以學(xué)生為主體的實驗教學(xué)改革的思考與探索

肖冬　何龍飛

摘要分析了植物生理學(xué)實驗教學(xué)存在的問題，總結(jié)了以學(xué)生為主體進(jìn)行植物生理學(xué)實驗課教學(xué)改革的思考與實踐成果，即通過合理設(shè)置實驗教學(xué)主題，強(qiáng)化教師的引導(dǎo)作用，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，突出學(xué)生的主體性等，提高了植物生理學(xué)實驗課教學(xué)效果，提升了植物生理學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞植物生理學(xué)；實驗教學(xué)；教學(xué)改革；主體性

中圖分類號S-01文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2017）33-0248-03

Reflection and Exploration on the Experimental Teaching Reform with Students as the Main Body—Taking Plant Physiology as an Example

XIAO Dong， HE Longfei

（Agriculture College， Guangxi University，Nanning，Guangxi 530005）

AbstractThe problems existing in the experimental teaching of plant physiology were analyzed， and the practice and experience of experimental teaching reform with students as the main body were summarized. Through elaborately set up the theme of each class， strengthen the guiding role of teachers， arouse students initiative in learning and highlight the principles of students main body status， good teaching effect has been received.

Key wordsPlant physiology；Experimental teaching；Education reform；Subjectivity

一切自然科學(xué)都來源于實踐，實驗教學(xué)對學(xué)生的理論知識掌握和科學(xué)研究方法、實驗技能以及創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，都具有重要的地位和作用。因此，絕大部分理工科以及部分文科課程都開設(shè)實驗課。植物生理學(xué)是一門實驗性科學(xué)，是隨著化學(xué)和物理學(xué)的發(fā)展，從植物學(xué)中分化出來的、研究植物生命活動規(guī)律及其與環(huán)境相互關(guān)系、揭示植物生命現(xiàn)象本質(zhì)的科學(xué)[1-2]。植物生理學(xué)作為高等院校生命科學(xué)、農(nóng)學(xué)、園藝學(xué)、林學(xué)、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境及其他相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，涵蓋植物的物質(zhì)代謝、能量轉(zhuǎn)化和信息傳遞三大塊的內(nèi)容，不僅擔(dān)負(fù)著為后續(xù)農(nóng)林生相關(guān)專業(yè)夯實基本理論和基本知識的重要任務(wù)，而且也是培養(yǎng)學(xué)生理論與實踐相結(jié)合技能的課程[3]，為開展相關(guān)科研工作奠定基礎(chǔ)。因此，如何做好植物生理學(xué)課程教學(xué)，提高教學(xué)水平，是農(nóng)科、生物科學(xué)人才培養(yǎng)水平的重要影響因素。

1高校植物生理學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題

在開設(shè)植物生理學(xué)課程的同時，一般都開設(shè)相應(yīng)的實驗課。植物生理學(xué)實驗教學(xué)是加深學(xué)生對所學(xué)理論知識的理解和運(yùn)用的重要環(huán)節(jié)[4]，是培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，提升實踐、觀察、發(fā)現(xiàn)問題、分析解決問題、數(shù)據(jù)分析處理等能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)和創(chuàng)新能力的重要手段。然而，目前高校植物生理學(xué)實驗教學(xué)仍然存在諸多問題。

（1）對實驗課重要性認(rèn)識不夠充分。主要表現(xiàn)在壓縮課時，教師不重視實驗教學(xué)，隨便安排教輔人員或研究生上實驗課。當(dāng)前，植物生理學(xué)授課時數(shù)為51節(jié)，實驗課為21節(jié)，合計72節(jié)，一個學(xué)期內(nèi)完成，相比過去100多節(jié)、分2個學(xué)期進(jìn)行，課時數(shù)顯著壓縮。然而，隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，植物生理學(xué)知識不斷被再驗證、再發(fā)現(xiàn)和深入到分子水平，教學(xué)內(nèi)容不斷豐富，更加抽象，對學(xué)生的要求迅速提高，教學(xué)內(nèi)容的增加與課時數(shù)減少之間的矛盾更加突出，更需要充分發(fā)揮實驗課的作用。

（2）有限課時與豐富教學(xué)內(nèi)容的矛盾導(dǎo)致實驗課程的“片段化”現(xiàn)象突出，實驗設(shè)計依照指導(dǎo)書按部就班，實驗試劑的準(zhǔn)備，實驗材料的取樣、處理等則由教師提前做好，學(xué)生無法參與實驗全過程。僅依靠課堂實驗操作的學(xué)習(xí)難免出現(xiàn)對重點(diǎn)難點(diǎn)掌握不到位的情況。在教學(xué)過程中還發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生或是由于在理論課上學(xué)習(xí)不認(rèn)真，或是在實驗中發(fā)現(xiàn)了問題，并不能理解、掌握教師所有講解的內(nèi)容，需要教師進(jìn)行反復(fù)講解，教師也因課時限制而有種“茶壺煮餃子——有貨倒不出”的無奈感。

（3）現(xiàn)有實驗教學(xué)以小實驗為主，驗證性實驗較多，操作程式化的現(xiàn)象比較普遍，學(xué)生不用動腦筋，“照方抓藥”就可完成實驗，難以引起興趣。曾經(jīng)在植物蒸騰速率測定的實驗教學(xué)中發(fā)現(xiàn)不少學(xué)生甚至不理解紙片法計算葉片面積的數(shù)學(xué)公式，計算結(jié)果五花八門，充分暴露了學(xué)生機(jī)械地依賴實驗指導(dǎo)書而不動腦思考的問題。實驗報告存在千篇一律，甚至簡單應(yīng)付、互相抄襲的現(xiàn)象，遠(yuǎn)未達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題能力的實驗課教學(xué)目的。

（4）隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，當(dāng)代大學(xué)生已經(jīng)不滿足于現(xiàn)有的灌輸式、教條化的教學(xué)方式，越來越喜愛“互聯(lián)網(wǎng)”時代下的各種新型的教學(xué)資源和教學(xué)模式，希望在日常生活中能隨時隨地、即點(diǎn)即學(xué)地獲得想要獲取的知識[5-6]，在實驗課前能夠?qū)嶒灹鞒毯蛢x器操作等有較好的認(rèn)識和準(zhǔn)備，但傳統(tǒng)植物生理實驗教學(xué)難以提供這些便利條件。

2實驗教學(xué)中以學(xué)生為主體的思考和應(yīng)用探索

學(xué)習(xí)者為獲取知識的主體是建構(gòu)主義的一個基本觀點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)在學(xué)習(xí)過程中以學(xué)生為主體，將學(xué)生的被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動學(xué)習(xí)，教師是幫助者、引導(dǎo)者，應(yīng)當(dāng)努力培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性[7-8]。在實驗教學(xué)中尤其如此，只有做到以學(xué)生的思維活動為主體，以學(xué)生的認(rèn)知過程為主體，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其積極理解實驗?zāi)康脑?、過程和儀器工作原理及使用方法，提高實驗教學(xué)效果。針對當(dāng)前植物生理學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題，結(jié)合廣西大學(xué)的特點(diǎn)與教學(xué)實際，開展了在植物生理學(xué)實驗教學(xué)中以學(xué)生為主體的應(yīng)用探索。

2.1合理設(shè)置教學(xué)課程和主題

植物生理學(xué)是廣西大學(xué)農(nóng)科相關(guān)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，總共72學(xué)時，其中實驗教學(xué)占21學(xué)時?？偟慕虒W(xué)目的是使學(xué)生了解植物生理學(xué)概念的基本內(nèi)涵及其主要內(nèi)容；了解植物體內(nèi)的物質(zhì)代謝與能量代謝的基本情況和過程，代謝過程之間的相互關(guān)系；了解植物生長發(fā)育的基本規(guī)律，理解外界條件對植物生長發(fā)育進(jìn)程的影響；了解植物逆境種類及其對植物的危害，理解植物抗逆性的生理基礎(chǔ)，掌握提高植物抗逆性的原理、途徑和方法。

教學(xué)重點(diǎn)關(guān)注水分代謝、光合作用、呼吸作用以及環(huán)境生理等內(nèi)容。圍繞教學(xué)重點(diǎn)，結(jié)合學(xué)校農(nóng)科專業(yè)的特色，植物生理學(xué)實驗的教學(xué)主題主要包括植物組織水分狀態(tài)；植物組織水勢，蒸騰作用的測定；葉綠體色素的提取、分離和含量的測定；光合、蒸騰作用的儀器分析與植物呼吸速率的測定；植物內(nèi)抗壞血酸氧化酶活性的測定；植物激素、生長調(diào)節(jié)劑對植物生長的影響以及植物細(xì)胞質(zhì)膜透性的測定。這些內(nèi)容涵蓋了植物生理學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，與理論教學(xué)相互呼應(yīng)，既滿足了學(xué)習(xí)和掌握植物生理學(xué)基本理論、基本知識的要求，同時又反映農(nóng)科特色，與生產(chǎn)實踐結(jié)合較緊密，較好地為后續(xù)課程學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

同時，還設(shè)置了植物生理生化研究技術(shù)的課程。該課程是在學(xué)習(xí)了植物生理學(xué)、基礎(chǔ)生物化學(xué)后開設(shè)的實驗課，以實驗操作為主，實驗理論原理、方法介紹為輔。實驗內(nèi)容主要有抗氧化酶活性、淀粉含量、內(nèi)源激素含量、同工酶、核酸提取和PCR擴(kuò)增等，既彌補(bǔ)了植物生理學(xué)實驗中因課時限制而無法開設(shè)的實驗內(nèi)容，又使學(xué)生在掌握這些實驗技術(shù)后能夠直接用于畢業(yè)論文課題研究。

2.2激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)主動性

發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用，重要的是引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。由于實驗課時少、內(nèi)容片段化，學(xué)生對實驗課的新鮮感很容易消磨，逐漸產(chǎn)生得過且過的想法，興趣不能持續(xù)。在教學(xué)實踐中通過3個方面激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使得7次實驗課堂氛圍熱烈，教學(xué)進(jìn)程流暢，獲得了很好的效果。

2.2.1學(xué)校植物生理學(xué)實驗課是與理論教學(xué)同時進(jìn)行的，在教學(xué)進(jìn)度上略晚于理論課的學(xué)習(xí)，以保證學(xué)生在進(jìn)行實驗學(xué)習(xí)時有必要的知識儲備。在理論課教學(xué)過程中，重視向?qū)W生強(qiáng)化植物生理學(xué)是一門實驗科學(xué)這一觀點(diǎn)，首先讓學(xué)生不忽視、不輕視實驗過程的學(xué)習(xí)。對于農(nóng)科專業(yè)的學(xué)生，介紹植物生理學(xué)的理論是合理農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)，在作物、蔬菜、果樹栽培、品種選育過程中，需要測定相關(guān)生理指標(biāo)，摸清水分代謝、礦質(zhì)營養(yǎng)情況，確定最佳的栽培與品種選育策略，在講解過程中播放國家級農(nóng)業(yè)示范基地對光、溫、水的現(xiàn)代化調(diào)節(jié)手段，植物組織培養(yǎng)、無土栽培的生動圖片、視頻，讓學(xué)生充分認(rèn)識到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐與這門課程的密切聯(lián)系，產(chǎn)生接觸、學(xué)習(xí)具體的植物生理學(xué)實驗的迫切需求和濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

2.2.2

重視預(yù)習(xí)的作用。由于課時短，實驗課以操作為主，如果學(xué)生對相關(guān)理論、知識點(diǎn)掌握不到位，很容易在操作中簡單“照方抓藥”，收獲不大。在教學(xué)中以2～3人為一個小組，要求小組開展實驗預(yù)習(xí)，課前提交預(yù)習(xí)報告。預(yù)習(xí)內(nèi)容不局限于實驗書上的實驗方案，而是圍繞幾個實驗主題，發(fā)散思考要達(dá)到實驗?zāi)繕?biāo)所需要的知識點(diǎn)、可能的方法，用思維導(dǎo)圖的方式呈現(xiàn)出來，作為實驗成績的考核指標(biāo)之一。學(xué)生自由組成小組，課外通過查閱圖書、文獻(xiàn)以及互聯(lián)網(wǎng)上的相關(guān)資料，在繪制思維導(dǎo)圖的同時鞏固了相關(guān)知識點(diǎn)，并產(chǎn)生將自己所思所想付諸實踐的動力。

2.2.3順應(yīng)時代發(fā)展，創(chuàng)新教學(xué)方式。如前所述，隨著網(wǎng)絡(luò)信息化的飛速發(fā)展，通過微信、微博、優(yōu)酷等網(wǎng)絡(luò)新媒體獲取信息溝通交流受到包括年輕大學(xué)生在內(nèi)的越來越多人的歡迎，適應(yīng)時代發(fā)展的要求不能僅僅體現(xiàn)在生活、娛樂方面，在教育教學(xué)方面更應(yīng)該緊跟時代的步伐。在教學(xué)形式上十分重視多媒體、互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，針對植物生理學(xué)實驗涉及的知識點(diǎn)并且額外進(jìn)行了一些演示實驗，如鋁脅迫下花生根組織化學(xué)染色的熒光觀察，進(jìn)行微課設(shè)計，上傳云平臺，學(xué)生通過掃描二維碼就能夠隨時獲取需要的知識，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.3以學(xué)生為主體，促進(jìn)實驗?zāi)芰μ嵘?/p>

實驗教學(xué)的一個重要目標(biāo)就是培養(yǎng)學(xué)生良好的科研素養(yǎng)，在過去的實際教學(xué)中，盡管是簡單的小實驗，學(xué)生在數(shù)據(jù)的獲得上依然有很大差異。針對這些需要著力解決的問題，通過引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗，規(guī)范實驗操作，指導(dǎo)學(xué)生觀察和分析，提升學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ诮?個學(xué)期獲得了很好的成效。

植物生理學(xué)實驗課程中涉及的雖然都是簡單的、驗證性的或片段化的實驗，但依然非常重視引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計自己的實驗過程。不限定學(xué)生按照指導(dǎo)書指定的實驗內(nèi)容來操作，而是要求學(xué)生經(jīng)預(yù)習(xí)后，結(jié)合實驗主題、指導(dǎo)書的要求思考設(shè)計實驗。實踐中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過預(yù)習(xí)思考后，不少學(xué)生能在實驗設(shè)計上提出新的想法，在課上也允許不同小組進(jìn)行一些調(diào)整，例如：在進(jìn)行葉綠體色素提取實驗時，既按照書上要求用95%乙醇操作，又嘗試用無水乙醇來實驗，觀察色素提取效果的差異，深化對葉綠素的“極性頭”和“非極性尾”特點(diǎn)的理解；在進(jìn)行植物細(xì)胞質(zhì)膜透性測定時，有學(xué)生會設(shè)置3個不同的冷凍時間，觀察理解低溫處理對植物細(xì)胞透性的影響。通過參與實驗的設(shè)計，學(xué)生產(chǎn)生了興趣，希望獲得自己設(shè)計實驗的數(shù)據(jù)，課堂氛圍活躍。

實驗?zāi)芰Φ奶嵘荒軆H限于頭腦里的理解，關(guān)鍵在于操作和分析。讓學(xué)生理解實驗過程的每一個操作過程，思考實驗指導(dǎo)書上具體步驟的意義。只有充分理解各實驗環(huán)節(jié)，才能知道哪些步驟需要小心操作，哪些步驟允許靈活調(diào)節(jié)，這樣才能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，合理分配實驗中的精力、注意力，規(guī)范操作，經(jīng)過近2個學(xué)期的教學(xué)實踐，學(xué)生在數(shù)據(jù)獲得上的差異性明顯減小，實驗技能獲得提升。

對實驗現(xiàn)象的觀察、分析以及實驗報告的撰寫同樣是科研訓(xùn)練的基本要求。如前所述，由于植物生理學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容所限，實驗報告往往存在“千篇一律”的情況。這是由于學(xué)生觀察、分析能力不足而導(dǎo)致在寫報告時產(chǎn)生對指導(dǎo)書的依賴性。

基于此種認(rèn)識，在教學(xué)實踐中特別強(qiáng)調(diào)對現(xiàn)象的描述——不僅僅描述結(jié)果本身，更要注意現(xiàn)象的細(xì)節(jié)，如在小液流法測定植物組織水勢這一特別容易受到實驗操作影響的實驗中，讓學(xué)生注意觀察液滴在試管溶液中的運(yùn)動情況，體會在上樣時不同的操作手法對實驗觀察帶來的影響。對于實驗報告的撰寫，要求不得照抄實驗指導(dǎo)書，目的、原理部分用自己的語言簡略寫出，材料、步驟部分則根據(jù)自己實驗的實際情況來寫，結(jié)果與討論則是重點(diǎn)需要注意的地方，需求實驗中產(chǎn)生的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)都要如實記錄，并完成計算，對于結(jié)果要有自己的判斷：結(jié)果反映了什么問題（現(xiàn)象），實驗出現(xiàn)什么問題，哪些環(huán)節(jié)需要注意，哪些步驟還可以改進(jìn)等。經(jīng)過這種訓(xùn)練，減輕了學(xué)生整篇的抄書工作，實驗報告的篇幅減小，但對實驗現(xiàn)象的描述更細(xì)致，結(jié)果的分析更多，討論更全面，提高了實驗報告的質(zhì)量。

2.4以互動促進(jìn)實驗教學(xué)

教師與學(xué)生之間的良性互動是鞏固教學(xué)效果的有效手段。一方面通過課堂交流實現(xiàn)與學(xué)生間的互動，既提醒學(xué)生注意實驗中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，又掌握學(xué)生在實驗學(xué)習(xí)方面的薄弱環(huán)節(jié)；另一方面，非常注意運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)手段，利用微課這一形式，通過線上問題或任務(wù)的設(shè)置，實時掌握學(xué)生課外對植物生理學(xué)實驗基本知識點(diǎn)、方法的學(xué)習(xí)情況，并且依據(jù)學(xué)生在作答中存在的問題，有針對性地在課堂上做出合理引導(dǎo)。通過這種線上+線下互動模式的教學(xué)創(chuàng)新，教師不僅走進(jìn)了學(xué)生的日常學(xué)習(xí)，也潛移默化地影響著學(xué)生對植物生理學(xué)實驗課的理解，促進(jìn)實驗課教學(xué)效果的提升。近2個學(xué)期，植物生理學(xué)實驗課學(xué)生的考勤率為100%，實驗報告平均分?jǐn)?shù)達(dá)80分以上，植物生理學(xué)課程考試的通過率達(dá)到90%以上。

3結(jié)語

在植物生理學(xué)實驗教學(xué)中，圍繞如何調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性這一問題進(jìn)行思考，從課程內(nèi)容的設(shè)置、實驗教學(xué)的開展、師生互動等環(huán)節(jié)進(jìn)行了大量探索，獲得了較好的教學(xué)效果。基于互聯(lián)網(wǎng)的新教學(xué)手段的嘗試與運(yùn)用受到了學(xué)生的普遍歡迎，然而目前對于這些新手段的運(yùn)用還比較簡單，需要在今后的教學(xué)中加以改進(jìn)，比如系統(tǒng)地梳理相關(guān)知識點(diǎn)，成體系地制作微課件，開展植物生理學(xué)實驗課的微課教學(xué)。此外，實驗相對簡單，在今后的教學(xué)中計劃重點(diǎn)通過微課這一平臺開展相關(guān)演示課程的教學(xué)，通過對一些新技術(shù)、新設(shè)備、新實驗的演示，增加感性認(rèn)識，提高實驗效率。同時，通過開放實驗室，讓學(xué)生自主設(shè)計內(nèi)容，并進(jìn)行實驗學(xué)習(xí)，或者進(jìn)行課外科研創(chuàng)新研究，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)興趣和主體性，提高課程學(xué)習(xí)效果和科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭其強(qiáng)，衛(wèi)敏，李慧娥，等.強(qiáng)化農(nóng)業(yè)院校植物生理學(xué)教學(xué)與改革的探索[J].吉林農(nóng)業(yè)，2014（3）：90.

[2] 沈允鋼.植物生命科學(xué)與農(nóng)業(yè)[C]//中國植物生理學(xué)會第九次全國會議論文摘要匯編.上海：中國植物生理與分子生物學(xué)學(xué)會，2004.

[3] 張曉梅.基于學(xué)生能力培養(yǎng)建設(shè)植物與植物生理精品課[J].職業(yè)教育，2015（4）：1-4.

[4] 辛秀娟，張惠展.問題教學(xué)法在植物生理學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].高校生物學(xué)教學(xué)研究（電子版），2013，3（2）：55-58.

[5] 武曉娜，孫夢瑤，吳清.互聯(lián)網(wǎng)背景下當(dāng)代大學(xué)生碎片化時間管理的現(xiàn)狀研究[J].時代金融，2017（5）：309-310.

[6] 唐文艷.信息化時代背景下提升大學(xué)生思想政治教育水平的對策研究[J].教育，2016（8）：292.

[7] 欒巖巖.建構(gòu)主義理論在初中英語寫作教學(xué)中的應(yīng)用[D].濟(jì)南：山東師范大學(xué)，2012.

[8] 袁家根.高中數(shù)學(xué)教學(xué)中學(xué)生主體參與意識的培養(yǎng)[J].新課程學(xué)習(xí)（學(xué)術(shù)教育），2011（9）：44.