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摘要 以如何提高杜仲种子萌发率为例，探讨了生物科学专业设计性实验教学方法，通过对学生分组，要求学生自主查阅资料、设计实验方案、完成实验、得出结论、撰写报告，通过这种方式培养学生的创新能力。
关键词 生物科学专业；植物生理学实验；设计性实验；创新能力
中图分类号 G420 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）20-0287-02
Exploration of Design Experimental Model to Students Who Major in Biological Science：Taking“How to Improve the Germination Rate of Eucommia ulmoides Oliver”for Example
LIU Yang
（Shaanxi Xueqian Normal University，Xi′an Shaanxi 710061）
Abstract Taking ″How to improve the germination rate of Eucommia ulmoides Oliver″ for example，the design experiment teaching method for the students of biological science was discussed.The students were in groups，and required to consult data，design experiment project，complete the experiment，draw a conclusion and write reports.In this way，the innovation ability of student was developed.
Key words biological science major；plant physiology experiment；design experiment；creative ability
实验教学是实践教学的重要环节，有助于培养理工科学生的创新能力和综合素质[1-10]。同时，对大学生创新意识和能力的培养已成为目前各个高等院校重要教学内容。设计性实验是指教师给出实验目的和实验条件，让学生自行设计，以培养学生的探索精神和创新的能力为目的[11-12]。结合陕西学前师范学院植物生理学实验教学实际，将科研和实验教学结合起来。这种设计性实验的教学模式在学生创新能力培养方面优势明显，可达到设计性实验教学目标，为高校开设综合性、设计性实验教学积累经验。
1 设计性实验内容设计及教学方式
杜仲种子萌发试验，将学生分为4组，分别以温度、水分、酸碱度及激素赤霉素（GA3）对杜仲种子萌发率的影响，探讨如何提高杜仲种子萌发率。
1.1 结合课本综合性实验内容确定研究方向
各个小组以4个因素中的1个因素作为研究方向，分别研究各因素对杜仲种子萌发率的影响。如“温度对杜仲种子萌发率的影响”等。
1.2 查阅文献和设计、修改实验方案
各小组在确定研究方向后，要求每个小组成员查阅大量的文献资料，设计出实验方案，然后通过组内成员讨论制定小组设计方案[9-12]。每组选派1人利用5 min介绍实验方案。最后，在教师的指导下修改实验方案，形成小组的实验方案。
1.3 实验方案的完成和实验报告的撰写
此类设计性实验除了要求学生在课余时间完成查阅资料，制定方案以外，还需要3～4周在实验室完成实验。在这3～4周内，以开放实验的形式让学生在课余时间自行完成实验方案，教师仅仅起到监督和答疑的作用[10-11]。实验结束后，要求学生用统计学的方法分析实验结果，制出相应的图或表格，分别根据自己的研究内容写出实验报告，如“温度对杜仲种子萌发率的影响”等。
2 教学效果
2.1 学生科研能力得到提高和激发
以往的实验课中，学生既不思考，也不去探究，按照课本上实验目的、原理、步骤一步一步操作，缺乏主动学习性。对实验中出现的一些“奇怪”现象和结果，缺乏质疑能力和探索精神。在设计性实验中，学生经常能在实验过程中提出许多很有研究价值的问题。例如，在酸碱性对杜仲种子萌发率影响测定时，学生在配置不同pH值溶液时，利用有机溶剂配置，避免无机离子对杜仲种子萌发率的影响。这是学生通过反复思考、查阅资料得出的实验方法。经过探索，学生从中感受到成功的喜悦，而且锻炼和提高了质疑能力和求索精神。
2.2 培养了学生的创新能力
在设计性实验中，巩固了学生所学的理论知识，激发了学生的学习热情，有利于培养学生综合运用知识、解决问题和创新的能力。学生都在课余时间里完成整个实验，学习热情得到激发[10-12]，大多利用晚上或周末查阅资料、设计实验方案、做实验。经过多次修改完成实验方案，甚至是对如何配置溶液都查阅不同的资料。如其中一组以“水分对杜仲种子萌发率的影响”为研究内容的小组，5个成员提出5种不同的实验方案，有的方案提出要确定杜仲种子前处理时水分对杜仲种子的浸泡时间，有的方案提出播种后对浇水量的控制等等。所有这些实验方案都抓住了实验设计的关键。经过设计性实验后，学生已经具备初步设计一个生物学问题研究的能力和素养。
在实验操作过程中，学生独立操作，积极思考。学生在实验中遇到问题，教师引导学生由故障现象分析故障原因，使学生一步一步取得实验的成功。学生通过自己的努力完成实验，激发了对实验的兴趣。
3 存在的问题
首先，在整个实验过程中仍存在态度不认真的学生，尤其是综合设计性实验，因为是利用业余时间做，有的学生根本没有参与过，甚至出现抄写别人的实验报告的情况。其次，存在着理论课滞后的情况，特别是综合设计性实验要求在学生基本掌握了理论知识和实验方法后开展效果最佳[9-12]，因此理论课与实验课同时开设不利于培养实验技能和实验创新能力。另外，目前只能是凭着实验报告和实验教师的印象对实验课进行考核，难以使那些态度不端正的学生按照要求完成教学任务，寻找一个合理的考核方法值得研究。最后，对于设计性实验要求实验室的开放时间较长，而学校对于这方面的人员配置较少，难免会使得实验室开放时间不足。同时，指导教师的不足也是亟待解决的一个问题。
4 参考文献
[1] 李忠光，龚明.植物生理学实验教学中的启发式教学[J].云南师范大学学报， 2002，3（1）：42-44.
[2] 李忠光，龚明.植物生理学实验的考核方法[J].实验科学与技术，2004，2（3）：56-57.
[3] 王菱，潘云，赵庆双.关于加强高校实验技术队伍建设的思考[J].实验技术与管理，2002，19（6）：128-132.
[4] 吉爱国.综合性实验教学模式的探讨与实践[J].实验室研究与探索，2007，26（1）：94-96.
[5] 沈为民，黄杰，杨凯.提高综合性设计性实验的教学效果的探讨[J].高教论坛，2012（8）：21-24.
[6] 曹小华，谢宝华，叶姗.大学化学综合性、设计性实验教学研究与实践[J].化学教育，2011（5）：60-63.
[7] 张志良.植物生理学实验指导[M]. 2版.北京：高等教育出版社，1990.
[8] 李秀霞，李艳波，薛春梅.新形势下植物生理学创新教学探索.哈尔滨学院学报，2003，24（2）：125-127.
[9] 顾月芳.“实验探究”教学模式在新综合科学教学中的应用[J].生物学杂志，2004，21（1）：53-55.
[10] 李忠光，杨仕忠，龚明.植物生理学设计性实验教学的尝试[J].植物生理学通讯，2007（5）：935-936.
[11] 胡文海，李晓红，吴杨.植物生理学实验教学中创新能力的培养[J].井冈山师范学院学报，2005（3）：94-97.
[12] 宗梅，吴甘霖，郑爱芳.改良半叶法测定植物光合强度实验的改进[J].现代农业科技，2011（4）：30.
关键词 生物科学专业；植物生理学实验；设计性实验；创新能力
中图分类号 G420 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）20-0287-02
Exploration of Design Experimental Model to Students Who Major in Biological Science：Taking“How to Improve the Germination Rate of Eucommia ulmoides Oliver”for Example
LIU Yang
（Shaanxi Xueqian Normal University，Xi′an Shaanxi 710061）
Abstract Taking ″How to improve the germination rate of Eucommia ulmoides Oliver″ for example，the design experiment teaching method for the students of biological science was discussed.The students were in groups，and required to consult data，design experiment project，complete the experiment，draw a conclusion and write reports.In this way，the innovation ability of student was developed.
Key words biological science major；plant physiology experiment；design experiment；creative ability
实验教学是实践教学的重要环节，有助于培养理工科学生的创新能力和综合素质[1-10]。同时，对大学生创新意识和能力的培养已成为目前各个高等院校重要教学内容。设计性实验是指教师给出实验目的和实验条件，让学生自行设计，以培养学生的探索精神和创新的能力为目的[11-12]。结合陕西学前师范学院植物生理学实验教学实际，将科研和实验教学结合起来。这种设计性实验的教学模式在学生创新能力培养方面优势明显，可达到设计性实验教学目标，为高校开设综合性、设计性实验教学积累经验。
1 设计性实验内容设计及教学方式
杜仲种子萌发试验，将学生分为4组，分别以温度、水分、酸碱度及激素赤霉素（GA3）对杜仲种子萌发率的影响，探讨如何提高杜仲种子萌发率。
1.1 结合课本综合性实验内容确定研究方向
各个小组以4个因素中的1个因素作为研究方向，分别研究各因素对杜仲种子萌发率的影响。如“温度对杜仲种子萌发率的影响”等。
1.2 查阅文献和设计、修改实验方案
各小组在确定研究方向后，要求每个小组成员查阅大量的文献资料，设计出实验方案，然后通过组内成员讨论制定小组设计方案[9-12]。每组选派1人利用5 min介绍实验方案。最后，在教师的指导下修改实验方案，形成小组的实验方案。
1.3 实验方案的完成和实验报告的撰写
此类设计性实验除了要求学生在课余时间完成查阅资料，制定方案以外，还需要3～4周在实验室完成实验。在这3～4周内，以开放实验的形式让学生在课余时间自行完成实验方案，教师仅仅起到监督和答疑的作用[10-11]。实验结束后，要求学生用统计学的方法分析实验结果，制出相应的图或表格，分别根据自己的研究内容写出实验报告，如“温度对杜仲种子萌发率的影响”等。
2 教学效果
2.1 学生科研能力得到提高和激发
以往的实验课中，学生既不思考，也不去探究，按照课本上实验目的、原理、步骤一步一步操作，缺乏主动学习性。对实验中出现的一些“奇怪”现象和结果，缺乏质疑能力和探索精神。在设计性实验中，学生经常能在实验过程中提出许多很有研究价值的问题。例如，在酸碱性对杜仲种子萌发率影响测定时，学生在配置不同pH值溶液时，利用有机溶剂配置，避免无机离子对杜仲种子萌发率的影响。这是学生通过反复思考、查阅资料得出的实验方法。经过探索，学生从中感受到成功的喜悦，而且锻炼和提高了质疑能力和求索精神。
2.2 培养了学生的创新能力
在设计性实验中，巩固了学生所学的理论知识，激发了学生的学习热情，有利于培养学生综合运用知识、解决问题和创新的能力。学生都在课余时间里完成整个实验，学习热情得到激发[10-12]，大多利用晚上或周末查阅资料、设计实验方案、做实验。经过多次修改完成实验方案，甚至是对如何配置溶液都查阅不同的资料。如其中一组以“水分对杜仲种子萌发率的影响”为研究内容的小组，5个成员提出5种不同的实验方案，有的方案提出要确定杜仲种子前处理时水分对杜仲种子的浸泡时间，有的方案提出播种后对浇水量的控制等等。所有这些实验方案都抓住了实验设计的关键。经过设计性实验后，学生已经具备初步设计一个生物学问题研究的能力和素养。
在实验操作过程中，学生独立操作，积极思考。学生在实验中遇到问题，教师引导学生由故障现象分析故障原因，使学生一步一步取得实验的成功。学生通过自己的努力完成实验，激发了对实验的兴趣。
3 存在的问题
首先，在整个实验过程中仍存在态度不认真的学生，尤其是综合设计性实验，因为是利用业余时间做，有的学生根本没有参与过，甚至出现抄写别人的实验报告的情况。其次，存在着理论课滞后的情况，特别是综合设计性实验要求在学生基本掌握了理论知识和实验方法后开展效果最佳[9-12]，因此理论课与实验课同时开设不利于培养实验技能和实验创新能力。另外，目前只能是凭着实验报告和实验教师的印象对实验课进行考核，难以使那些态度不端正的学生按照要求完成教学任务，寻找一个合理的考核方法值得研究。最后，对于设计性实验要求实验室的开放时间较长，而学校对于这方面的人员配置较少，难免会使得实验室开放时间不足。同时，指导教师的不足也是亟待解决的一个问题。
4 参考文献
[1] 李忠光，龚明.植物生理学实验教学中的启发式教学[J].云南师范大学学报， 2002，3（1）：42-44.
[2] 李忠光，龚明.植物生理学实验的考核方法[J].实验科学与技术，2004，2（3）：56-57.
[3] 王菱，潘云，赵庆双.关于加强高校实验技术队伍建设的思考[J].实验技术与管理，2002，19（6）：128-132.
[4] 吉爱国.综合性实验教学模式的探讨与实践[J].实验室研究与探索，2007，26（1）：94-96.
[5] 沈为民，黄杰，杨凯.提高综合性设计性实验的教学效果的探讨[J].高教论坛，2012（8）：21-24.
[6] 曹小华，谢宝华，叶姗.大学化学综合性、设计性实验教学研究与实践[J].化学教育，2011（5）：60-63.
[7] 张志良.植物生理学实验指导[M]. 2版.北京：高等教育出版社，1990.
[8] 李秀霞，李艳波，薛春梅.新形势下植物生理学创新教学探索.哈尔滨学院学报，2003，24（2）：125-127.
[9] 顾月芳.“实验探究”教学模式在新综合科学教学中的应用[J].生物学杂志，2004，21（1）：53-55.
[10] 李忠光，杨仕忠，龚明.植物生理学设计性实验教学的尝试[J].植物生理学通讯，2007（5）：935-936.
[11] 胡文海，李晓红，吴杨.植物生理学实验教学中创新能力的培养[J].井冈山师范学院学报，2005（3）：94-97.
[12] 宗梅，吴甘霖，郑爱芳.改良半叶法测定植物光合强度实验的改进[J].现代农业科技，2011（4）：30.