基于研究性教學(xué)植物形態(tài)解剖實驗的改革與實踐

朱 丹，曹 迪，肖翠紅，朱光怡，陳 晶

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，黑龍江大慶 163319）

基于研究性教學(xué)植物形態(tài)解剖實驗的改革與實踐

朱 丹，曹 迪，肖翠紅，朱光怡，陳 晶

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，黑龍江大慶 163319）

以總結(jié)“植物生物學(xué)”研究性教學(xué)（實驗環(huán)節(jié)的形態(tài)解剖教學(xué)實踐）內(nèi)容為基礎(chǔ)，通過增加實驗學(xué)時、單獨(dú)成課、利用數(shù)碼互動實驗室、采用新鮮的實驗材料、開設(shè)設(shè)計性實驗、改革考核方式等方式，提高學(xué)生實驗操作技能，提升學(xué)生專業(yè)技能。

植物生物學(xué)；研究性教學(xué)；實驗材料；實驗技能；實驗考核

“植物生物學(xué)”是生物科學(xué)類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，“植物生物學(xué)”的教學(xué)形式包括理論教學(xué)、實驗教學(xué)和野外實習(xí)教學(xué)3個部分，“植物生物學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容包括細(xì)胞、形態(tài)解剖和分類3個部分。形態(tài)解剖部分是植物學(xué)實驗教學(xué)大塊內(nèi)容，其實驗效果直接影響著學(xué)生對植物學(xué)內(nèi)容的掌握情況，并對學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力都有著重要意義，同時也影響著學(xué)生對專業(yè)的興趣和將來的發(fā)展［1-2］。為此，學(xué)院對植物學(xué)解剖實驗部分進(jìn)行了一些改革，并取得了不錯的教學(xué)效果。

1 增加學(xué)時“植物生物學(xué)”實驗單獨(dú)成課

很多學(xué)校把“植物生物學(xué)”理論教學(xué)、實驗教學(xué)和野外實習(xí)教學(xué)放在一起，以理論課為主，實驗教學(xué)和實習(xí)教學(xué)都只是這門課的一部分而已，期末成績評定的時候，也是理論課成績占主要部分，實驗和實習(xí)都淪為次要部分。這樣就導(dǎo)致教師和學(xué)生不重視實驗和實習(xí)，有些同學(xué)戲稱“實驗畫圈、實習(xí)游玩”。為了提高學(xué)生對植物學(xué)實驗和實習(xí)的重視，學(xué)院把植物學(xué)的實驗和實習(xí)都增加學(xué)時后分別單獨(dú)開成一門課，即把傳統(tǒng)的“植物生物學(xué)”一分為三，變成3門課（“植物生物學(xué)”“植物生物學(xué)實驗”“動植物學(xué)野外實習(xí)”），各自都有單獨(dú)的學(xué)分?！爸参锷飳W(xué)”全部是利用多媒體教室課題理論教學(xué)，“植物生物學(xué)實驗”是在實驗室中教學(xué)，“動植物學(xué)野外實習(xí)”，是在大自然中和“動物生物學(xué)”一起教學(xué)。把相關(guān)課程分開，都有各自的學(xué)時和學(xué)分，學(xué)生重視程度大大增加，而且教師也可以把學(xué)習(xí)內(nèi)容側(cè)重在不同的部分。

2 增加形態(tài)解剖學(xué)學(xué)時讓學(xué)生學(xué)得更細(xì)致

改革后的“植物生物學(xué)實驗”共30學(xué)時，1個學(xué)分，屬必修課；“動植物學(xué)野外實習(xí)”有2周學(xué)時，2個學(xué)分，屬必修課，屬于實踐環(huán)節(jié)。由于野外實習(xí)時間充裕，這樣就可以把原本在實驗中完成分類部分的許多內(nèi)容移到野外實習(xí)去完成。例如，在這幾年實驗教學(xué)中，僅保留了那些必須借助顯微鏡才能觀察清楚的植物分類內(nèi)容，如根莖葉胚囊等的解剖結(jié)構(gòu)觀察等，而被子植物和裸子植物的分類內(nèi)容全部移到為期2周的野外實習(xí)環(huán)節(jié)中完成。這樣，在30學(xué)時的實驗課中，就大大增加了形態(tài)解剖學(xué)內(nèi)容的學(xué)時，學(xué)生就可以學(xué)得更細(xì)更多，掌握的也更好。例如，“被子植物根的實驗”就包括了雙子葉植物根的初生結(jié)構(gòu)和次生結(jié)構(gòu)、單子葉植物根的初生結(jié)構(gòu)、雙子葉植物根的初生結(jié)構(gòu)和莖的初生結(jié)構(gòu)的比較，幾方面內(nèi)容通過實驗課，讓學(xué)生牢牢地掌握了被子植物根的結(jié)構(gòu)。

3 改善教學(xué)條件使用數(shù)碼互動實驗室教學(xué)

數(shù)碼互動實驗室是基于數(shù)碼技術(shù)、用數(shù)碼顯微互動教學(xué)設(shè)備系統(tǒng)建立起來的現(xiàn)代化實驗室。在這種實驗室里，學(xué)生使用數(shù)碼顯微鏡，教師使用數(shù)字化多功能顯微鏡，師生之間可以進(jìn)行顯微圖像的實時傳輸和視頻互動教學(xué)［3］。由于數(shù)碼互動實驗系統(tǒng)具有非常便捷的進(jìn)行顯微圖像分析和處理，可以快速捕獲實驗植物的電子圖像，并且能對捕獲的植物圖像進(jìn)行處理、剪裁、合并、融合及測量等，可以對圖像進(jìn)行定量分析，而且還能夠長期保持圖像，并且可以隨時根據(jù)教學(xué)需要再現(xiàn)保留的圖像。由于可以隨時直接與上課的學(xué)生們互動，大大增加“植物生物學(xué)實驗”教學(xué)的直觀性和知識的完整性，通過真實生動、典型直觀的顯微畫面提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且學(xué)生還能夠利用預(yù)存的音頻、視頻仿真模擬等進(jìn)行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)以及開展相關(guān)內(nèi)容的科研創(chuàng)新活動。由于數(shù)碼互動實驗室做到了整個“植物生物學(xué)”教學(xué)內(nèi)容的“教、學(xué)、練”過程連貫進(jìn)行，所以切實有效地提高了利用顯微鏡教學(xué)的實驗教學(xué)效率和教學(xué)效果。每次實驗課上，學(xué)生都可以和教師有效互動，隨時隨地解決實驗中發(fā)現(xiàn)的各種現(xiàn)象，并且可以和前面實驗課存儲的圖片對比觀察，總結(jié)出一些規(guī)律性的東西。例如，通過雙子葉植物根和莖的初生結(jié)構(gòu)圖片對比觀察，就可以讓學(xué)生更好地明白二者之間的區(qū)別。

4 多用新鮮實驗材料增加設(shè)計性實驗

“植物學(xué)”是生物類學(xué)生在大一開設(shè)的課程，“植物學(xué)實驗”是學(xué)生上大學(xué)后接觸的繼“動物學(xué)實驗”后另一門專業(yè)方面的實驗課程，因此該課程的學(xué)習(xí)對學(xué)生將來的發(fā)展有著重要影響［4］。

“植物學(xué)實驗”教學(xué)是讓學(xué)生復(fù)習(xí)、鞏固和驗證課堂學(xué)習(xí)的理論知識，大都是驗證性實驗［5］。在能用新鮮實驗材料的情況下，教師盡可能多地讓學(xué)生使用新鮮實驗材料。例如，在觀察植物細(xì)胞后含物和植物各種組織的實驗中，通過摸索，使用合適的新鮮植物材料，讓學(xué)生通過一系列的實驗，掌握各種臨時玻片的制作方法，這樣大大地提高了學(xué)生的實驗技能。

在選用新鮮材料時，教師盡可能選擇那些學(xué)生熟悉的植物，如室內(nèi)養(yǎng)的花卉、校園長出來的雜草或者野菜、園藝植物等，由于這些實驗材料均與學(xué)生生活密切相關(guān)，學(xué)生倍感親切。例如，在觀察植物表皮細(xì)胞和氣孔的時候，采用的是實驗室養(yǎng)的花卉天竺葵和校園的雜草羊蹄酸模以及東北大宗作物玉米葉片，讓學(xué)生通過對比觀察，掌握單子葉和雙子葉植物葉片表皮細(xì)胞的差異。而在觀察植物細(xì)胞后含物糊粉粒的時候，采用的是較短的黃豆芽下胚軸為實驗材料，通過徒手切片法橫切，就可以觀察到。而當(dāng)黃豆芽下胚軸略長點(diǎn)后，縱切，就可以用來觀察到了導(dǎo)管的形態(tài)。觀察植物有色體時，學(xué)生熟悉的西紅柿果實就派上了用場，同時因為西紅柿果肉細(xì)胞較大，一般物鏡4倍或者10倍的時候就可以看到完整的細(xì)胞，加上可以看到細(xì)胞上的皺褶，學(xué)生就可以更加直觀地看清植物細(xì)胞近似球狀。在觀察植物細(xì)胞后含物淀粉的時候，教師采用東北常見的馬鈴薯和紅薯，當(dāng)場給學(xué)生面切開使用，而且讓學(xué)生對比秋天成熟度較好的馬鈴薯塊莖和剛結(jié)薯不久的春天馬鈴薯塊莖，讓學(xué)生不僅掌握不同淀粉形狀，更明白淀粉輪紋的意義。

在多種臨時玻片操作技能都掌握的基礎(chǔ)上，教師把“植物組織的觀察”這個實驗設(shè)成設(shè)計性實驗，布置給學(xué)生實驗內(nèi)容，讓學(xué)生自己去校園或者菜市場、花卉市場等處找鮮活的實驗材料，自己動手設(shè)計實驗操作方法來制備臨時玻片，教師逐一指導(dǎo)。學(xué)生帶來了各種根莖葉花和果實、種子，實驗材料五花八門，教師先讓學(xué)生自己操作，在學(xué)生自己操作得不理想時，教師再予以針對性的指導(dǎo)，當(dāng)學(xué)生看到自己親自做出來的臨時玻片，尤其是看到那些在顯微鏡頭下呈現(xiàn)出來的顯微圖片時，一個個非常有成就感，都很興奮。許多人因此對生物尤其是植物產(chǎn)生了濃厚的興趣。

5 改革考核方式提高學(xué)生主動積極性

由于增加了很多實驗操作，因此在實驗考核時，大大增加了學(xué)生動手操作能力和積極性所占的比例，而且這種考核方法，提前告知學(xué)生，學(xué)生操作都很認(rèn)真，不再應(yīng)付了事，尤其是當(dāng)他們實驗操作技能提高后，實驗興趣倍增，理論學(xué)習(xí)的積極主動性也隨之提高。

6 改革效果

通過這一系列的研究性教學(xué)改革，在植物形態(tài)解剖實驗教學(xué)環(huán)節(jié)上，學(xué)生動手操作能力及創(chuàng)新實踐大大提高，夯實了實驗基礎(chǔ)技能，而且為學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程做了充分準(zhǔn)備。尤其是培養(yǎng)了學(xué)生對生物科學(xué)的熱愛，許多同學(xué)也因此有了自覺的學(xué)習(xí)習(xí)慣和進(jìn)一步深造的向往。有超過50%的學(xué)生在“植物學(xué)實驗”后就開始和各個教師聯(lián)系，在大一第2學(xué)期就進(jìn)入實驗室，和大四的學(xué)生以及研究生一起學(xué)習(xí)實驗操作技能，有些人在畢業(yè)時考上了國外或者國內(nèi)的研究生。

［1］ 陳鳳娥，吳珍，祝社民，等.植物學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題及其解決對策 ［J］.商洛學(xué)院學(xué)報，2009，23（4）：66-69.

［2］ 姚國新，李長春.新農(nóng)村建設(shè)背景下地方高校的農(nóng)學(xué)人才培養(yǎng)探討 ［J］.出國與就業(yè)（就業(yè)版），2011（9）：81-82.

［3］ 何林，張仁波.數(shù)碼互動實驗室在植物學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用 ［J］.科學(xué)之友，2010（12）：104-105.

［4］ 彭海峰，趙晟，章崇玲.高等農(nóng)業(yè)院校植物學(xué)實驗教學(xué)的探索與實踐 ［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（13）：6 080-6 081.

［5］ 王靜.“有機(jī)化學(xué)”實驗教學(xué)改革的思考 ［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工（下），2016（1）：74-75.◇

This paper concluds about the content of Plant Biology research teaching，the teaching practice of morphology and anatomy in the experiment.We found some new teaching methods to improve the students'experimental and the professional skills，the use of digital interactive laboratory，the use of fresh material，set up the design experiment and reform of examination mode can significantly improve the effect of experiment.

Plant Biology；research teaching；experimental material；experiment skills；experiment examination

1671-9646（2016）09a-0071-02

Q94-33

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.09.024

2016-06-12

黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)教研項目（編號NDJY15B30）

朱 丹（1972— ），女，碩士，副教授，研究方向為植物資源研究與應(yīng)用。