劉 陽，董樹剛

(中國海洋大學 海洋生命科學國家級實驗教學示范中心，山東 青島 266003)

植物生理學實驗是各高校特別是生物學專業(yè)學生的主干課程，同時又是一門實踐性、應用性很強的學科[1-3]，在引導學生認知植物的水分生理、礦質(zhì)營養(yǎng)、光合作用、呼吸作用、生長發(fā)育及抗逆生理等內(nèi)容具有重要的作用。隨著生命科學的飛速發(fā)展，植物生理學的理論知識、研究方法、技術手段不斷推陳出新，日益呈現(xiàn)出高度綜合化的發(fā)展趨勢，植物生理學實驗技術已成為生命科學的核心技術之一，在培養(yǎng)生物學專業(yè)綜合創(chuàng)新型人才中占有越來越重要的地位[4-5]。近年來，隨著國家海洋強國戰(zhàn)略的實施，培養(yǎng)海洋專業(yè)創(chuàng)新人才是各高校特別是涉海高校面臨的艱巨任務，因此各涉海院校在課程設置上應該具有鮮明的海洋特色，并在專業(yè)教育中融入海洋教育[6]。

基于對學生綜合實驗技能及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，中國海洋大學植物生理學實驗教學中開設了植物生理學研究性實驗，該研究性實驗開設初期尚具有新穎性，然而隨著開設次數(shù)的增多，存在內(nèi)容老套、方法固化及創(chuàng)新能力不夠等問題，不利于學生綜合實驗技能及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不能起到研究性實驗的真正作用，因此對該部分實驗教學內(nèi)容進行革新，引入海洋特色，在實驗教學中培養(yǎng)學生的綜合實驗技能及海洋創(chuàng)新能力，凸顯中國海洋大學的海洋特色是該課程改革急需解決的問題。

1 研究性實驗教學存在的問題

近幾年的研究性實驗主要圍繞植物溶液培養(yǎng)實驗進行開設，學生主要進行的是富硒植物材料培育方面的研究。該研究性實驗內(nèi)容剛開設時尚具有一定的新穎性，然而隨著開設次數(shù)的增多，出現(xiàn)實驗材料單一、思路狹窄及方法固化等問題，學生選題差異性小，研究性實驗內(nèi)容大同小異，限制了學生創(chuàng)新性思維的充分發(fā)揮；且該部分實驗內(nèi)容以陸生植物的培養(yǎng)為主，不具備海洋特色，如表1所示。同時在舊的植物生理學實驗考核體系中，研究性實驗的考核權重等同于一個基礎性實驗，顯然這樣的評價體系不能凸顯研究性實驗的重要性，因此學生對研究性實驗的重視程度不夠。

表1 2014年中國海洋大學植物生理學實驗研究性實驗題目

序號研究性實驗選題1富硒綠豆芽的培育研究2富硒黃豆芽的培育研究3富硒胡蘿卜苗的培育研究4富硒螺旋藻的培育研究

2 研究性實驗教學改革

針對中國海洋大學研究性實驗教學現(xiàn)狀，并結合中國海洋大學的海洋特色，進行研究性實驗教學改革，主要包括以下4點內(nèi)容。

2.1 實驗材料改革——以海洋植物為主

中國海洋大學地處青島，青島海灣地區(qū)海洋植物生態(tài)豐富，一直以來是科學家進行海洋生態(tài)研究的熱點地區(qū)。其中開設植物生理學實驗的海洋生命學院及水產(chǎn)學院均位于該校魚山校區(qū)，該校區(qū)距離青島海邊直線距離1 km，采集海洋植物作為實驗材料具有得天獨厚的優(yōu)勢，且青島海邊藻類種類繁多、生態(tài)豐富，包括紅藻、綠藻、褐藻等多種藻類，采集方便，容易養(yǎng)殖保存。因此在研究性實驗材料的選擇上鼓勵學生以海洋藻類為主進行研究。

2.2 研究性實驗教學內(nèi)容革新——緊密結合海洋研究

將海洋藻類應用到研究性實驗中不僅是因為材料多樣，更重要的原因是海洋藻類生理性質(zhì)獨特，海洋藻類生理生態(tài)研究一直是海洋學研究的熱點[7]。海洋藻類相比陸上植物具有十分典型的生理特點，是研究植物生理性狀的良好材料。海洋大型藻類特別是潮間帶藻類在生長過程中易受到失水、鹽度、光照等外在生長條件的脅迫，長期的生長進化使藻類具有很好的耐脅迫能力，而這些耐脅迫能力與其生理性狀的響應是密切相關的。而且近年來隨著海洋生態(tài)污染的加重，營養(yǎng)鹽、重金屬、有機物等外源污染物的輸入，都將對藻類的生理響應產(chǎn)生影響。

因此，針對藻類生理性狀進行研究性實驗具有眾多的選題點，如可以進行藻類在失水、鹽度、溫度等常規(guī)脅迫條件下生理響應研究。近年來外源污染物輸入對海洋生態(tài)影響加大，海水中氮、磷及重金屬含量的升高對海洋藻類的生長產(chǎn)生重要的影響。在研究性實驗設置上，可以進行高氮、高磷及特定重金屬元素脅迫對藻類的生長影響。故將海洋藻類生理生態(tài)研究納入植物生理學研究性實驗具有極大的可行性。

2.3 研究性實驗教學體系框架改革——增加開題報告

在研究性實驗的教學體系設置上，也將進行改革。在研究性實驗開始前，任課教師將要求學生查閱資料，確立研究性實驗內(nèi)容，然后撰寫開題報告，任課教師將與學生討論開題報告的可行性，然后再開展研究性實驗的研究工作。研究性實驗完成后，學生將撰寫研究性實驗論文。改革后的研究性實驗將具備開題報告—實驗開展—實驗分析—論文撰寫這一流程。該流程將重點鍛煉學生的報告撰寫、數(shù)據(jù)分析及實驗總結能力，培養(yǎng)學生的科研素養(yǎng)。

2.4 改革評價體系——加大研究性實驗的考核權重

在教學改革中，將加大研究性實驗的考核權重。在新的評價體系中，將開題報告納入考核內(nèi)容。在進行成績評價時，開題報告的權重等同于一個基礎性實驗，研究性論文的權重等同于兩個基礎性實驗。

3 教學改革效果檢驗

在2015年秋季學期的植物生理學實驗教學中，任課教師基于以上的教學改革內(nèi)容進行了教學實踐。實踐證實，經(jīng)過改革，學生的實驗興趣得到極大的提升，對研究性實驗的重視程度加強，學生選題多樣，實驗結果豐富，有效培養(yǎng)了學生的綜合實驗技能及海洋創(chuàng)新能力。具有以下3個鮮明特點。

3.1 海洋特色鮮明

通過改革，學生在實驗材料的選擇上有極大的自由度，學生不僅選擇了常見的海洋大型藻類還選擇了海洋微藻進行實驗，且在實驗研究內(nèi)容上緊緊圍繞著藻類生理生態(tài)進行，凸顯了中國海洋大學在該課程設置上的海洋特色，如表2所示。

3.2 綜合性實驗能力培養(yǎng)加強

改革后的研究性實驗增加了開題報告環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)不僅培養(yǎng)了學生的資料查閱能力、實驗設計能力及報告撰寫能力等，而且通過該環(huán)節(jié)，學生會對自己研究性實驗的可行性進行評估，不再具有盲目性，因此，研究性實驗的成功率大大提高。任課教師在學生實驗選題上不設門檻，只要學生的實驗具有可行性即可進行實驗。改革后的研究性實驗課題重復率低于10%。實驗過程中學生不再進行的是基礎性實驗的重復，很多技術手段都是學生第一次接觸(如原子吸收分光光度計、原子熒光分光光度計等)，擴大了學生植物生理學知識面。實驗完成后，學生將基于研究結果撰寫實驗論文。該研究性實驗流程極大鍛煉了學生的綜合實驗能力，培養(yǎng)學生的科研素養(yǎng)，為學生以后從事科研工作奠定基礎[8-9]。

表2 2015年中國海洋大學植物生理學實驗研究性實驗題目

序號研究性實驗選題1條斑紫菜失水脅迫下生理響應機制研究2緣管滸苔鹽度脅迫下生理響應機制研究3礁膜溫度脅迫下生理響應機制研究3條斑紫菜鉛(Pb)脅迫下生理響應機制研究4孔石莼對N/P吸收規(guī)律研究5鼠尾藻對重金屬(Cu、Pb、Zn、Cd)富集能力研究6孔石莼固氮能力研究

3.3 海洋創(chuàng)新研究人才培養(yǎng)能力加強

通過研究性實驗改革，學生在進行研究性實驗時，可選擇面寬且方向多樣，利于激發(fā)學生的研究主動性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。涉海院校以培養(yǎng)具有海洋研究能力的專業(yè)人才為己任。經(jīng)改革后的研究性實驗，學生在實驗中不僅認識到更多的海洋藻類，而且對藻類的生理特性有更直觀的認識。不僅培養(yǎng)了學生對海洋研究的興趣，而且為他們以后從事海洋藻類方面的研究奠定了良好的基礎。改革后研究性實驗，學生的自主性更強，學生可以選擇自己感興趣的方向進行研究，接觸的知識面更廣。同時改革后的成績評價體系中，研究性實驗所占的權重由10%上升為25%，因此學生對研究性實驗的重視程度加強[10]。

4 結束語

經(jīng)過研究性實驗的革新，充分發(fā)揮了學生的主導作用，學生的積極性提高，激發(fā)了學生對植物生理學及海洋學研究的興趣，啟發(fā)了學生的研究思路，挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能，促進學生創(chuàng)造性思維的形成，對創(chuàng)新型海洋研究人才的培養(yǎng)具有極大的促進作用[11-12]。該研究性實驗教學體系同樣適應于其他的涉海高校。此外，本次改革也證實，研究性實驗的內(nèi)容不能一成不變，需要不斷進行革新，不斷跟進科技進步、科研發(fā)展的大方向，如此才能真正起到培養(yǎng)時代發(fā)展所需人才的重要作用。

[1]謝國生，王學奎，崔克輝，等.高等農(nóng)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(nóng)業(yè)學報，2013，25(8):134-136.

[2]李建華，董娜，陳玉玲.高校植物生理學實驗教學改革探索[J].河北師范大學學報，2010，12(4):114-116.

[3]徐芬芬.植物生理學實驗教學中創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2007，35(8):2438-2440.

[4]陳穎，汪南陽，謝寅峰，等.林業(yè)院校植物生理學實驗課程教學改革與實踐探索[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2012，40(6):3817-3819.

[5]王興安，邱念偉，馬宗琪.改革植物生理學實驗教學、培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J].曲阜師范大學學報，2007，33(1):121-124.

[6]劉陽，董樹剛.植物生理學實驗中溶液培養(yǎng)研究性實驗的建立研究[J].生物學雜志，2015，32(1):107-109.

[7]孫曉慶，董樹剛.藻類的生理生態(tài)學研究進展[J].海洋湖沼通報，2007(s1):195-206.

[8]李忠光，龔明.植物生理學綜合性和設計性實驗的考核方法[J].植物生理學通訊，2008，44(3):551-553.

[9]陳洪國，陳宦兵，范付華.研究型綜合設計性實驗在植物生理學實驗教學中的應用[J].襄樊職業(yè)技術學院學報，2007，6(6):95-97.

[10]胡珂，梁益敏，秦軍.面向中藥類專業(yè)的植物生理學教學方法探索[J].中國現(xiàn)代中藥，2011，13(8):11-13.

[11]蔡衛(wèi)國，張文孝，張國琛，等.海洋特色的工程人才培養(yǎng)模式改革探討[J].實驗室科學，2014，17(3):4-7.

[12]閆國棟，權宇彤，湯海峰，等.生命科學實踐教學體系的改革與實踐[J].實驗技術與管理，2015，32(8):6-8.