劉愛榮， 黃守程， 葉梅榮， 程昕昕

(安徽科技學院,安徽 鳳陽 233100)

創(chuàng)新思維是指以新穎獨創(chuàng)的方法解決問題的思維過程[1]。在“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的時代背景下，創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新日益成為綜合國力競爭的制高點。大學生是最具有創(chuàng)業(yè)活力和潛力的群體之一，而高校則是培養(yǎng)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新人才的搖籃[2]。因此，培養(yǎng)具有創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力的青年人才，是擺在當前高校發(fā)展面前的當務之急[3]。安徽科技學院是省屬應用型本科高校，農(nóng)學專業(yè)是其傳統(tǒng)優(yōu)勢專業(yè)之一，在農(nóng)學專業(yè)植物生理學實驗教學過程中應積極順應時代的變革，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，強化創(chuàng)新實踐能力訓練，才能為社會輸送具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力的農(nóng)學專業(yè)人才[4]。

1 植物生理學與農(nóng)學的關系

《植物生理學》既是一門基礎理論學科，也是一門實踐性很強的學科。對于農(nóng)學專業(yè)而言，《植物生理學》是重要學科基礎課程之一。它為《普通遺傳學》《遺傳育種》《分子生物學》《植物保護》《作物栽培學》等專業(yè)課程的學習，提供了必要的知識基礎，對實現(xiàn)農(nóng)學專業(yè)培養(yǎng)目標起著重要作用。

2 傳統(tǒng)植物生理學實驗教學的局限性

《植物生理學》教學包含理論和實驗教學兩大部分，而植物生理學實驗課教學是將理論認識轉化為感性認識，開拓創(chuàng)新思維，并增強實踐技能的重要保證。多年來，安徽科技學院農(nóng)學專業(yè)植物生理學實驗課沒有得到足夠重視，常作為理論課的從屬部分。傳統(tǒng)植物生理學實驗主要采用單項驗證性實驗為主的小實驗教學法，學生按照已設定好的實驗步驟機械操作，獲得單個實驗項目的實驗數(shù)據(jù)，完成一篇模式化的實驗報告，實驗內容上缺乏系統(tǒng)性，談不上創(chuàng)新性[3-4]。不進行獨立考核，只是在期末考試試卷中安排少量的實驗考試內容。傳統(tǒng)的實驗教學使學生一直處于被動學習的狀態(tài)，很難激發(fā)學生的學習興趣，不能使學生系統(tǒng)地掌握本課程的實驗技能，忽略了對大學生主動思維能力、動手能力、獨立分析、解決問題能力的培養(yǎng)，不利于學生創(chuàng)新思維與和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，亟待改革傳統(tǒng)植物生理學實驗教學的授課內容、授課形式以及考核模式，將創(chuàng)新思維融于實驗教學中，激發(fā)學生的實驗興趣，逐步孵化學生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新精神和能力。

3 創(chuàng)新思維融入實驗教學的改革

3.1 新編實驗大綱，完善教學計劃

安徽科技學院農(nóng)學專業(yè)植物生理學實驗原有實驗教學大綱中規(guī)定，該門課程需完成18學時的教學，其中包括6個實驗項目，每個實驗項目3學時，分6周完成；實驗授課基本按照理論課教學進度同步進行。該實驗大綱中實驗項目少，實驗教學方法和形式單一，培養(yǎng)目標定位低，難以適應“十三五”時期我校高水平應用型大學建設對創(chuàng)新性人才培養(yǎng)需要。根據(jù)當前我校農(nóng)學專業(yè)的培養(yǎng)目標“畢業(yè)生能從事現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研開發(fā)、經(jīng)營管理與技術推廣等相關工作，具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)能力”的需要，課程組修訂了原有的實驗大綱。新的實驗大綱中規(guī)定實驗教學按模塊進行，時間安排在第3學期或7月份小學期進行，課時調整為20學時，1個學分，分5次進行，每次4學時。實驗模塊、學時分配和時間安排情況見表1。

表1 改革后的農(nóng)學專業(yè)植物生理學實驗模塊、學時分配、時間安排表

需要說明的是，第一，大綱規(guī)定的6大模塊內容結合作物生長進程和理論課的內容安排的，具有較強的系統(tǒng)性；第二，模塊二至六中每一模塊內容包含兩項生理指標的測定；第三，雖然列出了6大模塊內容，但實際上只要選擇5大模塊完成(滿足20學時)即可，模塊一至模塊四為必選，模塊五和六可任選一項。

3.2 引導創(chuàng)新思路，撰寫實驗方案

傳統(tǒng)實驗課教學模式是，實驗授課之前，授課教師在黑板上寫好實驗原理、材料、步驟，并且配好所需實驗試劑，學生上課時只需按部就班操作進行，基本不需要預習或思考就能完成，不能激發(fā)學生的實驗興趣，學生更無法融入自己的創(chuàng)新思維。而融入創(chuàng)新思維的教學模式是，在理論課的同時或實驗課之前，師生需在以下4個方面進行準備工作。第一，授課教師引導學生創(chuàng)新思維，即引導學生如何選擇具有良好發(fā)展?jié)摿Φ幕蜃约焊信d趣的優(yōu)質農(nóng)作物種類或品種；引導如何設計對實驗農(nóng)作物進行溫、光、水和肥等因素的相關處理；引導如何選擇5大模塊內容測定相關生理指標；引導如何設計和撰寫實驗方案等等。第二，學生的前期準備工作則是，根據(jù)自己興趣和特長，組成4～6人的實驗團隊，查閱相關文獻，確定實驗所用農(nóng)作物種類或品種，如水稻、小麥、棉花和玉米等，共同探討本團隊的實驗設計，并撰寫植物生理學實驗課方案。第三，授課教師對學生撰寫的實驗方案的可行性、科學性和合理性進行批閱并提出修改意見。第四，學生反復修改實驗方案定稿后，再開展實驗。

3.3 利用課余時間，積累管理實驗作物經(jīng)驗

除了植物生理學實驗大綱中規(guī)定20學時的授課時間(表1)以外，引導學生利用課余時間進行資料查閱、實驗方案撰寫、實驗作物的培養(yǎng)和管理、作物生長狀況的觀察記錄以及部分實驗試劑配制等。

以前植物生理學實驗課所需作物材料多是從市場購得，種類少，主要為小麥、小青菜和洋蔥等。由于學生沒有參與實驗作物培養(yǎng)，缺乏對實驗作物的培養(yǎng)和管理經(jīng)驗?；趧?chuàng)新思維實驗教學的要求，學生可以選擇自己感興趣的特色作物種類或品種，并通過對溫度、光照、水分、礦質營養(yǎng)等非生物環(huán)境條件的管理調控，自己完成所選作物的播種和苗期培養(yǎng)等過程。學生不僅學會農(nóng)作物實驗材料培養(yǎng)及管理技術，又加深了對非生物的環(huán)境因子對作物生長重要性和必要性的感性認識，進一步激發(fā)了學生的實踐積極性。

3.4 強化技能訓練，鼓勵方法創(chuàng)新

課堂上強化對學生的基本實驗操作技能的系統(tǒng)性和規(guī)范性訓練。具體的做法是：實驗室購買學生所需實驗農(nóng)作物的種子，學生按照大綱中規(guī)定的五個模塊內容進行實驗。

模塊一：包含4個方面的相關內容。第一，對所選實驗農(nóng)作物的種子至少利用染料染色法、TTC法等2種方法進行種子生活力的快速測定，鼓勵學生嘗試使用其它方法進行探索。第二，對所選實驗農(nóng)作物種子進行消毒和播種。第三，完成后期實驗農(nóng)作物培養(yǎng)所需貯備液(供后期培養(yǎng)實驗農(nóng)作物配制營養(yǎng)液所需)的配制，配好的貯備液全班通用。第四，按照實驗方案對實驗農(nóng)作物進行不同的處理。由于不同實驗小組所選的作物種類或品種、處理方法、以及處理的時間不同，這就需要授課教師統(tǒng)一協(xié)調，分批指導，當然一定程度上增加了授課老師的工作量。

所謂分批指導是指因學生所選擇的試驗方案的不同而進行分別指導：例如，有的小組在實驗方案中，是考察非生物環(huán)境因子對種子的影響，那么就應當在模塊一內容完成后就對種子進行相應處理，再進行播種及苗期培養(yǎng)；如果有的小組在實驗方案中，主要考察其他非生物環(huán)境因子處理對農(nóng)作物苗期生長的影響，那么就要先對實驗農(nóng)作物種子進行催芽、播種、幼苗培養(yǎng)，再選擇相應非生物環(huán)境因子(如高溫、低溫、干旱、冷害、凍害等)進行處理；又如有的小組在實驗方案中，是考察營養(yǎng)元素缺乏對作物生長的影響，那么也要先進行播種、培養(yǎng)幼苗、移栽幼苗(可以用砂基或溶液培養(yǎng))，同時配制完全營養(yǎng)液、缺N、缺P、缺K、缺Ca、缺Mg等缺素營養(yǎng)液[5]，并用缺素營養(yǎng)液培養(yǎng)農(nóng)作物。與此同時，授課教師還要強調一般作物常用Hoagland營養(yǎng)液進行培養(yǎng)，而對于水稻則需用按照國際水稻所配方配制營養(yǎng)液進行培養(yǎng)。

模塊二：對處理后實驗農(nóng)作物進行水分代謝有關生理指標的測定。要求學生熟練掌握植株含水量和滲透勢等至少2項指標的測定方法、原理和步驟。要求學生了解衡量農(nóng)作物水分代謝狀況常用的生理指標及其測定方法。另外，值得說明的是測定所有生理指標所需試劑也均由學生自己配制。

模塊三：對處理后實驗農(nóng)作物進行礦質營養(yǎng)生理指標測定。要求學生熟練掌握N含量和硝酸還原酶活性至少2項指標的測定方法、原理和步驟；了解衡量作物礦質營養(yǎng)狀況常用的生理指標及測定方法。

模塊四:對處理后實驗農(nóng)作物進行光合作用生理指標的測定。要求學生熟練掌握葉綠素含量、光合強度至少2項指標的測定方法、原理和步驟；了解衡量作物光合作用能力強弱常用的生理指標及其測定方法。

模塊五：對處理后農(nóng)作物進行激素生長和開花生理相關指標測定。要求學生熟練掌握作物種子萌發(fā)率、生長量、相對生長速率至少2項指標的測定方法、原理和步驟；了解衡量激素對作物生長、開花、果實發(fā)育等影響的生理指標及測定方法。

模塊六:對處理后實驗農(nóng)作物進行逆境生理指標的測定。要求學生熟練掌握抗氧化酶、質膜透性或丙二醛含量至少2項指標的測定方法、原理和步驟；了解衡量植物抗逆性強弱的生理指標及測定方法。學生在完成必選模塊的相關生理指標的測定過程中，鼓勵學生對實驗測定方法進行進一步探索和創(chuàng)新。

3.5 研討實驗結果，創(chuàng)新考核方式

五大模塊實驗內容結束后，每一位學生對原始實驗數(shù)據(jù)進行整理并計算所測定指標的結果，進行小組內研討。討論的內容包含實驗的目的和意義、實驗結果的準確性、代表性、合理性、以及操作的規(guī)范性等等；當然對實驗創(chuàng)新性思維也可以大膽提出，具體地說，就是實驗設計方案中利用溫、光、水、肥等因素對實驗農(nóng)作物進行處理，探討其理論和實踐意義是什么？實驗設計中應注意哪些事項？還有哪些創(chuàng)新性的設計？又如，作物同一植株不同器官含水量是否相同？對不同作物缺乏同一元素和同一作物缺乏不同元素，其缺乏癥有哪些相同之處和不同之處的探討？在葉綠素含量的測定中相同處理、相同材料、相同實驗方法、同一儀器進行測定，為什么其結果往往不一致，甚至結果差別很大？同一作物不同葉位葉片的光合能力是否一致？等等。針對這些問題，授課教師要引導學生進行思考和研討，目的是強化學生對實驗的感性認識，深化他們的理性認識，并開啟或激發(fā)創(chuàng)新思維。

以前主要從學生平時操作規(guī)范性、熟練程度、實驗結果、實驗報告撰寫和期末理論課試卷中加入少量實驗相關內容等幾個方面，對農(nóng)學專業(yè)植物生理學實驗課的學習情況進行考查?？己司窒扌员憩F(xiàn)在：考核標準低，考核內容和項目少，沒有過程性考核，缺乏對學生創(chuàng)新性思維、創(chuàng)新實踐能力進行系統(tǒng)和全面考核。為此，基于創(chuàng)新思維的《植物生理實驗》課進行獨立設課，建立融入創(chuàng)新思維的考核新標準。新標準中考核內容包含以下5個方面：實驗設計方案、實驗材料培養(yǎng)、實驗操作技能、實驗課程小論文和創(chuàng)新性。

實驗設計方案占15%。主要考查實驗方案中設計的可行性、合理性。

實驗材料培養(yǎng)占20%，考查植株成活(占10%)，生長正常和培養(yǎng)作物的觀察記錄(占10%)；植株全部死亡記為0分。

實驗操作技能占25%，其中包括實驗室試劑的配制、相關生理指標測定基本操作過程規(guī)范性、實驗儀器規(guī)范操作的熟練性和規(guī)范性。

課程小論文占20%，主要考查格式規(guī)范性、語言專業(yè)性、結果合理性、結論科學性。

創(chuàng)新性占20%，主要考查設計方案創(chuàng)新性、操作過程創(chuàng)新性、研討中思維的創(chuàng)新性。

4 創(chuàng)新思維融入實驗教學的優(yōu)勢

4.1 革新實實驗內容，奠定科研基礎

改變學生完成單個實驗操作到撰寫實驗報告的片面學習模式，基于創(chuàng)新思維的植物生理學實驗模塊教學模式為：授課教師引導，學生查閱資料，學生撰寫實驗設計方案，授課教師審閱實驗設計方案，學生播種培養(yǎng)實驗作物，進行非生物的環(huán)境因子處理，測定相關生理代謝指標，研討實驗設計和結果，撰寫課程論文。經(jīng)過這些內容充實和系統(tǒng)化實驗過程，使學生初步了解如何開展植物生理學科研實驗，啟蒙學生的科研思維，培養(yǎng)學生科研基本功。

4.2 小組分工合作，哺育團隊精神

融入創(chuàng)新思維的實驗課教學模式中，學生需要分小組按模塊進行，分工合作；同時學生在撰寫實驗設計方案、撰寫課程論文的過程中，相互之間會以多種方式研討交流實驗過程和結果，這些課堂或課余的學習交流不僅激發(fā)學生創(chuàng)新性思維，還融洽同學關系，培養(yǎng)了他們的合作精神和團隊意識。

4.3 完善考核內容，強化過程考核

以前實驗課程不單獨開設，也不單獨進行考核，且植物生理學課程學習成績評定的依據(jù)是：期末考試成績占80%+平時成績占20%(包含理論課出勤、聽課狀態(tài)、課堂筆記、實驗課出勤、操作、實驗報告等)，由于實驗課在總成績占的比例很少，所以學生對實驗課程不夠重視?；趧?chuàng)新思維的實驗教學模式，將植物生理學實驗課程單獨開設，單獨考核，從實驗設計能力、培養(yǎng)農(nóng)作物能力、實驗技能、課程小論文、創(chuàng)新思維等5個方面進行考核，考核內容系統(tǒng)全面，強化了過程性考核。

4.4 實驗反哺理論，孵化創(chuàng)新思維

課本上的理論知識都是前人經(jīng)過長期實踐總結得出的結論。教師講授的理論知識，往往停留在理論層面，學生“知其然而不知其所以然”，缺乏感性認識。南宋詩人陸游的“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”飽含了“實踐出真知”的教育思想理念?；趧?chuàng)新思維的植物生理學實驗教學改革，正是踐行了這種教育理念，也是培養(yǎng)學生對本課程規(guī)定的實驗操作能力的重要保證，豐富和完善了理論教學內容的重要手段；更是幫助學生對理論知識的二次理解，是反哺理論教學必不可少的環(huán)節(jié)。同時，學生在完成設計課程方案、培養(yǎng)材料、實驗操作和撰寫科研論文等環(huán)節(jié)中會多角度、大范圍地閱讀和思考，并提出相應問題，有助于對相關植物生理學理論獲取新理解、新發(fā)現(xiàn)、孵化新穎獨創(chuàng)的方法解決實驗問題，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。

綜上所述，在融入創(chuàng)新思維實驗教學中，結合安徽科技學院高水平應用型大學辦學定位和特色以及社會對創(chuàng)新性人才的需求等實際情況，將不斷探索如何將植物生理學實驗教學與理論教學、學科前沿、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際的需要更緊密結合，構建合理的植物生理學實驗課程體系，把相關的理論課程知識鏈接或融合到實驗實踐教學中，不斷探索創(chuàng)新實驗教學理念和模式，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和能力，從而不斷提高學生綜合素質和創(chuàng)新實踐能力，為畢業(yè)后的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)奠定基礎。