设计性实验在植物组织培养实验教学中的实践与探索

设计性实验是指在完成基础性、综合性实验的基础上, 以不同的实验材料, 不同的实验条件, 结合多学科知识, 由学生自己设计实验, 进行科学研究的初步训练[1]。植物组织培养设计性实验让学生以小组为单位, 确定实验目标, 根据所查阅参考文献和所学知识设计实验方案, 由实验教师对实验方案进行可行性评估和修改完善, 方案确定后, 学生按照实验方案分工协作, 合作实施实验操作, 学生利用课外时间对实验结果进行观测与记录。最后, 学生按照科研论文的格式, 独自撰写课程实验论文。

1 设计性实验在植物组织培养实验中的作用

在设计性实验中, 学生根据培养目的选定合适的材料, 拟定培养方法, 全过程亲自统筹实施, 真正掌握植物组织培养操作技术并增强生产实践应用能力。在实验过程中培养学生之间及与实验教师、实验辅助人员交流、合作的能力;使学生初步掌握撰写科研小论文的方法, 从而使学生为从事相关领域的研究和生产奠定良好的技术基础。

2 设计性实验的实施

(1) 知识贮备:植物组织培养所涉及的知识点较多, 包括植物细胞全能性、脱分化与再分化;培养基组成、植物激素的调控作用等。学生进行设计性实验前须对以上基本知识有一定的认识;植物组织培养是以实验技术为基础的学科, 进行设计性实验前要让学生在培养基配制、外植体选择与消毒及无菌接种操作和人工培养等技术环节上受到一定训练。

(2) 参考文献的查阅:通过书籍、报刊、杂志等文献检索与查阅, 了解试验目标的目的、意义、研究进展和发展趋势, 并为实验方案的设计提供依据。

(3) 实验方案的设计:要求学生4~5人为小组, 选取某一种地方资源植物或具有较大研究价值和经济价值的植物进行不同外植体取材部位、不同基本培养基、不同生长素与细胞分裂素种类及浓度配比、不同培养条件等因素对植物组织培养的影响进行试验设计与探索。拟定观测指标, 对观察结果进行统计分析, 以得出以上因素对该植物组培的影响。

(4) 实验方案的审查完善与实施:实验小组对实验过程进行独立的设计后提前提交给实验指导教师。教师对设计的实验方案进行可行性评价, 对外植体、试剂及实验条件是否能够保证及相关问题采取答疑的方式与学生共同完善实验方案。在实验中碰到的问题, 学生自主独立思考和解决, 教师和实验员共同指导。有关实验室面向学生开放, 采取实验小组组长负责制, 学生在规定的时间内完成实验操作。学生可以利用课外时间观测和记录实验结果[2]。

(5) 课程实验论文的撰写:通过实验结果的观察和记录, 分析不同配方处理和不同培养条件处理的实验结果, 归纳总结形成相关实验的结论, 并完成实验论文的撰写。

3 植物组织培养设计性实验的注意事项

(1) 植物组织培养设计性实验选题要做到四结合:一是与地方资源结合;二是与教师的科研项目结合;三是与市场需求结合;四是与学生兴趣结合, 这样才到做到有的放矢, 学有所用, 最大限度地提高教师和学生的兴趣和探索热情, 并为学校和地方经济的发展奠定基础。

(2) 植物组织培养实验设计要突破课程框架, 做到交叉学科和交叉课程的真正的融会贯通。结合正交试验设计、均匀设计等方法, 采用物理激光或化学诱变剂对接种材料进行处理, 通过组培产生愈伤组织, 测定其叶绿素、吲哚乙酸氧化酶、过氧化物酶等生理生化指标, 通过EXCEL、DPS、SPSS等分析软件进行方差、回归等科学分析, 得出科学合理的实验结论, 以将所学物理、化学、植物生理学、试验设计与统计等多门课程的专业知识有机结合。

(3) 植物组织培养设计性实验的时间安排要根据植物组织培养生长周期安排。外植体接种到培养基中到愈伤组织的形成一般需要2~4周左右时间, 如果设计性实验安排过晚, 本学期的实验课结束前观察不到结果, 学生不能提交实验论文, 所以在进行了基础培养基配制与灭菌、外植体消毒与无菌接种操作后, 就要着手进行设计性实验的安排。为了节省时间, 让学生尽可能多动手做实验, 将文献查阅、方案设计和审查修改、结果观察与记录安排在课余时间进行。

以这种方式进行的植物组织培养设计性实验已经在红河学院2008、2009和2010年农业、设施农业科学与工程等专业进行了3年的实施与探索, 学生们反应效果较好。经过设计性实验, 学生们更多地了解到本学科的研究进展和发展趋势同, 不仅掌握了植物组织培养全过程的操作技能, 而且为今后毕业论文工作的开展甚至就业、创业奠定了良好的基础。

摘要：本文以红河学院植物组织培养实验课程的教学实践为例, 分析了设计性实验在植物组织培养实验课程中的作用, 并对设计性实验的实施与注意事项进行了介绍, 以期对完善该门课程的教学, 提高教学质量, 并对应用型人材的培养打下一定基础。

关键词：植物组织培养,设计性实验,教学质量

参考文献

[1] 洪奇华, 蒋振东.提高动物科学专业实验教学效果的方法与措施[J].黑龙江畜牧兽医, 2005 (2) .

[2] 胡尚莲, 孙霞, 曹颖.植物细胞工程理论与实践教学体系探索与实践[J].中国校处教育, 2008 (2) .