改革植物学实验课程模块 培养学生的创新能力

摘 要：本文根据植物学实验课程的性质和教学培养目标，优化实验内容模块、强化实验基本技能、突出验证型实验的分析结果、充分应用研究型实验与综合设计型实验等模块教学改革方式，全面叙述培养学生创新能力的方式。

关键词：植物学实验；教学模块、学生创新能力

《植物学实验》课程是全国高等教育学院中生物技术、园艺、植保、林业、农学、环境科学等专业的一门重要实践教学课程[1]。它是研究植物的形态结构、生理机能、生长发育规律与环境的相互关系及植物分类与识别的一门学科，它以室外实践和室内实验相结合，采用验证型、研究型实验与综合设计型实验等多种方式，从植物细胞、组织、器官、个体等不同层次，观察植物界各大类群的外部形态、内部结构，测定植物器官的基本生理功能，认识植物的多样性与环境的相互关系，探索植物进化演化的规律。通过植物学实验和植物学野外实习等教学实践活动全面掌握植物学研究的基本工作方法和技能，培养动手能力和创新思维能力，为后续课程的学习打下坚实基础，然而，传统的植物学实验多为验证性实验，以教师介绍实验内容和方法，然后学生进行实验以验证学过的理论知识，从而严重制约了学生实践能力和创新能力的培养。近几年来，笔者根据《植物学实验》教学大纲及教学培养目标，改革《植物学实验》课程模块内容及方法，有意识地培养和提高学生的创新能力，不仅能有效地提高学生实验技能的掌握和实践能力的提高，保证了教学质量，而且让普通地州级高校生物技术专业的学生顺利考取华东师范大学、云南大学等著名高校的植物学专业的研究生。现结合《植物学实验》教学培养目标，全面探讨改革植物学实验课程模块的渠道及方法，为全面培养学生的创新能力，给学生后继学科的学习、毕业论文写作及尽快适应科学研究等创造人才条件。

一、优化实验内容，培养学生的独立创造精神

目前，植物学实验课程的教材主要有：汪小凡、杨继 编著的《植物生物学实验》；金银根等主编的《植物学实验与技术》；何凤仙主编的《植物学实验》；姚家玲主编的《植物学实验》；关雪莲、王丽编著的《植物学实验指导》；赵遵田、苗明升主编的《植物学实验教程》；王英典和刘宁主编的《植物生物学实验指导》；高信曾主编的《植物学实验指导（形态解剖部分）》；魏学智主编的《植物学野外实习指导》。这些教材均包含有植物学实验的基本实验技能、基础验证型实验、研究型实验和综合设计型实验四部分内容，注重植物学知识的科学性和系统性，力求突出重点，坚持理论联系实际，着重培养学生独立操作的实验技能。但由于各高校各专业的培养目标不同、教学大纲不同、教学学时数不同、植物的地域性不同，导致教学内容不完全相同，因此，应结合在内容安排上，根据植物学学科的发展前沿，从自然界植物的多样性与人类密切的关系着手，以植物生活史为线索，系统地引入了植物细胞、组织与器官的形态解剖特征、发育过程及植物各大类群的特点与分类地位和主要代表植物；最后安排植物的起源和演化，从而真正使植物学实验的基本实验技能、基础验证型实验、研究型实验与综合设计型实验四大教学内容得到有效整合，让学生掌握“细胞→组织→器官→系统→植物体及其结构与功能→起源与演化发展”。 从而坚持理论联系实际，充分利用植物学知识的科学性和系统性，注重学生的独立操作实验技能的独立创造精神。

二、强化实验基本技能，培养学生探索创新的思维方法

在植物学实验中，要求学生掌握的基本技能有：植物形态描述、光学显微镜的使用与维护、显微测量技术、生物绘图法、生物科学摄影、临时装片及染色、根尖的离析与压片、徒手切片、木材的离析制片、整体透明封片、花程式和花图式、花粉形态制片、植物检索表的使用与编制 、植物标本的采集和制作、植物形态的多样性、植物体的元素组成等多种基本技能[2]，这些技能均是学好植物学实验，为后继学科的学习、毕业论文写作及工作后尽快适应科学研究的基础，但如果全部均安排学时，则导致学时数严重不够，因此，采用在基础验证性实验穿插相关基本技能，并进行精心指导，培养学生学以致用和创新意识。如在“植物细胞的基本结构植物细胞、植物细胞中的后含物”的实验中指导教师强化学生的“光学显微镜的使用与维护、显微测量技术、生物绘图法、临时装片及染色”等基本技能，这样既让学生明白基本技能怎么做、为什么要这样做、可以应用到哪些研究中，在以后的学习和研究工作中应怎样利用已掌握的基本实验技能来开展研究，从而培养学生在学习过程中的探索、创新的思维方法，培养学生发现新事物、掌握新方法的强烈愿望，以及运用已有知识创造性地解决实际问题的能力，不仅能增长学生的知识，培养学生的智力，而且对学生的创造能力。

三、突出验证型实验的分析结果、培养学生创造性地解决问题的能力

验证型实验是验证已知结果的实验，它是为了培养学生的实验操作、数据处理等其他技能[3,4]。如植物组织水势和渗透势的细胞的质壁分离与复原实验,根据实验要求所获得的结果(是否出现质壁分离和复原的现象)来验证实验原理，因此，指导教师应就本实验提出：植物栽培中施肥浓度问题？植物死亡的细胞是否有质壁分离现象？动物细胞是否有质壁分离等一系列的启发性问题来引发学生学习和思考，全面提高学生运用已有知识创造性地解决问题的能力；又如进行植物“根和茎的形态与结构观察与生长”实验中向学生提出：植物根、茎、叶的表皮有何区别？各器官的生长特性及差异等探究性问题，通过突出验证性实验的对比、综合的方法使学生对植物的形态、结构和功能的统一、形态结构和功能受环境影响等知识,甚至教师在实验中向同学们介绍相关的最新研究成果和技术，不仅让在实验中既掌握了基本知识和技能，开拓了视野，了解到学科的前沿，又能让学生在理解研究实验设计思路的基础上，对实验材料、条件、方法和结果等方面学会全面地分析、判断和应用，从而有助于学生建立科学的思维方法，培养学生创造性地解决问题的能力。

四、充分应用研究型实验与综合设计型实验，培养学生的探索创新精神

综合设计型实验是指在教师的指导下，学生经过一段时间的理论和实验技能课的学习后，综合运用所学知识和技能，完成一定未知领域的综合设计实验研究的实验，它要求学生对结果进行分析判断、总结、得出结论。在多年的《植物学实验》教学中发现，综合设计型实验是培养学生创新能力的有效措施之一，学生们均喜欢这一类型的实验，并且完成综合设计型实验的质量效果比验证型实验都高。例如，在进行“植物形态与生态适应性观察”实验中，教师提出：全班每小组4-5名同学按照“植物形态、结构与功能相适应；植物形态结构与生态适应性相统一”两个中心来完成某种植物的形态结构与功能和生态适应性的关系研究，各小组之间的植物种类不能相同，并提供相关实验仪器、试剂和用品后，学生即在小组间进行协作分工来完成试验植物材料采集和处理；植物生活环境的调查和分析；植物外部形态的观察描述和记录；植物标本采集制作及分类系统研究；植物根茎叶花果等部位的显微结构解剖；该植物在农业、医疗、化工、园林等各领域的应用；该植物的研究动态、进化演化过程等一系列的设计、综合型实验项目来完成该植物的形态与生态适应性观察实验。在实验过程中，学生根据教师提出的实验题目和要求后，能积极开动脑筋，充分运用所学知识体会到“看、想、说、做”过程中学习的乐趣，组员之间团结协，充分利用创造性思维来设计实验方案，在指导教师的指导下完成正确的实验方案后，每个学生独立操作进行实验，完成实验后，教师进行综合分析和点评，不仅让学生实现了知识从点到面，从教材、参考书籍到各种文献、从校内到校外，开阔学生的视野，促进学生的自主学习，而且，让学生学会独立思考能力、组织能力、实验能力和创新能力，在综合设计型实验中学得大量知识和技能的教学目的。#p#分页标题#e#

总之，学生创新能力的培养和形成是一个循序渐进的过程，是教师在有意识、有计划的培养过程中逐步形成的。笔者在《植物学实验》教学中不断地摸索和实践发现：在有限的学时下，教师有意识地优化实验内容，充分利用基本实验技能、突出验证型实验的分析结果、充分应用研究型实验与综合设计型实验四个层次的课程模块教学体系后，不仅能有效地提高学生实验技能的掌握和实践能力的提高，保证了教学质量，而且还能培养学生的创新意识和创新能力，以及综合分析问题的能力。

参考文献：

[1]晏春耕. 植物学实验教学改革的探索与实践. 实验室研究与探索[J]. 2009, 28(10): 126 - 129.

[2]汪小凡、杨继.《植物生物学实验》(第二版) [M].北京: 高等教育出版社. 2007, 3 – 46.

[3]周春花, 黎　敏, 谢红龙, 等. 改革高校实验教学, 提高学生实践创新能力[J]. 科技信息, 2008(27): 10 - 11.

[4]夏兴有. 改革实验教学培养高素质人才[J]. 实验室科学, 2006,(1): 32-35.