全 文 ：植物生理学通讯 第 44卷 第 3期，2008年 6月554
植物生理学实验模块教学方式的探索与实践
蒋素梅，黄胜琴，李玲 *，冷佳奕，李娘辉
华南师范大学生命科学学院，广州 510631
收稿 2008-03-07 修定 2008-05-14
资助 广东省本科高等教育教学改革项目(BKJG200725)和华
南师范大学“十一五”教学改革项目。
* 通讯作者(E-mai l：l i l ing5 02 @1 26 .com；T el：0 20 -
8 5 2 1 1 3 7 8 )。
为了响应教育部、财政部实施“高等学校本
科教学质量与教学改革工程”精神，深化高等教
育教学改革，提高教学质量，增强学生的实践能
力和创新精神，近年来，我们在独立开设植物生
理学实验课(36个学时)的基础上，开展了模块教
学方式的探索与实践。
实验课程分为两个阶段：第一阶段，对学生
的植物生理学基本技能的训练，注重学生基本实
验操作技能和基本研究方法的培养，26个学时；
第二阶段为综合设计试验阶段(10个学时)，注重培
养学生的综合应用能力，提高创新和科研能力。
根据教学目标，第一个阶段的植物生理学基
础实验内容分为 4个模块(表 1)，各模块由 3~6个
相关的实验内容组成，安排在一天的教学时间内
完成。
第一个模块以光合作用实验内容为主线，提
取叶绿素后，进行分离和理化性质鉴定，将分离
出来的黄色素和绿色素溶液分别进行光谱扫描和定
量测量。这样，学生可以掌握由浅入深的科学研
究思维方式。叶绿素无需重复提取，可以减少药
品用量和化学试剂对环境的污染。实验过程中，
学生可以用SPAD-502叶绿素仪(日产)测定活体的
叶绿素含量，用 CB-1120光合蒸腾测定仪测定试
材的光合速率。
第二模块为种子萌发生理，以种子萌发过程
为主线，要求学生检测种子(如玉米)的活力，观
察种子萌发，分析“种子萌发率”与“种子活
力”的区别。萌发的幼苗同时可用作第 3个模块
“植物的溶液培养”实验中的材料。测定种子萌
发过程中的淀粉酶活性，让学生了解种子萌发过
程中淀粉的水解与淀粉酶形成的关系，认识种子
在萌发过程中主要物质的转变。
表 1 2007年植物生理学实验课模块实验教学内容
模块实验 模块实验内容
模块 1：光合作用 (1)叶绿体色素的提取分离及其性质鉴定；(2)叶绿素 a和 b含量测定；(3)光合速率测定(CB-1120
光合蒸腾测定仪)
模块 2：种子生理 (1 )种子活力测定(T TC 法和红墨水法)；(2)种子萌发条件及萌发率测定；(3)种子萌发时淀粉酶
活性的分析
模块 3：植物矿质营养 (1)植物的溶液培养；(2 )植物灰分元素的分析鉴定；(3 )硝酸还原酶活性测定
模块 4：逆境对植物组织的伤害 (1)植物组织水势的测定；(2)植物组织水分含量测定(HG63 水分测定仪)；(3)叶片细胞质膜相对
透性的测定；( 4 )脯氨酸含量测定；( 5 )植物组织中可溶性糖含量的测定
第三模块为植物矿质营养部分，由学生独立
配制各种试剂和营养溶液，做种子萌发和幼苗生
长实验，学生负责培养幼苗，自主选择不同的培
养条件，及时观察实验现象，如观察幼苗的形态
变化，测定生长率、器官鲜重和根冠比等；测
定硝酸还原酶活性，分析植株叶片的 P、S、K、
Fe等元素。要求以图片和表格展现实验结果，以
训练和培养学生正确分析实验结果，增强学生观
察和综合分析的能力，从而加深他们对理论知识
的理解和掌握。
第四模块为逆境对植物组织的伤害部分，学
生可以选择合适的植物材料和不同的逆境条件，
了解不同逆境对植物生长的影响以及植物的抗性能
力。在实验报告中学生须正确应用表格、图片说
明逆境对植物的伤害，分析不同的环境条件下植
物体内发生的生理生化变化(如组织细胞质膜的相
对透性、脯氨酸含量、可溶性糖含量)与适应逆
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境的关系，从而训练学生综合分析问题和解决问
题的科研能力。
根据不同专业和学科发展，每学年设置的模
块实验内容都要更新，比较全面地涉及植物生理
学基本实验技能和技术的各个方面，以训练学生
对植物生理学理论知识的理解能力和培养学生发现
与解决问题的能力。
为了保证教学效果，我们在模块实验教学之
前，先组织一个教学单位时间，让学生熟悉植物
生理学实验中常规仪器设备的使用。有些设备仪
器学生在“生物化学实验”和“微生物学实验”
课程中已经使用过，再次操作熟悉，效果甚好。
此外，实验室全天开放，由两位老师全程跟班指
导，及时发现和帮助学生解决在实验操作中遇到
的问题。每一次模块实验分 2个阶段：第 1周次
(课程表中不安排)由学生完成预习报告，报告内
容涉及实验原理、操作步骤、设备使用、试剂
的配制和要关注的问题等，最后，报告送交教师
批改；第 2周次(课程表中安排时间)上实验课(表
2 )，教师结合预习报告的作业情况进行重点讲
解，提出启发性的问题，并指出操作中应注意的
问题以及造成误差的各种原因，引导学生思考。
表 2 植物生理学实验模块实验教学时间安排
时间安排 内容安排
第 5周 介绍本课程的内容、安排、要求，实验室规则；熟悉植物生理学常规仪器设备的使用；预习光合作用模块内容
第 6周 光合作用模块
第 7周 完成光合作用模块实验报告；预习种子生理模块实验内容，完成预习报告
第 8周 种子生理模块实验
第 9周 完成种子生理模块实验报告；预习植物矿质元素模块内容，完成预习报告
第 10周 植物矿质元素模块
第 11周 完成植物矿质元素模块实验报告，预习逆境对植物组织的伤害模块内容，完成预习报告
第 12周 逆境对植物组织的伤害模块
经过几年来的教学实践，模块实验教学方式
受到了学生的欢迎。根据对 2005级生物科学专业
95位学生的问卷调查结果表明，有 95.8%的学生
认为模块教学方式可以“增加动手操作和思考问
题的机会，有利于在学习过程中自主地进行知识
的拓展，创新能力的提高和掌握实验操作的整体
性，建立较清晰的实验思路，学会如何分配实验
时间以及小组内和小组之间的团结合作”和“合
理利用时间，有条理地开展实验，提高实验效
率”。这主要体现在以下几个方面。
(1)激发学生的探求心理和科学研究意识。模
块实验可以将单项实验内容联系起来，因而植物
生理学实验可以系统化，学生也可以学会将分散
和孤立的实验进行连接，综合分析实验中的现象
和结果，实验过程就自然地转变成一项科研活
动，学生的科研思想充分调动，因而他们在实验
过程中能主动发现问题，自觉设计、摸索实验条
件。如在做“高温和低温对植物组织的伤害”实
验时，常会出现低温处理的材料的溶液导电能力
比常温下的还低，学生经过实验，提出用四叶期
玉米苗作材料，此时根系较大，胚乳几乎消耗殆
尽，易于去除和清洗干净，从而可减少材料引起
的误差；他们考虑到低温条件下，物质渗出速率
对实验测定结果有影响，因而设计将低温处理的
材料放在室温中平衡一段时间；考虑到不同抗寒
植物对测定结果的影响，选用不同抗寒植物进行
实验。这样，处理之间的差异清晰直观。其他
如“叶绿素性质”与“叶绿素含量测定”(张志
良和瞿伟菁 2005)分别用100%和80%丙酮提取叶
绿素的原理以及对“可溶性糖含量测定”实验(提
取剂、提取温度和时间、脱色和显色)中的优化
条件都进行了研究，都取得了较好的效果。
(2)充分利用课堂时间，提高教学效率。在
一天的模块实验教学时间内，学生可以合理安排
实验操作，充分利用显色、保温、水浴和过滤
等过程的等待时间，课堂效率明显提高。如在
“逆境对植物组织的伤害”模块中，测定“可
溶性糖含量”和“含水量”实验中需要水浴、
过滤和烘干，等待时间较长，在这期间安排学生
将测定质膜透性和脯氨酸含量穿插进行。又如
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“叶绿素含量测定”和“叶绿体色素的提取分离
及其性质鉴定”等实验可以组织在一起完成，这
可避免叶绿素的重复提取，节约实验材料，充分
利用层析实验过程的等待时间，从而提高了课堂
效率。
(3)增加和提高学生动手能力。模块实验要求
每个学生都要操作，各组成员需要互相配合，实
验室全天开放，学生可以随时进入实验室进行准
备、观察、管理和测定等。而且学生在操作失
误或者实验失败时，可以有足够的时间思考和调
整，如在“叶绿素 a、b 含量测定”和“可溶
性糖含量测定”过程中，由于样品量和提取效果
有可能不同，稀释倍数也会存在差异，这样学生
可以在充足的时间内通过反复实验，自行摸索条
件，因而可取得更好的实验结果。另外，由于
时间和空间充分，学生还可以根据自己的兴趣和
能力，增做一些感兴趣的实验内容，如在光合作
用模块实验中，有的学生还选做了“光合作用的
必要条件”等经典实验；在测定植物组织水势的
同时，有些学生选做了“质壁分离法测定植物组
织渗透势”的实验。同时，各项实验内容在操
作时间上可以交叉进行，这样既可避免大家在同
一时间内使用同一种仪器设备或者试剂药品，又
可以为每一个学生增加更多的动手操作机会。
当然，模块实验教学方式在实施过程中也出
现了一些问题。例如，模块实验要求在一天内完
成，每一个模块都由 2~5个实验组成，内容比较
多，涉及的知识面也比较广，这就要求学生课前
必须做好充分预习。为此，我们要求学生写预习
报告，课前交由教师批改，这样老师可以了解学
生课前预习情况和对与相应模块实验相关的知识理
解程度，这样教师课前可根据学生的理解水平适
时调整讲解内容和方式。在每一个模块实验开始
之前，教师都会预先提出一些有启发性和探索性
的问题，指导学生自觉查找资料和认真思考。另
外，模块实验还要求学生要有良好的理论和系统
知识，这样才能更有利于理解模块实验的系统
性，获得更好的教学效果。为此，我们对实验
课和理论课的上课时间作了相应的调整，一开学
就安排讲授植物生理学理论课，第 6周才开始进
行模块实验教学。
经过模块实验的训练，一般学生都具备了较
好的基本实验技能方法，有一定的分析问题、解
决问题能力，而后进入第二阶段——综合设计实
验教学阶段。由教师指导学生查阅资料和自行选
题，2位学生一组，撰写实验设计报告，经教师
就实验方案的科学性和可行性进行审定修改后，
再由学生独立完成从材料准备、试剂配制、实验
操作、数据整理、结果分析直到论文撰写的过
程。最后在全班综合设计实验工作汇报会上介
绍。近年来，学生的综合设计实验的选题涉及的
方面很多，通过综合设计实验的训练以及小论文
的写作，学生的综合实验设计和分析能力以及科
研素质都有不同程度的提高，每一学年都有 2~4
篇学生完成的综合设计实验论文在不同的学术刊物
上发表。
参考文献
张志良, 瞿伟菁(2005). 植物生理学实验指导. 第 3版. 北京: 高等
教育出版社, 62~67, 127~128