植物學實驗教學改革的探索與實踐

潘建斌，陳書燕，馮虎元，盛紅梅，王玉金，齊 威，何文亮

(蘭州大學 生命科學學院， 生物學國家級實驗教學示范中心， 蘭州 730000)

0 引 言

植物學實驗是全國高校中生物科學、生物技術、生態學、草業科學、園藝、植保、林業、農學、環境科學等專業必修的一門基礎實踐教學課程。它是學習植物形態解剖、植物生長發育、植物系統分類的一門學科[1]。通過植物學實驗的學習，讓學生掌握植物學研究的基本方法，培養學生的動手能力和創新能力，為后續課程的學習打下堅實基礎[2]。

我校生命科學學院植物學教研組在生物系建系之初就一直開設有植物學實驗，至今已有70余年的歷史，培養了很多植物學領域優秀的研究人才。目前，植物學實驗的授課對象為生命科學和草業科學學院一年級全體學生，作為一年級學生最先接觸到的專業基礎實驗課程，對培養學生的專業興趣具有重要意義。然而，隨著社會發展對人才培養提出的新要求，現有的植物學實驗課程體系在培養學生綜合能力上存在明顯不足，因此推進實驗教學改革勢在必行，對現有的課程教學體系進行一些有益的改革探索。

1 現有實驗體系中存在的問題

(1) 實驗內容過于陳舊。觀察描述的實驗多，動手實踐的機會少。在12次實驗中，7次為永久切片的觀察和繪圖。學生對觀察永久切片積極性不高，部分學生基本不看永久切片，根據課本或課件進行臨摹，學生實驗技能沒有得到訓練和提高。另外，全部為基礎型實驗，沒有設計型和探索型實驗。學生在實驗時主要以觀察和描述為主，以驗證課堂上學過的理論知識，因此很難培養學生分析問題、解決問題的能力，也達不到培養創新能力的目的。

(2) 考核體系不太健全。現有的考核體系中，實驗成績僅僅依據實驗報告給出，而實驗報告又以畫圖和填表為主，不能完全體現學生在課堂實驗的完成情況和實際操作水平。

(3) 課程管理較為落后。本課程涉及多個班級的學生，有多位教師參與本課程的教學，一些實驗安排不能及時傳達給學生，學生的實驗報告和實驗中遇到的問題也很難及時得到教師的指導。

2 教學改革的探索和實踐

2.1 整合課堂內容

將原來每次課3學時改為每次課4學時，原來12次課改為9次課，其中最后一次課為考試與課外開放實驗的匯報。這樣時間安排上更緊湊有效，讓學生每次課有更多的時間進行動手操作；教學內容上基礎型實驗與綜合型實驗相結合，實驗內容更豐富，形式更多樣，減少觀察永久切片的實驗，增加動手操作的環節。原來12次課均為基礎型實驗，通過整合和改進后，9次課中4次有綜合型的課堂實驗內容，1次為綜合型、設計型和探索型的課外開放實驗，見表1。

表1 植物學實驗改革前后的實驗內容對比

2.2 增加動手環節

植物學實驗是一門基礎實踐教學課程，注重培養學生的基本實驗技能，如光學顯微鏡和體視顯微鏡的使用、徒手切片的操作、臨時裝片的制作、染色技術的運用、植物繪圖、植物器官的解剖、植物檢索表的使用和編制等基本實驗技術[3]。在改革后的8次課堂實驗中，在保留部分經典永久切片的觀察外，每次課程都增加動手操作的實驗內容。2名學生為1小組，自己取材、切片、制片，獲得實驗結果，教師對學生的操作結果進行現場打分，提高了學生的實驗興趣，增強了學生動手操作的積極性。

在改革后的實驗1中，學生動手操作的實驗內容主要是制作后含物和質體等顯微結構的臨時裝片；實驗2中，學生利用徒手切片技術和番紅-固綠染色技術，制作不同植物營養器官的顯微結構臨時裝片；實驗3中，學生自己采集校園正在開放的花，對花的結構進行解剖觀察，并把花的各部分擺出花圖式；實驗4中，學生利用整體染色與透明技術，制作不同發育時期植物胚的顯微結構臨時裝片；實驗5中，學生對不同類群的種子植物進行解剖和檢索，根據植物檢索表鑒定常見的種子植物，提高學生對植物學系統分類部分的學習興趣和學習能力[4]；實驗6中，對校園常見植物進行觀察，并以小組為單位對校園周邊的自然植被進行樣方調查，讓學生對植被有一個初步的了解和認識；實驗7中，制作大型真菌的鎖狀聯合、擔子和擔孢子的顯微結構臨時裝片；實驗8中，制作苔蘚的頸卵器和精子器的顯微結構臨時裝片。

2.3 增設課外開放實驗

由于植物學研究的特殊性，許多實驗無法在課堂上實現，學生的實驗技能無法在課堂上進行鍛煉。教研組經過多年探索，增設12個綜合型、設計型和探索型的課外開放實驗，涵蓋了植物學的大部分教學內容。2或3位學生為1組，選擇其中1個實驗，在教師的指導下，自行查找資料，制定詳細實驗計劃，利用課后時間完成。在課程結束時上交研究報告，并在最后一次實驗課上進行PPT匯報。這樣的課外開放實驗既鍛煉了學生的基本實驗技能，也培養了學生的團隊合作意識和集體觀念，更培養了學生分析問題和解決問題的能力[5]。由于實驗在課外進行，學生在整個過程中處于主導地位，極大地培養學生的學習熱情和興趣，開拓了學生視野，增強了學生的獨立工作能力和創新思維[6-7]。

2.3.1 課外開放實驗的開設情況

本課程自2014年開設課外開放實驗以來，目前已經連續開展了4年，見表2，在此過程中，積累了豐富的教學經驗，每年會根據前一年度學生的反饋情況，對當年的實驗題目進行調整，并對每個實驗的內容進行優化。

表2 2014～2017年課外開放實驗的開設情況

2.3.2 部分課外開放實驗的內容和教學目標

(1) 常見食用真菌的栽培實驗。在于培養學生認識常見食用真菌的形態和生活習性，了解常見食用真菌的栽培方法。通過本實驗，學生可以掌握常見食用真菌培養基的制備、消毒、接種等基本技術，可以觀察菌絲的結構特征和子實體的形成過程。

(2) 植物與叢枝菌根真菌的共生關系研究實驗。在于讓學生了解叢枝菌根真菌的類別和形態結構，了解叢枝菌根真菌與植物的關系，學習簡單的叢枝菌根真菌的研究方法。

(3) 淡水藻類的采集鑒定與水質評價實驗。在于通過對淡水藻類進行采集和鑒定，讓學生了解淡水藻類的研究方法。在本實驗中，學生在課前必須大量閱讀與淡水藻類相關的知識，提高對淡水藻類的分類學基礎及檢索能力。認識藻類與水質的關系，培養學生參加科研工作的積極性，提高學生科研工作的能力。

(4) 校園植物的種類和分布實驗。在于培養學生了解植物分類的基本方法，認識校園的常見植物，調查校園植物的分布情況。該實驗增強了學生觀察植物、研究植物的熱情和興趣。

(5) 植物分子系統發育樹的構建。在于讓學生學習植物分子系統發育研究的實驗方法與分析方法，探討不同植物類群間的進化關系，了解生物進化樹的概念。

2.4 改革教學方法與手段

(1) 增設課前預習。為了達到更好的教學效果，改革后的實驗課程會在每次上課之前將課件、視頻等相關資料提前發給學生，讓學生預習，并上交預習報告。通過課前預習，使學生了解實驗目的，明白實驗方法和步驟，清楚實驗內容。

(2) 增加課堂互動。在實驗講解時以提問的形式跟學生進行互動，這樣不僅活躍了課堂氣氛，還使學生聽課注意力更為集中，提高學生的學習積極性，培養學生認真思考的習慣，課堂教學效果得到明顯改善。

(3) 合理利用手機。 隨著智能手機的快速發展，其功能也越來越強大，手機在生物學野外實習中發揮著重要作用[8]，在植物學實驗中也進行了一些嘗試[9]。學生用手機進行植物顯微結構的圖片拍攝，教師通過圖片對學生的操作進行打分。這樣引導學生合理利用手機，使其成為實驗課堂的有用工具。

(4) 規范實驗報告。 改革后的實驗課程規范了學生的實驗報告，所有實驗報告都必須按照規定的書寫格式，必須根據自己的實驗結果完成實驗報告，并對實驗結果進行總結和分析。教師在批閱報告時，及時指出學生實驗報告中存在的問題，幫助學生進步。

2.5 完善課程考核體系

構建多元的考核體系對實驗教學質量的提高具有非常重要的作用[10-11]，科學的實驗考核會促進學生學習，能夠對學生的實驗技能、學習態度等進行客觀的評價。借鑒其他高校的做法，結合自身實際，本教研組提出一個較為可行的實驗考核體系，該考核體系由5部分構成，平時表現10%、預習報告10%、考試20%、實驗操作20%、實驗報告40%，這樣的考核體系較為全面和客觀，能夠真實地反映學生在實驗課堂上的學習情況。

2.6 教學管理信息化

社會在發展，科技在進步，實驗課程也要緊跟現代技術發展的步伐[12-14]。由本院教師自主開發了一個網絡教學服務平臺https://bioteach.lzu.edu.cn/，該教學平臺可以很好地兼容電腦、平板電腦和手機等各種終端，教師和學生都能方便地使用。教師可以將本課程的通知公告、教學課件、教學資料、作業試題在教學平臺上進行發布；可以對實驗報告進行在線評閱和反饋，對不符合要求的實驗報告可以退回給學生。學生可以在教學平臺上在線查看課件和資料，也可下載到本地進行瀏覽；可以在線完成實驗報告，也可以PDF格式進行上傳；還可以通過討論區與教師進行互動交流。學生使用該教學平臺的熱情很高，單月點擊量達到48 000余次。該教學平臺的投入使用，使本課程的教學管理更為有效，師生交流更為直接，教學效果非常明顯。

3 結 語

作為一門專業基礎課程，植物學實驗在培養學生的專業興趣和科研素質上具有義不容辭的責任。本研究著眼于現有植物學實驗課程體系在培養學生綜合能力的不足，對實驗教學改革進行了有益的嘗試，使植物學實驗的教學體系得到進一步的完善。

① 通過課堂實驗內容的整合和課外開放實驗的開設，涵蓋了植物學的大部分教學內容，進一步加深學生對所學知識的理解；② 課堂動手環節的增加和課外開放實驗的開設，培養了學生扎實的實驗技能；③ 課外開放實驗的開設，極大拓展了學生的視野，讓學生在實驗中學會思考，培養了學生的創新思維；④ 課堂實驗和課外開放實驗均以小組為單位，培養了學生的團隊合作意識和集體觀念；⑤ 隨著“蘭州大學本科教學質量提升工程”的啟動實施[15]，植物學實驗的課程改革勢在必行，課堂內容的整合和動手環節的增加，以及課外開放實驗的開設正是順應這一潮流，為植物學實驗改革邁出堅實的一步。