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植物生理学实验教学改革探究

2019/07/02 阅读:

摘要:在分析六盘水师范学院植物生理学实验教学现状和存在问题的基础上,从3个方面对植物生理学实验进行教学改革的探索,即整合实验内容、增加综合性和设计性实验项目;引入启发式的实验课教学方法和加大过程考核成绩。通过对实验项目、教学方法及考核方式的综合改革,以提高学生实验操作、归纳分析及创新思维能力,从而充分调动学生实验的兴趣,培养学生的实验技能和综合素质。

关键词:植物生理学实验;实验教学;教学改革

植物生理学实验是植物科学与技术专业的专业基础课,是植物生理教学的重要组成部分,是衔接基础课程和专业课程的重要桥梁,在第四学期开设,在此之前,学生仅学过植物学、生物化学、微生物学等与植物生产相关的基础性课程,对专业课了解甚少。在教学过程中联系植物生产中的相关知识进行教学,不仅可以激发学生的学习兴趣,而且也为学生进一步学习植物栽培方向课程打下良好基础。植物生理学实验主要内容包括植物代谢生理(水分生理、矿质营养生理、光合作用、呼吸作用)、植物生长发育生理、植物逆境生理三大部分内容[1-2],是一门实验性很强的专业基础课。通过对六盘水师范学院目前植物生理学实验开设过程中存在的问题进行探讨,并结合教学实际,从实验内容、教学方法及考核方式三个方面进行改革探索,以期达到培养学生实验技能和综合素质、提高植物生理学实验教学质量的目的。

一、植物生理学实验教学存在的问题

目前,植物生理学实验主要存在以下几个方面的问题:一是所开设的实验内容都是验证性的实验;二是实验课程的教学过程没有以学生为主体,而是主要以老师讲授为主,学生被动地根据老师讲解的内容进行实验的简单重复;三是实验课一直没有作为一门独立的课程单列,独立考核,而是占植物生理学总成绩的30%,考核方式也仅仅根据学生实验报告的总成绩作为评定依据,没有注重过程考核,考核方式单一。

二、植物生理学实验教学改革路径

(一)实验教学内容体系的构建实验教学内容体系的构建是实验教学改革的核心。基于学生能力的培养,我们构建了新的实验教学内容体系(表1)。1.优选基础性实验植物生理学实验所包含的实验内容众多、知识点丰富,要在有限的学时内完成全部实验内容是每一个老师面临的难题。基础性实验即验证性实验,用于验证理论教学中的原理、方法、算法、应用等,目的在于掌握基本实验技能,加深理解课堂中所学的基本知识,通过实验也能够评价学生对阶段性知识的理解水平和掌握程度。为了加深学生对植物生理学基本理论知识的理解,促进学生对基本实验操作技能的掌握,我们从数量众多的基础性实验内容中优选出少量具有代表性的基础性验证实验。基础性的验证实验为必开项目,如用质壁分离法测定植物组织渗透势、小液流法测定植物的水势、种子生活力的快速测定、叶绿素含量的测定、光合速率测定、呼吸强度测定等(表1)。2.开设综合性实验和设计性实验内容在优选基础性验证实验的基础上,增开综合性实验和设计性实验内容[3-5](表1),使学生学会将相关的理论知识和实验技能运用到实验设计中,达到融会贯通,从而达到加深学生的实验操作能力和对知识的应用能力。我们通过对所有实验内容进行分析,对相关的实验内容进行整合,增加了综合性实验内容和设计性实验内容,且综合性和设计性实验学时占总学时的比例达到了37.5%。设计性实验内容的开设,不仅使学生掌握了实验设计的方法,而且极大地提升了学生的实验操作技能和探究问题的能力。如,在“不良环境条件对植物的影响及其相关的生理生化机制”这一设计性实验项目中,学生需要根据实验材料设计不同的胁迫条件(如温度胁迫、水分胁迫、渗透胁迫、重金属胁迫、盐胁迫等),有针对性地设计和完成实验。这其中包括文献查阅,植物材料的选择、培育,实验材料的处理,植物生长形态指标的观察记录和相关典型生理生化指标的测定(培养溶液的电导率和可溶性糖含量的测定,植株体内脯氨酸含量、抗坏血酸含量和丙二醛含量的测定,植物组织中过氧化物酶活性和超氧化物歧化酶活性的测定,植物根系分泌物的观察等等)。通过对这样一些设计性实验项目的完成,学生不仅学会通过查阅文献进行设计并撰写实验方案,还学会对实验结果进行分析,对实验中出现的问题也能及时找到原因并设计出解决方案。在整个实验过程中学生是以小组为单位进行自主设计实验方案,各小组设计的实验内容不同,在进行小组交流汇报时,能够互相找到不足进而改进实验方案,从而培养了学生的实践能力、创新能力和团队合作能力。综合性实验内容是对学生的实验技能和试验方法进行综合训练,是通过对几种实验技能及试验方法进行归纳、整合并相互融合,加深学生对理论知识综合应用的一种有效的实验形式。该实验项目的内容涉及植物生理学理论课程的多个知识点,是植物生理学实验多个实验内容的综合,是现今高等教育中实践类教学课程改革的大趋势[4]。为此,我们通过对一部分相关实验内容进行整合,增开了综合性实验项目。例如,为了加强学生对矿质营养对植物生长发育影响的理解和掌握,我们设计了“植物无土培养及缺素症状的观察”的综合性实验项目。实验要求每个小组选择不同的缺素条件,完成从种子萌发到幼苗的培育、缺素培养的日常管理、形态指标的观察记录、生理指标的测定及数据的统计分析全部过程,并根据测定结果进行分析,如培养条件导致叶色、株高的变化,培养条件导致的老叶和幼叶出现不同病症等。再将缺元素培养液培养的植株分为两组,一组仍然用缺元素培养液培养,另一组用完全培养液培养,一段时间后观察植株症状是否有减轻甚至消失。试验结束后分小组对本组实验结果进行归纳总结,并制作PPT进行小组之间的交流汇报。整个实验过程都需要学生的悉心参与,可以达到培养学生的实验操作技能、观察问题、分析解决问题以及创新实验能力的目的。

(二)教学方法的改革1.启发式与讨论式的教学方法相结合,提高学生的思维能力传统的实验教学一般以“灌输”式为主,教学模式单一。教学过程通常由老师先介绍实验的基本原理、操作步骤,学生根据老师所讲的步骤进行操作。在整个实验过程中学生只是被动地接受,无法调动学生的学习积极性,在实验过程中学生存在应付的现象,学生的实验操作技能得不到锻炼。为改变这一现状,我们采取启发式与讨论式教学方法相结合的教学模式[6-7]。以启发式与讨论式的教学方法取代“灌输”式的教学方法,先给学生提出问题,然后再通过联系相关的理论知识引导学生对实验原理、研究方法和结果进行讨论分析,循序渐进地将知识传授给学生。例如:种子生活力的快速测定我们用的是TTC法,按传统的“灌输”式的实验教学方法,学生根据老师上课提供的实验步骤,使用老师提前准备好的实验材料和配制好的试剂,基本上可以在2节课的时间内就能顺利地完成实验内容,观察到实验结果。然而,为什么要这样做?还可以采用哪些方法测定种子活力?它们之间有什么区别?能进行主动思考的同学很少或干脆没有,这样进行实验的学生大多数仅仅是为了完成实验内容,被动地去接受知识,被动地去进行实验,没有调动学生的主动思维。当我们采用启发式的教学模式进行该实验时,第一步,我们先提出问题,引发学生的兴趣,如:为什么TTC可以测定种子活力?TTC还可以用于快速检测植物的哪些指标?第二步,给学生思考的时间。第三步,让学生进行分组讨论。通过以上三个过程,我们提出的问题基本可以得到较充分的解决。第四步,即使有时学生考虑不全面,不能够完全正确地回答老师给出的问题时,老师可以针对学生出现的问题进行讲解。通过这种方式,让学生先根据老师提出的问题进行积极的思考和认真讨论,最后老师根据学生的讨论结果有针对性地进行进一步的讲解,让学生通过自己的主动思考,对该实验的目的和原理有了更进一步的理解和掌握,在其后进行的实验操作中由被动变成主动,实验完成后还能对自己的实验结果进行正确合理的分析,并找出自己在这次实验中的不足和需要注意的问题。通过老师的启发去引导学生进行积极的思考,不仅可以更进一步巩固理论知识,还可以使其进一步了解实验在实际应用中的意义。2.鼓励学生参与实验准备工作传统的实验教学都是老师提前准备好实验材料、实验仪器及配制好实验试剂,上课时老师先进行实验示范,学生按照老师提供的实验步骤进行实验操作,这样的教学模式容易让学生产生惰性。为了激发学生的学习兴趣,我们让学生主动地参与到实验材料的培养和实验药剂的配制中。如植物光合强度测定的实验,从种子萌发、种苗移栽、定植到植株长到25cm高这一过程都让学生自己动手参与整个实验的准备工作,不仅可以提高学生的实践动手能力,也调动了学生的实验兴趣。3.培养学生科研兴趣,鼓励学生申请大学生科研项目在实验课的讲授过程中,有意识地引导、鼓励学生参与老师的科研课题研究。对一些动手能力比较强又喜欢做实验的学生,可以让他们利用课余时间进入到实验室参与老师的科研课题。这样不仅有利于激发学生参与科学研究的兴趣,培养他们的实际动手能力,还可以让他们了解进行课题研究的基本思路,为他们申报大学生科研项目和创新创业项目打下良好的基础,也为今后毕业论文的设计、进一步的深造打下很好的基础。

(三)注重过程考核,培养学生的综合素质过去,植物生理学实验课的考核成绩主要是根据学生的实验报告成绩来进行评定的,这种考核方法不能有效地考查学生的实验动手能力。老师单纯地根据实验报告撰写质量的好坏来对学生的实验成绩进行评价,存在一定的主观性和随意性。常常存在有些学生没有认真进行实验操作,但是实验报告撰写非常工整认真,导致实验成绩很高,但是自己进到实验室不会做实验的现象;而有一部分学生实验操作能力非常强,但是往往在撰写实验报告的时候不够认真,导致这部分学生实验成绩较低。这样一来,实验成绩并不能真正反映学生的实验操作能力,也就不能充分调动学生对实验课的积极性和主动性。为避免高分低能现象的出现,我们把植物生理学实验作为一门独立的课程(总学时32)单列出来,进行单独考核,同时对考核方式进行改革,加大过程考核的比例[8]。总的实验成绩由两大部分组成:平时成绩(60%)和期末成绩(40%)。平时成绩分为三个部分:课堂讨论或回答问题(10%),实验态度(出勤、学习纪律、按时交实验报告、劳动卫生、设备维护管理等方面的表现,5%),实验报告(包括设计实验的交流汇报,45%),共60%;期末成绩:实验操作题。通过对考核方法的改革,加大过程考核的比例,综合考查学生在整门课程学习期间的实验操作技能,这样实验课的考核成绩对于学生来说就不仅仅是认真完成实验报告的撰写就可以得到的成绩,而是贯穿整个实验教学过程中的各个环节。从平时上课和每一个实验操作,到实验方案的设计、撰写、分析讨论实验中出现的问题,寻找解决问题的方案,最终达到能让学生独立完成实验的综合能力的考查。而且这样的考核方式还可以极大地调动学生学习的自觉性和主动性,在提高实验效果的同时增加学生对实验课程的学习兴趣,并且让老师对学生的实验成绩的评价相对于原来的考核方式更加客观。综上所述,我们从实验教学内容体系、教学方法和考核方式三个方面进行了课程综合改革的探索,以解决六盘水师范学院植物生理学实验教学中存在的问题。实验教学内容的改革是实验教学改革的核心,主要是优选基础性实验,加深学生对植物生理学基本理论知识的理解,促进学生对基本实验操作技能的掌握;增设综合性实验和设计性实验内容,培养学生的实验操作技能、归纳分析问题的能力以及创新实验能力。教学方法的改革主要是引入启发式和讨论式的教学方法,促进学生的主动思维能力。考核方式的改革主要是加大过程考核,使考核方式多元化,培养学生的综合素质。然而在植物生理学实验教学改革中,是一个需要不断探索的过程,从而提高植物生理学实验的教学质量。

参考文献:

[1]张志良,瞿伟菁.植物生理学实验指导:第5版[M].北京:高等教育出版社,2016.

[2]李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版社,2009.

[3]张玉霞,杜晓艳,贾俊英.植物逆境生理的综合设计性实验方案的设计与实践[J].内蒙古民族大学学报(自然科学版),2013,28(4):446-449.

[4]江月玲.植物生理学综合性实验的教学探讨与实践[J].植物生理学通讯,2007,43(1):l55-l56.

[5]李忠光,杨仕忠,龚明.植物生理验证性实验转变为综合性实验的几个实例[J].植物生理学通讯,2008,44(1):137-138.

[6]敖红,张秀丽,王荣,等.改革植物生理实验教学加强素质教育与创新能力培养[J].实验室研究与探索,2015,34.(11):166-169.

[7]张飞云;黄勤妮.提高植物生理实验教学质量浅析[J].科技资讯,2012(2):192-192.

[8]姜丹,方铭,余丽芸,等.植物生理学理论课与实验课及考核方式的优化研究[J].安徽农学通报,2012,18(03):105-106.

作者:方玉梅 吴灵 黄倩 李树江 单位:六盘水师范学院 生物科学与技术学院

植物生理学实验教学改革探究

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