“植物的元素缺乏癥”實驗的改進

李紅俠，劉小陽，高貴珍，袁寶俠，邱文靜

(宿州學院 生物與食品工程學院, 安徽 宿州 234000)

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“植物的元素缺乏癥”實驗的改進

李紅俠，劉小陽，高貴珍，袁寶俠，邱文靜

(宿州學院 生物與食品工程學院, 安徽 宿州 234000)

本文主要從實驗方法、實驗材料的培養(yǎng)以及實驗報告的書寫等方面，介紹了植物生理實驗“植物的元素缺乏癥”的教學改進，使學生在基本實驗技能掌握的基礎(chǔ)上，有效提高了動手能力、創(chuàng)新意識、科研能力和綜合素質(zhì)，教學效果良好。

元素；小麥；實驗改進；創(chuàng)新能力，科研能力

隨著經(jīng)濟全球化，社會對高等教育人才的需求由“知識型”轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬C合性，高素質(zhì)型”，提倡學生創(chuàng)新性思維和實踐動手能力，更強調(diào)具有獨立的實踐操作能力，創(chuàng)新能力以及科研能力，培養(yǎng)適應和支撐我國未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展、具有國際競爭力的創(chuàng)新型人才已成為高等教育的迫切任務[1-3]?！爸参锏脑厝狈ΠY”實驗是植物生理實驗課中的經(jīng)典實驗之一[4]，是理論教學的補充，也是培養(yǎng)學生動手操作、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維的主要途徑[5]。實驗教學目的在于把人類探索植物生命活動的理論知識轉(zhuǎn)化為在生產(chǎn)實踐中的應用能力，是重要而有效的手段。

“植物的元素缺乏癥”實驗歷經(jīng)時間長，實驗的整個操作過程繁瑣，尤其在材料的培養(yǎng)過程中，操作麻煩，元素缺乏癥狀的表現(xiàn)有的不太明顯，難以說明問題。而傳統(tǒng)的實驗教學是老師講解實驗目的、原理、步驟、儀器的操作方法、注意事項等，學生在老師的看護下，將實驗過程按照實驗書操作一遍。學生完全處于一種被動狀態(tài)，也養(yǎng)成了消極懶惰的思想，激發(fā)不起學生的學習興趣和創(chuàng)新思維。為了解決上述情況，將該實驗改為設(shè)計性實驗，并對實驗方法作以改進。在實驗的前期準備階段，引導學生查閱資料、設(shè)計實驗方案、獨立完成實驗。教師的作用體現(xiàn)在“啟發(fā)”學生如何完善實驗方案、如何解決實驗中出現(xiàn)的問題。實驗方式的改變，使學生逐步了解、體驗、掌握實驗的基本思路、基本研究方法和基本研究過程，并在此基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新。

1　實驗試劑、材料的改進

1.1實驗試劑、培養(yǎng)基的配制

實驗所需母液配制的準確與否，對實驗結(jié)果影響很大，以往實驗所需試劑均由老師配制，現(xiàn)改為學生分組配制，根據(jù)藥品的用量和作用，將藥品分為大量元素、微量元素、鐵鹽以及生長素。所需藥品均為分析純。讓學生預習實驗指導，查閱相關(guān)資料，了解藥品的特性、類別，掌握藥品的配制方法及注意事項，所配試劑的正確標識及試劑的貯藏條件。這種方法使學生認識到簡單的試劑配制就有好多知識要學。母液的配制見表1。

原有的實驗材料用溶液培養(yǎng)做植物的營養(yǎng)實驗，培養(yǎng)過程中要不斷給溶液充氧，而且每隔一段時間(一般6-7天)還要更換溶液，測定溶液的

表1　母液的配制

pH，非常麻煩，為了解決這個問題，采用“植物組織培養(yǎng)”固體培養(yǎng)基代替液體培養(yǎng)，省去了充氧和更換溶液的環(huán)節(jié)。植物組織培養(yǎng)是在無菌和人工控制的環(huán)境條件下，利用人工培養(yǎng)基，培養(yǎng)植物離體細胞、組織和器官以及控制它們生長與發(fā)育的技術(shù)[6]。在這里所用的材料是發(fā)芽的小麥完整植株，不是離體部分。其他操作和培養(yǎng)條件按照組培的方法和要求進行。固體培養(yǎng)基的配制見表2，培養(yǎng)基的pH為5.6-5.8。

表2　缺元素培養(yǎng)基配制

有的學生提出，為了盡快出現(xiàn)缺素癥狀，能不能將母液的用量適當放大，放大多少合適。學生分組配制一系列不同母液濃度的培養(yǎng)基，結(jié)果表明母液濃度只能放大到15 ml,否則培養(yǎng)基不凝固，不管怎么調(diào)pH，滅菌后有沉淀產(chǎn)生，溶液渾濁，不再凝固。

固體培養(yǎng)基的配制方案，母液、瓊脂以及生長素的用量，由學生分組自行設(shè)定，整個過程以學生為主體進行，老師只起指導作用。此過程培養(yǎng)了學生的主體和主動參與意識，真正鍛煉了學生的動手能力、思維能力和創(chuàng)新能力。

1.2實驗材料準備的改進

原實驗材料以小麥或玉米種子為試材，種子用漂白粉消毒30 min，用無菌水沖洗后放在洗凈的石英砂中發(fā)芽，加蒸餾水，等幼苗長出第一片真葉時待用。這樣材料準備時間長，因此，做如下改進，將小麥種子用75%的酒精消毒5 min，蒸餾水沖洗4次，置25 ℃培養(yǎng)箱發(fā)芽，兩天芽長到1 cm左右待用。不僅操作方便，而且縮短了材料的準備時間。

2　實驗培養(yǎng)過程的改進

2.1麥芽的移栽培養(yǎng)

原實驗選大小一致的植株，將頸部用泡沫包裹，插入培養(yǎng)缸蓋的孔中，并經(jīng)常補充失去的水分，更換培養(yǎng)液，通氣等，過程復雜?，F(xiàn)改進如下，在無菌操作臺內(nèi)，用0.1%的升汞消毒發(fā)芽的種子，不停搖晃，時間2 min，用無菌水沖洗4-6次，期間也是不停搖動，置于滅菌的濾紙上，吸去無菌水，用消過毒的鑷子將芽長幾乎一致的發(fā)芽小麥，栽在不同類型的滅菌的固體培養(yǎng)基上，每瓶3-4株，每接一瓶，鑷子用75%的棉球擦，并在火焰上灼燒，避免交叉感染，栽好，置于培養(yǎng)室內(nèi)培養(yǎng)，同一類型的培養(yǎng)基栽種10瓶，設(shè)3次重復。培養(yǎng)室的溫度23-25℃，光照強度2 000 lx左右，光照時間12 h/d。這個操作就是組織培養(yǎng)中的無菌操作過程，為以后的組織培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。

2.2觀察記錄

每天到培養(yǎng)室觀察苗的生長情況，并做好記錄。3-4星期后，將觀察記錄的結(jié)果總結(jié)，列于表3，植株的生長狀況見圖1。

圖1　小麥元素缺素癥狀

處理完全缺氮缺磷缺鉀缺鈣缺鎂缺硫缺鐵缺銅缺錳缺硼地上株高/cm3.52±0.453.23±0.423.25±0.463.25±0.762.53±0.783.24±0.482.74±0.322.81±0.432.52±0.652.91±0.452.56±0.72葉數(shù)/片33333322222葉色綠色淡綠綠色綠色淡綠綠色淡綠淡綠綠色綠色淡綠莖色綠色綠色綠色綠色綠色綠色綠色綠色綠色綠色綠色地下根數(shù)/條8±0.566±0.686±0.567±0.687±0.236±0.853±0.266±0.485±0.456±0.364±0.52最長根長/cm3.52±0.234.12±0.324.01±0.543.45±0.483.23±0.124.12±0.524.20±0.266.51±0.763.52±0.653.12±0.584.21±0.52根色白色白色白色白色白色白色白色白色白色白色白色癥狀葉片綠色,生長正常植株缺綠,下部葉片發(fā)黃植株綠色,下面的葉片發(fā)黃,葉柄短細葉片有缺綠斑,壞死斑,葉尖死亡葉片成鉤狀,葉尖或葉緣死亡,有的葉緣內(nèi)卷葉緣卷曲,葉片有缺綠斑幼葉綠色,葉脈處有壞死斑葉片缺綠,無壞死斑。頂芽生長正常,葉片綠色,幼葉萎蔫幼葉正常,葉脈綠色,有小壞死斑頂芽死亡,葉片扭曲,下部死亡

2.3結(jié)果分析

從表3和圖1中可以看出，完全營養(yǎng)液的植株最高，缺大量元素N、P、K植株的高度差別不大，缺微量元素S、Fe、Cu、Mn、B它們的高度差別也不大，缺大量元素植株的高度高于缺微量元素，同時葉片數(shù)也多于缺微量元素的。植株的根數(shù)也是缺大量元素多于缺微量元素，這可能是因為作物對大量元素需要量大，缺乏時在開始對生長影響不大，微量元素需要量少，缺乏了對生長影響較敏感。

3　實驗報告撰寫的改進

原實驗報告是按照傳統(tǒng)的實驗報告模式，寫出實驗目的、原理、實驗過程、結(jié)果等，現(xiàn)要求學生按照科學論文的格式撰寫一篇科學論文，有摘要、關(guān)鍵詞、前沿、實驗方法、結(jié)果分析及討論、參考文獻。通過本次實驗，學生了解了科研過程和科研方法，學生的綜合素質(zhì)得以全面提高，這也為以后做畢業(yè)論文打下了基礎(chǔ)。

4　結(jié)　論

實驗方法的改進，不僅培養(yǎng)了學生對專業(yè)的興趣，而且加強了學生對基本理論、基礎(chǔ)知識和基本技能的認識和掌握，調(diào)動了學生學習的主動性。學生積極查閱資料、設(shè)計方案、與老師討論，這一過程培養(yǎng)了學生之間相互溝通、交流、合作的意識和團隊合作精神，為大學生在就業(yè)工作中如何學會與人相處、團隊協(xié)作打下堅實基礎(chǔ)。改進實驗激發(fā)了學生的科研興趣，使學生受到科研訓練，培養(yǎng)了學生的科學方法、科學思維和創(chuàng)新能力及動手操作能力，為以后做畢業(yè)論文奠定了基礎(chǔ)；培養(yǎng)了學生認真觀察、獨立思考、綜合分析、理論聯(lián)系實際解決問題的能力。經(jīng)過3-4周的時間，學生看到了缺素癥狀，很有成就感，實驗興趣大增，學生主動參與老師的科學研究并積極申請大學生科研課題。學生對植物生理學實驗課更感興趣，由應付做實驗轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃诱J真做實驗，實驗動手操作能力得以加強，實驗效果良好。

[1] 董欣. 創(chuàng)新型人才培養(yǎng)與實驗教學改革的探索[J]. 實驗技術(shù)與管理，2011,28(9)：142-144.

[2] 盧秀霞. 高校人才培養(yǎng)模式與實驗教學改革的探索[J]. 科教文匯，2015,40-42.

[3] 黃曉玫，李鴻飛，黃濤. 強化培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力的探索與實踐[J]. 實驗技術(shù)與管理，2014，31(2)：1-4.

[4] 張志良,瞿偉菁.植物生理學實驗指導[M].北京:高等教育出版社,2010:3-4.

[5] 王偉，孟祥貴，安寅. 創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式下的實驗教學改革探索[J]. 實驗科學與技術(shù)，2013,11(2)：144-146.

[6] 鞏振輝，申書興. 植物組織培養(yǎng)[M]. 2版.化學工業(yè)出版社，2013:1-2.

Experiment Improvement on “ Plant Deficiency Disease”

LI Hong-xia, LIU Xiao-yang, GAO Gui-zhen, YUAN Bao-xia, QIU Wen-jing

(School of Biological and Food Engineering, Suzhou University, Suzhou, Anhui 234000, China)

This study is aimed for.new actively experiment method combined material culture and writing in order to enhance the ability of study, and introducing plant physiological experiment “plant deficiency disease” of teaching improvement .The result shows that exploratory experimental teaching is feasible and effective in developing abilities of students and increasing their innovative consciousness,etc.This kind of teaching method is really effective to develop the ability of students personal learning, and strengthen their creative consciousness.

element; wheat; experiment improvement; innovation ability; scientific research ability

2016-01-20

宿州學院科學平臺開放項目(2014YKF31)和宿州學院教學研究項目(2013zdjy153，2016FZ3)。

李紅俠，女，安徽蕭縣人，碩士，宿州學院生物與食品工程學院高級實驗師，研究方向為植物生理。 E-mail：szxy2016hx@163.com

時間：2016-8-17 11:31

http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1150.N.20160817.1131.038.html

Q945

A

1007-4260(2016)03-0151-04

10.13757/j.cnki.cn34-1150/n.2016.03.038