對葉綠體的分離、純化及觀察實驗教法改進的探討

白鳳麟

（長治學院，山西 長治 046011）

葉綠體的分離、純化及觀察實驗是細胞生物學實驗課程中的基礎性、驗證性實驗，雖然簡單易懂，操作不難，但是這個實驗是學生進入微觀世界的一個窗口，對后續(xù)細胞生物學實驗以及微生物學實驗、分子生物學實驗有鋪墊作用，本實驗重點解決的問題是讓學生通過簡單操作領會如何“做實驗”，如何科學對待實驗結(jié)果，從而培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

1 實驗教學過程中存在的問題

1.1 注重知識傳授，不注重引導學生思考

1.1.1 實驗預習方面

以往的實驗預習只要求學生知曉實驗的試劑、耗材以及儀器，在課堂上老師一般通過提問的方式考察學生預習情況。這種預習的弊端在于，多數(shù)學生由于害怕課堂提問出丑，把預習重點花在背誦課本文字和回答老師的問題上，忽略了對實驗內(nèi)容的理解，沒有引發(fā)他們對實驗本身的興趣和思考。

1.1.2 實驗的講解

以往的實驗教學，教師會先在黑板上把實驗相關的原理、操作步驟、注意事項都寫出來，教師依序講解，學生聽課，聽完課后再依照黑板所列步驟進行實驗。這種教學方式方便學生了解實驗的全部內(nèi)容，但同時也養(yǎng)成學生的依賴性，學生看完黑板內(nèi)容就認為已經(jīng)學會本次實驗，消弱了主動學習的過程，造成學而不思，這不利于學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)，更難培養(yǎng)出有獨立思考能力的人才。

1.1.3 學生對實驗認識模糊

學生對葉綠體這個概念應該非常熟悉，但是由于葉綠體很?。ㄖ睆?-10μm，厚2-4μm），屬于亞顯微結(jié)構(gòu)，學生肉眼看不到，因此實驗具有一定的抽象性。傳統(tǒng)的教學過程，主要依靠老師講實驗，學生很難理解操作步驟與葉綠體分離的關聯(lián)，這樣聽完講解后，學生對實驗認識模糊，很難引發(fā)思考，實驗效果極差。

1.2 注重結(jié)果，不注重過程

實驗教學重結(jié)果體現(xiàn)在評價實驗教學是否成功時，完全依據(jù)實驗結(jié)果。這樣造成一種現(xiàn)象，學生在觀察結(jié)果階段，發(fā)現(xiàn)實驗失敗，在沒有提出大量的葉綠體時，為了獲得較好的課堂成績和老師的肯定，就拿別人的裝片頂替自己的結(jié)果。這樣的舉動不僅喪失了個人誠信，而且失去了思考和總結(jié)實驗失敗經(jīng)驗的寶貴機會。結(jié)果固然很重要，但是結(jié)果是由實驗步驟產(chǎn)生的，沒有標準嚴格的實驗過程，很難獲得正確的實驗結(jié)果。

1.3 不重視實驗報告的寫作

傳統(tǒng)的實驗報告通常是照抄板書或者課本內(nèi)容，大家千篇一律，沒有創(chuàng)造性，這種實驗報告的撰寫不僅不能培養(yǎng)學生的寫作水平，而且會滋生惰性，產(chǎn)生抄襲實驗報告的壞習慣。

2 改進教學方法措施

2.1 課前預習

2.1.1 提供實驗課的基本內(nèi)容，并設定預習提問

提前一周告知學生實驗題目和實驗材料，以及重難點，讓學生預習。為了啟發(fā)學生動腦思考，鍛煉查閱文獻資料的能力，提出具體預習問題，作為預習的主要內(nèi)容：實驗中等滲溶液起到什么作用？等滲溶液的使用給你什么啟發(fā)？ 提取時的溫度控制在什么范圍易提取出活性較高的葉綠體？ 本實驗的離心機應選用哪種類型的轉(zhuǎn)子？ 差速離心法和密度梯度離心法有什么區(qū)別？ 差速離心的方法在生活中可以怎樣運用？提取出的葉綠體可以完成哪些科研實驗？如何檢測提出葉綠體的活性？ 你推測葉綠體的觀察需要顯微鏡放大倍數(shù)多少才能觀察到清晰的形態(tài)？

通過在學生預習時提出相關問題，一方面可以引發(fā)他們進行課前思考，利用課前的時間查閱文獻、網(wǎng)絡資料，找到答案，養(yǎng)成獨立思考查閱資料解決問題的習慣；另一方面通過課前提問，引起學生的好奇心，讓他們在以后的讀書過程中也能提出問題。而這個過程極大刺激了他們大腦的活動，為后續(xù)實驗的開展做好了鋪墊。

2.1.2 課堂預習結(jié)果要求脫口而出

以往的教學中，要求學生寫出預習報告，但是大部分學生是把實驗書上的內(nèi)容抄了一下，根本沒有動腦思考。為了更好檢測預習的效果，并且培養(yǎng)學生的理解、表達能力，在課堂上，老師隨機挑選學生上臺講一個預習時提出的問題，并且講解過程中接受同學和老師的提問。這樣一來，大部分學生在上課前都能把查閱的文獻等材料仔細閱讀，并且記住，預習效果大大提高。在這個過程中，還能發(fā)現(xiàn)一些善于思考、愛鉆研的學生，這些學生往往在上完細胞生物學實驗課后科研興趣愈加濃厚，在大二就主動進入實驗室開始科研生活。

2.2 課堂導入

拋磚引玉，開闊眼界。對于一個普通的本科院校學生，視野和見識比起更高等學校、更發(fā)達城市的學生有較大差距，因此在平時的課程當中，我們盡可能多地引入國內(nèi)外先進科研新發(fā)現(xiàn)，激勵學生繼續(xù)深造。

本實驗導入教學時先完整闡述葉綠體的基本定義：葉綠體是進行光合作用的主要場所，由高度結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡膜和薄片堆疊類囊體組成。它擁有自己的遺傳物質(zhì)并且進行分裂。依據(jù)葉綠體的內(nèi)共生理論，認為葉綠體起源于細胞吞噬的藍藻。學生對于葉綠體的功能最熟悉就是進行光合作用，但對其最新的研究動態(tài)知之甚少，在課堂中可以加入葉綠體的最新研究動態(tài)。如羅沛宜[1]等用葉綠體的序列rpoC1 和trnL-F 來區(qū)分真假當歸，發(fā)現(xiàn)trnL-F 序列能成功鑒定當歸及其混偽品，可作為當歸及其混偽品的分子鑒定方法。另外，國外研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)HY3/CPD45 可以并行調(diào)節(jié)遠紅外光信號和葉綠體的分裂兩個過程[2]，這個發(fā)現(xiàn)把分裂過程與光信號聯(lián)系在了一起。通過這些實例告訴學生，葉綠體提取實驗可以為后續(xù)葉綠體功能以及分子學活性做鋪墊，是一個很有意義的實驗，做好這個實驗有利于后續(xù)科研的展開。通過課堂實際教學，我們發(fā)現(xiàn)講解后學生對本堂實驗的認識更深入，并且對細胞生物學實驗這門課程也產(chǎn)生濃厚興趣。

2.3 實驗內(nèi)容學習

2.3.1 學生主講，教師點撥

由于本次實驗原理和操作步驟較簡單，學生通過預習可以基本學懂內(nèi)容，因此實驗的教學方法，主要是請學生上講臺講解。為了多讓學生參與，并且保證講的質(zhì)量，學生可以選擇講實驗的一個部分，比如實驗原理、實驗步驟、注意事項，或者對該實驗的新發(fā)現(xiàn)。講解的要求是語言清晰流暢，講解清楚明了，有板書，并且回答其他同學針對講解提出的問題。講解時間為每人8 分鐘左右，學生總講解時間約40 分鐘，講解的同學獲得課堂成績的附加分，最后加入本實驗的平時成績。講解過程中有的地方學生講的不夠透徹，或者有認識錯誤，老師應當適時引導，再讓學生自己說正確的答案。學生通過講，顯現(xiàn)了自己的優(yōu)勢：有的學生善于表達，有的學生會設計板書，還有的同學思維敏捷；同時也暴露了缺點：膽怯，對知識一知半解，不關注聽講同學的反饋等。通過短短的8 分鐘，他們不僅學習了實驗知識，還對自己的優(yōu)缺點有了更深的認識，有助于繼續(xù)進步。

采用了這種教學方法后，在學期末學生提交的實驗評價中，很多同學反映，通過上講臺講實驗，提高了他們對實驗的理解，也增強了自主學習能力，學會了探究實驗的方法，同時表達水平、講課能力也有所提高，這種教學方法受到了同學們的肯定和歡迎。

2.3.2 實驗操作學生動手，老師監(jiān)督

在改進的教學過程中，學生獨立完成實驗操作，老師時刻在一旁觀察操作，一旦學生操作中遇到問題，方便及時咨詢老師，但是，老師并不直接告訴他們操作方法，而是反問：這一步操作的目的和原理是什么？待學生思考回答后再步步引導，直到自己說出操作的方法。這樣反復幾次，學生就會發(fā)現(xiàn)，實驗操作并不是簡單的動手，而是建立在了解實驗在做什么的基礎上，腦力和體力勞動的結(jié)合；學生也會明白，哪些實驗步驟是可以優(yōu)化的，哪些步驟是不能省略的，這樣對實驗的認識就更深刻了。

2.3.3 利用基礎實驗培養(yǎng)探究思維

本實驗中需要經(jīng)過兩次離心：第一次離心棄去沉淀，收集上清；第二次離心棄去上清，從沉淀中就可以得到粗提的葉綠體。但是，大部分學生并不了解離心后為什么收集上清/沉淀。為了解決這個疑惑，老師可以引導學生動手做個檢測：將兩次離心的廢液分別收集起來，制成臨時裝片，在顯微鏡下進行觀察，觀察的結(jié)果就可以解釋離心后收集上清還是沉淀這個問題。在這個過程中，老師引導同學思考，而學生通過開動腦筋、親手探究，最后自己得出結(jié)論。學生經(jīng)過這個討論——驗證的過程，不僅對這個實驗印象深刻，并且在實驗過程中遇到實驗問題時第一時間想到的是如何想辦法解決，而不是立刻求助于老師，他們也能從解決問題的過程中獲得實驗探究的快樂。

2.4 實驗報告的攥寫

2.4.1 獨立攥寫實驗報告

實驗的預習、講解、操作、結(jié)果分析等過程主要是學生獨立思考完成的，因此學生具有獨立撰寫實驗報告的素材。實驗報告內(nèi)容主要包括實驗原理、實驗目的、實驗儀器、實驗步驟、實驗結(jié)果、注意事項。除此之外，學生還可將實驗過程中自己遇到的問題分析闡述，或者加入自己感興趣的相關研究內(nèi)容，學生可以依據(jù)自己在實驗中觀察到的現(xiàn)象和實驗結(jié)果進行分析，提交實驗報告。

2.4.2 實驗報告注重多角度評價

老師評閱實驗報告的標準也分幾個方面：語言描述、實驗難點解析、實驗觀察、實驗結(jié)果分析、實驗自我評價等。老師要標注出來學生的亮點給予好評，并且打分，之后將實驗報告發(fā)還給學生，讓學生及時獲得反饋，完成整個實驗教學。

2.5 實驗評價的多元化

2.5.1 實驗過程評價

實驗過程的評價涵蓋實驗預習、實驗操作。實驗預習情況的檢查作為附加分。也就是說，只有積極展示預習成果的學生可以獲得5 分以內(nèi)的附加分數(shù)獎勵；實驗操作分數(shù)是針對每位同學給出的，具體實施是每次實驗結(jié)果出來以后，老師對每位同學提出操作上的指令，讓學生進行操作，老師根據(jù)其操作是否正確、是否熟練，給出分數(shù)，按百分制打分。

2.5.2 多元智能的評價

多元智能評價包括語言智能、邏輯智能、身體——運動智能、人際交往智能等等，老師在整個實驗課期間，根據(jù)觀察學生在多元智能方面的表現(xiàn)，給出附加分，比如講課語言表達比較好，說話得體的同學可以附加1 分，實驗過程中能保持實驗臺整潔、操作嚴謹?shù)募? 分，實驗中樂于與他人交流實驗心得的加1 分，實驗完畢能自覺打掃實驗室的加1 分。在加分的時候，老師不僅要同時提出口頭表揚，而且要鼓勵這種行為。

以上兩個方面的分數(shù)，再加上實驗報告的得分，共三部分，最后得出本次實驗的綜合分數(shù)評定。

通過以上教法改進，教學結(jié)果有明顯改變。首先，通過預習查閱多種資料，同學們不僅可以基本掌握實驗內(nèi)容，并且可以涉獵到相關知識，大大豐富了課堂內(nèi)容，滿足了他們的求知欲；其次，通過講課鍛煉，不僅讓學生牢固掌握本次實驗內(nèi)容，而且增強了他們的表達能力和自信心；最后，通過自我總結(jié)完成實驗報告，一方面使他們的寫作能力逐漸提高，另一方面提高了他們的分析水平?？傊?，對這個實驗教學方法的一點改進，使得原本依賴老師牽著鼻子走的課堂變成學生躍躍欲試的場地，學生更愛思考、更愛提問、更會解決問題，基本實現(xiàn)了實踐育人的教學目的。

3 教學改革中遇到的問題及改進

3.1 學生講課能力水平不同，課堂聽講學生容易精神不集中

由于大多學生沒有講課經(jīng)驗，因此在講實驗時難免出現(xiàn)念稿子或者忘詞現(xiàn)象，此時聽講的同學容易困惑，其他同學容易精力不集中，導致教學時間不緊湊，課堂節(jié)奏被打亂。教學過程中，講解能力較好的同學會在講解過程中加入板書并與其他同學互動，這樣可以獲得比較好的學習效果，但是一個班級會有一部分同學講解能力欠佳，因此聽講的同學可能會走神，這樣會影響課堂時間的利用。在以后的教學中，可以探索更好的教學組織形式，比如以小組為單位進行講解準備，或者課前老師先聽一次學生講課，指出問題改進后再進行課堂講解，以期達到用有限的課堂時間提高教學效果。

3.2 教學設備待完善

目前實驗室講課主要靠黑板，沒有任何多媒體設備，在許多高校實驗室已經(jīng)配備了投影儀和電腦。在沒有投影的情況下，缺乏照片、視頻的展示，喪失了給學生展示生物之美的機會，如若有相應設備，相信學生們會更喜愛這門課程。

2015年10月5日，屠呦呦成為第一位獲得諾貝爾科學獎項的中國本土科學家，打開了中國本土科學家諾貝爾獎的零突破，這不僅振奮了奮斗在科研前線的工作者，也對大學教學打入強心劑，在今后的教學實踐中，我們應注重培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，注重過程評價的同時也注重結(jié)果的評價，及時對學生的表現(xiàn)進行反饋，開發(fā)學生的各項潛力，不斷探索、改進實驗教法，培養(yǎng)適應社會發(fā)展、有理想的優(yōu)秀人才。