基于应用型人才培养的植物学实验改革与实践

马英姿　张家玲　胡文俐

[摘 要]植物学实验是高校农林类专业的一门重要的专业基础课程，植物学实验教学可以帮助学生培养独立思考能力，形成科学素养，掌握实验技能。通过对传统植物学实验教学模式进行改革探讨，对植物学实验课程的实验项目设计、授课方式、实施过程以及考评体系等进行改革与实践，提高了大学生的创新能力，使人才培养模式满足当今社会对应用型人才的需求。

[关键词]植物学实验；教学改革与实践；应用型人才培养

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）06-0105-04

在我国经济高速发展的今天，社会需求大量的应用型人才，尤其是理工类专业人才。因此培养应用型人才，提高学生的实践应用能力，是高校教学改革的重中之重。尽管近年来，各高校对实践教学的重视程度不断提高，但不可否认，教学中重理论、轻实践的观念依然存在。[1]如何培养和提高大学生的实践能力，增强高校对社会应用型人才培养的力度，越来越成为我国社会和高校人才培养共同关注的焦点和需要不断深入研究的重要问题。[2][3]国内外一些专家[4][5][6][7]对学生的实践能力、创新能力培养途径进行了相关探讨，认为通过科学实践，可增强学生对科学知识的理解能力。

植物学是农林高等院校的林学、园艺、森保等专业的基础主干课程，植物学实验教学是植物学教学中不可或缺的环节，通过观察实验，可以较为直观、感性地理解植物学理论知识，能有效地提高学生的实验设计、观察绘图和综合分析能力，同时也能培养学生严谨的科学态度、实事求是的科学精神及科学思维方式。[8]因此，植物学实验课程的改革也必须与时俱进。本研究针对传统植物学实验教学模式不适应现代社会对人才需求的现状，对植物学实验课程的实验项目设计、授课方式、实施过程以及考评体系等进行了改革和完善，使人才培养模式更适应当今社会应用和创新型人才的需求。

一、实验课程体系及授课方式的完善

植物学实验多年来备受重视，表现为更加关注学生应用创新型能力的培养。过去的植物学实验课程教学一般以验证型的实验为主，教师很少涉及综合类、设计类的实验，研究性的实验则少之又少。近几年生物学科迅猛发展，加上国家对应用型人才培养的需要，植物学实验这门课程已经从植物学中抽离出来，作为一门单独的实验课程存在，同时也完善了的实验课程体系，从各个环节实现应用型人才的培养。

（一）基础验证型实验

开设植物学传统的基础验证型实验项目，主要是为了让学生掌握好植物的一些内部结构基本知识和基本实验操作技能，这是学生有效获取专业知识和独自完成实验能力不可缺少的学习环节。基础验证型实验要求学生在显微镜下观察植物的基本结构，掌握生物给图的基本要领，还要让学生掌握制作植物切片和植物标本等基本技能，这类实验可以让学生获取很好的植物研究基本功。因此，在此类实验实施过程中，必须对学生严格要求，养成良好的实验习惯，为以后开展高层次的科学研究打下坚实的基础。

（二）综合设计型实验

综合设计型实验可以有效地培养学生利用所学植物基本知识对实践中出现的问题进行分析与总结的能力。其主要实验步骤为：选择研究课题——查阅相关资料——确定实验方案——实验实施——得出结果——对结果进行分析与讨论——得出结论。这类实验考察学生灵活运用所学知识与实验技能的能力，目的是提高学生分析、解决问题的科研能力。例如，我们让学生自行设计一个观察植物种子萌发的实验，学生可以选择自己喜欢的植物作为实验素材，以水分、土壤、温度等环境因子对植物种子萌发的影响为研究起点，观察植物种子的形态结构、萌芽方式以及环境对植物的生长发育的影响。综合设计型实验课锻炼了学生将多学科知识和实验原理以及方法综合运用的能力，灵活性较强，要求学生们做到融会贯通，对他们的综合思考问题的能力要求较高。

（三）探究创新型实验

探究创新型实验的目的是为了培养学生的科研能力，其根本目的是为国家培养应用型人才。此类实验能充分利用学校相关开放式和半开放式实验室，任课教师可以结合自己的科研项目、优秀毕业论文以及生物类的科技竞赛等，为学生设计一系列有深度、有广度的探究创新型实验，其实验结果可以通过研究性实验报告的形式发表。[9]此类实验包含专业技能培训和创新实践能力的培养，对学生而言有一定的难度，建议由实验老师给出多个选题，让学生根据自己的兴趣自由选择。整个实验方案由学生自主设计，自主完成，教师可在适当时给予学生一定的指导，最后由学生以研究论文或研究报告的形式将实验结果整理出来。这类实验属于创新型实验，可以更好地培养学生的动手操作能力、创新能力、分析实验能力，还可以让他们形成严谨的科研思维。此类实验综合性强，完成时间较长，对学生的科研综合素质要求较高，需要对实验有浓厚的探究兴趣，可以先让少量兴趣浓厚、基础好的优秀学生先参与，再辐射带动本专业其他的学生不断参与，最后达到全面提高学生的科研创新能力的目的。

（四）授课方式的完善

实验课是对学到的理论知识起到巩固和强化作用，所以一般情况下，植物学实验课的进程安排是稍晚于理论课教学之后几个学时。目前，高校专业基础课都面临着课时少任务重的矛盾，为了使学生尽可能完成实验计划，我們对实验内容、进度和方法进行了适当调整。如现在农林院校的植物学课程理论学时一般只有20多节，对于分类学这部分内容几乎只能简单介绍分类学的基础知识，根本没有时间去学习植物的具体特征，对植物的分类识别教学几乎全部都集中在为期半周或一周的植物实习当中。学生在短期内需要记忆大量的植物名称和特征，但时间太短，有的同学几乎假期一过就忘得差不多了。为了更好的让学生认识植物，并提高学生识别植物的兴趣，平时在课堂上结合理论举例说明时，可以向学生简单介绍一些植物，并告知它们在校园里的大体位置，让学生课余时间去寻找并观察，学生找到后，可采集标本，在上课前带到课堂请老师核对，对采集标本的同学，在平时成绩中可适当加分。实践证明，这种方法对提高学生认知植物的兴趣有很大的促进作用。教学中发现，只要对学生提出了相关的要求，课后总会有不少同学在校园里寻找和辨认植物。除了教师指定的植物，校园里还有很多挂牌的树木，学生可以主动的去辨认、学习，当发现一些感兴趣的植物时，学生就会自己采集，课前带来请教教师，教师在上课前花2-3分钟时间集体讲解，大部分学生会记下这种植物。这样日积月累，学生对植物的分类学习会达到一个非常理想的效果。学生在分类学实验前已经认识了很多植物，对植物有了直观的认识，这样在进行花、叶的形态比较学习时，学生不但记得牢固，而且增强了对植物特点的分析判断能力，大大提高了学习效果。

二、植物学实验内容的改革实施方案

植物学实验课程是高校生物科学、园林、园艺等专业学生学习的第一门实验课程，有助于学生培养自己的专业兴趣。植物学实验设计中包括了验证性实验、综合性实验和探究性实验，综合性实验和探究性实验往往需要较长的时间才能完成，因此，在保证植物学实验改革方案顺利实施方面，我们也做了一些探究。

（一）充分应用现代电子设备，提高验证性实验课的教学效果

植物学实验中有部分实验属于传统的验证性实验，主要是观察植物细胞结构及组织结构。由于给学生的切片材料是整体的截面，一般来说是一个复杂的复合组织，学生需要在复杂的组织结构中寻找、发现所要观察的目标，这对于初学者来说难度较大。很多学生面对着复杂的显微图像，不知哪些对象才是自己的观察目标。面对这种情况，传统的教学是教师一对一指导，这样不但教师工作量大，还耽误学生的时间。随着科学技术的迅猛发展，高校的植物学实验课堂上出现了数码显微互动系统，通过数码生物显微镜和多媒体设备，可以实现师生之间的互动，真正使教和学的沟通更直观有效。[10][11]如果通过显微互动的方式来指导植物学实验教学，教师在组织结构观察方面与学生的互动将会加强，学生的学习效果自然会显著提高。

随着网络技术的飞速发展，教育资源共享范围逐步扩大。教师和学生可以充分利用网络平台，如建立植物学实验学习微信平台或QQ群平台，学生在做实验时，如果遇到不能及时理解的内容，可以用手机拍照，发在微信或QQ群里，教师和已经理解问题的学生都可以参与解答，同学们也可以上传当天实验较为理想的图片，供给大家共同复习。教师也可在实验课前上传一些相关的实验视频资料，将实验内容、操作方法、需要注意的事项等，上传到植物学实验微信群或QQ群里，让学生预习，充分地做好实验前的准备。同时，教师还能通过平台及时了解学生对实验的掌握程度及学习的积极性。此外，教师也可以在群里发一些国内外有名的有关植物学实验方面的网站链接，利用网络资源去帮助学生更好的学习，这样就能让学生视野更加开阔，了解到本学科的科学研究前沿，把握正确的学科发展方向。

总之，充分利用现代电子设备的便利，最大限度利用网络平台是提高植物学实验课程学习效果的一种行之有效的手段。

（二）结合研究小专题完成综合性实验，培养学生的综合及创新能力

大一的学生从高中过来，基本上还没有自己动手做过一个完整的植物学实验。而传统的植物学实验大多都是一些验证性的实验，如细胞观察，形态学观察等，相对来说较为枯燥。我们在进行传统实验的同时，设计了一些难度适中的，让学生较易进行并能获取成就感的综合性实验，以提高学生的专业兴趣。如我们设计的一个综合性实验——《种子的萌发及培养》，就是以研究小专题的形式进行的，结合学生所学专业，让学生自由选取种子，如园艺专业的学生，可以选取观赏植物的种子为实验材料，如对柚子种子进行处理，让学生了解柚子种子的结构，外种皮去除方式及其对种子萌芽的影响，环境因子对种子萌发的影响等。在观察种子萌发的变化过程后，学生可以将种子种植到各式花盆中，然后继续观察种子的出土方式，确定柚子是子叶出土型幼苗还是子叶留土型幼苗。

实验中还让学生根据观察情况自行设计实验记录表格，记录和总结实验情况，有学生设计了如下表格，基本能较完整地记录和总结实验的结果。

在实验中，教师定期指导学生进行记录和数据计算，并将该研究中需要应用的概念和数据随时引入，如发芽势，本科学生还不清楚其概念和计算方法，教师可指导其查阅资料弄清楚计算方法后，再填入表格中。实验完成后，再引导学生对表格中的数据进行分析。

当幼苗生长到一定高度时，可以让学生对幼苗进行一定的造型，做成盆景，放在实验室进行评比，并计算实验成绩。学生在这个实验过程中不但学会了观察种子萌发和对幼苗的培养，实验技能得到了加强，并且结合专业特点，有很大的成就感，提高了学习兴趣，实验效果大大增强。更重要的是，这种综合性的实验，能让学生形成良好的科研素养，为以后进一步的科学研究打下坚实的基础。实验完成后， 90%以上的学生认为，该类实验使得他们的能力得到增强，而且对本专业的学习兴趣也大大提高了。

（三）充分利用课余时间，开设不同的专题学习小组

在开学初，我们针对学生的学习进行了简单的问卷调查，其中问道：你愿意利用课后的时间查阅文献，参加实验专题研究小组，并自己动手做一些实验吗？80%的学生表示愿意，10%的学生表示怕做不好。调查结果表明，大多数学生对参加专题小组的学习是感兴趣的。为了提高学生对植物学的学习兴趣，满足不同兴趣类型的学生的需求，我们成立了不同的专题学习小组，有植物识别小组、种子萌发与培养小组、植物花型收集与比较小组等。学生根据自己的兴趣爱好参加不同的专题小组。这些专题小组的学习内容可以与相应的实验课、理论课及野外实习等相结合，以提高学生学习这些课程的兴趣。每个专题小组可以让学生自己选出小组长，负责实验进程以及联系老师。实验专题小组开设的目的是让学生将零散的课余时间利用起来，积极主动的去学习和探索植物知识，逐步培养他们学习植物学的兴趣，促使他们进行专业方面的交流沟通，以更好地完成一些创新性的、具有挑战意义的植物学实验，达到应用型人才培养目标。

三、增加植物学实验的平时成绩权重，改革和完善植物学实验考评体系

任何一门教学课程都有一定的考评体系，植物学实验这门课程也应该有与之相应的明确的评定标准 。[12][13]成绩评价标准要求能够体现出学生的动手能力、分析解决问题能力以及创新能力的差异，并且可以充分调动和发挥学生自主学习的积极性。针对以往考评方式的弊端，我们做了一些实验考评的改革探索，具体如表2。

从表2中我们可以明显看到改革前后考评体系的差异，在课程开始之前就应向学生讲明植物学实验的考核制度和评分方法，让学生清楚的知道考核方式，以便他们能够迅速把握该门课程学习的重点。完善的植物学实验考评体系应包括课堂上提问和回答问题、实验具体操作、撰写实验报告及学生分析解決问题的能力。植物学实验考核应注重学生每次实验的表现，增加平时成绩的权重，最终植物学实验成绩构成为：平时成绩占35%，实验报告占55%，期末成绩占10%。平时考核包括平时课堂表现和课后学习情况，实验报告包括课堂上的验证性实验的绘图报告、综合性实验和探究创新型实验的综合报告，实验报告可以看出一个学生的学习态度、实验操作能力及对实验结果的分析能力。平时成绩=考勤及课堂提问（5%）+实验操作技能（15%）+实验完成情况（5%）+参加网络学习互动（5%）+参加小专题学习小组（5%），实验报告成绩=验证性实验（20%）+综合性实验（25%）+探究型实验（10%），期末考核成绩 =实验操作（5%）+实验理论（5%）。从表2中可以看出，改革后的期末考试成绩所占比重减少，而平时成绩比重增加，这是因为期末考试特别是理论考试部分是学生可以利用较短时间突击的，这样只是考查了学生的短期记忆能力，而植物学是相关专业课的基础学科，加强平时的实验成绩比重，能促进学生在平时就有一个端正的学习态度，真正扎实地学好实验技能，为以后的专业学习和科学研究奠定牢固的基础。

四、结束语

总之，对于植物学实验课程来说，要想提高学生的综合实验能力，需要教师在实践中不断探索，不断调整，充分调动学生的学习兴趣和主观能动性，让学生认识到植物学实验是以后从事科学研究的重要专业基础，必须认真学习，同时教师在实验课程体系、实施方案及考评体系方面也需要根据学生的实际情况在实践中不断改进，这样才能使植物学实验教学持续培养出具有创新精神和实践能力的高素质人才，以符合社会发展需求。

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[责任编辑：钟 岚]