方穎 羊海軍 陳建軍

摘 要：圍繞以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新型人才，探索植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的有效途徑。從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的同步化、實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)的數(shù)字化、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的多樣化、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方式的自主化、考核方式的多元化等方面進(jìn)行研究，探索多元化教學(xué)方法。實(shí)踐證明，通過(guò)實(shí)施教學(xué)改革，本實(shí)踐課程取得了較好的教學(xué)效果，強(qiáng)化了大學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)踐技能和自主創(chuàng)新能力，在激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性實(shí)習(xí)訓(xùn)練等方面取得了顯著成效。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐創(chuàng)新;植物學(xué)實(shí)驗(yàn);教學(xué)改革;效果評(píng)價(jià)

植物學(xué)實(shí)驗(yàn)課是針對(duì)高等學(xué)校農(nóng)林生物本科專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，與植物學(xué)理論課相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程，培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)踐學(xué)習(xí)過(guò)程中鞏固理論基礎(chǔ)，提升實(shí)踐動(dòng)手能力與創(chuàng)新思維。教育學(xué)生從實(shí)踐中以全新的角度思考問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，使之成為實(shí)踐創(chuàng)新型人才，是一項(xiàng)具有系統(tǒng)性、持續(xù)性、層次性的創(chuàng)新教育工程。[1]因此，本文從多元化實(shí)踐教學(xué)方法出發(fā)，結(jié)合當(dāng)前高校農(nóng)林專(zhuān)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)和實(shí)踐創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建科學(xué)的培養(yǎng)思路，以自主創(chuàng)新和實(shí)踐創(chuàng)新的素質(zhì)能力相結(jié)合為導(dǎo)向，為探索植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革設(shè)計(jì)一套合理可行的路徑。

? 一、以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方案

（一） 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的同步化

植物學(xué)的理論知識(shí)點(diǎn)繁多，特別是植物形態(tài)解剖部分，需要記憶大量描述性名詞和專(zhuān)有名詞，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)這門(mén)課的興趣不高，理論知識(shí)的概念沒(méi)有建立起來(lái)，就難以與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相融合，使理論與實(shí)踐脫節(jié)，在實(shí)驗(yàn)課上只是機(jī)械的按照教師安排做驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而失去主動(dòng)性與創(chuàng)新性的思維開(kāi)拓，這一現(xiàn)狀使植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)生能力的培養(yǎng)都難以取得成效。在植物形態(tài)部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中及時(shí)更新現(xiàn)代植物學(xué)研究的前沿和發(fā)現(xiàn)，與新研究進(jìn)展同步，采取圖文并茂列舉與現(xiàn)代植物學(xué)進(jìn)展相關(guān)信息。[2]例如，在根尖的分區(qū)結(jié)構(gòu)部分，有研究表明根冠的形成與土粒的摩擦有關(guān)，在水中生長(zhǎng)的與土壤中生長(zhǎng)的海芋根根冠比較細(xì)胞層數(shù)更少，使學(xué)生形象的理解根冠的結(jié)構(gòu)與生理功能。[3]在觀(guān)察凱氏帶的結(jié)構(gòu)中，研究通過(guò)小檗堿苯胺藍(lán)染色法直觀(guān)觀(guān)察和了解凱氏帶的形成，凱氏帶與凱氏點(diǎn)的結(jié)構(gòu)區(qū)別，以及不同植物的凱氏帶生長(zhǎng)特點(diǎn)。[4]除了介紹植物結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展，還可以在觀(guān)察器官的顯微結(jié)構(gòu)時(shí)候舉例闡述其與日常生活緊密相關(guān)的生理生化現(xiàn)象，比如“水稻的拔節(jié)與抽穗”是與居間分生組織的活動(dòng)有關(guān)。“胡蘿卜吃起來(lái)比較干，而白蘿卜皮辣但瓤甜”，則關(guān)系到木質(zhì)部和韌皮部的分布與細(xì)胞的組成。更新后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容充分訓(xùn)練了學(xué)生的觀(guān)察能力與探索思維，既使死板的理論知識(shí)更生動(dòng)，還能激發(fā)學(xué)生對(duì)植物科學(xué)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣和愛(ài)好，從而更有利于培養(yǎng)創(chuàng)新思維，進(jìn)而幫助學(xué)生提出假設(shè)、開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究。

（二） 實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)的數(shù)字化

隨著實(shí)踐教學(xué)改革的創(chuàng)新以及綜合性要求的提高，實(shí)驗(yàn)課的課堂學(xué)時(shí)數(shù)相對(duì)不足，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)，把虛擬數(shù)字化切片系統(tǒng)與虛擬植物學(xué)模擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)兩套教學(xué)資源應(yīng)用到植物學(xué)實(shí)驗(yàn)中，構(gòu)建一個(gè)虛擬數(shù)字化植物形態(tài)學(xué)的網(wǎng)絡(luò)體系，達(dá)到優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)，提高教學(xué)質(zhì)量，推進(jìn)高校網(wǎng)絡(luò)資源共享的目標(biāo)。

1.積極推進(jìn)虛擬數(shù)字化切片系統(tǒng)應(yīng)用

虛擬數(shù)字切片平臺(tái)結(jié)合現(xiàn)有的數(shù)碼互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室，徹底改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，形成虛擬版的數(shù)碼互動(dòng)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)課堂上通過(guò)數(shù)碼互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的虛擬顯微切片的資源庫(kù)進(jìn)行高清教學(xué)，具有指導(dǎo)內(nèi)容直觀(guān)，示范性效果好等特點(diǎn)。教師在多功能數(shù)碼顯微鏡的教師端演示講解顯微圖像、細(xì)微結(jié)構(gòu)的區(qū)分、區(qū)別易混淆的概念，并共享到學(xué)生電腦屏幕，使學(xué)生與教師、學(xué)生與學(xué)生之間的顯微鏡視野的分享與討論，更有針對(duì)性與直觀(guān)性，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)共享互動(dòng)，達(dá)到高效的完成學(xué)習(xí)和指導(dǎo)內(nèi)容的教學(xué)效果。[5]此外，課后自學(xué)時(shí)間學(xué)生通過(guò)校園網(wǎng)絡(luò)登陸數(shù)字切片平臺(tái)，看到更多的典型的植物形態(tài)結(jié)構(gòu)，有利于鞏固和加深課堂實(shí)驗(yàn)的理性認(rèn)識(shí)。自數(shù)字化切片生物顯微虛擬實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)題網(wǎng)站建立以來(lái)，得到了廣大師生的廣泛關(guān)注，已在我校生物學(xué)、農(nóng)學(xué)、林學(xué)、園藝、草業(yè)科學(xué)、植物保護(hù)、資源環(huán)境等5個(gè)學(xué)院24個(gè)本科專(zhuān)業(yè)的植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到應(yīng)用，同時(shí)還被應(yīng)用于生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)研究生的植物顯微制片技術(shù)課程教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用中起到良好的輔佐作用。根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄顯示，生物顯微虛擬實(shí)驗(yàn)室已上傳數(shù)字化切片350余張，總計(jì)訪(fǎng)問(wèn)量3300多次;校園植物專(zhuān)題網(wǎng)站總計(jì)訪(fǎng)問(wèn)量達(dá)76000多次。

2.打造虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)踐教學(xué)方式

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室是采用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)交互式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生探究性學(xué)習(xí)、自主實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)踐創(chuàng)造條件。[6]基于公共基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心構(gòu)建的農(nóng)林植物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，利用虛擬仿真技術(shù)，可再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)情景，使學(xué)生與虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂進(jìn)行人機(jī)交互，產(chǎn)生沉浸感和逼真體驗(yàn)，有助于低成本全景式形象化教學(xué)情境的設(shè)立，進(jìn)而克服現(xiàn)實(shí)教學(xué)過(guò)程中由片段化、抽象化、高成本造成的教學(xué)障礙，有利于知識(shí)、技能、理念的展示和傳播，從而幫助學(xué)生更好的開(kāi)展學(xué)習(xí)。學(xué)生既可通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)動(dòng)手操作由相關(guān)課程的教師設(shè)計(jì)的典型實(shí)驗(yàn)，又可自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí)。該平臺(tái)建成了植物學(xué)形態(tài)與結(jié)構(gòu)觀(guān)察、校園植物實(shí)習(xí)、植物生長(zhǎng)發(fā)育、實(shí)驗(yàn)室安全與儀器設(shè)備規(guī)范使用等四大教學(xué)模塊，較好地解決了專(zhuān)業(yè)、課程與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)儀器設(shè)備或技術(shù)虛擬仿真教學(xué)需求，也較好地滿(mǎn)足了學(xué)生利用虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)和資源自主開(kāi)展預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和訓(xùn)練提高的要求。

（三） 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的多樣化

在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，建設(shè)和擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的改革，注重培養(yǎng)自主性主動(dòng)性，強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力創(chuàng)新實(shí)踐思維，實(shí)踐教學(xué)與理論課教學(xué)緊密結(jié)合，并在理論教科書(shū)上升華提煉，改進(jìn)基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化綜合性實(shí)驗(yàn)，增加自主創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)、專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)、自選實(shí)驗(yàn)等多種形式的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容，改變被動(dòng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，推動(dòng)植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，使之更有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。[7]比如，每次實(shí)驗(yàn)課都會(huì)演示和驗(yàn)證的植物學(xué)基本解剖以及染色方法等基礎(chǔ)技術(shù)，學(xué)生熟練掌握后，通過(guò)提供幾種可選擇題目，由學(xué)生自主設(shè)計(jì)植物形態(tài)觀(guān)察與顯微探究的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。此外，可由學(xué)生自由組合的實(shí)驗(yàn)小組完成實(shí)驗(yàn)后以ppt匯報(bào)實(shí)驗(yàn)總結(jié)，作為綜合性開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果提交形式。以創(chuàng)新課題項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)為立足點(diǎn)，倡導(dǎo)學(xué)生參與小組項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，提高創(chuàng)新思維能力。

（四） 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方式的自主化

以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，倡導(dǎo)學(xué)生參與科研和課外科技活動(dòng)。科研訓(xùn)練和創(chuàng)新實(shí)踐及基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)都是高級(jí)科研人才培養(yǎng)中不可缺少的基本要素。帶領(lǐng)學(xué)生親身參與各項(xiàng)科研和課外科技實(shí)踐活動(dòng)，在本科階段得到科學(xué)研究與發(fā)明創(chuàng)造的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)，逐漸掌握思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法、提高其創(chuàng)新實(shí)踐的能力。[8]大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目是在專(zhuān)業(yè)教師的指導(dǎo)下，跨年級(jí)的學(xué)生自由組合，共同完成小型的科研創(chuàng)新項(xiàng)目，其突出特點(diǎn)是創(chuàng)新性和訓(xùn)練性。低年級(jí)的學(xué)生通過(guò)一兩年公共實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)和研究，運(yùn)用所掌握的理論知識(shí)結(jié)合基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技術(shù)承擔(dān)一個(gè)跨專(zhuān)業(yè)的小型科研項(xiàng)目，在完成項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，小組成員都參與并承擔(dān)研究任務(wù)，解決實(shí)際的困難，激發(fā)了主動(dòng)性，拓寬了基礎(chǔ)與知識(shí)面，既訓(xùn)練了科研創(chuàng)新的技能又提高實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)的能力，取得良好的教學(xué)效果。

（五） 考核方式的多元化

實(shí)驗(yàn)課是一項(xiàng)主觀(guān)能動(dòng)性較強(qiáng)的課程活動(dòng)，如果學(xué)生只關(guān)注完成撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，甚至翻閱理論書(shū)本填寫(xiě)報(bào)告的內(nèi)容，而不是通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作和主動(dòng)觀(guān)察來(lái)完成，則違反了教學(xué)初衷，導(dǎo)致學(xué)生的創(chuàng)新鍛煉得不到有效體現(xiàn)。因此，應(yīng)當(dāng)把實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)范性和可行性應(yīng)當(dāng)作為考核的一項(xiàng)內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上，采用綜合考查方式保障創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)是學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)效果的有力輔助[9]。構(gòu)建多維度、全方位的綜合考察方式，不局限在實(shí)驗(yàn)報(bào)告與固定的答卷考場(chǎng)，靈活多樣的形式對(duì)于實(shí)踐能力更有考查意義。如實(shí)驗(yàn)考試增加實(shí)驗(yàn)材料作為“考卷”，提供學(xué)生梨果實(shí)，要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)的技術(shù)手段找出石細(xì)胞，或者在顯微鏡下辨別不同發(fā)育時(shí)期的百合子房的永久裝片，并總結(jié)其特征;在考查植物分類(lèi)與植物檢索的知識(shí)點(diǎn)方面，給出一些校園常見(jiàn)的植物的花，讓學(xué)生自己解剖后寫(xiě)出花程式，并通過(guò)檢索表檢索對(duì)應(yīng)的植物科屬名。在綜合能力和考查內(nèi)容的方面多個(gè)角度培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)術(shù)能力，要求學(xué)生既要掌握理論研究的基本知識(shí)和方法，也要求開(kāi)拓實(shí)踐創(chuàng)新思維，引導(dǎo)他們自主思考能力，使實(shí)驗(yàn)報(bào)告與實(shí)際生活生產(chǎn)緊密聯(lián)系。學(xué)生通過(guò)自己動(dòng)手，獨(dú)立思考，總結(jié)分析等得出自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的情況可占實(shí)驗(yàn)考試成績(jī)的一定百分比例。通過(guò)這樣的考查學(xué)習(xí)，學(xué)生反復(fù)熟悉理論系統(tǒng)知識(shí)的同時(shí)，分析問(wèn)題的能力、實(shí)踐技術(shù)的能力、創(chuàng)新思維能力等也得到了有效的鍛煉。

二、實(shí)驗(yàn)改革教學(xué)效果評(píng)價(jià)

通過(guò)以注重創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)改革，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，激發(fā)與調(diào)動(dòng)了學(xué)生對(duì)植物學(xué)課程的學(xué)習(xí)熱情與積極性。實(shí)踐證明，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣提高，把植物科學(xué)融入日常生活，自發(fā)組織植物興趣小組與協(xié)會(huì)，并開(kāi)展科普惠民活動(dòng)，在學(xué)校的每年大型紫荊節(jié)中展示植物作品以及科普植物小知識(shí)，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力與教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究能力。公共基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)中心植物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的老師于2012～2017年期間指導(dǎo)學(xué)生完成校級(jí)創(chuàng)新項(xiàng)目8項(xiàng)，省級(jí)項(xiàng)目3項(xiàng)，優(yōu)秀省級(jí)創(chuàng)新項(xiàng)目1項(xiàng)，國(guó)家級(jí)創(chuàng)新項(xiàng)目3項(xiàng);組織學(xué)生參加各類(lèi)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新競(jìng)賽，獲得廣東大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽金獎(jiǎng)，第二屆“全國(guó)植物生產(chǎn)類(lèi)大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新論壇”創(chuàng)新成果三等獎(jiǎng)，第四屆“全國(guó)植物生產(chǎn)類(lèi)大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新論壇” 創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)各1次。

三、小結(jié)

在植物學(xué)實(shí)踐改革的培養(yǎng)方案下，以培養(yǎng)創(chuàng)新能力作為實(shí)踐教學(xué)工作的目標(biāo)，形成以創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)為指導(dǎo)的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)課程體系，包括探究式學(xué)習(xí)為主的教與學(xué)課堂互動(dòng)、側(cè)重實(shí)踐創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與科技活動(dòng)、數(shù)字化虛擬化教學(xué)技術(shù)等實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容和教學(xué)方式，既促進(jìn)創(chuàng)新能力的提高又優(yōu)化技能的訓(xùn)練，使知識(shí)、技能和能力融為一體，成為實(shí)踐創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)根基，有效推動(dòng)了實(shí)踐課程體系的改革，培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力，推動(dòng)植物學(xué)實(shí)踐教學(xué)向更高層次躍升。

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