劉愛榮， 黃守程， 葉梅榮， 程昕昕

(安徽科技學院,安徽 鳳陽 233100)

創(chuàng)新思維是指以新穎獨創(chuàng)的方法解決問題的思維過程[1]。在“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的時代背景下，創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新日益成為綜合國力競爭的制高點。大學生是最具有創(chuàng)業(yè)活力和潛力的群體之一，而高校則是培養(yǎng)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新人才的搖籃[2]。因此，培養(yǎng)具有創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力的青年人才，是擺在當前高校發(fā)展面前的當務之急[3]。安徽科技學院是省屬應用型本科高校，農(nóng)學專業(yè)是其傳統(tǒng)優(yōu)勢專業(yè)之一，在農(nóng)學專業(yè)植物生理學實驗教學過程中應積極順應時代的變革，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，強化創(chuàng)新實踐能力訓練，才能為社會輸送具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力的農(nóng)學專業(yè)人才[4]。

1 植物生理學與農(nóng)學的關系

《植物生理學》既是一門基礎理論學科，也是一門實踐性很強的學科。對于農(nóng)學專業(yè)而言，《植物生理學》是重要學科基礎課程之一。它為《普通遺傳學》《遺傳育種》《分子生物學》《植物保護》《作物栽培學》等專業(yè)課程的學習，提供了必要的知識基礎，對實現(xiàn)農(nóng)學專業(yè)培養(yǎng)目標起著重要作用。

2 傳統(tǒng)植物生理學實驗教學的局限性

《植物生理學》教學包含理論和實驗教學兩大部分，而植物生理學實驗課教學是將理論認識轉(zhuǎn)化為感性認識，開拓創(chuàng)新思維，并增強實踐技能的重要保證。多年來，安徽科技學院農(nóng)學專業(yè)植物生理學實驗課沒有得到足夠重視，常作為理論課的從屬部分。傳統(tǒng)植物生理學實驗主要采用單項驗證性實驗為主的小實驗教學法，學生按照已設定好的實驗步驟機械操作，獲得單個實驗項目的實驗數(shù)據(jù)，完成一篇模式化的實驗報告，實驗內(nèi)容上缺乏系統(tǒng)性，談不上創(chuàng)新性[3-4]。不進行獨立考核，只是在期末考試試卷中安排少量的實驗考試內(nèi)容。傳統(tǒng)的實驗教學使學生一直處于被動學習的狀態(tài)，很難激發(fā)學生的學習興趣，不能使學生系統(tǒng)地掌握本課程的實驗技能，忽略了對大學生主動思維能力、動手能力、獨立分析、解決問題能力的培養(yǎng)，不利于學生創(chuàng)新思維與和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，亟待改革傳統(tǒng)植物生理學實驗教學的授課內(nèi)容、授課形式以及考核模式，將創(chuàng)新思維融于實驗教學中，激發(fā)學生的實驗興趣，逐步孵化學生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新精神和能力。

3 創(chuàng)新思維融入實驗教學的改革

3.1 新編實驗大綱，完善教學計劃

安徽科技學院農(nóng)學專業(yè)植物生理學實驗原有實驗教學大綱中規(guī)定，該門課程需完成18學時的教學，其中包括6個實驗項目，每個實驗項目3學時，分6周完成；實驗授課基本按照理論課教學進度同步進行。該實驗大綱中實驗項目少，實驗教學方法和形式單一，培養(yǎng)目標定位低，難以適應“十三五”時期我校高水平應用型大學建設對創(chuàng)新性人才培養(yǎng)需要。根據(jù)當前我校農(nóng)學專業(yè)的培養(yǎng)目標“畢業(yè)生能從事現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研開發(fā)、經(jīng)營管理與技術推廣等相關工作，具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)能力”的需要，課程組修訂了原有的實驗大綱。新的實驗大綱中規(guī)定實驗教學按模塊進行，時間安排在第3學期或7月份小學期進行，課時調(diào)整為20學時，1個學分，分5次進行，每次4學時。實驗模塊、學時分配和時間安排情況見表1。

表1 改革后的農(nóng)學專業(yè)植物生理學實驗模塊、學時分配、時間安排表

需要說明的是，第一，大綱規(guī)定的6大模塊內(nèi)容結(jié)合作物生長進程和理論課的內(nèi)容安排的，具有較強的系統(tǒng)性；第二，模塊二至六中每一模塊內(nèi)容包含兩項生理指標的測定；第三，雖然列出了6大模塊內(nèi)容，但實際上只要選擇5大模塊完成(滿足20學時)即可，模塊一至模塊四為必選，模塊五和六可任選一項。

3.2 引導創(chuàng)新思路，撰寫實驗方案

傳統(tǒng)實驗課教學模式是，實驗授課之前，授課教師在黑板上寫好實驗原理、材料、步驟，并且配好所需實驗試劑，學生上課時只需按部就班操作進行，基本不需要預習或思考就能完成，不能激發(fā)學生的實驗興趣，學生更無法融入自己的創(chuàng)新思維。而融入創(chuàng)新思維的教學模式是，在理論課的同時或?qū)嶒炚n之前，師生需在以下4個方面進行準備工作。第一，授課教師引導學生創(chuàng)新思維，即引導學生如何選擇具有良好發(fā)展?jié)摿Φ幕蜃约焊信d趣的優(yōu)質(zhì)農(nóng)作物種類或品種；引導如何設計對實驗農(nóng)作物進行溫、光、水和肥等因素的相關處理；引導如何選擇5大模塊內(nèi)容測定相關生理指標；引導如何設計和撰寫實驗方案等等。第二，學生的前期準備工作則是，根據(jù)自己興趣和特長，組成4～6人的實驗團隊，查閱相關文獻，確定實驗所用農(nóng)作物種類或品種，如水稻、小麥、棉花和玉米等，共同探討本團隊的實驗設計，并撰寫植物生理學實驗課方案。第三，授課教師對學生撰寫的實驗方案的可行性、科學性和合理性進行批閱并提出修改意見。第四，學生反復修改實驗方案定稿后，再開展實驗。

3.3 利用課余時間，積累管理實驗作物經(jīng)驗

除了植物生理學實驗大綱中規(guī)定20學時的授課時間(表1)以外，引導學生利用課余時間進行資料查閱、實驗方案撰寫、實驗作物的培養(yǎng)和管理、作物生長狀況的觀察記錄以及部分實驗試劑配制等。

以前植物生理學實驗課所需作物材料多是從市場購得，種類少，主要為小麥、小青菜和洋蔥等。由于學生沒有參與實驗作物培養(yǎng)，缺乏對實驗作物的培養(yǎng)和管理經(jīng)驗。基于創(chuàng)新思維實驗教學的要求，學生可以選擇自己感興趣的特色作物種類或品種，并通過對溫度、光照、水分、礦質(zhì)營養(yǎng)等非生物環(huán)境條件的管理調(diào)控，自己完成所選作物的播種和苗期培養(yǎng)等過程。學生不僅學會農(nóng)作物實驗材料培養(yǎng)及管理技術，又加深了對非生物的環(huán)境因子對作物生長重要性和必要性的感性認識，進一步激發(fā)了學生的實踐積極性。

3.4 強化技能訓練，鼓勵方法創(chuàng)新

課堂上強化對學生的基本實驗操作技能的系統(tǒng)性和規(guī)范性訓練。具體的做法是：實驗室購買學生所需實驗農(nóng)作物的種子，學生按照大綱中規(guī)定的五個模塊內(nèi)容進行實驗。

模塊一：包含4個方面的相關內(nèi)容。第一，對所選實驗農(nóng)作物的種子至少利用染料染色法、TTC法等2種方法進行種子生活力的快速測定，鼓勵學生嘗試使用其它方法進行探索。第二，對所選實驗農(nóng)作物種子進行消毒和播種。第三，完成后期實驗農(nóng)作物培養(yǎng)所需貯備液(供后期培養(yǎng)實驗農(nóng)作物配制營養(yǎng)液所需)的配制，配好的貯備液全班通用。第四，按照實驗方案對實驗農(nóng)作物進行不同的處理。由于不同實驗小組所選的作物種類或品種、處理方法、以及處理的時間不同，這就需要授課教師統(tǒng)一協(xié)調(diào)，分批指導，當然一定程度上增加了授課老師的工作量。

所謂分批指導是指因?qū)W生所選擇的試驗方案的不同而進行分別指導：例如，有的小組在實驗方案中，是考察非生物環(huán)境因子對種子的影響，那么就應當在模塊一內(nèi)容完成后就對種子進行相應處理，再進行播種及苗期培養(yǎng)；如果有的小組在實驗方案中，主要考察其他非生物環(huán)境因子處理對農(nóng)作物苗期生長的影響，那么就要先對實驗農(nóng)作物種子進行催芽、播種、幼苗培養(yǎng)，再選擇相應非生物環(huán)境因子(如高溫、低溫、干旱、冷害、凍害等)進行處理；又如有的小組在實驗方案中，是考察營養(yǎng)元素缺乏對作物生長的影響，那么也要先進行播種、培養(yǎng)幼苗、移栽幼苗(可以用砂基或溶液培養(yǎng))，同時配制完全營養(yǎng)液、缺N、缺P、缺K、缺Ca、缺Mg等缺素營養(yǎng)液[5]，并用缺素營養(yǎng)液培養(yǎng)農(nóng)作物。與此同時，授課教師還要強調(diào)一般作物常用Hoagland營養(yǎng)液進行培養(yǎng)，而對于水稻則需用按照國際水稻所配方配制營養(yǎng)液進行培養(yǎng)。

模塊二：對處理后實驗農(nóng)作物進行水分代謝有關生理指標的測定。要求學生熟練掌握植株含水量和滲透勢等至少2項指標的測定方法、原理和步驟。要求學生了解衡量農(nóng)作物水分代謝狀況常用的生理指標及其測定方法。另外，值得說明的是測定所有生理指標所需試劑也均由學生自己配制。

模塊三：對處理后實驗農(nóng)作物進行礦質(zhì)營養(yǎng)生理指標測定。要求學生熟練掌握N含量和硝酸還原酶活性至少2項指標的測定方法、原理和步驟；了解衡量作物礦質(zhì)營養(yǎng)狀況常用的生理指標及測定方法。

模塊四:對處理后實驗農(nóng)作物進行光合作用生理指標的測定。要求學生熟練掌握葉綠素含量、光合強度至少2項指標的測定方法、原理和步驟；了解衡量作物光合作用能力強弱常用的生理指標及其測定方法。

模塊五：對處理后農(nóng)作物進行激素生長和開花生理相關指標測定。要求學生熟練掌握作物種子萌發(fā)率、生長量、相對生長速率至少2項指標的測定方法、原理和步驟；了解衡量激素對作物生長、開花、果實發(fā)育等影響的生理指標及測定方法。

模塊六:對處理后實驗農(nóng)作物進行逆境生理指標的測定。要求學生熟練掌握抗氧化酶、質(zhì)膜透性或丙二醛含量至少2項指標的測定方法、原理和步驟；了解衡量植物抗逆性強弱的生理指標及測定方法。學生在完成必選模塊的相關生理指標的測定過程中，鼓勵學生對實驗測定方法進行進一步探索和創(chuàng)新。

3.5 研討實驗結(jié)果，創(chuàng)新考核方式

五大模塊實驗內(nèi)容結(jié)束后，每一位學生對原始實驗數(shù)據(jù)進行整理并計算所測定指標的結(jié)果，進行小組內(nèi)研討。討論的內(nèi)容包含實驗的目的和意義、實驗結(jié)果的準確性、代表性、合理性、以及操作的規(guī)范性等等；當然對實驗創(chuàng)新性思維也可以大膽提出，具體地說，就是實驗設計方案中利用溫、光、水、肥等因素對實驗農(nóng)作物進行處理，探討其理論和實踐意義是什么？實驗設計中應注意哪些事項？還有哪些創(chuàng)新性的設計？又如，作物同一植株不同器官含水量是否相同？對不同作物缺乏同一元素和同一作物缺乏不同元素，其缺乏癥有哪些相同之處和不同之處的探討？在葉綠素含量的測定中相同處理、相同材料、相同實驗方法、同一儀器進行測定，為什么其結(jié)果往往不一致，甚至結(jié)果差別很大？同一作物不同葉位葉片的光合能力是否一致？等等。針對這些問題，授課教師要引導學生進行思考和研討，目的是強化學生對實驗的感性認識，深化他們的理性認識，并開啟或激發(fā)創(chuàng)新思維。

以前主要從學生平時操作規(guī)范性、熟練程度、實驗結(jié)果、實驗報告撰寫和期末理論課試卷中加入少量實驗相關內(nèi)容等幾個方面，對農(nóng)學專業(yè)植物生理學實驗課的學習情況進行考查?？己司窒扌员憩F(xiàn)在：考核標準低，考核內(nèi)容和項目少，沒有過程性考核，缺乏對學生創(chuàng)新性思維、創(chuàng)新實踐能力進行系統(tǒng)和全面考核。為此，基于創(chuàng)新思維的《植物生理實驗》課進行獨立設課，建立融入創(chuàng)新思維的考核新標準。新標準中考核內(nèi)容包含以下5個方面：實驗設計方案、實驗材料培養(yǎng)、實驗操作技能、實驗課程小論文和創(chuàng)新性。

實驗設計方案占15%。主要考查實驗方案中設計的可行性、合理性。

實驗材料培養(yǎng)占20%，考查植株成活(占10%)，生長正常和培養(yǎng)作物的觀察記錄(占10%)；植株全部死亡記為0分。

實驗操作技能占25%，其中包括實驗室試劑的配制、相關生理指標測定基本操作過程規(guī)范性、實驗儀器規(guī)范操作的熟練性和規(guī)范性。

課程小論文占20%，主要考查格式規(guī)范性、語言專業(yè)性、結(jié)果合理性、結(jié)論科學性。

創(chuàng)新性占20%，主要考查設計方案創(chuàng)新性、操作過程創(chuàng)新性、研討中思維的創(chuàng)新性。

4 創(chuàng)新思維融入實驗教學的優(yōu)勢

4.1 革新實實驗內(nèi)容，奠定科研基礎

改變學生完成單個實驗操作到撰寫實驗報告的片面學習模式，基于創(chuàng)新思維的植物生理學實驗模塊教學模式為：授課教師引導，學生查閱資料，學生撰寫實驗設計方案，授課教師審閱實驗設計方案，學生播種培養(yǎng)實驗作物，進行非生物的環(huán)境因子處理，測定相關生理代謝指標，研討實驗設計和結(jié)果，撰寫課程論文。經(jīng)過這些內(nèi)容充實和系統(tǒng)化實驗過程，使學生初步了解如何開展植物生理學科研實驗，啟蒙學生的科研思維，培養(yǎng)學生科研基本功。

4.2 小組分工合作，哺育團隊精神

融入創(chuàng)新思維的實驗課教學模式中，學生需要分小組按模塊進行，分工合作；同時學生在撰寫實驗設計方案、撰寫課程論文的過程中，相互之間會以多種方式研討交流實驗過程和結(jié)果，這些課堂或課余的學習交流不僅激發(fā)學生創(chuàng)新性思維，還融洽同學關系，培養(yǎng)了他們的合作精神和團隊意識。

4.3 完善考核內(nèi)容，強化過程考核

以前實驗課程不單獨開設，也不單獨進行考核，且植物生理學課程學習成績評定的依據(jù)是：期末考試成績占80%+平時成績占20%(包含理論課出勤、聽課狀態(tài)、課堂筆記、實驗課出勤、操作、實驗報告等)，由于實驗課在總成績占的比例很少，所以學生對實驗課程不夠重視?；趧?chuàng)新思維的實驗教學模式，將植物生理學實驗課程單獨開設，單獨考核，從實驗設計能力、培養(yǎng)農(nóng)作物能力、實驗技能、課程小論文、創(chuàng)新思維等5個方面進行考核，考核內(nèi)容系統(tǒng)全面，強化了過程性考核。

4.4 實驗反哺理論，孵化創(chuàng)新思維

課本上的理論知識都是前人經(jīng)過長期實踐總結(jié)得出的結(jié)論。教師講授的理論知識，往往停留在理論層面，學生“知其然而不知其所以然”，缺乏感性認識。南宋詩人陸游的“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”飽含了“實踐出真知”的教育思想理念?；趧?chuàng)新思維的植物生理學實驗教學改革，正是踐行了這種教育理念，也是培養(yǎng)學生對本課程規(guī)定的實驗操作能力的重要保證，豐富和完善了理論教學內(nèi)容的重要手段；更是幫助學生對理論知識的二次理解，是反哺理論教學必不可少的環(huán)節(jié)。同時，學生在完成設計課程方案、培養(yǎng)材料、實驗操作和撰寫科研論文等環(huán)節(jié)中會多角度、大范圍地閱讀和思考，并提出相應問題，有助于對相關植物生理學理論獲取新理解、新發(fā)現(xiàn)、孵化新穎獨創(chuàng)的方法解決實驗問題，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。

綜上所述，在融入創(chuàng)新思維實驗教學中，結(jié)合安徽科技學院高水平應用型大學辦學定位和特色以及社會對創(chuàng)新性人才的需求等實際情況，將不斷探索如何將植物生理學實驗教學與理論教學、學科前沿、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際的需要更緊密結(jié)合，構(gòu)建合理的植物生理學實驗課程體系，把相關的理論課程知識鏈接或融合到實驗實踐教學中，不斷探索創(chuàng)新實驗教學理念和模式，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和能力，從而不斷提高學生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新實踐能力，為畢業(yè)后的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)奠定基礎。