綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在“植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中的應(yīng)用

吳 超，李紅俠，錢玉梅，徐禮生

（宿州學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，安徽宿州 234000）

“植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)”是“植物生理學(xué)”課程教學(xué)的重要組成部分，是生物科學(xué)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，起著銜接其他專業(yè)課的重要作用，且以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主[1]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的主要方式之一，也是理論與實(shí)踐相聯(lián)系的方式，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、獨(dú)立分析解決問題的能力、養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度等具有重要意義[2]。高校在深化教學(xué)改革，推進(jìn)素質(zhì)教育，綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)進(jìn)入高校課堂勢(shì)在必行。綜合性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生具有一定的基礎(chǔ)知識(shí)和基本操作技能，利用一門或多門課程的知識(shí)綜合解決一個(gè)具體問題提出的復(fù)合型方案，其內(nèi)容不僅涉及本學(xué)期課程也包括已學(xué)課程的知識(shí)即綜合運(yùn)用知識(shí)的實(shí)驗(yàn)[3]。多門學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行綜合訓(xùn)練更能加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，拓寬學(xué)生的思維，將學(xué)生的分析、動(dòng)手能力、數(shù)據(jù)處理及查閱資料的能力得以全面鍛煉。開設(shè)綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)應(yīng)用性人才的重要途徑，也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)在新時(shí)期發(fā)展的必然結(jié)果[4]。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是在學(xué)生掌握多種實(shí)驗(yàn)原理和知識(shí)的基礎(chǔ)上，集體討論確定設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，而且要求學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)去提出問題，并能獨(dú)立分析解決問題，探索性更強(qiáng)，更能調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)新意識(shí)[5]。

“植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)”的課程內(nèi)容基本上是教材→教師講解示范→學(xué)生操作→實(shí)驗(yàn)報(bào)告。課前的準(zhǔn)備由教師來完成，儀器的調(diào)試教師操作，學(xué)生完全被動(dòng)地“按方抓藥”，抓過了事，“方”大多是單一驗(yàn)證，學(xué)生也習(xí)慣了依賴教師，很少去思考、提問，也導(dǎo)致學(xué)生缺乏創(chuàng)新，缺乏獨(dú)立思考、分析問題、解決問題的能力，喪失了學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性，缺乏科學(xué)素養(yǎng)，知識(shí)面狹窄等嚴(yán)重后果，因此在“植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)”中，為順應(yīng)教學(xué)改革要求，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，增強(qiáng)學(xué)生綜合解決問題的能力，開設(shè)綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)尤為重要。

1 著力構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)平臺(tái)

按照學(xué)校培養(yǎng)“實(shí)基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、寬口徑、高素質(zhì)”復(fù)合型人才的要求，調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

“植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)內(nèi)容及課時(shí)分配（調(diào)整前） 見表1，“植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)內(nèi)容及課時(shí)分配（調(diào)整后） 見表2。

表1 “植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)內(nèi)容及課時(shí)分配（調(diào)整前）

表2 “植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)內(nèi)容及課時(shí)分配（調(diào)整后）

由表1 可以看出，調(diào)整前的實(shí)驗(yàn)開設(shè)以驗(yàn)證性為主，改革后以綜合設(shè)計(jì)為主（見表2）。由于植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容較多，課時(shí)有限，所以優(yōu)選驗(yàn)證性的幾個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，訓(xùn)練學(xué)生掌握基本原理、實(shí)驗(yàn)技能，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。由表2 可以看出，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的課時(shí)減少了，綜合性、設(shè)計(jì)性的課時(shí)增加了，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的個(gè)數(shù)減少了，內(nèi)容卻增加了，這就要求學(xué)生必須做好課前預(yù)習(xí)，積極參加課前準(zhǔn)備，如試劑的配制、材料的準(zhǔn)備、儀器的調(diào)試等，這些以前都是教師來做，學(xué)生只是被動(dòng)機(jī)械地去做，時(shí)間久了，也養(yǎng)成了依賴心理，失去了做實(shí)驗(yàn)的激情，更談不上創(chuàng)新，大家的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都差不多，甚至有抄襲實(shí)驗(yàn)結(jié)果的現(xiàn)象，改革使學(xué)生由被動(dòng)變主動(dòng)做實(shí)驗(yàn)。

2 綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

2.1 綜合性實(shí)驗(yàn)

葉綠體色素提取及含量的測(cè)定和植物無土培養(yǎng)及缺素癥觀察這2 個(gè)實(shí)驗(yàn)改為綜合，首先把原來20 人分成4 人大組，在4 人組的基礎(chǔ)上，再細(xì)分為2 人組，這4 人還是一個(gè)整體，葉綠體色素提取時(shí)，不同大組在材料、有機(jī)溶劑上不同。將實(shí)驗(yàn)材料為新鮮植物葉片，溶劑為丙酮，改為同種植物新鮮葉片，用不同的有機(jī)溶劑（丙酮、酒精、異丙醇、石油醚） 提取，計(jì)算葉綠素的含量；當(dāng)材料的選擇不同時(shí)（陰生或陽生），選用相同的有機(jī)溶劑提取，計(jì)算葉綠素的含量。學(xué)生課前需要查好資料，做好實(shí)驗(yàn)步驟，不同溶劑的用量等，在結(jié)果分析時(shí)，內(nèi)容較豐富，既有不同溶劑對(duì)葉綠素提取的影響，又有材料不同，葉綠素含量的差別。植物無土培養(yǎng)，書中是液態(tài)，改為固態(tài)，因液態(tài)要經(jīng)常更換溶液，否則缺氧發(fā)臭，既浪費(fèi)時(shí)間又浪費(fèi)藥品，改為固態(tài)，通過組培，整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)，都不需要更換，省人力物力，由盆培改為瓶培，觀察較方便，由粗放管理改為無菌培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)的方法改變，增加了許多內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)，由于組分得很細(xì)，同一內(nèi)容都有3 個(gè)以上重復(fù)，結(jié)果更具說服力。以上2 個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題，不懂不清楚的地方，他們組內(nèi)討論，意見不一致，再問教師，學(xué)生始終是主體，教師起主導(dǎo)作用，實(shí)驗(yàn)報(bào)告再不像以前一樣，大家千篇一律，每組的內(nèi)容各不相同，都有自己的結(jié)果，可以報(bào)告形式撰寫，也可以寫成小論文的形式。這不僅理解了理論內(nèi)容，更鍛煉了動(dòng)手、思考及解決問題的能力。

2.2 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響和逆境條件對(duì)植物氧化酶活性及丙二醛含量的影響改為設(shè)計(jì)性，條件由學(xué)生自己選擇，但要求各組不能用相同方案。這是課程實(shí)驗(yàn)的最高層次，從選題、查閱相關(guān)文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、進(jìn)行、結(jié)果分析、實(shí)驗(yàn)總結(jié)等幾個(gè)環(huán)節(jié)。選題很關(guān)鍵，要考慮實(shí)驗(yàn)室的條件、學(xué)生的可操作性，既不能照搬書，又不能超出學(xué)生的能力，否則學(xué)生易失去斗志。

環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響，一部分學(xué)生（20 人）以水生植物為材料，自己再分小組，另一部分學(xué)生（20 人） 以旱生植物為材料，同樣自分小組，光強(qiáng)、二氧化碳、溫度自己設(shè)定，所需儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室都可提供，提前2 周告訴學(xué)生，讓他們有充足的時(shí)間準(zhǔn)備。

逆境條件對(duì)植物氧化酶活性及丙二醛含量的影響，從干旱、鹽堿、高溫、低溫4 個(gè)方面脅迫，每個(gè)方面都有小組做，其中同一脅迫條件下，氧化酶活性可以選擇過氧化氫酶、過氧化物酶、超氧化物歧化酶中的一或幾種測(cè)試；根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件，材料可以通過花盆培養(yǎng)，干旱、鹽堿可以露天培養(yǎng)，高溫、低溫培養(yǎng)室內(nèi)可以進(jìn)行，4 種脅迫可以選擇同一品種，若選不同品種，脅迫條件盡量一致，便于比較不同品種的耐受性。整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束像一篇畢業(yè)設(shè)計(jì)或畢業(yè)論文，這也為將來真正做畢業(yè)論文打下了較好的基礎(chǔ)。

3 成績(jī)?cè)u(píng)定

成績(jī)?cè)u(píng)定是實(shí)驗(yàn)課結(jié)課后必須的環(huán)節(jié)，反映學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的熟練程度。因此，客觀合理地對(duì)學(xué)生成績(jī)進(jìn)行評(píng)定，能夠真實(shí)地反映學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手操作能力，綜合分析能力。

實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核（改革前） 見表3，實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核（改革后） 見表4。

表3 實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核（改革前）

表4 實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核（改革后）

由表3 可以看出，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核沒有量化標(biāo)準(zhǔn)，主要以出勤、操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫來評(píng)定，帶有一定主觀性，寫的認(rèn)真的，分值相對(duì)高些，操作部分的成績(jī)反映不出來。由4 可以看出，改革后的成績(jī)較為合理，簡(jiǎn)單些的分值低些，難度大的，學(xué)生課余時(shí)間花費(fèi)多的，分值比例高些，基本上綜合量化地反映了學(xué)生的動(dòng)手能力、分析能力、解決問題的能力，以及語言、書寫表達(dá)能力。

4 結(jié)語

通過與學(xué)生座談交流和教學(xué)信息員反饋，96%的學(xué)生認(rèn)為綜合、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)較能激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，具有挑戰(zhàn)性，對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新思想和創(chuàng)新意識(shí)大有好處，可以鍛煉動(dòng)手能力、獨(dú)立思考能力、主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、查閱資料能力，書寫能力等，這些都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)無法達(dá)到的。當(dāng)然不同的教學(xué)方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在整個(gè)改革教學(xué)方法和內(nèi)容上都還是以學(xué)生為中心的教育、教學(xué)理念。當(dāng)然綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在實(shí)施的過程中，對(duì)教師、學(xué)生、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室條件和實(shí)驗(yàn)室管理等都有較高的要求，要不斷完善儀器的配備，加強(qiáng)和完善開放實(shí)驗(yàn)室，整合實(shí)驗(yàn)室資源等都要在不斷探索改進(jìn)。