农科专业“植物生理学”实验课程教学改革探索

李鲁华^1,2，徐如宏^*1,2，任明见^*1,2

（¹贵州大学农学院 贵州省贵阳市 550025；²国家小麦改良中心贵州大学分中心 贵州省贵阳市 550025）

[摘  要]：“植物生理学”实验课程的开设对于促进学生巩固课堂学习内容、培养动手能力、启发学生对相关领域的思考以及提升科研素养等具有重要的作用。传统“植物生理学”实验课程通常具有教学模式单一、实验方法重复、学生参与度低等问题，亟需进行改革。本文基于笔者亲身的教学经验，围绕农科专业的特点从教学方式、教学内容设计和考核方式三个方面探索了“植物生理学”实验课程的改革，以提高学生的主动性和参与性进而提升学生的综合能力，以期为农科专业“植物生理学”实验课程教学改革提供参考。

[关键词]：植物生理学；实验课程；教学改革

[资助项目]：2020年度，教育部，2020年国家级一流农学专业建设项目；2020年度，贵州省科技计划项目，生长素运输基因参与小麦籽粒花青素积累的机制研究，(黔科合基础[2020]1Z018)和2019年度，贵州省科技厅成果推广计划项目，贵紫麦1号小麦良种繁育、示范推广及产业化应用，（黔科合成果[2019]4246号）。

[作者简介]：李鲁华（1985-），男，山东省莱阳市，博士，贵州大学农学院副教授，主要从事小麦分子育种和重要基因功能研究;徐如宏（1970-），男，贵州省平坝县，学士，贵州大学农学院教授，主要从事小麦遗传育种和重要性状改良研究;任明见（1972-），土家族，男，贵州省石阡人，贵州大学农学院教授，博士生导师，主要从事小麦、高粱遗传育种研究。

[中图分类号] G64   [文献标识码] A  

“植物生理学”是研究植物生命活动规律的学科^[1]，是农科专业开设的必修基础课程。“植物生理学”具有“以理论指导科学实验，以科学实验修正理论”的特点^[2]，可知实验课程对于巩固理解理论知识及促进理论内容的修正创新具有重要的意义。同时，“植物生理学”实验课程对培养学生的动手能力、思考并解决问题的能力以及科研能力等方面也具有重要的促进作用^[3]。传统的“植物生理学”实验课程通常具有教学模式单一、实验方法重复、学生参与度低等问题^[4]，导致学生惰性和敷衍思想，不能用积极学习态度的对待实验课程，也无法达到实验课程对基础理论知识的正面促进作用和巩固提升作用。因此，有必要对农科专业“植物生理学”的实验课程教学改革进行探讨，以适应该学科的生产实际及发展趋势，从而培养出创新思维强、科研素养高，适应社会发展的应用型人才。

笔者在“植物生理学”基础内容的讲授过程中，采用研究式教学取得了一定的成效^[2]。同样的，笔者将研究式教学的精髓应用于实验课程教学中，致力于通过培养学生独立自主地“提出、研究和解决问题”的能力，从而逐步提升学生独立学习和自主创新能力，有效提升学生的综合素质。

1  “植物生理学”实验课程教学现状及问题

“植物生理学”实验课程的开展基本遵循“教材内容学习-教师讲解原理并答疑-学生独立操作-完成实验报告”的基本规律^[5]，课程前期准备工作由教师完成，而仪器调试工作基本上也由实验教师操作完成。同时由于受到教学时间、仪器安全等问题的限制，传统的“植物生理学实验”教学方式基本是“灌输式”的模式^{[6, 7]}，一定程度上削弱了实验课程学生的参与感和成就感，导致学生的动手能力和思考能力不能得到有效的锻炼和提升。同时，鉴于农科专业具有与生产实践联系密切的特点。因此，在“植物生理学”实验课程中，更应注重培养学生“实践检验知识，实践获得知识”的思维方式，增强学生综合解决问题的能力。

2  “植物生理学”实验课程教学方式的探索

在实验课程教学过程中，笔者根据具体情况将研究式教学的精髓应用于实验课程的教学方式中，并取得了一定的效果。其宗旨是在实验课程教学和实验过程中，坚持尽量调动学生学习的积极性和主观能动性，全面提升学生的动手能力、科研能力和综合素质。主要的改革内容包括1）教师在告知学生实验题目的前提下，将课程可能存在的问题提前布置给学生或/和学生独立学习教材内容，让学生养成独立思考的学习习惯；以10~12人为一组分组讨论实验过程中可能产生的问题，并提出解决问题的方案。2）实验课程的前期准备工作尽量安排学生分组完成，使同学对整个实验有全面的认识和把握，促进学生科研思维的连续性和完整性，从而提高学生学习的兴趣。3）重视实验结果的分析及撰写过程，指导学生对实验结果进行归纳、总结，同时掌握数据分析软件如SPASS的使用，进而培养科研论文的基本写作能力。以“种子活力的快速测定”实验为例，笔者进行了下列的改革。1）针对以往实验课程前期准备工作由教师完成的现状，笔者安排学生以3~4人为一组（共8组）完成实验的前期准备工作如种子的浸泡、试剂的配制和设备的调试等，提高了学生的参与感和责任感，对学生能力的全面提升具有较好的促进效果。2）在实验原理的掌握和实验设计方面，提升学生的自主学习能力。安排学生通过查阅文献资料，自主学习掌握实验原理，鼓励分组组长对实验课程的原理进行讲解，打破了以往老师在课堂全程讲授，学生被动接受的状况。在此过程中，学生掌握了需要作为铺垫的理论知识，同时了解了实验材料的基本信息以及如何去获取实验材料。综上所述的改革，让学生产生了主动思考的意识及主动思考的能力。在授课过程中，老师对学生自主设计实验方案进行指导和审核，并引导学生对实验过程中可能存在的问题进行讨论，进而提出可能的解决方案，通过比较筛选，最终提出完善的最佳实验方案。通过这样的方式极大地提高了学生学习的积极性和主动性，全面训练了学生提出问题、解决问题的能力以及语言表达能力。对于学生无法解决的遗留问题，由教师集中进行解答解惑，从而完成实验课程的理论教学。3）在具体的实验过程方面，在以往的实验课教学过程中，因学生对实验方法步骤等缺乏必要的思考和理解，往往简单地重复实验过程，导致毕业后尚不具备独立进行实验设计和开展科研工作的能力。笔者针对此状况，在实验课上选出2~3名理论基础好、动手能力强的学生作为班代表，在教师严格监督和全程参与的前提下，鼓励学生全程独立完成课程实验的操作。在操作过程中遇到小问题时，先鼓励学生思考并尝试解决问题，再由班代表代为解答或/和解决，最后由教师进行补充或/和修正，该项举措锻炼了学生的独立思考并解决问题的能力，提高了学生的动手操作能力。4）实验报告的书写是实验课程的重要组成部分，是学生日后从事科研论文写作的基础。以往实验报告的书写，学生多套用模板，应付了事，重视程度较低。论文的鼓励学生在分组讨论的基础上每位同学上交一份实验报告，将在分组讨论中提出问题或/和解决问题作为实验报告的一项评分标准。通过这样的方式，提高了实验课上学生的参与度，增强了学生的责任感，提升了学生的主动性，锻炼学生的写作能力，对巩固课堂学习内容和能力提升具有明显的促进效果。此外，针对“植物生理学”实验课程具有实践性和应用性强的特点，为了更好的实现理论联系实际的培养目标，笔者注重让学生接触并了解“植物生理学”实验中可能用到的先进的科研仪器设备。因此，笔者往往在授课前，将学生带进国家小麦改良中心贵州大学分中心实验室参观学习。在此过程中，教师首先充分讲解仪器的功能、使用方法和注意事项，进而对学生开展仪器使用培训，鼓励学生操作实验仪器。如用LI6400测量植物的光合速率、蒸腾速率及气孔导度等生理参数；借助考种仪对小麦种子进行考种和数据分析等，从而起到巩固基础知识并提高学生对科学研究兴趣的作用。

3  “植物生理学”实验课程教学内容设计的探索

笔者鉴于研究式教学“提出问题-思考问题-解决问题”的模式特点，借助合理的引导将该模式应用于“植物生理学”实验课程教学中。

1）实验教学优化探究，加强学生能力培养

“植物生理学”实验课程是对“植物生理学”课程学习内容的验证，能够有效地帮助学生巩固“植物生理学”课堂上学习的基础知识，增强学生对理论课程的理解。同时，通过鼓励学生独立操作完成实验，也能够提高学生的动手能力和科学的思维能力。因此，通过加强实验室建设、改善实验室条件等措施改善现有的实验教学条件，为实现实验课程有效验证课堂学习内容，培养学生主动提出问题、自主分析问题并独立解决问题的能力，提升学生的创新思维能力具有重要的作用。

    紧紧围绕“植物生理学”实验巩固课堂学习内容的要求，在保留经典的基础性实验（包括植物组织水势的测定、植物叶绿素性质的鉴定和定量测定、植物细胞膜透性的测定、种子活力的快速测定及植物组织呼吸速率的测定五个实验）的前提下，重点提高综合性实验（包括生长素的生物鉴定法和植物组织含糖量的测定）的实用性。“植物生理学”综合性实验着重培养学生发现问题、系统分析问题以及运用各种实验方法解决问题的能力^[8]。例如，在“植物组织含糖量的测定”实验中，笔者按照上述教学方式的探索“教师布置学生查阅做好实验过程中可能出现问题的预备”、“分组完成实验的准备工作”、“小组讨论并由学生进行实验原理及可能遇到问题的讲解”、“班代表协助解决实验过程中遇到的问题”以及“讨论式完成实验报告”。在实验过程中，有小组同学提出“植物组织中的可溶性糖含量和花青素含量关系十分密切，两者的关系到底是怎么样的（正相关或负相关）？”。针对学生提出的问题，笔者将花青素含量的测定加入到综合性实验中。由学生分组讨论，确定选取时期有差异的植物组织同时进行可溶性糖含量和花青素含量的测定。通过实验，学生们认为发现了一个有趣的现象：植物组织中的可溶性糖的含量和花青素的含量呈负相关关系，也就是说当植物组织中可溶性糖的含量较高时，其花青素的含量相对较低。在得到此结果时，笔者适时引导提出“为什么糖含量高了，花青素含量反而低了？”、“我们周围最直观的花青素表现是什么？”“花青素的种类有哪些？”“不同的花青素种类与植物组织特别是花颜色的五彩缤纷有哪些关系？”等问题，要求同学们选取提出的1-2问题，通过查阅相关文献和/或报道独立自主的解决问题，并将对这些问题的解释体现在实验报告中。通过此种方式开展综合性实验能够更好地把知识串联在一起，使学生形成系统的知识框架，提高学生对实验整体性和连贯性的认识，也培养了学生由浅到深的提出问题、合理的分析问题并有效的解决问题的思维方法。同时，鼓励学生参加SRT（Student Research Training，大学生研究训练）计划或/和参与教师科研项目的部分工作内容，学生在教师的指导下选取感兴趣的课题内容，针对课题内容中需要解决的实际问题，主动的查阅相关文献、合理的设计实验方案、通过认真的开展实验逐步的解决科学问题以及独立撰写论文，通过这样的方式能够达到全面锻炼学生的综合科研能力的目的，为学生将来从事科学研究和/或生产应用奠定了较好的基础。

3  “植物生理学”实验课程考核方式的探索

“植物生理学”实验报告不能完全体现学生的综合素质，笔者重视平时成绩（包含课前预习检查和出勤率考察）。将学生积极查阅文献提出并解决问题、回答教师提问以及动手解决问题等作为成绩的重要标准（将平时成绩占总成绩的比例提高到40％）。在整个考核过程中，严格考察了学生对理论知识的掌握情况、实践动手能力、解决问题能力以及科研思维能力等，考核方式公平、公正，可如实体现学生的能力。

4  “植物生理学”实验课程改革探索的体会

一言以蔽之，如何实现“植物生理学”实验课程真正的巩固理论知识并促进理论内容的创新需要教师不断的摸索和感悟如何更有效的提高学生的兴趣，当然也离不开学生的积极配合和参与。为了避免出现实验报告的模板化、千篇一律等问题，教师在“植物生理学”实验课程教学过程中，要注意以下几个方面：一、注重引导每位同学积极参与到实验课程，思考实验课程中可能出现的问题并通过独立查找文献资料将解决方案体现在实验报告中；二、在实验课程基本原理的讲授过程中要合理引入最新的科研进展和研究方法，激发学生学习的兴趣，提高学生对实验课程重要性的认识；三、实验教学中更多的注重学生动手能力和创新能力的锻炼，鼓励学生积极全程参与实验课程的前期准备工作、问题提出工作、实验操作过程、结果讨论等，锻炼学生的综合素质；四、适当引导学生对现有理论有理有据的进行质疑，教育学生用辩证的思维看待现有的理论和假说。总之，在“植物生理学”实验课程的教学过程中，应立足于学科特点和教学需求。不断的优化教学方法、教学内容以及考核方式等，锻炼学生独立操作能力、发现并解决问题能力、严谨的科研态度、浓厚的农科专业兴趣等，从而为今后的深造或就业打下坚实的基础。

[参考文献]

[1] 潘瑞炽，植物生理学[M]，第七版，北京: 高等教育出版社，2012：1-5

[2] 李鲁华，王文新，王怀玉，徐如宏，孙鲁龙，任明见*，农科专业“植物生理学”研究式教学的探究[J]，教育文化论坛，2018, 10(4): 88-91

[3] 曹宇，王婕，杨文佳，李灿，高校“植物生理学实验”教学改革探讨[J]，教育教学论坛，2020，33：181-182

[4] 黄超，植物生理学及实验技术课程教学方式改革初探[J]，教育现代化，2020，7(13)：33-34

[5] 吴 超，李红侠*，钱玉梅，徐礼生，综合性设计性实验在“植物生理学实验”教学中的应用[J]，农产品加工，2020，12(23)：97-99

[6] 李 华，薛瑞丽，汪月霞，李海霞，袁志良，植物生理学实验教学改革的探索与实践[J]，教育教学论坛，2020，40：184-185

[7] 阮景军，徐如宏，田恩堂，程剑平，科研促进基因工程实验教学改革初探[J]，分子植物育种，2016, 14(12): 3400-3404

[8] 王小平，植物生理学实验课程教学改革与探索[J]，安徽农业科学，2012，40(02)：1221-1222+1254

Exploration on Experimental Course Teaching of Plant Physiology for Agricultural Students

Li Lu-hua^1,2, Xu Ru-hong^1,2, Ren Ming-jian^*1,2

(1. College of Agriculture, Guizhou University, Guiyang, 550025; 2. Guizhou University Sub-Center of National Wheat Improvement Center, Guiyang, 550025)

Abstract:

The experimental course teaching of "plant physiology" plays important roles in promoting consolidate classroom learning contents, cultivating practical abilities, inspiring thinks about related fields and improving scientific research literacy for students. Traditional experimental course teaching of "plant physiology" usually has the problems such as single teaching modes, repeated experimental methods and low student participation, which need to be reformed. Based on the author's personal teaching experience, this paper discussed the reform of "plant physiology" experimental course from teaching method, teaching content design and examination method around the characteristics of agricultural majors. All of these reformations were to promote students' initiatives and participation in experimental course, and then improve students' comprehensive scientific abilities. Therefore, this paper will provide reference for the experimental course teaching reform of "plant physiology" of agricultural majors.

Keywords: plant physiology; experimental course; teaching reform