模块式教学在高校植物生理学实验课程改革中的应用

彭元成+王云生+高俊山

摘要：植物生理学是高等院校重要的生物学专业基础课，该门课程理论性强，实验要求也较高。该文从分析传统植物生理学实验教学过程中存在的问题出发，着重分析了其在现代植物生理学教学上的不足。并提出了模块式教学方法，通过强化基础实验技能，综合实验和研究性实验来提高学生综合科研素质。此外，还注重实验过程和实验结果分析，从而培养学生严谨的工作作风和端正的科学态度。

关键词：植物生理学；实验教学；模块式教学；科研素质

中图分类号 G642.0 文献标识码A文章编号1007-7731（2014）13-163-03

Application of Module Teaching in the Curriculum Reform of University Plant Physiology Experiments

Peng Yuancheng et al.

（School of Life Sciences，Anhui Agricultural University，Hefei 230036，China）

Abstract：Plant physiology is an important basic course among university curriculums of biological sciences.However，there are some shortcomings of the traditional education method，which makes students pay less attention to experiments of the plant physiology，resulting a inactive education mode.Here，we provide a new teaching method about the experimental teaching of plant physiology based on my own work experiences，named module teaching.By intensifying the basic experiment skills and carrying out more comprehensive experiments，this method focuses on the scientific research qualities of students.Furthermore，module teaching method also lays emphasis on the experimental process and analyses of experimental results，thereby training the rigorous work styles and the scientific attitudes in the future.

Key words：Plant physiology；Experimental teaching；Module teaching method；Reseach qualities

植物生理学是研究植物生命活动规律的科学，该门课程的学习目的在于认识植物的物质代谢、能量转化和生长发育的规律与机理，以及植物体内外环境条件对其生命活动的影响。植物生理学实验是为了加深学生对植物生理学理论和实验基本原理的理解，为了更好地促进植物生理学理论课程的教学，因而植物生理学实验也是整个课程的重要组成部分［1］。植物生理学实验课教学也为生命科学、茶学、园艺学、植物保护学和农学等学院的专业课学习提供重要的理论支撑。

1 传统植物生理学实验课教学过程中存在的问题

近年来随着分子生物学、生物化学、细胞生物学和功能基因组学研究的快速发展，以及许多尖端生命科学仪器和先进实验技术手段的不断涌现，许多传统生物学方法难以解决的植物生理学问题和现象也在逐步地解决。现代植物生理学的研究方向提升到了一个更高的水平，而目前的传统植物生理学实验教学已经跟不上现代生物学的发展趋势，严重影响了植物生理学理论课的教学效果［2-3］。传统植物生理学实验教学中存在的主要问题有如下几点：

1.1 各实验项目相互独立，缺乏系统性，不利于植物生理学教学的连续进行 传统植物生理学实验安排的本科生各实验之间没有很好的衔接，也缺乏足够的联系，各实验项目相互独立，缺乏系统性，因而不利于植物生理学教学的连续进行［4-5］。这种不合理的安排会导致学生所学到的知识变得支离破碎，对知识的接受都是被动式的，缺乏主动学习的热情。因此，现代植物生理学实验教学务必要重视实验教学的各实验项目的连续性和系统性，真正激发学生对植物生理学实验和理论课学习的兴趣。

1.2 学习态度不端正，对实验课不重视 大部分学生对于生命科学教学中的理论课学习普遍重视，而对于实验课教学却缺乏足够重视，草率地认为学好理论课就等于完全掌握这门学科的全部内容了［6-7］。传统的实验教学注重强调实验是验证理论的一种工具，一般安排在理论知识讲完之后再进行，往往只是针对某一理论和规律进行的简单验证。这种教学方法最终会导致学生在实验中只是机械地操作，没有探索创新的意识与兴趣，达不到培养学生创新能力的目的，也不能适应以素质教育和能力培养为目标的大学本科教育的要求，更不能适应社会发展对生物科学人才的要求。

1.3 实验内容相对陈旧，缺乏创新性，导致学生的学习兴趣丧失

传统的实验教学以教为主，使用材料单一，实验方法相同。即使学生所得到的实验结果与理论预期不符，他们也对理论预期深信不疑，甚至按照预期值对自己的实验结果进行修改，导致实验结果基本相似，实验报告千篇一律。因此，这均不利于培养学生分析问题、 解决问题的能力，这些相对陈旧的实验内容，和缺乏新意的教学模式，最终导致学生的学习兴趣丧失［8-9］。

2 模块式教学在高校植物生理学实验课程改革中的应用

2.1 将植物生理理论课教学和实验课教学整合起来 传统植物生理学教学上强调基础理论的传授，从而忽视实验教学的重要性，导致实验课教学只是为理论课教学而服务的，人为地把实验课放到了一个比较尴尬的位置。对于我们这些从事该门课程教学的工作人员来说，如何在规定的教学时间内，应对比较繁杂的植物生理学实验内容，既能培养学生的基础实验能力和动手能力，又能培养学生的科研探索能力和综合素质，达到培养高素质人才的目的，这将是一个具有挑战性又很有价值的课题。现代生物学的快速发展要求我们必须将植物生理理论课教学和实验课教学整合起来，改变目前单一的实验教学在整个植物生理学教学体系中的地位，力求以研究性和综合性实验为主的系统体系来代替演示性和验证性实验为主的系统体系［8-10］。

2.2 引入模块式教学，充分调动学生的积极性 为了进一步提升学生的基础实验能力和研究创新能力，促进理论课的学习和教学效果，我们在近年来的教学工作基础上探索了一种植物生理学实验教学的新方法，称之为模块式教学法。该教学方法优化实验内容，以综合设计试验为主，同时又注重学生的基本实验操作技能和实践应用能力训练，从而提高学生的综合科研水平。国内外相关教育机构的研究也表明，增加综合性和设计性实验项目的比例有利于提高学生的主动性和探索能力，促进大学生综合素质的发展。

endprint

在长期的教学工作中，笔者一直在探究什么样的模块式教学体系既有利于提高学生的学习兴趣，又能将生物学基本实验技能融入到实验课程内，并最终能全面提升学生的科研素质。经过多年的尝试，提出了一个由基础型实验模块、综合型实验模块和研究型实验模块3个环节构成的模块式教学体系。这3个环节是一个循序渐进的教学过程，从而逐步提高学生的实验积极性和动手能力，以及独立思考问题、分析问题的能力。模块式教学体系主要将植物生理学实验内容设计成由若干知识体系衔接和实验内容连贯的模块实验，建立起来的综合性和研究性学习平台。模块式教学体系是以基础性为根本、以综合性进行提升、以研究性为高级目标的复合型实验教学新体系，因而为提高学生动手能力和培养学生的创新思维的提供了重要保证。各实验阶段开设的实验内容如表1所示：

表1 植物生理学模块式实验教学内容

[基础型实验模块&综合型实验模块&研究型实验模块&（1）小液流法测定植物幼嫩叶片细胞的水势；

（2）植物幼嫩叶片的呼吸速率测定；

（3）利用TTC法和红墨水法测定种子的生活力；

（4）种子萌发时淀粉酶活性的分析；

（5）植物幼嫩叶片光合作用的测定。&（1）矿质元素影响植物生长发育的综合实验。

实验内容：配制植物生长基本培养基；水培法鉴定植物正常生长必须的矿质元素及相应的缺素症；硝酸还原酶活性的测定。

（2）逆境胁迫影响植物生理代谢的综合实验。

实验内容：逆境胁迫下植物细胞内外离子电导率的差异；逆境胁迫下植物组织内MDA含量的测定；逆境胁迫下植物组织内可溶性糖含量的测定。&（1）叶绿体色素的提取、纸层析分离及光学性质分析， 并结合所学知识设计一种如何使植物标本长期保持绿色的方法。

实验内容： 叶绿素a和叶绿素b的含量；希尔反应；叶绿素纸层析分离；并解释铜代叶绿素保存植物标本的原理。

（2）生长素和细胞分裂素对种子萌发过程中根和芽分化的影响，并分析这两种激素之间存在的协同和竞争关系。

实验内容：不同浓度生长素和细胞分裂素处理下小麦根和芽的长度和数目变化；

重点：引导学生将理论课所学的生长素和细胞分裂素的生理学特性运用到植物生长发育的研究中去。&]

基础型实验模块内容相对简单，实验所用时间也较短，该阶段的主要任务是通过一系列的简单实验学习让学生熟悉实验设计、实验材料准备、基本实验操作和实验结果分析等过程。实验材料主要是植物幼嫩叶片和种子，实验内容主要安排了植物幼嫩叶片的光合作用的测定方法和呼吸速率的测定方法，以及植物幼嫩叶片细胞的水势测定方法；在种子生理的实验内容方面，主要包括种子活力的测定方法和淀粉酶活性的测定方法。

综合型实验模块主要包括2部分内容，矿质元素对植物生长发育的影响和逆境胁迫对植物生理代谢的影响。矿质元素部分实验主要培养学生学会配制植物生长基本培养基，然后通过该方法的学习来确定植物正常生长的必须矿质元素和相应的缺素症；以及硝酸还原酶活性的测定。逆境胁迫部分的实验内容主要包括3个方面，使用3种技术分别测定逆境胁迫下植物细胞内外离子电导率、MDA含量和可溶性糖含量。从内容安排上可以看出，模块式实验体系有很大程度的扩充，而且模块式实验体系更强调实验设计，更注重各独立实验之间的内在联系，实验过程更有助于提高学生综合动手能力。

研究型实验模块主要包括2部分内容，一方面内容是叶绿体色素的理化性质研究，以及利用所学知识探讨一种可使植物标本长期保持绿色的方法；另一方面内容是深入理解生长素和细胞分裂素在植物生长过程中的生理学作用，本实验主要研究生长素和细胞分裂素对种子萌发过程中根和芽分化的影响，引导学生将理论课所学的知识作进一步地延伸。模块式实验教学体系实验过程也是以学生为主导的，因而更利于激发学生的学习兴趣，通过教师的引导和协作，学生会将单个孤立的实验进行综合和系统化地分析，从而将实验过程转变成一个整体的科研项目，逐步培养学生独立思考和独立解决问题的能力。如结合所学植物生理学知识设计一种如何使植物标本长期保持绿色的方法，会促使学生积极查阅相关的植物生理学资料，并用自己所设计的方案来实施，最终大家可能会找到用铜代叶绿素保存植物标本的原理。因此，模块式实验教学体系激发了学生的学习兴趣和科学探求意识。

3 模块式教学体系在实际教学过程中的教学效

绝大部分同学都比较喜欢这种新颖的教学方式，他们在实验课学习过程中也表现出了很高的积极性，实验过程中也能保持清晰的思路，并且同学们之间的团队意识也增强了。通过多年的教学实践，我们切实体会到模块式实验教学体系有着明显的优势，这主要体现在以下几个方面。

3.1 激发了学生的学习兴趣和科学探求意识 模块式实验教学体系是以学生为中心的教学结构体系，在实验内容上强调系统性、创新性和综合性，实验内容也是考虑到学生的兴趣来安排的，对学生的动手能力、专业水平和科研素质等进行全面的培养和提高。

3.2 理论教学体系层次更加合理，教学手段更加多元化 模块式教学注重结合课外知识来加深学生对植物生理学知识的理解，利用多元化的教学手段，来提高教学质量。模块式教学采取“边教学、边实验”的课堂模式，以此改变传统理论讲课与实验环节的脱节现象，变单一的实验教学课程为理论、实验相结合的教学体系。将以演示性、验证性实验为主的实验内容改造为以设计性、 综合性实验为主的系统体系；同时促进老方法与新内容的交叉渗透，使之与学科发展和学生需求相适应。通过非验证性和未知实验的教学，培养学生独立的逻辑思维能力和创新精神。在实验教学过程中综合利用多种教学手段，以实验模块制作PPT，介绍这些实验基本技术，启发学生思考利用模块中的技术可以进行科学研究。

3.3 通过网络以及报告交流加强教师与学生的互动，提高教学效率 在实验过程中鼓励学生学会利用网络查询国内外相关文献来收集实验过程中可能用到的相关资料，并熟悉常用的生物学网站。在实验过程中鼓励学生对自己感兴趣的课题或设想设计研究方案，并对学生设计的研究方案逐一进行指导，加强与学生的互动沟通和情感交流，提高教学效率。

4 考核方法

为了全面和客观的考核学生的实验过程和结果，鼓励学生独立思考和敢于创新，提高学生的积极性，我们制定了更合理的考核标准，并在首节实验课时给学生公布，让他们熟悉模块式教学的量化的考核内容。考核内容主要包括：提出问题能力和设计实验能力占20%、实验态度与团队合作精神占20%、实验操作熟练程度（仪器设备的使用和实验过程的操作规范）占30%、实验报告暨论文数据分析水平和写作能力占30%等多个方面。该考核标准要求学生在实验过程中，只有积极动手和准备实验，加强与其它同学的合作互动，并较好地完成实验报告写作才能获得高分。从总体上来说，模块式教学强调学生的参与过程和实验态度，鼓励积极合作和积极思考的严谨科学作风，因而该实验教学考评体系的实施有利于学生的科研素质培养。

5 结语

植物生理学实验课模块式教学体系的实施对提升学生的动手能力、创新思维和综合素质的培养是比较有成效的。我们多年的教学实践也表明学生的理论课学习、实验结果汇报，以及他们的科技论文写作能力得到不断巩固和拓展。通过模块式教学体系的实施，学生不仅学会了使用生物学研究常用的网络资源和软件，而且可以锻炼了探索精神和实践能力。这些能力的提高对为本科生毕业论文设计工作或部分同学将来走上工作岗位和研究生学习打下了良好基础，从而进一步彰显了模块式教学体系在植物生理学实验课教学上的显著作用。

参考文献

［1］龚春梅.植物生理学紧密结合科研改进实验教学的探索［J］.中国科教创新导刊，2013（23）：74-76.

［2］王若仲，丁君辉，黄志刚，等.植物生理学实验教学的改革与创新［J］.实验科学与技术，2010，8（6）：106-108.

［3］蒋素梅，黄胜琴，李玲，等.植物生理学实验模块教学方式的探索与实践［J］.植物生理学通讯，2008，44（3）：554-556.

［4］张以顺，黎茵，陈云凤.植物生理学实验研究型教学模式探索与实践［J］.安徽农业科学，2011，39（4）：2515-2516.

［5］王智慧，赵长江，贝丽霞，等.高等学校植物生理学实验研究型教学模式初探［J］.黑龙江农业科学，2013，（5）：113-115.

［6］李富恒，朱祥春，王豫颖.植物生理学实验教学存在的问题及解决途径［J］.东北农业大学学报（社会科学版），2007，5（2）：44-46.

［7］郭志平，夏更寿，杨晓琴，等.植物生理学实验教学模式的探索与实践［J］.丽水学院学报，2008，30（5）：107-110.

［8］陆长梅，沙莎.植物生理学“模块化”实验教学模式：提高学生创新能力的新模式［J］.高等教育研究（成都），2013，30（4）：53-56.

［9］宋晓宏，岳荣.以能力培养为目标的植物生理学实验教学模式初探［J］.农业与技术，2012，32（2）：62-64.

［10］陈颖，汪南阳，谢寅峰，等，胡菲.林业院校植物生理学实验课程教学改革与实践探索［J］.安徽农业科学，2012，40（6）：3817-3819. （责编：徐焕斗）

endprint

在长期的教学工作中，笔者一直在探究什么样的模块式教学体系既有利于提高学生的学习兴趣，又能将生物学基本实验技能融入到实验课程内，并最终能全面提升学生的科研素质。经过多年的尝试，提出了一个由基础型实验模块、综合型实验模块和研究型实验模块3个环节构成的模块式教学体系。这3个环节是一个循序渐进的教学过程，从而逐步提高学生的实验积极性和动手能力，以及独立思考问题、分析问题的能力。模块式教学体系主要将植物生理学实验内容设计成由若干知识体系衔接和实验内容连贯的模块实验，建立起来的综合性和研究性学习平台。模块式教学体系是以基础性为根本、以综合性进行提升、以研究性为高级目标的复合型实验教学新体系，因而为提高学生动手能力和培养学生的创新思维的提供了重要保证。各实验阶段开设的实验内容如表1所示：

表1 植物生理学模块式实验教学内容

[基础型实验模块&综合型实验模块&研究型实验模块&（1）小液流法测定植物幼嫩叶片细胞的水势；

（2）植物幼嫩叶片的呼吸速率测定；

（3）利用TTC法和红墨水法测定种子的生活力；

（4）种子萌发时淀粉酶活性的分析；

（5）植物幼嫩叶片光合作用的测定。&（1）矿质元素影响植物生长发育的综合实验。

实验内容：配制植物生长基本培养基；水培法鉴定植物正常生长必须的矿质元素及相应的缺素症；硝酸还原酶活性的测定。

（2）逆境胁迫影响植物生理代谢的综合实验。

实验内容：逆境胁迫下植物细胞内外离子电导率的差异；逆境胁迫下植物组织内MDA含量的测定；逆境胁迫下植物组织内可溶性糖含量的测定。&（1）叶绿体色素的提取、纸层析分离及光学性质分析， 并结合所学知识设计一种如何使植物标本长期保持绿色的方法。

实验内容： 叶绿素a和叶绿素b的含量；希尔反应；叶绿素纸层析分离；并解释铜代叶绿素保存植物标本的原理。

（2）生长素和细胞分裂素对种子萌发过程中根和芽分化的影响，并分析这两种激素之间存在的协同和竞争关系。

实验内容：不同浓度生长素和细胞分裂素处理下小麦根和芽的长度和数目变化；

重点：引导学生将理论课所学的生长素和细胞分裂素的生理学特性运用到植物生长发育的研究中去。&]

基础型实验模块内容相对简单，实验所用时间也较短，该阶段的主要任务是通过一系列的简单实验学习让学生熟悉实验设计、实验材料准备、基本实验操作和实验结果分析等过程。实验材料主要是植物幼嫩叶片和种子，实验内容主要安排了植物幼嫩叶片的光合作用的测定方法和呼吸速率的测定方法，以及植物幼嫩叶片细胞的水势测定方法；在种子生理的实验内容方面，主要包括种子活力的测定方法和淀粉酶活性的测定方法。

综合型实验模块主要包括2部分内容，矿质元素对植物生长发育的影响和逆境胁迫对植物生理代谢的影响。矿质元素部分实验主要培养学生学会配制植物生长基本培养基，然后通过该方法的学习来确定植物正常生长的必须矿质元素和相应的缺素症；以及硝酸还原酶活性的测定。逆境胁迫部分的实验内容主要包括3个方面，使用3种技术分别测定逆境胁迫下植物细胞内外离子电导率、MDA含量和可溶性糖含量。从内容安排上可以看出，模块式实验体系有很大程度的扩充，而且模块式实验体系更强调实验设计，更注重各独立实验之间的内在联系，实验过程更有助于提高学生综合动手能力。

研究型实验模块主要包括2部分内容，一方面内容是叶绿体色素的理化性质研究，以及利用所学知识探讨一种可使植物标本长期保持绿色的方法；另一方面内容是深入理解生长素和细胞分裂素在植物生长过程中的生理学作用，本实验主要研究生长素和细胞分裂素对种子萌发过程中根和芽分化的影响，引导学生将理论课所学的知识作进一步地延伸。模块式实验教学体系实验过程也是以学生为主导的，因而更利于激发学生的学习兴趣，通过教师的引导和协作，学生会将单个孤立的实验进行综合和系统化地分析，从而将实验过程转变成一个整体的科研项目，逐步培养学生独立思考和独立解决问题的能力。如结合所学植物生理学知识设计一种如何使植物标本长期保持绿色的方法，会促使学生积极查阅相关的植物生理学资料，并用自己所设计的方案来实施，最终大家可能会找到用铜代叶绿素保存植物标本的原理。因此，模块式实验教学体系激发了学生的学习兴趣和科学探求意识。

3 模块式教学体系在实际教学过程中的教学效

绝大部分同学都比较喜欢这种新颖的教学方式，他们在实验课学习过程中也表现出了很高的积极性，实验过程中也能保持清晰的思路，并且同学们之间的团队意识也增强了。通过多年的教学实践，我们切实体会到模块式实验教学体系有着明显的优势，这主要体现在以下几个方面。

3.1 激发了学生的学习兴趣和科学探求意识 模块式实验教学体系是以学生为中心的教学结构体系，在实验内容上强调系统性、创新性和综合性，实验内容也是考虑到学生的兴趣来安排的，对学生的动手能力、专业水平和科研素质等进行全面的培养和提高。

3.2 理论教学体系层次更加合理，教学手段更加多元化 模块式教学注重结合课外知识来加深学生对植物生理学知识的理解，利用多元化的教学手段，来提高教学质量。模块式教学采取“边教学、边实验”的课堂模式，以此改变传统理论讲课与实验环节的脱节现象，变单一的实验教学课程为理论、实验相结合的教学体系。将以演示性、验证性实验为主的实验内容改造为以设计性、 综合性实验为主的系统体系；同时促进老方法与新内容的交叉渗透，使之与学科发展和学生需求相适应。通过非验证性和未知实验的教学，培养学生独立的逻辑思维能力和创新精神。在实验教学过程中综合利用多种教学手段，以实验模块制作PPT，介绍这些实验基本技术，启发学生思考利用模块中的技术可以进行科学研究。

3.3 通过网络以及报告交流加强教师与学生的互动，提高教学效率 在实验过程中鼓励学生学会利用网络查询国内外相关文献来收集实验过程中可能用到的相关资料，并熟悉常用的生物学网站。在实验过程中鼓励学生对自己感兴趣的课题或设想设计研究方案，并对学生设计的研究方案逐一进行指导，加强与学生的互动沟通和情感交流，提高教学效率。

4 考核方法

为了全面和客观的考核学生的实验过程和结果，鼓励学生独立思考和敢于创新，提高学生的积极性，我们制定了更合理的考核标准，并在首节实验课时给学生公布，让他们熟悉模块式教学的量化的考核内容。考核内容主要包括：提出问题能力和设计实验能力占20%、实验态度与团队合作精神占20%、实验操作熟练程度（仪器设备的使用和实验过程的操作规范）占30%、实验报告暨论文数据分析水平和写作能力占30%等多个方面。该考核标准要求学生在实验过程中，只有积极动手和准备实验，加强与其它同学的合作互动，并较好地完成实验报告写作才能获得高分。从总体上来说，模块式教学强调学生的参与过程和实验态度，鼓励积极合作和积极思考的严谨科学作风，因而该实验教学考评体系的实施有利于学生的科研素质培养。

5 结语

植物生理学实验课模块式教学体系的实施对提升学生的动手能力、创新思维和综合素质的培养是比较有成效的。我们多年的教学实践也表明学生的理论课学习、实验结果汇报，以及他们的科技论文写作能力得到不断巩固和拓展。通过模块式教学体系的实施，学生不仅学会了使用生物学研究常用的网络资源和软件，而且可以锻炼了探索精神和实践能力。这些能力的提高对为本科生毕业论文设计工作或部分同学将来走上工作岗位和研究生学习打下了良好基础，从而进一步彰显了模块式教学体系在植物生理学实验课教学上的显著作用。

参考文献

［1］龚春梅.植物生理学紧密结合科研改进实验教学的探索［J］.中国科教创新导刊，2013（23）：74-76.

［2］王若仲，丁君辉，黄志刚，等.植物生理学实验教学的改革与创新［J］.实验科学与技术，2010，8（6）：106-108.

［3］蒋素梅，黄胜琴，李玲，等.植物生理学实验模块教学方式的探索与实践［J］.植物生理学通讯，2008，44（3）：554-556.

［4］张以顺，黎茵，陈云凤.植物生理学实验研究型教学模式探索与实践［J］.安徽农业科学，2011，39（4）：2515-2516.

［5］王智慧，赵长江，贝丽霞，等.高等学校植物生理学实验研究型教学模式初探［J］.黑龙江农业科学，2013，（5）：113-115.

［6］李富恒，朱祥春，王豫颖.植物生理学实验教学存在的问题及解决途径［J］.东北农业大学学报（社会科学版），2007，5（2）：44-46.

［7］郭志平，夏更寿，杨晓琴，等.植物生理学实验教学模式的探索与实践［J］.丽水学院学报，2008，30（5）：107-110.

［8］陆长梅，沙莎.植物生理学“模块化”实验教学模式：提高学生创新能力的新模式［J］.高等教育研究（成都），2013，30（4）：53-56.

［9］宋晓宏，岳荣.以能力培养为目标的植物生理学实验教学模式初探［J］.农业与技术，2012，32（2）：62-64.

［10］陈颖，汪南阳，谢寅峰，等，胡菲.林业院校植物生理学实验课程教学改革与实践探索［J］.安徽农业科学，2012，40（6）：3817-3819. （责编：徐焕斗）

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在长期的教学工作中，笔者一直在探究什么样的模块式教学体系既有利于提高学生的学习兴趣，又能将生物学基本实验技能融入到实验课程内，并最终能全面提升学生的科研素质。经过多年的尝试，提出了一个由基础型实验模块、综合型实验模块和研究型实验模块3个环节构成的模块式教学体系。这3个环节是一个循序渐进的教学过程，从而逐步提高学生的实验积极性和动手能力，以及独立思考问题、分析问题的能力。模块式教学体系主要将植物生理学实验内容设计成由若干知识体系衔接和实验内容连贯的模块实验，建立起来的综合性和研究性学习平台。模块式教学体系是以基础性为根本、以综合性进行提升、以研究性为高级目标的复合型实验教学新体系，因而为提高学生动手能力和培养学生的创新思维的提供了重要保证。各实验阶段开设的实验内容如表1所示：

表1 植物生理学模块式实验教学内容

[基础型实验模块&综合型实验模块&研究型实验模块&（1）小液流法测定植物幼嫩叶片细胞的水势；

（2）植物幼嫩叶片的呼吸速率测定；

（3）利用TTC法和红墨水法测定种子的生活力；

（4）种子萌发时淀粉酶活性的分析；

（5）植物幼嫩叶片光合作用的测定。&（1）矿质元素影响植物生长发育的综合实验。

实验内容：配制植物生长基本培养基；水培法鉴定植物正常生长必须的矿质元素及相应的缺素症；硝酸还原酶活性的测定。

（2）逆境胁迫影响植物生理代谢的综合实验。

实验内容：逆境胁迫下植物细胞内外离子电导率的差异；逆境胁迫下植物组织内MDA含量的测定；逆境胁迫下植物组织内可溶性糖含量的测定。&（1）叶绿体色素的提取、纸层析分离及光学性质分析， 并结合所学知识设计一种如何使植物标本长期保持绿色的方法。

实验内容： 叶绿素a和叶绿素b的含量；希尔反应；叶绿素纸层析分离；并解释铜代叶绿素保存植物标本的原理。

（2）生长素和细胞分裂素对种子萌发过程中根和芽分化的影响，并分析这两种激素之间存在的协同和竞争关系。

实验内容：不同浓度生长素和细胞分裂素处理下小麦根和芽的长度和数目变化；

重点：引导学生将理论课所学的生长素和细胞分裂素的生理学特性运用到植物生长发育的研究中去。&]

基础型实验模块内容相对简单，实验所用时间也较短，该阶段的主要任务是通过一系列的简单实验学习让学生熟悉实验设计、实验材料准备、基本实验操作和实验结果分析等过程。实验材料主要是植物幼嫩叶片和种子，实验内容主要安排了植物幼嫩叶片的光合作用的测定方法和呼吸速率的测定方法，以及植物幼嫩叶片细胞的水势测定方法；在种子生理的实验内容方面，主要包括种子活力的测定方法和淀粉酶活性的测定方法。

综合型实验模块主要包括2部分内容，矿质元素对植物生长发育的影响和逆境胁迫对植物生理代谢的影响。矿质元素部分实验主要培养学生学会配制植物生长基本培养基，然后通过该方法的学习来确定植物正常生长的必须矿质元素和相应的缺素症；以及硝酸还原酶活性的测定。逆境胁迫部分的实验内容主要包括3个方面，使用3种技术分别测定逆境胁迫下植物细胞内外离子电导率、MDA含量和可溶性糖含量。从内容安排上可以看出，模块式实验体系有很大程度的扩充，而且模块式实验体系更强调实验设计，更注重各独立实验之间的内在联系，实验过程更有助于提高学生综合动手能力。

研究型实验模块主要包括2部分内容，一方面内容是叶绿体色素的理化性质研究，以及利用所学知识探讨一种可使植物标本长期保持绿色的方法；另一方面内容是深入理解生长素和细胞分裂素在植物生长过程中的生理学作用，本实验主要研究生长素和细胞分裂素对种子萌发过程中根和芽分化的影响，引导学生将理论课所学的知识作进一步地延伸。模块式实验教学体系实验过程也是以学生为主导的，因而更利于激发学生的学习兴趣，通过教师的引导和协作，学生会将单个孤立的实验进行综合和系统化地分析，从而将实验过程转变成一个整体的科研项目，逐步培养学生独立思考和独立解决问题的能力。如结合所学植物生理学知识设计一种如何使植物标本长期保持绿色的方法，会促使学生积极查阅相关的植物生理学资料，并用自己所设计的方案来实施，最终大家可能会找到用铜代叶绿素保存植物标本的原理。因此，模块式实验教学体系激发了学生的学习兴趣和科学探求意识。

3 模块式教学体系在实际教学过程中的教学效

绝大部分同学都比较喜欢这种新颖的教学方式，他们在实验课学习过程中也表现出了很高的积极性，实验过程中也能保持清晰的思路，并且同学们之间的团队意识也增强了。通过多年的教学实践，我们切实体会到模块式实验教学体系有着明显的优势，这主要体现在以下几个方面。

3.1 激发了学生的学习兴趣和科学探求意识 模块式实验教学体系是以学生为中心的教学结构体系，在实验内容上强调系统性、创新性和综合性，实验内容也是考虑到学生的兴趣来安排的，对学生的动手能力、专业水平和科研素质等进行全面的培养和提高。

3.2 理论教学体系层次更加合理，教学手段更加多元化 模块式教学注重结合课外知识来加深学生对植物生理学知识的理解，利用多元化的教学手段，来提高教学质量。模块式教学采取“边教学、边实验”的课堂模式，以此改变传统理论讲课与实验环节的脱节现象，变单一的实验教学课程为理论、实验相结合的教学体系。将以演示性、验证性实验为主的实验内容改造为以设计性、 综合性实验为主的系统体系；同时促进老方法与新内容的交叉渗透，使之与学科发展和学生需求相适应。通过非验证性和未知实验的教学，培养学生独立的逻辑思维能力和创新精神。在实验教学过程中综合利用多种教学手段，以实验模块制作PPT，介绍这些实验基本技术，启发学生思考利用模块中的技术可以进行科学研究。

3.3 通过网络以及报告交流加强教师与学生的互动，提高教学效率 在实验过程中鼓励学生学会利用网络查询国内外相关文献来收集实验过程中可能用到的相关资料，并熟悉常用的生物学网站。在实验过程中鼓励学生对自己感兴趣的课题或设想设计研究方案，并对学生设计的研究方案逐一进行指导，加强与学生的互动沟通和情感交流，提高教学效率。

4 考核方法

为了全面和客观的考核学生的实验过程和结果，鼓励学生独立思考和敢于创新，提高学生的积极性，我们制定了更合理的考核标准，并在首节实验课时给学生公布，让他们熟悉模块式教学的量化的考核内容。考核内容主要包括：提出问题能力和设计实验能力占20%、实验态度与团队合作精神占20%、实验操作熟练程度（仪器设备的使用和实验过程的操作规范）占30%、实验报告暨论文数据分析水平和写作能力占30%等多个方面。该考核标准要求学生在实验过程中，只有积极动手和准备实验，加强与其它同学的合作互动，并较好地完成实验报告写作才能获得高分。从总体上来说，模块式教学强调学生的参与过程和实验态度，鼓励积极合作和积极思考的严谨科学作风，因而该实验教学考评体系的实施有利于学生的科研素质培养。

5 结语

植物生理学实验课模块式教学体系的实施对提升学生的动手能力、创新思维和综合素质的培养是比较有成效的。我们多年的教学实践也表明学生的理论课学习、实验结果汇报，以及他们的科技论文写作能力得到不断巩固和拓展。通过模块式教学体系的实施，学生不仅学会了使用生物学研究常用的网络资源和软件，而且可以锻炼了探索精神和实践能力。这些能力的提高对为本科生毕业论文设计工作或部分同学将来走上工作岗位和研究生学习打下了良好基础，从而进一步彰显了模块式教学体系在植物生理学实验课教学上的显著作用。

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