探究式教學法在植物生理學實驗教學改革中的應用

李海云 吳冰潔 曹興 呂福堂 褚鵬飛

摘要：實驗教學是高校教學體系的重要組成部分，實驗教學改革是教學改革的重要環節。文章以傳統實驗“葉綠素含量的測定”為例，介紹了探究性實驗教學改革的具體做法。這種教學方式強調了學生的主體地位，調動了學生的學習積極性，有助于培養學生的團隊意識和合作精神，提高了學生的科學素養和教學質量。

關鍵詞：探究式教學法;植物生理學;實驗教學

中圖分類號：Q945;G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）51-0107-02

植物生理學是研究植物生命活動規律及其與環境相互關系、揭示植物生命現象本質的科學，是生物、農學、園藝、園林、植物保護、生態、種子科學與工程及資源環境等專業的重要專業基礎課程，同時也是一門實踐性非常強的課程。植物生理學分為理論教學及實驗教學，實驗教學不僅可加強對理論知識的理解和掌握，提高理論課教學效果，還有利于培養學生的動手能力及實驗技能，提高綜合素質，為畢業論文的順利完成奠定堅實的基礎。以教師為主體的傳統實驗教學模式顯然已經不適于植物生理學學科的發展趨勢和社會對人才培養的需求。因此，針對植物生理學實驗教學的現狀和存在問題，我們通過引入探究式教學方法，建立以培養學生實踐和創新能力為核心的實驗教學模式。

一、探究式教學法的概念

探究式教學法是由著名教育家施瓦布等倡導的，目前在教育界備受推崇的一種新式教學方法。該方法一改過去的“填鴨式”、“注入式”教學模式，而是以學生為主體，以“探究”為主線，在教師的引導下，學生積極主動分析問題、解決問題，從而認知和探索新知識，構建知識體系，提高科學素養。

二、探究式教學法在“葉綠素含量的測定”中的應用

“葉綠素含量的測定”是植物生理學實驗中一個必做的驗證性實驗項目，根據葉綠體色素提取液對可見光譜的吸收，利用分光光度計在某一特定波長測定其吸光度，即可用公式計算出提取液中各色素的含量。

1.課前準備。理論課講解光合色素時就以實驗內容為基礎，引出“懸念”問題。學生根據個人興趣與愛好分組，分別完成下列任務：查找葉綠色含量測定有哪幾種方法，并分析比較它們各自的優點;同一植物不同葉位的葉片葉綠素含量是否一樣;同一葉片不同部位葉綠素含量是否一樣;傳統實驗方法（研磨過濾法）實驗原理步驟及注意事項的總結和講解;準備實驗所需儀器、用具及所需藥品的配置。這樣給學生提供探索機會和思維空間，充分發揮學生的主觀能動性，從而有助于提高實驗教學的質量。

2.實驗方案講解。根據前面學生的分組情況，每組隨機抽取一名學生用PPT或者板書講解各自的任務完成情況，由主講教師進行歸納總結。引導學生思考實驗過程中的問題，如研磨時添加石英砂和碳酸鈣的目的，研磨時為什么要避光快速，取材時為什么去掉中脈，濾紙用什么液體潤濕，容量瓶是否可以用無色的替代棕色的，浸提法所用試管是否需要避光，比色時用什么液體做參比液，比色前浸提液為什么要混勻，實驗過程涉及的數據哪些必須精確，哪些可以粗略估計，若提取液濃度太高怎么辦等等，這些問題都需要一定的知識積累以及積極認真地思考，在這個過程中增強了學生獲取知識的自主性和探索性，也由此營造一個探究性學習的氛圍。

3.方案確定。采取分組實施，合作創新的方式。每次實驗課分為8個實驗小組，每小組2人，根據自愿的原則，每個小組在傳統方法（Arnon分光光度法）的基礎上，增設SPAD法、直接浸提法或熱醇法，但一定要保證增設的3種方法每種都至少有一個小組實施。其中4個小組選用玉米不同葉位（頂部葉位和基部葉位）的葉片分別用不同方法測定，另外4個小組選取棉花同一葉位不同部位（葉尖和葉緣）分別用不同方法進行測定，每小組對每種樣品用每種方法至少重復測定3次。這樣，學生能通過實驗比較不同材料和不同提取試劑的差異性，讓學生開動腦筋，積極思考。

4.進行實驗。規范實驗操作是實驗成功的保障，在實驗進行過程中，指導老師隨時觀察并糾正學生的不規范操作，如玻璃器皿的洗滌，移液管、容量瓶、膠頭滴管、玻璃棒、天平以及分光光度計的使用等等，還要指導學生對實驗數據進行規范的記錄和整理，這有利于培養學生的基本實驗技能和認真嚴謹的科學態度，提高教學效果。

5.實驗結果的分析與討論。實驗結束后，每個實驗小組匯報自己的實驗結果和出現的問題，匯總后進行小組間的交流與討論，討論出現這些相同或不同實驗結果的原因，以及由這些結果我們可以得出什么樣的結論。學生很快就展開積極的思考與討論，激發了學生強烈的探究興趣和求知欲。然后當堂完成實驗報告的撰寫，這些問題都要在實驗報告中用適當的方式表達出來。

6.課后反饋。教師批改實驗報告的過程中，除了在報告中把出現的問題進行標注指正之外，也把共性的問題（如寫作格式不對、表格不規范、結論不明確、分析不合理等）記錄下來，理論課上或下次實驗課前抽時間反饋給學生，另外每班選擇1—2本寫得比較好的實驗報告拍照后發在班級QQ群或微信群里供同學們學習和參考。

三、教學效果

1.調動了學生學習的積極性。在探究式教學模式中，教師由講解者、示范者轉變為教學行為的引導者、協助者，強調學生的主體地位，看重學生探索新知識的經歷和體驗。他們都是根據自己的興趣參與實驗準備、方案制訂、實驗結束后的思考、實驗報告的撰寫等環節，主體地位得到充分體現，所以最大限度地調動了他們的積極性。表現為實驗報告的撰寫質量大幅提升，理論課的成績也有明顯提高。

2.培養學生的團隊合作意識。從實驗準備、方案制訂、結果匯總到討論都需要全體師生共同參與，不是一個人或一個小組單獨完成的。因為不同小組采用的實驗方法及取材有所不同，所以實驗結果的匯總以及之后進行的交流與討論就需要師生互動、個人和小組互動、小組與小組互動，這有助于培養學生的團隊意識和合作精神。

3.提高學生的科學素養。本研究利用現有的實驗條件，把一個驗證性實驗轉化為探究性實驗，為學生提供一個發現問題、分析問題、解決問題、自主獲取知識的機會。學生參與整個實驗過程，不僅掌握了實驗原理，理解了實驗不同結果產生的原因，了解到植物葉片的葉綠素含量與采用的實驗方法、植物的種類、葉位、葉片的不同部位以及環境等諸多因素有關，拓寬了學生知識的廣度和深度，也培養了學生的自主學習能力和探索意識。

四、結束語

通過對植物生理學實驗課程進行探究式教學模式的探索與實踐，取得了較好的研究結果。隨著植物生理學實驗技術和方法的不斷發展更新，我們一定要不斷探索新的教學方法，樹立“以學生為本”的教學新觀念，使學生由被動灌輸變為主動探索，提高學生的綜合創新能力，從而為教學質量的提高和高素質人才的培養提供可靠的保障。

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