李琰 苗芳 崔宏安

摘? ? 要：植物學(xué)是農(nóng)林院校生物類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。植物學(xué)實驗課作為植物學(xué)課程的延伸，不僅有助于學(xué)生理解和鞏固植物學(xué)理論知識，對于學(xué)生自主探究與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也具有重要的現(xiàn)實意義。文章著眼于植物學(xué)實驗課程教學(xué)改革的必要性，從壓縮驗證性實驗、創(chuàng)新授課方式、打造虛擬仿真實驗平臺、完善實驗課考核體系等方面提出植物學(xué)實驗課程教學(xué)改革的策略。

關(guān)鍵詞：植物學(xué);教學(xué)改革;實驗課程

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2020）08-0014-03

植物學(xué)作為全國高校中農(nóng)林院校以及生物類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，對農(nóng)林以及生物類學(xué)生科研素質(zhì)的培養(yǎng)和進一步學(xué)好專業(yè)課十分重要，也是學(xué)好植物生理學(xué)、植物生態(tài)學(xué)等專業(yè)課程的基礎(chǔ)[1-2]。然而，植物學(xué)是以理論知識為主，尤其是形態(tài)解剖部分需要大量專業(yè)的詞語去描述，而分類部分也需要掌握各種形態(tài)術(shù)語，如果這些理論性的概念沒有掌握就很難將植物學(xué)學(xué)好。因此，在全國凡是開設(shè)植物學(xué)課程的院校都會對應(yīng)開設(shè)一門植物學(xué)實驗課程，植物學(xué)實驗課程也是植物學(xué)課程的延伸，是植物學(xué)教學(xué)中理論和實踐相結(jié)合，將理論加以驗證并開拓創(chuàng)新的過程，通過植物學(xué)實驗課程的學(xué)習(xí)，不僅可以鞏固植物學(xué)理論課程的知識，還可以掌握植物學(xué)實驗技能，同時對學(xué)生動手能力的培養(yǎng)、良好的科研習(xí)慣養(yǎng)成等環(huán)節(jié)起著無法替代的作用。作為農(nóng)林院校的專業(yè)基礎(chǔ)課，植物學(xué)和植物學(xué)實驗往往會安排在新生入學(xué)后的第一學(xué)期，這也是他們接觸的第一門與專業(yè)有關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課，所以，植物學(xué)實驗課不僅培養(yǎng)對學(xué)生科學(xué)的自主探究和創(chuàng)新能力的，也對他們良好的專業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成起到十分關(guān)鍵的作用[3-4]。對學(xué)習(xí)甚至專業(yè)興趣等充滿好奇心的大一新生，為了提升他們的動手能力和創(chuàng)新思維能力，并確保植物學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容和學(xué)科體系的完整性，使學(xué)生更加扎實地掌握基礎(chǔ)理論知識，在二十多年教學(xué)和實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，我們對植物學(xué)實驗的教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容以及課程的考核體系中存在的問題進行了全面核查，并對植物學(xué)實驗課程體系進行了全方位的改革與探索，也為其他專業(yè)基礎(chǔ)課實驗的改革提供借鑒。

為了讓學(xué)生更好地掌握植物學(xué)的基礎(chǔ)理論知識，為將來的專業(yè)課打下堅實的基礎(chǔ)，西北農(nóng)林科技大學(xué)植物學(xué)實驗課的教學(xué)內(nèi)容與植物學(xué)理論課的教學(xué)同步進行。由于過去傳統(tǒng)的教學(xué)方式是以教師講解為主，理論課上較為抽象沒有聽懂的部分放在實驗課上加以演示，但近幾年隨著多媒體、互聯(lián)網(wǎng)、電腦—顯微鏡成像系統(tǒng)等教學(xué)手段的應(yīng)用[5]，傳統(tǒng)的以基礎(chǔ)性、驗證性實驗為主的植物學(xué)實驗教學(xué)模式存在的問題和缺陷就逐漸顯露出來。因此，對實驗內(nèi)容的整合和教學(xué)方法的改進已經(jīng)迫在眉睫，本文就西北農(nóng)林科技大學(xué)傳統(tǒng)植物學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題，新的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式及考核方式進行探討，并為其他實驗課程教學(xué)模式的完善提供借鑒。

一、植物學(xué)實驗課程教學(xué)改革的必要性

植物學(xué)實驗課程是為了讓學(xué)生更好地掌握植物學(xué)知識而開設(shè)的一門實踐課程，提到植物學(xué)實驗課程的改革，不得不提到植物學(xué)授課方式的變化。傳統(tǒng)的植物學(xué)授課是在教師講授、手繪掛圖、幻燈片等條件下進行的，課本上所用的圖幾乎都是手工繪制的黑白圖為主，所以植物學(xué)實驗課主要是將所用材料做成石蠟切片，實驗課上通過石蠟切片來驗證課堂上所學(xué)過的內(nèi)容，并將石蠟切片中像根的表皮、皮層、維管柱等各個部分和課本上的手繪圖一一對應(yīng)，才能加深課堂上理論知識的理解和鞏固，因此，基礎(chǔ)性、驗證性實驗較多，實驗課幾乎成了將理論課的內(nèi)容通過實驗加以驗證的過程。隨著時代的發(fā)展，現(xiàn)代媒體的迅速普及，在教學(xué)方面出現(xiàn)了與傳統(tǒng)教學(xué)無以倫比的特征。在植物學(xué)教學(xué)方面，我們將現(xiàn)代媒體手段、網(wǎng)絡(luò)資源、慕課、雨課堂、電腦—顯微鏡成像系統(tǒng)等在植物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。不僅書本上的手工繪制圖被石蠟切片的彩圖取代，教師課堂講授也早已將各種彩圖、視頻等應(yīng)用于多媒體教學(xué)中，學(xué)生用的《植物學(xué)實驗》課本也由黑白變成了彩色印刷，通過電腦—顯微鏡成像系統(tǒng)已將所用石蠟切片的彩圖呈現(xiàn)給了學(xué)生，對于驗證性實驗，學(xué)生即使不做實驗也能從實驗指導(dǎo)書中找到實驗結(jié)果，如果我們的實驗課還按照傳統(tǒng)的驗證性實驗安排給學(xué)生，對學(xué)生來說既沒有新意，也沒有挑戰(zhàn)性，勢必讓學(xué)生感到枯燥并失去興趣。近幾年隨著素質(zhì)教育和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的提出，課堂教育也開始引導(dǎo)學(xué)生探索新事物，鼓勵學(xué)生質(zhì)疑傳統(tǒng)理論，因此，對實驗內(nèi)容和實驗方法必須重新進行調(diào)整。

二、植物學(xué)實驗課程教學(xué)改革的思路

（一）壓縮驗證性實驗比例，增加綜合性與設(shè)計性實驗的開設(shè)

為了增強學(xué)生對植物學(xué)實驗課程及將來專業(yè)課學(xué)習(xí)的興趣，通過多媒體、慕課、雨課堂等現(xiàn)代手段將營養(yǎng)器官常規(guī)切片內(nèi)容增加到了理論教學(xué)當中[6]，確保驗證性實驗掌握常規(guī)解剖結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化實驗內(nèi)容，將傳統(tǒng)的解剖結(jié)構(gòu)穿插到理論教學(xué)中，例如，將僅觀察已有固定裝片的根莖葉解剖等經(jīng)典實驗從8學(xué)時優(yōu)化和壓縮到4學(xué)時，增加4學(xué)時自己動手制作不同類型的根莖葉解剖切片。在根解剖部分，將常見變態(tài)根中攀援根、呼吸根、寄生根等收集，分配給每個小組進行解剖，比較各種變態(tài)根的結(jié)構(gòu)，并和正常根進行比較，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在莖的解剖實驗中，讓學(xué)生自己在校園里隨機采集新鮮枝條，講解如何判斷枝條的年齡，并且實驗課上通過木材切片的制作不僅可以對枝齡進行驗證，判斷枝條的陰陽面，還可以判斷該樹種是散孔材還是環(huán)孔材，同時在網(wǎng)上搜集資料加以驗證，既培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力，也加深了學(xué)生對木材部分解剖知識的掌握。對于莖的類型可以讓學(xué)生選擇圓柱形莖、三棱形莖、四棱形莖等進行解剖，比較形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的相關(guān)性。地下莖、地上莖、莖卷須比較，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)研究的探索。葉的部分，將托葉、苞片、葉卷須、捕蟲葉等收集并解剖，比較各種變態(tài)葉的結(jié)構(gòu)，通過各小組之間比較不同植物解剖結(jié)構(gòu)的差異，增強了學(xué)生對植物解剖的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生動手能力，理解了同源器官和同功器官內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)性。讓學(xué)生自己動手，制作不同的實驗材料切片，既豐富了教學(xué)內(nèi)容，又提高了學(xué)生對未知探索的興趣。

（二）創(chuàng)新授課方式

植物學(xué)實驗課程改革中，除了精簡壓縮驗證性實驗，安排綜合性實驗外，還可以適當增加設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗，使學(xué)生通過所學(xué)植物學(xué)知識進行科學(xué)研究，參與到教師的科研項目、大學(xué)生科創(chuàng)項目、科研訓(xùn)練、畢業(yè)論文等過程中，最后以論文或者研究報告的形式呈現(xiàn)其研究結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生的獨立思維和創(chuàng)新能力，初步培養(yǎng)學(xué)生的科研意識。

要開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，就必須讓學(xué)生認識到植物學(xué)實驗除了對所學(xué)植物學(xué)理論知識的驗證，還能為以后的專業(yè)課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，并且通過植物學(xué)實驗真正參與到科學(xué)研究中，不僅能培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣，還能學(xué)習(xí)到科學(xué)研究的方法。只有認識到創(chuàng)新性實驗的重要性，才能調(diào)動他們的積極性和創(chuàng)新潛能。例如，對于單子葉植物氣孔器的結(jié)構(gòu)，實驗指導(dǎo)書上大多以小麥等禾本科植物為例，氣孔周圍有兩個啞鈴型保衛(wèi)細胞，兩個菱形的副衛(wèi)細胞，讓學(xué)生誤認為這就是單子葉植物氣孔器的結(jié)構(gòu)，而在上保護組織的時候可以讓學(xué)生自己制作并觀察一下，像麥冬（Ophiopogon japonicus）等百合科植物、薯蕷（Dioscorea opposita）等薯蕷科植物、石蒜（Lycoris radiata）等石蒜科植物，它們氣孔周圍無任何副衛(wèi)細胞包圍，像天南星（Arisaema heterophyllum）等天南星科植物保衛(wèi)細胞周圍只有一個副衛(wèi)細胞包圍。而對于禾本科也不是所有的副衛(wèi)細胞均為菱形，例如，短枝竹屬（Gelidocalamus）副衛(wèi)細胞通常呈圓屋頂型并常將保衛(wèi)細胞遮蓋。這樣不僅可以讓學(xué)生了解不同氣孔器的結(jié)構(gòu)，也可以引導(dǎo)學(xué)生探索大自然的奧妙和千姿百態(tài)的氣孔器的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。感興趣的學(xué)生可以以此申請科創(chuàng)項目、科研訓(xùn)練或者畢業(yè)論文等方式對其他植物的氣孔器結(jié)構(gòu)進行研究。通過植物分類部分的學(xué)習(xí)，對于植物分類的愛好者除了外出采樣、標本的鑒定等活動參與教師的科學(xué)研究外，還可以提出自己的研究思路、設(shè)計科創(chuàng)項目等，通過植物學(xué)野外實習(xí)來完成。

（三）打造虛擬仿真實驗平臺

最近幾年，各大院校都在不同程度地通過植物學(xué)實驗室的建設(shè)、實驗設(shè)備的更新、教學(xué)方法的改革等措施使植物學(xué)實驗教學(xué)不斷地完善，但由于受到植物自然生長規(guī)律及生長季節(jié)的影響，在分類實驗中大多數(shù)植物很難同時觀察到花和果實，而對于分類部分最關(guān)鍵的花果實形態(tài)術(shù)語部分，如果無法觀察就很難達到教學(xué)效果。通過虛擬實驗平臺的建立，就可以運用計算機模擬植物發(fā)育的形態(tài)結(jié)構(gòu)變化，有針對性地進行虛擬實驗開發(fā)與研制，使學(xué)生不受時間和空間的限制，在沒有顯微鏡、解剖鏡等工具時也能自由觀察，進行沒有實驗材料的實驗，提高植物學(xué)實驗教學(xué)效果[7]。例如胚的發(fā)育，其過程較為復(fù)雜，很多發(fā)育時期因為取材等原因很難在切片中看到，我們實驗室準備的是薺菜胚的發(fā)育切片，學(xué)生為了將薺菜胚發(fā)育的各個過程全部看到，需要觀察幾十張切片，有時即使找到也因為取樣的位置不合適而收效甚微，這樣既浪費了學(xué)生的時間，也不利于學(xué)生對該部分實驗內(nèi)容的理解。對于此類經(jīng)典實驗，可以通過建立虛擬實驗來完成，從而提高教學(xué)效果。目前，為了每年植物學(xué)實習(xí)而籌建的秦嶺火地塘植物學(xué)綜合仿真實訓(xùn)實習(xí)系統(tǒng)已經(jīng)構(gòu)建完成，為每年植物學(xué)實習(xí)提供了便利。通過仿真實訓(xùn)系統(tǒng)學(xué)生不僅可以對非實習(xí)季節(jié)開花的植物進行觀察，而且對只見到花而看不到果實的植物進行全面的了解，同時通過珍稀瀕危植物仿真解剖解決了對野生珍稀瀕危植物的保護。

（四）完善實驗課考核體系

考慮到植物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，為了重視實驗環(huán)節(jié)，西北農(nóng)林科技大學(xué)不再將植物學(xué)實驗從屬于植物學(xué)理論部分，已經(jīng)單獨開設(shè)植物學(xué)實驗課程，但多年來實驗一直從屬于理論部分，最終的考核往往以理論為主，導(dǎo)致學(xué)生對實驗課不予重視。以前大多數(shù)植物學(xué)實驗考核往往只注重實驗結(jié)果，實驗教師根據(jù)實驗報告的完成質(zhì)量進行評分，導(dǎo)致部分學(xué)生實驗課的主要精力都放在完成實驗報告上，甚至為了完成實驗報告抄襲課本，或者“借”其他同學(xué)做好的切片，為了得到高分，花費整個實驗課的時間制作一張張完美的圖片。這種考核方式不僅不能全面反映學(xué)生對實驗操作技能的掌握程度，還造成學(xué)生只重視理論，而忽略了實驗操作技能訓(xùn)練的局面。導(dǎo)致學(xué)生在專業(yè)課實驗上連個徒手切片都做不好。隨著實驗課單獨開設(shè)、單獨考核的逐漸推進，加之教學(xué)方法的進一步完善，我們對實驗課的考核方式也在逐漸完善。

1.加強實驗全過程監(jiān)控。要真正做好一次實驗，實驗前必須做好充分的預(yù)習(xí)工作，這次實驗要解決什么問題，實驗結(jié)束后要達到什么效果等，從而減少實驗的盲目性，使自己在整個實驗過程中處于主動地位，這樣才能有效地和教師溝通，達到預(yù)期的實驗效果。同時，在實驗過程中要有嚴謹?shù)膽B(tài)度，實驗結(jié)果要和教材上的模式圖進行比較，發(fā)現(xiàn)它們之間的差別，而不是簡單地完成實驗報告。注重學(xué)生動手能力的培養(yǎng)，在實驗過程中，教師對學(xué)生的實際操作、裝片制作的質(zhì)量以及在教師主機顯示屏上學(xué)生的任意一張圖片進行隨機提問，了解學(xué)生實驗課前對理論知識的掌握情況。教師根據(jù)每個學(xué)生對實驗的預(yù)習(xí)情況和實驗態(tài)度以及實驗結(jié)束后物品的整理歸位、實驗室衛(wèi)生等進行打分，占到每次實驗報告成績的30%，實驗結(jié)束后結(jié)合實驗報告的完成情況、完成質(zhì)量占該實驗的70%，實驗課結(jié)束后，每次成績的平均值即為實驗課的平時成績，占總成績的60%。

2.開展期末實驗現(xiàn)場考核。實驗結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)僅憑學(xué)生每次的實驗報告、平時成績大多數(shù)學(xué)生的總成績并沒有拉開，為了培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，也為各大院校保研提供更優(yōu)質(zhì)的生源，每學(xué)期實驗結(jié)束后進行實驗操作考核，占總成績的40%。實驗考核時，每次實驗的部分內(nèi)容為一題目，可能是組織中某一植物氣孔器裝片的制作和觀察，也可能是某一植物花的解剖等，制作成30個左右的小實驗，讓學(xué)生隨機抽取其中一個小實驗進行現(xiàn)場操作，根據(jù)學(xué)生抽取題目的難易程度、實驗操作是否規(guī)范、實驗結(jié)果等進行現(xiàn)場打分，這種現(xiàn)場考核的方式很快就能把每個學(xué)生的成績拉開，平時比較認真、動手能力較強的學(xué)生成績就遙遙領(lǐng)先，這對他們以后其他課程的學(xué)習(xí)提供了很好的動力，也提高了學(xué)生以后學(xué)好其他課程的自信心，讓學(xué)霸成為真正的學(xué)霸。這種多元化的考核方式，尤其是增加實驗前的預(yù)習(xí)和期末隨機抽題現(xiàn)場考核后，發(fā)現(xiàn)，2018、2019級不僅植物學(xué)實驗的總成績有大幅度的提高，植物學(xué)期末考試卷面成績也比往年高出10%左右，甚至2018級在第二學(xué)期植物學(xué)實習(xí)的時候這部分學(xué)生對分類部分形態(tài)術(shù)語的掌握情況以及花解剖的熟練程度也明顯提高。

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收稿日期：2019-12-30

作者簡介：李琰（1971—），女，河南洛陽人，西北農(nóng)林科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院副教授，博士，主要從事植物學(xué)研究。

基金項目：2019年西北農(nóng)林科技大學(xué)校級教育教學(xué)改革研究項目“以學(xué)生為中心的‘植物學(xué)實驗課程教學(xué)改革與探索”（JY1903141）”