面向中藥類專業的植物生理學教學方法探索

胡珂，梁益敏，秦軍

（安徽中醫學院藥學院，安徽 合肥 230031）

成果交流

面向中藥類專業的植物生理學教學方法探索

胡珂*，梁益敏，秦軍

（安徽中醫學院藥學院，安徽 合肥 230031）

為使學生更好地掌握中藥資源與開發應用所需的基礎知識，在中藥類專業中開設植物生理學課程具有重要意義。文章闡述了教學內容和方式的改進、合理利用多媒體技術以及加強實驗教學等方面的體會，推進植物生理學教學質量的提高。

植物生理學；教學研究；中藥專業

植物生理學是生物科學的一個分支，它主要運用數理化、生物化學和植物學的技術與方法，研究揭示植物的物質代謝、能量轉變、形態建成、信息傳遞、類型變異的綜合過程及與環境條件的相互關系[1]，作為一門基礎學科，歷來都是綜合性大學生物系及農林院校各專業（包括植物學、生物技術、農學、林學、園藝、農業資源等）的一門重要專業基礎課[2]。多年來中國高等中醫藥院校普遍都開設了藥用植物學、生藥學、藥用植物栽培學等課程，其中大量內容涉及到植物生理學知識，隨著生藥學科的發展，植物生理學被引入并成為大中藥專業的一門專業基礎課，期望通過學習，使學生能更好地了解植物生長發育的機理，用植物生理學的基本技能來分析、討論實驗結果，為今后從事中藥資源保護、開發利用以及中藥材規范化生產打下更扎實的基礎。但如何在高等中醫藥院校，面對基礎知識缺乏的學生開好此類跨專業的新課程，把原本用于普通植物及農作物生長發育的理論轉化應用到藥用植物生長發育上來，優化課堂教學內容、取得最佳教學效果成為亟待解決的問題。

從2004年開始，安徽中醫學院已經進行了六屆學生的《植物生理學》課程理論與實驗教學，建立了植物生理學實驗室，開設了7個實驗，已有一套完整的多媒體教學課件，在學生的畢業實習及論文的寫作中得到了很好的效果，我們就這幾年在教學實踐中所做的探索和點滴收獲做一個初步總結，希望能和從事這方面工作的同仁們作進一步的交流。

1 將具有普遍意義的植物生理學理論運用到藥用植物生長發育中去

當今世界最為關注的幾大問題：如光合效率與作物產量、生物固氮、病蟲害綜合防治、激素控制等屬植物生理學范疇的占多數，涉及植物生理學的各個領域，這種即符合于自然規律又能用于實踐的學科自其誕生以來一直具有無限的生命力，因此肩負著用基礎理論去利用自然、適應自然，造福于人類的使命，目標很大，應用很寬泛。然而因藥用植物類群廣、生長環境復雜多樣、應用范圍特殊，其與一般植物的生長發育有著很多不同點，所以我們在教學中注重選取收集與藥用植物有關的資料，將其與普通植物、農作物生命活動的規律相比較，視其機理的不同性和特殊性，確定具有代表性的藥用植物生長發育實例來取代通用教材中普通植物范例。如關于頂端優勢理論的應用，在向日葵、玉米、煙草、麻類等普通作物生長中需利用和加強頂端優勢，維護頂芽，保持單桿生長，才能獲得優質高產；而在中藥山茱萸、辛夷、菊花的生長則需控制和消除頂端優勢，以促進側枝的生長，即這個理論的反向利用，應采取整形修剪等措施，才能達到控制徒長，使養分集中，促進花果著生和果實肥大的目的。又如小檗科的三顆針在營養生長與開花期，小檗堿含量變化不大，到落果期其含量可增加1倍以上而達最高，因此采收期的確定不僅僅要依據正常的植物生長曲線，還要用主要成分的積累、果實成熟時的生理變化等其他的理論來詮釋藥用植物生長發育過程，根據藥用植物的生長發育規律，完善植物生理學在中藥方面的應用。因此我們收集、選擇、改編這部分內容，使之更適合于中醫藥院校學生的教學，為栽培學、采收加工學等后續課程做好鋪墊與引導。

2 將新技術引入相關教學中，擴展學生們的知識范圍

隨著生物化學及分子生物學實驗手段革新與發展，現代植物生理學在內容和方法上發生了很大的更新，特別是在微觀生理機理的研究方面，如核磁共振、電鏡技術、冰凍離心、X光衍射等，已從分子、細胞、器官、整體、群體多個不同層次上來開展研究工作[3]。因此我們的教學內容也追隨研究前沿不斷充實、調整。如在學習植物根系對水分的吸收和運輸時，先用圖片展示出植物體內細胞水勢、壓力勢、滲透勢等數值的變化后，結合木質部結構的特點、其相互之間關系的曲線及模擬運動圖解，學生便很快可以理解壓力差推動液流流動的理論，并對影響根系吸水的條件及有爭議的內聚力學說提出自己的認識；再如，植物激素生長素的發現經歷了幾個關鍵性的實驗，對于這幾個實驗的學習非常有助于學生的思維訓練，我們設計了圖片用于課堂教學及課后作業，并模擬了其中一個實驗，教學效果很好。另外，我們在光合作用這一章的教學中，用圖片及動畫手段展示了多次人工模擬實驗的失敗及設計中存在的困難，使學生們了解到盡管植物生理學在許多方面現在已經取得了引人注目的成果，但擺在它面前的任務和問題仍然是很多的，并引導學生學習應用豐富圖書資料及網絡資源，來追索本學科研究的一些前沿問題及疑難問題。

3 搜集積累素材用于教材建設

植物生理學從其誕生迄今之所以受到人們的重視，最根本的原因就是它能為太陽能的生物利用、栽培植物、環境保護與改良提供理論依據，并能不斷提出控制植物生長的有效方法，其在人類對整個物質世界的認知所具有特殊的作用（如光合作用的發現），以及在農、林業生產上的應用是眾所周知的事實。但在中藥領域，植物生理學中有關藥用植物生長對礦質營養需求；光能利用、水分及氮素代謝對控制和調節藥用植物有效成分積累的作用；內源激素與合成物質（如三十烷醇等）在藥用植物細胞培養、原生質體融合上的作用等一系列理論成果尚不為人知；因此現有的多種教材內容都為普通植物生長發育機理，是為已具備環境科學、土壤學、農業氣象學等知識生物類、農林類學生所編寫的，不太適合于缺乏農學方面基礎知識的高等中醫藥院校學生使用。如普通植物的整個生育期一般從出苗到地上部分枯萎為止，但以莖葉為收獲目標的藥用植物的整個生育期到花開放前就為止了，后續的生長過程在實際生產中常被省略。因此我們根據中醫藥院校學生的接受能力，適當調整補充大氣、土壤、光照等方面的內容整合到教學過程中，建立一套適合中藥類學生學習接受的植物生理學教學內容與方法，擴大了傳統植物生理學的教學領域，使為環境及農業生產服務多年的植物生理學為藥材生產在理論上找到新依據，將普通植物生理學轉變為藥用植物生理學，為改編新教材積累資料，以便今后進一步修訂教材。

4 實驗教學緊密結合理論課學習內容，重視學生動手能力的培養

植物生理實驗與其他學科有很多交叉滲透，從研究生物大分子到闡明個體生命活動功能；從環境條件對個體生長發育的影響到生產應用，目的都是提高學生對新技術、新知識的理解和應用能力，使理論教學更加貼近生產實踐。我們借助多媒體、藥用植物園等輔助手段，在講授基本理論的基礎上，通過一些設計性實驗（如植物組織水勢的測定、植物呼吸速率的測定），進行了五屆學生的《植物生理學》的實驗教學，很受學生們的歡迎，彌補了與其他學校相比某些知識方面的欠缺，對學生的畢業實習及考研有很好的幫助。

在實驗教學中由于開課歷史較短，現階段的實驗內容和儀器設備都是新增的，我們要求學生在課前預習實驗內容，老師課堂就實驗相關原理與內容作簡短講解，講清操作關鍵點，并介紹實驗項目的應用范圍；如每一個實驗項目都有很多種測定方法，指導老師就測定方法的特點和發展現狀作相關介紹，使學生了解實驗學科的發展新知識；每次實驗所用精密儀器，都由指導老師講明操作程序和要點，然后學生獨立操作使用，老師輔助作一些必要指導，學生獨立完成實驗項目后，寫出實驗報告。按照學習態度、獨立操作能力、實驗結果、書寫情況、分析表達能力等考核評定實驗成績，占期末總評成績的20%。

另外在實驗教學中，我們還在一些傳統的生物類、農學類經典實驗上，對部分內容和手段進行更新研究，使之更符合中藥類學生的實際情況，如在氣孔運動對植物光合速率影響的實驗中，我們用薄荷葉、菊花葉來進行比較，并讓同學們用顯微攝影記錄下來，提高學生獨立科研的興趣，開闊學生們的眼界，使之認識到如果在植物生理學取得新的進展和突破之后，無疑將對生物科學理論和中藥生產實踐產生巨大的推動作用。

5 制作內容與效果俱佳的多媒體課件，優化課堂教學結構

目前教學、實驗教材中的圖多為黑白示意圖，學生只能靠自我想象來理解植物的生理過程，缺少形象觀察，很抽象。我們采用資料查閱，各種版本的教材研究、總結、提煉，改編，并拍攝對教學、生產有幫助的圖片，集文字、圖片、表格、動畫等形式為一體，按照適合高等中醫藥院校學生學習接受的教學內容和方法，制作出效果精良的多媒體課件。

在課件中，凡涉及到重點的概念、理論均用反差較大的特殊顏色（如紅色、藍色）予以標注，使學生對每章知識的要點清楚、明了，能有側重地做課堂筆記。另外課件內容的編排有詳有略，在現有的54個學時上，既考慮到知識學習的必要性，又避免課堂教學超限、超時。如在植物呼吸作用這一章中，植物生理學側重于影響植物呼吸作用的因素和植物呼吸作用與生產的關系，要很好理解這部分內容，需要生物化學課程所學的植物呼吸作用的生化途徑、電子傳遞及氧化磷酸化等基礎知識。因此，我們制作了一些呼吸作用的化學歷程和各部分之間關系的幻燈片，使學生們在較短的時間內清晰地溫習了曾經所學過的知識，以便和新的內容相銜接。利用當今網絡傳輸的方便、快捷特點，我們收集了許多與植物生理學相關的圖片、影像，尤其是新的研究成果、理論的實際應用等方面的資料，在課堂教學中適量運用，作為對相關學習內容的補充和對學生知識面的拓展。如光合磷酸化中ATP合成酶的變構學說；細胞信號的轉導；植物生長、成花、開花、結實和衰老的主要生理機制等；使學生更直觀地了解環境條件與藥用植物生長發育的相互關系，取得了較好的教學效果。

6 發揮學生主觀能動性，注重引發培育學生興趣

由于植物生理學現行的教學課時較少，課堂上往往不能很直觀地涵蓋某些理論，我們鼓勵學生課后自行觀察植物的生長發育情況，利用身邊方便觀察到的植物，無論是藥用植物還是瓜果蔬菜，都可以與我們學過的理論相聯系，并用其加以解釋和推理，這樣同學們的印象才更加深刻，掌握的理論才牢固。如觀察折斷了的瓜蔞、絲瓜、黃瓜等葫蘆科植物的莖來解釋傷流和傷流液；用仙人掌、垂盆草等植物葉子特殊形態的形成來解釋景天科酸代謝過程；用葉、花、果實等顏色變化來解釋植物體內葉綠素和其他色素之間的比例及關系。很多學生反映，雖然平時在日常生活中他們對這些現象也非常熟悉，但沒有做過深入思考，是通過植物生理學的學習才在理論上得到明確的闡述，使大家體會到只有通過自己動手動腦，才能加深對書本知識的理解，培養了學生隨時隨地多留心、多觀察、多思考的習慣。

幾年來我們通過植物生理學教學方法的探索，將藥用植物學的基礎理論進一步深入，研究和了解藥用植物在各種環境條件下進行生命活動的規律和機理，使其與中藥資源學、生態學、藥用植物栽培學等學科更加緊密地聯系在一起，能夠使學生從藥材生長的源頭掌握中藥學相關內容，并將其應用于中藥材生產中，更好地理解生物的自然規律與傳統中醫藥理論之間的統一性，增強了對中藥類專業的學習興趣，更加熱愛祖國傳統的中醫藥事業。

[1]武維華.植物生理學[M].北京：科學出版社，2003：1-7.

[2]金國虔，秦民堅.談中藥資源與開發專業的植物生理生態學教學[J].藥學教育，2006，22（6）：27-28.

[3]潘瑞熾，王小菁，李娘輝.植物生理學[M].第六版.北京：高等教育出版社，2008：4-5.

*胡珂，Tel：（0551）5169306，E-mail：huk611＠yahoo.com.cn

2011-03-13）