植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

潘建斌，陳書(shū)燕，馮虎元，盛紅梅，王玉金，齊 威，何文亮

(蘭州大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 生物學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心， 蘭州 730000)

0 引 言

植物學(xué)實(shí)驗(yàn)是全國(guó)高校中生物科學(xué)、生物技術(shù)、生態(tài)學(xué)、草業(yè)科學(xué)、園藝、植保、林業(yè)、農(nóng)學(xué)、環(huán)境科學(xué)等專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)課程。它是學(xué)習(xí)植物形態(tài)解剖、植物生長(zhǎng)發(fā)育、植物系統(tǒng)分類(lèi)的一門(mén)學(xué)科[1]。通過(guò)植物學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握植物學(xué)研究的基本方法，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[2]。

我校生命科學(xué)學(xué)院植物學(xué)教研組在生物系建系之初就一直開(kāi)設(shè)有植物學(xué)實(shí)驗(yàn)，至今已有70余年的歷史，培養(yǎng)了很多植物學(xué)領(lǐng)域優(yōu)秀的研究人才。目前，植物學(xué)實(shí)驗(yàn)的授課對(duì)象為生命科學(xué)和草業(yè)科學(xué)學(xué)院一年級(jí)全體學(xué)生，作為一年級(jí)學(xué)生最先接觸到的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)興趣具有重要意義。然而，隨著社會(huì)發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)提出的新要求，現(xiàn)有的植物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力上存在明顯不足，因此推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革勢(shì)在必行，對(duì)現(xiàn)有的課程教學(xué)體系進(jìn)行一些有益的改革探索。

1 現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)體系中存在的問(wèn)題

(1) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過(guò)于陳舊。觀察描述的實(shí)驗(yàn)多，動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)少。在12次實(shí)驗(yàn)中，7次為永久切片的觀察和繪圖。學(xué)生對(duì)觀察永久切片積極性不高，部分學(xué)生基本不看永久切片，根據(jù)課本或課件進(jìn)行臨摹，學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能沒(méi)有得到訓(xùn)練和提高。另外，全部為基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有設(shè)計(jì)型和探索型實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)主要以觀察和描述為主，以驗(yàn)證課堂上學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，因此很難培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，也達(dá)不到培養(yǎng)創(chuàng)新能力的目的。

(2) 考核體系不太健全。現(xiàn)有的考核體系中，實(shí)驗(yàn)成績(jī)僅僅依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告給出，而實(shí)驗(yàn)報(bào)告又以畫(huà)圖和填表為主，不能完全體現(xiàn)學(xué)生在課堂實(shí)驗(yàn)的完成情況和實(shí)際操作水平。

(3) 課程管理較為落后。本課程涉及多個(gè)班級(jí)的學(xué)生，有多位教師參與本課程的教學(xué)，一些實(shí)驗(yàn)安排不能及時(shí)傳達(dá)給學(xué)生，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題也很難及時(shí)得到教師的指導(dǎo)。

2 教學(xué)改革的探索和實(shí)踐

2.1 整合課堂內(nèi)容

將原來(lái)每次課3學(xué)時(shí)改為每次課4學(xué)時(shí)，原來(lái)12次課改為9次課，其中最后一次課為考試與課外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的匯報(bào)。這樣時(shí)間安排上更緊湊有效，讓學(xué)生每次課有更多的時(shí)間進(jìn)行動(dòng)手操作；教學(xué)內(nèi)容上基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)與綜合型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更豐富，形式更多樣，減少觀察永久切片的實(shí)驗(yàn)，增加動(dòng)手操作的環(huán)節(jié)。原來(lái)12次課均為基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)，通過(guò)整合和改進(jìn)后，9次課中4次有綜合型的課堂實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，1次為綜合型、設(shè)計(jì)型和探索型的課外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)，見(jiàn)表1。

表1 植物學(xué)實(shí)驗(yàn)改革前后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)比

2.2 增加動(dòng)手環(huán)節(jié)

植物學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門(mén)基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)課程，注重培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，如光學(xué)顯微鏡和體視顯微鏡的使用、徒手切片的操作、臨時(shí)裝片的制作、染色技術(shù)的運(yùn)用、植物繪圖、植物器官的解剖、植物檢索表的使用和編制等基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)[3]。在改革后的8次課堂實(shí)驗(yàn)中，在保留部分經(jīng)典永久切片的觀察外，每次課程都增加動(dòng)手操作的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。2名學(xué)生為1小組，自己取材、切片、制片，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師對(duì)學(xué)生的操作結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打分，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生動(dòng)手操作的積極性。

在改革后的實(shí)驗(yàn)1中，學(xué)生動(dòng)手操作的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是制作后含物和質(zhì)體等顯微結(jié)構(gòu)的臨時(shí)裝片；實(shí)驗(yàn)2中，學(xué)生利用徒手切片技術(shù)和番紅-固綠染色技術(shù)，制作不同植物營(yíng)養(yǎng)器官的顯微結(jié)構(gòu)臨時(shí)裝片；實(shí)驗(yàn)3中，學(xué)生自己采集校園正在開(kāi)放的花，對(duì)花的結(jié)構(gòu)進(jìn)行解剖觀察，并把花的各部分?jǐn)[出花圖式；實(shí)驗(yàn)4中，學(xué)生利用整體染色與透明技術(shù)，制作不同發(fā)育時(shí)期植物胚的顯微結(jié)構(gòu)臨時(shí)裝片；實(shí)驗(yàn)5中，學(xué)生對(duì)不同類(lèi)群的種子植物進(jìn)行解剖和檢索，根據(jù)植物檢索表鑒定常見(jiàn)的種子植物，提高學(xué)生對(duì)植物學(xué)系統(tǒng)分類(lèi)部分的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)能力[4]；實(shí)驗(yàn)6中，對(duì)校園常見(jiàn)植物進(jìn)行觀察，并以小組為單位對(duì)校園周邊的自然植被進(jìn)行樣方調(diào)查，讓學(xué)生對(duì)植被有一個(gè)初步的了解和認(rèn)識(shí)；實(shí)驗(yàn)7中，制作大型真菌的鎖狀聯(lián)合、擔(dān)子和擔(dān)孢子的顯微結(jié)構(gòu)臨時(shí)裝片；實(shí)驗(yàn)8中，制作苔蘚的頸卵器和精子器的顯微結(jié)構(gòu)臨時(shí)裝片。

2.3 增設(shè)課外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)

由于植物學(xué)研究的特殊性，許多實(shí)驗(yàn)無(wú)法在課堂上實(shí)現(xiàn)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能無(wú)法在課堂上進(jìn)行鍛煉。教研組經(jīng)過(guò)多年探索，增設(shè)12個(gè)綜合型、設(shè)計(jì)型和探索型的課外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)，涵蓋了植物學(xué)的大部分教學(xué)內(nèi)容。2或3位學(xué)生為1組，選擇其中1個(gè)實(shí)驗(yàn)，在教師的指導(dǎo)下，自行查找資料，制定詳細(xì)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，利用課后時(shí)間完成。在課程結(jié)束時(shí)上交研究報(bào)告，并在最后一次實(shí)驗(yàn)課上進(jìn)行PPT匯報(bào)。這樣的課外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)既鍛煉了學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，也培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和集體觀念，更培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力[5]。由于實(shí)驗(yàn)在課外進(jìn)行，學(xué)生在整個(gè)過(guò)程中處于主導(dǎo)地位，極大地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，開(kāi)拓了學(xué)生視野，增強(qiáng)了學(xué)生的獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新思維[6-7]。

2.3.1 課外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)情況

本課程自2014年開(kāi)設(shè)課外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)以來(lái)，目前已經(jīng)連續(xù)開(kāi)展了4年，見(jiàn)表2，在此過(guò)程中，積累了豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，每年會(huì)根據(jù)前一年度學(xué)生的反饋情況，對(duì)當(dāng)年的實(shí)驗(yàn)題目進(jìn)行調(diào)整，并對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。

表2 2014～2017年課外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)情況

2.3.2 部分課外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)

(1) 常見(jiàn)食用真菌的栽培實(shí)驗(yàn)。在于培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)常見(jiàn)食用真菌的形態(tài)和生活習(xí)性，了解常見(jiàn)食用真菌的栽培方法。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以掌握常見(jiàn)食用真菌培養(yǎng)基的制備、消毒、接種等基本技術(shù)，可以觀察菌絲的結(jié)構(gòu)特征和子實(shí)體的形成過(guò)程。

(2) 植物與叢枝菌根真菌的共生關(guān)系研究實(shí)驗(yàn)。在于讓學(xué)生了解叢枝菌根真菌的類(lèi)別和形態(tài)結(jié)構(gòu)，了解叢枝菌根真菌與植物的關(guān)系，學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單的叢枝菌根真菌的研究方法。

(3) 淡水藻類(lèi)的采集鑒定與水質(zhì)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。在于通過(guò)對(duì)淡水藻類(lèi)進(jìn)行采集和鑒定，讓學(xué)生了解淡水藻類(lèi)的研究方法。在本實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生在課前必須大量閱讀與淡水藻類(lèi)相關(guān)的知識(shí)，提高對(duì)淡水藻類(lèi)的分類(lèi)學(xué)基礎(chǔ)及檢索能力。認(rèn)識(shí)藻類(lèi)與水質(zhì)的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生參加科研工作的積極性，提高學(xué)生科研工作的能力。

(4) 校園植物的種類(lèi)和分布實(shí)驗(yàn)。在于培養(yǎng)學(xué)生了解植物分類(lèi)的基本方法，認(rèn)識(shí)校園的常見(jiàn)植物，調(diào)查校園植物的分布情況。該實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)了學(xué)生觀察植物、研究植物的熱情和興趣。

(5) 植物分子系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的構(gòu)建。在于讓學(xué)生學(xué)習(xí)植物分子系統(tǒng)發(fā)育研究的實(shí)驗(yàn)方法與分析方法，探討不同植物類(lèi)群間的進(jìn)化關(guān)系，了解生物進(jìn)化樹(shù)的概念。

2.4 改革教學(xué)方法與手段

(1) 增設(shè)課前預(yù)習(xí)。為了達(dá)到更好的教學(xué)效果，改革后的實(shí)驗(yàn)課程會(huì)在每次上課之前將課件、視頻等相關(guān)資料提前發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生預(yù)習(xí)，并上交預(yù)習(xí)報(bào)告。通過(guò)課前預(yù)習(xí)，使學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康模靼讓?shí)驗(yàn)方法和步驟，清楚實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

(2) 增加課堂互動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)講解時(shí)以提問(wèn)的形式跟學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)，這樣不僅活躍了課堂氣氛，還使學(xué)生聽(tīng)課注意力更為集中，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真思考的習(xí)慣，課堂教學(xué)效果得到明顯改善。

(3) 合理利用手機(jī)。 隨著智能手機(jī)的快速發(fā)展，其功能也越來(lái)越強(qiáng)大，手機(jī)在生物學(xué)野外實(shí)習(xí)中發(fā)揮著重要作用[8]，在植物學(xué)實(shí)驗(yàn)中也進(jìn)行了一些嘗試[9]。學(xué)生用手機(jī)進(jìn)行植物顯微結(jié)構(gòu)的圖片拍攝，教師通過(guò)圖片對(duì)學(xué)生的操作進(jìn)行打分。這樣引導(dǎo)學(xué)生合理利用手機(jī)，使其成為實(shí)驗(yàn)課堂的有用工具。

(4) 規(guī)范實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 改革后的實(shí)驗(yàn)課程規(guī)范了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，所有實(shí)驗(yàn)報(bào)告都必須按照規(guī)定的書(shū)寫(xiě)格式，必須根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)和分析。教師在批閱報(bào)告時(shí)，及時(shí)指出學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告中存在的問(wèn)題，幫助學(xué)生進(jìn)步。

2.5 完善課程考核體系

構(gòu)建多元的考核體系對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高具有非常重要的作用[10-11]，科學(xué)的實(shí)驗(yàn)考核會(huì)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，能夠?qū)W(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、學(xué)習(xí)態(tài)度等進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)。借鑒其他高校的做法，結(jié)合自身實(shí)際，本教研組提出一個(gè)較為可行的實(shí)驗(yàn)考核體系，該考核體系由5部分構(gòu)成，平時(shí)表現(xiàn)10%、預(yù)習(xí)報(bào)告10%、考試20%、實(shí)驗(yàn)操作20%、實(shí)驗(yàn)報(bào)告40%，這樣的考核體系較為全面和客觀，能夠真實(shí)地反映學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課堂上的學(xué)習(xí)情況。

2.6 教學(xué)管理信息化

社會(huì)在發(fā)展，科技在進(jìn)步，實(shí)驗(yàn)課程也要緊跟現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的步伐[12-14]。由本院教師自主開(kāi)發(fā)了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)服務(wù)平臺(tái)https://bioteach.lzu.edu.cn/，該教學(xué)平臺(tái)可以很好地兼容電腦、平板電腦和手機(jī)等各種終端，教師和學(xué)生都能方便地使用。教師可以將本課程的通知公告、教學(xué)課件、教學(xué)資料、作業(yè)試題在教學(xué)平臺(tái)上進(jìn)行發(fā)布；可以對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行在線評(píng)閱和反饋，對(duì)不符合要求的實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以退回給學(xué)生。學(xué)生可以在教學(xué)平臺(tái)上在線查看課件和資料，也可下載到本地進(jìn)行瀏覽；可以在線完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，也可以PDF格式進(jìn)行上傳；還可以通過(guò)討論區(qū)與教師進(jìn)行互動(dòng)交流。學(xué)生使用該教學(xué)平臺(tái)的熱情很高，單月點(diǎn)擊量達(dá)到48 000余次。該教學(xué)平臺(tái)的投入使用，使本課程的教學(xué)管理更為有效，師生交流更為直接，教學(xué)效果非常明顯。

3 結(jié) 語(yǔ)

作為一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，植物學(xué)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)興趣和科研素質(zhì)上具有義不容辭的責(zé)任。本研究著眼于現(xiàn)有植物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的不足，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了有益的嘗試，使植物學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)體系得到進(jìn)一步的完善。

① 通過(guò)課堂實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的整合和課外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)，涵蓋了植物學(xué)的大部分教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解；② 課堂動(dòng)手環(huán)節(jié)的增加和課外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)，培養(yǎng)了學(xué)生扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)技能；③ 課外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)，極大拓展了學(xué)生的視野，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中學(xué)會(huì)思考，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維；④ 課堂實(shí)驗(yàn)和課外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)均以小組為單位，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和集體觀念；⑤ 隨著“蘭州大學(xué)本科教學(xué)質(zhì)量提升工程”的啟動(dòng)實(shí)施[15]，植物學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程改革勢(shì)在必行，課堂內(nèi)容的整合和動(dòng)手環(huán)節(jié)的增加，以及課外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)正是順應(yīng)這一潮流，為植物學(xué)實(shí)驗(yàn)改革邁出堅(jiān)實(shí)的一步。