新回顾第二与第三步骤，找出可能的解决之道，将解决之道组织并重新整理；拟定学习目标，组员间达成学习目标的共识；独立研读，每名学生针对学习目标搜集资料；小组共同分享研读的成果。

（四）PBL和TBL教学模式中教师的角色与责任

PBL和TBL教学模式对教师的知识结构、教学思维、协调能力等都提出了较高的要求。教学中，教师要对教学进行合理规划和管理，精心设计学习形式，建立有效的评价机制，促进教师间的协作交流，以保障教学效果[11]。实行PBL和TBL教学需要教师积极地转换角色，成为学生学习的积极引导者、主要促进者，并参与到学生的研究中，成为学生与小组的成员、合作者。

在PBL和TBL教学实施中，教师的主要责任有：确认或设计一个开放性的问题，帮助学生了解相关情况，并引发他们思考；呈现问题给学生，帮助学生反思自身经验，开发专业技巧，提升解决问题的能力；组织学生分组讨论；观察学生讨论活动，关注进展；让小组提出解决方案，呈现成果。教师引导小组呈现学习成果，并鼓励学生检视所学，通过提问、讨论，促进学生进行批判性思考，养成批判性思考问题的习惯。

三、园艺生物技术课程及其改革实践

2018年，湖南农业大学修订了研究生园艺生物技术课程教学大纲，确定了课程主要的教学内容：园艺植物研究材料的创制与培养、分子标记研究策略及其应用、基因功能研究的策略与方法、组学研究策略与方法、转基因安全控制与评价，旨在培养研究生的创造性思维、试验综合设计能力和利用生物技术进行园艺科研实践的能力。该课程对一级学科园艺学下面5个二级学科专业方向（果树、蔬菜、观赏园艺、茶学和中药资源）的研究生开设，学生来源复杂，知识背景差异大，有的学生在本科阶段学习过生物生化与分子生物学课、遗传学课、基因工程课或园艺生物技术课等课程，有的学生则缺乏以上部分课程的本科学习经历。另外，不同的二级学科专业又分为3～5个研究方向，包括栽培、育种、采后、逆境生理等，不同研究方向学生的文献资料涉猎范围的差异巨大。大多数内容涉及分子水平，处于研究的前沿，比较新颖抽象，学生实际接触少，使得部分专业方向的学生独自学习难度大。传统的大班上课因课时有限，课时内无法完成的知识点急需提供现代网络教学平台给学生进行课程预习、自学及课后深入讨论和拓展学习。基于以上问题，要对园艺生物技术课程进行改革。有教师对这门课程尝试了不同的改革，如按基础水平分班教授，课程内容模块化重组，讲授结合多媒体和讨论，推行启发式、参与式、情景化以及双语教学模式，理论与实验实践结合，多样考核等[12]。

园艺生物技术课作为一门科学研究型课程，其内容可分为应用基础研究和应用研究。应用基础研究包括通过对基因组、转录组、蛋白组的研究，加深学生对园艺作物的系统认知，使他们学会利用生物技术对重要性状基因的发掘与功能验证，加深对栽培生理与生长发育机制的理解，以及利用细胞工程、染色体工程、分子标记等生物技术手段进行种质创新或改良等；应用研究包括结合生理生化和分子水平的认知，开发园艺作物栽培新技术或育种新技术。若能厘清这些内容的逻辑关系，形成系统的网络化结构，可以促进学生联想记忆，提高学生的学习效率。通过鼓励学习小组结合专业方向特质解答共性问题，提升不同知识背景学生的学习兴趣与参与度，进而提高学习质量。

四、园艺生物技术课程知识点的网络化重构

结合问题，对现有园艺生物技术知识系统进行重构，将片段化、线性化甚至是模块化的知识点转化为有机的网络化认知结构。

比如问题：怎样找出并验证孟德尔豌豆杂交实验中控制豌豆花色的基因？

模拟解答这个问题大体可设计为：

先让学生回顾孟德尔遗传规律的发现过程，总结孟德尔的两大规律，并拓展摩尔根关于连锁的研究工作（知识节点）；

在基因克隆（重要节点）部分设计正向遗传手段（重要节点）——基于分子标记-连锁（知识节点）的图位克隆（知识节点）来克隆基因，其中会涉及文库和载体构建以及传统育种操作等内容（知识节点）；

找到基因位点后，通过DNA测序（知识节点）验证基因位点所有基因，PCR扩增（知识节点）各个候选基因，设计基因转化（知识节点）或基因编辑（知识节点）进行基因功能验证。

上述这个问题存在多种解决途径，不同的前提下，解决办法不一样。教师对问题的解答不应设唯一的标准答案，模拟解答主要是为了给学生分析解答问题提供参考。

提出下一个问题：在孟德尔那个年代，为什么他发现了遗传规律却不能找出控制其所研究性状的基因？引导学生思考：因为孟德尔那个年代还有很多分子生物技术没有出现，无法完成基因克隆与验证工作。进而引发学生进一步思考：各种现代生物技术发展与应用的基础是什么，这些技术是什么，在什么时候、基于怎样的条件发明出来的？通过引导学生深入思考，培养学生的创造性思维。

设计有效率的PBL问题要基于以下原则：问题应该与课程的阶段性目标相匹配；问题应该符合学生的兴趣；问题应该是开放式的，有能够刺激讨论的要点；问题解答过程中涉及的知识点应触及基础课程相关领域，以鼓励学生对知识进行整合，并牵引出课程知识点。

另外，本课程应按园艺生物技术课程的科学逻辑与主题设计问题，注意问题的层次与问题间的逻辑关系，要将多个问题总结为一个大问题来概括园艺生物技术课程的核心内容。

设计好问题后，引导学生在解答过程中将各个知识点连接成网络，再将知识网络采用Cytoscape 和思维导图软件进行具象化整理，最后利用PPT整理成教学课件。

五、园艺生物技术课程教学过程的控制与评价

采用PBL和TBL教学模式，按不同专业方向以3～5人分组，选出小组负责人。各学习小组课后对每章节的科学问题进行资料查阅，讨论和形成具有各自专业方向特质的联合报告，在线提交报告或课堂汇报。论述过程中进行开放性讨论。

学生的学习受评价方式的影响。研究生课程将形成性评价和终结性评估相结合，形成性评价主要由课前网络学习情况、小组成员互评参与度构成；终结性评价由每章节联合报告评分构成，联合报告由教师负责考评，包括每组报告是否回答了共性问题、学生评估报告的专业特质体现程度。形成性评价和终结性评价占比为4∶6。

六、结语

运用PBL和TBL教学模式，结合现代网络在线学习平台，以培养园艺专业研究生的科研思维能力和解决问题能力为教学目标，将教学内容“集零为整”，变“被动灌输”为“主动吸取”，这对于培养综合性的园艺专业人才具有重要意义，也为今后推进农业院校园艺专业人才培养模式提供了可靠的案例。

［ 参 考 文 献 ］

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［责任编辑：黄紧德］