植物学教学中的科研教学互利模式探索——“花开四季的奥秘”微课教案.pdf

高校生物学教学研究（电子版）2023 年 4 月，13（2）：6-7ISSN 2095-1574 CN 11-9307/R DOI 10.3868/j.issn.2095-1574.2023.02.002专题专题植物学教学中的科研教学互利模式探索“花开四季的奥秘”微课教案欧阳鑫昊（）厦门大学生命科学学院，厦门，361102基金项目：国家自然科学基金面上项目“相分离驱动增强子调控水稻日长识别的机制解析”（32270250）通讯作者：欧阳鑫昊，E-mail：高校教师具有相对丰富的科研经历与积累，在将知识传授给学生的同时，也可充分结合自身科研优势，带领学生探索科学的未知领域。在长期的教学过程中，笔者发现科研中的最新研究成果可以很好地扩展本科生及研究生的教学内容，而教师在教学备课过程中不断查阅文献其实也对科研认知的拓展有积极作用。这种科研与教学互利的模式，既能帮助教师提升自身科研和教学的水平，又能促进学生全面掌握课程知识点，培养学生对科研产生浓厚兴趣。本文以“花开四季的奥秘”微课教案为例，展示植物学教学中的科研教学互利模式。教学背景在植物生物学课程中，“光周期与开花”和“生长的季节周期性”这两个章节内容都涉及光周期开花信号通路的相关科学问题。由于这些科学问题比较难以理解，常常导致学生难以掌握这些章节中的核心知识点。本微课希望通过有效串联教材内容1-2与最新科学研究成果3-5，使学生能更加准确地理解和掌握章节内容和相关知识点。本微课的教学内容在介绍植物光周期开花反应发展历程和最新动态的基础上，创新性地利用日长识别机制将“光周期与开花”与“生长的季节周期性”两部分知识点内容进行了串联。学生通过学习微课可以掌握植物光周期开花的基本知识，并理解植物开花生理在农业生产中的重要意义。教学目标（1）掌握“光周期与开花”和“生长的季节周期性”的相关知识点；（2）了解如何利用现代分子生物学技术研究植物学科学问题；（3）深刻认识光周期反应对作物纬度适应性和粮食安全的重要性；（4）激发学生对植物生物学研究的浓厚兴趣。教学切入点及特色植物学课程中的“光周期与开花”是植物“生长的季节周期性”的内在动力。但是，在本科生的课程讲授中，鲜有教师能够很好地串联这两部分内容。笔者是厦门大学植物生物学课程主讲人，亦长期从事水稻光周期开花分子机制与应用等相关研究工作，并取得一系列科研成果。于是，笔者以“花开四季的奥秘”作为本微课聚焦的主题，利用笔者最新的研究成果“水稻的日长识别机理”作为课程讲解的核心内容3-5，成功地串联起光周期开花反应与植物开花的季节感知等核心知识点，并进一步讲解了植物日长识别机制与作物纬度适应性的内在关系，加深了学生对相关知识点的理解和掌握。本微课所讲解的最新科研成果引导本科生跟踪最新的植物学科研动向，这是对传统课程教学内容的更新和补充，且“植物日长识别机制”与“作物的纬度适应性”的相关讲解可以为本科生后续开展植物学相关研究提供新的方法学和研究思路，具有实用性。此外，整个微课贯穿着“植物学科研究服务于农业生产”的中心思想，以期通过实际案例和生物（23年4月刊）-正文.indd 62023-6-12 15:21:33欧阳鑫昊：植物学教学中的科研教学互利模式探索“花开四季的奥秘”微课教案 7理论讲解，让学生受到启发，为其之后的学习和工作指明前进的方向。同时，整个微课讲解内容辅以生动的动画，在提升兴趣、加深理解、建立理论与应用的联系等方面发挥了重要作用。教学内容整个微课大体分为 4 个部分，依次为植物光周期现象的发现、光周期开花的研究进展、植物日长识别机制和纬度适应性原理（此部分为教学重点），以及总结，总时长约 12 min。备课过程中，笔者充分梳理了植物临界日长识别的相关文献。这些前期准备工作也进一步激发了笔者提出日长识别多样性、日长识别调控纬度适应性等原创概念和理论3-5。（1）第一部分主要讲解通过“马里兰猛犸”事件发现光周期现象的始末。微课通过动画形象地展示了临界日长识别与植物的光周期反应。此部分时长约 2 min 40 s。（2）第二部分通过介绍早期植物生理学家确定临界日长阈值的研究工作，引出日长识别与纬度适应的关系，为后续讲解纬度适应性原理进行铺垫。教师利用水稻日长识别的争议来激发学生的兴趣，并介绍光周期开花研究的总体进展，最后通过一个动画形象地介绍了光周期开花网络的普适性，以及成花素作为节点基因的重要作用，为下一步日长识别体系的讲解进行铺垫。此部分时长约 4 min 40 s。（3）在第三部分中，教师讲解了基于成花素表达的日长识别系统的工作原理，介绍了如何利用该系统探索水稻的日长识别并解决前面提到的争议（callback）。笔者制作了两个动画分别介绍了“日长识别方式与开花时间的关系”与“日长识别方式与纬度适应的关系”。这两个动画充分融入了笔者的最新研究成果和理论，为学生形象和准确地理解授课内容提供了新颖而生动的学习资源和教学案例。本部分时长约为 3 min 40 s。（4）总结植物学与农业生产技术的发展规律，并通过布置课后思考题引出下节知识点。此部分时长约 1 min。教学难点在本微课讲解内容中，日长识别机制、开花时间与纬度适应性三者之间的内在关系讲解中涉及地理学知识，学生在理解过程中需要进行一定的逻辑推理。因此，在授课过程中，笔者通过添加的多段原创动画视频将这些概念具体化，将教学难点以直观的方式展现在学生眼前，极大地降低了理解的难度。教学总结本微课在教学设计过程中将光周期开花信号通路的研究历程和典型案例进行了深入挖掘，并巧妙地将笔者的研究成果融入课程教学中，实现了植物学教学中的科研教学互利模式的初步探索。教师讲解、文本、教学课件、视频和动画等多元教育信息手段的使用进一步提升了微课教学效果。这种教学方法让科研与教学能够同向而行、相辅相成，既拓宽了主讲教师的科学视野，也提升教学内容的广度和深度，并最终将科学知识、科研精神和家国情怀传递给学生，促进他们的全面发展。参考文献1韩利红，刘潮，郭丽红.以生物计划思想探究植物智慧“花的前世今生”微课教案J.高校生物学教学研究（电子版），2023，13（1）：8-10.2杨世杰，汪矛，张志翔.植物生物学M.3 版.北京：高等教育出版社，2017.3QIU L，WU Q，WANG X，et al.Forecasting rice latitude adaptation through a daylength-sensing-based environment adaptation simulatorJ.Nature Food，2021，2（5）：348-362.4WANG X，ZHOU P，HUANG R，et al.A daylength recognition model of photoperiodic floweringJ.Front Plant Sci，2021（12）：778515.5Wang，X，Han J，LI R，et al.Gradual daylength sensing coupled with optimum cropping modes enhances multi-latitude adaptation of rice and maizeJ.Plant Communications，2023（1）：185-197.（责编 靳 然）本文配有作者微课作品，请扫描二维码观看。生物（23年4月刊）-正文.indd 72023-6-12 15:21:33