植物學實驗教學改革的思考與建議

楊瑞平，楊麗，唐伯平

（鹽城師范學院 濕地學院，江蘇省鹽土生物資源研究重點實驗室，江蘇省灘涂生物資源與環(huán)境保護重點實驗室，江蘇灘涂生物農(nóng)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇鹽城 224007）

實驗教學是實踐性教學的一種組織形式，是對理論知識的理解和對實踐能力進行提高的必要環(huán)節(jié)。 目的不僅是驗證書本知識，更著重培養(yǎng)學生正確使用儀器，調(diào)整、分析、綜合、設計實驗方案，撰寫實驗報告的能力。

植物學實驗是植物學課程的延伸，對植物學教學具有十分重要的意義，理論聯(lián)系實際，可幫助學生克服實驗課程中的難點，鞏固理論知識，培養(yǎng)基本的實驗技能，提高創(chuàng)新能力。

本課程作為大學一年級的一門專業(yè)基礎實驗課，對培養(yǎng)大學生的動手能力、 創(chuàng)新意識以及對后續(xù)相關課程的學習具有重要作用。然而，隨著社會的發(fā)展和人才培養(yǎng)的新要求，現(xiàn)有的植物學實驗課程體系在植物學科學素養(yǎng)培養(yǎng)方面存在著明顯的不足，因此，在文獻查閱和教學經(jīng)驗積累的基礎上，推進教學改革迫在眉睫。筆者認真思考了高校植物學實驗課程存在的問題，并提出了一些改革建議，以期提高學生的學習效果。

1 教學改革現(xiàn)狀

我校植物學實驗課程是生物技術專業(yè)的一門專業(yè)學科必修課程。植物學基礎課課時由原來的64 學時改為現(xiàn)在的96 學時，其中理論課48 學時，實驗課48 學時，外加2 周零2 天共計96 學時的野外實習。 理論課與實驗課學時的比例為48：48，其中實驗課占到植物學總課時的50%，實習與實驗課學時之和是理論課學時的3 倍，占總課時的75%。 可見，不僅植物學總課時增加了，實驗與實習課的學時所占的比例也增加了，充分體現(xiàn)了培養(yǎng)學生動手能力的目的。

針對總課時的增加和課程結(jié)構(gòu)的改革，我們同時調(diào)整了實驗課內(nèi)容，如原來的“生物顯微鏡的構(gòu)造”和“植物細胞的基本結(jié)構(gòu)”等實驗內(nèi)容均需要2 次實驗課共6 學時才能完成，現(xiàn)在合并為1 次實驗課共4 課時完成；同時利用“云班課”等APP 提前上傳生物顯微鏡的構(gòu)造介紹及使用注意事項短視頻和植物徒手切片技術視頻等資料，提前演示實驗內(nèi)容，縮短了學生上課觀察的時間，使學生帶著問題進課堂，提高了學生上課學習的效率；另外，實驗課采用多媒體教學，課堂上大部分的驗證和觀察圖像(如花的組成和結(jié)構(gòu))都可以通過多媒體顯示出來。 一方面避免了季節(jié)限制造成材料不完整的弊端，另一方面減少了學生觀察切片的時間，大大提高了實驗課的效率。

隨著學校培養(yǎng)計劃的不斷修訂，植物學實驗課程與理論課程分開，獨立上課，獨立計算學分，這對通過實驗課充分提高學生的綜合素質(zhì)能力起了很好的作用。但是，在傳統(tǒng)的教學實踐中，筆者發(fā)現(xiàn)植物學實驗課程教學中無論在教學內(nèi)容和方法上，還是在考核方法上，對于滿足學生創(chuàng)新能力和自主能力的提高上，還存在著一些問題，我們還需要進行更深入的思考和改革。

2 存在的主要問題

2.1 教學模式陳舊，教學手段單一，學生積極性不高

植物學課程的教學方法隨著現(xiàn)代教育技術的發(fā)展，也有了很大的改革，但實驗教學方法改革相對滯后。即課前由教師準備實驗材料和試劑，然后課中學生根據(jù)教師講授內(nèi)容完成實驗。因此，學生習慣了這種教學模式，就會非常依賴教師，照搬實驗方法，不會過多考慮實驗的內(nèi)容和目的。這很難提高學生獨立思考、分析問題和解決問題的能力，更不用說培養(yǎng)創(chuàng)新能力了[1]。雖然在實驗課上，理論教學先于實驗教學，但很多學生并不熟悉教師講的內(nèi)容，一旦觀察到的實驗結(jié)果與理論知識不匹配，就難以達到教學效果。

2.2 實驗內(nèi)容多驗證性實驗，學生創(chuàng)新性不足

從目前的教學內(nèi)容來看，實驗課教學內(nèi)容的設置以對理論課內(nèi)容的驗證為主，從而達到對理論知識理解的目的。在以往的植物學實驗課程中，大綱制定以驗證性實驗為主，而設計性實驗很少。我校植物學實驗課程48 學時，2 學時或4 學時一次課，一共安排了14 個實驗，驗證性實驗11 個，綜合性實驗2 個，設計性實驗1 個，其中驗證性實驗占總實驗課的78.57%。對于大一的學生來說，驗證性實驗可以很好地鞏固理論知識，培養(yǎng)學生的基本實驗技能，但不能夠很好地培養(yǎng)學生的動手能力和分析、解決問題的能力。 因此，現(xiàn)有植物學實驗課，應該增加一定次數(shù)的設計性實驗。

2.3 實驗材料漏缺，學生參與度不高

植物學是一門研究植物體的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征、 植物界類群識別與進化的專業(yè)學科，而植物學實驗的分類部分受季節(jié)的影響很大。 以“花的組成與結(jié)構(gòu)”實驗為例，我校實驗開設在大一第二學期，按照課程大綱安排，本節(jié)課程安排在第七次上課，而由于學校春季運動會和學院安排學生見習，到本節(jié)次課程上課，已經(jīng)是五月中旬，不要說一些夏季或秋季開花的植物如荷花、石榴、紫薇等植物的花還沒開，就是一些春季開花的植物如桃花、櫻花、油菜、白玉蘭、小麥等的花期都過了，導致實驗課缺少一些新鮮植物材料。 由于不能保證學生的觀察材料全面，直接影響到學習效果，尤其是缺乏重要的作物如小麥、油菜等的鮮花材料，這是后續(xù)專業(yè)課程的基礎知識學習的一個漏洞，最終影響教學效果。

3 教學改革的建議

3.1 加強實驗室建設，營造良好實驗氛圍

實驗室建設是實驗教學的物質(zhì)基礎，是保證實驗教學質(zhì)量的重要保障，也是學生進行實際動手操作、創(chuàng)新實驗的主要場所。 數(shù)字顯微鏡互動教學系統(tǒng)等先進教學設備和實驗平臺的迅速出現(xiàn)，使教師和學生可以通過公共界面針對微觀觀察進行引導和討論，有效實現(xiàn)互動式教學。該系統(tǒng)在增強師生之間互動的同時，可以實現(xiàn)圖像共享、擴大教學信息容量等[2]。另外，還可以通過建立虛擬實驗平臺，借助計算機來模擬植物形態(tài)結(jié)構(gòu)特征的變化，利用虛擬實驗的開發(fā)和發(fā)展，使學生不受季節(jié)的限制，在沒有顯微鏡的情況下提高植物學實驗教學的效果。 同時，對于珍稀瀕危植物，開展模擬解剖實驗，既解決了實驗材料問題，又保護了野生珍稀瀕危植物資源。

3.2 整合教學內(nèi)容，培養(yǎng)高質(zhì)量復合型人才

驗證性實驗要開設，但為了加強學生對實驗技能、方法、設備和技術的掌握，同時，增加綜合性、設計性實驗，從而培養(yǎng)學生科學探究的精神。驗證性實驗以總實驗的60%-70%為宜，綜合性和設計性實驗比例適當增加到30%-40%。 以設計性實驗為例，“不同生境下葉片形態(tài)結(jié)構(gòu)的比較觀察”實驗，通過觀察水生和旱生植物葉片兩面氣孔數(shù)量的多少，發(fā)現(xiàn)生活在不同生境中的植物，其葉片的上下表皮的氣孔數(shù)不同，這是植物對環(huán)境的一種適應。 學生也可以選擇教師的科研項目中的一部分，自己設計實驗，這既可以保證學生從文獻檢索，到實驗方案設計、實驗驗證的整個過程，獨立思考、自己動手，又可以讓學生接觸到科技前沿的內(nèi)容，培養(yǎng)其探究精神和學科素養(yǎng)。

3.3 改革教學方法與手段，激發(fā)學生的學習興趣

教學模式和教學手段多樣化，是充分調(diào)動學生的積極性和主動性的條件之一，可使學生真正參與到課堂。 例如，可采用翻轉(zhuǎn)課堂模式，彌補學生的學習主動性、思維活躍性相對較弱的缺點[3]。充分利用微課、短視頻等現(xiàn)代教育技術，例如，“花的形態(tài)”微視頻是由一年中不同時間開放的花材料合成的，同時可以重復播放，保證了學生知識的系統(tǒng)性和完整性[4]。智能手機的更新和發(fā)展也為植物學實驗的改革帶來了更廣泛的途徑。教師可以在實驗課和科研中使用手機拍照，學生也可以拍攝各種照片，與教師一起討論，豐富課堂內(nèi)容[5]。另外，在野外實踐中，我們要求學生跟隨教師的實習路線，辨認植物并用手機拍照。

3.4 挖掘思政元素，實現(xiàn)全程育人、全方位育人

通過對植物學實驗課程教學內(nèi)容和教學環(huán)節(jié)的整理，挖掘出其中蘊含的思政內(nèi)容及其與教學內(nèi)容的契合點。 在固定課時的約束下，探索多樣化的教學設計，使思政因素貫穿于植物學實驗課程教學的全過程[6]。

在“生物顯微鏡的構(gòu)造和使用方法”的實驗中，從顯微鏡是人類最偉大的發(fā)明之一，展示了一個全新的世界，講到第一個發(fā)明顯微鏡的是一個眼鏡制造商，教會學生善于觀察，多動腦，勤思考；而列文虎克的故事，顯示了他在科學探索中不懈的努力，我們要向他學習；從使用顯微鏡的方法和注意事項，引導學生養(yǎng)成科學、嚴謹、實事求是的學風。

在講到“植物類群及代表植物”時，主要從文化傳承中挖掘思政元素，“日出江花紅勝火，春來江水綠如藍”描寫的是藻類植物；“苔痕上階綠，草色入簾青”講述的是苔蘚植物。優(yōu)美如畫的詩句，不僅加深了學生對低等植物的記憶和理解，而且讓學生領略中國古典詩歌之美，樹立文化自信。 舉例我校師生共同編著的《江蘇沿海地區(qū)原色種子植物志》，這是我校幾屆師生歷經(jīng)二十多年野外采集、室內(nèi)鑒定分析的工作積累，是使命擔當與工匠精神的集中體現(xiàn)。

3.5 完善課程考核評價體系，提高實驗課程教學質(zhì)量

傳統(tǒng)實驗教學考核中，大多數(shù)植物學實驗考核往往只注重實驗結(jié)果，為了得到高分，花費整個實驗課的時間制作一張張完美的圖片，導致學生在專業(yè)課實驗上徒手切片都做不好[7]。隨著教學方法的完善和教學內(nèi)容的整合，需要進一步完善實驗課的考核方式，也是對改革效果的驗證。一是加強對實驗全過程的監(jiān)控，同時實驗前必須做充分的準備工作，包括預習，使自己在整個實驗過程中變被動為主動[8]。二是對最終實驗效果開展期末現(xiàn)場評估。最后，本教研組提出一個實驗考核體系，該考核體系由4 部分構(gòu)成，課堂討論或回答問題占10%、實驗報告占20%、課堂操作技能占30%、期末考試占40%、這樣的考核體系，增加了過程性考核所占比例，能夠真實反映學生在實驗課堂上的學習情況。