植物生理学设计性实验初探

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摘要：应对贵州省普通本科高校向应用型高校转型发展的需求，结合植物科学与技术专业的人才培养要求及植物生理学实验教学的要求，开设设计性实验“植物生长物质对种子萌发的影响”。通过实施获得以下经验：结合植物科学与技术专业选择常见蔬菜的种子作为材料，开展植物生长物质诱导植物种子萌发的研究。通过改变生长素类、细胞分裂素类等植物生长物质的药剂处理的浓度、浸泡时间以及培养条件等，观察种子的萌发情况，统计8d内各种处理的种子发芽率和下胚轴长。结合实验中出现的现象、问题、结果进行总结分析，探讨改进的方法；增强了学生的学习主观能动性，提高了学生分析问题和解决问题的能力，培养了学生的探索创新精神，为以后进行大学生科研项目及毕业论文的设计奠定一定的基础。

关键词：植物生长物质；设计性实验；初探

植物生理学设计性实验，是集植物生理学课程的综合知识或与其相关课程知识于一体的实验项目，其目的是培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理能力及查阅中外文资料的能力［1-2］。六盘水师范学院植物生理学课程是省级精品课程，是植物科学与技术专业必修的专业基础课，实验学时为36学时。2015年12月，六盘水师范学院被省教育厅确定为贵州省普通本科高校向应用型高校转型发展的试点学校，根据《教育部、国家发展改革委、财政部关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》（教发〔2015〕7号）的要求，以培养学生的实验技能和综合素质为重点，我们准备改革植物生理学实验教学内容和实验项目，对原有实验项目进行整合和改进，降低原来验证性实验的比例，新增设计性实验项目。通过设计性实验项目的增设，充分锻炼了学生查阅文献资料、撰写实验方案、实验操作、实验数据处理和综合分析的能力。通过植物生理学实验系统的技能的训练，逐步提高学生认识问题、分析问题、解决问题的能力，为今后从事与植物生产类相关的工作打好基础。实施以来，在促进教学内容和方法的改进、学生操作技能和科研素质的提高方面取得了一定效果［3-4］。

1实验方案的设计

1.1植物材料的选择。植物生理学是植物生产类各专业的专业基础课，开设学期是大学二年级第一学期，学生仅学过相应的基础性课程，对专业课了解甚少，植物生理学是衔接基础和专业课重要的桥梁纽带，在教学过程中结合植物生产中的相关知识进行植物生理学实验的讲解和实践，不仅可以增加学生对植物生产类的专业兴趣，也为植物栽培的专业课打下良好基础［5］。因此，在进行植物生理学实验教学中我们设计了涵盖“植物生长物质”和“植物的营养生理”两个章节的实验项目“植物生长物质对种子萌发的影响”，由学生自主选择与专业相关的常见的作物种子如番茄、甘蓝、辣椒、茄子、小麦等作为实验材料，通过这样可以在实践过程中培养学生对本专业的兴趣。1.2植物生长物质的选择。植物生长物质是一类能调节植物生长发育的微量有机物，包括植物激素和植物生长调节剂。植物激素是在植物体内合成的，由于含量很低、难以提取，无法满足大规模现代化农业生产的需要，目前，在农业生产中大量使用的植物生长物质主要是植物生长调节剂，包括植物生长促进剂和植物生长延缓剂［6-7］。将学生分成若干小组（每组4～5人），以组为单位，根据已掌握的理论知识，进行相关文献的检索查阅，并进行实验方案的设计与撰写，自主选择不同的植物生长物质的种类、处理浓度及处理时间来处理植物种子，对照为蒸馏水。学生根据自己选择的植物种类，结合期刊数据库查阅文献资料的结果，来设计出具体的生长物质（以下简称药剂）处理条件，写出方案，让教师最后把关。通过这样的方式，可以让学生真正掌握种子萌发实验设计的整个过程、方法，包括实验方案的撰写。1.3培养条件的选择。培养条件的选择包括温度、光照、水分及通气状况。学生根据自己选择的植物种类，结合期刊数据库查阅文献资料的结果，来选择出具体的每一种种子萌发的培养条件。在整个实验过程中，要求学生对每份材料从药剂处理浓度、药剂处理时间到发芽试验均设3次重复，并详细记录实验过程中出现的现象、问题及注意事项。1.4实验方案的确定。通过选择不同的植物材料、不同浓度的药剂处理、不同的处理时间、不同的培养条件，完成了整个实验方案的设计。每4～5个同学为1小组，要求每组同学选择一种植物材料，一种生长物质，分别设计3个不同浓度的药剂及3个不同的浸泡时间的处理，分别以蒸馏水处理为对照，共10个不同的处理进行发芽试验，均设3次重复。

2实验方案的实施

2.1材料处理。学生将选择好的种子材料先消毒，以防种子在萌发过程霉变。然后根据设计好的实验方案，按照药品配制要求对实验所需植物生长物质进行配制，并自己总结实验步骤，绘制出实验操作的流程图和实验操作中的注意事项表。本实验所需要的试剂种类都是植物生长调节剂类，由于这类物质在水中的溶解度不尽一致，有的需要醇为助溶剂、有的需要酸或是碱作为助溶剂，所以在配制过程中需要教师进行适当的指导，由学生自己配制完成。根据方案对已经消毒的种子进行不同浓度的药剂和不同浸泡时间处理。2.2发芽试验。将处理好的种子在培养皿中以滤纸作发芽床，随机选取种子50粒播于其中，放入设定的培养条件下进行实验。2.3种子活力的测定。学生需要熟练掌握种子活力的概念、表示、具体的测定方法及计算公式［8］。在培养过程中，从第3天开始每天定时记录发芽的种子粒数，到第9天为止。第9天记发芽率并随机选取10株测定各处理正常幼苗的下胚轴长，计算种子的活力指数。

3结果分析

根据发芽种子数和下胚轴长的测定结果计算种子活力并进行分析，如不同药剂处理导致发芽粒数和下胚轴长的差异，不同浸泡时间导致发芽粒数和下胚轴长的差异，比较哪种药剂处理可以提高发芽粒数，哪些药剂处理可以促进下胚轴伸长，以及各种不同种子的药剂处理的最适浓度和最适浸泡时间。

4讨论与总结

4.1讨论。实验指标测定完成后，根据实验中出现的现象给学生提出问题，引导学生根据实验现象进行文献资料查询，为什么会出现这样的现象？让学生学会思考研究问题。组织讨论课讨论交流不同药剂处理的最适浓度？讨论为什么有些药剂可以提高发芽粒数？有些药剂可以促进下胚轴伸长？生产上还可以选择哪些药剂处理来提高种子活力？讨论测定结果与理论的联系？并将讨论课所提出的问题及分析结果作为实验报告的讨论［9］。4.2总结。针对实验中的讨论问题进行总结，让学生真正掌握植物生长生理的研究思路、方法，并对植物生长物质的生理功能进行深入讲解，分析植物生长物质对植物种子萌发影响的研究方法，加深学生对植物生长生理理论的理解。并进一步扩展研究范围，说明还可以进行哪些方面的研究，给学生列出植物生长生理研究的方向，如植物生长物质间的相互影响，植物生长物质对植物营养生长、生殖生长和性别分化的影响等［10-11］方面，引导学生深入学习和研究的兴趣。

5撰写实验报告

按照科研论文的格式进行实验报告的撰写，包括题目、中文摘要、关键词、前言、材料与方法、结果与分析、讨论与结论、参考文献［12］。

6效果分析

自2016年实施“植物生长物质对种子萌发的影响”的设计性实验以来，在整个实验实施过程中，学生通过查阅文献自己撰写出实验方案，设计不同的药剂、不同浸泡时间及不同的培养条件、根据实验结果测定不同处理的种子生活力，并根据实验结果对提高种子生活力的方法进行总结，体现了以学生为主体的教学理念。在这个过程中，充分发挥了学生的主观能动性和创造性，让学生积极的参与到整个实验过程中。在整个实验教学过程中，教师积极参与到学生中，对实验过程中出现的问题与他们进行互动交流，在查阅文献资料、实验方案的设计等环节上对学生进行指导，针对学生在实验中出现的具体问题和操作错误，采用提出问题及提示等方法引导学生根据实验中出现的现象，通过查阅文献资料并结合所掌握的专业知识进行问题的分析，最终解决问题。学生自己通过动手实践，可以加深他们对专业理论知识的理解，并扩展到本专业涉及到的其他相关领域的知识，增加了学生对本专业的学习兴趣。本实验综合了植物学实验、植物生理学实验、生物统计和数据分析等方面的理论知识和实验技能，以学生为主体，让学生自主进行文献资料查阅、实验步骤的设计、实验方案的撰写、实验数据的处理及实验结果的分析，最终撰写出完整的实验报告，为学生们提供了一个全方位、多层次的综合试验技能提升平台，以培养学生良好的科研素养。通过这个实验项目的开展，不仅可以提高学生的实验动手能力、综合分析问题和解决问题的能力，并可以加深学生对植物生理学生长生理这章的理论知识的理解掌握，培养了学生的研究兴趣，为以后进行大学生科研项目和毕业论文的设计奠定一定的基础。

作者:方玉梅 李树江 谭 萍 田 森 单位:六盘水师范学院