陳桂平 李勝 馬紹英

摘 要：實驗教學(xué)是高校教學(xué)體系的重要組成部分，是大學(xué)生實踐培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著高等教育改革的不斷深化，實驗教學(xué)越來越成為教學(xué)改革的重中之重。自2016年以來，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)在大幅度增加植物生理學(xué)實驗儀器設(shè)備、優(yōu)化實驗教學(xué)場所設(shè)置的基礎(chǔ)上，從加強(qiáng)實驗室建設(shè)，深化實驗課程體系改革，修訂實驗教材，完善實驗教學(xué)課程考核制度，以及錄制實驗操作視頻等方面，對我?！吨参锷韺W(xué)實驗》課程進(jìn)行了多方位的改革探究。這一系列改革措施的實施不僅提升了《植物生理學(xué)實驗》課程規(guī)范化教學(xué)深度，也在教師和學(xué)生中收到了良好的教學(xué)反饋，為培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才提供了有力的保障。

關(guān)鍵詞：植物生理學(xué)實驗；實驗室建設(shè)；實驗教學(xué)；深度改革

中圖分類號：G642.0 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?文章編號：1673-260X（2023）07-0085-03

植物生理學(xué)是研究植物生命活動規(guī)律及其與環(huán)境相互關(guān)系的科學(xué)[1]，由于學(xué)科重難點、知識龐雜，教師在其教學(xué)過程中完全依賴?yán)碚摻虒W(xué)很難達(dá)到滿意的教學(xué)效果?！吨参锷韺W(xué)實驗》旨在強(qiáng)化學(xué)生對植物生理學(xué)理論和實驗基本原理的理解，加強(qiáng)學(xué)生規(guī)范操作培養(yǎng)和實際分析問題解決問題能力的培養(yǎng)，在植物生理學(xué)教學(xué)中尤為重要，是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的重要保障，對學(xué)生綜合素質(zhì)提升具有重要作用[2，3]。

1 《植物生理學(xué)實驗》課程開設(shè)中存在的問題

目前高等農(nóng)業(yè)院校植物生理學(xué)實驗教學(xué)普遍存在教學(xué)體系和教學(xué)模式陳舊，創(chuàng)新性和綜合性實驗內(nèi)容設(shè)置較少、儀器設(shè)備落后等問題[4]。下面以我校2016年以前植物生理學(xué)實驗課程教學(xué)中存在的問題為例加以說明：

1.1 實驗室面積小

植物生理學(xué)實驗每學(xué)期要承擔(dān)全校1000人以上的教學(xué)任務(wù)，然而實驗室面積非常有限，預(yù)備室和儲藏室總面積僅有12m2，教學(xué)實驗室面積僅有56m2，實驗課每周都安排地非常飽和，實驗教學(xué)壓力非常大，實驗教學(xué)效果不佳。

1.2 實驗經(jīng)費投入不足、實驗儀器缺乏

每年投入實驗室的經(jīng)費和實驗室建設(shè)經(jīng)費嚴(yán)重不足，儀器設(shè)備老舊短缺，在儀器數(shù)量和功能上的配置僅能維持開設(shè)簡單的演示性和驗證性實驗，無法滿足綜合性、設(shè)計性實驗的開設(shè)，在很大程度上限制了學(xué)生課程學(xué)習(xí)和科學(xué)探索的發(fā)展空間。

1.3 實驗課時少，內(nèi)容陳舊、單調(diào)

植物生理學(xué)實驗課程只有18個學(xué)時，每個實驗項目必須在2學(xué)時內(nèi)完成。實驗課前，由實驗室教師準(zhǔn)備實驗所需的材料、藥品、儀器設(shè)備。上課時，授課教師講解實驗原理、方法、步驟等，學(xué)生按教師的講解機(jī)械的操作，限時完成各個實驗步驟，學(xué)生操作稍慢就不能完成整個實驗過程。這種實驗教學(xué)方式極大地限制了學(xué)生實踐操作能力和科研思維的培養(yǎng)，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高學(xué)生創(chuàng)新能力。

此外，植物生理學(xué)實驗基本以演示性、驗證性實驗為主，教學(xué)課程體系沿用十多年前的教學(xué)大綱和教學(xué)計劃，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式跟不上教育改革的發(fā)展，與前沿研究課題和社會發(fā)展實際需求存在較大差距，不能滿足培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的需要。

1.4 實驗考核制度不夠完善

實驗課程考核采用授課教師根據(jù)學(xué)生的實驗報告給出相應(yīng)的成績，并無針對實驗中基本知識和技能的考核制度，學(xué)生成績主要反映的是理論成績，實驗成績占比較?。▽嶒炚n成績=實驗報告成績+學(xué)生的實驗課出勤率），占總成績15%，導(dǎo)致學(xué)生對實驗課的學(xué)習(xí)態(tài)度不夠積極，很難培養(yǎng)學(xué)生實踐操作和科學(xué)思維能力，也不符合培養(yǎng)創(chuàng)新型農(nóng)業(yè)專業(yè)人才的現(xiàn)代教育體制。

2 植物生理學(xué)實驗教學(xué)改革的思路與措施

實驗室建設(shè)是一項長期而繁重的任務(wù)，是學(xué)校總體規(guī)劃的組成部分，我校自2016年以來，對本科實驗室進(jìn)行了大膽的改革，成立了基礎(chǔ)實驗教學(xué)中心，承擔(dān)了我校的全部基礎(chǔ)實驗教學(xué)課程的任務(wù)，植物生理學(xué)實驗得到了極大的改善和發(fā)展，為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的培養(yǎng)提供了良好的環(huán)境[5，6]。

2.1 加強(qiáng)實驗室建設(shè)和儀器設(shè)備的補(bǔ)充與更新

自2016年植物生理學(xué)實驗室由上世紀(jì)90年代的老舊樓搬遷至我校新建的實驗教學(xué)大樓，并成立了基礎(chǔ)實驗教學(xué)中心。用于《植物生理學(xué)實驗》的實驗室面積由原來的56m2增至現(xiàn)在的360m2。包括3間實驗室，1間預(yù)備室（35m2）和1間儲物室（25m2）。每間實驗室100m2，包括4個實驗臺，每個實驗臺中間設(shè)有雙層置物架，用于放置實驗器具和藥品，可供8位學(xué)生操作。每間實驗室設(shè)有長14m的邊臺，可放置實驗教學(xué)活動所需各類實驗儀器。

從2016年以來，植物生理學(xué)實驗室新進(jìn)各種實驗儀器設(shè)備共240臺，徹底改變了實驗教學(xué)儀器少、舊的現(xiàn)狀。實驗儀器設(shè)備由原來的每30人一套增加到現(xiàn)在的每2人一套，實驗小組也由原來的6人一組發(fā)展到現(xiàn)在2人一組。實驗教學(xué)新購入植物水勢測定儀、根系掃描儀、葉綠素?zé)晒鈨x、電導(dǎo)率儀、控溫控濕光照培養(yǎng)箱、數(shù)碼顯微鏡、等儀器設(shè)備，用于不同植物根、莖、葉的水勢測定、植物根系多指標(biāo)分析、植物葉片葉綠素及熒光參數(shù)測定、植物膜透性測定、不同光照、濕度及溫度條件下植株的培養(yǎng)、植物微觀結(jié)構(gòu)觀察。這些新儀器不僅滿足了開設(shè)創(chuàng)新性和綜合性植物生理實驗，而且也促進(jìn)了學(xué)生掌握最新開展植物生理研究的多種儀器的使用方法，有利于增加學(xué)生對植物生理學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣，以及對植物生命科學(xué)的探索精神，使學(xué)生得到更全面的發(fā)展。

通過以上實驗室建設(shè)和儀器設(shè)備更新，植物生理學(xué)實驗教學(xué)環(huán)境得到極大改善，目前我校植物生理學(xué)實驗室已建成標(biāo)準(zhǔn)化的一流本科實驗教學(xué)場所，可為教師和學(xué)生提供了優(yōu)質(zhì)的教學(xué)和科研服務(wù)。

2.2 植物生理學(xué)實驗教材修訂

植物生理學(xué)實驗一直采用《植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)》作為課程教材，該教材設(shè)置實驗內(nèi)容多為單一指標(biāo)的測定，不利于學(xué)生全方位整體實驗思路的構(gòu)建及創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，學(xué)生從教材中只能學(xué)到某一指標(biāo)測定的方法，無法對實驗內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)，對實驗內(nèi)容理解不夠，缺乏整體實驗思維的搭建。因此，為幫助學(xué)生通過實驗課程快速建立實驗思維，在《植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)》基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，將教材內(nèi)容修訂形成《植物生理學(xué)實驗（第2版）》，按照實驗方向側(cè)重點不同，劃分區(qū)塊設(shè)計實驗內(nèi)容匹配授課進(jìn)度。同時，設(shè)置課后拓展問題，以幫助于學(xué)生深入思考每個實驗設(shè)計的目的、意義，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和探究科學(xué)問題的興趣。此外，每個實驗內(nèi)容結(jié)尾處附有參考文獻(xiàn)，以提高學(xué)生課后自主查閱文獻(xiàn)的積極性，拓展學(xué)生知識面?！吨参锷韺W(xué)實驗（第2版）》中包括59個實驗內(nèi)容，部分實驗內(nèi)容給出不同的實驗方法，如過氧化氫含量測定方法包括滴定法和分光光度計法兩種，土壤中有機(jī)質(zhì)含量測定方法有外加熱法和稀釋熱法等[7]，多種方法的設(shè)置有利于學(xué)生自主選擇實驗內(nèi)容，增加課程的多樣性。同時便于學(xué)生對相同指標(biāo)的不同測定方法進(jìn)行比對分析，增進(jìn)學(xué)生獨立思考的能力。

2.3 增加實驗學(xué)時、更新實驗教學(xué)內(nèi)容

2016學(xué)年我校將植物生理學(xué)實驗教學(xué)課時做了較大的調(diào)整，植物生理學(xué)實驗由原來的18學(xué)時調(diào)整至目前的32學(xué)時，并單獨設(shè)課，為創(chuàng)新性、綜合性實驗的開設(shè)提供了學(xué)時保障。學(xué)生有充足的時間開展實驗，通過課前主動學(xué)習(xí)，實驗期間與授課教師交流互動，學(xué)習(xí)更多實驗操作技能。教師有時間、有空間對操作有誤的同學(xué)進(jìn)行針對性指導(dǎo)，有利于學(xué)生科學(xué)、規(guī)范的完成實驗。學(xué)生也能更快速的了解實驗的目的與意義，同時增加學(xué)習(xí)興趣、動手能力和思考能力。統(tǒng)計顯示，增加實驗授課學(xué)時后，學(xué)生在實驗期間與教師溝通交流時間增加，更愿意主動學(xué)習(xí)除本實驗外的其他實驗內(nèi)容，不再將視線集中在實驗報告冊的撰寫，而是更加關(guān)注實驗操作、實驗現(xiàn)象觀察和實驗數(shù)據(jù)分析。在與老師交流的過程中學(xué)生更容易產(chǎn)生新的想法，更愿意參與老師的課題研究，使學(xué)生對未知科學(xué)研究產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。這對于學(xué)生未來的工作和求學(xué)之路奠定扎實基礎(chǔ)。學(xué)時的延長對應(yīng)教學(xué)內(nèi)容的拓展，學(xué)生在此過程中可以全身心投入實驗內(nèi)容，避免了以往因擔(dān)心課時不夠?qū)е聦嶒灲Y(jié)果觀察倉促、實驗數(shù)據(jù)分析不夠深刻等問題，增加了學(xué)生對實驗內(nèi)容的理解和把握。

在增加實驗學(xué)時的同時，植物生理學(xué)課程組全體教師不斷探索、大膽革新，更新實驗教學(xué)內(nèi)容，將單調(diào)的演示性、驗證性實驗整合為設(shè)計性、綜合性實驗，如：將過去葉綠素的提取、分離、定量測定、理化性質(zhì)4個驗證性實驗合并為綜合性大實驗——植物光合特性和葉綠素的提取、分離及理化性質(zhì)；將過去丙二醛、脯氨酸、細(xì)胞膜透性測定3個獨立實驗整合為植物逆境生理指標(biāo)的檢測與分析，新增了植物地上部的莖、葉及地下部根的表型分析實驗。為了更進(jìn)一步地服務(wù)于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，授課教師將自己的科研內(nèi)容融入于本科生實驗教學(xué)，激發(fā)學(xué)生濃厚的科研興趣，提高學(xué)生創(chuàng)新思維能力。

2.4 線上實驗教學(xué)平臺建設(shè)

為幫助學(xué)生打好實驗基礎(chǔ)，拓展學(xué)生學(xué)習(xí)觀察能力，本課程搭建線上實驗教學(xué)平臺。依托于甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)字化平臺，開展線上實驗教學(xué)，教師提前上傳實驗課程課件，實驗講解及實驗操作視頻，學(xué)生在課前進(jìn)行預(yù)習(xí)，掌握本節(jié)實驗課的理論知識和實驗操作技能，在實驗課上有針對性的解決實驗難點。同時，在線上提供實驗相關(guān)的中英文文獻(xiàn)及研究熱點相關(guān)的幻燈片，幫助學(xué)生了解最新的科學(xué)研究成果及實驗手段，便于學(xué)生了解該領(lǐng)域的前沿動態(tài)，提高學(xué)生獨立設(shè)計并開展實驗和完成實驗論文撰寫的能力。另外，在線上，老師會不定期提出一些和該課程相關(guān)的科學(xué)問題，作為思維拓展幫助學(xué)生進(jìn)行頭腦風(fēng)暴。在線下授課中針對相關(guān)科學(xué)問題老師與學(xué)生積極討論，增加學(xué)生主動思考問題、提出新問題和解決問題的能力。學(xué)生通過在線下課程開始之前的線上自主學(xué)習(xí)，了解實驗具體操作過程，在線下課程開始后快速進(jìn)入實驗狀態(tài)，減少教師講課過程，釋放線下課程部分時間，將實驗課的主動性還給學(xué)生，增加學(xué)生實際操作、討論和思維碰撞的時間，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的自我創(chuàng)新意識。

2.5 實驗考核體系的改革

植物生理學(xué)實驗考核一改以往單一的考核制度，將考核方式多維度拓展，分為線上瀏覽、實驗設(shè)計、實驗準(zhǔn)備、實驗課實操和實驗課出勤率五個部分。線上瀏覽時間占總成績10%；實驗設(shè)計要求學(xué)生撰寫實驗設(shè)計方案，占總成績的25%。為了更好地培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才，老師將實驗內(nèi)容在實驗課開設(shè)前一周發(fā)給學(xué)生，使學(xué)生做到課前預(yù)習(xí)并進(jìn)行實驗設(shè)計；教師要求學(xué)生參于每次實驗的準(zhǔn)備，且準(zhǔn)備實驗占總成績的15%。在實驗準(zhǔn)備期間學(xué)生將帶著自己的實驗設(shè)計參與實驗中心老師的實驗準(zhǔn)備，如儀器設(shè)備的選擇和調(diào)試使用、實驗材料的培養(yǎng)、試劑藥品的配置等，使學(xué)生在準(zhǔn)備過程中更進(jìn)一步明確并細(xì)化實驗設(shè)計，這有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神，增強(qiáng)學(xué)生實驗室主人翁的責(zé)任感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；實驗課出勤率為學(xué)生完成一學(xué)期全部實驗學(xué)時數(shù)，占總成績的5%；實驗課占總成績的45%，包括學(xué)生在實驗過程中的操作技能，對實驗結(jié)果的分析以及實驗論文的撰寫等。

3 植物生理學(xué)實驗教學(xué)改革的成果

通過上述一系列的改革，植物生理學(xué)實驗進(jìn)一步對接大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目，引導(dǎo)學(xué)生開展與本實驗課程緊密聯(lián)系的課外實踐培養(yǎng)。例如2016-2018級生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院的學(xué)生就以校園銀杏葉片為研究對象，進(jìn)行葉片中類黃酮的提取、純化體系的建立和體外抗氧化試驗等，并將研究結(jié)果撰寫成科技論文發(fā)表；生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院2019級同學(xué)主持的校級和省級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目“牡丹籽中牡丹籽的提取工藝技術(shù)體系研究”，將研究成果“牡丹籽油提取工藝與精煉工藝的優(yōu)化”發(fā)表于《核農(nóng)學(xué)報》[8]，并申報了國家發(fā)明專利，且該研究成果于2018年獲“第三屆全國大學(xué)生生命科學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”二等獎，使學(xué)生的綜合素質(zhì)在課題研究中得到較大的提升，為更好的培養(yǎng)社會需求的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才提供了有力的保障。

4 結(jié)語

在融入創(chuàng)新思維實驗教學(xué)中，結(jié)合甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)高水平應(yīng)用型大學(xué)辦學(xué)理念，將不斷探索如何將植物生理學(xué)實驗教學(xué)與理論教學(xué)、學(xué)科前沿與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)緊密融合，構(gòu)建適宜的植物生理學(xué)實驗課程體系，把相關(guān)的理論課程知識鏈接融入于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)中，不斷探索創(chuàng)新實驗教學(xué)理念和模式，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，不斷提升學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新實踐的能力，為畢業(yè)后的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)奠定基礎(chǔ)[9]。

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