植物學實驗教學改革與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)

植物科學是一門實驗性科學。高等學校培養(yǎng)的人才不僅要有廣泛而扎實的理論知識，而且要有創(chuàng)新的精神和獨立工作的能力[1]。實驗課在完成上述任務方面有無可替代的作用。但是由于受思想觀念和實驗條件等因素的限制，植物學實驗課通常作為理論課的附庸，存在著教學內容陳舊而缺乏啟發(fā)性、教學方法過于單一、教學手段相對落后等問題，難以激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)造性思維。因此為了適應社會發(fā)展對實用型、創(chuàng)新型人才的需要，筆者對植物學實驗教學改革進行了探索和嘗試。

一優(yōu)化整合實驗教學內容，適當增加綜合性和設計性實驗

植物學實驗一直以來存在著“內容多、課時少”的矛盾，因此以鞏固理論知識、訓練基本技能的驗證性實驗為主，缺乏創(chuàng)新性和啟發(fā)性，同時實驗內容陳舊，通常是同樣一套教學內容用十來年都不改變。為了既有利于植物學學科知識體系的系統(tǒng)性、操作基本技能的規(guī)范性，又有利于學生綜合素質的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，將實驗內容優(yōu)化整合，具體措施是：精簡壓縮“驗證性實驗”，將“技能性實驗”整合到其他實驗中，增加“綜合性和設計性實驗”。“驗證性實驗”是以驗證實驗結果和再現(xiàn)理論知識為目的，培養(yǎng)學生觀察能力，使學生掌握基本實驗方法、鞏固課堂所學理論知識的實驗。“技能性實驗”是指基本的實驗技術，如顯微鏡的使用、藥劑的配制、徒手切片和臨時裝片的制作、生物圖的繪制和生物顯微化學方法等，學生必須掌握。通過改革，可將原來2或3個單元的驗證性實驗在一次實驗課程中完成，并將技能性實驗結合其中。如“顯微鏡的使用、植物細胞的基本結構及其貯藏物質的觀察”，“植物營養(yǎng)器官根、莖、葉形態(tài)結構的觀察”，以往都是分別在3個實驗內完成，現(xiàn)在精減為在1個實驗內完成。同時將一些技能性訓練如顯微鏡的使用、臨時裝片的制作等穿插其中，實驗中除提供常規(guī)的永久制片外，還準備新鮮的植物材料以供學生進行徒手切片和臨時裝片觀察。

這樣，既解決了“內容多、課時少”的矛盾，又綜合了實驗內容，有利于對照比較觀察，使學生加深了對植物的整體認識。更重要的是，由于實驗內容的優(yōu)化整合，節(jié)省了實驗學時，為增設綜合性和設計性實驗創(chuàng)造了條件。對于設計性實驗采用教師選題，學生獨立設計和操作實驗的方法。學生根據(jù)實驗目的，查閱相關文獻，設計實驗方案、自行準備實驗材料、選擇實驗儀器、合理安排好實驗步驟，教師給予適當?shù)闹笇В罱K由學生獨立完成實驗并提交實驗報告。“植物輸導組織的觀察”、“野外植物的鑒定”、“種子的結構和萌發(fā)”等是我們已經(jīng)或計劃開設的實驗項目，通過這些實驗，學生把所學的理論知識與基本技能有效結合，并進一步了解科學研究的基本思路與方法，也將被極大地激起學習興趣和創(chuàng)新意識。

二改革教學方法與模式，激發(fā)學生學習興趣和創(chuàng)造性

1改進教學運行模式，確立學生在實驗教學中的主體地位

以往的教學運行模式大多是實驗教師先講解實驗內容，甚至先把實驗步驟演示一遍，學生再開始按部就班地做，最后提交實驗報告。學生常常處于極為被動的學習狀態(tài)，學習積極性不高，懶于思考，教學氣氛沉悶，影響學生創(chuàng)造性思維的發(fā)揮。針對這一情況，我們需要對實驗教學運行模式進行改造，建立“學生預習—教師引導—學生操作—討論總結”的運行模式，即上一個實驗結束時布置預習，實驗課上教師用較少的時間對需要完成的實驗任務、關鍵步驟及注意事項做重點講解，然后大部分時間留給學生自己獨立動手操作和觀察。當學生遇到問題時多讓其他學生來回答，或組織小組討論，或者遇到難度大的問題時由教師及時給予啟發(fā)、提示、點撥。在實驗課將要結束時，教師對于重點問題進行補充并對整個實驗進行總結。有時可在學生動手操作前教師預先提出問題，讓學生帶著問題去實驗，比如在用洋蔥作材料觀察植物細胞的基本結構時，事先可以提問學生“為什么要用洋蔥鱗葉的內表皮，而以前的質壁分離實驗為什么選用外表皮”。實驗過程中學生就會選用不同部位去進行實驗，不斷進行比較，后來有些學生就會說“內表皮更容易撕下來”，“外表皮相對不好撕取，但有紫色，適于觀察質壁分離”，學生自己通過反復實驗就很好地解決了問題，同時也讓學生在實驗中始終保持濃厚的興趣和很高的積極性，待回答得到教師的肯定后，更是熱情高漲、信心滿滿，對以后的實驗也是一種促進，所以這是一種良性循環(huán)。同時，在每次實驗課前提出上次實驗中仍然存在的問題，讓學生自己分析出問題的原因，力求找到解決問題的方法。

改進后的教學運行模式，增強了學生學習的主觀能動性，讓學生真正成為實驗活動的主人。教師帶動學生進行獨立思考、積極實踐、主動探索。當學生的思考和探索出現(xiàn)困難時，教師及時給予回應，但并非簡單給出答案，而是引導學生去尋找答案。這樣，才能真正詮釋“學生是主體，教師是主導”的理念，在壓縮學時的情況下更好地鍛煉學生的動手能力和思考能力，極大地提高了學生獨立自主地解決實際問題的科學方法和能力、實驗技能、創(chuàng)新能力。

2采用比較教學法，加深對植物學理論知識的理解和掌握

植物學具有內容多、涉及面廣、知識龐雜而零碎、難記憶的特點，因此我們在實驗教學中可采用對比的教學方法，引導學生進行比較觀察[2]，如導管與篩管的比較，厚角組織與厚壁組織的比較，雙子葉植物根和莖初生結構的比較，以及與單子葉植物根莖的結構對比等等，通過橫向或縱向的綜合比較，使學生更容易理解、記憶和掌握所學內容。

3開展啟發(fā)式教學，激發(fā)學生的學習興趣

在實驗教學中，對于學生出現(xiàn)的問題，有些可不作正面回答，啟發(fā)學生自己思考。比如在觀察洋蔥表皮時有少數(shù)學生就提問：“洋蔥表皮應該是單層細胞吧，為什么我看到了好幾層細胞？”我先告訴他們洋蔥表皮是單層細胞，然后提醒學生是不是操作出現(xiàn)了問題，建議他們把臨時裝片取下來仔細檢查。他們把裝片取下來觀察后又放到顯微鏡下觀察，反復幾次后，基本都能回答：洋蔥表皮有褶皺，所以是幾層細胞疊在一起了。我又追問為什么會出現(xiàn)這樣的情況，如何進行改進呢？學生又興致盎然地用材料反復嘗試，最后做出了非常清晰的裝片，同時還總結出了一些操作技巧：撕取的洋蔥表皮大小應適中，可以先用刀片在表皮上輕輕劃出一個小方塊；表皮放到載玻片的水滴上后，要先用鑷子充分將其鋪展開等。通過這樣簡單的小實驗，學生的學習興趣大大提升，并逐漸學會發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的方法。其他的案例還有很多，例如，雙子葉植物根的初生結構中，木質部和韌皮部是相間排列，而莖卻是內外排列，它們是如何轉變的？在觀察洋蔥根尖細胞有絲分裂時，可以看到一個細胞內有多個染色很深的部分，那是細胞核而不是核仁？正是這些問題啟發(fā)了學生通過“靜止”的切片來理解植物的立體結構，了解植物生長的動態(tài)過程，加深對理論知識的理解，調動了學習的積極性，啟發(fā)學生積極思考，提高了學習效果[2]。

4應用現(xiàn)代化教學手段

植物學涉及的是大自然中豐富多彩、奧妙無窮的植物類群及其結構與功能，用語言或傳統(tǒng)的教學掛圖、手繪圖或模型難以充分展現(xiàn)，因此在實驗教學中引入計算機多媒體技術、網(wǎng)絡技術等現(xiàn)代化的教學手段，是非常有必要的，它可以把抽象的植物顯微結構變得形象具體、生動有趣，提高教學效率和學生的學習興趣，有利于學生對教學內容的理解和掌握[3]。同時，為了讓學生了解更多的實驗知識和技能，有些稍復雜或者常規(guī)實驗教學難以完成的實驗，我們通過運用一些視聽教學工具，比如錄像、幻燈、實物投影儀及多媒體、網(wǎng)絡教育等多種現(xiàn)代化的教學工具，將實驗過程生動地展現(xiàn)給學生，由于這些教學手段信息量較大，從而彌補了學時不足、實驗儀器設備不足等因素可能給實驗教學帶來的不良影響[4]。

此外，可以從學生自己完成的植物切片中挑選實驗結果理想的裝片，利用顯微攝像技術拍攝下來，通過多媒體手段展現(xiàn)給其他學生觀看，同時請操作者進行講解，這將大大提高學生的實驗積極性。

5讓學生參與實驗的準備工作，自主采集實驗材料

以前的實驗準備工作都是由教師或實驗技術人員來完成的，如試劑的配制、實驗材料的采集以及儀器的調試等都在學生進入實驗室之前準備妥當。學生進入課堂后只要利用現(xiàn)成材料，按照實驗方法和步驟，驗證一下實驗結果即可。這種方式對學生而言完全是被動接受，沒有真正參與到實驗中來，實驗積極性也不高。為了改變這種狀況，結合上課內容，某些實驗可以讓學生自己動手采集或培養(yǎng)植物材料，并在布置預習任務的時候就告知學生。這樣，在整個實驗過程中，學生變被動為主動，不但培養(yǎng)了學生動手動腦的習慣，而且激發(fā)了學生的興趣和求知欲。如在觀察植物輸導組織的實驗中，學生根據(jù)自己設計的實驗方案采集或購買實驗材料（因時間限制，此次實驗的試劑由實驗技術人員根據(jù)學生所提要求配制）。學生準備的材料非常多樣化，有黃豆芽、芹菜、大白菜、南瓜莖、香蕉皮、松枝等，不同小組使用的材料不一樣，而且都是自己親手采集回來的，學生積極性會非常高，甚至有學生提前來到實驗室進行預實驗，這是以前從未有過的狀況。又如在觀察植物細胞有絲分裂的實驗中，教師發(fā)給每個學生4瓣大蒜，讓學生自己培養(yǎng)大蒜根尖。學生在用自己準備的材料做實驗時，會特別用心，其創(chuàng)造性自然可以得到更大的發(fā)揮，當然這對教師專業(yè)素質的要求也更高，對教師的工作也是一種很好的促進。

三開設“第二課堂”，開展積極有益的課外科技活動

實驗課時畢竟有限，但我們可以將實驗教學延伸至課外，努力開設“第二課堂”，打造全面科學的人才培養(yǎng)環(huán)境。

1走進豐富多彩的校園植物世界

植物世界姹紫嫣紅，它就存在于我們每一個人的生活中，在我們的身邊隨處可見，它是我們學習植物學的“寶典”。作為課堂教學的有益補充，積極開展“走進校園植物世界”的實踐創(chuàng)新活動。我校現(xiàn)有三個校區(qū)，占地面積1600余畝，具有較豐富的植物資源，分布有28個科39個屬，100多種植物。教師帶領學生走出教室，對校園中常見的和重要的植物種類、植物特征、分類常識、生活習性等進行生動講述，不僅可以有效利用校園內的植物資源，使枯燥的專業(yè)知識鮮活起來，提高學生的專業(yè)興趣，而且使學生從被動接受變?yōu)橹鲃咏邮埽欣谂囵B(yǎng)學生的認知能力、探究能力和創(chuàng)新能力[5]。

2指導學生開展科學研究，積極鼓勵學生申報各類科研項目

對科研有興趣的同學，可以結合教師的科研課題，找出自己可獨立完成的問題，設計課題，積極申報各類科研項目，如：實驗室開放項目、大學生科研立項、省級大學生科研項目等。指導教師本著為培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力的思想，不僅從實驗的設計、申請書的撰寫、課題的實施和結題等方面給與指導，還從經(jīng)費上保證了課題的順利完成。因此，指導教師主要作用是激發(fā)學生的創(chuàng)造靈感，使學生親身經(jīng)歷完整真實的科研過程，享受科研的樂趣和成就感。

3營造良好的校園創(chuàng)新氛圍

科研本身就是創(chuàng)新的過程，本校科研氣氛濃厚，每年都有一定數(shù)量的國家級、省市級課題獲批，經(jīng)常舉辦“碩博論壇”、“教師科技工作報告會”、“省級專題學術交流會”等學術活動。教師通過積極引導學生參加這些活動，使學生拓展視野，了解植物學科最前沿的理論和發(fā)展的最新動態(tài)，使學生真切感受到科學理論發(fā)展帶來的活力，引起學生科技創(chuàng)新的極大興趣[5]。

以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)造力人才為目標的教育觀念的轉變是高等教育改革的必要條件[6]。通過植物學實驗教學的改革探索，可以充分調動學生學習的積極性，激發(fā)學生的求知欲望，在傳授植物學知識和實驗技能的同時，培養(yǎng)學生獨立思考和自主學習的能力，增強學生的創(chuàng)新意識和實踐能力，進而提高學生的綜合素質，使學生在當前激烈的就業(yè)競爭中處于不敗之地。

參考文獻

[1]汪矛.植物生物學實驗教程[M].北京：科學出版社，2003.

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[3]姜恩來，倪福太，程焉平.現(xiàn)代化教學手段在植物學教學中的應用[J].吉林師范大學學報：自然科學版，2006，27(4)：86-87.

[4]薛春麗，郝小燕，王衛(wèi)疆.關于“植物學實驗”教學改革的探索與實踐[J].南昌教育學院學報：高等教育版，2010，25(3)：83-85.

[5]李璟琦.植物學實驗教學與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的研究[J].陜西教育學院學報，2010，26(1)：110-112.

[6]陳斌.改革實驗內容培養(yǎng)創(chuàng)新能力[J].實驗室研究與探索，1999，18(2)：24-25.