植物學是生物學的分支學科。研究植物的形態、分類、生理、生態、分佈、發生、遺傳、進化等。對於植物學的論文應該怎麼寫？
植物學綜合性實驗項目的設計與實踐
摘 要:培養學生的綜合素質和創新意識,是實驗教學的一個重要目標。綜合性實驗項目的開設對彌補傳統的驗證性實驗項目的不足和提高學生分析與解決問題的能力方面具有非常重要意義。文章在實踐的基礎上,對有關植物學(形態解剖學部分)綜合性實驗項目的設計、實施等進行了探討,以期為植物學實驗教學改革提供借鑑。
關鍵詞:植物學;綜合性實驗項目;實踐
1 綜合性實驗的概念、特點及意義綜合性實驗是在基礎實驗和驗證性實驗的基礎是上增加綜合性內容,實驗內容既要綜合運用所學理論知識和實驗知識,又增加一定難度,並在整個實驗過程中教師不再詳細講解每一個實驗環節,教師的職責更多的是指出實驗的思想和解決問題的方法,給學生更多的自主性,增強學生實驗動手能力和接受新技術的科學素養。與單一的驗證性實驗相比,綜合性實驗具有內容多、運用的知識面廣(可能會涉及到好幾個相關章節的內容甚至更多)、實驗過程長(傳統的實驗教學中,每一個實驗項目大多數為3學時,而每個綜合性實驗項目所需要的學時數遠遠超過這一學時數)、所涉及的實驗儀器較多等特點,而且給學生留有充分的發揮餘地,有利於培養學生的實踐動手能力、綜合素質和創新意識。據調查,68.3%的被調查者認為,綜合性實驗和設計性實驗對提高自己的思維能力有重要意義,59.8%的被調查者認為綜合性、設計性實驗對自己的要求更高,收穫也更大。由此可見,適宜的綜合性實驗不僅不會削弱傳統的驗證性實驗的教學效果,而且是對驗證性實驗的進一步提升(包括實驗內容和教學方式);學生在實驗過程中不必禁錮和侷限自己的思維,也不必按照固定的模式和實驗步驟按部就班地進行實驗操作,學生可以充分發揮自己在實驗過程中的主動性,也可以在實驗過程中通過積極思維和查閲相關文獻資料等方法獲取有關資料,從而對實驗過程進行必要的調整。因此,綜合性實驗項目在挖掘學生的潛能、培養學生的動手能力、激發學生思維能力等方面都具有傳統的單一驗證性實驗所不能比擬的優點。越來越多的實踐證明,綜合性、設計性實驗對提高學生的綜合素質和創新意識具有非常重要的意義。
2 綜合性實驗項目的設計和實踐植物學(形態解剖學部分)理論課一般是按照種子幼苗、細胞、組織和器官(營養器官根、莖、葉以及繁殖器官花、果實和種子)的順序進行講授的,傳統的植物學實驗也是與此順序完全相對應的,但均為驗證性實驗。如“根”一章中,實驗內容主要為根系類型觀察,以及根尖的分區、雙子葉植物根的初生結構、次生結構、單子葉植物根的初生結構、根瘤、菌根等切片的顯微觀察。這些內容幾乎都是理論課內容的重複,實驗的目的也是為了鞏固學生對理論課知識的`理解和掌握。這些實驗項目在實驗過程中,學生完全可以參考實驗指導按部就班、輕而易舉地完成。因為實驗內容單一,實驗目的也僅僅是對理論課有關知識的“驗證”,因此實驗結果一般都是已知的,學生的實驗報告也就會不加思索地從書本上照抄照搬。在這樣一個過程中,學生對實驗的興趣也會逐漸減退,甚至有些同學不進行實驗操作就已經完成實驗報告。因此,對傳統的植物學實驗項目和實驗內容進行改革是非常必要的。近年來,為了配合實驗教學改革,在實驗教學過程中,針對綜合實驗的基本特點,設計了一些綜合性實驗項目,同時對傳統的驗證性實驗項目也進行了精簡。
2.1 實驗項目的設計綜合性實驗項目的設計首先要考慮實驗項目的基本特點(即內容多、運用的知識面廣、實驗過程長、所涉及的實驗儀器較多和學生髮揮的餘地大等),同時也要考慮到整個課程實驗教學的內容和學時數。因為綜合性實驗項目內容多,所以每個實驗項目所需要的實驗時間比較長,而整個實驗教學學時數不變,因此對驗證性實驗項目必須進行精簡。有鑑於此,在植物學實驗改革過程中,設計了以下幾個綜合性實驗項目。
(1)雙子葉植物根、莖、葉的解剖結構的比較。植物的營養器官在植物體中執行不同的生理功能,在形態結構上也表現出較大的差異。為了加深學生對結構-功能之間的協調統一性的認識,設計了對不同營養器官的解剖結構進行比較的綜合性實驗項目。該實驗項目不僅考慮到雙子葉植物各營養器官的結構,同時也增加了不同營養器官之間結構特徵的比較。在實驗操作過程中,學生自己選擇供試材料,自己設計實驗步驟,自己選擇徒手切片、石蠟切片或冷凍切片等手段進行製片,然後進行顯微觀察。在觀察過程中,學生遇到在課堂甚至教材中都未涉及到的問題的可能性非常大,而這些問題首先要依靠學生自己通過查閲文獻資料,再結合自己所學的有關知識進行解決。整個實驗過程主要包括資料查閲、實驗步驟和方法的選擇與設計、實驗報告的完成等階段,整個實驗過程所需課時數在9學時以上。通過這樣的實驗過程,一方面學生必須查閲相關文獻資料,設計實驗步驟和實驗方法,培養學生動手能力和激發學生在實驗過程中的主動性;另一方面,學生遇到問題後需要通過查閲相關資料和結合自己所學知識進行解決,這樣可以提高學生解決實際問題的能力;由於實驗內容涉及到3個不同章節的淮虎銀,等:植物學綜合性實驗項目的設計與實踐內容,而且要求學生不僅要對不同營養器官和解剖結構特徵掌握的同時,也要對不同器官間的異同進行分析比較,這些結果必須依靠學生自己分析才能得出,另外由於實驗要求將植物的營養器官的結構特徵進行比較,增強學生綜合分析問題的能力,從而加深對理論課知識的理解和掌握。
(2)不同生境中植物根莖、葉的解剖結構的比較。植物營養器官的形態結構除了與本身的遺傳特徵有關外,受環境因素的影響也是非常大的。如果離開環境條件探討植物營養器官的結構,在有些情況下沒有任何意義。為了加強學生對植物營養器官常常會因處於不同的生境條件下而發生一些結構上的適應性變化(如葉的復表皮是植物適應乾旱環境的一種結構特徵,發達的通氣組織是植物某些器官對水生環境的適應性特徵等)的掌握和理解,設計了“不同生境中植物根莖、葉的解剖結構的比較”綜合性實驗項目。實驗要求學生選擇水分梯度上不同生境中植物營養器官解剖結構特點的異同,並分析結構-環境之間的統一性。要完成這一實驗項目,學生必須掌握有關植物營養器官解剖結構的一般特徵方面的知識。學生同樣可以自由選擇供試材料,在實驗過程中儘可能發揮自己的思維和動手能力,實驗報告中要體現不同生境條件下供試材料各營養器官間的異同,並由此分析不同生境條件下植物營養器官是通過什麼樣的結構特點來適應環境的。學生在實驗過程中僅僅觀察特定生境條件下供試材料某一器官的解剖結構特點遠遠不能達到實驗預期的目的,更重要的是通過比較來分析結構-環境之間的關係。通過本實驗,不僅鞏固了理論課上所學的基礎知識,而且也培養了學生科學思維能力和綜合分析能力。
(3)常見被子植物花的形態、結構與傳粉方式的比較。被子植物花的形態、結構與其傳粉方式關係非常密切。在理論課教學中,被子植物花的一般結構作為重點進行了介紹,雖然傳粉方式在被子植物的整個生活史當中非常關鍵,但一般不作為重點在課堂上進行講授。為了讓學生對被子植物繁殖器官和其功能之間的關係有比較直觀的瞭解和掌握,設計了被子植物花的形態、結構與其傳粉方式等內容進行比較的綜合性實驗項目。由於本實驗項目涉及到不同形態和類型的花,而且不同植物的花期差異很大,因此該實驗項目所需實驗時間相對較長。該實驗要求學生對主要傳粉方式(如風媒花、蟲媒花、同花傳粉、異花傳粉等)與相對應花的形態、結構之間的相關性進行分析比較,從而得出規律性的結論。
2.2 實驗項目的開設綜合性實驗項目因為實驗內容涉及範圍廣,所以實驗過程需要比較長的時間。因此,綜合性實驗往往不能按照驗證性實驗的開設方式來進行實驗。在開設綜合性實驗項目的過程中,針對實驗項目所需要的課時數,將綜合性實驗集中在週末進行,這樣可以保證實驗在時間上的連續性。但這種操作方法也存在一定的問題,如在同一學期開設植物學課程的專業和班級較多情況下,不同班級植物學實驗進度就會無法避免地出現差別。針對這一問題,可以將綜合性實驗的整個過程劃分為3個階段,而這3個階段完全可以在不同時間內進行。這3個階段,即資料查閲、實驗方法和實驗步驟的安排計劃階段(第1階段),實驗室操作階段(第2階段),以及實驗報告的寫作階段(第3階段)。
第1階段學生可以根據自己的具體情況安排內容,但必須在第2階段實施前完成所有工作;第2階段由實驗任課教師統一安排實驗時間和實驗地點,學生在這一階段獲得實驗的有關數據和資料;第3階段,學生在任課教師規定的時間範圍內,通過分析第2階段的數據和資料,並結合有關文獻資料,撰寫實驗報告。
2.3 實驗項目的考核傳統的驗證性實驗的考核主要以實驗報告的完成情況為考核依據,然後按一定比例將該成績加入到本課程的總成績中。目前採用兩種方式來進行綜合性實驗項目的考核:①第2階段完成後,每一實驗小組以課堂報告的形式給全班同學和任課教師彙報實驗結果,教師根據彙報情況給每實驗小組打分;②實驗報告的完成情況。實踐表明,兩種考核方式結合使用可能會更客觀地反映學生在整個實驗過程中的表現和對本實驗內容和實驗步驟的掌握程度。另外,在期末考試中,也可以對部分實驗內容進行筆試,以此來進一步檢驗學生對已經操作過的實驗內容的掌握程度。
綜合性實驗項目主要目的是培養學生的綜合素質,因此綜合性實驗項目的開設效果在學生平時的學習過程中也能反映出來,如學生對一些問題綜合分析和解決能力是否得到提高、學生在解決有些問題時能否將所學知識系統地整合起來,等等。
3 結 語雖然目前植物學綜合性實驗項目比較少,但從目前開設情況和學生實驗報告的結果來看,綜合性實驗報告在激發學生學習的積極性和主動性等發揮着不可忽視的作用。同時由於綜合性實驗項目要求學生必須掌握一定的基礎知識,同時在進入實驗室之前必須對實驗的整個步驟有很好地掌握,這就促使學生在綜合性實驗開設過程中必須對實驗進行預習和準備。綜合性實驗項目不僅沒有將傳統的驗證性實驗的作用減弱,相反是對驗證性實驗的進一步提升。在每一個綜合性實驗項目中,都涉及到相關的基礎知識和實驗技能。另外,學生的實驗報告必須依靠學生自己分析,並設計性實驗不能急於求成,根據“因材施教”的原則,將教師在科研中有利於培養學生創新能力和創新思維的部分轉化為設計性、探索性實驗;根據學生的知識結構開發一批設計性、探索性實驗,學生開展這類實驗的具體方法是:在實驗前發給可供學生選擇的設計性、探索性實驗大綱,根據自己的知識結構選擇實驗。具體實施步驟為:學生根據大綱查閲資料→設計實驗→教師論證→開展實驗→完成論文→教師批閲。通過這類實驗使學生對資料查閲及科研選題、實驗設計和論證、實驗的實施和探索、結果分析和討論及科研論文撰寫有了一定程度的瞭解;經兩年來的實踐,學生對實驗效果、科研思維和綜合能力的培養給予了高度評價。
4 建立開放研究室培養學生的科研能力縱觀世界科技發展,許多卓有成效的科技成果都是青年科學家發現的,如Hans Krebs在1932~1937年就發現了鳥氨酸循環和三羧酸循環。高校經過幾年的擴招,學生個體之間的差異有所拉大,對學有餘力的學生要責無旁貸地指導學生開展科研工作,對學生實施個性化教育。低年級學生,尚不具備獨立選題的能力,可吸收他們參與教師的科研項目,培養學生的初步科研能力,青年人思維活躍,通過啟發或“頓悟”可激發學生新的創造性思維;高年級的學生學完了醫學基礎課,可以自己選擇研究課題,教師主要幫助分析、論證,起“導”的作用[9]。放手讓學生大膽實驗,以培養學生的科研能力和自主創新能力,保證優秀人才脱穎而出。
5 結 語深化實驗教學改革,需要從事基礎教育的教師和實驗技術人員不斷的研究、探索和思考,轉變教學理念,實施創新教育,注重培養學生的創新思維和創新能力,特別是培養學生的“自主創新能力”的教學方法,為當代的醫學教育拓展新的實驗教學模式。有利於培養學生的科研思維和創新能力;有利於優秀人才的脱穎而出;有利於啟發學生的發散思維,培養適應社會發展的創造性人才。
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