植物生理學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開設(shè)初探

方玉梅　李樹江　譚萍

摘 要：應(yīng)對貴州省普通本科高校向應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的需求，結(jié)合植物科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)要求及植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)“植物生長物質(zhì)對種子萌發(fā)的影響”。通過實(shí)施獲得以下經(jīng)驗(yàn)：結(jié)合植物科學(xué)與技術(shù)專業(yè)選擇常見蔬菜的種子作為材料，開展植物生長物質(zhì)誘導(dǎo)植物種子萌發(fā)的研究。通過改變生長素類、細(xì)胞分裂素類等植物生長物質(zhì)的藥劑處理的濃度、浸泡時間以及培養(yǎng)條件等，觀察種子的萌發(fā)情況，統(tǒng)計(jì)8d內(nèi)各種處理的種子發(fā)芽率和下胚軸長。結(jié)合實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象、問題、結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析，探討改進(jìn)的方法；增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性，提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的探索創(chuàng)新精神，為以后進(jìn)行大學(xué)生科研項(xiàng)目及畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)奠定一定的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：植物生長物質(zhì)；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；初探

中圖分類號 G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）01-0113-03

Abstract：In order to meet the needs of the transformation from ordinary undergraduate colleges in Guizhou to application-oriented colleges and universities，the requirements of plant science and technology specialty training and the requirements of plant physiology teaching，the designing experiments of “effect of plant growth substance on seed germination”. The following experience has been achieved through implementation：the selection of common vegetable seeds as plant materials should be combined with plant science and technology specialty；by changing auxin，cytokinin and other plant growth substances treatments concentration，soaking time and cultivation condition，the germination of seed germination rate was observed and statistics within 8 days of various processing seeds and hypocotyl length；summary analysis should combine the phenomena，problema and results in the experiment，and discuss the improved method；enhance the learning initiative of students，improve students' ability to analyze and solve problems，to cultivate the students' innovative spirit，lay a foundation for the design of college students after graduation thesis and research projects.

Key words：Plant growth substance；Designing experiment；Exploration

植物生理學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，是集植物生理學(xué)課程的綜合知識或與其相關(guān)課程知識于一體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其目的是培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力、實(shí)驗(yàn)動手能力、數(shù)據(jù)處理能力及查閱中外文資料的能力[1-2]。六盤水師范學(xué)院植物生理學(xué)課程是省級精品課程，是植物科學(xué)與技術(shù)專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，實(shí)驗(yàn)學(xué)時為36學(xué)時。2015年12月，六盤水師范學(xué)院被省教育廳確定為貴州省普通本科高校向應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的試點(diǎn)學(xué)校，根據(jù)《教育部、國家發(fā)展改革委、財(cái)政部關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見》（教發(fā)〔2015〕7號）的要求，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和綜合素質(zhì)為重點(diǎn)，我們準(zhǔn)備改革植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，對原有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行整合和改進(jìn)，降低原來驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的比例，新增設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。通過設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的增設(shè)，充分鍛煉了學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料、撰寫實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和綜合分析的能力。通過植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的技能的訓(xùn)練，逐步提高學(xué)生認(rèn)識問題、分析問題、解決問題的能力，為今后從事與植物生產(chǎn)類相關(guān)的工作打好基礎(chǔ)。實(shí)施以來，在促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和方法的改進(jìn)、學(xué)生操作技能和科研素質(zhì)的提高方面取得了一定效果[3-4]。

1 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

1.1 植物材料的選擇 植物生理學(xué)是植物生產(chǎn)類各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，開設(shè)學(xué)期是大學(xué)二年級第一學(xué)期，學(xué)生僅學(xué)過相應(yīng)的基礎(chǔ)性課程，對專業(yè)課了解甚少，植物生理學(xué)是銜接基礎(chǔ)和專業(yè)課重要的橋梁紐帶，在教學(xué)過程中結(jié)合植物生產(chǎn)中的相關(guān)知識進(jìn)行植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的講解和實(shí)踐，不僅可以增加學(xué)生對植物生產(chǎn)類的專業(yè)興趣，也為植物栽培的專業(yè)課打下良好基礎(chǔ)[5]。因此，在進(jìn)行植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中我們設(shè)計(jì)了涵蓋“植物生長物質(zhì)”和“植物的營養(yǎng)生理”兩個章節(jié)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“植物生長物質(zhì)對種子萌發(fā)的影響”，由學(xué)生自主選擇與專業(yè)相關(guān)的常見的作物種子如番茄、甘藍(lán)、辣椒、茄子、小麥等作為實(shí)驗(yàn)材料，通過這樣可以在實(shí)踐過程中培養(yǎng)學(xué)生對本專業(yè)的興趣。

1.2 植物生長物質(zhì)的選擇 植物生長物質(zhì)是一類能調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育的微量有機(jī)物，包括植物激素和植物生長調(diào)節(jié)劑。植物激素是在植物體內(nèi)合成的，由于含量很低、難以提取，無法滿足大規(guī)模現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，目前，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用的植物生長物質(zhì)主要是植物生長調(diào)節(jié)劑，包括植物生長促進(jìn)劑和植物生長延緩劑[6-7]。endprint

將學(xué)生分成若干小組（每組4～5人），以組為單位，根據(jù)已掌握的理論知識，進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)的檢索查閱，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與撰寫，自主選擇不同的植物生長物質(zhì)的種類、處理濃度及處理時間來處理植物種子，對照為蒸餾水。學(xué)生根據(jù)自己選擇的植物種類，結(jié)合期刊數(shù)據(jù)庫查閱文獻(xiàn)資料的結(jié)果，來設(shè)計(jì)出具體的生長物質(zhì)（以下簡稱藥劑）處理?xiàng)l件，寫出方案，讓教師最后把關(guān)。通過這樣的方式，可以讓學(xué)生真正掌握種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的整個過程、方法，包括實(shí)驗(yàn)方案的撰寫。

1.3 培養(yǎng)條件的選擇 培養(yǎng)條件的選擇包括溫度、光照、水分及通氣狀況。學(xué)生根據(jù)自己選擇的植物種類，結(jié)合期刊數(shù)據(jù)庫查閱文獻(xiàn)資料的結(jié)果，來選擇出具體的每一種種子萌發(fā)的培養(yǎng)條件。在整個實(shí)驗(yàn)過程中，要求學(xué)生對每份材料從藥劑處理濃度、藥劑處理時間到發(fā)芽試驗(yàn)均設(shè)3次重復(fù)，并詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象、問題及注意事項(xiàng)。

1.4 實(shí)驗(yàn)方案的確定 通過選擇不同的植物材料、不同濃度的藥劑處理、不同的處理時間、不同的培養(yǎng)條件，完成了整個實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。每4～5個同學(xué)為1小組，要求每組同學(xué)選擇一種植物材料，一種生長物質(zhì)，分別設(shè)計(jì)3個不同濃度的藥劑及3個不同的浸泡時間的處理，分別以蒸餾水處理為對照，共10個不同的處理進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，均設(shè)3次重復(fù)。

2 實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施

2.1 材料處理 學(xué)生將選擇好的種子材料先消毒，以防種子在萌發(fā)過程霉變。然后根據(jù)設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)方案，按照藥品配制要求對實(shí)驗(yàn)所需植物生長物質(zhì)進(jìn)行配制，并自己總結(jié)實(shí)驗(yàn)步驟，繪制出實(shí)驗(yàn)操作的流程圖和實(shí)驗(yàn)操作中的注意事項(xiàng)表。本實(shí)驗(yàn)所需要的試劑種類都是植物生長調(diào)節(jié)劑類，由于這類物質(zhì)在水中的溶解度不盡一致，有的需要醇為助溶劑、有的需要酸或是堿作為助溶劑，所以在配制過程中需要教師進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，由學(xué)生自己配制完成。根據(jù)方案對已經(jīng)消毒的種子進(jìn)行不同濃度的藥劑和不同浸泡時間處理。

2.2 發(fā)芽試驗(yàn) 將處理好的種子在培養(yǎng)皿中以濾紙作發(fā)芽床，隨機(jī)選取種子50粒播于其中，放入設(shè)定的培養(yǎng)條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.3 種子活力的測定 學(xué)生需要熟練掌握種子活力的概念、表示、具體的測定方法及計(jì)算公式[8]。在培養(yǎng)過程中，從第3天開始每天定時記錄發(fā)芽的種子粒數(shù)，到第9天為止。第9天記發(fā)芽率并隨機(jī)選取10株測定各處理正常幼苗的下胚軸長，計(jì)算種子的活力指數(shù)。

3 結(jié)果分析

根據(jù)發(fā)芽種子數(shù)和下胚軸長的測定結(jié)果計(jì)算種子活力并進(jìn)行分析，如不同藥劑處理導(dǎo)致發(fā)芽粒數(shù)和下胚軸長的差異，不同浸泡時間導(dǎo)致發(fā)芽粒數(shù)和下胚軸長的差異，比較哪種藥劑處理可以提高發(fā)芽粒數(shù)，哪些藥劑處理可以促進(jìn)下胚軸伸長，以及各種不同種子的藥劑處理的最適濃度和最適浸泡時間。

4 討論與總結(jié)

4.1 討論 實(shí)驗(yàn)指標(biāo)測定完成后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象給學(xué)生提出問題，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行文獻(xiàn)資料查詢，為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象？讓學(xué)生學(xué)會思考研究問題。組織討論課討論交流不同藥劑處理的最適濃度？討論為什么有些藥劑可以提高發(fā)芽粒數(shù)？有些藥劑可以促進(jìn)下胚軸伸長？生產(chǎn)上還可以選擇哪些藥劑處理來提高種子活力？討論測定結(jié)果與理論的聯(lián)系？并將討論課所提出的問題及分析結(jié)果作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告的討論[9]。

4.2 總結(jié) 針對實(shí)驗(yàn)中的討論問題進(jìn)行總結(jié)，讓學(xué)生真正掌握植物生長生理的研究思路、方法，并對植物生長物質(zhì)的生理功能進(jìn)行深入講解，分析植物生長物質(zhì)對植物種子萌發(fā)影響的研究方法，加深學(xué)生對植物生長生理理論的理解。并進(jìn)一步擴(kuò)展研究范圍，說明還可以進(jìn)行哪些方面的研究，給學(xué)生列出植物生長生理研究的方向，如植物生長物質(zhì)間的相互影響，植物生長物質(zhì)對植物營養(yǎng)生長、生殖生長和性別分化的影響等[10-11]方面，引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)和研究的興趣。

5 撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告

按照科研論文的格式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫，包括題目、中文摘要、關(guān)鍵詞、前言、材料與方法、結(jié)果與分析、討論與結(jié)論、參考文獻(xiàn)[12]。

6 效果分析

自2016年實(shí)施“植物生長物質(zhì)對種子萌發(fā)的影響”的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以來，在整個實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中，學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)自己撰寫出實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)不同的藥劑、不同浸泡時間及不同的培養(yǎng)條件、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果測定不同處理的種子生活力，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對提高種子生活力的方法進(jìn)行總結(jié)，體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教學(xué)理念。在這個過程中，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性，讓學(xué)生積極的參與到整個實(shí)驗(yàn)過程中。在整個實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師積極參與到學(xué)生中，對實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題與他們進(jìn)行互動交流，在查閱文獻(xiàn)資料、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)上對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，針對學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的具體問題和操作錯誤，采用提出問題及提示等方法引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象，通過查閱文獻(xiàn)資料并結(jié)合所掌握的專業(yè)知識進(jìn)行問題的分析，最終解決問題。學(xué)生自己通過動手實(shí)踐，可以加深他們對專業(yè)理論知識的理解，并擴(kuò)展到本專業(yè)涉及到的其他相關(guān)領(lǐng)域的知識，增加了學(xué)生對本專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣。本實(shí)驗(yàn)綜合了植物學(xué)實(shí)驗(yàn)、植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)、生物統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析等方面的理論知識和實(shí)驗(yàn)技能，以學(xué)生為主體，讓學(xué)生自主進(jìn)行文獻(xiàn)資料查閱、實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方案的撰寫、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，最終撰寫出完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，為學(xué)生們提供了一個全方位、多層次的綜合試驗(yàn)技能提升平臺，以培養(yǎng)學(xué)生良好的科研素養(yǎng)。通過這個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展，不僅可以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動手能力、綜合分析問題和解決問題的能力，并可以加深學(xué)生對植物生理學(xué)生長生理這章的理論知識的理解掌握，培養(yǎng)了學(xué)生的研究興趣，為以后進(jìn)行大學(xué)生科研項(xiàng)目和畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)奠定一定的基礎(chǔ)。

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（責(zé)編：徐煥斗）endprint