農科專業“植物生理學”實驗課程教學改革探索

李魯華　徐如宏　任明見

[摘 要] “植物生理學”實驗課程的開設，對于促進學生鞏固課堂學習內容、培養動手能力、啟發學生對相關領域的思考以及提升科研素養等具有重要的作用。傳統“植物生理學”實驗課程通常具有教學模式單一、實驗方法重復、學生參與度低等問題，亟須進行改革。基于多年教學經驗，圍繞農科專業特點，從教學方式、教學內容設計和考核方式三個方面探索了“植物生理學”實驗課程的改革，以提高學生的主動性和參與性，進而提升學生的綜合能力，以期為農科專業“植物生理學”實驗課程教學改革提供參考。

[關鍵詞] 植物生理學;實驗課程;教學改革

[基金項目] 2020年度教育部國家級一流農學專業建設項目（教高廳函〔2021〕7號）;2020年度貴州省科技計劃項目“生長素運輸基因參與小麥籽粒花青素積累的機制研究”（黔科合基礎〔2020〕1Z018）;2019年度貴州省科技廳成果推廣計劃項目“貴紫麥1號小麥良種繁育、示范推廣及產業化應用”（黔科合成果〔2019〕4246號）

[作者簡介] 李魯華（1985—），男，山東萊陽人，博士，貴州大學農學院副教授，主要從事小麥分子育種與重要基因功能研究;徐如宏（1970—），男，貴州平壩人，學士，貴州大學農學院教授，主要從事小麥遺傳育種和重要性狀改良研究;任明見（1972—），男（土家族），貴州石阡人，貴州大學農學院教授，博士生導師（通信作者），主要從事小麥、高粱遺傳育種研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）16-0060-04 [收稿日期] 2021-08-09

“植物生理學”是研究植物生命活動規律的學科[1]，是農科專業開設的必修基礎課程。“植物生理學”具有“以理論指導科學實驗，以科學實驗修正理論”的特點[2]，可知實驗課程對于鞏固理解理論知識及促進理論內容的修正創新具有重要的意義。同時，“植物生理學”實驗課程對培養學生的動手能力、思考并解決問題的能力以及科研能力等也具有重要的促進作用[3]。傳統的“植物生理學”實驗課程通常具有教學模式單一、實驗方法重復、學生參與度低等問題[4]，導致學生出現惰性和敷衍思想，不能用積極學習的態度對待實驗課程，也無法達到實驗課程對基礎理論知識的正面促進作用和鞏固提升作用。因此，有必要對農科專業“植物生理學”的實驗課程教學改革進行探討，以適應該學科的生產實際及發展趨勢，從而培養出創新思維強、科研素養高、適應社會發展的應用型人才。

筆者在“植物生理學”基礎內容的講授過程中，采用研究式教學方式取得了一定的成效[2]。同樣，筆者將研究式教學的精髓應用于實驗課程中，致力于通過培養學生獨立自主地“提出、研究和解決問題”的能力，從而逐步提升學生獨立學習和自主創新的能力，有效提升學生的綜合素質。

一、“植物生理學”實驗課程教學現狀及問題

“植物生理學”實驗課程的開展基本遵循“教材內容學習、教師講解原理并答疑、學生獨立操作、完成實驗報告”的基本規律[5]，課程前期準備工作由教師完成，而儀器調試工作基本上也由實驗教師操作完成。同時，由于受到教學時間、儀器安全等問題的限制，傳統的“植物生理學實驗”教學方式基本是“灌輸式”的模式[6，7]，一定程度上削弱了實驗課程學生的參與感和成就感，導致學生的動手能力和思考能力不能得到有效的鍛煉和提升。鑒于農科專業具有與生產實踐聯系密切的特點，因此，在“植物生理學”實驗課程中，更應注重培養學生實踐檢驗知識、實踐獲得知識的思維方式，增強學生綜合解決問題的能力。

二、“植物生理學”實驗課程教學方式的探索

在實驗課程教學過程中，筆者根據具體情況將研究式教學的精髓應用于實驗課程中，并取得了一定的效果。其宗旨是在實驗課程教學和實驗過程中，堅持盡量調動學生學習的積極性和主觀能動性，全面提升學生的動手能力、科研能力和綜合素質。主要的改革內容包括：（1）教師在告知學生實驗題目的前提下，將課程可能存在的問題提前布置給學生或讓學生獨立學習教材內容，讓學生養成獨立思考的學習習慣;以10～12人為一組分組討論實驗過程中可能產生的問題，并提出解決問題的方案。（2）實驗課程的前期準備工作盡量安排學生分組完成，使學生對整個實驗有全面的認識和把握，促進學生科研思維的連續性和完整性，從而提高學生學習的興趣。（3）重視實驗結果的分析及撰寫過程，指導學生對實驗結果進行歸納、總結，同時掌握數據分析軟件如SPASS的使用，進而培養科研論文的基本寫作能力。

以“種子活力的快速測定”實驗為例，筆者進行了下列的改革。（1）針對以往實驗課程前期準備工作由教師完成的現狀，筆者安排學生以3～4人為一組（共8組）完成實驗的前期準備工作，如種子的浸泡、試劑的配制和設備的調試等，提高學生的參與感和責任感，對學生能力的全面提升具有較好的促進效果。（2）在實驗原理的掌握和實驗設計方面，提升學生的自主學習能力。安排學生查閱文獻資料，自主學習掌握實驗原理，鼓勵分組組長對實驗課程的原理進行講解，打破以往教師在課堂全程講授、學生被動接受的狀況。在此過程中，學生掌握了需要作為鋪墊的理論知識，同時了解了實驗材料的基本信息以及如何獲取實驗材料。上述改革讓學生產生了主動思考的意識及主動思考的能力。在授課過程中，教師對學生自主設計的實驗方案進行指導和審核，并引導學生對實驗過程中可能存在的問題進行討論，進而提出可能的解決方案，通過比較篩選，最終獲得完善的最佳實驗方案。通過這樣的方式，極大地提高了學生學習的積極性和主動性，全面訓練了學生提出問題、解決問題的能力以及語言表達能力。對于學生無法解決的遺留問題，由教師集中答疑解惑，從而完成實驗課程的理論教學。（3）在具體的實驗過程中，以往因學生對實驗方法、步驟等缺乏必要的思考和理解，往往簡單地重復實驗過程，畢業后尚不具備獨立進行實驗設計和開展科研工作的能力。筆者針對此狀況，在實驗課上選出2～3名理論基礎好、動手能力強的學生作為班代表，在教師嚴格監督和全程參與的前提下，鼓勵學生全程獨立完成課程實驗的操作。在操作過程中遇到小問題時，先鼓勵學生思考并嘗試解決問題，再由班代表代為解答或解決，最后由教師補充或修正。該項舉措鍛煉了學生獨立思考以及解決實際問題的能力。（4）實驗報告的書寫是實驗課程的重要組成部分，是學生日后從事科研論文寫作的基礎。以往實驗報告的書寫，學生多套用模板，應付了事，重視程度較低。論文方面，鼓勵學生在分組討論的基礎上，每位學生上交一份實驗報告，將在分組討論中將提出問題或解決問題作為實驗報告的一項評分標準。通過這樣的方式，提高了實驗課上學生的參與度，增強了學生的責任感，提升了學生的主動性，鍛煉了學生的寫作能力，對鞏固課堂學習內容和能力提升具有明顯的促進效果。此外，針對“植物生理學”實驗課程具有實踐性和應用性強的特點，為了更好地實現理論聯系實際的培養目標，筆者注重讓學生接觸并了解“植物生理學”實驗中可能用到的先進的科研儀器設備。因此，筆者往往在授課前，將學生帶進國家小麥改良中心貴州大學分中心實驗室參觀學習。在此過程中，教師會充分講解儀器的功能、使用方法和注意事項，進而對學生開展儀器使用培訓，鼓勵學生操作實驗儀器。如用LI6400測量植物的光合速率、蒸騰速率及氣孔導度等生理參數，借助考種儀對小麥種子進行考種和數據分析等，從而起到鞏固基礎知識并提高學生對科學研究興趣的作用。AE514F2F-9F5D-4F01-B4F6-01F5FB51E0D1

三、“植物生理學”實驗課程教學內容設計的探索

筆者鑒于研究式教學“提出問題—思考問題—解決問題”的模式特點，借助合理的引導將該模式應用于“植物生理學”實驗課程教學中。

“植物生理學”實驗課程是對“植物生理學”課程學習內容的驗證，能夠有效地幫助學生鞏固“植物生理學”課堂上學習的基礎知識，增強學生對理論課程的理解。同時，通過鼓勵學生獨立操作完成實驗，也能夠提高學生的動手能力和科學的思維能力。因此，通過加強實驗室建設、改善實驗室的實驗教學條件，可為實現實驗課程有效驗證課堂學習內容，培養學生主動提出問題、自主分析問題并獨立解決問題的能力，對提升學生的創新思維能力具有重要的作用。

緊緊圍繞“植物生理學”實驗鞏固課堂學習內容的要求，在保留經典的基礎性實驗（包括植物組織水勢的測定、植物葉綠素性質的鑒定和定量測定、植物細胞膜透性的測定、種子活力的快速測定及植物組織呼吸速率的測定五個實驗）的前提下，重點提高綜合性實驗（包括生長素的生物鑒定法和植物組織含糖量的測定）的實用性?！爸参锷韺W”綜合性實驗著重培養學生發現問題、系統分析問題以及運用各種實驗方法解決問題的能力[8]。例如，在“植物組織含糖量的測定”實驗中，教師布置學生查閱相關資料，預測實驗過程中可能出現的問題并做好準備，分組完成實驗的準備工作，小組討論并由學生進行實驗原理及可能遇到問題的講解，班代表協助解決實驗過程中遇到的問題，以討論的方式完成實驗報告。在實驗過程中，有小組學生提出：“植物組織中的可溶性糖含量和花青素含量關系十分密切，二者的關系到底是怎么樣的（正相關或負相關）？”針對學生提出的問題，筆者將花青素含量的測定加入綜合性實驗中，由學生分組討論，確定選取時期有差異的植物組織，同時進行可溶性糖含量和花青素含量的測定。通過實驗，學生認為發現了一個有趣的現象：植物組織中可溶性糖的含量和花青素的含量呈負相關關系，也就是說，當植物組織中可溶性糖的含量較高時，其花青素的含量相對較低。得到此結果時，筆者適時引導提出“為什么糖含量高了，花青素含量反而低了？”“我們周圍最直觀的花青素表現是什么？”“花青素的種類有哪些？”“不同的花青素種類與植物組織特別是花顏色的五彩繽紛有哪些關系？”等問題，要求學生選取提出的1～2問題，通過查閱相關文獻或報道獨立自主地解決問題，并將對這些問題的解釋體現在實驗報告中。

通過此種方式開展綜合性實驗，能夠更好地把知識串聯在一起，使學生形成系統的知識框架，提高學生對實驗整體性和連貫性的認識，也培養了學生由淺到深地提出問題、合理地分析問題并有效地解決問題的思維方法。同時，鼓勵學生參加SRT（Student Research Training，大學生研究訓練）計劃或參與教師科研項目的部分工作內容，讓學生在教師的指導下選取感興趣的課題內容，針對需要解決的實際問題，主動查閱相關文獻，合理設計實驗方案，通過認真開展實驗逐步解決科學問題以及獨立撰寫論文，從而達到全面鍛煉學生綜合科研能力的目的，為學生將來從事科學研究或生產應用奠定較好的基礎。

四、“植物生理學”實驗課程考核方式的探索

“植物生理學”實驗報告不能完全體現學生的綜合素質，筆者更為重視平時成績（包含課前預習檢查和出勤率考查），將學生積極查閱文獻提出并解決問題、回答教師提問以及動手解決問題等作為成績的重要標準（將平時成績占總成績的比例提高到40%）。在整個考核過程中，嚴格考查學生對理論知識的掌握情況、實踐動手能力、解決問題能力以及科研思維能力等，考核方式公平、公正，可如實體現學生的能力。

五、“植物生理學”實驗課程改革探索的體會

一言以蔽之，如何實現“植物生理學”實驗課程真正地鞏固理論知識并促進理論內容的創新，需要教師不斷地摸索和感悟，以更有效的方式提高學生的興趣，當然也離不開學生的積極配合和參與。為了避免出現實驗報告的模板化、千篇一律等問題，教師在“植物生理學”實驗課程教學過程中，要注意以下幾個方面：一是注重引導每位學生積極參與到實驗課程中，思考實驗課程中可能出現的問題并通過獨立查找文獻資料將解決方案體現在實驗報告中;二是在實驗課程基本原理的講授過程中，要合理引入最新的科研進展和研究方法，激發學生學習的興趣，提高學生對實驗課程重要性的認識;三是實驗教學中更多地注重學生動手能力和創新能力的鍛煉，鼓勵學生積極全程參與實驗課程的前期準備工作、問題提出工作、實驗操作過程、結果討論等，鍛煉學生的綜合素質;四是適當引導學生對現有理論有理有據地進行質疑，教育學生用辯證的思維看待現有的理論和假說。

總之，在“植物生理學”實驗課程的教學過程中，應立足于學科特點和教學需求，不斷地優化教學方法、教學內容以及考核方式等，鍛煉學生獨立操作能力、發現與解決問題能力、嚴謹的科研態度、濃厚的農科專業興趣等，從而為今后的深造或就業奠定堅實的基礎。

參考文獻

[1]潘瑞熾.植物生理學[M].7版，北京：高等教育出版社，2012：1-5.

[2]李魯華，王文新，王懷玉，等.農科專業“植物生理學”研究式教學的探究[J].教育文化論壇，2018（4）：88-91.

[3]曹宇，王婕，楊文佳，等.高?！爸参锷韺W實驗”教學改革探討[J].教育教學論壇，2020（33）：181-182.

[4]黃超.植物生理學及實驗技術課程教學方式改革初探[J].教育現代化，2020（13）：33-34.

[5]吳超，李紅俠，錢玉梅，等.綜合性設計性實驗在“植物生理學實驗”教學中的應用[J].農產品加工，2020（23）：97-99.

[6]李華，薛瑞麗，汪月霞，等.植物生理學實驗教學改革的探索與實踐[J].教育教學論壇，2020（40）：184-185.

[7]阮景軍，徐如宏，田恩堂，等.科研促進基因工程實驗教學改革初探[J].分子植物育種，2016（12）：3400-3404.AE514F2F-9F5D-4F01-B4F6-01F5FB51E0D1

[8]王小平.植物生理學實驗課程教學改革與探索[J].安徽農業科學，2012（2）：1221-1222+1254.

Abstract： The experimental course of Plant Physiology plays an important role in promoting students to consolidate classroom learning contents， cultivating practical abilities， inspiring students to care about related fields， and improving their scientific research literacy. The traditional experimental course teaching of Plant Physiology usually has the problems of the single teaching mode， the repeated experimental methods and the low participation of students， which need to be reformed. Based on the authors teaching experience and the characteristics of agricultural majors， this paper discusses the reform of Plant Physiology experimental course from the teaching method， the teaching content design and the examination method， in order to promote students initiatives and participation， and improve students comprehensive scientific research ability. Therefore， this paper can provide a reference for the experimental teaching reform of Plant Physiology course of agricultural majors.

Key words： Plant Physiology; experimental course; teaching reformAE514F2F-9F5D-4F01-B4F6-01F5FB51E0D1