14次 摘要：加强实验教学是提高学生实践能力、增强创新能力的重要途径,也是高等学校实验教学改革的重要目标,对建设双一流高校及专业有重要作用。笔者改进了《园艺基础实验》课程教学体系,并提出实现该教学体系主要有以下几个方面:增加综合性实验和设计性实验、改 --> 　　摘要：加强实验教学是提高学生实践能力、增强创新能力的重要途径,也是高等学校实验教学改革的重要目标,对建设“双一流”高校及专业有重要作用。笔者改进了《园艺基础实验》课程教学体系,并提出实现该教学体系主要有以下几个方面:增加综合性实验和设计性实验、改革实验教学方法、完善实验课程考核机制。此外,笔者认为提高学生的科研创新意识主要是利用科研平台反哺实验教学,应鼓励学生参与或申报科研项目以及推进创新型师资队伍建设。实验教学效果分析表明,此实验体系对学生综合能力的提升有一定帮助。　　关键词：园艺基础实验; 实验教学体系; 科研创新;　　在高等教育人才培养过程中,实践教学对学生实践能力和创新能力的培养有重要作用。教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中明确提出,要“大力加强实践教学,切实提高大学生的实践能力”。园艺专业有很强的应用性,对实践能力有更高的要求。“双一流”高校的建设任务包含建设一流师资队伍、培养拔尖创新人才、提升科学研究水平等方面,故高校教师的基本教学知识、教学方法、学术水平、科研能力等问题都亟需加强。笔者改进了以“基础验证性实验—综合设计性实验—开放性实验”为一体的园艺基础实验教学体系,并提出了实现该实验教学体系的途径,以及如何更好地提升学生的科研创新意识。　　1 园艺基础实验教学体系改进　　江汉大学生命科学学院2002年组建了生命科学基础实验中心,依托学校教务处和实验设备处,将基础教学和专业教学实验室统一协调管理[1]。本科园艺专业大一下学期开设了《园艺基础实验Ⅰ》课程,共48学时,大二上学期开设了《园艺基础实验Ⅱ》课程,共48学时,均为园艺专业的专业基础实验课程。　　1.1 实验教学模块介绍　　1.1.1 无机及分析化学实验模块　　无机及分析化学实验模块包含以下实验项目:标准溶液的配制与标定、自来水硬度的测定、pH值的测定、铁含量的测定。作为园艺专业的学生,可以通过这些实验项目掌握溶液配制、标定、滴定、标准曲线制作、分光光度法测物质含量等一些化学基本操作知识。通过实验,学生的化学实验基本技能得到了提高。　　1.1.2 植物学实验模块　　植物学实验模块以研究植物形态解剖为主线,包含以下实验项目:植物体色素的提取和测定,植物标本的采集、制作、鉴定与保存,植物组织器官、营养器官、繁殖器官的形态与结构观察。通过这些实验项目,学生掌握了植物标本的制作方法、显微镜的使用技术。其中,显微镜是一种精密的光学仪器,是研究动物和植物细胞结构、组织特征和器官构造的重要工具,学生必须掌握显微镜的构造、使用方法及注意事项。　　1.1.3 植物生理生化和遗传学实验模块　　植物生理生化和遗传学模块包含以下实验项目:植物组织水势、呼吸速率、维生素C含量的测定,不良环境对植物生理生化的影响,植物种子蛋白质组分的分析,植物多倍体的诱导与鉴定,染色体组型分析等。通过这些实验项目,使学生掌握测定胁迫环境及正常环境下生理生化指标的测定方法以及实验设计方法,为学生开展植物生理方面的科学研究提供技术支持。　　1.2 实验教学层次　　园艺基础实验课程由验证性、综合性和设计性等多层次实验内容构成:基础层次,是指验证性项目,是学生需要运用专业知识完成的实验,是学生在基础课程和部分专业基础课程理论学习阶段必须掌握的理论知识;提高层次,以培养学生的创新能力为主,主要是综合性、设计性项目的教学,通过一个实验项目使学生掌握多种实验技术,使学生学习到多个知识点。　　本课程中综合性实验包含以下项目:标准溶液的配制和标定、植物组织的结构与观察、植物种子蛋白质组分的分析、植物多倍体的诱导与鉴定,共40个学时。例如,在“植物种子蛋白质组分的分析”实验教学中,通过实验不仅使学生掌握了植物种子蛋白质组分的提取分离方法,也掌握了植物组织中可溶性蛋白质含量的测定原理,还有较难的SDS-PAGE实验的原理和技术。　　本课程中设计性实验包含以下项目:不良环境对植物生理生化的影响,植物标本的采集、制作、鉴定与保存,共16个学时。本教学体系中设计性实验与综合性实验占实验总学时的58%。故该教学体系的设置能提升学生的实验技能,并提高学习效率。　　在课程设置过程中,应该减少基础验证性的实验,增加综合应用性和创新性实验教学的比重,提高学生对专业知识的综合运用能力,使学生的科学思维和创新意识得到训练,从而实现实验教学层次的有机结合。　　2 园艺基础实验教学体系的实施　　在实验教学体系的实施过程中,应注重学生实验的过程及效果,对此笔者提出了若干措施,具体如下。　　2.1 综合性和设计性实验的设置　　在实验课程中,可以多设置一些综合性实验及设计性实验,提高学生的积极性。　　例如,在“植物种子蛋白质组分分析”实验中,项目难点是SDS-PAGE电泳技术。通过该实验,学生可以接触到较为先进和准确的实验技术,整个实验过程有制胶、点样、电泳、染色、脱色、显色等多个步骤,每个实验步骤都会影响到最终的电泳图谱,能够完整完成这个实验项目的学生,实验操作技能都会得到很大的提升。　　在“不良环境对植物生理生化的影响”实验中,学生可以根据自己的兴趣设计具体实验内容,可以设置不同温度或者光照等各种不良环境,并选择性测定电导率、脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量等生理生化指标。学生自由分组,每组实验材料由学生确定,每组学生必须完成1种植物、2种逆境处理并测定2项生理生化指标,每位学生必须提交1份实验报告。在整个实验过程中,学生完成了自己设计的实验内容,也提高了学生实验过程中的积极性。　　2.2 改革实验教学方法　　在教学过程中要采取多种实验教学方法,基于问题的学习、认知学徒制、抛锚式教学、交互式教学、基于项目的场景和基于目标的学习等教学模式[2-3]都应该被合理运用于本科生实验教学中去。例如,开展微视频[4]、虚拟仿真实验教学[5]等对提高教学效果也是积极且有效的。“以学生为中心,教师辅助”的项目式实验教学法能够更好地提升学生的科学研究素养、创新能力以及实验教师的授课水平。指导教师给出实验题目和要求,从最初的阅读文献、实验设计,到实施实验等过程都由学生自己完成,能够使学生在解决问题的过程中获得更多的能力,包括如何查阅相关资料,如何开展项目研究,如何设计实验方案,如何与小组成员加强沟通与合作,最终提交实验研究报告。　　2.3 完善实验课程考核机制　　园艺基础实验课程考核分为平时进行的过程化考核以及学期末进行的期末考试。平时成绩(包括考勤、作业、课堂提问等),占综合考核成绩的10%,实验成绩(包括实验操作、实验报告和自行设计实验),占综合考核成绩的30%,期末考试成绩,占综合考核成绩的60%。在过程化考核过程中,例如,“植物组织的结构与观察”实验中,每一位学生都必须完成老师布置的薄壁组织、厚角组织、厚壁组织、细胞后含物等的制片与显微镜观察任务,并交由老师打分,还可以通过以下几个方面完善实验教学考核:写好预习报告,课堂实验的讨论,对学生实验过程中遇到的问题、失败的原因等方面进行讨论,以及学生参与实验准备过程,这些都可以作为实验成绩考核的依据。　　3 科研创新意识的培养　　周光礼[6]认为科教融合和产教融合是培养拔尖创新人才的两种方式,前者强调科学研究与教学融为一体,后者强调校企合作;此外,他还提出了以专业为基础的课程体系建设也尤为重要。本科生专业认知度不强,没有牢固掌握基本的理论知识和实验技能,实践能力和创新意识不强;此外,学生在实验过程中偏重实验结果,缺乏实验设计能力的培养,因此,可以通过利用科研平台反哺实验教学、鼓励学生申报科研项目、推进创新型师资队伍的建设等途径来解决学生科研意识不强的困境。　　3.1 利用科研平台反哺实验教学　　谷明霞等[7]认为科研反哺教学就是优先发展起来的科研一方对发展相对缓慢的教学活动的帮助、补充,从而实现科研和教学的共同发展。邢光南等[8]认为,教师是科研反哺教学的主力军,科研成果可以丰富教学内容,提高教学质量,增强学生学习兴趣和学习效果,能及时将先进的学术成果充实到自己的课堂中。例如,胡志辉等[9-10]在“辣椒种子贮藏蛋白的含量测定和电泳分析”项目中,以辣椒种子的贮藏蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白进行了蛋白质含量的测定和SDS-PAGE电泳分析实验,一方面为辣椒种子品质和种子真实性鉴定提供了有价值的资料,另一方面为“植物种子蛋白质组分的分析”实验项目提供了一定的技术支持。该实验项目就是实验教师在大量科学研究工作的基础上设计的一个综合性实验,这个项目避免了以往各个小实验取样不一致而对实验结果难以进行综合分析的问题,也减少了重复制样操作,缩短了实验时间,节约了实验成本。　　3.2 鼓励学生参与科研项目　　科研训练对培养创新型人才至关重要,科研训练与一般的实验课程不同,科学研究过程中没有明确的实验结果,学生需要发挥自身的主动性探索出实验结果。江汉大学鼓励并支持学生申报各类科研项目,到了大学本科三年级,科研能力强的学生也可以提前至大学二年级,学生可以根据已经学习到的理论知识和科研训练期间得到的成果申请相应的课题,开展科学研究。学生可以逐步申请较高级别的科研项目,将科研成果以论文或者结题报告的形式展示,这样可以培养学生独立解决科学问题的能力,为将来从事硕士或者博士的学习和课题研究奠定基础。　　例如,在“不良环境对植物生理生化的影响”实验中,学生可以跟随教师开展课外实验项目,进行“重金属Cd的胁迫对豆科作物的生理生化特征的影响”实验,该实验项目来源于湖北省科技厅计划项目,可使学生更加深入地了解课题的具体实施方式。也可以申报校级学生科研项目或者开放性实验项目,作为学生课堂实验的补充。通过独立主持科研项目,也可以使学生体会到科研道路的艰辛以及结果的不确定性,大大提高他们的科研综合实力和科研思维的敏锐度。　　3.3 推进创新型师资队伍的建设　　习近平总书记2018年5月2日在北京大学师生座谈会上提到:“目前,我国大学硬件条件都有很大改善,有的学校的硬件同世界一流大学比没有太大差别,关键是要形成更高水平的人才培养体系”。园艺专业实践性很强,需要大量的实验教学资源,因此在鼓励学生加强创新意识的同时,创新型教师队伍的建设也应大力推进。　　3.3.1 实现教学资源共享　　应加强实验教师的师资培训,与其他高校合作实现教学资源共享,结合江汉大学自身的实际情况,学习其他优秀高校的教学理念、教学方法、教学资源等,从而提高教学效果。　　3.3.2 鼓励科研教师进行实验教学　　江汉大学生命科学学院近年招聘了一些科研能力较强的博士,在进行科学研究及理论教学的同时,应鼓励他们进行实验课程教学,使学生在具体实验操作以及科研理念方面都有较大程度的提高。　　4 实验教学效果分析　　实验教学的效果是教学体系建立过程中不可缺少的环节。本次调查的对象是江汉大学生命科学学院开设园艺基础实验课程的2014级、2015级、2016级学生,以发放问卷的方式组织学生填写,并进行数据采集,共发放调查问卷70份,回收问卷62份,其中有效问卷61份,有效回收率为98.4%。在实验课程开始之前,笔者对“你希望通过园艺基础实验,在哪些方面有所收获”这个问题进行了问卷调查,具体选项为:巩固理论知识、提高实验技能、交流与合作能力、分析和解决问题的能力、实验探究能力、反思能力。其中,有66.67%的学生选了“提高实验技能”,62.5%的学生选了“分析和解决问题的能力”。可见,学生对实验课程的期待主要是提高动手能力和解决问题的能力。在实验课程结束之后,笔者对“你通过园艺基础实验获得了哪些技能”这个问题进行了问卷调查,由表1可知,学生对验证性实验或者综合性实验基础技能的掌握程度高于综合性实验的复杂技能,且57.38%以上的学生都能掌握复杂技能。由表2可知,学生对各个实验项目的自我评价得分都在80分以上,说明学生对各个实验项目的理解掌握程度都比较高。以2015级、2016级、2017级学生的《园艺基础实验Ⅱ》的考试成绩为例,2015级考试成绩60分以下占比为13.33%,2016级考试成绩60分以下的占比为9.09%,2017级考试成绩60分以下的占比为0%。故学生的期末综合考试成绩在不及格区段占比有逐年下降的趋势,说明此实验教学体系对学生成绩的提高有一定的积极作用,具备一定的可行性,并具有较大的潜力。　　此外,近几年园艺专业学生的科研能力得到了较大的提升,学生跟随有科研项目的教师一起从事科学研究并发表论文,并组成科研小组一起申报各类科研项目,其中,园艺本科班学生以第一作者在SCI上发表论文,这与学生学习期间形成的良好基础是分不开的。故此实验教学体系对学生学习及科研能力的提升有较大的帮助。　　表1 掌握实验操作技能的人数和百分比　　　　表2 学生自我评价得分　　　　5 结语　　《园艺基础实验》作为园艺专业的核心课程,在教学活动中要以学生为主体,培养他们科学思考问题和解决问题的能力,提升他们的实践动手能力,激发他们的创新性。教师一定要结合本校办学特色和人才培养目标,在完成实验教学的基础上,将先进的实验技术及科研成果运用到本科生的实验教学中去,实现应用型人才培养的目标。　　参考文献　　[1]雷刚,杨雄,陈禅友,等.生命科学基础实验课程结构改革的探索[J].实验室研究与探索,2008,27(11):89-92.　　[2] JONASSEN D H.学习环境的理论基础[M].郑太年等,译.上海:华东师范大学出版社,2002:2.　　[3]翟玉莹,郑海霞.花卉装饰技术课程项目教学体系的建立[J].中国园艺文摘,2017(2):213-214.　　[4]李建军,许昭,白艳红,等.微视频化学实验教学模式的探索与实践[J].实验室研究与探索,2017,36(1):189-191.　　[5]李平,毛昌杰,徐进.开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设,提高高校实验教学信息化水平[J].实验室研究与探索,2013,32(11):5-8.　　[6]周光礼.“双一流”建设中的学术突破[J].教育研究,2016(5):71-76.　　[7]谷明霞,包继华.“科研反哺教学”模式的研究与实践[J].中国电力教育,2014(35):25-26.　　[8]邢光南,管荣展,盖钧镒.科研反哺教学在生物统计与试验设计课程中的初探[J].中国农业教育,2017(5):67-70.　　[9]胡志辉.种子蛋白质组分分析的综合性实验设计[J].江汉大学学报(自然科学版),2010,38(2):68-70.　　[10]胡志辉,陈禅友,雷刚.辣椒种子贮藏蛋白的含量测定和电泳分析[J].种子,2007,26(1):18-21.