基于應用型人才培養的植物學實驗改革與實踐

馬英姿　張家玲　胡文俐

[摘 要]植物學實驗是高校農林類專業的一門重要的專業基礎課程，植物學實驗教學可以幫助學生培養獨立思考能力，形成科學素養，掌握實驗技能。通過對傳統植物學實驗教學模式進行改革探討，對植物學實驗課程的實驗項目設計、授課方式、實施過程以及考評體系等進行改革與實踐，提高了大學生的創新能力，使人才培養模式滿足當今社會對應用型人才的需求。

[關鍵詞]植物學實驗；教學改革與實踐；應用型人才培養

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）06-0105-04

在我國經濟高速發展的今天，社會需求大量的應用型人才，尤其是理工類專業人才。因此培養應用型人才，提高學生的實踐應用能力，是高校教學改革的重中之重。盡管近年來，各高校對實踐教學的重視程度不斷提高，但不可否認，教學中重理論、輕實踐的觀念依然存在。[1]如何培養和提高大學生的實踐能力，增強高校對社會應用型人才培養的力度，越來越成為我國社會和高校人才培養共同關注的焦點和需要不斷深入研究的重要問題。[2][3]國內外一些專家[4][5][6][7]對學生的實踐能力、創新能力培養途徑進行了相關探討，認為通過科學實踐，可增強學生對科學知識的理解能力。

植物學是農林高等院校的林學、園藝、森保等專業的基礎主干課程，植物學實驗教學是植物學教學中不可或缺的環節，通過觀察實驗，可以較為直觀、感性地理解植物學理論知識，能有效地提高學生的實驗設計、觀察繪圖和綜合分析能力，同時也能培養學生嚴謹的科學態度、實事求是的科學精神及科學思維方式。[8]因此，植物學實驗課程的改革也必須與時俱進。本研究針對傳統植物學實驗教學模式不適應現代社會對人才需求的現狀，對植物學實驗課程的實驗項目設計、授課方式、實施過程以及考評體系等進行了改革和完善，使人才培養模式更適應當今社會應用和創新型人才的需求。

一、實驗課程體系及授課方式的完善

植物學實驗多年來備受重視，表現為更加關注學生應用創新型能力的培養。過去的植物學實驗課程教學一般以驗證型的實驗為主，教師很少涉及綜合類、設計類的實驗，研究性的實驗則少之又少。近幾年生物學科迅猛發展，加上國家對應用型人才培養的需要，植物學實驗這門課程已經從植物學中抽離出來，作為一門單獨的實驗課程存在，同時也完善了的實驗課程體系，從各個環節實現應用型人才的培養。

（一）基礎驗證型實驗

開設植物學傳統的基礎驗證型實驗項目，主要是為了讓學生掌握好植物的一些內部結構基本知識和基本實驗操作技能，這是學生有效獲取專業知識和獨自完成實驗能力不可缺少的學習環節。基礎驗證型實驗要求學生在顯微鏡下觀察植物的基本結構，掌握生物給圖的基本要領，還要讓學生掌握制作植物切片和植物標本等基本技能，這類實驗可以讓學生獲取很好的植物研究基本功。因此，在此類實驗實施過程中，必須對學生嚴格要求，養成良好的實驗習慣，為以后開展高層次的科學研究打下堅實的基礎。

（二）綜合設計型實驗

綜合設計型實驗可以有效地培養學生利用所學植物基本知識對實踐中出現的問題進行分析與總結的能力。其主要實驗步驟為：選擇研究課題——查閱相關資料——確定實驗方案——實驗實施——得出結果——對結果進行分析與討論——得出結論。這類實驗考察學生靈活運用所學知識與實驗技能的能力，目的是提高學生分析、解決問題的科研能力。例如，我們讓學生自行設計一個觀察植物種子萌發的實驗，學生可以選擇自己喜歡的植物作為實驗素材，以水分、土壤、溫度等環境因子對植物種子萌發的影響為研究起點，觀察植物種子的形態結構、萌芽方式以及環境對植物的生長發育的影響。綜合設計型實驗課鍛煉了學生將多學科知識和實驗原理以及方法綜合運用的能力，靈活性較強，要求學生們做到融會貫通，對他們的綜合思考問題的能力要求較高。

（三）探究創新型實驗

探究創新型實驗的目的是為了培養學生的科研能力，其根本目的是為國家培養應用型人才。此類實驗能充分利用學校相關開放式和半開放式實驗室，任課教師可以結合自己的科研項目、優秀畢業論文以及生物類的科技競賽等，為學生設計一系列有深度、有廣度的探究創新型實驗，其實驗結果可以通過研究性實驗報告的形式發表。[9]此類實驗包含專業技能培訓和創新實踐能力的培養，對學生而言有一定的難度，建議由實驗老師給出多個選題，讓學生根據自己的興趣自由選擇。整個實驗方案由學生自主設計，自主完成，教師可在適當時給予學生一定的指導，最后由學生以研究論文或研究報告的形式將實驗結果整理出來。這類實驗屬于創新型實驗，可以更好地培養學生的動手操作能力、創新能力、分析實驗能力，還可以讓他們形成嚴謹的科研思維。此類實驗綜合性強，完成時間較長，對學生的科研綜合素質要求較高，需要對實驗有濃厚的探究興趣，可以先讓少量興趣濃厚、基礎好的優秀學生先參與，再輻射帶動本專業其他的學生不斷參與，最后達到全面提高學生的科研創新能力的目的。

（四）授課方式的完善

實驗課是對學到的理論知識起到鞏固和強化作用，所以一般情況下，植物學實驗課的進程安排是稍晚于理論課教學之后幾個學時。目前，高校專業基礎課都面臨著課時少任務重的矛盾，為了使學生盡可能完成實驗計劃，我們對實驗內容、進度和方法進行了適當調整。如現在農林院校的植物學課程理論學時一般只有20多節，對于分類學這部分內容幾乎只能簡單介紹分類學的基礎知識，根本沒有時間去學習植物的具體特征，對植物的分類識別教學幾乎全部都集中在為期半周或一周的植物實習當中。學生在短期內需要記憶大量的植物名稱和特征，但時間太短，有的同學幾乎假期一過就忘得差不多了。為了更好的讓學生認識植物，并提高學生識別植物的興趣，平時在課堂上結合理論舉例說明時，可以向學生簡單介紹一些植物，并告知它們在校園里的大體位置，讓學生課余時間去尋找并觀察，學生找到后，可采集標本，在上課前帶到課堂請老師核對，對采集標本的同學，在平時成績中可適當加分。實踐證明，這種方法對提高學生認知植物的興趣有很大的促進作用。教學中發現，只要對學生提出了相關的要求，課后總會有不少同學在校園里尋找和辨認植物。除了教師指定的植物，校園里還有很多掛牌的樹木，學生可以主動的去辨認、學習，當發現一些感興趣的植物時，學生就會自己采集，課前帶來請教教師，教師在上課前花2-3分鐘時間集體講解，大部分學生會記下這種植物。這樣日積月累，學生對植物的分類學習會達到一個非常理想的效果。學生在分類學實驗前已經認識了很多植物，對植物有了直觀的認識，這樣在進行花、葉的形態比較學習時，學生不但記得牢固，而且增強了對植物特點的分析判斷能力，大大提高了學習效果。

二、植物學實驗內容的改革實施方案

植物學實驗課程是高校生物科學、園林、園藝等專業學生學習的第一門實驗課程，有助于學生培養自己的專業興趣。植物學實驗設計中包括了驗證性實驗、綜合性實驗和探究性實驗，綜合性實驗和探究性實驗往往需要較長的時間才能完成，因此，在保證植物學實驗改革方案順利實施方面，我們也做了一些探究。

（一）充分應用現代電子設備，提高驗證性實驗課的教學效果

植物學實驗中有部分實驗屬于傳統的驗證性實驗，主要是觀察植物細胞結構及組織結構。由于給學生的切片材料是整體的截面，一般來說是一個復雜的復合組織，學生需要在復雜的組織結構中尋找、發現所要觀察的目標，這對于初學者來說難度較大。很多學生面對著復雜的顯微圖像，不知哪些對象才是自己的觀察目標。面對這種情況，傳統的教學是教師一對一指導，這樣不但教師工作量大，還耽誤學生的時間。隨著科學技術的迅猛發展，高校的植物學實驗課堂上出現了數碼顯微互動系統，通過數碼生物顯微鏡和多媒體設備，可以實現師生之間的互動，真正使教和學的溝通更直觀有效。[10][11]如果通過顯微互動的方式來指導植物學實驗教學，教師在組織結構觀察方面與學生的互動將會加強，學生的學習效果自然會顯著提高。

隨著網絡技術的飛速發展，教育資源共享范圍逐步擴大。教師和學生可以充分利用網絡平臺，如建立植物學實驗學習微信平臺或QQ群平臺，學生在做實驗時，如果遇到不能及時理解的內容，可以用手機拍照，發在微信或QQ群里，教師和已經理解問題的學生都可以參與解答，同學們也可以上傳當天實驗較為理想的圖片，供給大家共同復習。教師也可在實驗課前上傳一些相關的實驗視頻資料，將實驗內容、操作方法、需要注意的事項等，上傳到植物學實驗微信群或QQ群里，讓學生預習，充分地做好實驗前的準備。同時，教師還能通過平臺及時了解學生對實驗的掌握程度及學習的積極性。此外，教師也可以在群里發一些國內外有名的有關植物學實驗方面的網站鏈接，利用網絡資源去幫助學生更好的學習，這樣就能讓學生視野更加開闊，了解到本學科的科學研究前沿，把握正確的學科發展方向。

總之，充分利用現代電子設備的便利，最大限度利用網絡平臺是提高植物學實驗課程學習效果的一種行之有效的手段。

（二）結合研究小專題完成綜合性實驗，培養學生的綜合及創新能力

大一的學生從高中過來，基本上還沒有自己動手做過一個完整的植物學實驗。而傳統的植物學實驗大多都是一些驗證性的實驗，如細胞觀察，形態學觀察等，相對來說較為枯燥。我們在進行傳統實驗的同時，設計了一些難度適中的，讓學生較易進行并能獲取成就感的綜合性實驗，以提高學生的專業興趣。如我們設計的一個綜合性實驗——《種子的萌發及培養》，就是以研究小專題的形式進行的，結合學生所學專業，讓學生自由選取種子，如園藝專業的學生，可以選取觀賞植物的種子為實驗材料，如對柚子種子進行處理，讓學生了解柚子種子的結構，外種皮去除方式及其對種子萌芽的影響，環境因子對種子萌發的影響等。在觀察種子萌發的變化過程后，學生可以將種子種植到各式花盆中，然后繼續觀察種子的出土方式，確定柚子是子葉出土型幼苗還是子葉留土型幼苗。

實驗中還讓學生根據觀察情況自行設計實驗記錄表格，記錄和總結實驗情況，有學生設計了如下表格，基本能較完整地記錄和總結實驗的結果。

在實驗中，教師定期指導學生進行記錄和數據計算，并將該研究中需要應用的概念和數據隨時引入，如發芽勢，本科學生還不清楚其概念和計算方法，教師可指導其查閱資料弄清楚計算方法后，再填入表格中。實驗完成后，再引導學生對表格中的數據進行分析。

當幼苗生長到一定高度時，可以讓學生對幼苗進行一定的造型，做成盆景，放在實驗室進行評比，并計算實驗成績。學生在這個實驗過程中不但學會了觀察種子萌發和對幼苗的培養，實驗技能得到了加強，并且結合專業特點，有很大的成就感，提高了學習興趣，實驗效果大大增強。更重要的是，這種綜合性的實驗，能讓學生形成良好的科研素養，為以后進一步的科學研究打下堅實的基礎。實驗完成后， 90%以上的學生認為，該類實驗使得他們的能力得到增強，而且對本專業的學習興趣也大大提高了。

（三）充分利用課余時間，開設不同的專題學習小組

在開學初，我們針對學生的學習進行了簡單的問卷調查，其中問道：你愿意利用課后的時間查閱文獻，參加實驗專題研究小組，并自己動手做一些實驗嗎？80%的學生表示愿意，10%的學生表示怕做不好。調查結果表明，大多數學生對參加專題小組的學習是感興趣的。為了提高學生對植物學的學習興趣，滿足不同興趣類型的學生的需求，我們成立了不同的專題學習小組，有植物識別小組、種子萌發與培養小組、植物花型收集與比較小組等。學生根據自己的興趣愛好參加不同的專題小組。這些專題小組的學習內容可以與相應的實驗課、理論課及野外實習等相結合，以提高學生學習這些課程的興趣。每個專題小組可以讓學生自己選出小組長，負責實驗進程以及聯系老師。實驗專題小組開設的目的是讓學生將零散的課余時間利用起來，積極主動的去學習和探索植物知識，逐步培養他們學習植物學的興趣，促使他們進行專業方面的交流溝通，以更好地完成一些創新性的、具有挑戰意義的植物學實驗，達到應用型人才培養目標。

三、增加植物學實驗的平時成績權重，改革和完善植物學實驗考評體系

任何一門教學課程都有一定的考評體系，植物學實驗這門課程也應該有與之相應的明確的評定標準 。[12][13]成績評價標準要求能夠體現出學生的動手能力、分析解決問題能力以及創新能力的差異，并且可以充分調動和發揮學生自主學習的積極性。針對以往考評方式的弊端，我們做了一些實驗考評的改革探索，具體如表2。

從表2中我們可以明顯看到改革前后考評體系的差異，在課程開始之前就應向學生講明植物學實驗的考核制度和評分方法，讓學生清楚的知道考核方式，以便他們能夠迅速把握該門課程學習的重點。完善的植物學實驗考評體系應包括課堂上提問和回答問題、實驗具體操作、撰寫實驗報告及學生分析解決問題的能力。植物學實驗考核應注重學生每次實驗的表現，增加平時成績的權重，最終植物學實驗成績構成為：平時成績占35%，實驗報告占55%，期末成績占10%。平時考核包括平時課堂表現和課后學習情況，實驗報告包括課堂上的驗證性實驗的繪圖報告、綜合性實驗和探究創新型實驗的綜合報告，實驗報告可以看出一個學生的學習態度、實驗操作能力及對實驗結果的分析能力。平時成績=考勤及課堂提問（5%）+實驗操作技能（15%）+實驗完成情況（5%）+參加網絡學習互動（5%）+參加小專題學習小組（5%），實驗報告成績=驗證性實驗（20%）+綜合性實驗（25%）+探究型實驗（10%），期末考核成績 =實驗操作（5%）+實驗理論（5%）。從表2中可以看出，改革后的期末考試成績所占比重減少，而平時成績比重增加，這是因為期末考試特別是理論考試部分是學生可以利用較短時間突擊的，這樣只是考查了學生的短期記憶能力，而植物學是相關專業課的基礎學科，加強平時的實驗成績比重，能促進學生在平時就有一個端正的學習態度，真正扎實地學好實驗技能，為以后的專業學習和科學研究奠定牢固的基礎。

四、結束語

總之，對于植物學實驗課程來說，要想提高學生的綜合實驗能力，需要教師在實踐中不斷探索，不斷調整，充分調動學生的學習興趣和主觀能動性，讓學生認識到植物學實驗是以后從事科學研究的重要專業基礎，必須認真學習，同時教師在實驗課程體系、實施方案及考評體系方面也需要根據學生的實際情況在實踐中不斷改進，這樣才能使植物學實驗教學持續培養出具有創新精神和實踐能力的高素質人才，以符合社會發展需求。

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[責任編輯：鐘 嵐]