基于项目教学法构建植物生理学实验教学新体系

郑元 赵芬 陈诗 王瑞苓 马焕成

摘要：传统的植物生理学实验教学普遍存在着实验内容陈旧、实验模式单一、实验技术落后等问题，已经远远滞后于学科及相关领域的发展，极大限制了学生对植物生理学研究前沿技术的了解。基于项目教学法构建了植物生理学实验教学新体系，将传统的验证性实验改变为设计性项目研究，引导学生独立完成“项目设计→方案制订→项目实施→交流讨论→完善总结→论文撰写”的整个项目教学过程，并将传统实验方法和现代仪器测定方法相结合，使学生既能深刻地了解实验原理，又能接触到先进的分析仪器。通过对植物生理学实验教学的改革与创新，显著提升了学生的科研能力和创新能力，旨在为我国农林高校的专业实验教学改革提供参考。

关键词：项目教学法；植物生理学；实验教学；科研思维；创新能力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）32-0171-03

一、引言

实验教学是高等院校实践教学的主要组成部分，是体现理论知识和实践技能相结合的重要教学活动，也是学生锻炼创新思维、提高动手能力的必要学习环节。植物生理学是一门理论联系实际的典型应用型学科，植物生理学的实验教学是培养学生科研素质、提高学生实践能力的重要途径之一，在农林高校的专业教学与创新教育中发挥着重要作用。因此，如何在实验教学中培养学生独立思考并勇于创新的综合能力值得我们深思，植物生理学的实验教学改革势在必行。

二、植物生理学实验教学现状

虽然植物生理学具有实验性较强的特点，但是传统的植物生理学实验教学普遍存在着实验内容陈旧、实验模式单一、实验技术落后等问题，表现为学生只是按照教师的布置进行一些验证性的机械操作，在整个实验过程中扮演被动的“操作工”角色，而創新性实验和综合性实验较少，缺乏对学生的科研思维训练与创新能力培养，从而导致其与植物生理学的学科发展相脱节，实验教学效果较差，学生的积极主动性不高。目前，国内已有部分高校相继开展了植物生理学实验教学改革与实践活动。陈颖等通过对植物生理学实验指导自编教材、教学大纲的改写，设计性和综合性实验的设立和实施，初步建立了具有林业院校特色的植物生理学实验教学体系。谢国生等对农科类植物生理学实验的教学内容、实验方法、实验考评体系进行了改革创新，取得了一定的实验教学效果。尽管如此，高校现行开设的大部分植物生理学教学实验，仍然远远滞后于学科及相关领域的发展，许多新方法和新技术均未能在教学实验中充分体现，极大限制了学生对植物生理学研究前沿技术的了解。因此，如何优化植物生理学实验教学内容与方法，有效提高植物生理学的实验教学质量，是当前植物生理学教师面临的一个难题。

三、项目教学法的内涵

项目教学法是由美国著名教育家凯兹博士和加拿大教育家查德博士共同创建的一种以学生为中心的活动教学法，其目的在于培养学生的自主学习能力、实践动手能力、分析解决问题能力，从而提高学生学习的积极性、主动性、创新性。这种教学方法是通过“项目”形式开展教学活动的教学新方法，以项目为主线、教师为主导、学生为主体，即师生通过共同实施一个完整的“教学、科研项目”而进行的教学活动，体现了“教”与“学”的双向互动教学过程。项目教学法近年来在我国高职高专院校的部分专业中得到了应用，并取得了不错的教学效果，但在包括农林高校的本科院校高等教育教学中未能引起足够重视，尤其对于该方法在专业实验教学中的研究与应用尚未见报道。由此可见，实施项目教学法将是高等教育领域的一场革命，它不仅要求我们实现教育理念的转变，还必须实现传统教学体系的彻底变革。因此，在农林高校专业实验教学中开展项目教学是一个创新的尝试，通过项目教学过程将“教师布置，学生被动操作”的传统体系变革为“教师引导，学生自主研究”的新体系，注重培养学生的科学素质、创新能力、合作精神，旨在为我国农林高校的专业实验教学改革提供参考。

四、基于项目教学法的植物生理学实验教学改革与创新

笔者针对植物生理学实验教学中存在的一系列问题，基于项目教学法构建了植物生理学实验教学新体系，将传统的验证性实验改变为设计性项目研究，引导学生独立完成“项目设计→方案制订→项目实施→交流讨论→完善总结→论文撰写”的整个项目教学过程，并将传统实验方法和现代仪器测定方法相结合，使学生既能深刻地了解实验原理，又能接触到先进的分析仪器。每个项目的方案设计、准备工作、具体实施、结果分析、论文撰写等都由各实验小组独立完成，教师在实验教学的各个环节只给予适当的指导，这种方式能够培养学生的独立思考能力与创新协作精神，提高学生的理论联系实际能力和动手操作能力。

1.项目设计。以西南林业大学林学专业为例，将植物生理学实验教学中的四个验证性实验改变为四个设计性项目，构建了植物生理学实验教学新体系，见表1所示。

2.方案制订。将学生按照自由组合方式分为4～6个实验小组（5～8人/组），每组根据兴趣爱好分别确定四个项目的研究选题和研究内容，由教师教会学生使用CNKI、维普、万方、Web of Science等数据库，或通过植物生理学研究相关的代表性学术期刊《Plant Physiology》、《Physiologia Plantarum》、《Acta Physiologiae Plantarum》、《植物学报》、《植物生理学报》网站，由每个小组独立检索查阅国内外重要文献，归纳汇总资料，制订四个项目的研究方案，然后由教师审阅并提出修改补充意见。

3.项目实施。根据制订的项目研究方案，每个实验小组独立完成四个项目的整个实施过程，在此期间遇到无法解决的问题时，由教师给予适当的指导。实验研究材料可以选择校园常见的植物，比如滇润楠、香樟、爬山虎、油麻藤、三叶草等，也可结合指导教师科研项目中的研究材料加以利用。项目实施过程中的器皿准备、仪器调试、材料预处理、试剂配制、形态/生理指标的观察测定、数据整理、结果分析等一系列环节均由小组成员协调完成。此外，各个小组之间可以定向研究同一植物对不同处理的响应，或者比较不同植物在相同处理下的差异，然后横向对比各自研究结果，统筹分析讨论。

4.交流讨论。待项目完成后，由各实验小组组长汇报项目研究成果，其他小组提出问题共同讨论。通过不同小组之间的相互质疑，帮助学生学会自评互评，相互取长补短。通过教师与学生之间的互动探讨，进一步锻炼了学生应用理论知识分析解决问题的能力，又有助于学生认识到解决问题的途径具有多样性。

5.完善总结。学生汇报完毕，教师主要针对项目的设计方案、完成质量、创新性和应用性等方面进行点评、完善和全面总结，并及时记录归档应用项目教学法在植物生理学实验教学中取得的经验和需要改进之处。

6.论文撰写。在学期规定时间内，每个实验小组按照科技论文写作的标准格式，独立撰写科研论文，然后交给教师批阅。教师对论文的写作进行评价指导，对于内容新颖、写作规范的论文，教师进行重点修改完善，并推荐学生积极向专业学术期刊投稿发表。

五、实验教学改革效果评价

通过对植物生理学实验教学的改革与创新，取得了显著的教学成效，具体表现为：①提高了学生对植物生理学研究的兴趣热情，以及主动参与大学生科技创新基金的积极性；②增强了学生通过自主学习获取知识的能力；③加强了学生的动手操作能力和解决问题能力；④培养了学生的团队意识和协作精神；⑤加强了学生撰写科技论文的能力。总之，学生通过植物生理学实验课程的学习，得到了良好的科研思维训练，显著提升了自身的科研能力和创新能力。笔者所在课程组根据多年的实验教学改革与实践经验，编写了《基于项目教学法的植物生理学实验指导》，摒弃了一些技术陈旧的实验，增加了应用先进仪器设备的实验，并注重对同一种实验应用多种研究方法加以比较，实验设计具有较好的系统性、研究性、实用性，适合农林高校农学、林学、资环、生技等专业本科生实验教学使用。今后，关于植物生理学的实验教学改革仍需深入研究，我们将继续坚持“基础与前沿相结合，传统与创新相结合”，在实验项目的优化、先进仪器和技术的引入等方面不断探索，努力取得更大的进步。

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