利用设计性实验提高学生科学探索能力

[摘要] 本文利用设计性实验,改革了植物营养元素失调症状诊断实验传统的教学方法。通过设计性实验教学方法的改革不但加深了学生对实验课内容的掌握,而且提高了学生科学探索能力,为毕业论文实验和今后的科学研究工作打下坚实的基础。

[关键词] 设计性实验 探索能力 失调症状

多年来,学生上实验课都是依据实验指导书,看懂指导书上的实验目的、原理、器材和操作步骤等项便机械地做实验。更有甚者,根本不看书,等老师讲完整个实验内容就照着黑板上的操作步骤做实验。根本不动脑思考实验为什么那样设计,选择的实验器材和操作步骤有哪些优点。学生这样做实验只是验证了实验指导书中的内容,很难通过这样的实验提高学生科学探索能力。比如,“植物营养元素失调症状诊断”这个实验是多数农业院校本科生的一个必做实验。传统的教学方法是在实验课上利用幻灯片将不同植物的营养元素失调症状图片展现给学生,再配上文字说明。这种教学方法尽管能使学生直观地看到各种营养元素失调时植物不同器官出现的症状,但学生对该项实验内容掌握不牢,更谈不上把实验课学到的知识应用到生产实践中,对田间一些植物不同器官出现的营养元素失调症状做出诊断。为此,我们在近几年的教学实践中改革了教学方法,让学生自己设计实验培养植物,使植物出现营养元素失调症状,再带领学生到田间利用所掌握的知识对植物出现的一些营养元素失调症状进行诊断。

一、学生根据自己兴趣结合专业特点设计不同实验方案

学生根据自己的兴趣选择不同的植物,结合植物营养元素失调症状实验设计原理和专业特点,通过查阅资料设计出实验方案。例如,进行实验前学生根据自己的兴趣自由组合成立实验小组,选择的植物培养对象有玉米、大豆、水稻、小麦、油菜、菠菜等多种植物。每个实验小组再结合专业特点设计出实验方案。比如,不同专业的学生根据氮素营养失调症状原理设计出不同实验方案。植物缺氮时引起叶绿素含量下降,老叶片易出现失绿、变黄等缺素症状,而且,失绿的叶片色泽均一,一般不出现斑点或花斑等;当氮素过多时,植物组织柔软,抗病虫害和抗倒伏能力差。根据此原理,农学专业的学生设计不同氮素水平(缺乏、正常、过剩)对不同植物生长、发育的影响。观察植物叶片是否变黄,氮素过剩的植物在风力稍大时是否抗倒伏能力差。而园艺专业部分学生对氮素影响蔬菜品质较有兴趣,则选择菠菜和油菜等作为培养对象设计不同氮素水平对蔬菜体内硝态氮含量的影响,以考察施肥对蔬菜品质的影响,也为“绿色蔬菜”评价提供依据。植保专业的学生则设计出利用玉米螟侵害不同氮素水平培养的玉米,观察氮素过剩的玉米是否抗病虫害差。植保专业也有同学设计有益元素硅对水稻生长的影响。利用水稻稻瘟菌侵害不同硅水平培养的水稻,观察是否是硅缺乏时培养的水稻易得稻瘟病。

二、培养、观察植物和田间诊断植物失调症状

实验中学生按设计的实验方案,根据自己的兴趣选择不同植物种子进行育苗,待小苗长到10厘米左右进行移苗,将小苗移到不同处理的营养液中。将装小苗的培养钵放在光照、湿度、温度适宜的培养室中培养。定时通气,每三天换一次营养液。实验开始后每隔两天观察一次植物生长状况,并进行仔细记录。当植物出现各种营养元素失调症状时要用相机照下失调症状。学生通过理论课和设计性实验课掌握了关于植物营养元素失调症状诊断的许多知识和技能,如果在生产实践中学生能运用所学的知识和技能对植物出现的一些缺素症状做出正确诊断,这势必能解决一些生产实践问题,使学生课堂所学知识和技能得到应用和升华。因此,我们结合设计性实验课又领学生到田间对主要的农作物如玉米、大豆、小麦等及一些蔬菜如菠菜、油菜、番茄和黄瓜等出现的植物营养元素失调症状进行诊断,使学生所学在实际中得到了运用。

三、设计性实验提高学生科学探索能力

学生可以根据自己的兴趣选择不同的植物进行培养,并根据掌握的理论知识设计缺乏和过剩影响该植物生长发育的营养元素。因此,设计性实验增加了实验的趣味性,使知识性与趣味性融为一体;而且激发了学生学习的主动性和探索性,学生自己查阅资料,设计实验方案,实验中培养植物时要精心管理,注意控制适宜的温度、湿度和光照条件,激发了学生做实验的积极性,也提高了科研探索能力。而不是像传统的验证性实验一样只是看懂实验指导书的基础上,按实验操作步骤按部就班去操作。设计性实验需用时间虽长,但整个实验需要学生自己动手和动脑,使所学理论知识和实践技能相结合,为今后的科研创新打下了坚实基础。

参考文献:

[1]李俊华,董志新,朱继正.氮素营养诊断方法的应用现状及展望[J].石河子大学学报(自然科学版),2003,7(1):80-83.

[2]唐菁,杨承栋,康红梅.植物营养诊断方法研究进展[J].世界林业研究,2005,18(6):45-48.

[3]宋文冲,胡春胜,程一松等.作物氮素营养诊断方法研究进展[J].土壤通报,2006,37(2):369-372.