改革植物生理实验教学 加强素质教育与创新能力培养

敖 红， 张秀丽， 王 荣， 吴 迪， 孙广玉， 王晶英

(东北林业大学 生命科学学院， 黑龙江 哈尔滨 150040)



改革植物生理实验教学 加强素质教育与创新能力培养

敖 红， 张秀丽， 王 荣， 吴 迪， 孙广玉， 王晶英

(东北林业大学 生命科学学院， 黑龙江 哈尔滨 150040)

植物生理学是高等农业、林业、师范类等院校本科教学中多个专业的专业基础课。但作为课程重要组成部分的实验教学一直存在学时数偏少、实验内容更新慢、教学模式较为单一、教学主体不当等诸多问题。显然，这种教学模式已经不利于大学生素质教育和创新能力培养。为解决上述问题，在实验教学中进行了系列改革：① 设置渐进式多层次实验课程，增设高级实验选修课；② 优化实验内容，增加综合性、设计性实验；③ 开展多种教学模式，强化学生的教学主体作用；④ 完善考核方法，客观真实地反应学生的的实验能力。结果表明，实验教学改革的效果明显。依托本课程，多名学生发表了较高水平的论文，并且学生整体综合素质和创新能力有明显的提高。

植物生理学； 实验教学； 课程改革； 素质教育； 创新能力

0 引 言

植物生理学是研究植物生命活动规律及其与环境相互关系、揭示植物生命现象本质的科学[1]。作为专业基础课，它是高等农林、师范、科技院校本科教学中相关专业的必修或选修课程，可见该门课程的重要性。从植物生理学的产生和发展来看，它是以实验为基础的一门科学。但长期以来由于受传统观念和课程学时限制，植物生理学教学中实验课一直附属于理论课，表现为实验课学时偏少，存在大量低水平的验证性实验、教学方法单一等，已不能适应创新型人才培养的要求[2-6]。对此，我们对植物生理学实验教学进行了改革探索，调整了实验内容，增加了设计性、综合性的实验项目，并提出在不同层次上设置实验课程，改单传统的教学模式，以适应学生素质和能力培养的需要。

1 全面改善实验教学条件

实验教学质量的提高，离不开实验条件的改善[6-7]。近年来，我校十分重视本科基础课程实验室的建设，每年都会定期投入实验经费，扩大实验室面积，完善基础设施，购置小型仪器设备。目前小型仪器如电导仪、分光光度计可以保证1或2人一台，学生的动手实践机会大大增加。此外，由于很多植物生理学研究成果依赖于一些现代化的仪器设备，如果能让学生在实验过程中接触到目前在植物生理研究领域最先进的仪器，将使他们眼界大开，并极大地增加他们对科学研究的兴趣。因此通过各方努力，我们争取到了多笔款项，其中从“211工程”款和高校修购专项中投入植物生理实验室的建设经费累计达400多万元，购置了光合仪、水势仪、荧光仪、超低温冰箱、高速冷冻离心机、旋转蒸发仪、电泳仪、人工气候箱、紫外分光光度计、酶联免疫仪等多种先进仪器，这些仪器为实验教学改革提供了必备条件。

2 强化必修实验课教学

学生只有在掌握了一定的实验操作技能的基础上才能进一步提高综合实验能力和创新能力。因此，必修实验教学是不容忽视的一个重要环节。为此，我们从以下几个方面进行了探索尝试。

2.1 优选实验内容

根据大纲和课程设置的特点，必修实验课程的主要目的是加强学生对理论课知识的理解，培养其实验操作和分析问题的能力[8]。根据现有的实验学时数和理论教学内容，我们选取了9个实验，这些实验一方面考虑到突出理论教学的重点章节，另一方面也兼顾到不同的实验类型。(见表1)。为此，首先我们将小实验适当合并。如以前把“叶绿素的提取分离”和“叶绿素的含量”测定分开2次做，现在把它们合并起来，这样既节约了实验学时，又节省了试剂和药品。其次，强化定量实验。由于定量实验可以更好地反映学生的实验技能和严谨态度，因此我们选择的实验中有多个属于定量实验，如“植物过氧化物酶活性的的测定”、“叶绿素的含量测定”、“游离脯氨酸的含量测定”等[9-10]。最后增加设计性、综合性试验。如配合植物生长物质一章，我们安排了“红松种子抑制物质的提取和生物鉴定”，通过这一实验可以使学生了解红松种子休眠的原因、植物材料中抑制物质的提取以及生物鉴定的方法，这样既可以使学生对多方面的知识有所了解，而且还可以体现出林业大学的特色。

表1 植物生理学必修实验项目

2.2 实验操作严格把关

植物生理学实验涉及到很多基本的实验操作，如比色杯、分液漏斗、移液管、滴定管等玻璃仪器的使用，这些操作学生虽然在前期的课程中有过学习，但有的同学还是没有很好地掌握。因此我们在课堂上通常会再次强调，直到学生真正掌握为止[11]。除此之外，植物生理实验中还涉及到很多仪器的使用，特别是其中有一些仪器是相当昂贵的，如一台光合仪就价值40多万元，另外分光光度计、电导率仪、离心机等亦是较为精密的仪器。因此，要求学生在使用前首先必须认真听教师的讲解，然后严格按照该仪器的操作规程来操作。事实证明，基本操作从严把关可以帮助学生养成严谨的工作作风，是培养学生动手能力的重要手段。

2.3 培养实事求是的科学态度

植物生理学实验中的有些实验操作较为复杂，结果存在一定的偶然性，有时学生花了几节课的时间，却没有得到一个满意的结果，心里很失落。也有的同学有偷懒的心理，自己不想做，等别的同学做完了，去要结果。对此，在课程的开始，我们就会反复告诫学生科学是容不得半点虚假的，教育学生认真操作、仔细观察，实事求是地记录实验结果，并对实验结果进行科学合理的分析。同时，实验原始数据必须经指导教师签名认可，这样可以较好地杜绝同学之间抄袭实验结果、报告的不良现象，促进学生实事求是科学态度的养成。

3 设置高级层次的植物生理实验选修课程

本着拓宽知识、结合专业、因材施教的目标，根据不同专业、不同层次学生的要求，植物生理实验设置成 “多层次”的课程体系[12]。在新的培养方案中将植物生理实验课划分为两个层次：① 前面提到的配合植物生理学理论课程的必修的实验课程；② 在前期基础上开设的“植物生理实验技术”课程。 “植物生理实验技术”是我们课改的重点，在教学内容和教学模式上进行了较大的改革，使其在学生创新能力培养中发挥重要的作用。

3.1 介绍植物生理现代研究技术

课程的第一板块是向学生介绍植物生理现代实验技术。21世纪植物生理现代分析仪器的出现极大地推动了植物生理向深层次的发展[9]，且目前高等农林院校内植物生理生化实验室的现有设备条件已逐步更新。因此在教学中，我们根据本实验室现有的仪器设备并结合在现代植物生理学研究中经常采用到的研究技术向学生介绍一些现代常用的植物生理分析技术，包括红外线二氧化碳气体分析仪技术；叶绿素荧光分析技术；微量定积检压技术；红外、紫外及可见光分光光度法；植物激素的测定——酶联免疫技术；电泳技术等。通过这一部分内容的学习，使学生了解和掌握现代植物生理的分析技术和先进仪器的原理及其使用方法，为今后进一步从事相关研究打下坚实的基础。

3.2 采取全新的教学模式

课程的第二板块，侧重培养学生的综合素质，要求学生在完成植物生理学理论及必修实验课的基础上，根据所学习过的理论知识和实验技术针对某一研究目的设计并完成一个综合的实验项目[13-14]。项目通常由4或5人一组，这样不但可以考察学生对专业知识的掌握情况，还可以考察团队成员之间的协作能力。课程主要分为以下几个阶段：实验苗木的培养；文献查阅、实验方案的设计；方案的实施；实验指标的的测定；数据的处理和论文的撰写。每一阶段，都有不同的考察侧重点(见表2)。① 实验方案设计阶段 在老师确定了大致实验方向后，学生们需要通过查阅文献确定实验题目，并拿出初步的实验方案，。这一阶段主要考察学生能否熟练运用学校网上文献查阅系统去查阅相关的文献，是否能对文献进行有效分析、归纳和整理。实验方案设计好后由全班在课堂上一起进行讨论，每组选派一人用PPT讲述本小组的实验目的、思路与实施方案，再由老师和其他学生就这一方案的合理性、可行性提出疑问和建议，对于同学们提出的问题由该小组的成员进行解释，并对实验方案进行修正，最终确定实验方案。② 方案实施阶段 学生要按照已经制定好的方案对苗木进行不同的处理。在这一阶段中学生可能会遇到各种各样的问题，如苗木生长不一致；盐碱处理浓度偏高或偏低；水分胁迫强度不够等，这就需要学生通过进一步查找文献，与老师、同学交流，调整实验方案，及时解决所遇到的问题。在此过程中学生解决实际问题的能力得到了很好的锻炼。③ 实验指标的测定阶段 要求学生能够熟练地掌握各种指标的测定方法和仪器的正确操作，小组每个同学这至少负责一个生理指标的测定，这种方式将使学生有责任感，知道自己的测定结果将会直接影响到全组的成绩，因此每个人都会认真地完成自己的任务。④ 论文撰写阶段 全组同学的测定数据共享，每个同学独立对数据进行分析、处理，撰写论文。要求学生掌握科技论文的基本格式、图表制作方法及论文撰写规范，并且能对所获得的结果进行合理的分析，最终得出明确的结论。

从教学效果来看，这种教学模式极大地促进了学生创新能力的培养，学生的学习热情非常高涨，设计出了多个较为新颖的题目，真正做到自主学习。通过该课程的教学，学生基本上掌握了科学研究中的一些常识，具备了起码的科研能力，为以后做毕业论文打下一个良好的基础。

表2 植物生理实验技术课程的阶段性安排及考察点

4 完善考核办法

由于实验课包含实验理论和实际操作等多项内容，所以考核的办法应尽可能客观而又全面地反映学生的实验能力[15]。为此，我们制定多项指标综合评定学生的实验成绩。对于必修的植物生理学实验课程，每次实验都从以下几方面来打分：实验态度与课堂纪律(10%)，实验操作(40%)、实验报告(50%)，总评成绩取各次实验成绩的平均值，而实验课成绩最终占植物生理学这门课程成绩的20%，这样学生必需认真对待每次实验，才能在最终的成绩评定中取得好成绩。对于选修课程植物生理实验技术的成绩主要从以下几方面评定：实验苗木培养(20%)、实验方案设计(10%)、论文撰写(70%)，从而可以较为全面的反映学生的学习态度、查阅文献、实验操作、论文撰写和团队合作的综合能力。

5 结 语

对植物生理学实验教学的多项改革，旨在加强学生实践能力和创新能力的培养与训练，以提高学生的综合素质。几年来的改革实践表明，教学内容和教学方式的调整，使学生理论联系实际的能力得到增强，而且也大大提高了学生的积极性和主动性。由于加强了实验课的教学，学生的动手能力和独立分析、解决问题的能力有明显的提高，改革效果明显。与此同时，教学方式和教学内容的改革，使植物生理学课程在学生中受到广泛的欢迎。目前，我校必修或选修植物生理实验课程的学生人数逐年增多，每年已经达到450人左右，很多学生认为，这门课程的学习使他们受益匪浅。据初步统计，近2年，有20多名学生将他们在“植物生理实验技术”课程中所得到的研究结果加以整理撰写，在高水平期刊上发表论文5篇，并且还有多篇论文正在投稿中；有30多名本科生获得了院级、校级和国家级的创新实验项目；绝大部分学生能够在指导教师的帮助下独立地完成水平较高的毕业论文。由于植物生理学是高等农林、师范、科技院校多个专业的必修或选修课程，因此在相关专业的人才培养中应发挥其更大的作用。由于本项教学改革效果明显，可操作性强，我们希望、也相信我们的探索经验将能够在更大的范围内具有辐射效应。

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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

黑龙江省高等学校教改工程项目(JG2012010026); 东北林业大学教改项目(DGY2014-08); 东北林业大学生命科学学院教改项目

敖 红(1969-)，女，黑龙江哈尔滨人，博士，副教授，主要从事植物逆境生理与营养生理研究工作。

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

G 642.0

A

1006-7167(2015)11-0166-04