植物学实验教学改革的探索与实践

潘建斌，陈书燕，冯虎元，盛红梅，王玉金，齐 威，何文亮

(兰州大学 生命科学学院， 生物学国家级实验教学示范中心， 兰州 730000)

0 引 言

植物学实验是全国高校中生物科学、生物技术、生态学、草业科学、园艺、植保、林业、农学、环境科学等专业必修的一门基础实践教学课程。它是学习植物形态解剖、植物生长发育、植物系统分类的一门学科[1]。通过植物学实验的学习，让学生掌握植物学研究的基本方法，培养学生的动手能力和创新能力，为后续课程的学习打下坚实基础[2]。

我校生命科学学院植物学教研组在生物系建系之初就一直开设有植物学实验，至今已有70余年的历史，培养了很多植物学领域优秀的研究人才。目前，植物学实验的授课对象为生命科学和草业科学学院一年级全体学生，作为一年级学生最先接触到的专业基础实验课程，对培养学生的专业兴趣具有重要意义。然而，随着社会发展对人才培养提出的新要求，现有的植物学实验课程体系在培养学生综合能力上存在明显不足，因此推进实验教学改革势在必行，对现有的课程教学体系进行一些有益的改革探索。

1 现有实验体系中存在的问题

(1) 实验内容过于陈旧。观察描述的实验多，动手实践的机会少。在12次实验中，7次为永久切片的观察和绘图。学生对观察永久切片积极性不高，部分学生基本不看永久切片，根据课本或课件进行临摹，学生实验技能没有得到训练和提高。另外，全部为基础型实验，没有设计型和探索型实验。学生在实验时主要以观察和描述为主，以验证课堂上学过的理论知识，因此很难培养学生分析问题、解决问题的能力，也达不到培养创新能力的目的。

(2) 考核体系不太健全。现有的考核体系中，实验成绩仅仅依据实验报告给出，而实验报告又以画图和填表为主，不能完全体现学生在课堂实验的完成情况和实际操作水平。

(3) 课程管理较为落后。本课程涉及多个班级的学生，有多位教师参与本课程的教学，一些实验安排不能及时传达给学生，学生的实验报告和实验中遇到的问题也很难及时得到教师的指导。

2 教学改革的探索和实践

2.1 整合课堂内容

将原来每次课3学时改为每次课4学时，原来12次课改为9次课，其中最后一次课为考试与课外开放实验的汇报。这样时间安排上更紧凑有效，让学生每次课有更多的时间进行动手操作；教学内容上基础型实验与综合型实验相结合，实验内容更丰富，形式更多样，减少观察永久切片的实验，增加动手操作的环节。原来12次课均为基础型实验，通过整合和改进后，9次课中4次有综合型的课堂实验内容，1次为综合型、设计型和探索型的课外开放实验，见表1。

表1 植物学实验改革前后的实验内容对比

2.2 增加动手环节

植物学实验是一门基础实践教学课程，注重培养学生的基本实验技能，如光学显微镜和体视显微镜的使用、徒手切片的操作、临时装片的制作、染色技术的运用、植物绘图、植物器官的解剖、植物检索表的使用和编制等基本实验技术[3]。在改革后的8次课堂实验中，在保留部分经典永久切片的观察外，每次课程都增加动手操作的实验内容。2名学生为1小组，自己取材、切片、制片，获得实验结果，教师对学生的操作结果进行现场打分，提高了学生的实验兴趣，增强了学生动手操作的积极性。

在改革后的实验1中，学生动手操作的实验内容主要是制作后含物和质体等显微结构的临时装片；实验2中，学生利用徒手切片技术和番红-固绿染色技术，制作不同植物营养器官的显微结构临时装片；实验3中，学生自己采集校园正在开放的花，对花的结构进行解剖观察，并把花的各部分摆出花图式；实验4中，学生利用整体染色与透明技术，制作不同发育时期植物胚的显微结构临时装片；实验5中，学生对不同类群的种子植物进行解剖和检索，根据植物检索表鉴定常见的种子植物，提高学生对植物学系统分类部分的学习兴趣和学习能力[4]；实验6中，对校园常见植物进行观察，并以小组为单位对校园周边的自然植被进行样方调查，让学生对植被有一个初步的了解和认识；实验7中，制作大型真菌的锁状联合、担子和担孢子的显微结构临时装片；实验8中，制作苔藓的颈卵器和精子器的显微结构临时装片。

2.3 增设课外开放实验

由于植物学研究的特殊性，许多实验无法在课堂上实现，学生的实验技能无法在课堂上进行锻炼。教研组经过多年探索，增设12个综合型、设计型和探索型的课外开放实验，涵盖了植物学的大部分教学内容。2或3位学生为1组，选择其中1个实验，在教师的指导下，自行查找资料，制定详细实验计划，利用课后时间完成。在课程结束时上交研究报告，并在最后一次实验课上进行PPT汇报。这样的课外开放实验既锻炼了学生的基本实验技能，也培养了学生的团队合作意识和集体观念，更培养了学生分析问题和解决问题的能力[5]。由于实验在课外进行，学生在整个过程中处于主导地位，极大地培养学生的学习热情和兴趣，开拓了学生视野，增强了学生的独立工作能力和创新思维[6-7]。

2.3.1 课外开放实验的开设情况

本课程自2014年开设课外开放实验以来，目前已经连续开展了4年，见表2，在此过程中，积累了丰富的教学经验，每年会根据前一年度学生的反馈情况，对当年的实验题目进行调整，并对每个实验的内容进行优化。

表2 2014～2017年课外开放实验的开设情况

2.3.2 部分课外开放实验的内容和教学目标

(1) 常见食用真菌的栽培实验。在于培养学生认识常见食用真菌的形态和生活习性，了解常见食用真菌的栽培方法。通过本实验，学生可以掌握常见食用真菌培养基的制备、消毒、接种等基本技术，可以观察菌丝的结构特征和子实体的形成过程。

(2) 植物与丛枝菌根真菌的共生关系研究实验。在于让学生了解丛枝菌根真菌的类别和形态结构，了解丛枝菌根真菌与植物的关系，学习简单的丛枝菌根真菌的研究方法。

(3) 淡水藻类的采集鉴定与水质评价实验。在于通过对淡水藻类进行采集和鉴定，让学生了解淡水藻类的研究方法。在本实验中，学生在课前必须大量阅读与淡水藻类相关的知识，提高对淡水藻类的分类学基础及检索能力。认识藻类与水质的关系，培养学生参加科研工作的积极性，提高学生科研工作的能力。

(4) 校园植物的种类和分布实验。在于培养学生了解植物分类的基本方法，认识校园的常见植物，调查校园植物的分布情况。该实验增强了学生观察植物、研究植物的热情和兴趣。

(5) 植物分子系统发育树的构建。在于让学生学习植物分子系统发育研究的实验方法与分析方法，探讨不同植物类群间的进化关系，了解生物进化树的概念。

2.4 改革教学方法与手段

(1) 增设课前预习。为了达到更好的教学效果，改革后的实验课程会在每次上课之前将课件、视频等相关资料提前发给学生，让学生预习，并上交预习报告。通过课前预习，使学生了解实验目的，明白实验方法和步骤，清楚实验内容。

(2) 增加课堂互动。在实验讲解时以提问的形式跟学生进行互动，这样不仅活跃了课堂气氛，还使学生听课注意力更为集中，提高学生的学习积极性，培养学生认真思考的习惯，课堂教学效果得到明显改善。

(3) 合理利用手机。 随着智能手机的快速发展，其功能也越来越强大，手机在生物学野外实习中发挥着重要作用[8]，在植物学实验中也进行了一些尝试[9]。学生用手机进行植物显微结构的图片拍摄，教师通过图片对学生的操作进行打分。这样引导学生合理利用手机，使其成为实验课堂的有用工具。

(4) 规范实验报告。 改革后的实验课程规范了学生的实验报告，所有实验报告都必须按照规定的书写格式，必须根据自己的实验结果完成实验报告，并对实验结果进行总结和分析。教师在批阅报告时，及时指出学生实验报告中存在的问题，帮助学生进步。

2.5 完善课程考核体系

构建多元的考核体系对实验教学质量的提高具有非常重要的作用[10-11]，科学的实验考核会促进学生学习，能够对学生的实验技能、学习态度等进行客观的评价。借鉴其他高校的做法，结合自身实际，本教研组提出一个较为可行的实验考核体系，该考核体系由5部分构成，平时表现10%、预习报告10%、考试20%、实验操作20%、实验报告40%，这样的考核体系较为全面和客观，能够真实地反映学生在实验课堂上的学习情况。

2.6 教学管理信息化

社会在发展，科技在进步，实验课程也要紧跟现代技术发展的步伐[12-14]。由本院教师自主开发了一个网络教学服务平台https://bioteach.lzu.edu.cn/，该教学平台可以很好地兼容电脑、平板电脑和手机等各种终端，教师和学生都能方便地使用。教师可以将本课程的通知公告、教学课件、教学资料、作业试题在教学平台上进行发布；可以对实验报告进行在线评阅和反馈，对不符合要求的实验报告可以退回给学生。学生可以在教学平台上在线查看课件和资料，也可下载到本地进行浏览；可以在线完成实验报告，也可以PDF格式进行上传；还可以通过讨论区与教师进行互动交流。学生使用该教学平台的热情很高，单月点击量达到48 000余次。该教学平台的投入使用，使本课程的教学管理更为有效，师生交流更为直接，教学效果非常明显。

3 结 语

作为一门专业基础课程，植物学实验在培养学生的专业兴趣和科研素质上具有义不容辞的责任。本研究着眼于现有植物学实验课程体系在培养学生综合能力的不足，对实验教学改革进行了有益的尝试，使植物学实验的教学体系得到进一步的完善。

① 通过课堂实验内容的整合和课外开放实验的开设，涵盖了植物学的大部分教学内容，进一步加深学生对所学知识的理解；② 课堂动手环节的增加和课外开放实验的开设，培养了学生扎实的实验技能；③ 课外开放实验的开设，极大拓展了学生的视野，让学生在实验中学会思考，培养了学生的创新思维；④ 课堂实验和课外开放实验均以小组为单位，培养了学生的团队合作意识和集体观念；⑤ 随着“兰州大学本科教学质量提升工程”的启动实施[15]，植物学实验的课程改革势在必行，课堂内容的整合和动手环节的增加，以及课外开放实验的开设正是顺应这一潮流，为植物学实验改革迈出坚实的一步。