植物生理学实验教学改革与创新人才培养

　　摘要:在新的历史条件下,人才的培养更加注重对学生创新精神和实践能力的培养。植物生理学实验教学改革应遵从科学规律，建立多层次的实验课程体系和内容；改进实验教学模式,提升教师的综合科研教学能力。植物生理学实验教学体系建设与改革是高校教育教学改革的重要组成部分，关系到创新性人才的培养战略。
　　关键词:植物生理学,实验教学;创新人才培养
　　创新是是人类主观能动性的高级表现形式，是推动民族进步和社会发展的不竭动力。进入21世纪，信息技术推动下知识社会的形成及其对技术创新的影响进一步被认识，科学界进一步反思对创新的认识：技术创新是一个科技、经济一体化过程，是技术进步与应用创新“双螺旋结构”共同作用催生的产物，而且知识社会条件下以需求为导向、以人为本的创新模式进一步得到关注。目前世界各国都把发展经济作为本国的基本国策,创新则是各国的强国之本，是一个国家振兴的不竭动力,要把我国建设成为一个创新型国家,高校将肩负着义不容辞的责任。培养具有创新精神和创造力人才为目标的教育观念是高等教育改革的必要条件[1]。
　　“实验室经济”是一种新型的产业发展模式，企业、高校、科研机构通过实验室技术加工，才能实现知识到技术再到产业的转化，真正成为自主创新的主体。在这个过程中，创新人才培养对于经济的发展起着举足轻重的作用。生物学科是实践性很强的学科，实验教学是整个教学环节的重要组成部分，是培养学生实践能力和创新能力的重要环节[2-4]。
　　作为培养生命科学创新人才的高校生物系，怎样才能培养出具有创新思维的人才，才可以去面对飞速发展的生命科学的挑战，这是我们正在认真思考的问题。事实上在生命科学研究中几乎所有的新发现都要依靠实验研究，从这个意义上说生物科学是一种实验性的科学。实验是学生认识生物世界的基础，是知识创新的源头，任何新的科学创意都来源于科学实验。本文针对目前高校植物生理学实验教学中存在的问题，提出实验教学改革的基本思路和措施，探讨了创新人才培养中教学内容和模式改革的必要性及措施。
　　一、以往植物生理学实验教学回顾与存在的问题
　　1.实验内容单调，与实际的在研科学研究项目和经济发展需求相脱节
　　植物生理学是综合院校、高等师范、农林院校生物学专业、植物生产类专业基础课，是一门实践性很强的学科，旨在研究植物生命活动规律，主要包括植物生长发育与形态建成、物质与能量转化、信息传递与信号转导等三个方面的内容。实验教学作为实践教学的重要环节，教学质量好坏直接影响学能力和实践水平的提高。
　　已往的教学过程中植物生理学实验内容、教学模式以验证型为主，即对基础理论的验证性实验。实验内容多是根据植物生理学教材中的概念性的内容进行的，实验课教学是先由教师讲解实验目的、基本原理、操作步骤和注意事项，并对关键步骤重点示范，然后学生按照讲义中的步骤操作，得出实验结果，写出实验报告。这种灌输式的实验教学方法使学生不明确为什么实验要这么做，对培养学生发现问题、分析及解决问题的能力培养极为不利。而且实验经费较紧，实验课将学生进行分组，导致有的学生一直处于被动的配合状态，没有真正地动手去做实验。部分学生甚至在实验课结束的时候连最基本的分光光度计、离心机这些基本的仪器都不能科学操作，纯粹为学分而参加实验。这样的教学方式培养了部分学生的实际操作能力和实验技能，但是距离培养学生的创新思维和创造力还很遥远。学生在这样的教学环境中很难形成自己的创新意识。
　　2.基础性实验为比例过高，培养学生探究能力的科学素质的实验较少
　　植物生理学其知识来自于实践，来自于生命现象的客观观察和科学实验。植物生理学实验教学目的在于通过实验了解并获得生理学知识的科学方法，验证和巩固植物生理学基本理论，使学生掌握实验基本操作技能和基本知识，逐步培养学生的科学观察能力、逻辑分析能力、独立思考能力以及综合利用知识能力。但是围绕这一教学目的，实施的实验项目都是按已制定好的方法和步骤去完成，形成实验课仅以验证所学过的理论知识和完成教学任务为目的。学生查阅文献自行设计实验方案的能力无从培养。传统填鸭式教学模式，教师的授课没有多少创新，只要两节课讲完教学内容两节课学生动身实验就算完成任务。学生本身由于知识结构相对单一，独立于科研项目的研究之外，对科学技术和经济发展的关系还没有深刻的体会，所以很难有提出问题解决问题的实际能力。围绕目前重大科学问题的设计性和探索性实验太少，无法切入到学习学科知识、解决学习和社会生活实践的问题过程中，不大可能以新颖和独特的方式明确要解决的问题，从而达到产生或可能产生出某种具有社会和个人价值的成果，创新的智能品质就很难培养出来。
　　3.实验中的投入过少，实验教学仪器长期得不到更新，限制了学生的发展空间
　　现代的科学仪器不仅是知识和技术创新的前提，也是创新研究的主体内容和成果的重要体现形式。生命学科分支是以某种科学仪器的发明而发展起来的，科学研究与仪器的互动也日益频繁。各国都把发展科学仪器作为国家发展战略。比如色谱仪器已经成为生命科学仪器的最热门的主题。为使植物生理实验教学内容能跟上现代科技的发展，实验内容需要进行重组和更新，增大综合性实验和研究性实验的比例将必然使实验投入加大。技术工具的更新是提高科研素质和效率的前提。植物生理学实验总体上已经完全是定量科学，随着科学研究内容的深入，对实验的精密性和实验效率的要求更高。
　　二、培养学生创新能力，应遵从科学规律，建立一体化、多层次的实验课程体系，循序渐进地安排实验内容
　　以往的实验教学是仪器及药品预先准备好，试剂配制好，教师在讲授完以后学生只需按照实验讲义一步步操作即可。这种教师牵着学生走的教学模式，学生学会了仪器的使用，理解了课本中所学的知识，但是实验设计完全由老师编排好，学生无法从灌输式的被动学习中解脱出来，还无法形成对学科的浓厚兴趣。因此学生创新能力的培养首先需要改进实验教学内容，在实验教学中加大综合性和设计性实验的比重。基本建立以验证性实验和综合性实验相互结合、设计性实验为补充的一体化、多层次的实验课程新体系，培养学生从实验方案设计、实验实际操作到结果分析过程中独立解决问题的能力。例如，针对逆境生理教学我们就可以围绕几个问题“是否在逆境胁迫后植物就会更多地合成小分子物质？它的渗透势是否会发生变化？它的呼吸代谢发生了什么变化？”调整实验的内容，不仅是脯氨酸含量，小分子糖类物质都可能发生变化，这些指标的测定，还有渗透势的测定、植物根系的呼吸速率变化都可以需要测定。并把处理与非处理材料做比较，使学生全面了解逆境过程对植物代谢整个的影响。另外，这些植物通过了什么策略来应对逆境胁迫？引导学生了解和思考基因组方面的进化。这就自然引导学生考虑解决实际问题需要下一步的工作应该做什么实验？层层深入，直到与目前的相关科研相接轨。这些实验的安排，能增加学生的兴趣，激发他们探索自然科学的热情，能够开拓性地合理地设计实验，最终申报自己的创新项目。
　　三、培养学生创新能力必须改进实验教学模式，采用“情境式”引入课题、思考与讨论式解决问题的教学模式
　　采用“情境式”引入课题、思考与讨论式解决问题的教学模式能够培养学生实际解决问题的能力。在实验中，解决问题的步骤是：理论指导下寻找突破口，设计解决方案(提出设想)，实施方案(实验研究)，问题得以解决(实验成功、误差减小或消除等)，得出结论。以上过程与科研工作的立题、科学抽象和得出科学结论所对应，如果植物生理学实验课一开始就有意识地按这个过程训练，将大大有利于学生创新能力的培养。同时锻炼了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。实际操作过程中可以预先把下次的实验题目分配给学生，让他们课下先查阅资料，然后自行设计实验。例如，植物激素含量的测定，首先让学生了解植物激素在信号传导和生产实践中的作用，有几中方法进行测定等等。等到实验课堂开始，由教师根据具体情况启发式引导，了解学生自行设计的方案，然后讲解学生提出的各种方案，对于可行方案逐个分析。方案要切合实际，根据实验室现有的条件来确定。最后由老师点评实验内容，由学生来实施实验方案，并得出结论。这样就会逐步培养出学生解决生产和生活中实际问题的能力，他们能够在实验设计中逐渐与专业接轨，横向拓宽知识视野，提高自己的科学素养。这种教学模式有利于“以学生为中心”，多渠道地培养学生的创新能力，发挥学生的主体作用，让他们积极地参与学习和实验的过程，做学习的主人，开启他们的创新思维的闸门，培养学生的创新能力。
　　四、不断更新实验实验仪器、提升教师的综合科研教学能力和学生的综合实践能力
　　近些年来生命科学理论与仪器设备趋向高层次、高水平方向发展，新的知识理论的提升需要仪器的不断添置。植物生理实验教学内容能跟上现代科技的发展，实验内容需要进行更新和改革，综合性实验和研究性实验的比例增大将必然使实验投入和仪器的增加。创新性实验教学体系具体的实施方法、运行程序都与常规教学运作大不相同，其对教学场地与仪器设备的要求较高。配备相对齐全的仪器设备，创造良好的实验环境，以满足创新性实验教学多样化的需求。新仪器的使用与调试需要教师具备一定的科学素养。高校教师是创新型人才培养的关键，只有富有创新精神的教师才能更好地培养出创新人才。高校实验教师应该具备求真务实、勇于创新、严谨自律的学术精神，应该与时俱进，不断以新的知识充实自己。从而以自己在教学活动中体现出的创造性去影响和感染学生，激发他们的创新精神和动手能力，培养学生的创新精神。教师的科研素质就是教师善于创新教法并具有学习实施新教法的能力，是能对自己的教育教学实践和周围发生的教学现象进行反思、从中找出规律性的东西并指导今后教学实践的能力，是能进行课题研究并能撰写教学论文用于指导教学实践的能力。教师的科研课题，生产中待解决的实际课题，也可以是学生创造性自选的感兴趣的课题都不可避免地要求学生具有综合实践能力和创新能力。学生创新能力的培养需要教师与学生教学相长，教师的科研素质和创新水平对于学生潜在的创新能力的培养不可估量。
　　总之，植物生理学实验教学体系建设与改革是高校教育教学改革的重要组成部分，关系到创新性人才的培养战略。在教学改革过程中，一定会遇到各种各样的问题和困难，但是只要我们更新观念，明确目标，勇于实践，就一定能把植物生理学教育推向一个新的台阶，学生的创新思维及其能力的培养也指日可待。
　　
　　参考文献：
　　【1】陈斌，改革实验内容培养创新能力。实验室研究与探索[J].，1999，18（2）：24-25
　　【2】江珩,吴雪梅．关于深化高校实验教学改革的几点认识[J].中国大学教育,2005(6)：42—43．
　　【3】魏宝阳，高国赋，蔺万煌．生物工程专业实验教学体系改革初探[J]．实验科学与技术，2008(6)：85—86．
　　【4】宫衡，陈长华，叶勤等．发酵工程教学的改革与实践[J]．化工高等教育，2005(2)：36-38．

《植物生理学实验教学改革与创新人才培养》

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