以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為主體的植物生理生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

岑舉人++田麗波++祝志欣++劉子金++商桑

摘 要 近年來(lái)，生物學(xué)相關(guān)技術(shù)有了長(zhǎng)足發(fā)展，植物生理生化實(shí)驗(yàn)課程中存在的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊、缺乏綜合性、設(shè)計(jì)性以及考核形式單一等問(wèn)題日顯突出。以海南大學(xué)植物生理生化實(shí)驗(yàn)課程為研究對(duì)象，從優(yōu)化重組教學(xué)內(nèi)容、加強(qiáng)基本實(shí)驗(yàn)操作技能、提高學(xué)生綜合科研素質(zhì)及培養(yǎng)創(chuàng)新能力和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核制度等方面進(jìn)行了一系列改革。通過(guò)3年的教改實(shí)踐，顯著提高了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)植物生理生化課程的興趣，提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的能力，促進(jìn)了學(xué)生綜合科研素質(zhì)的提升和創(chuàng)新能力的提高。

關(guān)鍵詞 植物生理生化；實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；創(chuàng)新能力

中圖分類(lèi)號(hào) G420

Abstract With the rapid development of biotechnology in recent years， the problems in teaching the experiments of plant physiology and biochemistry become prominent. The problems include out-dated contents， lack of comprehensiveness and the single form of assessment. A series of reforms were carried out in our research on the experimental teaching of Plant Physiology and Biochemistry in Hainan University. Our reform aimed to optimize and reorganize the teaching contents， strengthen the students' basic experiment skills and their scientific research capacity， cultivate the students' creative ability and improving the assessment system. With three years of educational practice， the above aims were more or less achieved. The students' interest in studying Plant Physiological and Biochemistry had significantly increased， with their experimental operation， scientific research capacity and creative ability all improved.

Key words Plant Physiology and Biochemistry ； experimental teaching reform ； creative ability

植物生理生化課程是運(yùn)用物理、化學(xué)、生物學(xué)等的基本原理和方法，研究植物生命活動(dòng)的基本規(guī)律及其分子機(jī)理的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)，也是學(xué)生理解生命科學(xué)的重要前沿學(xué)科[1]。植物生理生化相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)已滲透到生物環(huán)境治理、生物能源、生物醫(yī)藥、植物逆境生理、遺傳育種等各個(gè)研究領(lǐng)域[2]。植物生理生化理論課所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)設(shè)不僅可以幫助學(xué)生學(xué)以致用的理解相關(guān)知識(shí)，同時(shí)可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作、觀察、綜合分析和創(chuàng)新思維能力[3]。近年來(lái)隨著生命科學(xué)演技的突飛猛進(jìn)，相關(guān)的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)方法及技術(shù)都有了大的發(fā)展，相對(duì)于理論教學(xué)，植物生理生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍存在著內(nèi)容陳舊、缺乏綜合性、設(shè)計(jì)性以及考核形式單一等問(wèn)題。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)常常是教師照本宣科，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)流程機(jī)械操作[4]。這種教學(xué)模式在一定程度上限制了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，降低了學(xué)生獨(dú)立思考及解決問(wèn)題的能力，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4]。隨著中國(guó)高等教育改革的不斷深入，植物生理生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革勢(shì)在必行。為了提高學(xué)生的自主能動(dòng)性，提高教學(xué)效果，以海南大學(xué)植物生理生化實(shí)驗(yàn)課程為切入點(diǎn)，在長(zhǎng)期教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行了一系列改革并取得一定的成效，現(xiàn)將相關(guān)做法及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下。

1 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

植物生理生化實(shí)驗(yàn)對(duì)植物生產(chǎn)類(lèi)本科生是一門(mén)必修的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及農(nóng)學(xué)、生物技術(shù)、生物科學(xué)、設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程學(xué)、園藝專(zhuān)業(yè)及農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)和植物保護(hù)、農(nóng)藥等多個(gè)專(zhuān)業(yè)。不同的專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)的人才的側(cè)重點(diǎn)各有偏好，因此在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置方面應(yīng)注意不同的專(zhuān)業(yè)的個(gè)性化需求，根據(jù)不同專(zhuān)業(yè)的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，刪除與本專(zhuān)業(yè)其它課程重復(fù)及陳舊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，增加本專(zhuān)業(yè)相關(guān)的前沿內(nèi)容。同時(shí)可適當(dāng)調(diào)整理論課的教學(xué)章節(jié)及內(nèi)容，以便突出重點(diǎn)，因材施教。

近年來(lái)，生物學(xué)相關(guān)技術(shù)有了長(zhǎng)足發(fā)展。海南大學(xué)植物生理生化實(shí)驗(yàn)室自2009年以來(lái)，依托中西部高校提升計(jì)劃項(xiàng)目增添了多種現(xiàn)代化儀器和設(shè)備，實(shí)驗(yàn)條件得到了大幅改善。為此，筆者與其他老師對(duì)實(shí)驗(yàn)教材進(jìn)行了修訂，摒棄了一些技術(shù)陳舊的實(shí)驗(yàn)，并依托新增加的儀器修訂了實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，如光合作用、激素、逆境生理等方面的實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，老師對(duì)同一種實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟捎枚喾N方法加以比較，如葉綠素含量的測(cè)定除研磨法外，另外增加了浸泡法、加熱法和活體葉綠素儀（SPAD葉綠素儀）法；對(duì)于光合速率的測(cè)定，除了改良比色法外，另外增加了利用光合作用測(cè)定儀綜合測(cè)量光合、蒸騰和呼吸速率的方法，不僅使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理有了更深刻的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也使學(xué)生的儀器操作能力大大提高。

2 加強(qiáng)基本實(shí)驗(yàn)技能教學(xué)

因?qū)嶒?yàn)學(xué)時(shí)數(shù)安排緊湊，以往一些實(shí)驗(yàn)由教師先配置了各種試劑，而學(xué)生僅需在課堂上按步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作即可，這使學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的了解和掌握程度有所欠缺。因此，筆者與其他老師在不占用實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的前提下，請(qǐng)學(xué)生在課余成為老師的小助手，在老師指導(dǎo)下自行配制試劑，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。為了加強(qiáng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，老師去除了沿用多年的一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并增加了一些涵蓋了生理生化的基本技術(shù)的較大型實(shí)驗(yàn)。比如：植物DNA及RNA的提取與含量測(cè)定；植物蛋白質(zhì)的提取分離及測(cè)定；植物天然產(chǎn)物的分離純化等。學(xué)生通過(guò)掌握這些生理生化的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)，為后續(xù)學(xué)科（如分子生物學(xué)、基因工程、細(xì)胞生物學(xué)等學(xué)科）的學(xué)習(xí)研究打下較堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并為本科生畢業(yè)論文的順利完成甚至是今后的研究生學(xué)習(xí)都提供了良好的條件。

3 提高學(xué)生的科研綜合素質(zhì)和探索創(chuàng)新能力

在基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，老師也注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立探索與創(chuàng)新的能力。因此，筆者與其他老師在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，同時(shí)實(shí)行了課外興趣小組與課內(nèi)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，設(shè)置課外開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)并執(zhí)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，嘗試培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣。由于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多是從教師的科研中提煉出來(lái)，其內(nèi)容一般具有創(chuàng)新性、綜合性、研究性和連續(xù)性的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程常常沒(méi)有固定的實(shí)驗(yàn)步驟和方法，需要學(xué)生通過(guò)自主查閱資料來(lái)完成，為學(xué)生留有足夠發(fā)展個(gè)性、開(kāi)拓思維的空間。學(xué)生在這種實(shí)驗(yàn)中需要自主的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、提出可行的解決方案，實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，并最后解決問(wèn)題。這一過(guò)程中，學(xué)生會(huì)主動(dòng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決問(wèn)題，從而提高他們的科研綜合素質(zhì)。如對(duì)于2013級(jí)生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)本科生，筆者與其他老師開(kāi)展了植物生理生化開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生根據(jù)導(dǎo)師的研究領(lǐng)域，自主查文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，然后跟導(dǎo)師討論確定最終的實(shí)驗(yàn)方案。其中一組學(xué)生設(shè)計(jì)了“鹽分脅迫對(duì)角果木光合作用和膜系統(tǒng)的影響”的研究性實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)師提供實(shí)驗(yàn)設(shè)備及藥品，學(xué)生自主做實(shí)驗(yàn)，分析結(jié)果，最后以研究論文的形式上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過(guò)開(kāi)設(shè)植物生理生化開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以更加生動(dòng)地掌握理論課的基礎(chǔ)知識(shí)，并將基本實(shí)驗(yàn)技能運(yùn)用于植物生理生化問(wèn)題假設(shè)的驗(yàn)證中，分析數(shù)據(jù)并解釋相關(guān)的植物生理生化現(xiàn)象。在本次的教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生普遍反映實(shí)驗(yàn)操作能力提高，對(duì)理論知識(shí)理解地更為透徹，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力也有所提高。

4 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核制度

植物生理生化教學(xué)中，學(xué)生往往出現(xiàn)偏重書(shū)本理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，忽視實(shí)驗(yàn)操作技能的訓(xùn)練現(xiàn)象。合理的成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的制定可改善此現(xiàn)象，以加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作技能。筆者與其他老師采取了“多元化”綜合評(píng)定的考核模式，以取代以期末“一張?jiān)嚲矶ǔ煽?jī)”的傳統(tǒng)的考核模式。具體來(lái)說(shuō)，植物生理生化實(shí)驗(yàn)成績(jī)被分成以下四部分：第一部分是平時(shí)成績(jī)，占30 %，由課前預(yù)習(xí)、課堂表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告組成；第二部分是實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)，占30 %，主要包括常規(guī)儀器的使用和藥品的配制等，如電子天平的調(diào)平、分光光度計(jì)的調(diào)零、滴定技術(shù)等。具體操作則主要采取現(xiàn)場(chǎng)抽簽方式，學(xué)生根據(jù)自己抽到的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容現(xiàn)場(chǎng)操作，任課教師現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分；第三部分是實(shí)驗(yàn)理論考試，占20 %，主要考查學(xué)生對(duì)植物生理生化實(shí)驗(yàn)所涉及到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析和解釋的能力；第四部分是開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)成績(jī)，占20 %，主要考核學(xué)生提交的開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量。以上的考核模式可有效提高學(xué)生的自主性，鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力，而且有效地避免了學(xué)生應(yīng)付實(shí)驗(yàn)，作弊、造假，抄襲的現(xiàn)象。

通過(guò)在生物技術(shù)和生物科學(xué)2個(gè)專(zhuān)業(yè)實(shí)施的教學(xué)改革，學(xué)生對(duì)植物生理生化實(shí)驗(yàn)課的興趣增加，由“被動(dòng)學(xué)習(xí)”向“主動(dòng)學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變，實(shí)驗(yàn)操作動(dòng)手能力也得到加強(qiáng)，改變了以往“應(yīng)付實(shí)驗(yàn)”的現(xiàn)象。同時(shí)學(xué)生普遍反映教師的教學(xué)方法靈活多樣，教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)際密切相關(guān)，易于理解、學(xué)有所用，考核方式更加客觀、公正。

5 展望

對(duì)于海南大學(xué)植物生理生化實(shí)驗(yàn)課程，筆者與其他老師通過(guò)實(shí)施教學(xué)改革取得了一定成效，但還是存在著一些問(wèn)題。如：近幾年海南大學(xué)依托各種項(xiàng)目資助補(bǔ)充了多種先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，但實(shí)驗(yàn)室面積相對(duì)較小，造成了目前教學(xué)改革的瓶頸。另外，本課程相應(yīng)的整體師資力量仍顯不足，應(yīng)加大高層人才引入的力度，增加骨干青年教師的國(guó)內(nèi)外培訓(xùn)及交流的機(jī)會(huì)，把先進(jìn)的技術(shù)和理論應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中?？傊?，對(duì)于海南大學(xué)植物生理生化實(shí)驗(yàn)課程，今后應(yīng)著力擴(kuò)大教學(xué)實(shí)驗(yàn)室面積，改進(jìn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，增加師資隊(duì)伍水平，努力提高課程的教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 周小慧，龍絳雪，邢偉一. 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和綜合素質(zhì)[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2010，4（4）：164-165.

[2] 聶立孝，崔克輝，黃見(jiàn)良. 大學(xué)生植物生理生化實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方法初探[J]. 教育教學(xué)論壇，2012（14）：250-251.

[3] 敖 紅，張秀麗，王 榮，等. 改革植物生理實(shí)驗(yàn)教學(xué) 加強(qiáng)素質(zhì)教育與創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015，34（11）：166-169 .

[4] 從心黎，黃綿佳，吳嵐芳，等. 農(nóng)科學(xué)生植物生理學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)與探索[J]. 中國(guó)園藝文摘，2015（4）：201-202.