基于項(xiàng)目教學(xué)法構(gòu)建植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系

鄭元 趙芬 陳詩(shī) 王瑞苓 馬煥成

摘要：傳統(tǒng)的植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍存在著實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絾我弧?shí)驗(yàn)技術(shù)落后等問題，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于學(xué)科及相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，極大限制了學(xué)生對(duì)植物生理學(xué)研究前沿技術(shù)的了解。基于項(xiàng)目教學(xué)法構(gòu)建了植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，將傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改變?yōu)樵O(shè)計(jì)性項(xiàng)目研究，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成“項(xiàng)目設(shè)計(jì)→方案制訂→項(xiàng)目實(shí)施→交流討論→完善總結(jié)→論文撰寫”的整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)過程，并將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和現(xiàn)代儀器測(cè)定方法相結(jié)合，使學(xué)生既能深刻地了解實(shí)驗(yàn)原理，又能接觸到先進(jìn)的分析儀器。通過對(duì)植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與創(chuàng)新，顯著提升了學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力，旨在為我國(guó)農(nóng)林高校的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供參考。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目教學(xué)法；植物生理學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；科研思維；創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）32-0171-03

一、引言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等院校實(shí)踐教學(xué)的主要組成部分，是體現(xiàn)理論知識(shí)和實(shí)踐技能相結(jié)合的重要教學(xué)活動(dòng)，也是學(xué)生鍛煉創(chuàng)新思維、提高動(dòng)手能力的必要學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。植物生理學(xué)是一門理論聯(lián)系實(shí)際的典型應(yīng)用型學(xué)科，植物生理學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科研素質(zhì)、提高學(xué)生實(shí)踐能力的重要途徑之一，在農(nóng)林高校的專業(yè)教學(xué)與創(chuàng)新教育中發(fā)揮著重要作用。因此，如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考并勇于創(chuàng)新的綜合能力值得我們深思，植物生理學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革勢(shì)在必行。

二、植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

雖然植物生理學(xué)具有實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)的特點(diǎn)，但是傳統(tǒng)的植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍存在著實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絾我?、?shí)驗(yàn)技術(shù)落后等問題，表現(xiàn)為學(xué)生只是按照教師的布置進(jìn)行一些驗(yàn)證性的機(jī)械操作，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中扮演被動(dòng)的“操作工”角色，而創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)較少，缺乏對(duì)學(xué)生的科研思維訓(xùn)練與創(chuàng)新能力培養(yǎng)，從而導(dǎo)致其與植物生理學(xué)的學(xué)科發(fā)展相脫節(jié)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果較差，學(xué)生的積極主動(dòng)性不高。目前，國(guó)內(nèi)已有部分高校相繼開展了植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐活動(dòng)。陳穎等通過對(duì)植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)自編教材、教學(xué)大綱的改寫，設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)立和實(shí)施，初步建立了具有林業(yè)院校特色的植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。謝國(guó)生等對(duì)農(nóng)科類植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)考評(píng)體系進(jìn)行了改革創(chuàng)新，取得了一定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。盡管如此，高?，F(xiàn)行開設(shè)的大部分植物生理學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于學(xué)科及相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，許多新方法和新技術(shù)均未能在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中充分體現(xiàn)，極大限制了學(xué)生對(duì)植物生理學(xué)研究前沿技術(shù)的了解。因此，如何優(yōu)化植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與方法，有效提高植物生理學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，是當(dāng)前植物生理學(xué)教師面臨的一個(gè)難題。

三、項(xiàng)目教學(xué)法的內(nèi)涵

項(xiàng)目教學(xué)法是由美國(guó)著名教育家凱茲博士和加拿大教育家查德博士共同創(chuàng)建的一種以學(xué)生為中心的活動(dòng)教學(xué)法，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、分析解決問題能力，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性、創(chuàng)新性。這種教學(xué)方法是通過“項(xiàng)目”形式開展教學(xué)活動(dòng)的教學(xué)新方法，以項(xiàng)目為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，即師生通過共同實(shí)施一個(gè)完整的“教學(xué)、科研項(xiàng)目”而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，體現(xiàn)了“教”與“學(xué)”的雙向互動(dòng)教學(xué)過程。項(xiàng)目教學(xué)法近年來(lái)在我國(guó)高職高專院校的部分專業(yè)中得到了應(yīng)用，并取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果，但在包括農(nóng)林高校的本科院校高等教育教學(xué)中未能引起足夠重視，尤其對(duì)于該方法在專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的研究與應(yīng)用尚未見報(bào)道。由此可見，實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法將是高等教育領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，它不僅要求我們實(shí)現(xiàn)教育理念的轉(zhuǎn)變，還必須實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)體系的徹底變革。因此，在農(nóng)林高校專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開展項(xiàng)目教學(xué)是一個(gè)創(chuàng)新的嘗試，通過項(xiàng)目教學(xué)過程將“教師布置，學(xué)生被動(dòng)操作”的傳統(tǒng)體系變革為“教師引導(dǎo)，學(xué)生自主研究”的新體系，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新能力、合作精神，旨在為我國(guó)農(nóng)林高校的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供參考。

四、基于項(xiàng)目教學(xué)法的植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新

筆者針對(duì)植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的一系列問題，基于項(xiàng)目教學(xué)法構(gòu)建了植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，將傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改變?yōu)樵O(shè)計(jì)性項(xiàng)目研究，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成“項(xiàng)目設(shè)計(jì)→方案制訂→項(xiàng)目實(shí)施→交流討論→完善總結(jié)→論文撰寫”的整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)過程，并將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和現(xiàn)代儀器測(cè)定方法相結(jié)合，使學(xué)生既能深刻地了解實(shí)驗(yàn)原理，又能接觸到先進(jìn)的分析儀器。每個(gè)項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備工作、具體實(shí)施、結(jié)果分析、論文撰寫等都由各實(shí)驗(yàn)小組獨(dú)立完成，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)只給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，這種方式能夠培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力與創(chuàng)新協(xié)作精神，提高學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際能力和動(dòng)手操作能力。

1.項(xiàng)目設(shè)計(jì)。以西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)專業(yè)為例，將植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的四個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改變?yōu)樗膫€(gè)設(shè)計(jì)性項(xiàng)目，構(gòu)建了植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，見表1所示。

2.方案制訂。將學(xué)生按照自由組合方式分為4～6個(gè)實(shí)驗(yàn)小組（5～8人/組），每組根據(jù)興趣愛好分別確定四個(gè)項(xiàng)目的研究選題和研究?jī)?nèi)容，由教師教會(huì)學(xué)生使用CNKI、維普、萬(wàn)方、Web of Science等數(shù)據(jù)庫(kù)，或通過植物生理學(xué)研究相關(guān)的代表性學(xué)術(shù)期刊《Plant Physiology》、《Physiologia Plantarum》、《Acta Physiologiae Plantarum》、《植物學(xué)報(bào)》、《植物生理學(xué)報(bào)》網(wǎng)站，由每個(gè)小組獨(dú)立檢索查閱國(guó)內(nèi)外重要文獻(xiàn)，歸納匯總資料，制訂四個(gè)項(xiàng)目的研究方案，然后由教師審閱并提出修改補(bǔ)充意見。

3.項(xiàng)目實(shí)施。根據(jù)制訂的項(xiàng)目研究方案，每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組獨(dú)立完成四個(gè)項(xiàng)目的整個(gè)實(shí)施過程，在此期間遇到無(wú)法解決的問題時(shí)，由教師給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。實(shí)驗(yàn)研究材料可以選擇校園常見的植物，比如滇潤(rùn)楠、香樟、爬山虎、油麻藤、三葉草等，也可結(jié)合指導(dǎo)教師科研項(xiàng)目中的研究材料加以利用。項(xiàng)目實(shí)施過程中的器皿準(zhǔn)備、儀器調(diào)試、材料預(yù)處理、試劑配制、形態(tài)/生理指標(biāo)的觀察測(cè)定、數(shù)據(jù)整理、結(jié)果分析等一系列環(huán)節(jié)均由小組成員協(xié)調(diào)完成。此外，各個(gè)小組之間可以定向研究同一植物對(duì)不同處理的響應(yīng)，或者比較不同植物在相同處理下的差異，然后橫向?qū)Ρ雀髯匝芯拷Y(jié)果，統(tǒng)籌分析討論。

4.交流討論。待項(xiàng)目完成后，由各實(shí)驗(yàn)小組組長(zhǎng)匯報(bào)項(xiàng)目研究成果，其他小組提出問題共同討論。通過不同小組之間的相互質(zhì)疑，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)自評(píng)互評(píng)，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短。通過教師與學(xué)生之間的互動(dòng)探討，進(jìn)一步鍛煉了學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)分析解決問題的能力，又有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)到解決問題的途徑具有多樣性。

5.完善總結(jié)。學(xué)生匯報(bào)完畢，教師主要針對(duì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案、完成質(zhì)量、創(chuàng)新性和應(yīng)用性等方面進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、完善和全面總結(jié)，并及時(shí)記錄歸檔應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)法在植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中取得的經(jīng)驗(yàn)和需要改進(jìn)之處。

6.論文撰寫。在學(xué)期規(guī)定時(shí)間內(nèi)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組按照科技論文寫作的標(biāo)準(zhǔn)格式，獨(dú)立撰寫科研論文，然后交給教師批閱。教師對(duì)論文的寫作進(jìn)行評(píng)價(jià)指導(dǎo)，對(duì)于內(nèi)容新穎、寫作規(guī)范的論文，教師進(jìn)行重點(diǎn)修改完善，并推薦學(xué)生積極向?qū)I(yè)學(xué)術(shù)期刊投稿發(fā)表。

五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革效果評(píng)價(jià)

通過對(duì)植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與創(chuàng)新，取得了顯著的教學(xué)成效，具體表現(xiàn)為：①提高了學(xué)生對(duì)植物生理學(xué)研究的興趣熱情，以及主動(dòng)參與大學(xué)生科技創(chuàng)新基金的積極性；②增強(qiáng)了學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)獲取知識(shí)的能力；③加強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手操作能力和解決問題能力；④培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和協(xié)作精神；⑤加強(qiáng)了學(xué)生撰寫科技論文的能力?？傊瑢W(xué)生通過植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，得到了良好的科研思維訓(xùn)練，顯著提升了自身的科研能力和創(chuàng)新能力。筆者所在課程組根據(jù)多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，編寫了《基于項(xiàng)目教學(xué)法的植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》，摒棄了一些技術(shù)陳舊的實(shí)驗(yàn)，增加了應(yīng)用先進(jìn)儀器設(shè)備的實(shí)驗(yàn)，并注重對(duì)同一種實(shí)驗(yàn)應(yīng)用多種研究方法加以比較，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)具有較好的系統(tǒng)性、研究性、實(shí)用性，適合農(nóng)林高校農(nóng)學(xué)、林學(xué)、資環(huán)、生技等專業(yè)本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)使用。今后，關(guān)于植物生理學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革仍需深入研究，我們將繼續(xù)堅(jiān)持“基礎(chǔ)與前沿相結(jié)合，傳統(tǒng)與創(chuàng)新相結(jié)合”，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的優(yōu)化、先進(jìn)儀器和技術(shù)的引入等方面不斷探索，努力取得更大的進(jìn)步。

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