面向中药类专业的植物生理学教学方法探索

胡珂，梁益敏，秦军

（安徽中医学院药学院，安徽 合肥 230031）

成果交流

面向中药类专业的植物生理学教学方法探索

胡珂*，梁益敏，秦军

（安徽中医学院药学院，安徽 合肥 230031）

为使学生更好地掌握中药资源与开发应用所需的基础知识，在中药类专业中开设植物生理学课程具有重要意义。文章阐述了教学内容和方式的改进、合理利用多媒体技术以及加强实验教学等方面的体会，推进植物生理学教学质量的提高。

植物生理学；教学研究；中药专业

植物生理学是生物科学的一个分支，它主要运用数理化、生物化学和植物学的技术与方法，研究揭示植物的物质代谢、能量转变、形态建成、信息传递、类型变异的综合过程及与环境条件的相互关系[1]，作为一门基础学科，历来都是综合性大学生物系及农林院校各专业（包括植物学、生物技术、农学、林学、园艺、农业资源等）的一门重要专业基础课[2]。多年来中国高等中医药院校普遍都开设了药用植物学、生药学、药用植物栽培学等课程，其中大量内容涉及到植物生理学知识，随着生药学科的发展，植物生理学被引入并成为大中药专业的一门专业基础课，期望通过学习，使学生能更好地了解植物生长发育的机理，用植物生理学的基本技能来分析、讨论实验结果，为今后从事中药资源保护、开发利用以及中药材规范化生产打下更扎实的基础。但如何在高等中医药院校，面对基础知识缺乏的学生开好此类跨专业的新课程，把原本用于普通植物及农作物生长发育的理论转化应用到药用植物生长发育上来，优化课堂教学内容、取得最佳教学效果成为亟待解决的问题。

从2004年开始，安徽中医学院已经进行了六届学生的《植物生理学》课程理论与实验教学，建立了植物生理学实验室，开设了7个实验，已有一套完整的多媒体教学课件，在学生的毕业实习及论文的写作中得到了很好的效果，我们就这几年在教学实践中所做的探索和点滴收获做一个初步总结，希望能和从事这方面工作的同仁们作进一步的交流。

1 将具有普遍意义的植物生理学理论运用到药用植物生长发育中去

当今世界最为关注的几大问题：如光合效率与作物产量、生物固氮、病虫害综合防治、激素控制等属植物生理学范畴的占多数，涉及植物生理学的各个领域，这种即符合于自然规律又能用于实践的学科自其诞生以来一直具有无限的生命力，因此肩负着用基础理论去利用自然、适应自然，造福于人类的使命，目标很大，应用很宽泛。然而因药用植物类群广、生长环境复杂多样、应用范围特殊，其与一般植物的生长发育有着很多不同点，所以我们在教学中注重选取收集与药用植物有关的资料，将其与普通植物、农作物生命活动的规律相比较，视其机理的不同性和特殊性，确定具有代表性的药用植物生长发育实例来取代通用教材中普通植物范例。如关于顶端优势理论的应用，在向日葵、玉米、烟草、麻类等普通作物生长中需利用和加强顶端优势，维护顶芽，保持单杆生长，才能获得优质高产；而在中药山茱萸、辛夷、菊花的生长则需控制和消除顶端优势，以促进侧枝的生长，即这个理论的反向利用，应采取整形修剪等措施，才能达到控制徒长，使养分集中，促进花果着生和果实肥大的目的。又如小檗科的三颗针在营养生长与开花期，小檗碱含量变化不大，到落果期其含量可增加1倍以上而达最高，因此采收期的确定不仅仅要依据正常的植物生长曲线，还要用主要成分的积累、果实成熟时的生理变化等其他的理论来诠释药用植物生长发育过程，根据药用植物的生长发育规律，完善植物生理学在中药方面的应用。因此我们收集、选择、改编这部分内容，使之更适合于中医药院校学生的教学，为栽培学、采收加工学等后续课程做好铺垫与引导。

2 将新技术引入相关教学中，扩展学生们的知识范围

随着生物化学及分子生物学实验手段革新与发展，现代植物生理学在内容和方法上发生了很大的更新，特别是在微观生理机理的研究方面，如核磁共振、电镜技术、冰冻离心、X光衍射等，已从分子、细胞、器官、整体、群体多个不同层次上来开展研究工作[3]。因此我们的教学内容也追随研究前沿不断充实、调整。如在学习植物根系对水分的吸收和运输时，先用图片展示出植物体内细胞水势、压力势、渗透势等数值的变化后，结合木质部结构的特点、其相互之间关系的曲线及模拟运动图解，学生便很快可以理解压力差推动液流流动的理论，并对影响根系吸水的条件及有争议的内聚力学说提出自己的认识；再如，植物激素生长素的发现经历了几个关键性的实验，对于这几个实验的学习非常有助于学生的思维训练，我们设计了图片用于课堂教学及课后作业，并模拟了其中一个实验，教学效果很好。另外，我们在光合作用这一章的教学中，用图片及动画手段展示了多次人工模拟实验的失败及设计中存在的困难，使学生们了解到尽管植物生理学在许多方面现在已经取得了引人注目的成果，但摆在它面前的任务和问题仍然是很多的，并引导学生学习应用丰富图书资料及网络资源，来追索本学科研究的一些前沿问题及疑难问题。

3 搜集积累素材用于教材建设

植物生理学从其诞生迄今之所以受到人们的重视，最根本的原因就是它能为太阳能的生物利用、栽培植物、环境保护与改良提供理论依据，并能不断提出控制植物生长的有效方法，其在人类对整个物质世界的认知所具有特殊的作用（如光合作用的发现），以及在农、林业生产上的应用是众所周知的事实。但在中药领域，植物生理学中有关药用植物生长对矿质营养需求；光能利用、水分及氮素代谢对控制和调节药用植物有效成分积累的作用；内源激素与合成物质（如三十烷醇等）在药用植物细胞培养、原生质体融合上的作用等一系列理论成果尚不为人知；因此现有的多种教材内容都为普通植物生长发育机理，是为已具备环境科学、土壤学、农业气象学等知识生物类、农林类学生所编写的，不太适合于缺乏农学方面基础知识的高等中医药院校学生使用。如普通植物的整个生育期一般从出苗到地上部分枯萎为止，但以茎叶为收获目标的药用植物的整个生育期到花开放前就为止了，后续的生长过程在实际生产中常被省略。因此我们根据中医药院校学生的接受能力，适当调整补充大气、土壤、光照等方面的内容整合到教学过程中，建立一套适合中药类学生学习接受的植物生理学教学内容与方法，扩大了传统植物生理学的教学领域，使为环境及农业生产服务多年的植物生理学为药材生产在理论上找到新依据，将普通植物生理学转变为药用植物生理学，为改编新教材积累资料，以便今后进一步修订教材。

4 实验教学紧密结合理论课学习内容，重视学生动手能力的培养

植物生理实验与其他学科有很多交叉渗透，从研究生物大分子到阐明个体生命活动功能；从环境条件对个体生长发育的影响到生产应用，目的都是提高学生对新技术、新知识的理解和应用能力，使理论教学更加贴近生产实践。我们借助多媒体、药用植物园等辅助手段，在讲授基本理论的基础上，通过一些设计性实验（如植物组织水势的测定、植物呼吸速率的测定），进行了五届学生的《植物生理学》的实验教学，很受学生们的欢迎，弥补了与其他学校相比某些知识方面的欠缺，对学生的毕业实习及考研有很好的帮助。

在实验教学中由于开课历史较短，现阶段的实验内容和仪器设备都是新增的，我们要求学生在课前预习实验内容，老师课堂就实验相关原理与内容作简短讲解，讲清操作关键点，并介绍实验项目的应用范围；如每一个实验项目都有很多种测定方法，指导老师就测定方法的特点和发展现状作相关介绍，使学生了解实验学科的发展新知识；每次实验所用精密仪器，都由指导老师讲明操作程序和要点，然后学生独立操作使用，老师辅助作一些必要指导，学生独立完成实验项目后，写出实验报告。按照学习态度、独立操作能力、实验结果、书写情况、分析表达能力等考核评定实验成绩，占期末总评成绩的20%。

另外在实验教学中，我们还在一些传统的生物类、农学类经典实验上，对部分内容和手段进行更新研究，使之更符合中药类学生的实际情况，如在气孔运动对植物光合速率影响的实验中，我们用薄荷叶、菊花叶来进行比较，并让同学们用显微摄影记录下来，提高学生独立科研的兴趣，开阔学生们的眼界，使之认识到如果在植物生理学取得新的进展和突破之后，无疑将对生物科学理论和中药生产实践产生巨大的推动作用。

5 制作内容与效果俱佳的多媒体课件，优化课堂教学结构

目前教学、实验教材中的图多为黑白示意图，学生只能靠自我想象来理解植物的生理过程，缺少形象观察，很抽象。我们采用资料查阅，各种版本的教材研究、总结、提炼，改编，并拍摄对教学、生产有帮助的图片，集文字、图片、表格、动画等形式为一体，按照适合高等中医药院校学生学习接受的教学内容和方法，制作出效果精良的多媒体课件。

在课件中，凡涉及到重点的概念、理论均用反差较大的特殊颜色（如红色、蓝色）予以标注，使学生对每章知识的要点清楚、明了，能有侧重地做课堂笔记。另外课件内容的编排有详有略，在现有的54个学时上，既考虑到知识学习的必要性，又避免课堂教学超限、超时。如在植物呼吸作用这一章中，植物生理学侧重于影响植物呼吸作用的因素和植物呼吸作用与生产的关系，要很好理解这部分内容，需要生物化学课程所学的植物呼吸作用的生化途径、电子传递及氧化磷酸化等基础知识。因此，我们制作了一些呼吸作用的化学历程和各部分之间关系的幻灯片，使学生们在较短的时间内清晰地温习了曾经所学过的知识，以便和新的内容相衔接。利用当今网络传输的方便、快捷特点，我们收集了许多与植物生理学相关的图片、影像，尤其是新的研究成果、理论的实际应用等方面的资料，在课堂教学中适量运用，作为对相关学习内容的补充和对学生知识面的拓展。如光合磷酸化中ATP合成酶的变构学说；细胞信号的转导；植物生长、成花、开花、结实和衰老的主要生理机制等；使学生更直观地了解环境条件与药用植物生长发育的相互关系，取得了较好的教学效果。

6 发挥学生主观能动性，注重引发培育学生兴趣

由于植物生理学现行的教学课时较少，课堂上往往不能很直观地涵盖某些理论，我们鼓励学生课后自行观察植物的生长发育情况，利用身边方便观察到的植物，无论是药用植物还是瓜果蔬菜，都可以与我们学过的理论相联系，并用其加以解释和推理，这样同学们的印象才更加深刻，掌握的理论才牢固。如观察折断了的瓜蒌、丝瓜、黄瓜等葫芦科植物的茎来解释伤流和伤流液；用仙人掌、垂盆草等植物叶子特殊形态的形成来解释景天科酸代谢过程；用叶、花、果实等颜色变化来解释植物体内叶绿素和其他色素之间的比例及关系。很多学生反映，虽然平时在日常生活中他们对这些现象也非常熟悉，但没有做过深入思考，是通过植物生理学的学习才在理论上得到明确的阐述，使大家体会到只有通过自己动手动脑，才能加深对书本知识的理解，培养了学生随时随地多留心、多观察、多思考的习惯。

几年来我们通过植物生理学教学方法的探索，将药用植物学的基础理论进一步深入，研究和了解药用植物在各种环境条件下进行生命活动的规律和机理，使其与中药资源学、生态学、药用植物栽培学等学科更加紧密地联系在一起，能够使学生从药材生长的源头掌握中药学相关内容，并将其应用于中药材生产中，更好地理解生物的自然规律与传统中医药理论之间的统一性，增强了对中药类专业的学习兴趣，更加热爱祖国传统的中医药事业。

[1]武维华.植物生理学[M].北京：科学出版社，2003：1-7.

[2]金国虔，秦民坚.谈中药资源与开发专业的植物生理生态学教学[J].药学教育，2006，22（6）：27-28.

[3]潘瑞炽，王小菁，李娘辉.植物生理学[M].第六版.北京：高等教育出版社，2008：4-5.

*胡珂，Tel：（0551）5169306，E-mail：huk611＠yahoo.com.cn

2011-03-13）