基于问题的园艺植物育种学探究式教学模式的分析
园艺植物育种学课程是园艺学专业的主干专业课和该学科( 一级学科) 的核心课程，其显著的特点是应用性和实践性都很强。其教学内容繁多复杂，包括了原蔬菜专业、果树专业和观赏园艺或园林专业的育种学知识，若在课堂上只应用传统的授予式教学方式，教师生硬、填鸭式地灌输知识，学生被动、机械地接受知识，其往往会产生厌倦的学习情绪，把学生的思维限制在一定范围内，导致课堂气氛沉闷。
同时，学生难以通过自身的自主学习与实践获取知识，更难有机会对课程的内容和问题发表基于自己理解的看法与意见。教与学的双方对这一现象都颇有微词。教师觉得学生学得太被动，没有主动思考; 而学生则抱怨老师教学不够精彩，提不起兴趣。为了改善这一状况，提高教学效果，自2012 年始至2014 年的三个教学周期里，本教学团队在原有教学体系的基础上，尝试进行了教学方法的改革，采用探究式教学模式，改变教师的教学方法和学生的学习方式。强调教师的作用不单是传道、授业和解惑，还要尽可能地激发学生学习的兴趣，提高学习效率，同时培养学生的科学精神和科学态度，形成一定的创新意识品质和实践能力，以期为农科其他专业课的教学改革研究与实践提供可借鉴的范例。
一、构建基于问题的探究式教学模式
通过设计问题情景，激发学生好奇心和求知欲是探究式教学模式的本质特征，其关键在于挑起学生在认识上的矛盾，形成认知冲突，并提出问题。怎样才能在教学过程中制造出认知冲突呢? 最有效的方法就是创设悬念法。悬念是一种学习心理机制，是由学生对所学对象感到疑惑不解而又想解决时所产生的一种心理状态。它能激发学生的学习动机和兴趣，使思维活跃、想象丰富，在解决所提出问题的同时还培养了学生克服困难的意志力。探究式教学的基本框架与模式或步骤如下: ( 1) 设置情景。( 2) 提出问题( 包含问题) 。( 3) 提出猜想或假设。( 4) 搜集资料和事实。( 5) 验证假设。( 6) 交流评价与得出结论。( 7) 整合、建构、迁移、应用。
( 一) 课堂理论教学方面
课堂理论教学是课程教学过程最重要的方式，在教学过程中，随着生命科学、信息技术和工程技术的迅猛发展，我们一直不断将新理论和新技术补充到园艺植物育种学课程的教学内容之中，如离体培养育种、分子育种等近年来取得的研究新成果都在课堂上余小林等基于问题的园艺植物育种学探究式教学模式研究得到了及时的反映。同时，在课程讲授中，以育种途径为主线，重点介绍园艺植物种质资源调查( 查) 、引种驯化( 引) 、选择育种( 选) ，以及在现有资源基础上，通过人工创造变异，选择获得新的品种类型的创造变异育种( 育) 途径，以及采用这些途径选育新品种的理论、方法、技术等内容。
根据探究式教学模式的要求，我们将部分章节的课程内容进行了问题化，把定论形式陈述的材料转化成引导学生探究的问题形式。为此，本教学团队经过多次讨论，设计了10 个情景问题: ( 1) 如何协调栽培品种遗传背景越来越窄与种质资源亟需保护间的矛盾? ( 2) 为什么在明末清初时我国的人口有个剧增的高峰( 主要得益于红薯、玉米和马铃薯等重要农作物种质资源的引进) ? ( 3) 如何制定园艺植物的育种目标? ( 4)如何在育种过程中避免遗传累赘，实现优良性状的定向重组? ( 5) 航天育种是未来的发展方向吗? ( 6) 杂种优势的分子遗传机制是什么? ( 7) 芽变的遗传机理及其在育种中的应用。( 8) 转基因作物的是天使还是魔鬼? ( 9) 基因组测序及分子设计育种的现在与将来。( 10) 表观遗传在育种中的作用。在上述精心设计的情景问题中，有些是本学科相关研究领域的研究前沿问题，如杂种优势的分子遗传机制、表观遗传在育种中的作用和消除遗传累赘实现定向重组是迄今为止植物育种领域的研究瓶颈和未解之谜; 有些是业内和社会当前的热点关注问题，如分子设计育种、芽变的遗传机理、航天育种和转基因作物的取舍等; 有些则是影响社会发展进程的重大问题，如种质资源的保护和人口社会发展问题等。但所有情景问题都是动态和开放的，没有唯一的标准答案，需要学生通过查询大量的文献资料，进行认真分析和整理，才能形成自己的观点或假设，并通过大量论证来支撑自己的观点或假设。
具体做法为: 将全班同学分成67 个小组( 5 人/小组) ，每小组负责一个题目。当授课到相应章节，在讲授完基本概念和理论知识以后，就由某一小组接受本章的探究式情景问题的任务，通过小组讨论，一般在四周后选择合适的时间，由本小组代表通过PPT 形式在全班进行交流，并由授课教师和各小组组长对其探究式教学成效进行考核，同时，各小组还要递交以学术论文格式撰写的总结报告。探究式教学讨论部分占总成绩的20%30%。为了促进小组之间的生生交流，防止产生能者多劳的现象，采用临时抽签的方式产生小组交流的代表，其他组员可以在后面的答疑阶段进行必要的补充。
正是这一小小操作上的改进，大大增加了小组内学生的交流和讨论时间。只有每个组员都熟悉本小组的探究问题和PPT 内容，才能在全班交流时取得好成绩，因为上台前谁也不知道谁会上台主讲，谁也不想因自己而拖全小组的后腿。
( 二) 实验教学方面
实验是培养学生独立思考、分析和解决问题能力的一个重要教学环节，是进一步掌握和理解理论知识的钥匙，也为学生后续实习及毕业后的工作提供专业基本操作技能的训练。在传统的实验课教学中，大多偏重于对相关理论的验证，且过于强调程序性，老师讲得多，学生参与少。学生完全按照教师所讲或教材所示的步骤，机械性地操作实验，缺少对研究原理与方法、实验过程和技巧的深入思考，甚至互相抄袭实验报告，导致学生过分依赖教师及教材，缺乏学习的主动性与积极性，不利于创新性人才的培养。针
对这一现实问题，结合本课程实验内容理论基础要求高、操作性强和实验周期长等特点，我们对部分自主设计性实验开展了探究式教学方法的改革。在上一次实验课结束的时候我们就布置下次实验的任务，让学生自主设计实验，使其全程参与前期实验方案的制定、实验材料的准备和试剂的配制等各个环节。以园艺植物花粉生活力测定实验为例，目前测定植物花粉生活力的方法主要有: 形态检验法、发芽法、授粉法和染色法，其中染色法有I - KI 法、氯化三笨四氮唑法( TTC) 、联苯胺- 萘酚法和亚历山大染色法等。
对此我们提出下面两个问题: 这些方法对所有植物的花粉都适用吗? 哪些方法适合哪些植物? 同时，老师在课前仅对各种检测方法进行介绍和指导，具体实验材料和方法均由每组自行选择。在随后制定实验方案时，学生选择最多的是形态检验法和染色法，发芽法和授粉法由于需要的时间太长而很少有人问津。
实验的结果也同样让人感到欣喜，结果表明，上述四种染色法对十字花科植物( 白菜、油菜、萝卜和二月兰等) 的花粉均得到比较满意的结果，TTC 法和联苯胺- 萘酚法对桃花和梨花的花粉有较好的染色效果，而结香和白玉兰的花粉仅对亚历山大染色法较为敏感。在比较了多种植物的花粉和染色法以后，通过一系列的置疑、判断、比较、选择以及相应的分析、综合、概括等过程，由发散到收敛，学生得到了不同植物的花粉对上述不同方法的检测效果各异的结论。学生普遍反映，这样得到的知识比老师在课堂上强调10 遍的效果还要好很多。通过自主设计实验、自主完成实验和自主管理实验，大大激发了学生创新思维和创新意识，让学生逐渐掌握思考和解决问题的方法，提高了学生创新实践的能力。
随后，我们对园艺植物开花习性调查和有性繁殖园艺植物的常规品种育种计划制定等两个设计性和综合性的实验也实行了类似的探究式教学改革，也同样取得了较好的教学效果。
二、探究式教学模式提高了教学效果
学生的学习效果是检验教师教学效果的标尺。探究式教学模式是对传统的授予式教学模式的一种改革与补充，它以学生的自主探究为基础，使学生掌握自主学习的基本方法，形成运用所学知识解决实际问题的能力，并逐步广泛的迁移到一切学习和生活领域之中，弥补知识转化为能力的裂隙，培养学生的创新能力，这与前人的研究结果基本一致。经过2012-2014 年三个学年度的教学改革实践，园艺植物育种学课程教与学的方式得到了根本性的改变，教师的责任由教逐渐过渡到导，引导学生积极思考，拓宽了学生思维，激发学生的学习兴趣，培养学生的个人寻找问题和解决问题的能力与团队协作能力。学生的学也由主动代替了以往的被动，由以前的要我学变成我要学。真正体现了学生的主体地位老师和学生的平等关系，拉近了师生之间的距离。针对不同的情景问题，学生通过不同的途径查询文献资料，通过小组讨论和课堂讨论，有效地提高了学生总结归纳和口头表达能力，整个教学过程培养和锻炼了学生获取知识和运用知识的能力。在近3 年的教学改革实践中，我们还设计了一套问卷调查来检测探究式教学模式的教学效果，
现将结果小结与分析如下。
( 一) 学生对探究式教学改革整体表示满意根据对近3 年的调查问卷进行统计分析结果显示，2012 年非常满意的比例是76%，基本满意的比例是19%; 2013 非常满意的比例是81%，基本满意的比例是15%; 2014 年非常满意的比例是82%，基本满意的是比例14%。说明同学们对基于问题的探究式教学改革整体表示满意，而且，随着实施经验的进一步丰富和对问题做相应的调整，非常满意的比例呈逐年上升的趋势。
( 二) 学生认可所凝练的十个情景问题统计分析结果显示，对课程所提出的讨论主题的平均满意度高达92% 以上，说明学生对所凝练的十个情景问题表示相当的认可。出现这一结果的原因是上述情景问题都是据本课程的理论和实验的教学内容，结合最新的研究热点和前沿，以及身边耳熟能详的现象和事件而设计，因此，获得高度认可也在情理之中。另外，学生普遍认为讨论主题的意义是影响探究式教学成效的最关键环节，从重要性的排序为:讨论主题的意义 文献阅读师生讨论生生讨论，说明我们在实施探究式教学方法的时候必须十分重视情景问题的凝练，同时，增加学生的文献阅读量，加强师生和生生之间的讨论也是影响探究式教学的重要环节。鉴于此，我们拟建立一个情景问题库，将根据学科发展的情况以及学生的实际情况实行动态筛选和匹配，挑选最适宜的讨论主题供学生选择。
( 三) 抽签产生主讲人的小改革极大地促进了学生小组内的讨论
根据参加小组讨论的情况，以及对近3 年的问卷调查进行统计分析结果显示，小组领到讨论题目以后，一般由23 个骨干分子领衔查阅文献和整理研讨报告，学生小组讨论的方式主要是QQ 群、课间和卧谈会等时间开展交流，但面对面的长时间深入讨论的机会较少。2012 年问卷调查中选择交流很多和交流一般的有65%，而选择交流很少和不交流的比例高达35%; 2013 年选择交流很多和交流一般的有88%，而选择交流很少和不交流的比例骤降到12%; 2014 年选择交流很多和交流一般的有91%，而选择交流很少和不交流的比例仅9%。2013 和2014 年小组讨论时间大幅增加的原因可能是由于小组主讲代表由临时抽签产生而造成的，说明教学改革过程中适时适当地做些细小的程序改正也能显著提高课程的教学效果，有着四两拨千斤之功效。
( 四) 学生对探究式教学所需时间有所顾虑对调查问卷进行统计分析的结果显示，有23%的同学认为探究式教学占用了太多的时间，认为占用时间有点多的比例是39%，选择一般的有33%，仅有5%的人选择根本不。上述结果显示，认为需要较多时间的同学约占2 /3，说明我们所设计的情景问题的难易度稍偏难。如何把握设计情景问题的难易程度是目前摆在我们面前的一个现实问题，所讨论的主题既要涉及学科的前沿，又要难易适中，其标准就是让学生跳一跳能够得着就好。通过对本课程的学习，学生全面、系统掌握园艺植物育种学的基本理论和基本方法，并能应用于分析和解决生产中的有关问题。同时，学生在科学的态度、严谨的研究方法方面也得到了训练，取得了良好的教学效果。学生对教师的教学评价连续3 年都在4. 5 分( 5 分制) 以上。
三、问题与展望
改变传统的教学观念和教学方法对教师和学生而言都是一个严重的挑战，因为教学双方都要花时间和精力进行磨合以适应新的教学模式。众所周知，近年来，随着宽口径、厚基础、重素质教改方向的确立，一些专业课程的课时缩减了很多，园艺植物育种学课程也由原来的84 课时缩减到现在的58 课时，要在有限的时间内把更多的知识教授给学生，必须改变原有的教学方式和教学观念。通过20122014 三个年度的教学改革实践，园艺植物育种学课程教学效果有了明显的提高，但也存在着一些问题和不足，需要在今后的课程教学过程中加以不断地改正和完善。
( 一) 坚持有所为、有所不为的原则开展探究式教学改革
研究表明，不是所有的课程和教学内容都适合探究式教学模式。在本课程的教学过程中，一些基础育种理论和育种方法还是采用授予式的教学方式，让学生先具备一定的专业理论知识和技能才能更好地开展探究式的学习和工作。虽然采用授予式教学，但在课上也要适当注意师生的互动，积极调动学生的学习兴趣。
在理论学习方面，如绪论、育种途径、引种驯化和选择育种等内容是植物育种学的基本概念和基础知识，这些内容适宜采用传统的教学方式进行授课，重组育种和杂交优势育种中的后部分内容可以开展探究式教学，而诱变育种、离体育种和分子育种则完全应用探究式教学模式开展教学。在实验教学部分，基础性实验和验证性实验一般不适于探究式教学，而综合性和自主设计性实验是开展探究式教学模式的主要对象。在课时允许的前提下，今后我们将尝试将更多的教学内容引入探究式教学模式，从而提高其教学效果。
( 二) 鼓励学生在课堂上积极提问
和国外学生一有问题就举手提问的习惯相比，我们的学生在课堂上提问的意愿非常低，不愿意在课堂上主动展示自己的观点，只有在教师点名的情况下才会回答问题。对调查数据进行统计分析的结果显示，产生这一现象的主要原因有: 学生认为打断教师不礼貌( 22%) 、怕耽误大家的时间( 20%) 、怕别人笑话自己问题太简单( 12%) 、以上都是( 46%) 。因此，在课程教学开始，我们首先要培养学生的提问意识，不断向他们灌输上课打断老师讲课是认真听课的体现的思想，打消他们不敢提问的顾虑，实现课堂上更好的师生互动，从而不断提高课堂的教学效果。
( 三) 需更加合理地安排小组间的交流与班级研讨时间
根据个别座谈和到宿舍进行了解，一些学生认为不但要增加小组内的交流，更要加强小组间的交流，以进一步拓宽思路和视野。班级研讨的时间最好能每隔一周展示一组，以便有充足的时间进行交流和充分展示，要求我们在组织班级研讨的时候必须更加注意交流时间和方式的选择。学生一致认为，案例教学和实践教学是课堂教学比较受欢迎的课堂教学模式。
通过对园艺植物育种学课程探究式教学的尝试与实践，勾勒出农科遗传育种相关课程的一种全新的教学模式: 以现实生活中悬而未决的难题、本学科前沿以及社会热点事件为问题，引导学生对学习内容产生充分的兴趣，采用专业的分析方法解决相关问题，使学生感受到能学以致用，学生也从中培养了自主学习能力、文献阅读能力、解决问题能力、沟通表达能力以及团队协作意识。由于本研究所凝练的问题属遗传学、基因组学等范畴，该教学模式还可广泛应用于其他相关课程，如遗传学、分子生物学、植物分子育种等领域。