《植物生理学》实验教学的改革与实践

2014-11-23王文平李奕松姬谦龙葛秀秀马兰青

实验科学与技术 2014年4期

王文平，李奕松，姬谦龙，葛秀秀，马兰青

(北京农学院生物科学与工程学院，北京102206)

《植物生理学》是一门研究植物生命活动规律，及其与外界环境相互联系的学科［1］，是生命科学的理论基础。它揭示植物生命现象本质，是生物、农学、植保、园艺、园林、资源环境等专业的重要专业基础课程，也是一门实践性非常强的课程。因此，全国各高校在加强对学生实验技能的培养和训练的同时，如何提高学生的动手能力，培养学生的创新思维等都是当前植物生理学实验教学研究的关键［2－5］。

实验教学是高校教学体系的实践环节中非常重要的一环。通过它应该达到启迪、验证和加深理论知识的学习目的，并为理论联系实际，扩大知识面提供坚实基础［6］和各种实验技能。

1 《植物生理学》实验教学中存在的问题分析

全国的高等学校随着新的教学计划的调整，各学校的《植物生理学》的理论教学时数都在大幅度压缩。北京农学院的实验学时也由原来的30学时削减到24学时。实验课时的减少，《植物生理学》的理论知识与实践结合的部分在缩小，根本无法实现理论与实践的相互渗透。实验教材也跟不上理论的更新速度。科技的迅猛发展，植物生理学科知识和技术的日新月异，较新的《植物生理学》理论教材大量涌现，却缺少配套的《植物生理学》实验教材，理论教学知识更新的速度，远远超过实践教学内容［7］。在实验教学中目前很多高校，实验课前的所有准备工作都由实验员完成，实验过程中也是老师详细地讲述了实验内容、具体操作步骤及实验中的关键环节后，学生按实验步骤操作完成实验的教学模式，根本无需动脑筋去思考，就可以完成实验。在整个环节中，缺乏师生的交流与互动，实验报告也成为一种描述实验过程的流水账。《植物生理学》是一门理论性极强的学科，知识相对抽象，不好理解掌握。如果不加强理论与实践的结合，很难激发学生的学习积极性。如果还是按照原来的传统方式进行实验教学，不利于学生实验技能和创新能力的培养，更谈不上创新意识和探索精神。

2 植物生理实验教学的创新点

2.1 加强教材建设

植物生理学实验一般采用的是统编教材，我们根据自己学校实验教学的需要自己编写了“植物生理学实验指导”。经过几年的试用，2003年7月，对自编的实验指导教材进行了修订，增补和吸纳了国内外一些先进的实验技术和方法。通过查阅植物生理、生化相关实验教材等资料，结合国际先进技术与方法，经过反复预作和教学与科研相结合，既保留经典也推陈出新，由原来的验证性实验发展为综合设计性实验。使学生在专业基础理论课学习的同时，就能接触到现代最先进的仪器设备，开阔学生们的视野，为服务都市农业和考研打下良好的基础条件。之后的几年里，我们根据教学的需要，对实验指导教材又进行了几次修改，以便紧跟新教材的变化需要。

2.2 改造传统设备，更新仪器

过去用比色法测定植物生理指标，使用的是721型分光光度计，来测定植物组织水势小液流法，测定植物光合作用使用的改良半叶法。实验中的仪器灵敏度较差，设备老化，误差很大，已经难以保证实验教学的要求。近些年来，学校加强了对专业基础实验室的资金投入力度，生物学院购进了一批比较先进的仪器设备，配备了722分光光度计10台，先后购入TU－1800和TU－1810紫外可见分光光度计等共计7台，便携式光合测定系统3台，植物水势测定仪1台，氧电极和叶绿素荧光仪等其他配套设备等。这些仪器大都带有数据处理系统，功能齐全，灵敏度高，使用简便，节省了大量的实验时间。我们开出10个经典实验。实验内容上了一个新台阶，为生物科学技术的发展，创新人才的培养提供了良好的条件［8］。

2.3 加强实验教学体系改革，注重对学生能力和素质的培养

2.3.1 完善课程体系建设

根据新的本科生教学计划的调整，我们将生物学院生物技术专业的《植物生理学实验》列为独立的一门实验技术课程。开设10个实验，总计30学时。随着新培养计划的调整，压缩了专业基础课的学时，实验学时减少到24学时。在有限的24学时里，为了使学生能系统学习到实验技能，经过植物生理学课程组的反复讨论，我们精心设计了根系活力;叶绿体色素的提取、分离和理化性质;NR活性;植物组织水势的测定;植物组织渗透势的测定、植物过氧化氢酶活性的测定;便携式光合测定系统测定活体植物呼吸速率和光合速率;植物细胞膜透性测定等8个实验。经典的实验项目得到保留，又增加了一些新的设计性、综合性实验，确保实验教学的完整性和系统性。经过实验，学生既能掌握植物生理学的基本操作技能，又能学到一些新技术和新方法［9］。

2.3.2 规范实验教学课程的管理，制定完善的实验教学大纲

根据植物生理学实验教学大纲的要求，先后制定了“实验课考核标准”“实验课成绩评定标准”，规范了实验课的教学管理。在实验课上改变传统授课方法，激发同学们的思维潜能，千方百计地提高学生的实验技术能力。

(1)上课前的预习准备。根据《植物生理学》是专业基础实验课的特点，要求学生提前预习实验课内容［10］。每次在做实验之前，首先让学生讲述本次实验的原理、目的以及操作步骤等，最后由上课老师进行总结，重点补充设计本实验的目的、原理，完成实验的关键操作环节以及注意事项等。要求学生在做实验时，分清定量实验和定性实验的区别，材料的前期处理，取材部位和时间以及应该注意什么的关键步骤，以免由于材料的选取错误，影响实验的结果。仪器使用前，对学生讲解清楚，每一步都要严格按照仪器操作程序进行，从小事上培养学生科学的严谨态度。学生对实验内容提出的疑问，实验教师启发引导学生利用所学理论知识，开动脑筋独立思考。例如，植物细胞膜透性(电导法)的测定实验中，爱动脑筋的同学就会问，每个组用的都是油菜的叶片，实验结果为什么不尽相同。诸如此类的问题，应让学生分析取材部位本组与其他组有什么不同，根据实验原理思考一下为什么冷冻的叶片比常温的叶片相对电导度数值高，分析误差产生的原因。做完实验后要求学生随堂交实验报告，对实验中出现的问题要分析错误原因，并在实验报告上回答老师课后留的思考题。

(2)创造条件加强动手能力的培养。为了执行新的教改方案的需要，学校购置了部分新仪器，但由于学生班级人数较多，只能满足两人一组的需要。为了达到锻炼学生动手能力的目的，一些简单的实验内容，尽量让学生自己做。例如，配制简单的试剂和一些常规仪器的操作等。强调学生之间的默契配合，包括实验材料的前期处理，到后面的仪器使用，掌握它的工作原理，熟练地进行操作，提高学生的实验技术水平。

(3)老师实验课上多巡视，及时进行必要的指导。在课上，随时观察学生在操作中可能发生的问题，教师要多巡视，特别是以往遗留下来的不规范的操作习惯。即使是移液管的使用操作不正确，老师发现后也要对他及时纠正。有些实验课上，经常会用到有毒的药品试剂，因此上课时，老师应时时刻刻提醒学生，引起他们的高度重视，既能指导学生操作规范，也可避免发生教学事故，还能调动同学们做实验的主动性。老师及时批改实验报告，对实验报告中出现的问题，下次实验课前进行讲解说明，指出学生发生错误的原因，避免类似的错误出现。

3 改革实验课考试制度及重新制定评分标准

3.1 重新制定考试方案及评定标准

改革前的实验成绩有两部分:平时成绩+理论考试成绩。平时成绩包括平时课堂提问和实验报告成绩，理论考试成绩一般是实验理论考试成绩，以前这种评定成绩的标准不利于激发学生对实验课的兴趣，对待考试也是应付。经过我们老师不断地努力，我们调整了教学计划，注重对学生综合能力的培养，并对考试方法进行了改革，方案如表1所示。

经过几轮的尝试，极大地提高了学生们对实验课的积极性，收到了良好的效果。

表1 实验课考试方案

3.2 实验考核

操作与理论分别进行。在考试时，把操作题目分别编号，学生随机抽取考试题目，根据自己抽到的考试题目进行实际操作。一名学生考试旁边就有一名老师监考，随时根据学生在限定时间内操作的熟练和准确程度，按照我们的评分标准当场打出实验技能操作成绩。实验理论考试成绩也是根据学生在限定的时间内回答问题的正确程度给出成绩。对操作有误的学生，在考试结束后，老师及时指出错误点，并把正确的操作方法告知，学生经过这样的考试，对知识掌握更加牢固。避免抽签产生的弊端，对首次考题回答不正确的学生，由老师指定题目，让其回答并操作，正确的可以给及格分，回答错误的视为不及格。

3.3 改革后的成效

通过改进考试方法，使学生提高了对上实验课的认知度，使他们懂得要珍惜每次实验动手的机会，充分理解实验原理、操作步骤，准确操作，认真写好实验报告，然后写一份实验报告交差的情况发生准确处理分析实验数据，牢固地掌握理论和技能，杜绝了课上不认真操作，课下随便抄别人实验结果。经过一段时间的试运行，学生反馈，效果良好。实验结果不理想或出现了失误，会主动申请用课余时间重做;若因病或因事耽误一次实验，同学们会主动找任课老师补做;对仪器操作没有掌握的学生，会利用课余时间到实验室找老师，直到弄懂学会。学生的成绩和实际动手能力都显著提高。