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摘要：文章首先分析了“植物逆境生物学”课程教学现状，然后对翻转课堂、PBL 进行了概述，接着提出了翻 转课堂联合 PBL 教学模式在硕士研究生“植物逆境生物学”课程教学中的应用策略，最后阐述了翻转课堂 联合 PBL 教学模式在硕士研究生“植物逆境生物学”课程教学中的应用效果评价及反思。
关键词：“植物逆境生物学”课程教学,翻转课堂,PBL
研究生是国家科技创新的主力军，培养具有创新 精神、自主科研能力的高素质研究生是研究生培养工 作的重点。一个合格的研究生不仅要有扎实的理论知 识基础，还要具备熟练运用各种研究手段解决科研中 实际问题的能力。研究生课程教学是研究生教育的重 要组成部分，教师在教学过程中不仅需要对课程知识 进行详解和剖析，并进行适当的补充和发散，还要注 意将理论知识与实际应用联系起来，培养学生活学活 用、独立完成研究项目的能力 。学生在学习过程中不 仅需要完全消化和吸收课程内容，还需要将不同科目 的知识进行整合，并学会在前人成果的基础上寻求创 新、提出科学问题，为独立自主进行科研奠定坚实的 基础。
改革传统教学方式，更新教学内容，探索全新的 翻转课堂联合 PBL 教学模式， 有助于激发学生自主 学习的积极性、提升学生独立思考能力、培养学生创 造性思维， 更好地适应当前研究生培养的目 的和要 求 。改变传统的教学模式，提高对教师专业水平和教 学水平的要求，可以促使教师进行自我提升。进一步 推进课程教学改革，改变传统教学模式，探索和创建 “植物逆境生物学”课程与其他学科课程间的联系， 重新阐述植物科学方向研究生教学的当代意义，能 够培养学生实践和创新能力 。 建立翻转课堂联合 PBL 教学模式，探究全新的课程教学方法和体系，深 化完善教学体制改革， 能够促进研究生教育资源优 化配置，改善教学环境，提高教学效率。
一、“植物逆境生物学”课程教学现状
植物逆境生理是植物领域的重点研究方向，“植物逆境生物学”课程的学习对于植物生理研究领域的学 生十分重要。传统教学模式一般是教师主导的单向传 授模式， 即教师对某一环境胁迫从发生时间、植株表 型、胁迫程度鉴别、生理调控机制和生产应对方式等方 面依次介绍。这种传统教学方法虽然具有一定的优势， 但是会让学生在学习过程中缺少思考和主动性，与今 后科研工作的延展联系不足。在之前的教学内容设置 上，与植物逆境生理相关的内容均分散地存在于“分 子生物学应用”“植物发育生理”等专业课程教学中，导 致教学内容重复、教学体系缺乏系统性，无法实现理论 与实践的结合，教学效果不佳，不利于提高硕士研究生 “植物逆境生物学”课程的教学质量 。即使教师在课程 内容中加入部分科研项目实例，但单一的讲解难以培养 硕士研究生的课题设计能力及分析、解决问题的能力。 且从 2020 年初至今，由于新冠肺炎疫情的影响，在疫 情防控期间实施在线教学已成常态， 这也给教学工作 带来了新的挑战。 由于线上教学中教师与学生互动不 便，交流受到限制，导致传统教学模式效果大打折扣。
面对现存的问题，我们一直在尝试改革，以适应 不断变化的外部环境。随着“互联网+”时代的到来，各 种网络教学平台、教学辅助工具层出不穷，利用这些 网络资源辅助教学，能够取得一定的效果，且能够有 效地解决教学手段单一 、线上教学交流不畅的问题， 但对于提升学生自主学习能力、创新能力和科研能力 帮助不大，因此还需要继续深化改革，以提高课程教 学效率。
二、翻转课堂、PBL 概述
翻转课堂和 PBL 是近年来教学改革中比较有效的教学模式 。翻转课堂(“Flipped Classroom”或“In- verted Classroom”)是将课堂内外的时间重新调整，学 生与教师的角色互换， 将学习的决定权从教师转移 给学生 。在该教学模式下，教师课堂上讲授的大部分 内容需要学生在课前通过观看教学视频、查阅文献资 料、互相讨论等方式自主学习完成 。翻转课堂教学模 式能够使学生学习更加灵活、主动，让学生的参与度 更高，实现个性化教育[1] 。PBL(Problem-Based Learn- ing) 是一种基于问题、以学生为中心、教师引导的小组 讨论式的情景教育方式，由美国神经病学教授巴罗斯 (Barrows) 首创， 随后出现相关概念教学法 (Project- Based Learning)，也简称 PBL，即基于项目完成的学习 方法， 学生通过获得知识和技能完成一个真实的、复 杂的现实问题或项目工作[2-3]。该教学法强调以项目完 成为驱动，鼓励学生主动学习，将学习与任务紧密联 系，教师设计真实性任务项目，提出完成要求，让学生 通过自主探究来解决和完成任务项目，从而学习并掌 握任务项目中涉及的知识， 培养学生解决问题的能 力[4-5] 。将翻转课堂与 PBL 的教学模式联合，可以更好 地适应当前研究生教育的目的和形式，推进“植物逆 境生物学”课程教学改革，培养学生实践和创新能力。
三、翻转课堂联合 PBL 教学模式在硕士研究生“植 物逆境生物学”课程教学中的应用策略
(一)学情分析
在此前的“植物逆境生物学”课程教学中可以发 现，由于研究生来自不同的学校甚至不同的专业，存 在基础差异大、学习能力不均等情况，所以部分跨专 业考研的学生甚至连植物研究相关的基础课程都没 有学习过，或者只学习过其中一部分 。 同时，在本科 课程内容设置上， 与植物逆境相关的内容分散地存 在于“植物学”“植物生理学”及“分子生物学”等专业 课程教学中，缺乏系统性 。当前的本科教学大部分还 停留在重视知识的积累， 忽视能力 、素质培养的阶 段，主要考查学生的知识记忆，导致学生考过就忘， 以至于到了研究生阶段， 仍旧掌握并能够运用的知 识十分有限 。这就导致在“植物逆境生物学”课程教 学过程中，学生很难跟上教师的节奏，往往教师在讲 授一些综合性较强的知识时难以理解消化 。如果在 课堂上重新给学生回顾补充基础知识， 一方面效率 很低，另一方面课时量也远远不够 。此外，研一学生 的文献阅读量低、搜集资料信息能力弱、对相关领域 的研究进展了解不足，教师在介绍前沿的研究手段、进展时，学生往往处于一脸茫然的状态，师生之间的 互动性较差 。课程组曾经对几届学生进行回访调查 发现， 大部分学生表示结束课程学习后能够掌握一 部分植物逆境生理相关的知识， 了解一些最新的研 究手段、进展，但是由于没有将知识整合成完整体 系，很难在后续的科研过程中灵活运用 。此外，研究 生教学不像本科教学那样具有基础性和普适性，并 非所有学生学习相同的内容即可， 而是需要更加细 化，如选修“植物逆境生物学”课程的学生虽然研究 大方向均是植物生理，但在小方向上具有差异，这就 要求教师在教学过程中对不同研究方向的教学更有 针对性，而非简单粗暴的“满堂灌”。
(二)应用思路
基于教学中存在的问题，课程组拟用翻转课堂联 合 PBL 教学模式对“植物逆境生物学”课程进行改革。 运用PBL 教学方法建立基于问题的干旱、高温等逆境 胁迫模式，将课程内容与实际问题结合，设计项目任 务 。项目选题不同于本科阶段的验证型，而是从实际 科研需求出发，使之具有探索性和设计性 。项目任务 布置在课前完成，课程开始后全程由学生主导，让其自主选择感兴趣的选题，并按照自己的研究方向细化 选题、实施课题设计 。课题设计包括确定项目研究目 标，撰写项目书，按照研究目的设计研究内容和方案， 选择和设置实验方法，预测研究中可能遇到的问题及 解决方法 。在翻转课堂联合 PBL 教学模式下，教师根 据选题和课程知识点制作教学视频 、设计多媒体课 件，提供大量、优质的教学资源，以便学生进行课前自 主学习 。学生组成 3 至 4 人的小组，通过课前观看教 学视频、查阅资料掌握大部分课程内容，并根据选题 设计项目内容，在线提交作业，在课堂上进行小组讨 论、PPT 汇报讲解 。最后教师则根据学生的知识掌握 情况进行引导、解答和补充。
通过自主进行项目研究、探索，学生能够掌握植 物在逆境下的信号感知、转导、响应相关理论知识，整 合植物生理生化、分子生物技术相关知识，并掌握利 用相关技术检测植物逆境的生理过程的变化、分析逆 境响应生理机制的技能，从而将理论知识和实际生产 应用充分结合起来，尝试利用所学的知识和技能探究 解决实际问题，加深对理论知识的理解，提升独立思 考和实践能力 。同时，在翻转课堂联合 PBL 教学过程 中，教师要培养学生的科研素养、信息采集能力、沟通 能力及团队合作能力，以适应未来科研工作的要求。
(三)应用实践
根据课程安排，课程组选取 2020 级生物学 21 名 硕士研究生作为教学改革实践对象。
1.项目任务设计及课程资料发布。开课前，课程教 师整合课程基础知识与领域前沿研究， 确定课程大 纲、重点难点，同时经过与植物生理方向硕士生导师 的研讨，了解到该级硕士的研究方向主要包括植物营 养、逆境生理、激素调控、病害防治，因此针对学生的 专业特点， 并兼顾课程理论内容和科研实践的联系， 确定以“逆境影响植物发育的生理机制”“逆境激素 ABA 调控植物生长的生理机制”两个选题为课程载 体。此外，教师录制课程相关视频，挑选合适的慕课资 源，并整理文献、资料以供学生拓展学习。教师可选用 超星泛雅和腾讯课堂作为网络学习交流及管理平台， 将课程目的、内容概要、相关资料发布在超星泛雅上， 告知学生该门课程将以自主学习为主， 可以慕课、在 线讨论、组建学习小组的学习方式进行学习，让学生 明确学习任务、构建学习计划。
2.学生建立学习小组进行自主学习 。学生自行组 成 3~4 人的学习小组，选出一人为小组组长，其他同 学为组员 。全班共 6 个学习小组，其中4 个小组选择 “逆境影响植物发育的生理机制”作为选题，2 个小组 选择“逆境激素 ABA 调控植物生长的生理机制”作为 选题 。确定选题后，学生利用在线发布的资料自主学 习，按小组分工搜集资料、组织讨论、相互交流，做好 小组会议记录，最终设计出项目方案 。每次自主学习 后，学生将小组成员任务分配、项目进度上传至超星 泛雅，教师通过查阅了解学生学习进度，以便根据每 位学生的研究方向及能力因材施教。
3.教师在线授课、答疑。在课堂上，学生进行学习进 度汇报，针对自主选题研究中存在的问题进行讨论，提 出自己的观点。教师作为课程的设计者，在课堂上根据 学生汇报的学习情况进行工作评价， 挖掘其闪光点并 进行肯定和鼓励，指出存在的问题、需要补充的内容， 讲解项目中的重点、难点，补充学生自学中忽略的知识 点。如在项目名称为“干旱影响植物成花转换的生理机 制”的小组汇报中，学生提出在搜集资料过程中发现现 有的研究结果有互相矛盾之处：大部分研究认为缺水 会导致植物发生干旱逃避，提早开花，但有一部分研究 却提出在水稻中干旱能够推迟开花。成花转换作为较 为前沿的研究，对于学生来说属于学习难点 。对此，教 师首先肯定了学生搜集资料文献的细致全面及认真阅读分析文献的学习态度， 然后指出学生进行问题分析 时忽略的部分：干旱程度和单双子叶植物成花系统的 差异会导致成花转换时间差异， 引导学生继续深入学 习成花调控分子机制，了解单双子叶植物的生理差异， 掌握干旱程度对成花转换的影响差异及其中生产上的 应用，促使学生将分子生物学、植物学、植物生理学知 识进行融合，从而解决科研中遇到的问题。
四、翻转课堂联合 PBL 教学模式在硕士研究生 “植物逆境生物学”课程教学中的应用效果评价及反思
(一)评价
在课程结束后，课程组保留了交流平台，使选课 学生可以针对各自学位课题中的困难进行交流，并 发放了问卷对学生的学习效果进行跟踪回访 。通过 分析发现，大部分学生对于“植物逆境生物学”课程 中的基础知识掌握较为牢固， 对于选题中涉及的植 物水分利用、激素信号转导、植物发育过程、干旱信 号分子调控途径等重点知识均十分了解并能够运用 于后续的学位课题研究 。学生认为由于在课程选题 研究中对遇到的知识难点都有经过大量的讨论、资 料查阅，所以对知识的整合、记忆都格外深刻 。在项 目设计过程中， 学生需要深入了解前沿科研成果和 分子 、生化技术， 养成关注科研相关领域进展的习 惯，同时在自主学习过程中掌握资料查询的途径，这 能够帮助他们在学位课题研究中更快 、更全面地搜 集相关文献 。绝大多数学生认为翻转课堂联合 PBL 教学法较好地强化了明确科研任务目标 、培养思考 习惯、实践完成任务等科研工作的基础环节，小组讨论学习模式能够有效提升自己的团队合作及沟通能 力，有助于学位课题研究开展。
调查结果反映出大部分学生对于新的教学模式 持较为积极的态度，并且比较认可新模式里的教学方 法和内容，但是仍然有部分学生对新模式存疑，或者 认为没有达到预期的学习效果，这就需要教师在后续 的教学中根据学生反馈继续进行教学模式的优化。
(二)反思
翻转课堂联合 PBL 教学模式通过项目任务的方 式，促使学生自主学习，提高了教学效率 。课前，学生 通过教师提供的线上资源 、 自行搜集的资料进行自 学;课堂上，学生通过讨论、汇报、教师答疑、教师指导 等过程，实现知识的整合 。这种教学模式可为学生提 供多样化的学习途径及个性化的学习方式，学生可根 据自身情况调整课外学习时间，提高学习效率[6] 。PBL教学法更加贴近研究生日后的科研工作实际需求，即 完成一个项目任务等同于完成导师布置的目标性科 研要求 。如在课题项目“干旱影响植物成花转换的生 理机制”中，教师要求学生对植物水分生理、成花转换 分子机制做到十分了解，这些相关知识和最新研究进 展需要学生检索阅读相关文献，将不同文献的研究结 果整合起来进行分析研究，在学习过程中提高信息搜 集能力、知识综合能力和问题分析能力 。 同时在项目 设计过程中， 为研究水分缺失对植物发育的影响，首 先要求学生观察干旱条件下成花转换时间的变化，然 后检测相关激素的含量、基因的表达量变化，进而确 定干旱对成花转换可能的调控途径。这要求学生十分 明确科研任务目标，了解相关的科研技术手段，形成 主动思考的习惯、科研思维及严谨的研究作风 。较大 的工作量需要团队协作，学生以小组形式查找文献资 料再讨论、总结，比自己单独查资料更有效率，获取的 信息更丰富，材料组织得更加全面和深刻，并能够提 高团队协作能力、沟通表达能力。在这一过程中，对学 生提出更高要求的同时，也可以促使他们实现自我完 善和提升。
在翻转课堂联合 PBL 的线上教学模式中，教师是 课程的设计者和教学资源的整合者，教师提出问题的 创新性及适用性是取得良好教学效果的关键。“植物 逆境生物学”作为综合植物学、植物生理学、分子生物 学等基础科目的一门课程，在选题设计时需要尽量覆 盖不同的知识领域，如“逆境影响植物发育的生理机 制”选题包含了植物发育生理、分子调控机制、信号传 导、植物营养等内容，以此为基础实施教学，有利于促 进学生知识的逻辑性理解和整合。教师还需要为学生 提供丰富多样的学习资源，除了在超星泛雅平台上传 植物逆境领域前沿研究最新论文 、相关讲座资料，还 需要为学生提供不同的资料搜索途径，通过课前布置 项目任务，使学生主动学习和搜集资料 。翻转课堂要 求学生成为“学习中心”，课堂教学以学生讨论为主， 但是这并不意味着教师可以做“甩手掌柜”，相反，对 教师的要求更高 。学生作为学习者，很难自己划分出 课程重点、难点，比如，在“植物逆境生物学”教学中， 植物在营养生长和生殖生长中对逆境的耐受能力有 较大的差异，以及长短日照植物的分子调控途径差异 也会导致对逆境的响应不同，这些均是课程中的重点 和难点，但是教师在课程教学中并没有突出这部分内 容，导致学生很难意识到这些知识在逆境研究中的重要性 。对此，教师需要从学生汇报中的知识薄弱处入 手进行强化补充， 并向学生指出学习的方向和重点， 尽量做到指引方向，鼓励学生自己探索学习[7-9]。同时， 如果放任学生课堂讨论自由发展，会导致讨论失去重 点、节奏拖沓，难以达到翻转课堂的教学目的，因此在 课堂上， 教师需要时刻注意学生讨论的进度和方向， 以便把控学生讨论的重点和节奏，提高每个学生的参 与度[10]。翻转课堂联合 PBL 教学模式的实施对教师有 较高的要求，需要教师不断学习，提高自身专业能力 和综合教学水平。
总之，通过将翻转课堂联合 PBL 教学模式应用于 “植物逆境生物学”课程中，建立合理完善的评价体 系，能够更好地构建以问题为导向、以教师为辅助、以 学生为中心的教学模式。在不断探索全新教学模式的 过程中，教师应培养学生的创造性思维，激发学生学 习主动性，提升学生创新和实践能力 。在进行改革的 同时， 教师团队也需要学习各种新的教学媒介和手 段，不断更新知识，了解科研领域前沿，提高自身的专 业教学水平 。除此之外，深化完善生物学科的教学体 制改革， 能够促进科研平台及教学教育资源优化配 置，改善教学环境，提高教学效率。
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