劉一靈

（貴州大學 煙草學院，貴州貴陽 550025）

植物生理學是研究植物生命活動規(guī)律的科學，內(nèi)容包含植物生長發(fā)育與形態(tài)建成、物質與能量轉化、信號傳遞與信號轉導3 個方面[1]。植物生理學課程是高校植物生產(chǎn)類、生物類等專業(yè)的基礎課程，也是一門理論性和實踐性極強的學科，其教學內(nèi)容包括理論教學和實驗教學[2]。植物生理學實驗教學可以加深學生對理論知識點的理解，并培養(yǎng)其實驗操作能力和獨立思考能力，是培養(yǎng)研究型人才和應用型人才必不可少的教學環(huán)節(jié)[3]。

隨著基礎學科研究的不斷深入，先進的研究技術也滲透到各個相關領域，學科間的交流也更廣泛和深入。植物生理學的研究技術和研究內(nèi)容也不斷進行更新和調(diào)整[1]，因此，植物生理學實驗教學也應做出相應調(diào)整和改革，以適應學科的發(fā)展，提高學生創(chuàng)新實踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

1 植物生理學實驗教學存在的問題

目前，植物生理學實驗教學課程仍跟隨理論課程開課，沒有設立為單獨的實驗課。實驗課程的實驗項目數(shù)量較多，且涉及的理論知識點比較分散，聯(lián)系不夠緊密，實驗內(nèi)容大部分為驗證性實驗，如植物組織水勢的測定、植物呼吸速率的測定、葉綠素的提取和含量的測定等，綜合性實驗較少，像植物組織培養(yǎng)、農(nóng)桿菌介導的植物轉化等常用的植物分子生物學實驗技術因學時限制無法開展[4]。課堂內(nèi)容與實驗教學內(nèi)容進度不一致，實驗課程進度往往落后于理論課程。受課時限制，教師對理論實驗原理的講授難以深入和擴展，學生在實驗過程中無法將課堂學習的理論知識與實驗內(nèi)容結合，影響了學生理論知識和專業(yè)水平的提高。

實驗教學過程仍以教師為主導。實驗課程前期的實驗材料種植、實驗耗材的準備、實驗試劑配制等實驗準備環(huán)節(jié)，實驗課程授課環(huán)節(jié)，實驗過程的儀器操作使用等，都由教師完成，學生僅參與實驗操作部分，按部就班操作就能取得預期結果。在實驗過程中，學生未自主思考，也未激發(fā)參加實驗的積極性和主動性。由于基礎實驗準備環(huán)節(jié)的缺失，導致學生對完整的科研活動認識不充分，影響其科研活動的順利開展[5]。

授課方式陳舊。多媒體教學、智慧教室等現(xiàn)代教學方式已融入理論教學中，而實驗教學大部分仍采用板書、講授方式授課，教學形式單一、教學內(nèi)容枯燥，無法調(diào)動學生學習的積極性，使學生處于被動接受知識的狀態(tài)，對實驗理解不透徹，達不到預期教學效果[6]。

課程考核方式不全面。目前實驗課程的考核評價主要參考實驗報告，學生的實驗報告普遍重視對實驗過程的描述，根據(jù)實驗結果判斷實驗是否成功，學生未獨立思考，不會分析實驗結果。這不僅無法反映學生的實際操作是否規(guī)范，無法展現(xiàn)學生的真實實驗水平，還削弱了學生獨立思考的能力和發(fā)現(xiàn)問題、分析問題的能力[7]。

2 植物生理學實驗教學改革方法

2.1 優(yōu)化實驗內(nèi)容

在正式開始實驗課程前，先進行基礎實驗技術的學習，重點講解課程中經(jīng)常用到的分析天平、移液管、容量瓶、酸式滴定管等計量工具的使用方法，分光光度計、離心機、顯微鏡等儀器的操作規(guī)程。要求學生熟練掌握實驗試劑的配置方法。實驗試劑的配置是實驗人員需掌握的一項基礎技術，是保障實驗項目順利開展的前提。試劑的配置通常包括各種計量單位的換算，試劑藥品加入順序及促溶方法，稱量、移液、定容等基礎操作，通風櫥的使用等實驗技能，只有掌握了溶液配制的方法，才能保證實驗順利開展。完成基礎實驗技術的學習后再正式進入實驗課程的講授，一方面能提高學生的實驗操作技能，減少實驗過程中因操作不當造成的實驗結果可靠性低，另一方面也能為后續(xù)綜合性、設計性實驗的開展打好基礎[8]。

實驗項目在保留必要的驗證性實驗的基礎上，增加綜合性實驗和設計性實驗的比重。經(jīng)過驗證性實驗的學習，學生基本操作更加規(guī)范，實驗技術更加熟練。在完成理論課程和驗證性實驗課程學習后，進入綜合性、設計性實驗環(huán)節(jié)。

植物生理學綜合性實驗主要包括鹽脅迫對小麥種子萌發(fā)過程的生理影響，種子萌發(fā)過程中的碳氮代謝變化研究，植物生長調(diào)節(jié)劑對植物插條不定根發(fā)生的影響，植物在干旱條件下形態(tài)、生理和基因表達方面的變化等[4]。要求學生自行安排時間，做好實驗的前期準備，獨立完成實驗操作，使學生能夠完整地參與整個實驗環(huán)節(jié)，了解真正的科研過程。植物生理學綜合性實驗涵蓋植物生理學多個相關知識點和多項實驗技術，可進一步規(guī)范學生實驗操作，培養(yǎng)對實驗結果進行客觀觀察、比較、分析和綜合的能力[9]。

設計性實驗主要是讓學生設計比較實驗，比較是科學研究中的基本方法。例如通過開展設計性實驗“比較在不同脅迫條件下不同抗性植物各項生理指標的變化規(guī)律”，學生分組選擇不同的植物材料，進行干旱脅迫、鹽脅迫、低溫脅迫等不同處理，同時以不脅迫處理作為對照。具體的脅迫方法、檢測指標等由學生自行查閱文獻資料確定。實驗方案經(jīng)教師審核通過后，由學生獨立完成所有實驗及準備工作并撰寫實驗論文。設計性實驗能夠培養(yǎng)學生獲取信息并篩選信息加以利用的能力，培養(yǎng)學生良好的科研習慣，使學生初步掌握科技論文寫作的方法，為撰寫畢業(yè)論文打下良好的基礎[10]。

2.2 改革教學模式

授課方式多樣化。除了傳統(tǒng)授課方式外，加強多媒體教學，實驗原理以生動的VR 動畫形式展示，實驗步驟以文字圖形結合的方式并輔以流程圖，使其更簡潔易懂。對于較難或易錯的實驗操作，結合視頻方式，更直觀地向學生講授[8]。除了講授式課程外，增加實驗觀摩課，學生全面參與實驗過程。在教師的指導下，每組學生負責至少一次實驗課程的全過程，從實驗材料準備、實驗試劑配置、實驗儀器的使用到實驗垃圾的處理等，并了解清楚實驗原理和實驗過程，課前向同學闡述，在實驗過程中負責給他人答疑解惑。既提高了學生參與實驗的積極性和主動性，還鍛煉了學生獨立思考、獨立解決問題的能力，也方便教師對學生實驗操作不準確的地方予以針對性的指導。

引入案例式教學法、探究式教學模式。案例式教學法是根據(jù)教學目的選擇代表性的實例，然后對其展開分析討論，引導學生主動學習相關知識。教師選擇一個研究課題，如植物細胞的懸浮培養(yǎng)，讓學生選擇不同的植物材料，然后根據(jù)所選實驗材料來優(yōu)化調(diào)整實驗方法。學生根據(jù)選題查閱文獻資料，了解現(xiàn)有的實驗方法，查找出適合自己所選實驗材料的方法，采用分組討論的方式，找出現(xiàn)有實驗方法可能存在的缺點及對其進行改進的可行性，最終確定適合自己的實驗方案，并驗證其可靠性和準確性，根據(jù)最終實驗結果撰寫一份實驗報告[11]。案例式教學的開展拓展了學生知識面，拓寬了學生視野，激發(fā)了學生學習興趣，使學生由被動學習轉變?yōu)橹鲃訉W習，初步培養(yǎng)了學生批判性、探索性的科研精神。

探討式教學模式以學生為主體，針對課堂內(nèi)容提出問題，營造一種探討式的學習氛圍。以“葉綠素含量的測定”為例，在實驗課程開始前要求學生預習并回答以下問題：葉綠素含量測定常用什么方法及它們各自的優(yōu)缺點；不同部位葉片的葉綠素含量是否一樣；提高植物葉綠素含量可采用哪些方法等。實驗過程中引導學生邊操作邊思考為什么這樣做，如研缽研磨葉片時加入石英砂、碳酸鈣的目的，還有什么替代方法，為什么要快速研磨，比色時用什么液體做參比液，實驗過程涉及的數(shù)據(jù)哪些必須精確，哪些可以粗略估計等[12]，引導學生自主思考，學會分析問題并解決問題，從而提高科研素質。

科研活動融入實驗教學。實驗教學中使用的實驗技術都經(jīng)過大量驗證，比較成熟，也是比較經(jīng)典的實驗方法，新技術、新方法往往較少應用到實驗教學中。通過將教師科研成果納入課程學習，可以使學生了解到最新科研進展、先進的實驗技術和科學的思維方法。對于一些過程持續(xù)時間較長、不方便課堂內(nèi)開展的實驗，如植物的遺傳轉化、基因的表達分析等實驗，可以不固定教學時間、與教師科研活動相結合，進行靈活教學，將研究生的科研工作、課程實驗教學、本科生畢業(yè)論文等多方面結合起來，既可以提高教學資源的利用率，也可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力[13]。

2.3 完善課程評價體系

實驗課程除了要求學生掌握相關知識點外，還考查了學生的實驗操作能力、論文寫作能力、獨立思考能力，因此，應多層次、多角度地評價實驗課程效果。課程評價依據(jù)課程考勤、平時表現(xiàn)、實驗過程、實驗報告幾個方面[14]，實驗報告不再是唯一的評分依據(jù)。評價體系包括：通過分析學生設計的實驗方案的合理性，評估學生獲取文獻信息并加以分析利用的能力；通過觀察學生實驗操作、儀器使用，評估學生實踐動手能力；通過審閱學生提交的實驗報告，包括實驗的原始記錄，考查學生綜合分析問題、解決問題的能力[15]。要求學生以照片或視頻的形式記錄實驗過程，最終制作成PPT 或視頻資料并提交，在實驗課程結束后，要求學生對本課程所有實驗內(nèi)容進行整理分析，以學術論文的形式上交實驗報告[16]。通過對實驗課程評價體系進行補充完善，能夠更加完整地展現(xiàn)學生動手能力、科研寫作能力、獨立思考能力及分析問題解決問題的能力，公平、公正地評價學生實驗課程學習效果。

3 結語

植物生理學實驗教學存在課程內(nèi)容設置不合理、教學方式較傳統(tǒng)、課程考核不全面等問題，通過優(yōu)化實驗內(nèi)容，增加綜合性、設計性實驗項目比重；改革教學模式，創(chuàng)新教學方法，以學生為中心，充分體現(xiàn)學生主體地位；完善課程評價體系，全面評價課程效果等方法，充分調(diào)動了學生學習的積極性和主動性，培養(yǎng)了學生批判性、探索性的科研精神，提高了學生的科研素養(yǎng)，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才奠定基礎。