植物生理學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)初探

方玉梅　李樹(shù)江　譚萍

摘 要：應(yīng)對(duì)貴州省普通本科高校向應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的需求，結(jié)合植物科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)要求及植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)“植物生長(zhǎng)物質(zhì)對(duì)種子萌發(fā)的影響”。通過(guò)實(shí)施獲得以下經(jīng)驗(yàn)：結(jié)合植物科學(xué)與技術(shù)專業(yè)選擇常見(jiàn)蔬菜的種子作為材料，開(kāi)展植物生長(zhǎng)物質(zhì)誘導(dǎo)植物種子萌發(fā)的研究。通過(guò)改變生長(zhǎng)素類、細(xì)胞分裂素類等植物生長(zhǎng)物質(zhì)的藥劑處理的濃度、浸泡時(shí)間以及培養(yǎng)條件等，觀察種子的萌發(fā)情況，統(tǒng)計(jì)8d內(nèi)各種處理的種子發(fā)芽率和下胚軸長(zhǎng)。結(jié)合實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象、問(wèn)題、結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析，探討改進(jìn)的方法；增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，提高了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的探索創(chuàng)新精神，為以后進(jìn)行大學(xué)生科研項(xiàng)目及畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)奠定一定的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：植物生長(zhǎng)物質(zhì)；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；初探

中圖分類號(hào) G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）01-0113-03

Abstract：In order to meet the needs of the transformation from ordinary undergraduate colleges in Guizhou to application-oriented colleges and universities，the requirements of plant science and technology specialty training and the requirements of plant physiology teaching，the designing experiments of “effect of plant growth substance on seed germination”. The following experience has been achieved through implementation：the selection of common vegetable seeds as plant materials should be combined with plant science and technology specialty；by changing auxin，cytokinin and other plant growth substances treatments concentration，soaking time and cultivation condition，the germination of seed germination rate was observed and statistics within 8 days of various processing seeds and hypocotyl length；summary analysis should combine the phenomena，problema and results in the experiment，and discuss the improved method；enhance the learning initiative of students，improve students' ability to analyze and solve problems，to cultivate the students' innovative spirit，lay a foundation for the design of college students after graduation thesis and research projects.

Key words：Plant growth substance；Designing experiment；Exploration

植物生理學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，是集植物生理學(xué)課程的綜合知識(shí)或與其相關(guān)課程知識(shí)于一體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其目的是培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、數(shù)據(jù)處理能力及查閱中外文資料的能力[1-2]。六盤(pán)水師范學(xué)院植物生理學(xué)課程是省級(jí)精品課程，是植物科學(xué)與技術(shù)專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為36學(xué)時(shí)。2015年12月，六盤(pán)水師范學(xué)院被省教育廳確定為貴州省普通本科高校向應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的試點(diǎn)學(xué)校，根據(jù)《教育部、國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見(jiàn)》（教發(fā)〔2015〕7號(hào)）的要求，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和綜合素質(zhì)為重點(diǎn)，我們準(zhǔn)備改革植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)原有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行整合和改進(jìn)，降低原來(lái)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的比例，新增設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。通過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的增設(shè)，充分鍛煉了學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和綜合分析的能力。通過(guò)植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的技能的訓(xùn)練，逐步提高學(xué)生認(rèn)識(shí)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后從事與植物生產(chǎn)類相關(guān)的工作打好基礎(chǔ)。實(shí)施以來(lái)，在促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和方法的改進(jìn)、學(xué)生操作技能和科研素質(zhì)的提高方面取得了一定效果[3-4]。

1 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

1.1 植物材料的選擇 植物生理學(xué)是植物生產(chǎn)類各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，開(kāi)設(shè)學(xué)期是大學(xué)二年級(jí)第一學(xué)期，學(xué)生僅學(xué)過(guò)相應(yīng)的基礎(chǔ)性課程，對(duì)專業(yè)課了解甚少，植物生理學(xué)是銜接基礎(chǔ)和專業(yè)課重要的橋梁紐帶，在教學(xué)過(guò)程中結(jié)合植物生產(chǎn)中的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的講解和實(shí)踐，不僅可以增加學(xué)生對(duì)植物生產(chǎn)類的專業(yè)興趣，也為植物栽培的專業(yè)課打下良好基礎(chǔ)[5]。因此，在進(jìn)行植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中我們?cè)O(shè)計(jì)了涵蓋“植物生長(zhǎng)物質(zhì)”和“植物的營(yíng)養(yǎng)生理”兩個(gè)章節(jié)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“植物生長(zhǎng)物質(zhì)對(duì)種子萌發(fā)的影響”，由學(xué)生自主選擇與專業(yè)相關(guān)的常見(jiàn)的作物種子如番茄、甘藍(lán)、辣椒、茄子、小麥等作為實(shí)驗(yàn)材料，通過(guò)這樣可以在實(shí)踐過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生對(duì)本專業(yè)的興趣。

1.2 植物生長(zhǎng)物質(zhì)的選擇 植物生長(zhǎng)物質(zhì)是一類能調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育的微量有機(jī)物，包括植物激素和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。植物激素是在植物體內(nèi)合成的，由于含量很低、難以提取，無(wú)法滿足大規(guī)模現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，目前，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用的植物生長(zhǎng)物質(zhì)主要是植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，包括植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑和植物生長(zhǎng)延緩劑[6-7]。endprint

將學(xué)生分成若干小組（每組4～5人），以組為單位，根據(jù)已掌握的理論知識(shí)，進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)的檢索查閱，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與撰寫(xiě)，自主選擇不同的植物生長(zhǎng)物質(zhì)的種類、處理濃度及處理時(shí)間來(lái)處理植物種子，對(duì)照為蒸餾水。學(xué)生根據(jù)自己選擇的植物種類，結(jié)合期刊數(shù)據(jù)庫(kù)查閱文獻(xiàn)資料的結(jié)果，來(lái)設(shè)計(jì)出具體的生長(zhǎng)物質(zhì)（以下簡(jiǎn)稱藥劑）處理?xiàng)l件，寫(xiě)出方案，讓教師最后把關(guān)。通過(guò)這樣的方式，可以讓學(xué)生真正掌握種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程、方法，包括實(shí)驗(yàn)方案的撰寫(xiě)。

1.3 培養(yǎng)條件的選擇 培養(yǎng)條件的選擇包括溫度、光照、水分及通氣狀況。學(xué)生根據(jù)自己選擇的植物種類，結(jié)合期刊數(shù)據(jù)庫(kù)查閱文獻(xiàn)資料的結(jié)果，來(lái)選擇出具體的每一種種子萌發(fā)的培養(yǎng)條件。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要求學(xué)生對(duì)每份材料從藥劑處理濃度、藥劑處理時(shí)間到發(fā)芽試驗(yàn)均設(shè)3次重復(fù)，并詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的現(xiàn)象、問(wèn)題及注意事項(xiàng)。

1.4 實(shí)驗(yàn)方案的確定 通過(guò)選擇不同的植物材料、不同濃度的藥劑處理、不同的處理時(shí)間、不同的培養(yǎng)條件，完成了整個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。每4～5個(gè)同學(xué)為1小組，要求每組同學(xué)選擇一種植物材料，一種生長(zhǎng)物質(zhì)，分別設(shè)計(jì)3個(gè)不同濃度的藥劑及3個(gè)不同的浸泡時(shí)間的處理，分別以蒸餾水處理為對(duì)照，共10個(gè)不同的處理進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，均設(shè)3次重復(fù)。

2 實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施

2.1 材料處理 學(xué)生將選擇好的種子材料先消毒，以防種子在萌發(fā)過(guò)程霉變。然后根據(jù)設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)方案，按照藥品配制要求對(duì)實(shí)驗(yàn)所需植物生長(zhǎng)物質(zhì)進(jìn)行配制，并自己總結(jié)實(shí)驗(yàn)步驟，繪制出實(shí)驗(yàn)操作的流程圖和實(shí)驗(yàn)操作中的注意事項(xiàng)表。本實(shí)驗(yàn)所需要的試劑種類都是植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑類，由于這類物質(zhì)在水中的溶解度不盡一致，有的需要醇為助溶劑、有的需要酸或是堿作為助溶劑，所以在配制過(guò)程中需要教師進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，由學(xué)生自己配制完成。根據(jù)方案對(duì)已經(jīng)消毒的種子進(jìn)行不同濃度的藥劑和不同浸泡時(shí)間處理。

2.2 發(fā)芽試驗(yàn) 將處理好的種子在培養(yǎng)皿中以濾紙作發(fā)芽床，隨機(jī)選取種子50粒播于其中，放入設(shè)定的培養(yǎng)條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.3 種子活力的測(cè)定 學(xué)生需要熟練掌握種子活力的概念、表示、具體的測(cè)定方法及計(jì)算公式[8]。在培養(yǎng)過(guò)程中，從第3天開(kāi)始每天定時(shí)記錄發(fā)芽的種子粒數(shù)，到第9天為止。第9天記發(fā)芽率并隨機(jī)選取10株測(cè)定各處理正常幼苗的下胚軸長(zhǎng)，計(jì)算種子的活力指數(shù)。

3 結(jié)果分析

根據(jù)發(fā)芽種子數(shù)和下胚軸長(zhǎng)的測(cè)定結(jié)果計(jì)算種子活力并進(jìn)行分析，如不同藥劑處理導(dǎo)致發(fā)芽粒數(shù)和下胚軸長(zhǎng)的差異，不同浸泡時(shí)間導(dǎo)致發(fā)芽粒數(shù)和下胚軸長(zhǎng)的差異，比較哪種藥劑處理可以提高發(fā)芽粒數(shù)，哪些藥劑處理可以促進(jìn)下胚軸伸長(zhǎng)，以及各種不同種子的藥劑處理的最適濃度和最適浸泡時(shí)間。

4 討論與總結(jié)

4.1 討論 實(shí)驗(yàn)指標(biāo)測(cè)定完成后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象給學(xué)生提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行文獻(xiàn)資料查詢，為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象？讓學(xué)生學(xué)會(huì)思考研究問(wèn)題。組織討論課討論交流不同藥劑處理的最適濃度？討論為什么有些藥劑可以提高發(fā)芽粒數(shù)？有些藥劑可以促進(jìn)下胚軸伸長(zhǎng)？生產(chǎn)上還可以選擇哪些藥劑處理來(lái)提高種子活力？討論測(cè)定結(jié)果與理論的聯(lián)系？并將討論課所提出的問(wèn)題及分析結(jié)果作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告的討論[9]。

4.2 總結(jié) 針對(duì)實(shí)驗(yàn)中的討論問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，讓學(xué)生真正掌握植物生長(zhǎng)生理的研究思路、方法，并對(duì)植物生長(zhǎng)物質(zhì)的生理功能進(jìn)行深入講解，分析植物生長(zhǎng)物質(zhì)對(duì)植物種子萌發(fā)影響的研究方法，加深學(xué)生對(duì)植物生長(zhǎng)生理理論的理解。并進(jìn)一步擴(kuò)展研究范圍，說(shuō)明還可以進(jìn)行哪些方面的研究，給學(xué)生列出植物生長(zhǎng)生理研究的方向，如植物生長(zhǎng)物質(zhì)間的相互影響，植物生長(zhǎng)物質(zhì)對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、生殖生長(zhǎng)和性別分化的影響等[10-11]方面，引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)和研究的興趣。

5 撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

按照科研論文的格式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)，包括題目、中文摘要、關(guān)鍵詞、前言、材料與方法、結(jié)果與分析、討論與結(jié)論、參考文獻(xiàn)[12]。

6 效果分析

自2016年實(shí)施“植物生長(zhǎng)物質(zhì)對(duì)種子萌發(fā)的影響”的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以來(lái)，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)查閱文獻(xiàn)自己撰寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)不同的藥劑、不同浸泡時(shí)間及不同的培養(yǎng)條件、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)定不同處理的種子生活力，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)提高種子生活力的方法進(jìn)行總結(jié)，體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教學(xué)理念。在這個(gè)過(guò)程中，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性，讓學(xué)生積極的參與到整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師積極參與到學(xué)生中，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題與他們進(jìn)行互動(dòng)交流，在查閱文獻(xiàn)資料、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)上對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，針對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的具體問(wèn)題和操作錯(cuò)誤，采用提出問(wèn)題及提示等方法引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象，通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料并結(jié)合所掌握的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行問(wèn)題的分析，最終解決問(wèn)題。學(xué)生自己通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐，可以加深他們對(duì)專業(yè)理論知識(shí)的理解，并擴(kuò)展到本專業(yè)涉及到的其他相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)，增加了學(xué)生對(duì)本專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣。本實(shí)驗(yàn)綜合了植物學(xué)實(shí)驗(yàn)、植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)、生物統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析等方面的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，以學(xué)生為主體，讓學(xué)生自主進(jìn)行文獻(xiàn)資料查閱、實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方案的撰寫(xiě)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，最終撰寫(xiě)出完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，為學(xué)生們提供了一個(gè)全方位、多層次的綜合試驗(yàn)技能提升平臺(tái)，以培養(yǎng)學(xué)生良好的科研素養(yǎng)。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)展，不僅可以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并可以加深學(xué)生對(duì)植物生理學(xué)生長(zhǎng)生理這章的理論知識(shí)的理解掌握，培養(yǎng)了學(xué)生的研究興趣，為以后進(jìn)行大學(xué)生科研項(xiàng)目和畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)奠定一定的基礎(chǔ)。

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（責(zé)編：徐煥斗）endprint