植物生理學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討

唐為萍　陳樹思

[摘 要]設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)不但要求學(xué)生綜合多科知識和多種實(shí)驗(yàn)原理來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，還要求學(xué)生能運(yùn)用已有知識去發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題。以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)“探究影響光合作用強(qiáng)度的諸因素”為例，探討植物生理學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過程、作用、存在的問題及對策。

[關(guān)鍵詞]植物生理學(xué) 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 教學(xué)探討

[中圖分類號] G420 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）15-0129-02

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁蠛蛯?shí)驗(yàn)條件，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并加以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。它不但要求學(xué)生綜合多科知識和多種實(shí)驗(yàn)原理來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，還要求學(xué)生能運(yùn)用已有知識去發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題。其目的在于培養(yǎng)學(xué)生掌握設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的一般方法和步驟，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、創(chuàng)造性，提高學(xué)生組織能力、認(rèn)識能力和開拓創(chuàng)新的意識。[1]下面就以“影響光合作用強(qiáng)度的諸因素”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，探討設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程。

一、案例背景

植物生理學(xué)課程是開設(shè)在大三上學(xué)期的一門專業(yè)必修課，學(xué)生在此之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了植物學(xué)、動物學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)、微生物學(xué)等有關(guān)專業(yè)知識，并進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)具備自主學(xué)習(xí)的知識基礎(chǔ)和相應(yīng)的能力，加之之前的包括“植物光合作用強(qiáng)度的測定”等一系列驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，為本次實(shí)驗(yàn)課的實(shí)施創(chuàng)造了良好的條件。因此我們將教學(xué)目標(biāo)確定為：

（一）知識目標(biāo)

1.明確設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的一般方法和步驟。

2.學(xué)會查閱資料，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，初步掌握科研論文的寫作等方法。

3.學(xué)生能闡明影響光合作用強(qiáng)度的各種因素及在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用。

（二）能力目標(biāo)

1.學(xué)會正確使用分光光度計(jì)、葉綠素測定儀等相關(guān)儀器。

2.初步培養(yǎng)學(xué)生研究選題、組織實(shí)施等能力。

3.提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力和開拓創(chuàng)新的意識。

（三）情感目標(biāo)

1.培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和實(shí)事求是的工作作風(fēng)。

2.培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。

二、實(shí)驗(yàn)過程

（一）分組、選題

1.分組：四至六人一組，自由組合，自己選出組長。確定組長的職責(zé)（與教師的溝通、組員工作的分配等）。

2.選題：總題目“探究影響光合作用強(qiáng)度的諸因素”由教師指定。各組的實(shí)驗(yàn)題目根據(jù)所定的影響因素不同自行擬定，所選實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過程不要太長，以不超過四周為宜。

（二）實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

內(nèi)容包括：選題的目的；實(shí)驗(yàn)原理；實(shí)驗(yàn)所需的儀器、藥品、材料；實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)步驟，注意事項(xiàng)；實(shí)驗(yàn)的預(yù)期結(jié)果；實(shí)驗(yàn)全過程的人員分工等。

（三）教師審核實(shí)驗(yàn)方案

教師根據(jù)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)方案，審核其合理性、可行性，指出問題所在，然后學(xué)生完善實(shí)驗(yàn)方案。

（四）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

按照小組成員分工，利用課余時間根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)儀器、藥品、材料的準(zhǔn)備。包括熟悉儀器的使用方法、藥品的配制、材料的培養(yǎng)等。

（五）實(shí)施實(shí)驗(yàn)

各小組在組長的帶領(lǐng)下，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教師隨時關(guān)注各組實(shí)驗(yàn)進(jìn)展情況，指導(dǎo)學(xué)生如何記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)、拍攝圖片等，針對學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中提出的問題，與學(xué)生共同探討，解決。

（六）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析

利用EXCEL或SPASS等軟件處理數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制各種表格、圖表及對圖片進(jìn)行處理，然后對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

（七）實(shí)驗(yàn)論文撰寫

要求：1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、參考閱讀的資料撰寫實(shí)驗(yàn)論文。2.對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。3.如實(shí)驗(yàn)失敗，分析失敗的原因。4.根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況，提出哪些實(shí)驗(yàn)方法可進(jìn)一步改進(jìn)，并提出下一步的研究思路。

（八）小組討論、匯報交流

各小組組內(nèi)討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果、分析結(jié)論，實(shí)驗(yàn)收獲等，然后選派一名同學(xué)匯報，進(jìn)行組間交流。期間，教師、同學(xué)可向匯報小組每位成員提問，考查學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的情況，分析問題、解決問題及答辯的能力等。

（九）評價

小組自己評價，小組間相互評價，教師評價。包括：1.小組進(jìn)行自我評價：每位學(xué)生自我評價，組員之間互相評價。2.組間評價：對其他小組做出評價。3.教師對各小組、小組各成員做出評價。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（一）積極作用

1.提高了學(xué)生的綜合能力。首先，本次設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)提高了學(xué)生查閱資料的能力、邏輯思維能力、推理能力、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的使用能力、知識的綜合運(yùn)用能力等。第二，本次實(shí)驗(yàn)課大部分時間是由學(xué)生自己支配，學(xué)生是實(shí)驗(yàn)的主體，學(xué)生的主動性和積極性得以充分發(fā)揮，培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。第三，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生要應(yīng)付實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種新情況和新問題，手腦并用，綜合運(yùn)用所學(xué)知識及實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行研究和探索，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。[2]

2.培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)的思維方法。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生善于觀察，嚴(yán)密思維，充分想象，通過設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和研究方法。

3.明確了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的一般方法和步驟。在小組討論、匯報交流環(huán)節(jié)中，幾乎每組的代表都把整個設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)過程如數(shù)家珍般作了匯報。

4.明確了科研論文的寫作規(guī)范。小論文的格式一般由：摘要、引言、材料與方法、結(jié)果、討論、參考文獻(xiàn)組成。[3]所有的學(xué)生撰寫的課程論文格式都很規(guī)范，其中70.8﹪達(dá)到良好（80分）以上。

5.培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生必須實(shí)事求是，對于實(shí)驗(yàn)結(jié)果與書本或教師所授有出入的，也必須認(rèn)真查找原因，弄個水落石出，這就培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。[2]

6.激發(fā)了學(xué)生學(xué)以致用的欲望。在本次設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的匯報交流中，有18個小組的代表都講到如何將實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活環(huán)境等。

（二）問題及對策

1.時間的安排問題。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)一般需要的時間比較長，如果不注意處理好時間的安排問題，往往會導(dǎo)致最后草草了事，達(dá)不到預(yù)期效果。因此我們要求所選實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過程不要太長，以不超過四周為宜。

2.實(shí)驗(yàn)選題問題。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課題的選擇是順利完成設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、達(dá)到教學(xué)目的的關(guān)鍵。選題不當(dāng)， 難度過大或過小、過分超前或滯后均難以達(dá)到設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的。[4]因此，總題目“探究影響光合作用強(qiáng)度的諸因素” 在學(xué)期中由教師指定，兩周后學(xué)生提交選題及設(shè)計(jì)方案，教師審閱并及時提出修改意見。

3.教師的指導(dǎo)問題。在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)過程中，常常會出現(xiàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時目的性不是很強(qiáng)；實(shí)驗(yàn)的可行性預(yù)計(jì)不足；論文的“摘要”、“引言”和“討論”寫不好等問題。這些都有待于教師的指導(dǎo)。教師切不可做甩手掌柜。

4.實(shí)驗(yàn)室的開放問題。為了讓學(xué)生有充足的時間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)向?qū)W生全天開放。

5.實(shí)驗(yàn)的評價問題。通過小組自己評價，小組間相互評價，教師評價三種方式來評價學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力及綜合能力。教師的評價一定要客觀、公正，且應(yīng)注意對實(shí)驗(yàn)過程的評價。

對于師范專業(yè)的學(xué)生，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的有效實(shí)施為其今后在教學(xué)工作中開展探究式教學(xué)與實(shí)驗(yàn)打下了良好的基礎(chǔ)。因此，學(xué)校和教師在重視基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的同時，應(yīng)克服困難，創(chuàng)造條件開設(shè)好設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

[ 注 釋 ]

[1] 張起祥.綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)研究[J].黑龍江高教研究，2008（2）：165-166.

[2] 劉文貴，王運(yùn)娣，裴祥喜等.對高職高專設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的理論探討[J].河北工程技術(shù)高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2005（3）：61-63.

[3] 余沛濤.植物生理學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與習(xí)題匯編（第1版）[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2006：33.

[4] 王琪，周全法，黃紅纓.淺談分析化學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的選題[J].江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2006（4）：88-90.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]