植物生理學設計性實驗教學的探索研究

●劉君 王燕凌

植物生理學設計性實驗教學的探索研究

●劉君 王燕凌

為進一步提高本科實驗教學效果，強化學生實驗技能、綜合能力的培養，探索開設設計性實驗成為教學改革的一條新路徑。文章以“植物組織水勢測定”的設計性實驗研究為例，總結了此類實驗的組織、實施、教學考核等環節，探討開設設計性實驗的教學效果及其可行性。

植物生理學 實驗教學設計 實驗技能 綜合能力

植物生理學是一門實驗性很強的學科，幾乎和所有與植物相關的學科都有密切聯系，是高等農業院校農學類本科學生必修的一門專業基礎課程。隨課程設置的植物生理學實驗，不僅是對理論知識的驗證，也是培養學生動手能力、科學素質和創新能力的重要途徑。植物生理學實驗技能的訓練，對學生以后進入更高層次的學習、研究都具有舉足輕重的作用。筆者所在的新疆農業大學植物生理學教研部為進一步提高本科實驗教學效果，強化學生實驗技能、綜合能力的培養，近年來，積極探索開設設計性實驗作為教學改革的一條新路徑。本文以“植物組織水勢測定”的設計性實驗研究為例，總結了此類實驗的組織、實施、教學考核等環節，探討開設設計性實驗的教學效果及其可行性。

一、設計性實驗的組織

首先，根據設計性實驗的教學目的和要求,制定出設計性實驗的教學大綱，編寫實驗講義；其次，以正在學習或者已經學習過植物生理學相關理論的學生為實驗開設對象，向其宣傳設計性實驗項目，引導學生查閱資料，進行實驗方案設計的準備工作。如，有關植物組織的水勢，需要學生了解水勢的理論、與水勢相關的生理過程，植物組織水勢的測定原理和方法等。

二、實驗設計與方案篩選

在不局限學生的思維方式和認知的前提下，指導學生書寫設計性實驗方案，方案內容包括實驗選材，材料處理，水勢測定方法，欲解決的問題等方面。在兩個學年度共60人次參與的研究中，有約12%的方案初稿因質量問題在第一輪被篩除，其余方案按指導教師的修改意見修改后進行第二輪篩選，約有2%的方案因合理性或實驗室條件的局限性未能進入實施階段。

三、實驗實施

實驗指導教師根據學生設計方案預備好實驗所需植物材料、藥品、儀器、用具等，由參與學生一人一組根據方案獨立實施實驗，指導教師全程負責答疑釋惑。

四、實驗考核

依據開設設計性實驗的目的，此類實驗的考核應突出設計方案的重要性，加大其在考核中的比重。因此，最終的設計性實驗考核按實驗方案、實驗操作技能、實驗報告和實驗的創新性四個部分，以分別占成績的40%、20%、20%和10%比例組成。

在兩個年度的設計性實驗研究過程中，我們對參加實驗的學生進行了實驗效果的問卷調查（結果見下表），同時也收閱了學生的心得總結。

從問卷調查結果可以看出，學生非常認可設計性實驗對于鍛煉和培養學生獨立思考問題的能力、實驗設計的能力和動手操作的能力，以及激發學生可貴的創新意識方面的積極作用。同時有91%的學生的建議中均提出多多開設此類設計性實驗，并希望吸收更多的學生參與進來。當然我們還應看到學生對實驗室可提供的條件仍存在較大比例的不滿意。

選 項 結 果(%)內 容 A B C A B C是否有必要開放此類設計性實驗 是 否 100 0本實驗目的是否達到 是 否 91 9本實驗有利于提高動手能力 是 否 100 0本實驗有助于培養倉新能力 是 否 100 0鍛煉了獨立思考能力 是 否 100 0實驗室提供的條件 好 一般 不好 55 45 0教師的指導作用 好 一般 差 91 9 0

通過此類實驗研究，我們也發現了一些值得注意的問題：

第一，開設設計性實驗需要一定的基礎條件。此類實驗的開設需要有能對學生開放的實驗室；開放時間可以保證在八小時以外；需要有一定的資金支持以購買實驗耗材；材料、器皿及用具的準備工作均需要人員付出時間和精力完成；開課實驗室現有儀器設備條件能否滿足一些學生的實驗設計，如有學生設計采用露點微伏計測定比較不同溫度處理對蘋果果肉組織水勢的影響，一些實驗室無法提供學生此類較昂貴精準的儀器，只能采用稱重法、小液流法或阿貝折射儀法等。上述條件可能是制約開始設計性實驗的主要障礙。

第二，開設設計性實驗對教師素質和能力有一定要求。現有大學生普遍存在科研素質薄弱，主動思考、分析問題的能力較差，研究報告的書寫訓練極度缺乏等問題，這就要求開設設計性實驗的老師不但要有足夠的耐心和耐性指導學生完成全過程，同時要具備較高的學術素養和科研能力能夠在每一個環節引導、指正學生。

總之，設計性實驗的嘗試是有益的，首先它為本科學生創造了一個實踐操作的機會，學生可以實施個人的設計思路和實驗方案，不再是在一個實驗對應一種實驗方法、一套實驗儀器以及一系列操作步驟的“固定”的實驗模式下完成實驗內容，例如有學生嘗試用阿貝折射儀測定水勢，有學生感興趣了解不同pH處理后仙人掌莖組織水勢的變化等等；其次，學生在實驗實施中能夠不斷檢驗和修正個人的思路，自行完善實驗設計，獨立實施測定過程，這其中包括材料的選擇是否得當，試劑濃度梯度的確定，器皿和用具的準備等。因此，設計性實驗在培養學生科研素質方面的作用是可以肯定的。

設計性實驗的開設符合教育部提倡的“加強實驗教學等實踐環節，不斷改革實驗教學內容，改進實驗教學方法，以提高大學生的實踐能力、創新能力和獨立研究的能力”的要求。在各院校硬件條件有限的現狀下，可以從一些實驗性強的學科入手、由少量的實驗項目開始，逐步探索完善設計性實驗的開設實施。

[1]王常生，王宇飛，肖宏濱.《機械工程材料科學》綜合性試驗教學改革與實踐.實驗室科學，2008（4）

[2]張建華.電子技術課程教學改革探討.甘肅科技，2009（7）

（責編：若佳）

G642.0

A

1004-4914（2014）07-247-01

劉君，新疆農業大學林學與園藝學院植物生理教研部博士，主要研究領域：植物抗逆生理學；王燕凌，新疆農業大學林學與園藝學院植物生理教研部副教授新疆烏魯木齊830052）