徒手切片技術在藥用植物學實驗教學改革中的應用

呂小旭， 程亞青， 樊敏， 關鑒茹

(甘肅醫學院， 平涼 744000)

藥用植物學是運用植物學的知識與方法研究藥用植物，近幾年來發展為研究藥用植物形態構造、分類鑒定、生長發育、化學成分形成與變化和新資源開發利用的一門學科，是學習生藥學、中藥鑒定學、天然藥物化學、中藥學、中藥資源學、中藥商品學、藥用植物栽培學、藥用植物生理生態學和藥用植物生物技術等課程的基礎，是藥學專業、中藥專業等相關專業必不可少的一門專業基礎課[1-3]。藥用植物學課程教學主要包括理論教學、實驗教學、野外實踐教學3個部分，其中實驗教學在驗證和鞏固理論課程所學的藥用植物形態顯微構造、生長發育過程、分類鑒定等理論知識，培養學生觀察、鑒定、識別基原植物和中藥材的基本實驗操作技能和素養，培養學生的創新能力，發揮著重要作用，是藥用植物學教學的重要環節[4-6]。

1 藥用植物學實驗教學現狀

甘肅醫學院(后稱我校)開設藥用植物學課程十多年來，一直堅持開設藥用植物學實驗教學，通過我校藥用植物學實驗教學團隊長期一線教學實踐發現，傳統藥用植物學實驗教學不能很好適應新時代創新性人才培養的要求，結合公開報道的全國各大中醫藥院校藥用植物學實驗教學現狀，歸納總結出以下問題。

1.1 實驗屬驗證類型

傳統的藥用植物學實驗內容主要是對根莖葉等植物結構進行顯微觀察，觀察樣品多為永久切片，學生只是被動的觀察，是一種驗證性的實驗類型。實驗內容設計缺乏對藥用植物學實驗技術的培訓和應用，缺少技術性實驗類型，幾乎無設計性實驗類型，無法培養學生自主探究問題的能力[7]。

1.2 實驗以教師為主導

中醫藥院校藥用植物學實驗教學多以傳統教學方法為主，是以教師為中心的傳統灌輸教學模式，一般先由教師介紹當次實驗的內容、材料和方法，講解和演示實驗內容，然后學生參照教師的方法進行實驗，完成實驗報告，該實驗教學幾乎與理論教學相似，是授之以魚的喂養式教學方法，學生只有被動參與，屬毫無自主性及缺乏創新性的培養[8]。

1.3 實驗材料單一

現階段各校開設的藥用植物學實驗課的實驗材料多為統一采購的永久切片，或者傳統的中藥材粉末，沒有地方特色，缺乏本土植物切片。實驗材料缺乏現實感和親和感，無法調動學生參與實驗的積極性，容易讓學生感到乏味、枯燥，使實驗成為被動完成課程和作業的任務，進而影響理論課程和實踐課程的學習。

1.4 實驗考核方式簡單

傳統的藥用植物學實驗考核為實驗報告與技能考核組成，而技能考核只考查藥材粉末的顯微鑒定，且藥材粉末通常為實驗教學過程中接觸過的藥材(如大黃、黃柏、半夏等)，學生在實驗過程中只關注相關的考核內容和實驗報告的完成任務，沒有真正學習實驗要求的內容。

1.5 實驗課程目標難實現

藥用植物學實驗學習過程缺乏興趣，容易產生消極厭學情緒，學生沒有創新性，只為完成實驗報告，完成任務，沒有真正參與到實驗教學環節中。實驗報告的完成更是沒有實事求是，沒有依據實驗過程中觀察的永久切片形態進行描繪，而是相互抄襲繪圖，或者從網絡和書本上尋找相關的結構繪制，脫離了開設藥用植物學實驗的真正涵義。學生之間流傳的順口溜“藥植實驗看片子，藥植實習看風景”更是真實體現了藥用植物學實驗教學的現狀。

2 徒手切片技術的特點

隨著科學技術的發展，植物組織切片技術越來越多，常見的有徒手切片法、石蠟切片法、滑走切片法、薄切片法和冰凍切片法等技術。徒手切片技術能夠觀察新鮮材料組織和細胞的自然色澤，看到活體細胞結構狀態，在很早之前便運用于植物學形態觀察和教學中[9]。同時，大多學者研究表明，徒手切片技術在藥用植物學及相關實驗教學中有著無可比擬的優勢[10-11]：1)不需要機械設備，操作簡單、制作快速；2)由于沒有經過早期的化學處理，比較能保持活體的情況，在組織化學及許多一般的結構觀察上常常得到應用；3)切片較相對較薄，便于觀察，組織細胞結構完整，能夠觀察較多顯微特征信息。

3 徒手切片技術在藥用植物學實驗教學中的應用

當前藥用植物學的實驗教學已經脫離了課程設計初衷，無法實現課程教學目標，缺乏對創新性人才的培養和選拔。為了滿足新時代人才培養的要求，我校藥用植物學教學團隊針對藥用植物學實驗教學過程中出現的問題，結合本校實際情況，從2015年開始對藥用植物學實驗教學進行了部分改革，本文只論述涉及徒手切片技術應用的改革，分別從以下幾個方面進行簡要說明。

3.1 實驗材料自采

除準備實驗教學大綱要求的必備實驗材料外，要求學生每次實驗課前進行預習，自行采集本次實驗所需徒手切片材料。學生在原有實驗要求的基礎上，要設計出能夠滿足自己實驗要求的材料，徒手切片材料的準備以校園植物和學校藥用植物園植物為主，兼有部分花卉植物，學生自帶材料常有四五種之多。針對學生采集的材料，教師會引導學生分析其外在形態，提出屬于哪類植物的疑問，讓學生通過實驗來解決這一問題。該教學過程可以為后續藥用植物分類打好基礎，又能增加學生對該門課程的興趣，提高學生學習的積極性。

3.2 改進徒手切片技術

徒手切片技術在中學生物教學過程中就有涉及和應用，但是不同地區教育程度存在著較大的差異。近幾年，通過深入了解我校學生徒手切片技術的掌握情況，發現我校招收的學生幾乎無人能掌握徒手切片技術。為此，我校藥用植物學實驗教學團隊結合實際情況，對藥用植物學實驗內容進行了重新設置，增加了徒手切片技術的訓練。在改進教學模式的情況下，學生的能動性得到了充分調動，部分學生結合自身特點提出徒手切片技術的改進意見，帶教教師歸納總結后進行推廣，具體的改進包括以下幾點：1)根據材料的不同，改進徒手切片的方法，有實驗材料的前處理，如細弱材料的冷凍處理，便于后期切片；有切片的后處理，如透化處理，染色處理。2)有學生在實驗操作過程中對徒手切片中夾持物進行了變更，取得了良好的效果。有的選擇比較蓬松的夾持物，如向日葵的髓心，也有的用其他植物的嫩莖或者葉片來夾持被切材料。這個過程大大發散了學生思維，拓寬了學生實驗思路，增加了學生實驗的成就感，有利于學習興趣的建立。

3.3 改進教學方法

依據教育部關于《普通高等學校本科教學工作水平評估方案》(試行)的文件，藥用植物學實驗教學中將部分驗證性實驗改為技術性或者設計性實驗類型，具體變更的內容見表1。傳統實驗內容和教學方法均為學生觀察相應的永久切片，教師講解答疑，學生繪圖完成實驗報告，表1中不再贅述。

表1藥用植物學實驗內容和教學方法的變更

改革后的實驗教學要求學生自行采集校園、生活環境中常見的植物，能夠激發學生的學習興趣，培養學生的觀察、提出問題、解決問題的能力和成就感，激活學生的自主學習、創新設計的積極性，同時促進學生和教師之間、學生與學生之間的知識交流和協作, 更有助于創新能力和團隊精神的培養[12]。

3.4 改革考核方式

傳統的藥用植物學實驗考核多為考核水合氯醛透化技術的應用，實驗內容加入徒手切片技術后，實驗考核根據過程性考核原則，包括實驗報告(20%)、實驗學習過程(30%)和技能操作考核(50%)3個項目。其中技能操作考核分為兩部分，一部分考查水合氯醛透化技術的應用(50分)，一部分考查徒手切片技術的應用(50分)。本文主要討論徒手切片技術應用的考核。表2為徒手切片技術應用的具體考核項目內容及標準和評分標準。

表2 徒手切片技術應用考核內容

考核過程中，切片材料來自校園或我校藥用植物園植物，隨機抽選根、莖、葉，教師按要求進行考核，重點考察鏡下結構識別能力。該考核既考查操作的技術能力，又考查學生理解應用能力。

4 徒手切片技術在藥用植物學實驗教學中的意義

合理利用徒手切片技術在藥用植物學實驗教學中有極其重要的作用，改變了課程教學內容和教學方法，能夠積極應對傳統藥用植物學實驗教學的弊端。結合我校學生在藥用植物學實驗改革后的表現，可以發現以下優勢。

1)學生通過徒手切片技術觀察自采材料，比對不同材料的結構特征，能夠很好地掌握各種顯微結構的特點，改變了傳統實驗模式下，學生對形態結構掌握不清，對木質部韌皮部的判斷不明，尤其是初生結構向次生結構發育的過程理解不到位，對側根的發生機制不明確，對維管束的類型判斷不準確等問題，完成了實驗課程目標。

2)學生對藥用植物學課程產生了濃厚的興趣，從被動接受學習轉變為積極主動學習。實驗室成了學生解答自己理論課學習中產生疑惑的地方，有很多學生在顯微結構觀察中會把自己感興趣的植物帶來，如觀賞植物、蔬菜等，既完成了實驗內容，又滿足了好奇心，提高了學習藥用植物學的興趣。

3)學生為了解答自己的疑惑，必須獲取高質量的切片。這又促使學生對徒手切片技術進行不斷改進，有學生為了觀察導管的類型，對植物莖進行斜刀切，觀察到了螺紋導管的結構特點，這種探究拓展了學生的思維能力和創新能力，實際教學過程中還發現了很多具有科學價值的思維方法。

4)學生對某一感興趣植物從根、莖、葉、花和果實都進行了徒手切片的顯微觀察，有同學選擇早春藥食兩用植物薺[Capsellabursa-pastoris(Linn.) Medic.]，做徒手切片，連續從根、莖、葉等方面研究其顯微結構，觀察側根的發生、莖的初生構造、葉中柵欄組織的排列、葉表面氣孔的類型、葉表皮毛的結構，這樣匯集成了一個綜合性實驗，培養了學生對某一問題進行深入研究的方法。

5)隨著全部實驗課程的完結，學生將熟悉的植物從外部形態到根、莖、葉、花、果實、種子的顯微結構進行深入全面觀察，培養了學生縱向深入、全面認識植物的科學精神。

6)學生通過實驗操作和實驗考核，掌握了徒手切片技術在科學研究中的應用，為后期畢業論文的選題拓寬了范圍。

5 展望

徒手切片技術在藥用植物學實驗教學中發揮了重要的作用，但依據高校人才培養目標，要充分考慮學生綜合素質培養及創新能力發展[6，14]，還需要藥用植物學實驗教學進一步地改進和完善。在藥用植物學實驗材料上，要開發出適宜實驗的鄉土植物和特色植物，提升學生的學習興趣。在藥用植物學實驗內容設計上，增加設計性實驗和綜合性實驗的比例；要以問題為導向開設實驗內容，把藥用植物學實驗內容作為研究科學問題的系列實驗。在藥用植物學實驗教學方法上，要發揮學生的主體作用，教師角色由實驗設計師向實驗顧問轉變，培養學生從實驗中發現問題，解決問題的能力；有條件的院校探索把實驗小組作為教學單位，開設個性化實驗課，培養學生的科研能力，為學生繼續深造打好基礎。