论文：五育融合视域下AI赋能植物与植物生理课程思政改革探索

“五育融合”视域下AI赋能“植物与植物生理”课程思政改革探索摘要：在“五育融合”视域下，将人工智能技术深度融入课程思政建设，是职业教育应对产业数字化转型的战略选择。针对“植物与植物生理”课程教学过程中思政元素融入生硬、理论内容抽象等问题，以“五育融合”为价值导向，以AI技术为支撑，开展课程思政建设系统性改革。实践表明，这一改革能显著提升学生的知识素养、科学探究能力、创新思维和团队协作精神，对培养契合产业升级需求、具备高素质技术技能的人才具有积极意义。关键词：五育融合；课程思政改革；AI赋能；“植物与植物生理”课程2025年，教育部等部门相继印发《教育部等九部门关于加快推进教育数字化的意见》《教育强国建设规划纲要(2024-2035年)》，明确提出以教育数字化为关键突破口，推动人工智能赋能教育变革，并重点部署在思政等领域深化大模型垂直应用。近年来，“五育融合”育人模式在高等教育中持续深化，其本质在于突破单一育人维度，构建德、智、体、美、劳相互融通、相互影响的育人体系。“五育融合”并非简单地机械叠加，而是通过“五育”间的渗透和促进，实现学生全面、均衡发展，以适应新时代对人才培养的要求。课程思政作为高职院校落实“立德树人”根本任务的重要途径，也是“五育融合”的重要表现形式。其不应局限于德育范畴，而应依托各门课程蕴含的思政资源，为“五育”融合提供价值导向、内容载体和实践平台，成为协同育人的重要抓手，推动全员、全过程、全方位育人落到实处。《高等学校课程思政建设指导纲要》明确指出，农学类专业课程应强化生态文明教育，注重培养学生的“三农”情怀。同时，产业数字化转型对高职院校农业人才培养提出新要求，需将数字技术、智能装备、绿色理念、社会责任融入人才培养全过程，着力培育“有文化、懂技术、善经营、会管理”的“新农人”，助力乡村全面振兴。“植物与植物生理”作为高职园林、园艺等专业的基础课程，是后续“花卉栽培”“苗木生产”“园林植物栽植与养护”“蔬菜生产和果树生产”等课程的理论基石。推进该课程思政教学改革，既能夯实课程育人基础，又能为专业课程思政建设发挥示范作用。然而，当前该课程教学仍面临一些挑战，如思政元素融入生硬、德育与智育衔接不畅、教学内容抽象、实训受季节和场地限制、评价方式较为单一等。因此，该课程思政改革应紧扣高职农林专业特色，以“五育融合”为抓手，以人工智能为技术支撑，实现二者的协同推进和深度融合，将“三农”情怀、生态文明意识等思政内容有机融入教学全过程，最终实现“盐溶于水”般的育人效果。1“五育”思政元素挖掘“植物与植物生理”课程涵盖植物解剖结构、生长发育、生理功能等内容，其中蕴含丰富的“五育”思政元素。1.1德育方面课程注重培养学生的家国情怀与振兴乡村的使命感。例如，在讲授种子相关知识时，引用钟扬教授扎根青藏高原、守护国家植物基因库的感人事迹，引导学生感悟生命不息、奋斗不止的精神，树立将个人发展融入国家需要的远大志向。在植物抗逆生理教学中，通过回顾袁隆平院士毕生投身杂交水稻研究、以科技兴农的历程，强化学生对“科技兴农”的认同。1.2智育层面课程注重培养学生的科学精神和创新思维。例如，在讲授光合作用时，可系统梳理科学家跨越数百年的探索历程，培养科学的研究思维。在讲授植物逆境生理内容时，可要求学生基于生理调控原理，设计提升作物抗逆性的可行方案。鼓励学生运用理论知识解决实际问题，呼应高职教育“知行合一”的人才培养理念。1.3体育层面课程结合“健康意识”与“劳动体能”双重视角设计教学内容。例如，在讲授“矿质营养”章节时，延伸探讨如何通过科学配方施肥技术，开发富含微量元素的特色农产品，引导学生理解合理营养对公众健康的重要性。同时，组织学生以小组形式在田间开展劳作，如监测作物长势、协作调查病虫害等，使学生在适度的体力劳动中增强体能、磨练意志，并培养团队沟通与协作能力。1.4美育层面课程着重引导学生感受自然之美和科技之美。通过组织学生观察叶片形态、花瓣结构、色彩组合等，感知植物的形态美。同时，借助显微镜等现代技术或设备，指导学生观察植物细胞、组织构造等，感受科技赋予人们的探索之眼与认知延伸。1.5劳动教育层面通过实验探究、盆栽种植、户外实训等多种形式，学生亲身体验播种、育苗、栽植、养护等植物培育全过程。在实践中，体验劳动的艰辛和收获的喜悦，深化对“劳有所获”理念的理解，有助于培养学生不怕苦、不怕累的劳动精神，为未来从事农林相关工作奠定基础。2实践路径2.1AI赋能教学内容重构传统课程中，细胞器结构、光合磷酸化、电子传递链等抽象内容既是教学重点，也是学生理解的难点，同时，制约思政元素的有机融入。运用人工智能技术可有效解决这一问题。首先，可借助XMind等智能工具构建课程动态知识图谱，系统梳理各章节核心知识点，并将预设的思政元素自然融入知识体系。例如，在讲解“植物水分代谢”章节中的蒸腾作用时，图谱可自动关联“绿水青山就是金山银山”等相关生态文明理念的视频或资料，在传授知识的同时，还能潜移默化地帮助学生树立生态观念。其次，围绕教学重难点开发或引入VR/AR教学资源。例如，在讲授植物细胞结构时，学生通过VR眼镜观察植物细胞，并用手“触碰”叶绿体、线粒体等细胞器，观察它们的生命活动。在讲授“双受精”生理过程时，借助AR技术，将平面图转化为3D立体动画，生动呈现生命的神奇和美妙，激发科学探索欲望，实现德育和美育的融合渗透。最后，教师可利用即梦AI等AIGC工具，针对教学需要生成情境化图片或视频。例如，在讲解植物逆境生理时，生成同一作物在干旱、水涝、盐碱等不同逆境下的生长对比图，引导学生分析成因、思考解决方案，并自然引申至农业生产中的现实挑战、农民应对自然灾害的智慧与艰辛，以及保障粮食安全的社会责任，从而在知识学习中渗透劳动教育与德育。2.2AI赋能教学过程优化在AI技术的帮助下，有助于实现从“以教师为中心”向“以学生为中心”的教学模式转型，强调因材施教，实施个性化、交互式教育，从而显著提升教学效果。首先，可基于Kimi、文心一言等大语言模型，构建课程专属的AI助教系统，并将其嵌入课程教学平台。学生随时提出诸如“短日照植物和长日照植物的区别”“秋天树叶为何从叶柄处脱落”等问题。AI助教及时答疑，并提供相关学习资料。该系统不仅能有效减轻教师重复性答疑负担，更能适应不同学生的学习节奏，确保每位学生均能掌握基础知识。同时，AI助教结合科学家故事、最新研究成果，在互动中自然融入德育元素。其次，基于AI模拟平台设计探究性学习任务，推动学生从被动接受转向主动探索。例如，在“影响光合速率的环境因素”试验中，学生在虚拟仿真实验室中自主设定光照、温度、CO₂浓度等参数，系统实时生成光合速率变化曲线图。各小组通过分析数据、总结规律并撰写实验报告。在此过程中，可提升学生科学探究、数据分析、协作交流能力，培养其严谨求实的科学精神。最后，借助“学习通”等教学平台，设置投票、弹幕、随机点名、分组任务等环节。例如，在讲解植物分类时，教师随机展示校园植物图片，要求学生限时识别分类，系统自动统计正确率，使教师能动态调整教学重点。这种深度融合AI的互动教学，不仅能优化学生的学习体验，而且能实现即时反馈，有效巩固学习成效。2.3AI赋能实践教学深化实践教学是职业教育培养人才的关键环节，但传统实训常受季节、场地、设备和成本等因素制约。利用AI技术构建高仿真虚拟实践环境，可推动实践教学个性化与智能化发展。一方面，针对植物生理实训成本高、周期长的特点，开发或引入虚拟仿真实验平台。学生在该平台完成“植物组织水势的测定”“叶绿体色素的分离与定量”等经典试验，可反复进行步骤演练，平台实时检测操作规范性，并对错误步骤给出风险提示。这种实训模式，能避免实物耗材的浪费和仪器损坏，并打破植物生长周期的限制，使学生能够在自主探索与反复试错中扎实掌握技术规程，培养精益求精的工匠精神。另一方面，通过开发微信小程序，或利用“形色”等APP，支持学生在校园、田间随时拍摄未知植物，即时获取其分类信息、形态特征、生态习性，实现“移动植物志”的伴随式学习。进一步引入AI大模型处理和分析拍摄的植物图片，识别常见缺素症状、病害特征，并提供防治建议。这种实践模式，能紧密衔接植物生理理论知识与农业生产实际问题，显著增强学习成就感和职业认同感。2.4AI赋能教学评价改革传统以考试成绩为主的评价方式，难以全面反映学生的综合发展，尤其在“五育融合”育人成效的评价上存在局限。引入AI技术，可构建过程性、发展性、多维度的综合评价体系。具体而言，教学平台自动采集并分析学生在学习过程中的多类行为数据，包括视频观看时长、章节测验表现、虚拟实验完成质量等。通过AI算法深度处理这些数据，生成个性化的学习行为分析报告，方便教师精准识别学习难点、学习兴趣，从而实施针对性的教学干预。参考相关高职学生发展性评价研究成果，构建包含知识掌握、技能操作、协作能力、学习态度、创新思维与职业素养的多维度评价指标体系。在部分维度，可借助AI技术进行辅助分析，例如，根据小组讨论情况分析学生的逻辑性和创新性，或依据虚拟实验的操作日志，分析其规范性和严谨性。最终，系统能够生成“学生综合素养数字画像”，该画像融合量化分数、能力雷达图及过程性评价记录，客观、全面地呈现学生的成长轨迹，从而真正实现“以评促教、以评促学”。3案例设计——以“光合作用”单元为例本单元以“五育融合”为目标，以“AI技术”为手段，对“光合作用”相关内容进行为期2课时的教学重构。3.1单元教学目标德育目标是理解光合作用的生态意义，树立生态文明观；学习科学史，培养求真精神。智育目标是掌握光合作用的过程及主要环境影响因素。体育、美育、劳动教育融合目标是在小组合作试验中，培养协作能力；结合智能温室光调控等现代农业场景，体会现代技术与劳动智慧融合的价值。3.2教学导入流程与AI赋能设计3.2.1课前：情景创设教师借助AIGC工具生成短片《如果没有光合作用》，激发学生学习兴趣。学生基于AI助教进行预习并提出问题，教师通过系统反馈精准把握学情。3.2.2课中：探究深化与价值融入首先，教师详细讲解光反应与碳反应过程，针对“电子传递链”等知识难点，让学生使用VR技术沉浸式观察叶绿体内部结构，实现抽象知识的可视化、具象化，同时，逐步渗透科技之美。其次，学生分组进入虚拟仿真实验平台，探究光照强度、温度、CO₂浓度等因子对光合速率的影响。AI平台实时生成并呈现数据曲线，让学生直观理解限制因子定律，并培养合作精神与严谨求实的态度。最后，各组分享试验结论后，教师引导学生探讨如何将光合作用原理应用于智能温室调控，自然衔接至智慧农业、粮食安全等国家战略，深化学生对服务“三农”的责任认同。3.2.3课后：个性拓展与美育升华AI平台根据课堂学生表现，向学生推送个性化习题与拓展资料。同时，布置实践性任务，拍摄校园植物叶片，观察其形态，并思考与光合效率的关系。在学习通平台提交“我眼中的光合之美”主题的摄影作品，实现从知识理解到审美体验的升华。3.3教学评价设计基于AI技术的过程性评价体系，平台通过自动采集学生在课前、课中、课后的全过程学习轨迹，结合学生互评、教师观察记录，构建包括知识、技能、协作、科学态度等多维度的综合评价模型，全面评估“五育融合”成效。4教学成效评估与反思4.1主要成效本次教学改革实施，取得了显著的综合育人成效。第一，学生对植物生长发育、生理机制等基础知识的掌握更为系统和扎实，期末平均成绩较往届提升18%。第二，学生能够利用AI工具完成植物识别、数据分析等任务，逐步展现出较强的技术整合意识与创新应用能力，显著提高了在“AI+数字素养”类竞赛中的获奖概率。第三，虚拟仿真技术的应用，能有效提升学生技能水平，在院校、省级、国家级职业技能大赛中屡获佳绩。第四，学生团结协作、科学探究能力及生态文明意识等均有明显增强，进一步提升了职业认同感与服务“三农”的使命感。4.2实践反思尽管改革初见成效，但在深化过程中仍面临若干挑战。第一，需警惕对AI技术的过度依赖，避免削弱学生在真实工作场景中的实践能力。利用该技术虽能有效传授知识，但在情感培育、价值引领等方面存在局限性。因此，如何确保技术应用始终服务于“立德树人”根本任务是深入探索的关键。第二，教师是教学改革的关键推动者，当前教师普遍面临数字化素养不足和思政育人能力不强的双重困境。因此，如何系统提升教师数字化设计水平和课程思政融合能力是亟待解决的问题。第三，在“五育融合”实践中，易出现“五育”简单叠加，而非有机融合的情况。由于缺乏科学的融合机制与评价标准，容易造成融合停留于形式。第四，传统评价方式难以全面反映“五育”成效，而构建基于AI的多维度、过程性的综合评价体系尚处于探索阶段，还需多学科持续协同研究。5结语本研究围绕“植物与植物生理”这一高职园林、园艺专业基础课程，系统构建以“五育融合”为育人目标，以“AI技术赋能”为实施路径的课程思政教学改革框架。实践表明，通过将人工智能融入课