植物生理学是设施农业科学与工程专业的一门基础学科，现有课程体系强调基础知识体系的系统性和完整性。肖继坪等[1]研究认为，该课程为以植物为研究对象的教学提供必不可少的基础理论知识，且具有较强的实践性。王小菁[2]总结该课程的主要教学内容，包括水分和矿质营养、光合作用、呼吸作用、同化物的运输、次级代谢产物、细胞信号转导、植物生长物质、生长生理、生殖生理、成熟和衰老生理及抗性生理等。王文君等[3]和向泽等[4]对模块化教学进行探索，认为该模式是一种专注于探究、推动学生能力和素养提升的教学方式，重视将实践和应用贯穿于课程教学的整个过程，从而实现学生技能、实践能力的提高。范婷婷[5]、孙勇等[6]研究认为，模块化教学通过建立专题模块，强调学生的主体地位，重视对学生创新能力的培养，有利于学生逐步建立知识结构框架，有效调动其学习兴趣，激发学习动力，为应用型人才培养提供动力。因此，本文对植物生理学课程进行模块化教学路径探索，通过分析植物生理学教学现状，以模块化教学设计思路为前提，提出了课程目标的重塑、课程教学内容的模块化以及课程教学设计模块化等措施。
1 植物生理学课程教学现状分析
教学实践中，该课程存在一些需要进一步提升的环节。首先，教学目标需要重新定位。课堂教学较为侧重理论知识，而对学生能力的培养力度有待进一步加大，需要进一步将知识与能力、过程与方法、情感态度与理念相统一。其次，教学内容需要重新构建。不同学生的前期学习背景不同，不同高校的课程体系存在差异，加之课程教学时数有所缩减，使得教学内容有待进一步构建。最后，教学设计及方法有待进一步优化。在该课程授课过程中，可能较为偏重对基础理论知识的阐述，而有关生产实践应用的内容有待进一步补充；且以大宗农作物为主要教学对象，部分专业学生对此的接受度有待进一步提升。李忠光等[7]研究认为，该课程亟待进一步更新以学生为中心的教学理念，且教学方法有待进一步优化，以进一步提升学生的学习兴趣，激发其学习主动性，提高教学质量。
2 植物生理学课程模块化教学设计思路分析
王棚涛等[8]研究认为，该课程教学不仅要讲授基础知识，更需要拓展和延伸前沿领域，同时重视学科交叉；通过教学手段的改革，帮助学生理解相关概念及生物学过程，激发学习兴趣，提高教学效果，引导学生了解自己感兴趣领域的研究进展，追踪前沿知识。该课程模块化教学设计思路如下。首先，对相关专业毕业生就业情况进行调查分析，确定学生需要具备的相关能力和理念等；其次，将所需具备能力分解为能力要素，进一步确定各能力要素对应的课程教学知识点；再次，将知识点整合为不同的教学模块，便于学生有效掌握知识点和相应的技术能力；最后，对学生阶段性学习成效进行评估，教师及时进行教学反思，并根据教学效果适时调整教学策略。通过模块化实践教学，提升学生自主学习能力和创新能力，帮助其快速适应不同的就业方向，提高就业率。
3 植物生理学课程模块化教学设计与实施
3.1 教学目标重塑
3.2 内容模块划分
结合课程大纲和教学设计，对于课程教学内容进行规划和组织，实现模块化的功能性和高效性。该课程教学内容包括基础知识、植物水分和矿质营养、物质代谢和能量转换、植物信号转导以及植物的生长发育5个模块。王小菁[2]研究认为，每个模块均是相对独立的知识单元，具有特定的教学目标和教学内容，以及课程内容模块、学习目标及案例分析与讨论。
3.2.1 基础知识
（1）子模块划分。基础知识可进一步划分为绪论、植物细胞生理。（2）确定学习目标。一是知识目标，包括植物生理学的概念、主要研究的内容及发展历史；高等植物细胞的特点与主要结构；生物膜的化学组成、结构和主要功能。二是能力目标，包括能够独立进行植物组织切片制作，熟练操作光学显微镜。（3）案例分析及讨论。结合专业特点，分析该课程与学生所在专业的内在联系。
3.2.2 植物水分和矿质营养
（1）子模块划分。植物水分和矿质营养可进一步划分为植物的水分代谢、植物的矿质营养。（2）确定学习目标。一是知识目标，包括水势定义、植物细胞水势的组成及植物细胞和根系吸水的方式；合理灌溉的生理基础；植物必需矿质元素的定义、种类及确定标准和方法；植物细胞和根系对矿质元素的吸收方式；矿质元素在植物体内的运输与分配；合理施肥的生理基础。二是能力目标，包括养成良好的节约用水意识；掌握肥料“3414”试验设计方法，并能对农业实际生产中的施肥予以指导，达到合理施肥的目的。（3）案例分析及讨论。如陕北地区旱作农业发展措施，绿色增产增效技术模式的主要措施等。
3.2.3 物质代谢和能量转换
（1）子模块划分。物质代谢和能量转换可进一步划分为植物的光合作用、植物的呼吸作用以及同化物的运输与分配。（2）确定学习目标。一是知识目标，包括光合作用概念、意义及反应阶段，叶绿体基本结构；光合色素的种类、结构和性质；呼吸作用的概念及其生理意义；糖酵解等呼吸代谢生化途径的基本过程；呼吸链的概念、组成、电子传递多条途径和末端氧化系统的多样性；影响呼吸作用的因素，作物采后生理特点；同化物分配规律。二是能力目标，包括提出增强植物光能利用率的有效措施；熟练操作叶绿素仪，独立采用浸提法进行植物叶片叶绿素含量的测定；对生活中的种子和果蔬进行适当的保存与保鲜。（3）案例分析及讨论。设施农业植物生产中，从光合、呼吸和同化物分配方面，分析提高植物产量的途径。
3.2.4 植物的信号转导
（1）子模块划分。植物的信号转导可进一步划分为植物生长物质、植物的抗性生理。（2）确定学习目标。一是知识目标，包括植物生长物质的概念和研究方法；六大类植物激素的发现和种类，分布和代谢以及作用机理；六大类植物激素的生理效应；植物激素间的相互关系以及植物生长调节剂在生产上的应用；应用植物生长调节剂的注意事项与方法；植物在逆境下的形态变化与代谢特点；抗逆生理与农业生产的关系；提高作物抗逆性的途径。二是能力目标，包括掌握浸种、拌种和喷施等应用植物生长调节剂的方法；区别植物生长调节剂的种类，并能够独立进行植物生长调节剂的喷施。（3）案例分析及讨论。如讨论如何看待植物生长调节剂是一把“双刃剑”，某地区小麦穗部发芽现象出现的原因和预防措施。
3.2.5 植物的生长发育
（1）子模块划分。植物的生长发育可进一步划分为植物的生长生理、植物的生殖生理以及植物的成熟和衰老生理。（2）确定学习目标。一是知识目标，包括生长、分化和发育及程序性细胞死亡的概念；植物组织培养的原理、特点、方法及应用；种子萌发的过程及生理特点和影响种子萌发的外界条件；生殖和衰老的生理生化变化过程及其影响因素；花器官发育和性别表现；种子和果实在发育、成熟和衰老中的生理生化变化。二是能力目标，包括运用植物生长的3种相关性及生长的周期性分析实际生产问题；春化作用和光周期理论在农业生产上的应用；调控植物衰老的方法。（3）案例分析及讨论。用章节所学知识解释“根深叶茂”；在植物育种过程中，了解光温敏不育材料的重要性及其创制。
3.3 模块化教学设计及应用
该课程教学设计分为3个模块。一是理论教学模块。对教学过程进行优化设计和组织，系统性强，遵循条理清晰、衔接自然、引导为主以及启发思维的基本原则。二是案例讨论模块。王怡等[10]在该课程中设计案例式教学方法，通过案例分析调动学生学习积极性，并做好回顾与预习，增强知识点之间的关联过渡；激发学生课堂参与度，创造活跃、积极的讨论氛围，建立丰富多样的课堂教学方式；通过理论知识的连续性，形成行之有效的课堂制度。三是课堂反馈模块。在教学中积极引导学生参与教学过程，使学生在信息的循环中成为信息转换的主体，优化授课内容，在加强基础知识的同时，引入设施农业或植物生理学的最新研究进展。
模块化教学在该课程中的具体应用，以模块二植物水分代谢和矿质营养为例，实施过程如下。（1）问题导入。教师提出“有收无收在于水，收多收少在于肥”，引发学生思考水分和肥料对于植物生长的重要性。（2）案例分析。在学习水分代谢内容时，介绍农业水资源利用现状及制约农业产业发展的因素，以及植物吸水方式、合理灌溉生理基础，引导学生思考提高植物水分利用的措施。在矿质营养章节，通过介绍农业生产中化肥施用过量、肥料利用率低等现状，引导学生学习植物吸收矿质元素的方式及矿质元素的分配利用，启发学生思考合理施肥的方法。（3）考察和调研视频播放。通过播放膜际栽培技术及配套机械视频，了解旱作农业节水先进技术；通过播放“3414”配方施肥试验设计的全过程，让学生了解合理施肥的方式。（4）小组讨论。将学生分为5～6人/组的小组，就案例和视频内容展开讨论，并进行分析和总结。（5）思维导图的形成与课后测验。王娟英等[11]利用思维导图帮助学生构建理论知识体系，让学生针对每个子模块的学习内容完成思维导图的制作，并设计相关问题，通过学习通平台检测学生对知识的掌握程度。（6）教学反思与反馈。在新课程内容学习之前，将之前学过的内容及测验结果及时反馈给学生，讲解易错知识点，并及时进行教学反思，找出学生出错的原因，减少或避免以后教学过程可能出现类似问题。
4 模块化教学模式实践效果分析
自该课程实施模块化教学以来，大部分学生均能积极参与课程设置的各个环节，并一致认为案例分析教学可增强其分析和解决问题的能力。2021级设施农业科学与工程专业学生期末考试卷面平均成绩为69.6分，试卷成绩及格率89.7%，70分以上人数占比58.6%，较2020级学生分别提高了7.8分、32.0%和35.8%。在该教学模式下，理论与实践联系紧密，学生参加大学生创新创业训练计划项目、全国大学生生命科学竞赛和“互联网+”大赛等活动，有效调动了其学习兴趣，激发了探究能力。近3年来，围绕植物生理学领域的选题，在全国大学生生命科学竞赛中曾获得国家二等奖1项，省级一等奖1项、三等奖2项，比如“三种禾谷类作物种子萌发、幼苗生长及生理生化特性对镉胁迫的响应”在第四届全国大学生生命科学竞赛中获国家二等奖、省级一等奖。在学校强调本科教学的导向下，共获批植物生理学校级教改项目2项、虚拟仿真实验教学项目2项，成立植物生理学教学团队1个。
该课程对从事植物生产领域相关工作和培养具有创新能力的高层次农学人才发挥重要的作用。综上，在课程教学过程中，本文采用多种方式进行模块化教学，结合专业培养目标，重塑课程教学目标，将教学内容模块化，并实际应用，有效调动了学生学习的积极性，为推动该课程教学质量及学生培养质量提高提供参考。