基于項目教學法構建植物生理學實驗教學新體系

鄭元 趙芬 陳詩 王瑞苓 馬煥成

摘要：傳統的植物生理學實驗教學普遍存在著實驗內容陳舊、實驗模式單一、實驗技術落后等問題，已經遠遠滯后于學科及相關領域的發展，極大限制了學生對植物生理學研究前沿技術的了解。基于項目教學法構建了植物生理學實驗教學新體系，將傳統的驗證性實驗改變為設計性項目研究，引導學生獨立完成“項目設計→方案制訂→項目實施→交流討論→完善總結→論文撰寫”的整個項目教學過程，并將傳統實驗方法和現代儀器測定方法相結合，使學生既能深刻地了解實驗原理，又能接觸到先進的分析儀器。通過對植物生理學實驗教學的改革與創新，顯著提升了學生的科研能力和創新能力，旨在為我國農林高校的專業實驗教學改革提供參考。

關鍵詞：項目教學法；植物生理學；實驗教學；科研思維；創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）32-0171-03

一、引言

實驗教學是高等院校實踐教學的主要組成部分，是體現理論知識和實踐技能相結合的重要教學活動，也是學生鍛煉創新思維、提高動手能力的必要學習環節。植物生理學是一門理論聯系實際的典型應用型學科，植物生理學的實驗教學是培養學生科研素質、提高學生實踐能力的重要途徑之一，在農林高校的專業教學與創新教育中發揮著重要作用。因此，如何在實驗教學中培養學生獨立思考并勇于創新的綜合能力值得我們深思，植物生理學的實驗教學改革勢在必行。

二、植物生理學實驗教學現狀

雖然植物生理學具有實驗性較強的特點，但是傳統的植物生理學實驗教學普遍存在著實驗內容陳舊、實驗模式單一、實驗技術落后等問題，表現為學生只是按照教師的布置進行一些驗證性的機械操作，在整個實驗過程中扮演被動的“操作工”角色，而創新性實驗和綜合性實驗較少，缺乏對學生的科研思維訓練與創新能力培養，從而導致其與植物生理學的學科發展相脫節，實驗教學效果較差，學生的積極主動性不高。目前，國內已有部分高校相繼開展了植物生理學實驗教學改革與實踐活動。陳穎等通過對植物生理學實驗指導自編教材、教學大綱的改寫，設計性和綜合性實驗的設立和實施，初步建立了具有林業院校特色的植物生理學實驗教學體系。謝國生等對農科類植物生理學實驗的教學內容、實驗方法、實驗考評體系進行了改革創新，取得了一定的實驗教學效果。盡管如此，高校現行開設的大部分植物生理學教學實驗，仍然遠遠滯后于學科及相關領域的發展，許多新方法和新技術均未能在教學實驗中充分體現，極大限制了學生對植物生理學研究前沿技術的了解。因此，如何優化植物生理學實驗教學內容與方法，有效提高植物生理學的實驗教學質量，是當前植物生理學教師面臨的一個難題。

三、項目教學法的內涵

項目教學法是由美國著名教育家凱茲博士和加拿大教育家查德博士共同創建的一種以學生為中心的活動教學法，其目的在于培養學生的自主學習能力、實踐動手能力、分析解決問題能力，從而提高學生學習的積極性、主動性、創新性。這種教學方法是通過“項目”形式開展教學活動的教學新方法，以項目為主線、教師為主導、學生為主體，即師生通過共同實施一個完整的“教學、科研項目”而進行的教學活動，體現了“教”與“學”的雙向互動教學過程。項目教學法近年來在我國高職高專院校的部分專業中得到了應用，并取得了不錯的教學效果，但在包括農林高校的本科院校高等教育教學中未能引起足夠重視，尤其對于該方法在專業實驗教學中的研究與應用尚未見報道。由此可見，實施項目教學法將是高等教育領域的一場革命，它不僅要求我們實現教育理念的轉變，還必須實現傳統教學體系的徹底變革。因此，在農林高校專業實驗教學中開展項目教學是一個創新的嘗試，通過項目教學過程將“教師布置，學生被動操作”的傳統體系變革為“教師引導，學生自主研究”的新體系，注重培養學生的科學素質、創新能力、合作精神，旨在為我國農林高校的專業實驗教學改革提供參考。

四、基于項目教學法的植物生理學實驗教學改革與創新

筆者針對植物生理學實驗教學中存在的一系列問題，基于項目教學法構建了植物生理學實驗教學新體系，將傳統的驗證性實驗改變為設計性項目研究，引導學生獨立完成“項目設計→方案制訂→項目實施→交流討論→完善總結→論文撰寫”的整個項目教學過程，并將傳統實驗方法和現代儀器測定方法相結合，使學生既能深刻地了解實驗原理，又能接觸到先進的分析儀器。每個項目的方案設計、準備工作、具體實施、結果分析、論文撰寫等都由各實驗小組獨立完成，教師在實驗教學的各個環節只給予適當的指導，這種方式能夠培養學生的獨立思考能力與創新協作精神，提高學生的理論聯系實際能力和動手操作能力。

1.項目設計。以西南林業大學林學專業為例，將植物生理學實驗教學中的四個驗證性實驗改變為四個設計性項目，構建了植物生理學實驗教學新體系，見表1所示。

2.方案制訂。將學生按照自由組合方式分為4～6個實驗小組（5～8人/組），每組根據興趣愛好分別確定四個項目的研究選題和研究內容，由教師教會學生使用CNKI、維普、萬方、Web of Science等數據庫，或通過植物生理學研究相關的代表性學術期刊《Plant Physiology》、《Physiologia Plantarum》、《Acta Physiologiae Plantarum》、《植物學報》、《植物生理學報》網站，由每個小組獨立檢索查閱國內外重要文獻，歸納匯總資料，制訂四個項目的研究方案，然后由教師審閱并提出修改補充意見。

3.項目實施。根據制訂的項目研究方案，每個實驗小組獨立完成四個項目的整個實施過程，在此期間遇到無法解決的問題時，由教師給予適當的指導。實驗研究材料可以選擇校園常見的植物，比如滇潤楠、香樟、爬山虎、油麻藤、三葉草等，也可結合指導教師科研項目中的研究材料加以利用。項目實施過程中的器皿準備、儀器調試、材料預處理、試劑配制、形態/生理指標的觀察測定、數據整理、結果分析等一系列環節均由小組成員協調完成。此外，各個小組之間可以定向研究同一植物對不同處理的響應，或者比較不同植物在相同處理下的差異，然后橫向對比各自研究結果，統籌分析討論。

4.交流討論。待項目完成后，由各實驗小組組長匯報項目研究成果，其他小組提出問題共同討論。通過不同小組之間的相互質疑，幫助學生學會自評互評，相互取長補短。通過教師與學生之間的互動探討，進一步鍛煉了學生應用理論知識分析解決問題的能力，又有助于學生認識到解決問題的途徑具有多樣性。

5.完善總結。學生匯報完畢，教師主要針對項目的設計方案、完成質量、創新性和應用性等方面進行點評、完善和全面總結，并及時記錄歸檔應用項目教學法在植物生理學實驗教學中取得的經驗和需要改進之處。

6.論文撰寫。在學期規定時間內，每個實驗小組按照科技論文寫作的標準格式，獨立撰寫科研論文，然后交給教師批閱。教師對論文的寫作進行評價指導，對于內容新穎、寫作規范的論文，教師進行重點修改完善，并推薦學生積極向專業學術期刊投稿發表。

五、實驗教學改革效果評價

通過對植物生理學實驗教學的改革與創新，取得了顯著的教學成效，具體表現為：①提高了學生對植物生理學研究的興趣熱情，以及主動參與大學生科技創新基金的積極性；②增強了學生通過自主學習獲取知識的能力；③加強了學生的動手操作能力和解決問題能力；④培養了學生的團隊意識和協作精神；⑤加強了學生撰寫科技論文的能力。總之，學生通過植物生理學實驗課程的學習，得到了良好的科研思維訓練，顯著提升了自身的科研能力和創新能力。筆者所在課程組根據多年的實驗教學改革與實踐經驗，編寫了《基于項目教學法的植物生理學實驗指導》，摒棄了一些技術陳舊的實驗，增加了應用先進儀器設備的實驗，并注重對同一種實驗應用多種研究方法加以比較，實驗設計具有較好的系統性、研究性、實用性，適合農林高校農學、林學、資環、生技等專業本科生實驗教學使用。今后，關于植物生理學的實驗教學改革仍需深入研究，我們將繼續堅持“基礎與前沿相結合，傳統與創新相結合”，在實驗項目的優化、先進儀器和技術的引入等方面不斷探索，努力取得更大的進步。

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