基于“总师”型人才培养的植物学实验课程教学改革与实践

2025-02-01高源王军党凯姜山峰牛卫宁

智慧农业导刊 2025年1期

摘" 要：植物学实验作为高等院校生物技术相关专业的重要专业基础课，是高校新生首先接触的专业核心课程之一。结合西北工业大学对“总师”型人才培养的要求，依托学校“总师”育人文化，该文深入探讨西北工业大学植物学实验课程的教学模式、内容和课程思政等方面的改革。论文从课程改革的必要性出发，详细介绍在培养“总师”型人才过程中所采用的路径和方法。通过这一实践探索，旨在为“总师”型人才的培养及植物学实验未来的教学改革提供有益参考，以促进生物技术高素质创新型人才的培养。

关键词：植物学实验;“总师”型人才培养;教学实践;教学改革;总师育人文化

中图分类号：G642" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：2096-9902（2025）01-0111-04

Abstract： Botany experiment， as an important professional basic course for biotechnology related majors in colleges and universities， stands as one of the primary courses of study encountered by incoming freshmen. Combined with the requirements of our university for the training of \"Chief Designer\" talents， relying on the \"Chief Designer Education Culture\" of Northwestern Polytechnical University， this paper discusses the the reformations evident in the teaching methodologies， content， and ideological underpinnings of the course \"Botany Experiment\" at Northwestern Polytechnical University. Starting from the necessity of curriculum reform， the thesis extensively elucidates the the pathways and methodologies adopted in the process of cultivating \"Chief Designer\" talents. Through this practical research， the intention is to provide useful reference for the training of \"Chief Designer\" talents and the prospective reforms of botany experiment teaching， thereby promoting the training of high-quality and innovative talentsof biotechnology.

Keywords： botany experiment; training of \"Chief Designer\"; teaching practice; teaching reform; chief designer education culture

西北工业大学秉承“育国之栋梁、铸国之重器”的使命，始终坚持为党育人、为国育才，形成了独具特色的“总师育人文化”[1]。所谓“总师”，不仅是具备卓越个人科研能力的科技领军人物，更是拥有国际视野、战略高度以及强大组织能力的典范[2]。学校以“总师育人文化”引领人才培养，旨在培养“具有家国情怀、追求卓越、引领未来的领军人才”，聚焦于“低调务实、兼收并蓄，厚积薄发、为国铸剑”的精神内涵，培养学生具备“专业精、系统强、重实践、能担当”的“总师”雏形特质[3]，着力培养学生的专业知识结构、系统观念、解决问题的实践能力，以及为国铸剑的使命感，不断推动更高质量的人才培养体系建设[4]。

植物学实验作为生物学科教育的重要组成部分，不仅为学生探索自然奥秘提供了契机，更是培养科学思维与实验技能的关键环节[5]。植物学实验与植物学理论课程密切配合，作为专业基础课程，旨在加深学生对植物学基本理论、植物基本结构与功能以及植物生物多样性的理解与认知[6]，通过掌握植物学实验的基本原理与方法，学生能够在实验中验证基本理论，培养植物野外观察、标本采集以及室内解剖观察、愈伤组织诱导等基本操作技能。自2020年起，生命学院将植物学实验独立设为实验课程，经教学实践，教学效果显著提升，学生反馈良好。

随着科学技术的迅猛发展，社会对高素质人才的渴求愈加迫切，培养兼具专业化技术、创新精神、实践观念、团队协作及客户至上的“五大特征”的“总师”型人才显得尤为重要[1]。基于对“总师”型人才的培养要求，需解决基础知识传授与提升学生自主学习兴趣、创新能力的双重任务，促进学生德智体美劳全面发展，成为“低调务实、兼收并蓄，厚积薄发、为国铸剑”的“总师”型人才，已成为目前植物学实验课程建设的重要方向与趋势。

1" 植物学实验课程创新建设及改革的必要性

研究对大多数本科教学体系中的植物学实验系列课程调研后发现，植物学实验课程存在的主要教学痛点如下。

第一，植物学实验是生物学相关专业的基础课程，无论是工科院校还是其他院校，都会涉及植物细胞、组织的观察，植物器官的形态和结构分析等基础实验内容，都强调实验操作技能的培养，如显微镜的使用、样本制备、植物形态观察与描述等。注重实验结果的交流和讨论，通过实验报告等形式，培养学生的表达和交流能力。但作为工科院校的植物学实验需更加强调实验的实践应用性，让学生了解植物学知识在实际生产和科研中的应用[7]。

第二，低年级本科生植物学实验内容主要集中在形态与结构的展示以及验证性实验上，这些基础实验在教学中至关重要。然而，随着学科的发展与人才培养的需求，亟需培养学生的创新思维[8]，构建一个多层次的创新型实验教学体系。专业实验教学不仅涵盖常规的验证性实验，更需重视高阶综合性实验的设计。建立一个契合人才培养需求的创新实验教学体系，并形成特色鲜明的多层次实验架构，已成为高等教育质量工程改革的重要方向和热点议题[9]。

第三，植物学实验的设计性与探索性尚显不足，动手能力与科研素养的培养普遍不足，成为许多高校植物学实验课程的通病[10]。应及时将最新的科研成果融入教学内容，其不仅能激发学生的专业学习兴趣，还能推动科研进步，强化科研育人的功能。加强教育与科研的紧密结合，已成为培养创新型人才的重要途径之一。

第四，植物学实验课程思政教育仍存在不足之处。思政内容的融入尚显浅显，未能与实验课程的核心知识点实现深度交织;其次，教学形式过于单一，缺乏互动性和创新性，难以激发学生的共鸣与思考。另外，课程内容与社会现实的结合度不足，未能充分引导学生将学术研究与个人成长和社会发展紧密联系起来。应结合国家和区域发展要求，结合文化背景，加强各学科之间的联系，构建植物学课程思政教学体系[11]。

2" 植物学实验中“总师”型人才培养路径

2.1" “总师”型人才培养理念融入植物学实验教学改革助力生命学科专业特色人才培养

通过多种手段优化教学模式，结合学科特点，培养学生“低调务实、兼收并蓄，厚积薄发、为国铸剑”的品格，提升学生的实践能力与创新精神。重视课程内容的时代性与前沿性，及时引入最新的学术成果，增强学生的专业认知。打破传统课程的一致性，结合学生实际情况，精心选择并整合教学内容，构建具有西北工业大学特色的植物学实验课程体系。

2.2" 采用BOPPPS+PBL的教学方法建立植物学实验的混合式教学模式

为了实现“专业精、系统强、重实践、能担当”的学生培养目标，就必须将学生置于学习的核心，引导他们主动分析和解决问题，激发内在的学习兴趣与主动性，使知识传授与能力培养协调发展，重点提升学生实践能力和创新意识。通过采用BOPPPS+PBL教学模式，与传统实验教学方法相结合，建立适合植物学实验的混合教学模式，助力实验学生自主性学习。

2.3" 构建生命学科特色“总师”特色思政教育，培育“总师”文化

培养具有家国情怀、追求卓越、引领未来的“总师型”领军人才是植物学实验的教学目标，有机融入“总师”特色思政元素，引导和培育“总师”育人文化。总结生命学科“总师”案例，将“总师”案例与生命学院在航空航天领域的科研实践融入课堂教学，塑造学生正确的人生观、价值观、职业观，培养学生探索创新等的科学精神和社会责任感，激发学生的爱国情怀。此外，创建具有生命学科专业特色的育人模式，将植物学实验内容与劳动教育紧密结合，使学生树立正确的劳动观念，提高学生劳动素养。

3" 植物学实验中“总师”型人才培养方法

3.1" 以培养“总师”型人才为目标，建立BOPPPS+PBL教学模式

通过BOPPPS+PBL教学模式，融合传统实验教学方法，建立适合植物学实验的混合式教学模式，实现学生的自主性学习，如图1所示。将传统实验教学与BOPPPS模式相结合，构成6个部分：学习目标、课堂导入、参与式学习、课程前测、课程后测和课程总结。同时，以问题为导向的PBL方法融入其中，打造BOPPPS+PBL混合教学课堂。整个教学过程分为三大环节：课前阶段（发布教学资料和材料、明确教学任务和目标、进行课前测验）、课上阶段（参与式学习、课后测验）和课后阶段（在线答疑、课后总结）。通过网络资源、数码显微互动实验室与植物学实验课程的结合，激发学生对实验学习的热情和自主性，努力开启学生内在潜力和学习动力，持续提升他们的专业素养。

3.2" 优化实验教学内容，构建高阶性、创新性、多元化实验体系

3.2.1" 改革验证性实验内容，建立开放式实验教学模式

通过对验证性的实验内容与“三航”特色有机结合，以及研究失重与辐射对于植物性状的影响，使学生了解“三航”在植物学上的应用。一方面，探索更多突变性状，增加实验教学的趣味性;另一方面，减少学生对于实验品种的限制。例如利用植物回转仪探究微重力环境对植物生长的影响、利用植物培养箱探究研究植物对温度、湿度、CO2浓度等太空环境因素变化的响应。此外，充分利用生命学院生命科学创新实践基地开展开放性实验，为学生创新教育创造条件。在教学过程中，增加学生自主设计实验的内容，以提升学生专业素养和学科精神，培养学生深度分析和勇于创新的能力。同时，鼓励学生积极参与学科竞赛、创新创业等活动，学生创新意识，提升学生实践能力，培养学生系统整机观念。

3.2.2" 构建创新性实验体系，发挥学生的主动性

创新型实验的核心在于激发学生的创新意识。摒弃以往“照搬课本”的实验教学方式，打破学生对“按讲义步骤操作即可”的固有思维惯性，采取“实验题目固定，实验方法开放”的课程模式。这一举措旨在引导学生运用已有的基础实验知识，结合植物学或其他相关课程的知识点，自主设计实验。在实验课程中，根据学生人数自愿分组，每组2至3人。融入生命科学前沿研究与热点话题，学生选题后查阅文献，通过讨论确定实验方案，教师评审并提出修改建议，最终形成实验方案。实验小组按方案操作，制作PPT汇报，进行小组间交流与讨论，教师分析实验结果，旨在激发学生主动性，构建创新实验体系，培养高素质创新人才。

3.2.3" 建立植物学“校内实验+野外实践”的教学体系

通过开展校园标本采集和校园植物资源调查实验项目，以秦岭生物学野外综合实践省级一流课程为依托，建立起植物学“校内实验+野外实践”的教学体系[12]。在这些实验项目中，学生能够自主分析校园植物的形态结构特征，灵活运用课堂理论，掌握植物种类的鉴定与分类技能。一方面，这有助于加深学生对理论知识的理解，另一方面也能提升其实践动手能力，如标本制作。此外，借助校园植物网、花伴侣、形色等工具，实现植物信息的数字化、信息化和智能化，为学生提供快捷的植物认知和辨识途径[13]。同时，将课堂内容与秦岭生物学野外植物学实践教学相衔接，进一步完善“校内实验+野外实践”的教学体系。

3.2.4" 优化实验技术与科研接轨

生物学研究方向层出不穷，植物学也不例外。对于那些历史悠久的实验内容，我们应取其精华，去其糟粕，在致敬经典实验的同时，注入新鲜元素，革新实验技术，摒弃陈旧感。在实验教学中，优化实验技术，如引入失重模型制作、植物组织培养技术、植物突变诱导技术等，将课程设计与科研接轨，注重培养学生的学科交叉能力、自主学习能力、系统思维和逻辑分析能力，从而在实验教学中拓展知识的广度和深度。

3.2.5" 优化课程考核体系

通过“专业精、系统强、重实践、能担当”的学生培养目标，优化以往考勤+实验操作+实验报告的考核方式，建立多元化考核体系。学生成绩的构成包括平时表现、单元测验、实验操作、考试成绩以及设计实验解决问题，合理设置各项考核指标权重。考查的内容包括学生对知识的掌握程度、分析和解决问题的能力、创新意识和科学素养等。

3.3" 融入“总师”特色思政教育内容，培育“总师”育人文化

3.3.1" 将“总师”精神融入课程，激发学生跨学科探索精神与爱国情怀

在空间重力实验的讲授中，可结合西北工业大学生命学院近年来参与航空航天医学及生命科学研究的实例为切入点，旨在激发学生对于跨学科研究的热情，拓展他们的科学视野，促使其更深入地探索生命科学在航空航天领域的重要性和应用前景。在校园植物识别与标本制作过程中，可以以吴征镒院士为主导的《中国植物志》编撰事迹为例，吴院士与312位作者和164位绘图人员经过数十年的野外采集、室内鉴定和45年的辛勤编撰，最终完成了5 000多万字的宏大著作。通过这一事迹，培养学生的使命担当，引导其树立正确的人生观、价值观和职业观。在讲解菊科植物青蒿时，可以屠呦呦院士发现青蒿素的艰难探索与创新历程为切入点，介绍其在抗疟疾工作中的杰出贡献。这一过程不仅培养学生的探索精神和专业兴趣，还激发其爱国情怀。在植物种植实验中，以植物雄性生殖细胞发育过程为核心，讲述“杂交水稻之父”袁隆平院士带领研究团队发掘水稻雄性不育系的故事。通过介绍袁院士及其团队为实验三系配套开展的大量实验，鼓励学生勇于探索与创新，激发民族自豪感和爱国情怀，并培养其社会使命感与责任感。

3.3.2" 利用学校农场开展植物种植实验，加强与学科专业相结合的劳动教育，打造具有生命学科专业特色的育人模式

利用学校海天苑农场（教育部学生综合素质训练基地）改善植物种植实验条件，一方面使得学生了解完整的生物系统发育连续过程，另一方面提高学生劳动素养，使学生树立正确的劳动观念，具有创造性的劳动能力，培养积极的劳动精神，养成良好的劳动习惯和品质。实施过程中材料的准备、萌发、种植、管理及观察记录和图片拍摄等均由学生独立完成，要求每组学生结合课堂理论知识对所观察的种子、幼苗、根、茎及叶的结果进行规范描述，以增加课堂教学的直观性和互动性。此外，讲解失重与辐射使植物种子进行突变，以方便学生了解“三航”在植物学上的应用，增加实验教学的趣味性。

4" 结束语

在本次教学改革的探索中，我们将“总师”型人才培养理念融入植物学实验教学，通过引入BOPPPS+PBL教学模式、重构教学内容、创新教学方法、优化实验技术和深入挖掘“总师”育人课程思政元素，初步构建了更具有活力和深度的教学体系。这一改革不仅在理论知识的传授上实现了更高效的效果，还在实践能力的培养上取得了显著进展。通过将经典实验与前沿技术相结合，学生的自主学习能力、学科交叉能力以及系统思维和逻辑分析能力得到了全面提升。未来，我们将继续秉持“与时俱进”的理念，深化教学改革，努力培养具备创新能力和实践精神的“总师型”人才，以应对日益复杂的学术挑战和社会需求。

参考文献：

[1] 张永福.新时代西北工业大学“总师文化”的内涵、特征与传承路径[J].大学教育，2024（3）：140-143.

[2] 陈彬，温才妃.全国人大代表、西北工业大学党委书记李言荣：有组织科研的关键在于培养“总师”型人才[J].科学新闻，2023，25（2）：16-17.

[3] 时圣波，龚春林，苟建军，等.面向“总师型”人才培养的航天飞行器设计课程创新建设[J].高教学刊，2024，10（19）：50-53.

[4] 张卫红.西北工业大学：励志铸国之重器打造国防领域卓越工程师培养新范式[J].陕西教育（综合版），2023（Z1）：24.

[5] 王军娟.植物学实验课程的教学研究与改进建议[J].创新创业理论研究与实践，2024，7（6）：97-100.

[6] 俞陆军，陈琴芳，凡强，等.21世纪以来的植物学实验课程教学现状和发展趋势研究[J].高校生物学教学研究（电子版），2023，13（6）：31-37.

[7] 刘华彬，周成.应用型人才培养模式下植物学教学研究与实践探索[J].创新创业理论研究与实践，2023，6（16）：52-54.

[8] 胡金璐.创新思维在植物学教学中的探索[J].创新创业理论研究与实践，2023，6（21）：161-163.

[9] 王东辉，王玄之，王梓豪，等.本科生植物学综合实验课程改革实践[J].高校生物学教学研究（电子版），2021，11（5）：33-37.

[10] 王东辉.慕课与虚拟仿真技术共同助力“植物学综合实验”科研型教学改革[J].高校生物学教学研究（电子版），2022，12（6）：49-52.

[11] 陈玉连，成启明，赵学春，等.植物学实验课课程思政教学探索与实践[J].智慧农业导刊，2023，3（11）：133-136.