敖 紅， 張秀麗， 王 榮， 吳 迪， 孫廣玉， 王晶英

(東北林業(yè)大學 生命科學學院， 黑龍江 哈爾濱 150040)

?

改革植物生理實驗教學 加強素質教育與創(chuàng)新能力培養(yǎng)

敖 紅， 張秀麗， 王 榮， 吳 迪， 孫廣玉， 王晶英

(東北林業(yè)大學 生命科學學院， 黑龍江 哈爾濱 150040)

植物生理學是高等農業(yè)、林業(yè)、師范類等院校本科教學中多個專業(yè)的專業(yè)基礎課。但作為課程重要組成部分的實驗教學一直存在學時數偏少、實驗內容更新慢、教學模式較為單一、教學主體不當等諸多問題。顯然，這種教學模式已經不利于大學生素質教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。為解決上述問題，在實驗教學中進行了系列改革：① 設置漸進式多層次實驗課程，增設高級實驗選修課；② 優(yōu)化實驗內容，增加綜合性、設計性實驗；③ 開展多種教學模式，強化學生的教學主體作用；④ 完善考核方法，客觀真實地反應學生的的實驗能力。結果表明，實驗教學改革的效果明顯。依托本課程，多名學生發(fā)表了較高水平的論文，并且學生整體綜合素質和創(chuàng)新能力有明顯的提高。

植物生理學； 實驗教學； 課程改革； 素質教育； 創(chuàng)新能力

0 引 言

植物生理學是研究植物生命活動規(guī)律及其與環(huán)境相互關系、揭示植物生命現象本質的科學[1]。作為專業(yè)基礎課，它是高等農林、師范、科技院校本科教學中相關專業(yè)的必修或選修課程，可見該門課程的重要性。從植物生理學的產生和發(fā)展來看，它是以實驗為基礎的一門科學。但長期以來由于受傳統(tǒng)觀念和課程學時限制，植物生理學教學中實驗課一直附屬于理論課，表現為實驗課學時偏少，存在大量低水平的驗證性實驗、教學方法單一等，已不能適應創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求[2-6]。對此，我們對植物生理學實驗教學進行了改革探索，調整了實驗內容，增加了設計性、綜合性的實驗項目，并提出在不同層次上設置實驗課程，改單傳統(tǒng)的教學模式，以適應學生素質和能力培養(yǎng)的需要。

1 全面改善實驗教學條件

實驗教學質量的提高，離不開實驗條件的改善[6-7]。近年來，我校十分重視本科基礎課程實驗室的建設，每年都會定期投入實驗經費，擴大實驗室面積，完善基礎設施，購置小型儀器設備。目前小型儀器如電導儀、分光光度計可以保證1或2人一臺，學生的動手實踐機會大大增加。此外，由于很多植物生理學研究成果依賴于一些現代化的儀器設備，如果能讓學生在實驗過程中接觸到目前在植物生理研究領域最先進的儀器，將使他們眼界大開，并極大地增加他們對科學研究的興趣。因此通過各方努力，我們爭取到了多筆款項，其中從“211工程”款和高校修購專項中投入植物生理實驗室的建設經費累計達400多萬元，購置了光合儀、水勢儀、熒光儀、超低溫冰箱、高速冷凍離心機、旋轉蒸發(fā)儀、電泳儀、人工氣候箱、紫外分光光度計、酶聯(lián)免疫儀等多種先進儀器，這些儀器為實驗教學改革提供了必備條件。

2 強化必修實驗課教學

學生只有在掌握了一定的實驗操作技能的基礎上才能進一步提高綜合實驗能力和創(chuàng)新能力。因此，必修實驗教學是不容忽視的一個重要環(huán)節(jié)。為此，我們從以下幾個方面進行了探索嘗試。

2.1 優(yōu)選實驗內容

根據大綱和課程設置的特點，必修實驗課程的主要目的是加強學生對理論課知識的理解，培養(yǎng)其實驗操作和分析問題的能力[8]。根據現有的實驗學時數和理論教學內容，我們選取了9個實驗，這些實驗一方面考慮到突出理論教學的重點章節(jié)，另一方面也兼顧到不同的實驗類型。(見表1)。為此，首先我們將小實驗適當合并。如以前把“葉綠素的提取分離”和“葉綠素的含量”測定分開2次做，現在把它們合并起來，這樣既節(jié)約了實驗學時，又節(jié)省了試劑和藥品。其次，強化定量實驗。由于定量實驗可以更好地反映學生的實驗技能和嚴謹態(tài)度，因此我們選擇的實驗中有多個屬于定量實驗，如“植物過氧化物酶活性的的測定”、“葉綠素的含量測定”、“游離脯氨酸的含量測定”等[9-10]。最后增加設計性、綜合性試驗。如配合植物生長物質一章，我們安排了“紅松種子抑制物質的提取和生物鑒定”，通過這一實驗可以使學生了解紅松種子休眠的原因、植物材料中抑制物質的提取以及生物鑒定的方法，這樣既可以使學生對多方面的知識有所了解，而且還可以體現出林業(yè)大學的特色。

表1 植物生理學必修實驗項目

2.2 實驗操作嚴格把關

植物生理學實驗涉及到很多基本的實驗操作，如比色杯、分液漏斗、移液管、滴定管等玻璃儀器的使用，這些操作學生雖然在前期的課程中有過學習，但有的同學還是沒有很好地掌握。因此我們在課堂上通常會再次強調，直到學生真正掌握為止[11]。除此之外，植物生理實驗中還涉及到很多儀器的使用，特別是其中有一些儀器是相當昂貴的，如一臺光合儀就價值40多萬元，另外分光光度計、電導率儀、離心機等亦是較為精密的儀器。因此，要求學生在使用前首先必須認真聽教師的講解，然后嚴格按照該儀器的操作規(guī)程來操作。事實證明，基本操作從嚴把關可以幫助學生養(yǎng)成嚴謹的工作作風，是培養(yǎng)學生動手能力的重要手段。

2.3 培養(yǎng)實事求是的科學態(tài)度

植物生理學實驗中的有些實驗操作較為復雜，結果存在一定的偶然性，有時學生花了幾節(jié)課的時間，卻沒有得到一個滿意的結果，心里很失落。也有的同學有偷懶的心理，自己不想做，等別的同學做完了，去要結果。對此，在課程的開始，我們就會反復告誡學生科學是容不得半點虛假的，教育學生認真操作、仔細觀察，實事求是地記錄實驗結果，并對實驗結果進行科學合理的分析。同時，實驗原始數據必須經指導教師簽名認可，這樣可以較好地杜絕同學之間抄襲實驗結果、報告的不良現象，促進學生實事求是科學態(tài)度的養(yǎng)成。

3 設置高級層次的植物生理實驗選修課程

本著拓寬知識、結合專業(yè)、因材施教的目標，根據不同專業(yè)、不同層次學生的要求，植物生理實驗設置成 “多層次”的課程體系[12]。在新的培養(yǎng)方案中將植物生理實驗課劃分為兩個層次：① 前面提到的配合植物生理學理論課程的必修的實驗課程；② 在前期基礎上開設的“植物生理實驗技術”課程。 “植物生理實驗技術”是我們課改的重點，在教學內容和教學模式上進行了較大的改革，使其在學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中發(fā)揮重要的作用。

3.1 介紹植物生理現代研究技術

課程的第一板塊是向學生介紹植物生理現代實驗技術。21世紀植物生理現代分析儀器的出現極大地推動了植物生理向深層次的發(fā)展[9]，且目前高等農林院校內植物生理生化實驗室的現有設備條件已逐步更新。因此在教學中，我們根據本實驗室現有的儀器設備并結合在現代植物生理學研究中經常采用到的研究技術向學生介紹一些現代常用的植物生理分析技術，包括紅外線二氧化碳氣體分析儀技術；葉綠素熒光分析技術；微量定積檢壓技術；紅外、紫外及可見光分光光度法；植物激素的測定——酶聯(lián)免疫技術；電泳技術等。通過這一部分內容的學習，使學生了解和掌握現代植物生理的分析技術和先進儀器的原理及其使用方法，為今后進一步從事相關研究打下堅實的基礎。

3.2 采取全新的教學模式

課程的第二板塊，側重培養(yǎng)學生的綜合素質，要求學生在完成植物生理學理論及必修實驗課的基礎上，根據所學習過的理論知識和實驗技術針對某一研究目的設計并完成一個綜合的實驗項目[13-14]。項目通常由4或5人一組，這樣不但可以考察學生對專業(yè)知識的掌握情況，還可以考察團隊成員之間的協(xié)作能力。課程主要分為以下幾個階段：實驗苗木的培養(yǎng)；文獻查閱、實驗方案的設計；方案的實施；實驗指標的的測定；數據的處理和論文的撰寫。每一階段，都有不同的考察側重點(見表2)。① 實驗方案設計階段 在老師確定了大致實驗方向后，學生們需要通過查閱文獻確定實驗題目，并拿出初步的實驗方案，。這一階段主要考察學生能否熟練運用學校網上文獻查閱系統(tǒng)去查閱相關的文獻，是否能對文獻進行有效分析、歸納和整理。實驗方案設計好后由全班在課堂上一起進行討論，每組選派一人用PPT講述本小組的實驗目的、思路與實施方案，再由老師和其他學生就這一方案的合理性、可行性提出疑問和建議，對于同學們提出的問題由該小組的成員進行解釋，并對實驗方案進行修正，最終確定實驗方案。② 方案實施階段 學生要按照已經制定好的方案對苗木進行不同的處理。在這一階段中學生可能會遇到各種各樣的問題，如苗木生長不一致；鹽堿處理濃度偏高或偏低；水分脅迫強度不夠等，這就需要學生通過進一步查找文獻，與老師、同學交流，調整實驗方案，及時解決所遇到的問題。在此過程中學生解決實際問題的能力得到了很好的鍛煉。③ 實驗指標的測定階段 要求學生能夠熟練地掌握各種指標的測定方法和儀器的正確操作，小組每個同學這至少負責一個生理指標的測定，這種方式將使學生有責任感，知道自己的測定結果將會直接影響到全組的成績，因此每個人都會認真地完成自己的任務。④ 論文撰寫階段 全組同學的測定數據共享，每個同學獨立對數據進行分析、處理，撰寫論文。要求學生掌握科技論文的基本格式、圖表制作方法及論文撰寫規(guī)范，并且能對所獲得的結果進行合理的分析，最終得出明確的結論。

從教學效果來看，這種教學模式極大地促進了學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，學生的學習熱情非常高漲，設計出了多個較為新穎的題目，真正做到自主學習。通過該課程的教學，學生基本上掌握了科學研究中的一些常識，具備了起碼的科研能力，為以后做畢業(yè)論文打下一個良好的基礎。

表2 植物生理實驗技術課程的階段性安排及考察點

4 完善考核辦法

由于實驗課包含實驗理論和實際操作等多項內容，所以考核的辦法應盡可能客觀而又全面地反映學生的實驗能力[15]。為此，我們制定多項指標綜合評定學生的實驗成績。對于必修的植物生理學實驗課程，每次實驗都從以下幾方面來打分：實驗態(tài)度與課堂紀律(10%)，實驗操作(40%)、實驗報告(50%)，總評成績取各次實驗成績的平均值，而實驗課成績最終占植物生理學這門課程成績的20%，這樣學生必需認真對待每次實驗，才能在最終的成績評定中取得好成績。對于選修課程植物生理實驗技術的成績主要從以下幾方面評定：實驗苗木培養(yǎng)(20%)、實驗方案設計(10%)、論文撰寫(70%)，從而可以較為全面的反映學生的學習態(tài)度、查閱文獻、實驗操作、論文撰寫和團隊合作的綜合能力。

5 結 語

對植物生理學實驗教學的多項改革，旨在加強學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與訓練，以提高學生的綜合素質。幾年來的改革實踐表明，教學內容和教學方式的調整，使學生理論聯(lián)系實際的能力得到增強，而且也大大提高了學生的積極性和主動性。由于加強了實驗課的教學，學生的動手能力和獨立分析、解決問題的能力有明顯的提高，改革效果明顯。與此同時，教學方式和教學內容的改革，使植物生理學課程在學生中受到廣泛的歡迎。目前，我校必修或選修植物生理實驗課程的學生人數逐年增多，每年已經達到450人左右，很多學生認為，這門課程的學習使他們受益匪淺。據初步統(tǒng)計，近2年，有20多名學生將他們在“植物生理實驗技術”課程中所得到的研究結果加以整理撰寫，在高水平期刊上發(fā)表論文5篇，并且還有多篇論文正在投稿中；有30多名本科生獲得了院級、校級和國家級的創(chuàng)新實驗項目；絕大部分學生能夠在指導教師的幫助下獨立地完成水平較高的畢業(yè)論文。由于植物生理學是高等農林、師范、科技院校多個專業(yè)的必修或選修課程，因此在相關專業(yè)的人才培養(yǎng)中應發(fā)揮其更大的作用。由于本項教學改革效果明顯，可操作性強，我們希望、也相信我們的探索經驗將能夠在更大的范圍內具有輻射效應。

[1] 潘瑞熾. 植物生理學[M]. 7版. 北京：高等教育出版社，2012.

[2] 胡文海，李曉紅，吳 楊. 植物生理學實驗教學中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J]. 井岡山師范學院學報(自然科學)，2005，26(3): 94-97.

[3] 王文平，李奕松，姬謙龍，等.《植物生理學》實驗教學的改革與實踐[J]. 實驗科學與技術，2014(4)：88-90.

[4] 彭 濤，楊興洪，高輝遠. 改革植物生理實驗教學加強素質教育[J]. 實驗室研究與探索，2001， 20(1):35-36.

[5] 李 濱，彭 濤，張立立. 探究性植物生理實驗教學改革與實踐[J]. 實驗室研究與探索，2009，28 (10)： 130-132.

[6] 宋麗莉，趙華強，黃清俊. 植物生理學實驗教學改革的思考[J]. 實驗室研究與探索，2013, 32(9): 171-173+192.

[7] 彭俊生， 彭培好，陳文德,等. 園林專業(yè)風景園林工程類課程改革探索[J]. 高等農業(yè)教育，2014, 9 (9): 85-88.

[8] 朱東興，郁 達，朱建一，等.植物生理實驗教學改革探索與實踐[J].常熟理工學院學報,2009(6):113-115.

[9] 李合生. 植物生理生化實驗原理和技術[M]. 北京: 高等教育出版社，2006.

[10] 張志良，瞿偉菁. 植物生理學實驗指導[M ]. 3版. 北京: 高等教育出版社，2003.

[11] 張立新，胡景江，麻鵬達，等. 基于創(chuàng)新研究能力培養(yǎng)的植物生理學實踐教學課程 改革[J]. 中國科教創(chuàng)新導刊，2013(28): 12-13.

[12] 趙美榮, 永 平, 李永春, 等. 植物生理學實驗課程教學改革初探[J]. 赤峰學院學報(自然科學版)， 2013(9):20-21.

[13] 謝國生，王學奎，崔克輝，等.高等農業(yè)院校植物生理學實驗教學改革的實踐與思考[J]. 江西農業(yè)學報， 2013(8):134-136，140.

[14] 童麗娟，潘志崇，陸開形. 淺議植物生理學實驗教學改革[J]. 實驗科學與技術，2006(5): 76-78

[15] 江月玲. 植物生理實驗課教學的改革與學生實驗能力的培養(yǎng)[J]. 植物生理學通訊，2006，42(2)：299-300.

Strengthening Quality Education and Training Innovation Ability in Plant Physiology Experiment Teaching

AOHong,ZHANGXiu-li,WANGRong,WUDi,SUNGuang-yu,WANGJing-ying

(College of Life Science, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China)

Plant physiology is a professional basic course of several specialties in higher agricultural, forestry, and normal colleges. But the experimental teaching which is an important part of the curriculum has some problems, such as limited teaching hours, slowly renewing experimental content, single teaching mode, inappropriate teaching subjects, etc. Obviously, this teaching mode has not adapted to the cultivation of students' quality education and innovation ability well. In order to solve these problems, a series of reforms in experiment teaching were carried out:(1) setting multi-level experiment course，adding advanced experiment elective course; (2) optimizing experimental content，increasing the number of comprehensive, designing experiment; (3) carrying out a variety of teaching mode; strengthening teaching subjects functions of students;(4) improving the assessment methods, reflecting the students' experiment ability truly. The results showed that the reform effect of experiment teaching was obvious. Some high level theses have been published, and students’ comprehensive quality and innovation ability also have improved greatly.

plant physiology; experimental teaching; curriculum reform; quality education; innovation ability

2014-11-20

黑龍江省高等學校教改工程項目(JG2012010026); 東北林業(yè)大學教改項目(DGY2014-08); 東北林業(yè)大學生命科學學院教改項目

敖 紅(1969-)，女，黑龍江哈爾濱人，博士，副教授，主要從事植物逆境生理與營養(yǎng)生理研究工作。

Tel.：0451-82192207；13045160382； E-mail：aohong2003@163.com

G 642.0

A

1006-7167(2015)11-0166-04