生物科學專業植物學實驗教學改革與大學生創新能力的培養

摘要：植物學（Botany）實驗是生物各專業的主干基礎課程，在教學中占有非常重要的地位。植物學實驗課程的教學既可對基礎理論知識進行驗證，又可培養學生觀察、分析、創新能力。通過植物學實驗教學，使學生全面掌握植物學研究的方法和技能，培養動手能力和創新能力。該文介紹了一些有助于提高大學生創新能力的教學方法。

關鍵詞：植物學實驗；生物科學；創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）04-0073-03

植物學（Botany），是生物各專業的主干基礎課程，在教學中占有非常重要的地位。植物學的理論知識和實踐為學生的后續學習、科研和工作奠定了基礎。植物學課程實踐性很強，需要理論與實踐密切聯系，因此，實驗課程是植物學教學中的重要環節。它既可對基礎理論知識進行驗證，又可培養學生觀察、分析、創新能力。植物學實驗是研究植物的形態結構、生理機能、生長發育規律與環境的相互關系及植物分類與識別的一門學科。它以室外實踐和室內實驗相結合，采用驗證型、綜合型實驗與設計型實驗等多種方式，從植物細胞、組織、器官、個體等不同層次，觀察植物界各大類群的形態結構，認識植物的多樣性與環境的相互關系，探索植物進化、演化的規律。通過植物學實驗教學，使學生全面掌握植物學研究的方法和技能，培養動手能力和創新能力。生物科學專業側重培養具備生物科學的基本理論知識和較強的實驗技能，能在科研機構、高等學校及企、事業單位等從事科學研究、教學工作及管理工作的生物科學高級專門人才[1]。因此，根據創新教育的內涵特征和高校教育的發展，在植物學實驗課的教學過程中，激勵學生的創新意識，培養和鍛煉學生的創新能力，從而增加學生對生物學的興趣[2，3]。針對傳統教學模式中存在的問題，筆者近年進行了多項改革，摸索了一些有助于提高大學生創新能力的教學方法。

一、采用多媒體和視頻資料

傳統的植物學實驗教學模式，大多依靠教師語言、圖片描述和示范指導學生。針對這一問題，我們通過讓學生看視頻，學習基本的顯微鏡操作、徒手切片和臨時裝片制備等技術。視頻重點突出實驗規范操作和關鍵步驟，讓學生清楚觀摩，可以重復播放演示。植物學實驗的形態學部分主要任務是用生物顯微鏡觀察植物細胞、組織和器官的顯微結構及其形成規律。由于多媒體教學課堂容量大，展示內容直觀、豐富，因此利用多媒體實驗教學，制作實驗課件，可大大提高實驗效率，提高學生的學習興趣。例如，在學生利用顯微鏡觀察了自己做的鴨跖草保衛細胞內的葉綠體后，播放黑藻的葉綠體視頻，通過觀看葉綠體環流加深對細胞動態的理解。

二、實驗內容設計

由于傳統植物學實驗教學中，實驗內容單一且驗證性實驗較多，學生的基本技能得不到提高。通過安排綜合性實驗和設計性實驗，可以培養學生的創新能力。在植物分類部分的實驗課程中，指導教師帶領學生進行校園植物資源調查。從而使學生認識了華南地區的特色植物，如夾竹桃、鳳凰木、野牡丹等。通過比較教學，學生學會了如何區分荔枝和龍眼，學習興趣高漲。

三、數碼互動顯微鏡的應用

數碼互動顯微鏡教室是以計算機為基礎的一種新型網絡化教學設施。顯微鏡下的圖像通過百萬像素高清晰度的數字攝像機采集到微機中進行圖像處理，并通過網絡互動教學軟件實現教師與學生之間的雙向教學活動。在植物學實驗教學中，形態結構部分內容多為微觀結構，單純依靠老師對顯微鏡下圖片的描述，學生難以快速找到相應的結構，不能很好地理解、掌握教學內容。數碼互動顯微鏡能夠將顯微結構以真實、放大的圖像展現出來，既便于教師示范講解，也便于學生觀察、學習和掌握，是優化植物學實驗教學的理想的重要手段。例如，在植物根的初生結構觀察過程中，學生通常難以找到凱氏帶或凱氏點。通過數碼互動顯微鏡，教師可以通過電腦屏幕上放大的圖片，指導學生尋找內皮層和凱氏帶，大大提高了教學效率和質量。此外，通過數碼互動顯微鏡，學生可以將觀察的照片存盤，作為學習和復習的資料。

四、考核方式的改革

以往教學中，學生實驗課成績主要由實驗報告所反映，導致學生過度重視實驗報告，反而忽視實驗過程中的動手操作和觀察，因此不能較好地鍛煉學生的實際操作能力，不利于學生的創新能力培養，因此教學效果不理想。學生實驗是一項復雜的表現性活動，教師在課程進行過程中，應注意學生的實驗操作，將操作過程作為考核的一項內容。此外，可以通過綜合性和設計性實驗，讓學生自己設計方案、配制試劑、完成實驗并撰寫小論文，從多個角度培養了學生的學術能力。

五、規范操作

在生物學研究中，實驗的成敗直接受到學生操作的影響，因此動手能力至關重要。這就要求學生從開始進入實驗室就要養成良好的、規范的實驗操作手法。例如，顯微鏡操作中，要求學生從低倍鏡到高倍鏡逐步更換，且在物鏡轉換時，手握物鏡轉換器，而不能直接用手扳物鏡，這樣會導致物鏡脫落。

六、良好的科研習慣

良好的科研習慣可使學生獲益終生，因此培養學生良好的實驗和科研習慣具有重要的意義。在植物學實驗課的教學過程中，應指導學生在實驗過程中如何擺放各物品、實驗后如何收拾臺面等。例如，試劑瓶等應盡量擺放在桌子里面，防止不小心碰倒打碎。剪刀、鑷子等工具用完應放回盒子，防止扎傷等。

七、引導學生思考，啟發學生想象

大學的首要職能是培養各專門人才。在大學教育中，最主要的是對學生進行五種能力的培養，即自學能力、研究能力、思維能力、表達能力和組織管理能力。其中自學能力的培養是大學教育中的精髓。因此，大學教育中，教師并不僅僅是將所學的理論和專業知識傳授給學生。在這一過程中，教師更應該側重教會學生如何學習，特別是如何自學。因此，教師的引導式教學在這一過程中起著至關重要的作用。教師適當地提問和提出假設，在學生自學能力的培養中具有舉足輕重的地位。通過適當的引導，不僅要教會學生專業基礎知識，還要教會學生正確思考和學習的方法。在植物學實驗課程“植物的莖”這部分內容的教學過程中，我會先安排學生觀察雙子葉植物和單子葉植物莖的初生結構，之后讓學生思考這一問題：雙子葉植物與單子葉植物莖的初生結構有何不同？學生通過觀察、比較和思考，會總結出二者的主要差別，如雙子葉植物莖的初生木質部和初生韌皮部之間有形成層，可以無限生長，因此是無限維管束，而單子葉植物莖是有限維管束，等等。學生回答完后，再安排學生聯想生活中見到的植物，哪些是單子葉植物，哪些是雙子葉植物，哪些植物莖粗，哪些植物的莖細，有何規律？這時學生就會發現，大多數雙子葉植物由于是無限維管束，可以進行加粗生長，因此大多雙子葉植物莖比單子葉植物的莖粗。通過這樣的內容設計和課堂安排，課堂氣氛活躍，師生互動良好。通過引導學生思考，啟發學生想象，讓學生對有限維管束、無限維管束這一理論知識的認識更深入一層，而且由于教學與生活實踐相聯系，學生的學習興趣被有效調動起來，對枯燥的理論知識的理解起到了很好的輔助作用。

21世紀是“創造教育世紀”。創新能力是每一位學生都應具備的一項心理潛能。只有進行創造性教育才能培養出具有創新能力的人才。筆者通過對植物學實驗的改革，提高了生物科學專業學生的學習興趣，不僅使學生掌握了植物學的基礎知識和基本技能，還提高了學生的動手能力和創新能力，達到了培養創新型人才的目的。

參考文獻：

[1]韓利紅，劉潮，孫暢.《植物學》教學改革與提高學生創新能力實踐[J].實驗科學與技術，2012，10（3）：158-156.

基金項目：由廣東省實驗教學示范中心建設項目資助