徒手切片技术在药用植物学实验教学改革中的应用

吕小旭， 程亚青， 樊敏， 关鉴茹

(甘肃医学院， 平凉 744000)

药用植物学是运用植物学的知识与方法研究药用植物，近几年来发展为研究药用植物形态构造、分类鉴定、生长发育、化学成分形成与变化和新资源开发利用的一门学科，是学习生药学、中药鉴定学、天然药物化学、中药学、中药资源学、中药商品学、药用植物栽培学、药用植物生理生态学和药用植物生物技术等课程的基础，是药学专业、中药专业等相关专业必不可少的一门专业基础课[1-3]。药用植物学课程教学主要包括理论教学、实验教学、野外实践教学3个部分，其中实验教学在验证和巩固理论课程所学的药用植物形态显微构造、生长发育过程、分类鉴定等理论知识，培养学生观察、鉴定、识别基原植物和中药材的基本实验操作技能和素养，培养学生的创新能力，发挥着重要作用，是药用植物学教学的重要环节[4-6]。

1 药用植物学实验教学现状

甘肃医学院(后称我校)开设药用植物学课程十多年来，一直坚持开设药用植物学实验教学，通过我校药用植物学实验教学团队长期一线教学实践发现，传统药用植物学实验教学不能很好适应新时代创新性人才培养的要求，结合公开报道的全国各大中医药院校药用植物学实验教学现状，归纳总结出以下问题。

1.1 实验属验证类型

传统的药用植物学实验内容主要是对根茎叶等植物结构进行显微观察，观察样品多为永久切片，学生只是被动的观察，是一种验证性的实验类型。实验内容设计缺乏对药用植物学实验技术的培训和应用，缺少技术性实验类型，几乎无设计性实验类型，无法培养学生自主探究问题的能力[7]。

1.2 实验以教师为主导

中医药院校药用植物学实验教学多以传统教学方法为主，是以教师为中心的传统灌输教学模式，一般先由教师介绍当次实验的内容、材料和方法，讲解和演示实验内容，然后学生参照教师的方法进行实验，完成实验报告，该实验教学几乎与理论教学相似，是授之以鱼的喂养式教学方法，学生只有被动参与，属毫无自主性及缺乏创新性的培养[8]。

1.3 实验材料单一

现阶段各校开设的药用植物学实验课的实验材料多为统一采购的永久切片，或者传统的中药材粉末，没有地方特色，缺乏本土植物切片。实验材料缺乏现实感和亲和感，无法调动学生参与实验的积极性，容易让学生感到乏味、枯燥，使实验成为被动完成课程和作业的任务，进而影响理论课程和实践课程的学习。

1.4 实验考核方式简单

传统的药用植物学实验考核为实验报告与技能考核组成，而技能考核只考查药材粉末的显微鉴定，且药材粉末通常为实验教学过程中接触过的药材(如大黄、黄柏、半夏等)，学生在实验过程中只关注相关的考核内容和实验报告的完成任务，没有真正学习实验要求的内容。

1.5 实验课程目标难实现

药用植物学实验学习过程缺乏兴趣，容易产生消极厌学情绪，学生没有创新性，只为完成实验报告，完成任务，没有真正参与到实验教学环节中。实验报告的完成更是没有实事求是，没有依据实验过程中观察的永久切片形态进行描绘，而是相互抄袭绘图，或者从网络和书本上寻找相关的结构绘制，脱离了开设药用植物学实验的真正涵义。学生之间流传的顺口溜“药植实验看片子，药植实习看风景”更是真实体现了药用植物学实验教学的现状。

2 徒手切片技术的特点

随着科学技术的发展，植物组织切片技术越来越多，常见的有徒手切片法、石蜡切片法、滑走切片法、薄切片法和冰冻切片法等技术。徒手切片技术能够观察新鲜材料组织和细胞的自然色泽，看到活体细胞结构状态，在很早之前便运用于植物学形态观察和教学中[9]。同时，大多学者研究表明，徒手切片技术在药用植物学及相关实验教学中有着无可比拟的优势[10-11]：1)不需要机械设备，操作简单、制作快速；2)由于没有经过早期的化学处理，比较能保持活体的情况，在组织化学及许多一般的结构观察上常常得到应用；3)切片较相对较薄，便于观察，组织细胞结构完整，能够观察较多显微特征信息。

3 徒手切片技术在药用植物学实验教学中的应用

当前药用植物学的实验教学已经脱离了课程设计初衷，无法实现课程教学目标，缺乏对创新性人才的培养和选拔。为了满足新时代人才培养的要求，我校药用植物学教学团队针对药用植物学实验教学过程中出现的问题，结合本校实际情况，从2015年开始对药用植物学实验教学进行了部分改革，本文只论述涉及徒手切片技术应用的改革，分别从以下几个方面进行简要说明。

3.1 实验材料自采

除准备实验教学大纲要求的必备实验材料外，要求学生每次实验课前进行预习，自行采集本次实验所需徒手切片材料。学生在原有实验要求的基础上，要设计出能够满足自己实验要求的材料，徒手切片材料的准备以校园植物和学校药用植物园植物为主，兼有部分花卉植物，学生自带材料常有四五种之多。针对学生采集的材料，教师会引导学生分析其外在形态，提出属于哪类植物的疑问，让学生通过实验来解决这一问题。该教学过程可以为后续药用植物分类打好基础，又能增加学生对该门课程的兴趣，提高学生学习的积极性。

3.2 改进徒手切片技术

徒手切片技术在中学生物教学过程中就有涉及和应用，但是不同地区教育程度存在着较大的差异。近几年，通过深入了解我校学生徒手切片技术的掌握情况，发现我校招收的学生几乎无人能掌握徒手切片技术。为此，我校药用植物学实验教学团队结合实际情况，对药用植物学实验内容进行了重新设置，增加了徒手切片技术的训练。在改进教学模式的情况下，学生的能动性得到了充分调动，部分学生结合自身特点提出徒手切片技术的改进意见，带教教师归纳总结后进行推广，具体的改进包括以下几点：1)根据材料的不同，改进徒手切片的方法，有实验材料的前处理，如细弱材料的冷冻处理，便于后期切片；有切片的后处理，如透化处理，染色处理。2)有学生在实验操作过程中对徒手切片中夹持物进行了变更，取得了良好的效果。有的选择比较蓬松的夹持物，如向日葵的髓心，也有的用其他植物的嫩茎或者叶片来夹持被切材料。这个过程大大发散了学生思维，拓宽了学生实验思路，增加了学生实验的成就感，有利于学习兴趣的建立。

3.3 改进教学方法

依据教育部关于《普通高等学校本科教学工作水平评估方案》(试行)的文件，药用植物学实验教学中将部分验证性实验改为技术性或者设计性实验类型，具体变更的内容见表1。传统实验内容和教学方法均为学生观察相应的永久切片，教师讲解答疑，学生绘图完成实验报告，表1中不再赘述。

表1药用植物学实验内容和教学方法的变更

改革后的实验教学要求学生自行采集校园、生活环境中常见的植物，能够激发学生的学习兴趣，培养学生的观察、提出问题、解决问题的能力和成就感，激活学生的自主学习、创新设计的积极性，同时促进学生和教师之间、学生与学生之间的知识交流和协作, 更有助于创新能力和团队精神的培养[12]。

3.4 改革考核方式

传统的药用植物学实验考核多为考核水合氯醛透化技术的应用，实验内容加入徒手切片技术后，实验考核根据过程性考核原则，包括实验报告(20%)、实验学习过程(30%)和技能操作考核(50%)3个项目。其中技能操作考核分为两部分，一部分考查水合氯醛透化技术的应用(50分)，一部分考查徒手切片技术的应用(50分)。本文主要讨论徒手切片技术应用的考核。表2为徒手切片技术应用的具体考核项目内容及标准和评分标准。

表2 徒手切片技术应用考核内容

考核过程中，切片材料来自校园或我校药用植物园植物，随机抽选根、茎、叶，教师按要求进行考核，重点考察镜下结构识别能力。该考核既考查操作的技术能力，又考查学生理解应用能力。

4 徒手切片技术在药用植物学实验教学中的意义

合理利用徒手切片技术在药用植物学实验教学中有极其重要的作用，改变了课程教学内容和教学方法，能够积极应对传统药用植物学实验教学的弊端。结合我校学生在药用植物学实验改革后的表现，可以发现以下优势。

1)学生通过徒手切片技术观察自采材料，比对不同材料的结构特征，能够很好地掌握各种显微结构的特点，改变了传统实验模式下，学生对形态结构掌握不清，对木质部韧皮部的判断不明，尤其是初生结构向次生结构发育的过程理解不到位，对侧根的发生机制不明确，对维管束的类型判断不准确等问题，完成了实验课程目标。

2)学生对药用植物学课程产生了浓厚的兴趣，从被动接受学习转变为积极主动学习。实验室成了学生解答自己理论课学习中产生疑惑的地方，有很多学生在显微结构观察中会把自己感兴趣的植物带来，如观赏植物、蔬菜等，既完成了实验内容，又满足了好奇心，提高了学习药用植物学的兴趣。

3)学生为了解答自己的疑惑，必须获取高质量的切片。这又促使学生对徒手切片技术进行不断改进，有学生为了观察导管的类型，对植物茎进行斜刀切，观察到了螺纹导管的结构特点，这种探究拓展了学生的思维能力和创新能力，实际教学过程中还发现了很多具有科学价值的思维方法。

4)学生对某一感兴趣植物从根、茎、叶、花和果实都进行了徒手切片的显微观察，有同学选择早春药食两用植物荠[Capsellabursa-pastoris(Linn.) Medic.]，做徒手切片，连续从根、茎、叶等方面研究其显微结构，观察侧根的发生、茎的初生构造、叶中栅栏组织的排列、叶表面气孔的类型、叶表皮毛的结构，这样汇集成了一个综合性实验，培养了学生对某一问题进行深入研究的方法。

5)随着全部实验课程的完结，学生将熟悉的植物从外部形态到根、茎、叶、花、果实、种子的显微结构进行深入全面观察，培养了学生纵向深入、全面认识植物的科学精神。

6)学生通过实验操作和实验考核，掌握了徒手切片技术在科学研究中的应用，为后期毕业论文的选题拓宽了范围。

5 展望

徒手切片技术在药用植物学实验教学中发挥了重要的作用，但依据高校人才培养目标，要充分考虑学生综合素质培养及创新能力发展[6，14]，还需要药用植物学实验教学进一步地改进和完善。在药用植物学实验材料上，要开发出适宜实验的乡土植物和特色植物，提升学生的学习兴趣。在药用植物学实验内容设计上，增加设计性实验和综合性实验的比例；要以问题为导向开设实验内容，把药用植物学实验内容作为研究科学问题的系列实验。在药用植物学实验教学方法上，要发挥学生的主体作用，教师角色由实验设计师向实验顾问转变，培养学生从实验中发现问题，解决问题的能力；有条件的院校探索把实验小组作为教学单位，开设个性化实验课，培养学生的科研能力，为学生继续深造打好基础。