基于CAS理论教学模式的《茶学研究法》教学改革研究——以“茶树田间试验”教学内容为例

熊立瑰，李 娟，王英姿，陈金华，黄建安，刘仲华

湖南农业大学 园艺学院/国家植物功能成分利用工程技术研究中心/茶学教育部重点实验室/植物功能成分利用省部共建协同创新中心，湖南 长沙 410128

高等学校作为国家创新体系中的重要组成部分，肩负着培养创新人才和高层次专门人才的重任[1]。其中本科教育依然是我国高等教育的主体，且长期处于教育结构的中心地位。然而，高等学校对高层次专业人才的培养都是建立在传统的教育理论基础上，其中本科课堂教学一直延续着传统的机械还原理论[2]。教育活动产生的各项因素、过程与其结果不是传统教育的决定论，而是这三者之间关系的概率论[3]。这种现象在茶学本科课堂教学过程中尤其明显，依旧是通过简单、线性和决定论的方法来处理各类教学问题[4-10]。

21世纪初期，教育理论发生了明显的变化，其中复杂适应性系统（Complex Adaptive System,CAS）开始受到广泛关注和接受，并在很多自然学科的教学领域被采纳与运用[11]。CAS理论核心是以主体的适应性来造就主体与环境之间的复杂性。《茶学研究法》的课程教学过程是一个复杂的适应性系统[12]，教师与学生在此系统中都充当着适应性的主体角色。在CAS理论指导下，教师可以优化教学模式，学生可以强化学习的适应性。本文基于湖南农业大学对茶学专业高层次人才培养的目标，将CAS理论应用到《茶学研究法》教学过程中，以充分发挥其理论优势，改善教学效果，提升教学质量，激发学生学习的主动性和积极性，为《茶学研究法》课程的教学改革提供思路与参考。

1 基于CAS理论教学模式下《茶学研究法》课程教学的可行性

1.1 课程教学现状

茶学专业是我国高等教育体系中的特色学科，涵盖农、理、工、贸、文等学科内容，是一门培养学生理论学习、实践应用、科学研究与创新创业等能力的综合性学科[8]。在本科生教育教学工作上，注重学生的专业教育和通识教育的联合培养；在本科生培养方案上，采取强化创新人才和创业教育的双创课程体系设置，以培养出具有革新性和开拓性的复合型技术人才。受此因所趋，茶学本科专业开设了《茶学研究法》。目前，茶学专业总体而言承袭的是传统教学理论，对《茶学研究法》课程的教学重视度不够。一是课程安排在本科三年级，没有统一的教材，一般由授课教师根据教学大纲要求及教学经验而制作的PPT讲稿进行教学。二是师资团队尚在完善中，授课方式相对传统；授课教师大多是刚毕业的年轻讲师，课堂经验稍有欠缺；三是尽管茶学专业将课程教学始终放在教育改革的重点方向，但在实际教学过程中受到教学条件、场地与环境等的限制，教学效果一般都不佳。可见，对《茶学研究法》课程教学亟待进行研究与改革，特别是像湖南农业大学茶学专业目前推行学、研、产紧密结合的教学模式，以及将课堂理论研究成果应用到茶产业生产实践中，以促进茶产业的转型升级和创新驱动发展的要求[9]，更需探索并实施新的教学模式。

1.2 课程教学存在的主要问题

1.2.1 课程内容广而多

《茶学研究法》是茶学本科专业开设的一门研究方法指导性课程，目的是增加本科生对茶学专业试验训练、科学研究、生产应用的学时数[10]，兼顾本科教学的重心——理论性与应用性。但是，该课程内容覆盖较广，涵盖茶学试验的基本要求与原则、茶学常用试验设计与样品采集、茶学研究与仪器分析、茶学数据资料的整理与统计分析等。由于当前教学过程存在重理论轻实践的现象，学生普遍反映该课程内容繁冗复杂，学习过程乏味吃力，导致课程教学效果不理想。

1.2.2 教学模式传统单一

在《茶学研究法》的实际教学中，教师们大多采取传统讲授法的教学模式。一般先由课任教师制作与教学内容相关的PPT课件，再由教师向学生展示和讲解，最后解答难点和问题，布置作业。调查显示，仅有12%的学生喜欢传统的课堂教学模式，88%的学生喜欢运用多种教学方式和手段辅助的教学模式[11]。

1.2.3 师生互动不足

《茶学研究法》课程可以激发学生对试验设计及统计知识的需求，拓宽本科生对理论联系实践应用方面的眼界，提供教师课堂授课与学生自主学习的机会。但大多数教师对于本课程涉及的前沿理论与新技术采取一带而过的授课方式，课程学习没有与时俱进，导致学生无法在第一时间接触和学习这些新的知识。此外，茶学专业新的互动课堂教学模式较少，学生的学习热情不高，课堂参与度较低，严重制约了教师与学生的互动教学。可见，课堂上师生互动不足，既是影响课程教学质量提升的因素，也是阻碍茶学本科教育教学改革的主要问题。

1.2.4 学生知识储备薄弱

《茶学研究法》课程教学的目的是提升学生初步掌握茶学专业中生产类科学知识、多层次试验方法、田间试验技术、抽样调查和统计分析等技能，并在此基础上逐步提高学生撰写相关科技论文的能力，以期能对今后职业选择规划、创新创业、独立开展科学研究等方面有所帮助。但由于目前高校扩招政策的影响，学生的基础知识不扎实及学习自主性较弱，加上教师开课前缺乏对学生基础知识进行针对性和系统化的梳理，导致学生学习积极性和对课程的兴趣不够，从而直接影响课程的教学效果。

1.3 CAS理论教学模式下课程教学的可行性

CAS理论认为复杂性系统中的主体是具有感知能力和适应能力的、活的和主动的主体。这样的主体才能与环境进行相互作用。从微观角度来分析，CAS理论中讨论的主体可以理解成具有主动性和适应性的个体。这些个体与环境发生相互作用时会遵循一定的准则，即反映模型[2]。在实际的应用中，这种反映模型中的个体能够根据自身的行为效果来修正自身的行为准则，从而获得个体最大的生存。从宏观角度来分析，该理论中系统的主体不是一个局部概念，而是由这些具有活性的单个个体所组成的复杂主体系统，并且研究主体系统变化的现象。主体的主动性也决定了复杂性系统中主体行为的复杂程度[12-13]。

《茶学研究法》作为茶学专业学生的必修课，是茶学专业本科教育教学改革的重点课程。从CAS理论的角度来分析，《茶学研究法》课程教学系统是由大量的按照教学规则或者教学模式进行的教师的教与学生的学所组成的动态系统。这种系统是一种由非线性的主体活动所形成的动态系统。在此系统中，任何微小的变化都可能导致教学效果产生巨大差异[2,11]。该系统中的主体可以是茶学专业的教师、外聘的茶企业领导、茶行业的网络或新媒体人、茶学专业学生、茶产业管理人员、各届校友和茶行业的专家等。这类主体都具备茶学专业的理论知识或者能参与到茶产业的发展活动中，并且能与其他主体进行协同合作。

从CAS理论为视角来研究《茶学研究法》教学系统中的主体——学生，可以将他们归结为一个个具有主动适应性的个体。这些个体在茶学专业本科学习阶段会形成个体之间的特殊性与差异性，其特点一般表现在每个学生个体的学习方法和习惯、学习效率与能力、学习目标与质量、学习的主观能动性与积极性等方面。学生个体经过长时间的学习，可以达到不同的学习阶段，这些个体之间的学习状态也会发生变化。由此可总结出：每个学生个体要不断地尝试与调节自身的学习方法和习惯，来适应学习环境并提升学习效率和能力，进而促进自身学习的主观能动性以及调动自身学习的积极性。除此之外，茶学专业教师也可通过CAS理论来了解和帮助学生提升学习质量，从而全面完成教学任务并且实现教学目标[13]。可见，CAS理论在《茶学研究法》课程教学当中能够发挥重要指导作用。基于CAS理论的教学模式既可以提高学校的教学质量，又可使茶学专业学生个体在今后的就业发展道路上具有独特的适应性，更加符合国家对高层次专门人才培养的需求。

2 基于CAS理论的教学模式在《茶学研究法》教学中的应用——以“茶树田间试验”教学内容为例

2.1 模式构建

2.1.1 课程准备

课程准备是开展茶树田间试验教学过程中最重要的一步。茶学专业教师需要充分做好课程开始的相关硬件和软件准备工作，要着重介绍茶树田间试验的基本要求与原则，使每位学生个体能够掌握在茶树田间试验教学中所需要的基本方法以及常用术语，再对学生分享和介绍茶树田间试验的案例。除此之外，教师还要梳理出一些必要的说明，如茶树田间试验的小区技术需要使用什么知识点和可以呈现什么效果等方面的内容。通过这种教学方式来刺激学生快速进入到课程学习状态当中[14]。再接下来的茶树田间试验准备中，教师还需要对参与的学生个体布置茶树田间试验学习的基本任务、要求、误差的来源及其控制、试验重要性等方面的内容，以便让学生对本课程有一个系统的认知，同时也可加强学生的参与度和学习的满意度。随后，教师在学生参与茶树田间试验的过程中给予适当地引导来调动学生的积极性，让学生对此课程所涉及的一些知识点进行学习和掌握。通过对基础知识的熟悉后，可加强学生在今后的学习阶段里灵活运用各项实验技术的能力。最后，教师可以将班级学生进行分组来评估教学效果。一般以2 ～ 3个学习兴趣小组为最佳，同时选出各组的组长，由组长负责组内成员开展相关试验工作。

2.1.2 课程设计

课程设计是整个茶树田间试验教学过程中最困难的一步。茶树田间试验准备进行分组后，教师可根据试验的种类进行小组课题分类，按照试验性质、试验阶段、试验因素、试验面积、试验年限和场地进行划分，让各小组自由选择，并且要求每个小组选出1 ～ 2个成员出来讲述个人对于茶树田间试验的看法，这样可以确保在茶树田间试验教学过程中每个学生都能充分参与，保证了每个学生能通过参与茶树田间试验过程获得知识和成果。这个过程产生的学习效应也就是CAS理论中对适应性变化的解释，即在整个教学系统中的每个个体都可以根据环境找到自己相适应的改变，从而达到适应当前环境的状态。同时在茶树田间试验设计过程中，尽可能让组内的每一位成员发表自己对于试验方案的想法，并付诸实践[15]。最后，在每组的组长带领下确定各组的试验方案。此外，在确定试验方案的同时，要保证各组组员能够掌握围绕该试验方案产生的知识点以及原理，这样才能确保每个学生都能掌握该课程涉及的理论知识。

2.1.3 课程实施

课程实施是整个茶树田间试验教学过程中最关键的一步。这一阶段需要给学生充足的时间来进行试验地的选择、区化和标记、试验材料的准备与栽培、试验用地的管理、茶叶采摘与档案记录等来完成茶树田间试验方案的实施。教师可以督促各小组之间的互相交流，也可以参与到小组试验过程给予指导。教师在指导过程中，可以进行适当的引导教学，但不能提前指出茶树田间试验过程中各组出现的问题，也不能提前预告各小组的试验结果。这样做可让学生在试验过程中享受学习的乐趣，养成学习的自主性和自发性，从而达到培养学生具备良好学习习惯的目的。最终可形成教师与学生之间良好的互动氛围，学生掌握知识的能力也会得到有效锻炼与提升[16]。在茶树田间试验实施过程中，教师需要提醒学生将茶树田间试验过程中遇到难点、疑点或者容易出错的地方详细记录下来，以便教师召集班级所有成员开展讨论活动，集思广益，共同解决。这样实施可以全面提高学生在试验过程中掌握知识的能力和效果，并使试验内容的完成度更好更优质。

2.1.4 课程交流

课程交流是整个茶树田间试验教学过程的最后一步。这个阶段的主要目标是让各小组展示本组完成茶树田间试验样品的采集、制备以及茶叶主要生化成分的测定，完成整个试验的检验，比较按照不同的试验分类产生的结果。大家一起参与交流讨论，互相学习取长补短。学生在此过程中可以了解其他小组在茶树田间试验过程中所应用的知识点，了解其他小组遇到问题和困难是通过什么方式来解决的[16-17]。教师在此过程中起协调各小组之间联系的作用，使各小组成员彼此交流更充分完整。最后，教师需要针对班级内所有学生提出问题进行总结和讨论，引发学生完成试验之后能够思考问题，并能将涉及到的各项知识更加深入透彻地了解和全面掌握，并在今后的学习中做到融会贯通、灵活运用和举一反三[10,18]。除此之外，在教师与学生及学生与学生的交流过程中，其本质也是CAS理论中关于具有适应性个体之间的互相交流，这种交流促使个体通过不断地适应环境变化来完成自我修正和优化。

2.2 结果与分析

2.2.1 学风建设

在《茶学研究法》课程的教学模式改革中发现，课堂学风建设是教育改革的重点内容之一。教师通过引导式教学可以活跃课堂气氛、增强学生自主学习的主体意识，引导学生从“要我学”向“我要学”转变。良好的课堂学风可以激发学生自主学习的动力，让教师的教学工作事半功倍。随着教学模式改革工作的推进，学生的出勤率明显提高，很少有人旷课，迟到早退现象也有极大改观。学生多次开展主题班会，主动探讨学习目标及学习动力等问题。学生们意识到学风正、班风好、凝聚力强对学习有促进作用，可以促成你追我赶的良好学习氛围。在今后深化教学改革方面，可不断对课堂学风加以建设和引导。

2.2.2 学生的积极性和适应性

本研究基于CAS理论的教学模式，针对目前茶树田间试验课堂教学中存在的问题，从课程准备、设计、实施和交流四个方面进行改革措施，采取分组选题、团队合作、竞争汇报、集体交流与讨论学习经验及成果，教师在课堂上减少理论传授，增加实践互动，对课内产生的问题给予启发性指导，让学生自主查找文献资料，鼓励学生自发组织试验方案，激励学生自由讨论试验结果等，结果表明有效地促进了学生思考问题，提升了学生学习的主观能动性，培养了学生课前预习及课后复习的良好习惯。其中，教师对学生进行分组选题建立小团队，有利于组内成员形成互帮互助的学习氛围，组与组之间形成了你追我赶的竞争意识。学生对《茶学研究法》的参与度明显增加，大多数学生都具有自主学习的意识，学习的积极性和适应性有明显提升。

2.2.3 学生解决问题和实践能力

传统教学模式的效果考核主要看重学生该门课程的成绩，往往造成学生过于注重理论知识而忽略实践应用能力。长期以往，学生们只局限于掌握书本知识以及只关注考试结果，进而导致眼高手低、解决问题和应用能力较差等现象。而基于CAS理论的教学模式，启发了教师的引导式教学，促进了学生团队的合作，能让学生们自己去发现和发掘问题，探索未知领域，形成自己的知识网络和理论架构。教师可通过汇总学生们的问题，组织学生集体参与交流讨论，从而有利于学生分享问题和提出解决问题的方法，培养了学生独立思考和实践能力。在理论知识进行实践应用方面，能让学生深入田间进行实践操作，将理论知识应用实践中；学生通过身临其境的感受教学，可有效强化理论知识，加深实践操作能力。可见，基于CAS理论的教学模式，既提高了学生们学习的兴趣，又提升了学生实践活动的适应性。

2.2.4 师生互动

基于CAS理论教学模式的茶树田间试验课程教学改革，教学效果还体现在教学互动上，尤其是师生之间的学术交流更加频繁密切。一方面教师可适时鼓励和赞扬优秀的学生，同时又能有针对性地引导个别“惰性”思想较浓的学生，以培养其树立正确的学习观念，提高其团队参与意识；另一方面形成了师生之间良好的互动氛围，促使学生对茶行业的前沿问题产生浓厚兴趣并积极参与教师的科研项目等，全面促进了学生们对理论知识的掌握及实践应用水平的提升。学生们普遍反映新的教学模式不仅能够促进师生关系和激发大家的学习兴趣，还有助于提升个人的综合能力及加强团队的合作意识。

3 结语

《茶学研究法》是茶学专业的必修课，具有专业性强和实践性高的特点。为了提升学生的知识应用能力，使学校教学质量和效果得到优化，本文以《茶学研究法》本科课程中茶树田间试验为例，基于CAS理论的教学模式，针对具体课程教学内容和教学形式进行改革，通过提高教师领路人和引导者的意识，培养学生自主学习的习惯，加强学生学习的适应性；同时通过鼓励学生成立学习小组，以形成学生之间互帮互助的良好学习氛围，达到锻炼学生实践能力和提升教学效果的目的。结果表明，这种新的教学模式，既有利于教师教学技能的提升，又能增强学生们的学习热情。而将这种教学模式逐渐拓展到茶学专业其他课程教学中，可促进茶学专业教学改革力度，优化人才培养方案，更新课程教学内容，强化科研实践等，可为培养国家高层次双创人才做出新贡献。