綜合性設計性實驗在“植物生理學實驗”教學中的應用

吳 超，李紅俠，錢玉梅，徐禮生

（宿州學院生物與食品工程學院，安徽宿州 234000）

“植物生理學實驗”是“植物生理學”課程教學的重要組成部分，是生物科學專業的專業基礎課，起著銜接其他專業課的重要作用，且以驗證性實驗為主[1]。實驗教學是培養應用型人才的主要方式之一，也是理論與實踐相聯系的方式，對于培養學生動手能力、獨立分析解決問題的能力、養成嚴謹的科學態度等具有重要意義[2]。高校在深化教學改革，推進素質教育，綜合性設計性實驗進入高校課堂勢在必行。綜合性實驗要求學生具有一定的基礎知識和基本操作技能，利用一門或多門課程的知識綜合解決一個具體問題提出的復合型方案，其內容不僅涉及本學期課程也包括已學課程的知識即綜合運用知識的實驗[3]。多門學科的知識進行綜合訓練更能加深學生對理論知識的理解，拓寬學生的思維，將學生的分析、動手能力、數據處理及查閱資料的能力得以全面鍛煉。開設綜合性設計性實驗是培養應用性人才的重要途徑，也是實驗教學在新時期發展的必然結果[4]。設計性實驗是在學生掌握多種實驗原理和知識的基礎上，集體討論確定設計的實驗方案，而且要求學生運用多學科知識去提出問題，并能獨立分析解決問題，探索性更強，更能調動學生的主動性和創新意識[5]。

“植物生理學實驗”的課程內容基本上是教材→教師講解示范→學生操作→實驗報告。課前的準備由教師來完成，儀器的調試教師操作，學生完全被動地“按方抓藥”，抓過了事，“方”大多是單一驗證，學生也習慣了依賴教師，很少去思考、提問，也導致學生缺乏創新，缺乏獨立思考、分析問題、解決問題的能力，喪失了學習積極性、主動性，缺乏科學素養，知識面狹窄等嚴重后果，因此在“植物生理學實驗”中，為順應教學改革要求，培養學生的創新思維，增強學生綜合解決問題的能力，開設綜合性設計性實驗尤為重要。

1 著力構建實驗教學基礎平臺

按照學校培養“實基礎、強能力、寬口徑、高素質”復合型人才的要求，調整實驗內容，構建實驗教學體系。

“植物生理學實驗”教學內容及課時分配（調整前） 見表1，“植物生理學實驗”教學內容及課時分配（調整后） 見表2。

表1 “植物生理學實驗”教學內容及課時分配（調整前）

表2 “植物生理學實驗”教學內容及課時分配（調整后）

由表1 可以看出，調整前的實驗開設以驗證性為主，改革后以綜合設計為主（見表2）。由于植物生理學實驗的內容較多，課時有限，所以優選驗證性的幾個基礎性實驗，訓練學生掌握基本原理、實驗技能，加深對理論知識的理解。由表2 可以看出，驗證性實驗的課時減少了，綜合性、設計性的課時增加了，實驗項目的個數減少了，內容卻增加了，這就要求學生必須做好課前預習，積極參加課前準備，如試劑的配制、材料的準備、儀器的調試等，這些以前都是教師來做，學生只是被動機械地去做，時間久了，也養成了依賴心理，失去了做實驗的激情，更談不上創新，大家的實驗結果都差不多，甚至有抄襲實驗結果的現象，改革使學生由被動變主動做實驗。

2 綜合性設計性實驗

2.1 綜合性實驗

葉綠體色素提取及含量的測定和植物無土培養及缺素癥觀察這2 個實驗改為綜合，首先把原來20 人分成4 人大組，在4 人組的基礎上，再細分為2 人組，這4 人還是一個整體，葉綠體色素提取時，不同大組在材料、有機溶劑上不同。將實驗材料為新鮮植物葉片，溶劑為丙酮，改為同種植物新鮮葉片，用不同的有機溶劑（丙酮、酒精、異丙醇、石油醚） 提取，計算葉綠素的含量；當材料的選擇不同時（陰生或陽生），選用相同的有機溶劑提取，計算葉綠素的含量。學生課前需要查好資料，做好實驗步驟，不同溶劑的用量等，在結果分析時，內容較豐富，既有不同溶劑對葉綠素提取的影響，又有材料不同，葉綠素含量的差別。植物無土培養，書中是液態，改為固態，因液態要經常更換溶液，否則缺氧發臭，既浪費時間又浪費藥品，改為固態，通過組培，整個生長期內，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，實驗的方法改變，增加了許多內容和知識點，由于組分得很細，同一內容都有3 個以上重復，結果更具說服力。以上2 個實驗，學生根據實驗方案進行，實驗過程中遇到的問題，不懂不清楚的地方，他們組內討論，意見不一致，再問教師，學生始終是主體，教師起主導作用，實驗報告再不像以前一樣，大家千篇一律，每組的內容各不相同，都有自己的結果，可以報告形式撰寫，也可以寫成小論文的形式。這不僅理解了理論內容，更鍛煉了動手、思考及解決問題的能力。

2.2 設計性實驗

環境因素對光合作用的影響和逆境條件對植物氧化酶活性及丙二醛含量的影響改為設計性，條件由學生自己選擇，但要求各組不能用相同方案。這是課程實驗的最高層次，從選題、查閱相關文獻、設計實驗方案、實驗準備、進行、結果分析、實驗總結等幾個環節。選題很關鍵，要考慮實驗室的條件、學生的可操作性，既不能照搬書，又不能超出學生的能力，否則學生易失去斗志。

環境因素對光合作用的影響，一部分學生（20 人）以水生植物為材料，自己再分小組，另一部分學生（20 人） 以旱生植物為材料，同樣自分小組，光強、二氧化碳、溫度自己設定，所需儀器設備、實驗室都可提供，提前2 周告訴學生，讓他們有充足的時間準備。

逆境條件對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 個方面脅迫，每個方面都有小組做，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試；根據實驗室條件，材料可以通過花盆培養，干旱、鹽堿可以露天培養，高溫、低溫培養室內可以進行，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。整個實驗結束像一篇畢業設計或畢業論文，這也為將來真正做畢業論文打下了較好的基礎。

3 成績評定

成績評定是實驗課結課后必須的環節，反映學生對知識掌握的熟練程度。因此，客觀合理地對學生成績進行評定，能夠真實地反映學生獨立動手操作能力，綜合分析能力。

實驗成績考核（改革前） 見表3，實驗成績考核（改革后） 見表4。

表3 實驗成績考核（改革前）

表4 實驗成績考核（改革后）

由表3 可以看出，傳統的實驗成績考核沒有量化標準，主要以出勤、操作和實驗報告書寫來評定，帶有一定主觀性，寫的認真的，分值相對高些，操作部分的成績反映不出來。由4 可以看出，改革后的成績較為合理，簡單些的分值低些，難度大的，學生課余時間花費多的，分值比例高些，基本上綜合量化地反映了學生的動手能力、分析能力、解決問題的能力，以及語言、書寫表達能力。

4 結語

通過與學生座談交流和教學信息員反饋，96%的學生認為綜合、設計性實驗較能激發學習熱情，具有挑戰性，對培養創新思想和創新意識大有好處，可以鍛煉動手能力、獨立思考能力、主動學習能力、查閱資料能力，書寫能力等，這些都是驗證性實驗無法達到的。當然不同的教學方法都有各自的優缺點，在整個改革教學方法和內容上都還是以學生為中心的教育、教學理念。當然綜合性、設計性實驗在實施的過程中，對教師、學生、儀器設備、實驗室條件和實驗室管理等都有較高的要求，要不斷完善儀器的配備，加強和完善開放實驗室，整合實驗室資源等都要在不斷探索改進。