創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式下植物生理學(xué)實驗教學(xué)改革探索

摘" 要：植物生理學(xué)實驗的教學(xué)改革和創(chuàng)新是適應(yīng)當(dāng)今時代發(fā)展需求的必要選擇。該文以創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式為背景，探索植物生理學(xué)實驗教學(xué)改革的策略與實踐，分析植物生理學(xué)實驗改革實施過程中的困難和挑戰(zhàn)，并提出相應(yīng)的解決方案。通過對傳統(tǒng)實驗教學(xué)存在的問題進(jìn)行分析，結(jié)合新興的教學(xué)方法、技術(shù)手段以及案例分析和評估結(jié)果，驗證新模式對學(xué)生綜合能力提升的積極影響，提出創(chuàng)新的實驗設(shè)計和教學(xué)模式。通過對人才培養(yǎng)模式的改革與探索，提高對創(chuàng)新人才的認(rèn)識，培養(yǎng)合格的創(chuàng)新人才。

關(guān)鍵詞：高校；植物生理學(xué)；實驗教學(xué)；改革；創(chuàng)新人才培養(yǎng)

Abstract： The teaching reform and innovation of plant physiology experiment is a necessary choice to meet the needs of the development of the times. In the context of innovative talent training mode， this paper explores the strategy and practice of plant physiology experiment teaching reform， analyzes the difficulties and challenges in the implementation of plant physiology experiment reform， and puts forward the corresponding solutions. Through the analysis of the problems existing in the traditional experimental teaching， using the new teaching methods and technical means， as well as the results of case analysis and evaluation， the positive influence of the new model on the improvement of students' comprehensive ability is verified， and innovative experimental design and teaching model are put forward. Through the reform and exploration of the talent training mode， we can improve the understanding of innovative talents and cultivate qualified innovative talents.

Keywords： colleges and universities; plant physiology; experimental teaching; reform; innovative talent training

植物生理學(xué)課程是高等院校生物學(xué)科專業(yè)的主干課程，其研究內(nèi)容是與人類密切相關(guān)的植物生命活動的規(guī)律，涉及的理論與技術(shù)已滲透到生命科學(xué)的眾多領(lǐng)域，大大推動了生命科學(xué)的發(fā)展[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和社會對人才的新要求，傳統(tǒng)的植物生理學(xué)實驗教學(xué)模式不足以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的學(xué)生，無法滿足現(xiàn)代社會對學(xué)生的培養(yǎng)需求。因此，探索創(chuàng)新的實驗設(shè)計和教學(xué)模式很有必要，不僅可以為創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提供新的思路和方法，而且可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的動手實踐能力，提高他們的學(xué)習(xí)積極性。

在創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的引領(lǐng)下，植物生理學(xué)實驗教學(xué)更加注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，包括科學(xué)研究能力、問題解決能力、團(tuán)隊合作能力、實踐能力以及創(chuàng)新思維等，使他們能夠應(yīng)對日益復(fù)雜的科學(xué)挑戰(zhàn)。這樣的實驗教學(xué)模式將為學(xué)生提供更加開放和靈活的學(xué)習(xí)環(huán)境，培養(yǎng)出具備科學(xué)素養(yǎng)和綜合能力的植物科學(xué)人才，以應(yīng)對未來社會的發(fā)展需求。綜上所述，亟需對植物生理學(xué)實驗課程進(jìn)行改革和創(chuàng)新。通過引入新興的教學(xué)方法和技術(shù)手段，設(shè)計創(chuàng)新的實驗項目和教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和動手實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力和創(chuàng)新意識，促進(jìn)學(xué)生對植物生理學(xué)知識的深入理解和應(yīng)用。在創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式下探索出的實驗教學(xué)改革，通過提升學(xué)生的創(chuàng)新思維、實踐能力和綜合素養(yǎng)，可以更好地滿足學(xué)科發(fā)展趨勢，培養(yǎng)出具有國際競爭力的優(yōu)秀人才。

1" 傳統(tǒng)實驗教學(xué)的問題

1.1" 實驗內(nèi)容單一、缺乏創(chuàng)新性

基礎(chǔ)性實驗是經(jīng)過精心選擇的最基本、最能代表植物生理學(xué)學(xué)科特點的實驗方法和技術(shù)，通過學(xué)習(xí)學(xué)生可以掌握本學(xué)科的基礎(chǔ)知識與基本技能，從而為綜合性和設(shè)計性實驗打下基礎(chǔ)[2]。傳統(tǒng)的植物生理學(xué)實驗內(nèi)容通常圍繞一些經(jīng)典實驗進(jìn)行，學(xué)生的實驗都是由教師將實驗所需的藥品配制好，實驗材料準(zhǔn)備好，學(xué)生照著實驗指導(dǎo)做，這樣使學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用程度有限，容易讓學(xué)生產(chǎn)生厭倦感，缺乏學(xué)習(xí)的積極性和主動性[3]。為解決上述問題，需要引入更具挑戰(zhàn)性和探究性的實驗內(nèi)容。通過設(shè)計開放性的實驗任務(wù)，讓學(xué)生自主選擇研究問題并提出假設(shè)，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和探索精神。例如，學(xué)生自己設(shè)計涉及植物逆境適應(yīng)機(jī)制、激素調(diào)控或光合作用等知識點的實驗，通過觀察、測量生理指標(biāo)、數(shù)據(jù)分析等方法對所學(xué)知識點進(jìn)行探究。這樣的實驗任務(wù)可以鼓勵學(xué)生主動思考和提出新的研究方向，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維和解決問題的能力。此外，還可以鼓勵學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實驗設(shè)計，讓他們根據(jù)自己的興趣和想法提出新穎的實驗方案，并進(jìn)行討論和評估。這樣的實驗設(shè)計過程可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)他們的實踐能力和團(tuán)隊合作精神。通過引入更加創(chuàng)新和探究性的實驗內(nèi)容，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而提高他們對植物生理學(xué)知識的理解和應(yīng)用水平。這種創(chuàng)新的實驗教學(xué)模式將培養(yǎng)出具備獨立思考、創(chuàng)新能力和解決實際問題的植物科學(xué)人才。

1.2" 學(xué)生被動接受、缺乏實踐能力

在傳統(tǒng)實驗教學(xué)中，學(xué)生往往扮演被動接受者的角色，只是按照教師指導(dǎo)的步驟進(jìn)行實驗操作，缺乏主動性和實踐能力的培養(yǎng)。他們對實驗原理和設(shè)計的理解不夠深入，無法獨立思考和解決問題，從而限制了他們的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的發(fā)展。

為了克服這個問題，需要采取創(chuàng)新的教學(xué)方法，促進(jìn)學(xué)生的主動參與和實踐能力的培養(yǎng)。引入探索性學(xué)習(xí)和實踐性教學(xué)是其中關(guān)鍵的一步。學(xué)生應(yīng)該被鼓勵提出問題、設(shè)計實驗方案、采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，從而深入理解實驗原理和科學(xué)方法。他們可以通過自主探索和實踐操作，培養(yǎng)獨立思考和解決問題的能力。

此外，設(shè)計基于問題解決和團(tuán)隊合作的實驗項目也是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的有效途徑。學(xué)生可以組成小組，共同研究和解決一個實際問題，并設(shè)計相應(yīng)的實驗方案。這種團(tuán)隊合作的實驗項目可以促進(jìn)學(xué)生的協(xié)作精神、溝通能力和創(chuàng)新思維。

通過這樣的實踐性教學(xué)和團(tuán)隊合作的實驗項目，學(xué)生將能夠更好地理解和應(yīng)用植物生理學(xué)知識，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。他們將能夠獨立思考和解決問題，并在實踐中體驗科學(xué)的樂趣和挑戰(zhàn)，為未來的科學(xué)研究和創(chuàng)新做好準(zhǔn)備。

1.3" 實驗設(shè)備、場地限制

傳統(tǒng)實驗教學(xué)通常面臨實驗設(shè)備和場地的限制。學(xué)校實驗室資源有限，部分學(xué)生無法獲得足夠的實驗機(jī)會。同時，某些高成本的實驗設(shè)備和儀器可能無法滿足學(xué)生的實驗需求，限制了他們的實驗體驗和探索能力。

綜上所述，傳統(tǒng)的植物生理學(xué)實驗教學(xué)模式存在實驗內(nèi)容單一、學(xué)生被動接受、缺乏實踐能力和實驗設(shè)備、場地限制等問題。針對這些問題，需要進(jìn)行實驗教學(xué)改革，引入創(chuàng)新的實驗設(shè)計和教學(xué)模式，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。

2" 創(chuàng)新的實驗設(shè)計與教學(xué)模式

2.1" 實驗設(shè)計原則

首先，實驗設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)鼓勵學(xué)生主動提出問題、設(shè)計實驗方案，并進(jìn)行實驗操作和數(shù)據(jù)分析，培養(yǎng)他們的探究精神和科學(xué)思維能力。一些因?qū)嶒炘O(shè)備和器材的缺失導(dǎo)致無法順利進(jìn)行的實驗，可以采取折中的辦法，如通過重新規(guī)定實驗中的不同設(shè)計或自行設(shè)計實驗內(nèi)容的方法在開放實驗室中進(jìn)行[4]。其次，實驗設(shè)計應(yīng)涵蓋植物生理學(xué)的不同研究領(lǐng)域和方向，應(yīng)具備多樣性和綜合性，一方面使學(xué)生能夠全面了解植物生理學(xué)的知識體系，另一方面可以培養(yǎng)他們的綜合分析和綜合應(yīng)用能力。最后，實驗設(shè)計應(yīng)盡量采用環(huán)境友好的材料和方法，具備環(huán)境友好和可持續(xù)性，倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展的觀念，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識和責(zé)任感?？傊趧?chuàng)新人才培養(yǎng)模式下，植物生理學(xué)實驗的設(shè)計應(yīng)遵循探究性和開放性，多樣性和綜合性以及環(huán)境友好和可持續(xù)性的原則。

2.2" 教學(xué)模式設(shè)計

基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，植物生理學(xué)實驗教學(xué)可以采用探究型學(xué)習(xí)模式、合作學(xué)習(xí)模式以及技術(shù)支持型學(xué)習(xí)模式等教學(xué)模式。學(xué)生在教師指導(dǎo)下自主進(jìn)行實驗設(shè)計、實驗操作和數(shù)據(jù)分析，通過問題解決的過程深入理解植物生理學(xué)的原理和機(jī)制?；蛘邔W(xué)生以小組為單位，共同合作完成實驗任務(wù)，培養(yǎng)團(tuán)隊合作和協(xié)作能力，并通過討論和交流促進(jìn)知識共享和深入思考。還可以利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，如虛擬實驗室、模擬軟件和遠(yuǎn)程實驗平臺，為學(xué)生提供更多實驗機(jī)會和資源，拓展他們的實驗經(jīng)驗和實踐能力。

2.3" 實驗項目選擇與開發(fā)

植物生理學(xué)實驗教學(xué)的改革是以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，因此教師要加強(qiáng)對學(xué)生的課外指導(dǎo)，對實驗室實施開放管理，同時給學(xué)生提供一些多樣化、具有開放性的實驗項目[5]，以覆蓋植物生理學(xué)的不同研究領(lǐng)域和方向。如設(shè)置植物生長調(diào)控實驗，研究植物生長的影響因素，如光照、溫度、水分等，通過植物生長實驗和數(shù)據(jù)分析，探究植物的生長機(jī)制；植物激素實驗，研究植物激素對植物生長和發(fā)育的調(diào)控作用，通過外源激素處理實驗和觀察結(jié)果，揭示植物激素的功能和作用機(jī)制；植物逆境生理實驗，研究植物在逆境條件下的生理響應(yīng)機(jī)制，如高溫、干旱、鹽堿等，通過模擬逆境環(huán)境和生理指標(biāo)的檢測，揭示植物適應(yīng)逆境的生理機(jī)制；植物光合作用實驗，研究光合作用的過程和影響因素，如光照強(qiáng)度、CO2濃度等，通過測定光合速率和相關(guān)參數(shù)，深入了解植物的光合機(jī)制；植物營養(yǎng)實驗，研究植物對營養(yǎng)元素的吸收、轉(zhuǎn)運和利用，通過營養(yǎng)溶液培養(yǎng)和營養(yǎng)指標(biāo)的測定，探究植物的營養(yǎng)生理過程；植物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)實驗，研究植物內(nèi)部信號傳遞的機(jī)制和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)和蛋白質(zhì)互作實驗，揭示植物的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。在開發(fā)實驗項目時，應(yīng)注重實驗的創(chuàng)新性和探索性，引入新的技術(shù)手段和方法，如基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、生物信息學(xué)等，培養(yǎng)學(xué)生的前沿科學(xué)思維和研究能力。創(chuàng)新的植物生理學(xué)實驗教學(xué)模式將為學(xué)生提供更多的實踐機(jī)會和探索空間，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維、實踐能力和綜合素養(yǎng)。通過引入多樣化的實驗項目和教學(xué)模式，學(xué)生將能夠全面了解植物生理學(xué)的知識，培養(yǎng)科學(xué)研究能力和解決實際問題的能力。同時，教育機(jī)構(gòu)和教師需要積極推動實驗教學(xué)改革，提供充足的教育資源和培訓(xùn)支持，以推動創(chuàng)新實驗教學(xué)模式的實施和持續(xù)發(fā)展。

3" 實施過程中的困難與挑戰(zhàn)

3.1" 學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識培養(yǎng)

在創(chuàng)新的實驗教學(xué)模式中，學(xué)生需要具備自主學(xué)習(xí)和自主探究的意識和能力。然而，傳統(tǒng)教育模式下，學(xué)生習(xí)慣于被動接受教師指導(dǎo)，缺乏自主性和主動性。因此，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識需要耐心引導(dǎo)和培養(yǎng)。首先，教師可以通過優(yōu)選基礎(chǔ)性實驗，開設(shè)綜合性實驗和設(shè)計性實驗激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，教師可以對學(xué)生的實驗技能和試驗方法提供適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和支持，鼓勵他們獨立思考和解決問題，從而加強(qiáng)學(xué)生對理論知識的綜合應(yīng)用能力[6]。

3.2" 教師角色轉(zhuǎn)變與培訓(xùn)

創(chuàng)新的實驗教學(xué)模式下，要求教師具備創(chuàng)新思維和教育技術(shù)的應(yīng)用能力，教師扮演更多的指導(dǎo)者和引導(dǎo)者的角色，而不僅僅是知識的傳授者，但教師培訓(xùn)和支持體系可能不完善。因此，教師需要進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)和專業(yè)發(fā)展，提高他們的教學(xué)水平和創(chuàng)新能力，如在指導(dǎo)學(xué)生實驗時可以采用親自示范的方法，使學(xué)生對基礎(chǔ)知識掌握得更加牢固，還能隨時糾正學(xué)生在操作過程中的一些不規(guī)范的實驗方法[7]。教師需要具備創(chuàng)新思維、教育技術(shù)的應(yīng)用和實驗操作的熟練技能，通過各種方法來提升自己，以適應(yīng)創(chuàng)新實驗教學(xué)模式的要求。通過創(chuàng)新實驗教學(xué)模式，學(xué)生將能夠更深入地理解植物生理學(xué)的原理和應(yīng)用，掌握科學(xué)研究的基本方法和技能。他們將通過自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的方式，參與創(chuàng)新性的實驗設(shè)計和實驗項目，提升他們的創(chuàng)新能力和實踐能力。同時，他們也將通過科學(xué)交流和展示活動，鍛煉自己的學(xué)術(shù)表達(dá)能力和科學(xué)溝通能力。教育機(jī)構(gòu)和教師在推進(jìn)創(chuàng)新實驗教學(xué)模式的過程中，應(yīng)注重教學(xué)改革的實踐和研究，不斷總結(jié)經(jīng)驗和教訓(xùn)，不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和方法。教師應(yīng)發(fā)揮導(dǎo)師和引導(dǎo)者的角色，積極引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)和探索，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和動力。學(xué)生則要主動參與實驗教學(xué)活動，積極發(fā)揮自己的主體作用，不斷提升自己的實踐能力和創(chuàng)新能力。

3.3" 實驗設(shè)備和資源支持

創(chuàng)新的植物生理學(xué)實驗教學(xué)模式在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、實踐能力和綜合素養(yǎng)方面具有重要意義，然而，實施過程中可能會面臨一些挑戰(zhàn)，如教育資源的限制。實施創(chuàng)新的植物生理學(xué)實驗教學(xué)模式需要充足的實驗設(shè)備和資源支持。學(xué)校實驗設(shè)備和資源的限制可能會影響實驗教學(xué)模式的實施，部分學(xué)生無法獲得足夠的實驗機(jī)會和探索空間。同時，某些高成本的實驗設(shè)備和儀器可能無法滿足學(xué)生的實驗需求，限制了他們的實驗體驗和探索能力。解決這一挑戰(zhàn)需要學(xué)校和教育機(jī)構(gòu)加大對實驗設(shè)備和資源的投入，學(xué)校實驗室需要提供先進(jìn)的實驗設(shè)備、儀器和材料，以滿足學(xué)生實驗的需求。同時，教師可以積極尋找合作機(jī)構(gòu)、科研單位或企業(yè)，共享實驗設(shè)備和資源，擴(kuò)大學(xué)生的實驗機(jī)會和體驗。社會各界也應(yīng)重視創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式下的植物生理學(xué)實驗改革，提供必要的支持和資源。政府、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)和社會組織可以積極參與實驗教學(xué)改革，提供實驗設(shè)備、資金支持和實踐機(jī)會，與教育機(jī)構(gòu)共同推動實驗教學(xué)模式的創(chuàng)新和發(fā)展。

3.4" 評估方法的變革

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式下，評估往往以實驗報告和實驗成績?yōu)橹饕罁?jù)。考試作為考評學(xué)生的最后一個環(huán)節(jié)，可以在一定程度上評定學(xué)生學(xué)習(xí)成績和教學(xué)效果，但這種評估方法難以全面評估學(xué)生在創(chuàng)新實驗教學(xué)模式下的能力發(fā)展，教學(xué)改革應(yīng)設(shè)計更科學(xué)有效的評估方法，注重對學(xué)生實際能力以及綜合素養(yǎng)的考核，以及學(xué)生的綜合素養(yǎng)和對學(xué)生能力的培養(yǎng)[8]。創(chuàng)新的實驗教學(xué)模式需要對評估方法進(jìn)行相應(yīng)的變革，除了考慮學(xué)生的實驗操作技能和實驗數(shù)據(jù)分析能力，還應(yīng)注重評估學(xué)生的創(chuàng)新思維、實踐能力、團(tuán)隊合作能力和科學(xué)研究能力。評估方法可以包括實驗報告、實驗展示、小組討論、項目展示等多種形式。通過學(xué)生的學(xué)習(xí)成績、實驗報告質(zhì)量、項目成果等來評估學(xué)生對植物生理學(xué)知識的掌握程度和應(yīng)用能力的提高。通過學(xué)生的創(chuàng)新思維、問題解決能力、實踐能力等方面的評估，來判斷創(chuàng)新實驗教學(xué)模式對學(xué)生創(chuàng)新能力的影響。通過學(xué)生的科學(xué)研究能力、團(tuán)隊合作能力、溝通表達(dá)能力等方面的評估，來評估創(chuàng)新實驗教學(xué)模式對學(xué)生綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)，以全面評估學(xué)生的綜合素養(yǎng)和能力發(fā)展[9]。

總之，對于創(chuàng)新的植物生理學(xué)實驗教學(xué)模式的效果評估可以從學(xué)生學(xué)習(xí)效果的提升，學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)以及學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升三方面進(jìn)行考察。通過建立跨學(xué)科融合的課程體系、創(chuàng)新實驗設(shè)計、科學(xué)研究導(dǎo)向、學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)、科學(xué)研究方法和思維的培養(yǎng)、鼓勵創(chuàng)新和探索精神，以及融入社會責(zé)任教育，可以提高學(xué)生的綜合能力和解決問題的能力。同時，持續(xù)跟蹤和評估實驗教學(xué)成效，分享實踐經(jīng)驗，推廣和分享實驗教學(xué)改革的成果，都是推動實驗教學(xué)模式發(fā)展的重要措施。通過共同努力，我們可以為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的植物生理學(xué)人才打下堅實基礎(chǔ)。

4" 結(jié)束語

創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式下的植物生理學(xué)實驗教學(xué)改革是一個重要而復(fù)雜的任務(wù)。創(chuàng)新的植物生理學(xué)實驗教學(xué)模式將為學(xué)生提供更多的實踐機(jī)會和探索空間，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維、實踐能力和綜合素養(yǎng)。通過引入多樣化的實驗項目和教學(xué)模式，學(xué)生將能夠全面了解植物生理學(xué)的知識，培養(yǎng)科學(xué)研究能力和解決實際問題的能力。同時，教育機(jī)構(gòu)和教師需要積極推動實驗教學(xué)改革，提供充足的教育資源和培訓(xùn)支持，以推動創(chuàng)新實驗教學(xué)模式的實施和持續(xù)發(fā)展。

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基金項目：河南省高等教育教學(xué)改革研究與實踐立項項目（2019SJGLX049）；河南省高等教育教學(xué)改革研究與實踐立項項目（2021SJGLX347）；河南農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)改革研究與實踐項目（2020-19）

第一作者簡介：楊浩（1988-），男，博士，副教授。研究方向為植物生理和發(fā)育生物學(xué)。

通信作者：姚文（1987-），男，博士，副教授。研究方向為植物基因組和生物信息學(xué)。