综合性设计性实验在“植物生理学实验”教学中的应用

吴 超，李红侠，钱玉梅，徐礼生

（宿州学院生物与食品工程学院，安徽宿州 234000）

“植物生理学实验”是“植物生理学”课程教学的重要组成部分，是生物科学专业的专业基础课，起着衔接其他专业课的重要作用，且以验证性实验为主[1]。实验教学是培养应用型人才的主要方式之一，也是理论与实践相联系的方式，对于培养学生动手能力、独立分析解决问题的能力、养成严谨的科学态度等具有重要意义[2]。高校在深化教学改革，推进素质教育，综合性设计性实验进入高校课堂势在必行。综合性实验要求学生具有一定的基础知识和基本操作技能，利用一门或多门课程的知识综合解决一个具体问题提出的复合型方案，其内容不仅涉及本学期课程也包括已学课程的知识即综合运用知识的实验[3]。多门学科的知识进行综合训练更能加深学生对理论知识的理解，拓宽学生的思维，将学生的分析、动手能力、数据处理及查阅资料的能力得以全面锻炼。开设综合性设计性实验是培养应用性人才的重要途径，也是实验教学在新时期发展的必然结果[4]。设计性实验是在学生掌握多种实验原理和知识的基础上，集体讨论确定设计的实验方案，而且要求学生运用多学科知识去提出问题，并能独立分析解决问题，探索性更强，更能调动学生的主动性和创新意识[5]。

“植物生理学实验”的课程内容基本上是教材→教师讲解示范→学生操作→实验报告。课前的准备由教师来完成，仪器的调试教师操作，学生完全被动地“按方抓药”，抓过了事，“方”大多是单一验证，学生也习惯了依赖教师，很少去思考、提问，也导致学生缺乏创新，缺乏独立思考、分析问题、解决问题的能力，丧失了学习积极性、主动性，缺乏科学素养，知识面狭窄等严重后果，因此在“植物生理学实验”中，为顺应教学改革要求，培养学生的创新思维，增强学生综合解决问题的能力，开设综合性设计性实验尤为重要。

1 着力构建实验教学基础平台

按照学校培养“实基础、强能力、宽口径、高素质”复合型人才的要求，调整实验内容，构建实验教学体系。

“植物生理学实验”教学内容及课时分配（调整前） 见表1，“植物生理学实验”教学内容及课时分配（调整后） 见表2。

表1 “植物生理学实验”教学内容及课时分配（调整前）

表2 “植物生理学实验”教学内容及课时分配（调整后）

由表1 可以看出，调整前的实验开设以验证性为主，改革后以综合设计为主（见表2）。由于植物生理学实验的内容较多，课时有限，所以优选验证性的几个基础性实验，训练学生掌握基本原理、实验技能，加深对理论知识的理解。由表2 可以看出，验证性实验的课时减少了，综合性、设计性的课时增加了，实验项目的个数减少了，内容却增加了，这就要求学生必须做好课前预习，积极参加课前准备，如试剂的配制、材料的准备、仪器的调试等，这些以前都是教师来做，学生只是被动机械地去做，时间久了，也养成了依赖心理，失去了做实验的激情，更谈不上创新，大家的实验结果都差不多，甚至有抄袭实验结果的现象，改革使学生由被动变主动做实验。

2 综合性设计性实验

2.1 综合性实验

叶绿体色素提取及含量的测定和植物无土培养及缺素症观察这2 个实验改为综合，首先把原来20 人分成4 人大组，在4 人组的基础上，再细分为2 人组，这4 人还是一个整体，叶绿体色素提取时，不同大组在材料、有机溶剂上不同。将实验材料为新鲜植物叶片，溶剂为丙酮，改为同种植物新鲜叶片，用不同的有机溶剂（丙酮、酒精、异丙醇、石油醚） 提取，计算叶绿素的含量；当材料的选择不同时（阴生或阳生），选用相同的有机溶剂提取，计算叶绿素的含量。学生课前需要查好资料，做好实验步骤，不同溶剂的用量等，在结果分析时，内容较丰富，既有不同溶剂对叶绿素提取的影响，又有材料不同，叶绿素含量的差别。植物无土培养，书中是液态，改为固态，因液态要经常更换溶液，否则缺氧发臭，既浪费时间又浪费药品，改为固态，通过组培，整个生长期内，都不需要更换，省人力物力，由盆培改为瓶培，观察较方便，由粗放管理改为无菌培养，实验的方法改变，增加了许多内容和知识点，由于组分得很细，同一内容都有3 个以上重复，结果更具说服力。以上2 个实验，学生根据实验方案进行，实验过程中遇到的问题，不懂不清楚的地方，他们组内讨论，意见不一致，再问教师，学生始终是主体，教师起主导作用，实验报告再不像以前一样，大家千篇一律，每组的内容各不相同，都有自己的结果，可以报告形式撰写，也可以写成小论文的形式。这不仅理解了理论内容，更锻炼了动手、思考及解决问题的能力。

2.2 设计性实验

环境因素对光合作用的影响和逆境条件对植物氧化酶活性及丙二醛含量的影响改为设计性，条件由学生自己选择，但要求各组不能用相同方案。这是课程实验的最高层次，从选题、查阅相关文献、设计实验方案、实验准备、进行、结果分析、实验总结等几个环节。选题很关键，要考虑实验室的条件、学生的可操作性，既不能照搬书，又不能超出学生的能力，否则学生易失去斗志。

环境因素对光合作用的影响，一部分学生（20 人）以水生植物为材料，自己再分小组，另一部分学生（20 人） 以旱生植物为材料，同样自分小组，光强、二氧化碳、温度自己设定，所需仪器设备、实验室都可提供，提前2 周告诉学生，让他们有充足的时间准备。

逆境条件对植物氧化酶活性及丙二醛含量的影响，从干旱、盐碱、高温、低温4 个方面胁迫，每个方面都有小组做，其中同一胁迫条件下，氧化酶活性可以选择过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶中的一或几种测试；根据实验室条件，材料可以通过花盆培养，干旱、盐碱可以露天培养，高温、低温培养室内可以进行，4 种胁迫可以选择同一品种，若选不同品种，胁迫条件尽量一致，便于比较不同品种的耐受性。整个实验结束像一篇毕业设计或毕业论文，这也为将来真正做毕业论文打下了较好的基础。

3 成绩评定

成绩评定是实验课结课后必须的环节，反映学生对知识掌握的熟练程度。因此，客观合理地对学生成绩进行评定，能够真实地反映学生独立动手操作能力，综合分析能力。

实验成绩考核（改革前） 见表3，实验成绩考核（改革后） 见表4。

表3 实验成绩考核（改革前）

表4 实验成绩考核（改革后）

由表3 可以看出，传统的实验成绩考核没有量化标准，主要以出勤、操作和实验报告书写来评定，带有一定主观性，写的认真的，分值相对高些，操作部分的成绩反映不出来。由4 可以看出，改革后的成绩较为合理，简单些的分值低些，难度大的，学生课余时间花费多的，分值比例高些，基本上综合量化地反映了学生的动手能力、分析能力、解决问题的能力，以及语言、书写表达能力。

4 结语

通过与学生座谈交流和教学信息员反馈，96%的学生认为综合、设计性实验较能激发学习热情，具有挑战性，对培养创新思想和创新意识大有好处，可以锻炼动手能力、独立思考能力、主动学习能力、查阅资料能力，书写能力等，这些都是验证性实验无法达到的。当然不同的教学方法都有各自的优缺点，在整个改革教学方法和内容上都还是以学生为中心的教育、教学理念。当然综合性、设计性实验在实施的过程中，对教师、学生、仪器设备、实验室条件和实验室管理等都有较高的要求，要不断完善仪器的配备，加强和完善开放实验室，整合实验室资源等都要在不断探索改进。