農(nóng)科專業(yè)“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革探索

李魯華　徐如宏　任明見

[摘 要] “植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)，對于促進(jìn)學(xué)生鞏固課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容、培養(yǎng)動(dòng)手能力、啟發(fā)學(xué)生對相關(guān)領(lǐng)域的思考以及提升科研素養(yǎng)等具有重要的作用。傳統(tǒng)“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程通常具有教學(xué)模式單一、實(shí)驗(yàn)方法重復(fù)、學(xué)生參與度低等問題，亟須進(jìn)行改革。基于多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，圍繞農(nóng)科專業(yè)特點(diǎn)，從教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)和考核方式三個(gè)方面探索了“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程的改革，以提高學(xué)生的主動(dòng)性和參與性，進(jìn)而提升學(xué)生的綜合能力，以期為農(nóng)科專業(yè)“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革提供參考。

[關(guān)鍵詞] 植物生理學(xué);實(shí)驗(yàn)課程;教學(xué)改革

[基金項(xiàng)目] 2020年度教育部國家級一流農(nóng)學(xué)專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目（教高廳函〔2021〕7號）;2020年度貴州省科技計(jì)劃項(xiàng)目“生長素運(yùn)輸基因參與小麥籽粒花青素積累的機(jī)制研究”（黔科合基礎(chǔ)〔2020〕1Z018）;2019年度貴州省科技廳成果推廣計(jì)劃項(xiàng)目“貴紫麥1號小麥良種繁育、示范推廣及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”（黔科合成果〔2019〕4246號）

[作者簡介] 李魯華（1985—），男，山東萊陽人，博士，貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院副教授，主要從事小麥分子育種與重要基因功能研究;徐如宏（1970—），男，貴州平壩人，學(xué)士，貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院教授，主要從事小麥遺傳育種和重要性狀改良研究;任明見（1972—），男（土家族），貴州石阡人，貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師（通信作者），主要從事小麥、高粱遺傳育種研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）16-0060-04 [收稿日期] 2021-08-09

“植物生理學(xué)”是研究植物生命活動(dòng)規(guī)律的學(xué)科[1]，是農(nóng)科專業(yè)開設(shè)的必修基礎(chǔ)課程?！爸参锷韺W(xué)”具有“以理論指導(dǎo)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，以科學(xué)實(shí)驗(yàn)修正理論”的特點(diǎn)[2]，可知實(shí)驗(yàn)課程對于鞏固理解理論知識及促進(jìn)理論內(nèi)容的修正創(chuàng)新具有重要的意義。同時(shí)，“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程對培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、思考并解決問題的能力以及科研能力等也具有重要的促進(jìn)作用[3]。傳統(tǒng)的“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程通常具有教學(xué)模式單一、實(shí)驗(yàn)方法重復(fù)、學(xué)生參與度低等問題[4]，導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)惰性和敷衍思想，不能用積極學(xué)習(xí)的態(tài)度對待實(shí)驗(yàn)課程，也無法達(dá)到實(shí)驗(yàn)課程對基礎(chǔ)理論知識的正面促進(jìn)作用和鞏固提升作用。因此，有必要對農(nóng)科專業(yè)“植物生理學(xué)”的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革進(jìn)行探討，以適應(yīng)該學(xué)科的生產(chǎn)實(shí)際及發(fā)展趨勢，從而培養(yǎng)出創(chuàng)新思維強(qiáng)、科研素養(yǎng)高、適應(yīng)社會發(fā)展的應(yīng)用型人才。

筆者在“植物生理學(xué)”基礎(chǔ)內(nèi)容的講授過程中，采用研究式教學(xué)方式取得了一定的成效[2]。同樣，筆者將研究式教學(xué)的精髓應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)課程中，致力于通過培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自主地“提出、研究和解決問題”的能力，從而逐步提升學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)和自主創(chuàng)新的能力，有效提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

一、“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)現(xiàn)狀及問題

“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程的開展基本遵循“教材內(nèi)容學(xué)習(xí)、教師講解原理并答疑、學(xué)生獨(dú)立操作、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的基本規(guī)律[5]，課程前期準(zhǔn)備工作由教師完成，而儀器調(diào)試工作基本上也由實(shí)驗(yàn)教師操作完成。同時(shí)，由于受到教學(xué)時(shí)間、儀器安全等問題的限制，傳統(tǒng)的“植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)方式基本是“灌輸式”的模式[6，7]，一定程度上削弱了實(shí)驗(yàn)課程學(xué)生的參與感和成就感，導(dǎo)致學(xué)生的動(dòng)手能力和思考能力不能得到有效的鍛煉和提升。鑒于農(nóng)科專業(yè)具有與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系密切的特點(diǎn)，因此，在“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程中，更應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐檢驗(yàn)知識、實(shí)踐獲得知識的思維方式，增強(qiáng)學(xué)生綜合解決問題的能力。

二、“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方式的探索

在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過程中，筆者根據(jù)具體情況將研究式教學(xué)的精髓應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)課程中，并取得了一定的效果。其宗旨是在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)和實(shí)驗(yàn)過程中，堅(jiān)持盡量調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動(dòng)性，全面提升學(xué)生的動(dòng)手能力、科研能力和綜合素質(zhì)。主要的改革內(nèi)容包括：（1）教師在告知學(xué)生實(shí)驗(yàn)題目的前提下，將課程可能存在的問題提前布置給學(xué)生或讓學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)教材內(nèi)容，讓學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣;以10～12人為一組分組討論實(shí)驗(yàn)過程中可能產(chǎn)生的問題，并提出解決問題的方案。（2）實(shí)驗(yàn)課程的前期準(zhǔn)備工作盡量安排學(xué)生分組完成，使學(xué)生對整個(gè)實(shí)驗(yàn)有全面的認(rèn)識和把握，促進(jìn)學(xué)生科研思維的連續(xù)性和完整性，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。（3）重視實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析及撰寫過程，指導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行歸納、總結(jié)，同時(shí)掌握數(shù)據(jù)分析軟件如SPASS的使用，進(jìn)而培養(yǎng)科研論文的基本寫作能力。

以“種子活力的快速測定”實(shí)驗(yàn)為例，筆者進(jìn)行了下列的改革。（1）針對以往實(shí)驗(yàn)課程前期準(zhǔn)備工作由教師完成的現(xiàn)狀，筆者安排學(xué)生以3～4人為一組（共8組）完成實(shí)驗(yàn)的前期準(zhǔn)備工作，如種子的浸泡、試劑的配制和設(shè)備的調(diào)試等，提高學(xué)生的參與感和責(zé)任感，對學(xué)生能力的全面提升具有較好的促進(jìn)效果。（2）在實(shí)驗(yàn)原理的掌握和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。安排學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料，自主學(xué)習(xí)掌握實(shí)驗(yàn)原理，鼓勵(lì)分組組長對實(shí)驗(yàn)課程的原理進(jìn)行講解，打破以往教師在課堂全程講授、學(xué)生被動(dòng)接受的狀況。在此過程中，學(xué)生掌握了需要作為鋪墊的理論知識，同時(shí)了解了實(shí)驗(yàn)材料的基本信息以及如何獲取實(shí)驗(yàn)材料。上述改革讓學(xué)生產(chǎn)生了主動(dòng)思考的意識及主動(dòng)思考的能力。在授課過程中，教師對學(xué)生自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行指導(dǎo)和審核，并引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程中可能存在的問題進(jìn)行討論，進(jìn)而提出可能的解決方案，通過比較篩選，最終獲得完善的最佳實(shí)驗(yàn)方案。通過這樣的方式，極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，全面訓(xùn)練了學(xué)生提出問題、解決問題的能力以及語言表達(dá)能力。對于學(xué)生無法解決的遺留問題，由教師集中答疑解惑，從而完成實(shí)驗(yàn)課程的理論教學(xué)。（3）在具體的實(shí)驗(yàn)過程中，以往因?qū)W生對實(shí)驗(yàn)方法、步驟等缺乏必要的思考和理解，往往簡單地重復(fù)實(shí)驗(yàn)過程，畢業(yè)后尚不具備獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和開展科研工作的能力。筆者針對此狀況，在實(shí)驗(yàn)課上選出2～3名理論基礎(chǔ)好、動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生作為班代表，在教師嚴(yán)格監(jiān)督和全程參與的前提下，鼓勵(lì)學(xué)生全程獨(dú)立完成課程實(shí)驗(yàn)的操作。在操作過程中遇到小問題時(shí)，先鼓勵(lì)學(xué)生思考并嘗試解決問題，再由班代表代為解答或解決，最后由教師補(bǔ)充或修正。該項(xiàng)舉措鍛煉了學(xué)生獨(dú)立思考以及解決實(shí)際問題的能力。（4）實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫是實(shí)驗(yàn)課程的重要組成部分，是學(xué)生日后從事科研論文寫作的基礎(chǔ)。以往實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫，學(xué)生多套用模板，應(yīng)付了事，重視程度較低。論文方面，鼓勵(lì)學(xué)生在分組討論的基礎(chǔ)上，每位學(xué)生上交一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，將在分組討論中將提出問題或解決問題作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告的一項(xiàng)評分標(biāo)準(zhǔn)。通過這樣的方式，提高了實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生的參與度，增強(qiáng)了學(xué)生的責(zé)任感，提升了學(xué)生的主動(dòng)性，鍛煉了學(xué)生的寫作能力，對鞏固課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容和能力提升具有明顯的促進(jìn)效果。此外，針對“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程具有實(shí)踐性和應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，為了更好地實(shí)現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際的培養(yǎng)目標(biāo)，筆者注重讓學(xué)生接觸并了解“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)中可能用到的先進(jìn)的科研儀器設(shè)備。因此，筆者往往在授課前，將學(xué)生帶進(jìn)國家小麥改良中心貴州大學(xué)分中心實(shí)驗(yàn)室參觀學(xué)習(xí)。在此過程中，教師會充分講解儀器的功能、使用方法和注意事項(xiàng)，進(jìn)而對學(xué)生開展儀器使用培訓(xùn)，鼓勵(lì)學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)儀器。如用LI6400測量植物的光合速率、蒸騰速率及氣孔導(dǎo)度等生理參數(shù)，借助考種儀對小麥種子進(jìn)行考種和數(shù)據(jù)分析等，從而起到鞏固基礎(chǔ)知識并提高學(xué)生對科學(xué)研究興趣的作用。AE514F2F-9F5D-4F01-B4F6-01F5FB51E0D1

三、“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的探索

筆者鑒于研究式教學(xué)“提出問題—思考問題—解決問題”的模式特點(diǎn)，借助合理的引導(dǎo)將該模式應(yīng)用于“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中。

“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程是對“植物生理學(xué)”課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的驗(yàn)證，能夠有效地幫助學(xué)生鞏固“植物生理學(xué)”課堂上學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識，增強(qiáng)學(xué)生對理論課程的理解。同時(shí)，通過鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立操作完成實(shí)驗(yàn)，也能夠提高學(xué)生的動(dòng)手能力和科學(xué)的思維能力。因此，通過加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、改善實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，可為實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程有效驗(yàn)證課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)提出問題、自主分析問題并獨(dú)立解決問題的能力，對提升學(xué)生的創(chuàng)新思維能力具有重要的作用。

緊緊圍繞“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)鞏固課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的要求，在保留經(jīng)典的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)（包括植物組織水勢的測定、植物葉綠素性質(zhì)的鑒定和定量測定、植物細(xì)胞膜透性的測定、種子活力的快速測定及植物組織呼吸速率的測定五個(gè)實(shí)驗(yàn)）的前提下，重點(diǎn)提高綜合性實(shí)驗(yàn)（包括生長素的生物鑒定法和植物組織含糖量的測定）的實(shí)用性?！爸参锷韺W(xué)”綜合性實(shí)驗(yàn)著重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、系統(tǒng)分析問題以及運(yùn)用各種實(shí)驗(yàn)方法解決問題的能力[8]。例如，在“植物組織含糖量的測定”實(shí)驗(yàn)中，教師布置學(xué)生查閱相關(guān)資料，預(yù)測實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的問題并做好準(zhǔn)備，分組完成實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作，小組討論并由學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理及可能遇到問題的講解，班代表協(xié)助解決實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題，以討論的方式完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在實(shí)驗(yàn)過程中，有小組學(xué)生提出：“植物組織中的可溶性糖含量和花青素含量關(guān)系十分密切，二者的關(guān)系到底是怎么樣的（正相關(guān)或負(fù)相關(guān)）？”針對學(xué)生提出的問題，筆者將花青素含量的測定加入綜合性實(shí)驗(yàn)中，由學(xué)生分組討論，確定選取時(shí)期有差異的植物組織，同時(shí)進(jìn)行可溶性糖含量和花青素含量的測定。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生認(rèn)為發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象：植物組織中可溶性糖的含量和花青素的含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，也就是說，當(dāng)植物組織中可溶性糖的含量較高時(shí)，其花青素的含量相對較低。得到此結(jié)果時(shí)，筆者適時(shí)引導(dǎo)提出“為什么糖含量高了，花青素含量反而低了？”“我們周圍最直觀的花青素表現(xiàn)是什么？”“花青素的種類有哪些？”“不同的花青素種類與植物組織特別是花顏色的五彩繽紛有哪些關(guān)系？”等問題，要求學(xué)生選取提出的1～2問題，通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)或報(bào)道獨(dú)立自主地解決問題，并將對這些問題的解釋體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。

通過此種方式開展綜合性實(shí)驗(yàn)，能夠更好地把知識串聯(lián)在一起，使學(xué)生形成系統(tǒng)的知識框架，提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)整體性和連貫性的認(rèn)識，也培養(yǎng)了學(xué)生由淺到深地提出問題、合理地分析問題并有效地解決問題的思維方法。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生參加SRT（Student Research Training，大學(xué)生研究訓(xùn)練）計(jì)劃或參與教師科研項(xiàng)目的部分工作內(nèi)容，讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下選取感興趣的課題內(nèi)容，針對需要解決的實(shí)際問題，主動(dòng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，通過認(rèn)真開展實(shí)驗(yàn)逐步解決科學(xué)問題以及獨(dú)立撰寫論文，從而達(dá)到全面鍛煉學(xué)生綜合科研能力的目的，為學(xué)生將來從事科學(xué)研究或生產(chǎn)應(yīng)用奠定較好的基礎(chǔ)。

四、“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程考核方式的探索

“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)報(bào)告不能完全體現(xiàn)學(xué)生的綜合素質(zhì)，筆者更為重視平時(shí)成績（包含課前預(yù)習(xí)檢查和出勤率考查），將學(xué)生積極查閱文獻(xiàn)提出并解決問題、回答教師提問以及動(dòng)手解決問題等作為成績的重要標(biāo)準(zhǔn)（將平時(shí)成績占總成績的比例提高到40%）。在整個(gè)考核過程中，嚴(yán)格考查學(xué)生對理論知識的掌握情況、實(shí)踐動(dòng)手能力、解決問題能力以及科研思維能力等，考核方式公平、公正，可如實(shí)體現(xiàn)學(xué)生的能力。

五、“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程改革探索的體會

一言以蔽之，如何實(shí)現(xiàn)“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程真正地鞏固理論知識并促進(jìn)理論內(nèi)容的創(chuàng)新，需要教師不斷地摸索和感悟，以更有效的方式提高學(xué)生的興趣，當(dāng)然也離不開學(xué)生的積極配合和參與。為了避免出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的模板化、千篇一律等問題，教師在“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過程中，要注意以下幾個(gè)方面：一是注重引導(dǎo)每位學(xué)生積極參與到實(shí)驗(yàn)課程中，思考實(shí)驗(yàn)課程中可能出現(xiàn)的問題并通過獨(dú)立查找文獻(xiàn)資料將解決方案體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中;二是在實(shí)驗(yàn)課程基本原理的講授過程中，要合理引入最新的科研進(jìn)展和研究方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課程重要性的認(rèn)識;三是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中更多地注重學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的鍛煉，鼓勵(lì)學(xué)生積極全程參與實(shí)驗(yàn)課程的前期準(zhǔn)備工作、問題提出工作、實(shí)驗(yàn)操作過程、結(jié)果討論等，鍛煉學(xué)生的綜合素質(zhì);四是適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生對現(xiàn)有理論有理有據(jù)地進(jìn)行質(zhì)疑，教育學(xué)生用辯證的思維看待現(xiàn)有的理論和假說。

總之，在“植物生理學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)過程中，應(yīng)立足于學(xué)科特點(diǎn)和教學(xué)需求，不斷地優(yōu)化教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容以及考核方式等，鍛煉學(xué)生獨(dú)立操作能力、發(fā)現(xiàn)與解決問題能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度、濃厚的農(nóng)科專業(yè)興趣等，從而為今后的深造或就業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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Abstract： The experimental course of Plant Physiology plays an important role in promoting students to consolidate classroom learning contents， cultivating practical abilities， inspiring students to care about related fields， and improving their scientific research literacy. The traditional experimental course teaching of Plant Physiology usually has the problems of the single teaching mode， the repeated experimental methods and the low participation of students， which need to be reformed. Based on the authors teaching experience and the characteristics of agricultural majors， this paper discusses the reform of Plant Physiology experimental course from the teaching method， the teaching content design and the examination method， in order to promote students initiatives and participation， and improve students comprehensive scientific research ability. Therefore， this paper can provide a reference for the experimental teaching reform of Plant Physiology course of agricultural majors.

Key words： Plant Physiology; experimental course; teaching reformAE514F2F-9F5D-4F01-B4F6-01F5FB51E0D1