《植物生理學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐

王文平，李奕松，姬謙龍，葛秀秀，馬蘭青

(北京農(nóng)學(xué)院 生物科學(xué)與工程學(xué)院，北京102206)

《植物生理學(xué)》是一門研究植物生命活動(dòng)規(guī)律，及其與外界環(huán)境相互聯(lián)系的學(xué)科［1］，是生命科學(xué)的理論基礎(chǔ)。它揭示植物生命現(xiàn)象本質(zhì)，是生物、農(nóng)學(xué)、植保、園藝、園林、資源環(huán)境等專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程。因此，全國各高校在加強(qiáng)對學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練的同時(shí)，如何提高學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維等都是當(dāng)前植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的關(guān)鍵［2－5］。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校教學(xué)體系的實(shí)踐環(huán)節(jié)中非常重要的一環(huán)。通過它應(yīng)該達(dá)到啟迪、驗(yàn)證和加深理論知識的學(xué)習(xí)目的，并為理論聯(lián)系實(shí)際，擴(kuò)大知識面提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)［6］和各種實(shí)驗(yàn)技能。

1 《植物生理學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題分析

全國的高等學(xué)校隨著新的教學(xué)計(jì)劃的調(diào)整，各學(xué)校的《植物生理學(xué)》的理論教學(xué)時(shí)數(shù)都在大幅度壓縮。北京農(nóng)學(xué)院的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)也由原來的30學(xué)時(shí)削減到24學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)課時(shí)的減少，《植物生理學(xué)》的理論知識與實(shí)踐結(jié)合的部分在縮小，根本無法實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的相互滲透。實(shí)驗(yàn)教材也跟不上理論的更新速度?？萍嫉难该桶l(fā)展，植物生理學(xué)科知識和技術(shù)的日新月異，較新的《植物生理學(xué)》理論教材大量涌現(xiàn)，卻缺少配套的《植物生理學(xué)》實(shí)驗(yàn)教材，理論教學(xué)知識更新的速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容［7］。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中目前很多高校，實(shí)驗(yàn)課前的所有準(zhǔn)備工作都由實(shí)驗(yàn)員完成，實(shí)驗(yàn)過程中也是老師詳細(xì)地講述了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、具體操作步驟及實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)后，學(xué)生按實(shí)驗(yàn)步驟操作完成實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式，根本無需動(dòng)腦筋去思考，就可以完成實(shí)驗(yàn)。在整個(gè)環(huán)節(jié)中，缺乏師生的交流與互動(dòng)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告也成為一種描述實(shí)驗(yàn)過程的流水賬?！吨参锷韺W(xué)》是一門理論性極強(qiáng)的學(xué)科，知識相對抽象，不好理解掌握。如果不加強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。如果還是按照原來的傳統(tǒng)方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，更談不上創(chuàng)新意識和探索精神。

2 植物生理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 加強(qiáng)教材建設(shè)

植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)一般采用的是統(tǒng)編教材，我們根據(jù)自己學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要自己編寫了“植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)”。經(jīng)過幾年的試用，2003年7月，對自編的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材進(jìn)行了修訂，增補(bǔ)和吸納了國內(nèi)外一些先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法。通過查閱植物生理、生化相關(guān)實(shí)驗(yàn)教材等資料，結(jié)合國際先進(jìn)技術(shù)與方法，經(jīng)過反復(fù)預(yù)作和教學(xué)與科研相結(jié)合，既保留經(jīng)典也推陳出新，由原來的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)發(fā)展為綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。使學(xué)生在專業(yè)基礎(chǔ)理論課學(xué)習(xí)的同時(shí)，就能接觸到現(xiàn)代最先進(jìn)的儀器設(shè)備，開闊學(xué)生們的視野，為服務(wù)都市農(nóng)業(yè)和考研打下良好的基礎(chǔ)條件。之后的幾年里，我們根據(jù)教學(xué)的需要，對實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材又進(jìn)行了幾次修改，以便緊跟新教材的變化需要。

2.2 改造傳統(tǒng)設(shè)備，更新儀器

過去用比色法測定植物生理指標(biāo)，使用的是721型分光光度計(jì)，來測定植物組織水勢小液流法，測定植物光合作用使用的改良半葉法。實(shí)驗(yàn)中的儀器靈敏度較差，設(shè)備老化，誤差很大，已經(jīng)難以保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求。近些年來，學(xué)校加強(qiáng)了對專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的資金投入力度，生物學(xué)院購進(jìn)了一批比較先進(jìn)的儀器設(shè)備，配備了722分光光度計(jì)10臺(tái)，先后購入TU－1800和TU－1810紫外可見分光光度計(jì)等共計(jì)7臺(tái)，便攜式光合測定系統(tǒng)3臺(tái)，植物水勢測定儀1臺(tái)，氧電極和葉綠素?zé)晒鈨x等其他配套設(shè)備等。這些儀器大都帶有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，功能齊全，靈敏度高，使用簡便，節(jié)省了大量的實(shí)驗(yàn)時(shí)間。我們開出10個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上了一個(gè)新臺(tái)階，為生物科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提供了良好的條件［8］。

2.3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革，注重對學(xué)生能力和素質(zhì)的培養(yǎng)

2.3.1 完善課程體系建設(shè)

根據(jù)新的本科生教學(xué)計(jì)劃的調(diào)整，我們將生物學(xué)院生物技術(shù)專業(yè)的《植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)》列為獨(dú)立的一門實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程。開設(shè)10個(gè)實(shí)驗(yàn)，總計(jì)30學(xué)時(shí)。隨著新培養(yǎng)計(jì)劃的調(diào)整，壓縮了專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)減少到24學(xué)時(shí)。在有限的24學(xué)時(shí)里，為了使學(xué)生能系統(tǒng)學(xué)習(xí)到實(shí)驗(yàn)技能，經(jīng)過植物生理學(xué)課程組的反復(fù)討論，我們精心設(shè)計(jì)了根系活力;葉綠體色素的提取、分離和理化性質(zhì);NR活性;植物組織水勢的測定;植物組織滲透勢的測定、植物過氧化氫酶活性的測定;便攜式光合測定系統(tǒng)測定活體植物呼吸速率和光合速率;植物細(xì)胞膜透性測定等8個(gè)實(shí)驗(yàn)。經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目得到保留，又增加了一些新的設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)的完整性和系統(tǒng)性。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生既能掌握植物生理學(xué)的基本操作技能，又能學(xué)到一些新技術(shù)和新方法［9］。

2.3.2 規(guī)范實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的管理，制定完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

根據(jù)植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱的要求，先后制定了“實(shí)驗(yàn)課考核標(biāo)準(zhǔn)”“實(shí)驗(yàn)課成績評定標(biāo)準(zhǔn)”，規(guī)范了實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)管理。在實(shí)驗(yàn)課上改變傳統(tǒng)授課方法，激發(fā)同學(xué)們的思維潛能，千方百計(jì)地提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技術(shù)能力。

(1)上課前的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備。根據(jù)《植物生理學(xué)》是專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課的特點(diǎn)，要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容［10］。每次在做實(shí)驗(yàn)之前，首先讓學(xué)生講述本次實(shí)驗(yàn)的原理、目的以及操作步驟等，最后由上課老師進(jìn)行總結(jié)，重點(diǎn)補(bǔ)充設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)的目的、原理，完成實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵操作環(huán)節(jié)以及注意事項(xiàng)等。要求學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，分清定量實(shí)驗(yàn)和定性實(shí)驗(yàn)的區(qū)別，材料的前期處理，取材部位和時(shí)間以及應(yīng)該注意什么的關(guān)鍵步驟，以免由于材料的選取錯(cuò)誤，影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。儀器使用前，對學(xué)生講解清楚，每一步都要嚴(yán)格按照儀器操作程序進(jìn)行，從小事上培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提出的疑問，實(shí)驗(yàn)教師啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)理論知識，開動(dòng)腦筋獨(dú)立思考。例如，植物細(xì)胞膜透性(電導(dǎo)法)的測定實(shí)驗(yàn)中，愛動(dòng)腦筋的同學(xué)就會(huì)問，每個(gè)組用的都是油菜的葉片，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為什么不盡相同。諸如此類的問題，應(yīng)讓學(xué)生分析取材部位本組與其他組有什么不同，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理思考一下為什么冷凍的葉片比常溫的葉片相對電導(dǎo)度數(shù)值高，分析誤差產(chǎn)生的原因。做完實(shí)驗(yàn)后要求學(xué)生隨堂交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題要分析錯(cuò)誤原因，并在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上回答老師課后留的思考題。

(2)創(chuàng)造條件加強(qiáng)動(dòng)手能力的培養(yǎng)。為了執(zhí)行新的教改方案的需要，學(xué)校購置了部分新儀器，但由于學(xué)生班級人數(shù)較多，只能滿足兩人一組的需要。為了達(dá)到鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力的目的，一些簡單的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，盡量讓學(xué)生自己做。例如，配制簡單的試劑和一些常規(guī)儀器的操作等。強(qiáng)調(diào)學(xué)生之間的默契配合，包括實(shí)驗(yàn)材料的前期處理，到后面的儀器使用，掌握它的工作原理，熟練地進(jìn)行操作，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平。

(3)老師實(shí)驗(yàn)課上多巡視，及時(shí)進(jìn)行必要的指導(dǎo)。在課上，隨時(shí)觀察學(xué)生在操作中可能發(fā)生的問題，教師要多巡視，特別是以往遺留下來的不規(guī)范的操作習(xí)慣。即使是移液管的使用操作不正確，老師發(fā)現(xiàn)后也要對他及時(shí)糾正。有些實(shí)驗(yàn)課上，經(jīng)常會(huì)用到有毒的藥品試劑，因此上課時(shí)，老師應(yīng)時(shí)時(shí)刻刻提醒學(xué)生，引起他們的高度重視，既能指導(dǎo)學(xué)生操作規(guī)范，也可避免發(fā)生教學(xué)事故，還能調(diào)動(dòng)同學(xué)們做實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性。老師及時(shí)批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對實(shí)驗(yàn)報(bào)告中出現(xiàn)的問題，下次實(shí)驗(yàn)課前進(jìn)行講解說明，指出學(xué)生發(fā)生錯(cuò)誤的原因，避免類似的錯(cuò)誤出現(xiàn)。

3 改革實(shí)驗(yàn)課考試制度及重新制定評分標(biāo)準(zhǔn)

3.1 重新制定考試方案及評定標(biāo)準(zhǔn)

改革前的實(shí)驗(yàn)成績有兩部分:平時(shí)成績+理論考試成績。平時(shí)成績包括平時(shí)課堂提問和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績，理論考試成績一般是實(shí)驗(yàn)理論考試成績，以前這種評定成績的標(biāo)準(zhǔn)不利于激發(fā)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課的興趣，對待考試也是應(yīng)付。經(jīng)過我們老師不斷地努力，我們調(diào)整了教學(xué)計(jì)劃，注重對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，并對考試方法進(jìn)行了改革，方案如表1所示。

經(jīng)過幾輪的嘗試，極大地提高了學(xué)生們對實(shí)驗(yàn)課的積極性，收到了良好的效果。

表1 實(shí)驗(yàn)課考試方案

3.2 實(shí)驗(yàn)考核

操作與理論分別進(jìn)行。在考試時(shí)，把操作題目分別編號，學(xué)生隨機(jī)抽取考試題目，根據(jù)自己抽到的考試題目進(jìn)行實(shí)際操作。一名學(xué)生考試旁邊就有一名老師監(jiān)考，隨時(shí)根據(jù)學(xué)生在限定時(shí)間內(nèi)操作的熟練和準(zhǔn)確程度，按照我們的評分標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)場打出實(shí)驗(yàn)技能操作成績。實(shí)驗(yàn)理論考試成績也是根據(jù)學(xué)生在限定的時(shí)間內(nèi)回答問題的正確程度給出成績。對操作有誤的學(xué)生，在考試結(jié)束后，老師及時(shí)指出錯(cuò)誤點(diǎn)，并把正確的操作方法告知，學(xué)生經(jīng)過這樣的考試，對知識掌握更加牢固。避免抽簽產(chǎn)生的弊端，對首次考題回答不正確的學(xué)生，由老師指定題目，讓其回答并操作，正確的可以給及格分，回答錯(cuò)誤的視為不及格。

3.3 改革后的成效

通過改進(jìn)考試方法，使學(xué)生提高了對上實(shí)驗(yàn)課的認(rèn)知度，使他們懂得要珍惜每次實(shí)驗(yàn)動(dòng)手的機(jī)會(huì)，充分理解實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟，準(zhǔn)確操作，認(rèn)真寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告，然后寫一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告交差的情況發(fā)生準(zhǔn)確處理分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，牢固地掌握理論和技能，杜絕了課上不認(rèn)真操作，課下隨便抄別人實(shí)驗(yàn)結(jié)果。經(jīng)過一段時(shí)間的試運(yùn)行，學(xué)生反饋，效果良好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想或出現(xiàn)了失誤，會(huì)主動(dòng)申請用課余時(shí)間重做;若因病或因事耽誤一次實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們會(huì)主動(dòng)找任課老師補(bǔ)做;對儀器操作沒有掌握的學(xué)生，會(huì)利用課余時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室找老師，直到弄懂學(xué)會(huì)。學(xué)生的成績和實(shí)際動(dòng)手能力都顯著提高。

4 結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的就是為了培養(yǎng)具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的新型高級專門人才，在注重傳授理論知識的同時(shí)，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)，是新形勢下培養(yǎng)人才的需要。我們在《植物生理學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要不斷改革與探索，增加設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)，才能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)驗(yàn)技能。

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