植物生理學設計性實驗開設初探

方玉梅　李樹江　譚萍

摘 要：應對貴州省普通本科高校向應用型高校轉型發展的需求，結合植物科學與技術專業的人才培養要求及植物生理學實驗教學的要求，開設設計性實驗“植物生長物質對種子萌發的影響”。通過實施獲得以下經驗：結合植物科學與技術專業選擇常見蔬菜的種子作為材料，開展植物生長物質誘導植物種子萌發的研究。通過改變生長素類、細胞分裂素類等植物生長物質的藥劑處理的濃度、浸泡時間以及培養條件等，觀察種子的萌發情況，統計8d內各種處理的種子發芽率和下胚軸長。結合實驗中出現的現象、問題、結果進行總結分析，探討改進的方法；增強了學生的學習主觀能動性，提高了學生分析問題和解決問題的能力，培養了學生的探索創新精神，為以后進行大學生科研項目及畢業論文的設計奠定一定的基礎。

關鍵詞：植物生長物質；設計性實驗；初探

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）01-0113-03

Abstract：In order to meet the needs of the transformation from ordinary undergraduate colleges in Guizhou to application-oriented colleges and universities，the requirements of plant science and technology specialty training and the requirements of plant physiology teaching，the designing experiments of “effect of plant growth substance on seed germination”. The following experience has been achieved through implementation：the selection of common vegetable seeds as plant materials should be combined with plant science and technology specialty；by changing auxin，cytokinin and other plant growth substances treatments concentration，soaking time and cultivation condition，the germination of seed germination rate was observed and statistics within 8 days of various processing seeds and hypocotyl length；summary analysis should combine the phenomena，problema and results in the experiment，and discuss the improved method；enhance the learning initiative of students，improve students' ability to analyze and solve problems，to cultivate the students' innovative spirit，lay a foundation for the design of college students after graduation thesis and research projects.

Key words：Plant growth substance；Designing experiment；Exploration

植物生理學設計性實驗，是集植物生理學課程的綜合知識或與其相關課程知識于一體的實驗項目，其目的是培養學生的綜合分析能力、實驗動手能力、數據處理能力及查閱中外文資料的能力[1-2]。六盤水師范學院植物生理學課程是省級精品課程，是植物科學與技術專業必修的專業基礎課，實驗學時為36學時。2015年12月，六盤水師范學院被省教育廳確定為貴州省普通本科高校向應用型高校轉型發展的試點學校，根據《教育部、國家發展改革委、財政部關于引導部分地方普通本科高校向應用型轉變的指導意見》（教發〔2015〕7號）的要求，以培養學生的實驗技能和綜合素質為重點，我們準備改革植物生理學實驗教學內容和實驗項目，對原有實驗項目進行整合和改進，降低原來驗證性實驗的比例，新增設計性實驗項目。通過設計性實驗項目的增設，充分鍛煉了學生查閱文獻資料、撰寫實驗方案、實驗操作、實驗數據處理和綜合分析的能力。通過植物生理學實驗系統的技能的訓練，逐步提高學生認識問題、分析問題、解決問題的能力，為今后從事與植物生產類相關的工作打好基礎。實施以來，在促進教學內容和方法的改進、學生操作技能和科研素質的提高方面取得了一定效果[3-4]。

1 實驗方案的設計

1.1 植物材料的選擇 植物生理學是植物生產類各專業的專業基礎課，開設學期是大學二年級第一學期，學生僅學過相應的基礎性課程，對專業課了解甚少，植物生理學是銜接基礎和專業課重要的橋梁紐帶，在教學過程中結合植物生產中的相關知識進行植物生理學實驗的講解和實踐，不僅可以增加學生對植物生產類的專業興趣，也為植物栽培的專業課打下良好基礎[5]。因此，在進行植物生理學實驗教學中我們設計了涵蓋“植物生長物質”和“植物的營養生理”兩個章節的實驗項目“植物生長物質對種子萌發的影響”，由學生自主選擇與專業相關的常見的作物種子如番茄、甘藍、辣椒、茄子、小麥等作為實驗材料，通過這樣可以在實踐過程中培養學生對本專業的興趣。

1.2 植物生長物質的選擇 植物生長物質是一類能調節植物生長發育的微量有機物，包括植物激素和植物生長調節劑。植物激素是在植物體內合成的，由于含量很低、難以提取，無法滿足大規模現代化農業生產的需要，目前，在農業生產中大量使用的植物生長物質主要是植物生長調節劑，包括植物生長促進劑和植物生長延緩劑[6-7]。endprint

將學生分成若干小組（每組4～5人），以組為單位，根據已掌握的理論知識，進行相關文獻的檢索查閱，并進行實驗方案的設計與撰寫，自主選擇不同的植物生長物質的種類、處理濃度及處理時間來處理植物種子，對照為蒸餾水。學生根據自己選擇的植物種類，結合期刊數據庫查閱文獻資料的結果，來設計出具體的生長物質（以下簡稱藥劑）處理條件，寫出方案，讓教師最后把關。通過這樣的方式，可以讓學生真正掌握種子萌發實驗設計的整個過程、方法，包括實驗方案的撰寫。

1.3 培養條件的選擇 培養條件的選擇包括溫度、光照、水分及通氣狀況。學生根據自己選擇的植物種類，結合期刊數據庫查閱文獻資料的結果，來選擇出具體的每一種種子萌發的培養條件。在整個實驗過程中，要求學生對每份材料從藥劑處理濃度、藥劑處理時間到發芽試驗均設3次重復，并詳細記錄實驗過程中出現的現象、問題及注意事項。

1.4 實驗方案的確定 通過選擇不同的植物材料、不同濃度的藥劑處理、不同的處理時間、不同的培養條件，完成了整個實驗方案的設計。每4～5個同學為1小組，要求每組同學選擇一種植物材料，一種生長物質，分別設計3個不同濃度的藥劑及3個不同的浸泡時間的處理，分別以蒸餾水處理為對照，共10個不同的處理進行發芽試驗，均設3次重復。

2 實驗方案的實施

2.1 材料處理 學生將選擇好的種子材料先消毒，以防種子在萌發過程霉變。然后根據設計好的實驗方案，按照藥品配制要求對實驗所需植物生長物質進行配制，并自己總結實驗步驟，繪制出實驗操作的流程圖和實驗操作中的注意事項表。本實驗所需要的試劑種類都是植物生長調節劑類，由于這類物質在水中的溶解度不盡一致，有的需要醇為助溶劑、有的需要酸或是堿作為助溶劑，所以在配制過程中需要教師進行適當的指導，由學生自己配制完成。根據方案對已經消毒的種子進行不同濃度的藥劑和不同浸泡時間處理。

2.2 發芽試驗 將處理好的種子在培養皿中以濾紙作發芽床，隨機選取種子50粒播于其中，放入設定的培養條件下進行實驗。

2.3 種子活力的測定 學生需要熟練掌握種子活力的概念、表示、具體的測定方法及計算公式[8]。在培養過程中，從第3天開始每天定時記錄發芽的種子粒數，到第9天為止。第9天記發芽率并隨機選取10株測定各處理正常幼苗的下胚軸長，計算種子的活力指數。

3 結果分析

根據發芽種子數和下胚軸長的測定結果計算種子活力并進行分析，如不同藥劑處理導致發芽粒數和下胚軸長的差異，不同浸泡時間導致發芽粒數和下胚軸長的差異，比較哪種藥劑處理可以提高發芽粒數，哪些藥劑處理可以促進下胚軸伸長，以及各種不同種子的藥劑處理的最適濃度和最適浸泡時間。

4 討論與總結

4.1 討論 實驗指標測定完成后，根據實驗中出現的現象給學生提出問題，引導學生根據實驗現象進行文獻資料查詢，為什么會出現這樣的現象？讓學生學會思考研究問題。組織討論課討論交流不同藥劑處理的最適濃度？討論為什么有些藥劑可以提高發芽粒數？有些藥劑可以促進下胚軸伸長？生產上還可以選擇哪些藥劑處理來提高種子活力？討論測定結果與理論的聯系？并將討論課所提出的問題及分析結果作為實驗報告的討論[9]。

4.2 總結 針對實驗中的討論問題進行總結，讓學生真正掌握植物生長生理的研究思路、方法，并對植物生長物質的生理功能進行深入講解，分析植物生長物質對植物種子萌發影響的研究方法，加深學生對植物生長生理理論的理解。并進一步擴展研究范圍，說明還可以進行哪些方面的研究，給學生列出植物生長生理研究的方向，如植物生長物質間的相互影響，植物生長物質對植物營養生長、生殖生長和性別分化的影響等[10-11]方面，引導學生深入學習和研究的興趣。

5 撰寫實驗報告

按照科研論文的格式進行實驗報告的撰寫，包括題目、中文摘要、關鍵詞、前言、材料與方法、結果與分析、討論與結論、參考文獻[12]。

6 效果分析

自2016年實施“植物生長物質對種子萌發的影響”的設計性實驗以來，在整個實驗實施過程中，學生通過查閱文獻自己撰寫出實驗方案，設計不同的藥劑、不同浸泡時間及不同的培養條件、根據實驗結果測定不同處理的種子生活力，并根據實驗結果對提高種子生活力的方法進行總結，體現了以學生為主體的教學理念。在這個過程中，充分發揮了學生的主觀能動性和創造性，讓學生積極的參與到整個實驗過程中。在整個實驗教學過程中，教師積極參與到學生中，對實驗過程中出現的問題與他們進行互動交流，在查閱文獻資料、實驗方案的設計等環節上對學生進行指導，針對學生在實驗中出現的具體問題和操作錯誤，采用提出問題及提示等方法引導學生根據實驗中出現的現象，通過查閱文獻資料并結合所掌握的專業知識進行問題的分析，最終解決問題。學生自己通過動手實踐，可以加深他們對專業理論知識的理解，并擴展到本專業涉及到的其他相關領域的知識，增加了學生對本專業的學習興趣。本實驗綜合了植物學實驗、植物生理學實驗、生物統計和數據分析等方面的理論知識和實驗技能，以學生為主體，讓學生自主進行文獻資料查閱、實驗步驟的設計、實驗方案的撰寫、實驗數據的處理及實驗結果的分析，最終撰寫出完整的實驗報告，為學生們提供了一個全方位、多層次的綜合試驗技能提升平臺，以培養學生良好的科研素養。通過這個實驗項目的開展，不僅可以提高學生的實驗動手能力、綜合分析問題和解決問題的能力，并可以加深學生對植物生理學生長生理這章的理論知識的理解掌握，培養了學生的研究興趣，為以后進行大學生科研項目和畢業論文的設計奠定一定的基礎。

參考文獻

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（責編：徐煥斗）endprint