论文《结构植物学》实验课程体系的构建与内容优化的实践.doc

结构植物学实验课程体系的构建与内容优化的实践摘要：以培养创新型人才为目标，改革结构植物学实验课程教学体系，对其进行重新构建和优化，按照不同的培养要求和目的开设验证性、综合性和设计性三类实验，以此加强培养学生的独立思考和独立动手能力。同时，通过多轮的对比试验，考察和探索该种新的实验教学模式在培养学生的创新思维和开展创新研究能力中的作用和效果。关键词：结构植物学；实验课程体系；优化；综合性和设计性实验高等学校是为国家培养各类人才的重要基地，为了贯彻党和国家提出的建设创新型国家的要求，必需对高校的人才培养模式和方法进行改革，以培养适合国家建设和科技创新的新时期创新型人才。在多种创新型人才的培养方式中，通过课程教学和实验教学培养学生的独立思考和动手能力，进而将其所学的知识和实验技能融会贯通，培养其创新思维和开展创新研究能力的方式是最基本和最有效的方式。为此，我们选取了结构植物学实验课教学对此进行了研究探索。一、选择结构植物学开展实验课教改试验的目的结构植物学是一门面向生命科学学院高年级本科生的选修课，是在植物学课程的基础上，进一步深入系统的学习维管植物形态结构及发育过程中形态建成规律的相关基本理论和学说，同时结合介绍结构植物学在细胞和分子水平的一些新发现、新进展，使学生在学习结构植物学基本理论的同时，可进一步在植物细胞的超微结构和分子生物学等方面，了解和掌握与植物结构和功能有关的前沿内容，为今后从事结构植物学和其他相关学科的研究奠定坚实的基础。结构植物学是一门实验性很强的学科，无论是对植物的显微结构和超微结构的认识、理解和掌握，还是对植物发育过程中的形态建成规律的学习，都是建立在对各种实验的验证、分析和观察的基础之上，结构植物学实验教学是结构植物学课程教学的重要组成部分，其不仅能加深学生对本门课程理论知识的理解和深化，更重要的是还具有培养和提高学生实际动手能力和操作能力，培养学生主动思考问题、发现问题和解决问题的能力，因而是培养学生的创新精神和实践能力的一个重要的教学环节和手段。目前结构植物学实验课教学，主要还是沿用传统的验证实验，主要是训练学生掌握基本的实验操作方法，准确的观察、采集、分析和记录实验结果，正确的判断和处理实验数据，同时也培养学生的分析问题和正确表达实验结果的能力。虽然也设计了一些植物学未曾涉及的组织化学方面的综合性实验，但未全面的对学生进行独立设计性和综合性研究能力方面的培养，因而难以使学生获得对今后学习和科研至关重要的独立动手、独立思考和独立解决问题的能力的训练，同时也未能对学生进行其感兴趣的探索性学习和创新性能力的培养。对于生命科学学院高年级本科生，已经学习了植物学、植物显微技术及细胞生物学等多门涉及植物结构和发育的理论知识和实验技能的课程，具备了一定的开展独立性、综合性和设计性实验的能力。为此，我们通过改革现有的结构植物学实验课教学的内容和教学模式，在学生学习结构植物学课程的过程中，除按照教学大纲学习相应的理论知识以外，主要着重培养其今后开展植物结构和功能及相关方面内容的独立研究和独立设计实验的能力；即利用上述课程学到的知识和实验技能，结合结构植物学的学习内容和实验方法、手段，培养学生学会如何从活体的植物材料开始，系统科学的开展植物结构和功能研究的能力，同时培养其独立分析、独立解决问题的能力。具体的来讲，就是利用学会的植物制片的基本方法，结合植物组织化学成分分析技术，在植物形态学、植物组织学和细胞学多层次、不同水平上开展植物结构与功能的关系的研究，及植物发育过程中的形态建成规律的研究。因此，开展结构植物学实验课程体系的改革和优化，对于培养本科生独立思考问题、独立解决问题和独立动手能力具有重要的理论意义和实践意义，其不仅是对学生在植物学、植物显微技术、细胞生物学和结构植物学等各门课程中学到的知识进行综合整合和融会贯通，而且是从植物结构与功能方面的角度，培养学生系统综合利用各门课程的实验手段进行研究和试验的综合性实验技能训练，更重要的是通过这种综合性和设计性实验可以培养学生热爱科学和献身科学精神及独立探索、独立创新的能力。同时开展结构植物学综合性和设计性实验改革和试验，对探索提高高等农业院校生物类创新型人才的培养模式和培养机制，改革与我国新时期生产经济要求不相适应的教学方法和手段，贯彻落实胡锦涛总书记关于培养面向未来的创新型人才的重要指示精神，亦具有重要的理论和实践意义。二、结构植物学实验课程体系的构建与内容优化1、具体改革内容（1）实验课设计和教学手段的改革通过将植物学、细胞生物学、生物化学、植物显微技术、植物生理学和结构植物学等门课程的实验技术实验手段进行融会贯通，对结构植物学的实验课教学进行改革，在现有的5个实验（“植物的细胞结构和组化分析”、“植物的分生组织的特点和类型”、“植物的成熟组织的特点和类型”、“植物的营养器官的结构”和“植物的生殖器官的结构”）的基础上进行实验的重新设计和整合，按照不同的培养和训练目标，将整个实验教学分成三部分：验证性实验：用以验证结构植物学理论教学的内容，加深学生对理论知识的理解和记忆的实验，主要培养学生掌握基本的实验观察操作方法，准确的分析和记录实验结果，正确的判断和处理实验数据的能力，同时为下一步开设综合性和设计性实验打好基础。综合性实验：在教师指导下，培养学生综合的利用植物学、细胞生物学、生物化学和植物生理学等门课程学习的知识和实验技能，对一些植物材料中的组织和细胞结构及组织化学成分进行细致的观察、测定和分析的能力。重点培养学生对知识的整合能力和综合分析及观察能力。 设计性实验：教师给出本门课程现有的实验条件和本学院具有的资源优势、特点，并提出适宜的实验的目标和要求，学生利用自身学过的知识和实验技术，通过对实验目标和要求广泛的文献查阅和信息检索，根据现有的实验条件自行确立题目及决定采用何种实验手段和实验方案开展相关的实验，并自行对实验结果进行观察分析和验证，最终在教师的指导下完成小论文的撰写。主要培养学生独立思考，独立设计，独立开展科研活动的能力和创新性思维的能力。主要实验过程包括：根据实验目的和要求选择适宜的试验材料（或由教师推荐） 实验材料的采集和固定 利用各种植物制片技术对材料进行制片 对其结构进行组织学和细胞学观察利用所学的植物组织化学手段对材料进行组织化学研究和分析 对实验材料进行相关的生理生化分析 通过已检索的文献和利用所学知识进行对实验结果进行分析归纳总结 撰写小论文。（2）实验课成绩评价体系的改革试验对于实验成绩的考核，改变过去仅凭实验数据和实验报告确定成绩的做法，适当增加实验前期文献的检索利用、实验的设计思路和创新性思维所占的比率，根据实验的难度和特点，将考核指标量化分散到实验的各个环节当中去；即对学生所学知识的综合应用能力、实验技能、实验设计、文献与信息的收集和整合能力、实验结果分析和论证能力以及独立创新能力进行综合评价。2、具体教改试验设计：（1）试验班和对照班的不同实验课教学方法和效果对比试验在2005级生命科学学院本科学生的结构植物学实验课教学中，开设以下三类试验：验证性实验：实验题目“植物的分生组织的特点和类型”及“植物的成熟组织的特点和类型”。用于考察该类实验对学生实验操作能力、观察分析能力和结果的归纳总结能力的作用。综合性实验：实验题目“植物细胞的结构观察和细胞主要组成成分的组织化学分析”。用于考察该类实验在培养学生综合利用各门课程知识和实验手段进行植物结构与功能研究上的作用。设计性实验：实验题目“植物营养器官（叶、茎）的结构发育和功能”及“植物生殖器官（花药、胚珠）的结构发育和功能”。用于考察该类实验在培养学生独立开展结构与功能方面研究时在文献利用、科学的实验设计、最佳的实验手段的选择、正确的实验操作和创新性思维能力上的作用。同时以未进行教改试验的生命科学学院本科学生的实验课成绩和实验动手能力作为试验对照。（2）对比实验班和对照班实验成绩和实验动手能力考察试验效果通过新的科学的实验课评价体系获得的结构植物学实验课成绩与上一级学生的同门课程成绩对比，特别是在学生独立思考、独立动手方面的能力的对比，评价教改试验的效果和不足之处，总结经验，以便在下一轮试验中加以改进。（3）通过第二轮对比试验改正不足，并建立稳定的新实验课体系对试验第一阶段存在的问题进行改进和完善，特别应加强难度较大的设计性实验的指导和观察，使得实验能够取得预期的结果。最后通过总结分析试验结果，形成研究成果发表，并可向其他课程推广和提供示范。三、开展综合性和设计性实验教改试验将会面临的问题1、结构植物学实验与其他实验教学的融会贯通结构植物学实验课主要涉及植物的宏观结构和微观结构，在实验课内容的构建和优化过程中，一定要将其与细胞生物学、生物化学和植物生理学等多门课程的内容有机的融合起来，起到连接植物宏观结构和微观结构桥梁的作用。因此除要在实验设计上将各门课程的实验方法和手段融会贯通，同时更要对上述多门课程的实验设备和仪器进行资源整合和共享。这样才能保证综合性和设计性实验的教学效果。2、改革现行的实验室管理制度由于综合性实验和设计性实验时间长，工作量大，加之学生的实验时间存在不确定性和随意性较强的特点，因而对实验课教师和实验室管理人员提出了更高的要求，因此必须加强实验室管理，除现已实现的开放性以外，要建立完善的实验室管理制度，如制定开放实验室学生守则、开放实验室教师守则及开放实验室仪器设备保障与管理办法，以约束学生自尊、自律、守纪和认真负责的科学态度，保证试验效果和试验的系统科学性。同时实验课的教学强度加大后，要求教师有更强的责任感和负责的工作态度。3、实验课程的经费保证由于综合性、设计性实验涉及的内容广泛，时间长，且使用的仪器药品较多，因而较常规实验所需的实验费用要大的多，因而迫切需要所在单位的经费的支持，同时也应通过申报各级教改课题获得资助。在我们的教改试验中，由于担任本课程教学的每个教师都有科研课题，因而采用以科研经费补贴实验，保证了实验的正常进行，同时也锻炼了学生开展科研的基本能力。4、以科研项目带动课程实验教学，实现双赢由于本科生自身知识水平和科研素养决定了其在实验材料和实验方法的选择和决定上具有很大的盲目性和难以决择性，因而，通过将任课教师科研项目的部分内容提供给学生，让他们通过文献检索自己选择实验方法、实验手段，即可提高学生的实验兴趣，也可减少其在实验材料和实验方法选择上的盲动性，同时也为教师的课题研究提供了资料，可谓一