植物生理学设计性实验教学探讨

唐为萍　陈树思

[摘 要]设计性实验不但要求学生综合多科知识和多种实验原理来设计实验方案，还要求学生能运用已有知识去发现、分析和解决问题。以设计性实验“探究影响光合作用强度的诸因素”为例，探讨植物生理学设计性实验的实验过程、作用、存在的问题及对策。

[关键词]植物生理学 设计性实验 教学探讨

[中图分类号] G420 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）15-0129-02

设计性实验是指给定实验目的、要求和实验条件，由学生自行设计实验方案，并加以实现的实验。它不但要求学生综合多科知识和多种实验原理来设计实验方案，还要求学生能运用已有知识去发现、分析和解决问题。其目的在于培养学生掌握设计实验的一般方法和步骤，激发学生学习的主动性、创造性，提高学生组织能力、认识能力和开拓创新的意识。[1]下面就以“影响光合作用强度的诸因素”实验教学为例，探讨设计性实验的教学过程。

一、案例背景

植物生理学课程是开设在大三上学期的一门专业必修课，学生在此之前已经学习了植物学、动物学、生物化学、遗传学、微生物学等有关专业知识，并进行了相关的实验，已经具备自主学习的知识基础和相应的能力，加之之前的包括“植物光合作用强度的测定”等一系列验证性实验的训练，为本次实验课的实施创造了良好的条件。因此我们将教学目标确定为：

（一）知识目标

1.明确设计性实验的一般方法和步骤。

2.学会查阅资料，进行实验方案的设计和实验数据的处理，初步掌握科研论文的写作等方法。

3.学生能阐明影响光合作用强度的各种因素及在生活、生产中的应用。

（二）能力目标

1.学会正确使用分光光度计、叶绿素测定仪等相关仪器。

2.初步培养学生研究选题、组织实施等能力。

3.提高学生综合运用知识的能力和开拓创新的意识。

（三）情感目标

1.培养学生对科学研究的严谨态度和实事求是的工作作风。

2.培养学生的团队合作精神。

二、实验过程

（一）分组、选题

1.分组：四至六人一组，自由组合，自己选出组长。确定组长的职责（与教师的沟通、组员工作的分配等）。

2.选题：总题目“探究影响光合作用强度的诸因素”由教师指定。各组的实验题目根据所定的影响因素不同自行拟定，所选实验的实施过程不要太长，以不超过四周为宜。

（二）实验方案设计

内容包括：选题的目的；实验原理；实验所需的仪器、药品、材料；实验的详细步骤，注意事项；实验的预期结果；实验全过程的人员分工等。

（三）教师审核实验方案

教师根据学生提交的实验方案，审核其合理性、可行性，指出问题所在，然后学生完善实验方案。

（四）实验准备

按照小组成员分工，利用课余时间根据实验方案进行实验仪器、药品、材料的准备。包括熟悉仪器的使用方法、药品的配制、材料的培养等。

（五）实施实验

各小组在组长的带领下，根据实验方案，进行实验。教师随时关注各组实验进展情况，指导学生如何记录实验结果及数据、拍摄图片等，针对学生在实验中提出的问题，与学生共同探讨，解决。

（六）实验数据处理、结果分析

利用EXCEL或SPASS等软件处理数据，根据实验数据绘制各种表格、图表及对图片进行处理，然后对实验结果进行分析。

（七）實验论文撰写

要求：1.根据实验数据、参考阅读的资料撰写实验论文。2.对实验结果进行分析。3.如实验失败，分析失败的原因。4.根据实验情况，提出哪些实验方法可进一步改进，并提出下一步的研究思路。

（八）小组讨论、汇报交流

各小组组内讨论实验结果、分析结论，实验收获等，然后选派一名同学汇报，进行组间交流。期间，教师、同学可向汇报小组每位成员提问，考查学生参与实验的情况，分析问题、解决问题及答辩的能力等。

（九）评价

小组自己评价，小组间相互评价，教师评价。包括：1.小组进行自我评价：每位学生自我评价，组员之间互相评价。2.组间评价：对其他小组做出评价。3.教师对各小组、小组各成员做出评价。

三、实验结果

（一）积极作用

1.提高了学生的综合能力。首先，本次设计性实验提高了学生查阅资料的能力、逻辑思维能力、推理能力、实验仪器设备的使用能力、知识的综合运用能力等。第二，本次实验课大部分时间是由学生自己支配，学生是实验的主体，学生的主动性和积极性得以充分发挥，培养了学生的独立实验能力。第三，设计性实验过程中学生要应付实验中出现的各种新情况和新问题，手脑并用，综合运用所学知识及实验技能进行研究和探索，培养了学生的创新能力。[2]

2.培养了学生科学的思维方法。设计性实验要求学生善于观察，严密思维，充分想象，通过设计性实验培养学生科学的思维方法和研究方法。

3.明确了设计性实验的一般方法和步骤。在小组讨论、汇报交流环节中，几乎每组的代表都把整个设计性实验过程如数家珍般作了汇报。

4.明确了科研论文的写作规范。小论文的格式一般由：摘要、引言、材料与方法、结果、讨论、参考文献组成。[3]所有的学生撰写的课程论文格式都很规范，其中70.8﹪达到良好（80分）以上。

5.培养了学生实事求是的科学态度和严肃认真的工作作风。在设计性实验过程中，学生必须实事求是，对于实验结果与书本或教师所授有出入的，也必须认真查找原因，弄个水落石出，这就培养了学生实事求是的科学态度和严肃认真的工作作风。[2]

6.激发了学生学以致用的欲望。在本次设计性实验的汇报交流中，有18个小组的代表都讲到如何将实验结果应用于农业生产、生活环境等。

（二）问题及对策

1.时间的安排问题。设计性实验一般需要的时间比较长，如果不注意处理好时间的安排问题，往往会导致最后草草了事，达不到预期效果。因此我们要求所选实验的实施过程不要太长，以不超过四周为宜。

2.实验选题问题。设计性实验课题的选择是顺利完成设计实验、达到教学目的的关键。选题不当， 难度过大或过小、过分超前或滞后均难以达到设计性实验的教学目的。[4]因此，总题目“探究影响光合作用强度的诸因素” 在学期中由教师指定，两周后学生提交选题及设计方案，教师审阅并及时提出修改意见。

3.教师的指导问题。在设计性实验过程中，常常会出现设计实验时目的性不是很强；实验的可行性预计不足；论文的“摘要”、“引言”和“讨论”写不好等问题。这些都有待于教师的指导。教师切不可做甩手掌柜。

4.实验室的开放问题。为了让学生有充足的时间进行实验，实验室应向学生全天开放。

5.实验的评价问题。通过小组自己评价，小组间相互评价，教师评价三种方式来评价学生的创新思维、创新能力及综合能力。教师的评价一定要客观、公正，且应注意对实验过程的评价。

对于师范专业的学生，设计性实验的有效实施为其今后在教学工作中开展探究式教学与实验打下了良好的基础。因此，学校和教师在重视基础性实验的同时，应克服困难，创造条件开设好设计性实验。

[ 注 释 ]

[1] 张起祥.综合性、设计性实验研究[J].黑龙江高教研究，2008（2）：165-166.

[2] 刘文贵，王运娣，裴祥喜等.对高职高专设计性实验的理论探讨[J].河北工程技术高等专科学校学报，2005（3）：61-63.

[3] 余沛涛.植物生理学设计性实验指导与习题汇编（第1版）[M].杭州：浙江大学出版社，2006：33.

[4] 王琪，周全法，黄红缨.浅谈分析化学设计性实验的选题[J].江苏技术师范学院学报，2006（4）：88-90.

[责任编辑：钟 岚]