对叶绿体的分离、纯化及观察实验教法改进的探讨

白凤麟

（长治学院，山西 长治 046011）

叶绿体的分离、纯化及观察实验是细胞生物学实验课程中的基础性、验证性实验，虽然简单易懂，操作不难，但是这个实验是学生进入微观世界的一个窗口，对后续细胞生物学实验以及微生物学实验、分子生物学实验有铺垫作用，本实验重点解决的问题是让学生通过简单操作领会如何“做实验”，如何科学对待实验结果，从而培养学生的科学素养。

1 实验教学过程中存在的问题

1.1 注重知识传授，不注重引导学生思考

1.1.1 实验预习方面

以往的实验预习只要求学生知晓实验的试剂、耗材以及仪器，在课堂上老师一般通过提问的方式考察学生预习情况。这种预习的弊端在于，多数学生由于害怕课堂提问出丑，把预习重点花在背诵课本文字和回答老师的问题上，忽略了对实验内容的理解，没有引发他们对实验本身的兴趣和思考。

1.1.2 实验的讲解

以往的实验教学，教师会先在黑板上把实验相关的原理、操作步骤、注意事项都写出来，教师依序讲解，学生听课，听完课后再依照黑板所列步骤进行实验。这种教学方式方便学生了解实验的全部内容，但同时也养成学生的依赖性，学生看完黑板内容就认为已经学会本次实验，消弱了主动学习的过程，造成学而不思，这不利于学生科学素养的培养，更难培养出有独立思考能力的人才。

1.1.3 学生对实验认识模糊

学生对叶绿体这个概念应该非常熟悉，但是由于叶绿体很小（直径5-10μm，厚2-4μm），属于亚显微结构，学生肉眼看不到，因此实验具有一定的抽象性。传统的教学过程，主要依靠老师讲实验，学生很难理解操作步骤与叶绿体分离的关联，这样听完讲解后，学生对实验认识模糊，很难引发思考，实验效果极差。

1.2 注重结果，不注重过程

实验教学重结果体现在评价实验教学是否成功时，完全依据实验结果。这样造成一种现象，学生在观察结果阶段，发现实验失败，在没有提出大量的叶绿体时，为了获得较好的课堂成绩和老师的肯定，就拿别人的装片顶替自己的结果。这样的举动不仅丧失了个人诚信，而且失去了思考和总结实验失败经验的宝贵机会。结果固然很重要，但是结果是由实验步骤产生的，没有标准严格的实验过程，很难获得正确的实验结果。

1.3 不重视实验报告的写作

传统的实验报告通常是照抄板书或者课本内容，大家千篇一律，没有创造性，这种实验报告的撰写不仅不能培养学生的写作水平，而且会滋生惰性，产生抄袭实验报告的坏习惯。

2 改进教学方法措施

2.1 课前预习

2.1.1 提供实验课的基本内容，并设定预习提问

提前一周告知学生实验题目和实验材料，以及重难点，让学生预习。为了启发学生动脑思考，锻炼查阅文献资料的能力，提出具体预习问题，作为预习的主要内容：实验中等渗溶液起到什么作用？等渗溶液的使用给你什么启发？ 提取时的温度控制在什么范围易提取出活性较高的叶绿体？ 本实验的离心机应选用哪种类型的转子？ 差速离心法和密度梯度离心法有什么区别？ 差速离心的方法在生活中可以怎样运用？提取出的叶绿体可以完成哪些科研实验？如何检测提出叶绿体的活性？ 你推测叶绿体的观察需要显微镜放大倍数多少才能观察到清晰的形态？

通过在学生预习时提出相关问题，一方面可以引发他们进行课前思考，利用课前的时间查阅文献、网络资料，找到答案，养成独立思考查阅资料解决问题的习惯；另一方面通过课前提问，引起学生的好奇心，让他们在以后的读书过程中也能提出问题。而这个过程极大刺激了他们大脑的活动，为后续实验的开展做好了铺垫。

2.1.2 课堂预习结果要求脱口而出

以往的教学中，要求学生写出预习报告，但是大部分学生是把实验书上的内容抄了一下，根本没有动脑思考。为了更好检测预习的效果，并且培养学生的理解、表达能力，在课堂上，老师随机挑选学生上台讲一个预习时提出的问题，并且讲解过程中接受同学和老师的提问。这样一来，大部分学生在上课前都能把查阅的文献等材料仔细阅读，并且记住，预习效果大大提高。在这个过程中，还能发现一些善于思考、爱钻研的学生，这些学生往往在上完细胞生物学实验课后科研兴趣愈加浓厚，在大二就主动进入实验室开始科研生活。

2.2 课堂导入

抛砖引玉，开阔眼界。对于一个普通的本科院校学生，视野和见识比起更高等学校、更发达城市的学生有较大差距，因此在平时的课程当中，我们尽可能多地引入国内外先进科研新发现，激励学生继续深造。

本实验导入教学时先完整阐述叶绿体的基本定义：叶绿体是进行光合作用的主要场所，由高度结构化的网络膜和薄片堆叠类囊体组成。它拥有自己的遗传物质并且进行分裂。依据叶绿体的内共生理论，认为叶绿体起源于细胞吞噬的蓝藻。学生对于叶绿体的功能最熟悉就是进行光合作用，但对其最新的研究动态知之甚少，在课堂中可以加入叶绿体的最新研究动态。如罗沛宜[1]等用叶绿体的序列rpoC1 和trnL-F 来区分真假当归，发现trnL-F 序列能成功鉴定当归及其混伪品，可作为当归及其混伪品的分子鉴定方法。另外，国外研究发现，FHY3/CPD45 可以并行调节远红外光信号和叶绿体的分裂两个过程[2]，这个发现把分裂过程与光信号联系在了一起。通过这些实例告诉学生，叶绿体提取实验可以为后续叶绿体功能以及分子学活性做铺垫，是一个很有意义的实验，做好这个实验有利于后续科研的展开。通过课堂实际教学，我们发现讲解后学生对本堂实验的认识更深入，并且对细胞生物学实验这门课程也产生浓厚兴趣。

2.3 实验内容学习

2.3.1 学生主讲，教师点拨

由于本次实验原理和操作步骤较简单，学生通过预习可以基本学懂内容，因此实验的教学方法，主要是请学生上讲台讲解。为了多让学生参与，并且保证讲的质量，学生可以选择讲实验的一个部分，比如实验原理、实验步骤、注意事项，或者对该实验的新发现。讲解的要求是语言清晰流畅，讲解清楚明了，有板书，并且回答其他同学针对讲解提出的问题。讲解时间为每人8 分钟左右，学生总讲解时间约40 分钟，讲解的同学获得课堂成绩的附加分，最后加入本实验的平时成绩。讲解过程中有的地方学生讲的不够透彻，或者有认识错误，老师应当适时引导，再让学生自己说正确的答案。学生通过讲，显现了自己的优势：有的学生善于表达，有的学生会设计板书，还有的同学思维敏捷；同时也暴露了缺点：胆怯，对知识一知半解，不关注听讲同学的反馈等。通过短短的8 分钟，他们不仅学习了实验知识，还对自己的优缺点有了更深的认识，有助于继续进步。

采用了这种教学方法后，在学期末学生提交的实验评价中，很多同学反映，通过上讲台讲实验，提高了他们对实验的理解，也增强了自主学习能力，学会了探究实验的方法，同时表达水平、讲课能力也有所提高，这种教学方法受到了同学们的肯定和欢迎。

2.3.2 实验操作学生动手，老师监督

在改进的教学过程中，学生独立完成实验操作，老师时刻在一旁观察操作，一旦学生操作中遇到问题，方便及时咨询老师，但是，老师并不直接告诉他们操作方法，而是反问：这一步操作的目的和原理是什么？待学生思考回答后再步步引导，直到自己说出操作的方法。这样反复几次，学生就会发现，实验操作并不是简单的动手，而是建立在了解实验在做什么的基础上，脑力和体力劳动的结合；学生也会明白，哪些实验步骤是可以优化的，哪些步骤是不能省略的，这样对实验的认识就更深刻了。

2.3.3 利用基础实验培养探究思维

本实验中需要经过两次离心：第一次离心弃去沉淀，收集上清；第二次离心弃去上清，从沉淀中就可以得到粗提的叶绿体。但是，大部分学生并不了解离心后为什么收集上清/沉淀。为了解决这个疑惑，老师可以引导学生动手做个检测：将两次离心的废液分别收集起来，制成临时装片，在显微镜下进行观察，观察的结果就可以解释离心后收集上清还是沉淀这个问题。在这个过程中，老师引导同学思考，而学生通过开动脑筋、亲手探究，最后自己得出结论。学生经过这个讨论——验证的过程，不仅对这个实验印象深刻，并且在实验过程中遇到实验问题时第一时间想到的是如何想办法解决，而不是立刻求助于老师，他们也能从解决问题的过程中获得实验探究的快乐。

2.4 实验报告的攥写

2.4.1 独立攥写实验报告

实验的预习、讲解、操作、结果分析等过程主要是学生独立思考完成的，因此学生具有独立撰写实验报告的素材。实验报告内容主要包括实验原理、实验目的、实验仪器、实验步骤、实验结果、注意事项。除此之外，学生还可将实验过程中自己遇到的问题分析阐述，或者加入自己感兴趣的相关研究内容，学生可以依据自己在实验中观察到的现象和实验结果进行分析，提交实验报告。

2.4.2 实验报告注重多角度评价

老师评阅实验报告的标准也分几个方面：语言描述、实验难点解析、实验观察、实验结果分析、实验自我评价等。老师要标注出来学生的亮点给予好评，并且打分，之后将实验报告发还给学生，让学生及时获得反馈，完成整个实验教学。

2.5 实验评价的多元化

2.5.1 实验过程评价

实验过程的评价涵盖实验预习、实验操作。实验预习情况的检查作为附加分。也就是说，只有积极展示预习成果的学生可以获得5 分以内的附加分数奖励；实验操作分数是针对每位同学给出的，具体实施是每次实验结果出来以后，老师对每位同学提出操作上的指令，让学生进行操作，老师根据其操作是否正确、是否熟练，给出分数，按百分制打分。

2.5.2 多元智能的评价

多元智能评价包括语言智能、逻辑智能、身体——运动智能、人际交往智能等等，老师在整个实验课期间，根据观察学生在多元智能方面的表现，给出附加分，比如讲课语言表达比较好，说话得体的同学可以附加1 分，实验过程中能保持实验台整洁、操作严谨的加1 分，实验中乐于与他人交流实验心得的加1 分，实验完毕能自觉打扫实验室的加1 分。在加分的时候，老师不仅要同时提出口头表扬，而且要鼓励这种行为。

以上两个方面的分数，再加上实验报告的得分，共三部分，最后得出本次实验的综合分数评定。

通过以上教法改进，教学结果有明显改变。首先，通过预习查阅多种资料，同学们不仅可以基本掌握实验内容，并且可以涉猎到相关知识，大大丰富了课堂内容，满足了他们的求知欲；其次，通过讲课锻炼，不仅让学生牢固掌握本次实验内容，而且增强了他们的表达能力和自信心；最后，通过自我总结完成实验报告，一方面使他们的写作能力逐渐提高，另一方面提高了他们的分析水平。总之，对这个实验教学方法的一点改进，使得原本依赖老师牵着鼻子走的课堂变成学生跃跃欲试的场地，学生更爱思考、更爱提问、更会解决问题，基本实现了实践育人的教学目的。

3 教学改革中遇到的问题及改进

3.1 学生讲课能力水平不同，课堂听讲学生容易精神不集中

由于大多学生没有讲课经验，因此在讲实验时难免出现念稿子或者忘词现象，此时听讲的同学容易困惑，其他同学容易精力不集中，导致教学时间不紧凑，课堂节奏被打乱。教学过程中，讲解能力较好的同学会在讲解过程中加入板书并与其他同学互动，这样可以获得比较好的学习效果，但是一个班级会有一部分同学讲解能力欠佳，因此听讲的同学可能会走神，这样会影响课堂时间的利用。在以后的教学中，可以探索更好的教学组织形式，比如以小组为单位进行讲解准备，或者课前老师先听一次学生讲课，指出问题改进后再进行课堂讲解，以期达到用有限的课堂时间提高教学效果。

3.2 教学设备待完善

目前实验室讲课主要靠黑板，没有任何多媒体设备，在许多高校实验室已经配备了投影仪和电脑。在没有投影的情况下，缺乏照片、视频的展示，丧失了给学生展示生物之美的机会，如若有相应设备，相信学生们会更喜爱这门课程。

2015年10月5日，屠呦呦成为第一位获得诺贝尔科学奖项的中国本土科学家，打开了中国本土科学家诺贝尔奖的零突破，这不仅振奋了奋斗在科研前线的工作者，也对大学教学打入强心剂，在今后的教学实践中，我们应注重培养学生发现问题、解决问题的能力，注重过程评价的同时也注重结果的评价，及时对学生的表现进行反馈，开发学生的各项潜力，不断探索、改进实验教法，培养适应社会发展、有理想的优秀人才。