高校植物生理学实验教学改革研究

刘一灵

（贵州大学 烟草学院，贵州贵阳 550025）

植物生理学是研究植物生命活动规律的科学，内容包含植物生长发育与形态建成、物质与能量转化、信号传递与信号转导3 个方面[1]。植物生理学课程是高校植物生产类、生物类等专业的基础课程，也是一门理论性和实践性极强的学科，其教学内容包括理论教学和实验教学[2]。植物生理学实验教学可以加深学生对理论知识点的理解，并培养其实验操作能力和独立思考能力，是培养研究型人才和应用型人才必不可少的教学环节[3]。

随着基础学科研究的不断深入，先进的研究技术也渗透到各个相关领域，学科间的交流也更广泛和深入。植物生理学的研究技术和研究内容也不断进行更新和调整[1]，因此，植物生理学实验教学也应做出相应调整和改革，以适应学科的发展，提高学生创新实践能力，培养创新型人才。

1 植物生理学实验教学存在的问题

目前，植物生理学实验教学课程仍跟随理论课程开课，没有设立为单独的实验课。实验课程的实验项目数量较多，且涉及的理论知识点比较分散，联系不够紧密，实验内容大部分为验证性实验，如植物组织水势的测定、植物呼吸速率的测定、叶绿素的提取和含量的测定等，综合性实验较少，像植物组织培养、农杆菌介导的植物转化等常用的植物分子生物学实验技术因学时限制无法开展[4]。课堂内容与实验教学内容进度不一致，实验课程进度往往落后于理论课程。受课时限制，教师对理论实验原理的讲授难以深入和扩展，学生在实验过程中无法将课堂学习的理论知识与实验内容结合，影响了学生理论知识和专业水平的提高。

实验教学过程仍以教师为主导。实验课程前期的实验材料种植、实验耗材的准备、实验试剂配制等实验准备环节，实验课程授课环节，实验过程的仪器操作使用等，都由教师完成，学生仅参与实验操作部分，按部就班操作就能取得预期结果。在实验过程中，学生未自主思考，也未激发参加实验的积极性和主动性。由于基础实验准备环节的缺失，导致学生对完整的科研活动认识不充分，影响其科研活动的顺利开展[5]。

授课方式陈旧。多媒体教学、智慧教室等现代教学方式已融入理论教学中，而实验教学大部分仍采用板书、讲授方式授课，教学形式单一、教学内容枯燥，无法调动学生学习的积极性，使学生处于被动接受知识的状态，对实验理解不透彻，达不到预期教学效果[6]。

课程考核方式不全面。目前实验课程的考核评价主要参考实验报告，学生的实验报告普遍重视对实验过程的描述，根据实验结果判断实验是否成功，学生未独立思考，不会分析实验结果。这不仅无法反映学生的实际操作是否规范，无法展现学生的真实实验水平，还削弱了学生独立思考的能力和发现问题、分析问题的能力[7]。

2 植物生理学实验教学改革方法

2.1 优化实验内容

在正式开始实验课程前，先进行基础实验技术的学习，重点讲解课程中经常用到的分析天平、移液管、容量瓶、酸式滴定管等计量工具的使用方法，分光光度计、离心机、显微镜等仪器的操作规程。要求学生熟练掌握实验试剂的配置方法。实验试剂的配置是实验人员需掌握的一项基础技术，是保障实验项目顺利开展的前提。试剂的配置通常包括各种计量单位的换算，试剂药品加入顺序及促溶方法，称量、移液、定容等基础操作，通风橱的使用等实验技能，只有掌握了溶液配制的方法，才能保证实验顺利开展。完成基础实验技术的学习后再正式进入实验课程的讲授，一方面能提高学生的实验操作技能，减少实验过程中因操作不当造成的实验结果可靠性低，另一方面也能为后续综合性、设计性实验的开展打好基础[8]。

实验项目在保留必要的验证性实验的基础上，增加综合性实验和设计性实验的比重。经过验证性实验的学习，学生基本操作更加规范，实验技术更加熟练。在完成理论课程和验证性实验课程学习后，进入综合性、设计性实验环节。

植物生理学综合性实验主要包括盐胁迫对小麦种子萌发过程的生理影响，种子萌发过程中的碳氮代谢变化研究，植物生长调节剂对植物插条不定根发生的影响，植物在干旱条件下形态、生理和基因表达方面的变化等[4]。要求学生自行安排时间，做好实验的前期准备，独立完成实验操作，使学生能够完整地参与整个实验环节，了解真正的科研过程。植物生理学综合性实验涵盖植物生理学多个相关知识点和多项实验技术，可进一步规范学生实验操作，培养对实验结果进行客观观察、比较、分析和综合的能力[9]。

设计性实验主要是让学生设计比较实验，比较是科学研究中的基本方法。例如通过开展设计性实验“比较在不同胁迫条件下不同抗性植物各项生理指标的变化规律”，学生分组选择不同的植物材料，进行干旱胁迫、盐胁迫、低温胁迫等不同处理，同时以不胁迫处理作为对照。具体的胁迫方法、检测指标等由学生自行查阅文献资料确定。实验方案经教师审核通过后，由学生独立完成所有实验及准备工作并撰写实验论文。设计性实验能够培养学生获取信息并筛选信息加以利用的能力，培养学生良好的科研习惯，使学生初步掌握科技论文写作的方法，为撰写毕业论文打下良好的基础[10]。

2.2 改革教学模式

授课方式多样化。除了传统授课方式外，加强多媒体教学，实验原理以生动的VR 动画形式展示，实验步骤以文字图形结合的方式并辅以流程图，使其更简洁易懂。对于较难或易错的实验操作，结合视频方式，更直观地向学生讲授[8]。除了讲授式课程外，增加实验观摩课，学生全面参与实验过程。在教师的指导下，每组学生负责至少一次实验课程的全过程，从实验材料准备、实验试剂配置、实验仪器的使用到实验垃圾的处理等，并了解清楚实验原理和实验过程，课前向同学阐述，在实验过程中负责给他人答疑解惑。既提高了学生参与实验的积极性和主动性，还锻炼了学生独立思考、独立解决问题的能力，也方便教师对学生实验操作不准确的地方予以针对性的指导。

引入案例式教学法、探究式教学模式。案例式教学法是根据教学目的选择代表性的实例，然后对其展开分析讨论，引导学生主动学习相关知识。教师选择一个研究课题，如植物细胞的悬浮培养，让学生选择不同的植物材料，然后根据所选实验材料来优化调整实验方法。学生根据选题查阅文献资料，了解现有的实验方法，查找出适合自己所选实验材料的方法，采用分组讨论的方式，找出现有实验方法可能存在的缺点及对其进行改进的可行性，最终确定适合自己的实验方案，并验证其可靠性和准确性，根据最终实验结果撰写一份实验报告[11]。案例式教学的开展拓展了学生知识面，拓宽了学生视野，激发了学生学习兴趣，使学生由被动学习转变为主动学习，初步培养了学生批判性、探索性的科研精神。

探讨式教学模式以学生为主体，针对课堂内容提出问题，营造一种探讨式的学习氛围。以“叶绿素含量的测定”为例，在实验课程开始前要求学生预习并回答以下问题：叶绿素含量测定常用什么方法及它们各自的优缺点；不同部位叶片的叶绿素含量是否一样；提高植物叶绿素含量可采用哪些方法等。实验过程中引导学生边操作边思考为什么这样做，如研钵研磨叶片时加入石英砂、碳酸钙的目的，还有什么替代方法，为什么要快速研磨，比色时用什么液体做参比液，实验过程涉及的数据哪些必须精确，哪些可以粗略估计等[12]，引导学生自主思考，学会分析问题并解决问题，从而提高科研素质。

科研活动融入实验教学。实验教学中使用的实验技术都经过大量验证，比较成熟，也是比较经典的实验方法，新技术、新方法往往较少应用到实验教学中。通过将教师科研成果纳入课程学习，可以使学生了解到最新科研进展、先进的实验技术和科学的思维方法。对于一些过程持续时间较长、不方便课堂内开展的实验，如植物的遗传转化、基因的表达分析等实验，可以不固定教学时间、与教师科研活动相结合，进行灵活教学，将研究生的科研工作、课程实验教学、本科生毕业论文等多方面结合起来，既可以提高教学资源的利用率，也可以培养学生的创新实践能力[13]。

2.3 完善课程评价体系

实验课程除了要求学生掌握相关知识点外，还考查了学生的实验操作能力、论文写作能力、独立思考能力，因此，应多层次、多角度地评价实验课程效果。课程评价依据课程考勤、平时表现、实验过程、实验报告几个方面[14]，实验报告不再是唯一的评分依据。评价体系包括：通过分析学生设计的实验方案的合理性，评估学生获取文献信息并加以分析利用的能力；通过观察学生实验操作、仪器使用，评估学生实践动手能力；通过审阅学生提交的实验报告，包括实验的原始记录，考查学生综合分析问题、解决问题的能力[15]。要求学生以照片或视频的形式记录实验过程，最终制作成PPT 或视频资料并提交，在实验课程结束后，要求学生对本课程所有实验内容进行整理分析，以学术论文的形式上交实验报告[16]。通过对实验课程评价体系进行补充完善，能够更加完整地展现学生动手能力、科研写作能力、独立思考能力及分析问题解决问题的能力，公平、公正地评价学生实验课程学习效果。

3 结语

植物生理学实验教学存在课程内容设置不合理、教学方式较传统、课程考核不全面等问题，通过优化实验内容，增加综合性、设计性实验项目比重；改革教学模式，创新教学方法，以学生为中心，充分体现学生主体地位；完善课程评价体系，全面评价课程效果等方法，充分调动了学生学习的积极性和主动性，培养了学生批判性、探索性的科研精神，提高了学生的科研素养，为培养创新型人才奠定基础。