植物生理生化实验（精选6篇）
植物生理生化实验 篇1
1 引言
在很早以前,许多国家就有将污水排入天然湿地进行处理的做法。20世纪初期,在美国麻省的两块面积分别为19.4hm2和 2.4hm2的香蒲 (Typha orientalis)沼泽用于废水处理,运转至今己有80年以上的历史。在北美和东、北欧等地至今仍有一些自然湿地用于废水处理[1]。由于天然湿地具有净化污水的功能,并在用于废水处理方面成效显著。但通常在需要处理废水的地方往往找不到天然湿地,同时,天然湿地处理污水不易控制,若处理不当,会对天然湿地资源和生态系统造成破坏[2]。因此,用于净化污水的人工湿地应运而生。
对于人工湿地来说,水生植物是其发挥净化功能的核心组成部分。近年来,我国学者对芦苇、香蒲等水生植物净化污水的效果开展了许多研究[3,4],而许多学者在筛选水生植物多是采用植物对某种元素的积累量作为标准[5,6],对于水生植物对污水胁迫响应的研究较少。植物生长状况的好坏关系到人工湿地能否发挥其功能,在逆境胁迫下植物的正常生理代谢必将受到影响,而不同植物对于污水胁迫的耐受能力存在差异,所以有必要针对水生植物在污水胁迫下的生理生化特性进行研究。本试验选取人工湿地中常见的4种水生植物水葱(Scirpus validus),芦苇(Phragmites australis )、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum),测定各植物在污水胁迫下的生理生化指标,研究它们在污水胁迫下的生理变化,为今后人工湿地中水生植物的选择提供理论依据。
2 材料和方法
2.1 试验材料
选取高原湿地常见的4种水生植物水葱(Scirpus validus)、芦苇(Phragmites australis)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)为试验材料,引种在西南林业大学国家高原湿地研究中心钢架大棚内。为保证植株生长稳定且无明显个体差异,先用清水培育两周,然后把长势较一致的植株,植入1.2m×1.0m×0.8m的玻璃污水试验床中,每个污水试验床分为3个单元,各单元通过隔板孔道连通,在挺水植物单元铺设30 cm厚的细沙,在沉水植物单元铺设15 cm厚的细沙以保证水生植物的生长。试验时间选在6～10月,每隔30d选取植株上生长部位和叶龄相似的叶片,测定4种生理生化指标,分析植物对于污水胁迫的生理响应和生长特性。
试验所用污水取自西南林业大学校园生活污水,初始水质TN浓度为16.20±0.41mg·L-1,TP浓度为1.18±0.01mg·L-1。
2.2 测定项目
丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法,可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250法测定,游离脯氨酸(Pro)含量采用茚三酮法测定,可溶性糖含量采用蒽酮法测定[7]。对所测得的各指标数据采用Excel 2003,以及SPSS 15.0进行方差分析。
3 结果分析
3.1 污水胁迫对植物丙二醛含量的影响
当植物处于逆境条件下,细胞内产生过量自由基,这些自由基能引发膜脂过氧化作用,造成膜系统的伤害。主要反应是,活性氧促使膜脂中不饱和脂肪酸过氧化产生丙二醛(MDA)。后者能与酶蛋白发生链式反应聚合,使膜系统变性[8]。膜系统受到伤害后,其选择透过性降低,导致细胞内部正常生理代谢活动的紊乱。因此,常利用丙二醛作为膜脂过氧化的一个指标,用来反映植物细胞膜过氧化的程度以及对于逆境条件的抗性强弱。
以不同植物种类以及污水胁迫时间作为两个因素,可以对4种水生植物的丙二醛含量变化进行交叉分组的两因素有重复观察值方差分析。
从表1可以看出,在污水胁迫下,不同水生植物种类和污水胁迫时间对于植物丙二醛含量的影响达到极显著水平(P<0.01),植物种类与胁迫时间交互作用对于植物丙二醛含量的影响也达到极显著水平(P<0.01)。从均方比来看,两种因素相比较,植物种类对于丙二醛含量的影响更为显著,强于胁迫时间以及两者交互作用的影响。
从图1看出,在污水胁迫下,除水葱外其余三种植物丙二醛含量都随胁迫时间的增加而升高。水葱在整个试验过程中其丙二醛含量一直稳定在0.7μmol/g左右,表明污水并未对水葱的细胞膜脂产生明显的毒害,细胞膜过氧化程度没有明显的加剧,对污水环境适应较好,抗逆性较强。芦苇与微齿眼子菜的丙二醛含量变化趋势较为相似,但微齿眼子菜的变化幅度较芦苇高。金鱼藻在受到污水胁迫60d开始丙二醛含量急剧增加,增幅大于微齿眼子菜和水葱,表明在污水环境下60d后金鱼藻细胞膜质过氧化程度显著增加,细胞内过氧化产物大量累积,抗逆性较差。
综上所述,丙二醛含量一定程度上反映了植物在逆境胁迫下的细胞膜质过氧化程度和抗逆性强弱,从试验结果看,丙二醛含量与胁迫时间呈正相关,植物种类间丙二醛含量亦存在差异,挺水植物水葱、芦苇抗逆性较沉水植物微齿眼子菜和金鱼藻要好。
3.2 污水胁迫对植物可溶性蛋白质含量的影响
在植物受到环境胁迫时,自身通过体内调节作用以减轻胁迫造成的伤害,其中渗透调节是植物提高抗逆性的一种重要途径。而可溶性蛋白可作为一种渗透调节物质,其主要作用是调节渗透势,因此在探讨植物逆境生理时,可溶性蛋白含量在一定程度上反映出植物抗逆性的强弱。
以不同植物种类以及污水胁迫时间作为两个因素,可以对四种水生植物的可溶性蛋白质含量变化进行交叉分组的两因素有重复观察值方差分析。
从表2可以看出,在污水胁迫下,污水胁迫时间对于植物可溶性蛋白质含量的影响达到极显著水平(P<0.01),植物种类与胁迫时间交互作用对于植物可溶性蛋白质含量的影响也达到极显著水平(P<0.01),植物种类对于可溶性蛋白含量的影响并不显著。从均方比来看,两种因素相比较,胁迫时间对于可溶性蛋白含量的影响更为显著,强于植物种类以及两者交互作用的影响。
从图2可以看出,4种植物在污水胁迫下可溶性蛋白的变化趋势各不相同。水葱在第30d时可溶性蛋白含量较试验开始时有所下降,此后在第60d时上升,90d后开始持续上升,120d时达2.7mg/g,随着受污水胁迫的时间增长,水葱通过提高可溶性蛋白含量来抑制胁迫。芦苇在试验前60d可溶性蛋白含量变化比较平稳,有小幅下降,第90d时迅速升至3.1mg/g,表明在试验前期,污水胁迫并未引起芦苇可溶性蛋白含量的明显变化。眼子菜在30d时可溶性蛋白含量达2.6mg/g,60d时下降至1.8mg/g,随后缓慢上升,表明微齿眼子菜在受到污水胁迫后通过迅速提高可溶蛋白含量抑制了胁迫伤害,随后降至正常水平,随着胁迫时间的增长可溶性蛋白含量再次升高。金鱼藻相比其他三种植物,可溶性蛋白含量变化并不明显,且含量呈持续下降的趋势。
综上所述,提高可溶性蛋白含量是植物在面对污水胁迫时维持正常生理代谢的途径之一,但不同植物对于污水胁迫的响应各不相同,胁迫时间对其有较大影响,挺水植物水葱、芦苇抗逆性较沉水植物微齿眼子菜和金鱼藻要好。
3.3 污水胁迫对水生植物脯氨酸含量的影响
目前许多针对植物体内脯氨酸渗透调节作用的研究都认为逆境条件下植物
体内的脯氨酸含量明显增加,是最为有效的渗透调节物质之一,而抗逆性强的品种往往能积累更多的脯氨酸,因此脯氨酸含量一定程度上反映了植物的抗逆性强弱。
以不同植物种类以及污水胁迫时间作为两个因素,可以对4种水生植物的脯氨酸含量变化进行交叉分组的两因素有重复观察值方差分析。
从表3可以看出,在污水胁迫下,不同水生植物种类和污水胁迫时间对于植物脯氨酸含量的影响达到极显著水平,植物种类与胁迫时间交互作用对于植物脯氨酸含量的影响也达到极显著水平。从均方比来看,两种因素相比较,植物种类对于脯氨酸含量的影响更为显著,强于胁迫时间以及两者交互作用的影响。
从图3可以看出,污水胁迫下水葱的脯氨酸含量较其余三种植物低,但其在120d时脯氨酸含量急剧上升,结合之前丙二醛积累量在120d时达到峰值可以看出水葱通过积累大量脯氨酸来抑制污水环境造成的伤害。芦苇依旧是4种植物中脯氨酸含量最高的植物,其脯氨酸积累量随胁迫时间的增加而升高,表明在污水胁迫下,芦苇依然能通过积累脯氨酸来抑制污水胁迫。微齿眼子菜的脯氨酸含量则随胁迫时间的增加呈现下降的趋势,抗逆性较差。金鱼藻脯氨酸含量与胁迫时间呈正相关,但其积累量较小,通过积累脯氨酸抑制胁迫伤害的能力有限。
综上所述,脯氨酸含量一定程度上反映了植物在逆境胁迫下的调节渗透的能力以及抗逆性的强弱,从试验结果看,脯氨酸含量随胁迫时间的增加呈现上升趋势,然而不同植物积累脯氨酸的能力存在差异,芦苇最强而水葱最弱。
3.4 污水胁迫对水生植物可溶性糖含量的影响
在不同逆境下,植物正常代谢会受到影响,而各种可溶性糖含量在植物体内对环境胁迫的变化非常敏感,因此,是指示植物遭受环境胁迫程度的重要指标。同时可溶性糖也是一种渗透调节物质,植物为了适应逆境条件,往往在体内积累一些可溶性糖,以降低渗透势。
以不同植物种类以及污水胁迫时间作为两个因素,可以对四种水生植物的可溶性糖含量变化进行交叉分组的两因素有重复观察值方差分析。
从表4可以看出,在污水胁迫下,不同水生植物种类和污水胁迫时间对于植物可溶性糖含量的影响达到极显著水平,植物种类与胁迫时间交互作用对于植物可溶性糖含量的影响也达到极显著水平。从均方比来看,3种因素相比较,植物种类对于可溶性糖含量的影响更为显著,强于胁迫时间以及两者交互作用的影响。
从图4可以看出,在污水胁迫下两种挺水植物的可溶性糖含量变化幅度要明显大于两种沉水植物。水葱可溶性糖含量在60d时达到峰值,此后呈上下波动的趋势。芦苇的可溶性糖含量60d时急剧上升,且之后一直维持在较高水平,表明在受到污水胁迫后,芦苇主动积累可溶性糖,调节渗透,抑制胁迫造成的伤害,两种沉水植物可溶性糖含量随着胁迫时间的增加有上升的趋势,但到达峰值的时间存在差异,表明二者对于污水胁迫的反应速度不同。
综上所述,可溶性糖含量一定程度上反映了植物在逆境胁迫下的调节渗透的能力以及抗逆性的强弱,从试验结果看,不同植物间可溶性糖含量的变化趋势存在显著差异。
4 结语
植物能够迅速识别外界环境的变化并作出响应,这直接与细胞膜系统的变化有关。因此,外界环境的胁迫会首先作用于细胞膜,使其理化性质产生改变,导致细胞膜选择透过性下降,同时引起细胞内电解质的外渗[9,10]。同时,在逆境条件下,细胞膜因积累的氧自由基引发膜脂过氧化,导致酶蛋白失去活性,而丙二醛是膜脂过氧化的最终产物,它的积累会进一步的降低细胞保护酶的活性,从而加剧细胞膜脂的过氧化程度[11]。在研究植物抗逆性是丙二醛被广泛用于表示植物细胞膜系统的受伤害程度。研究表明,当丙二醛含量大量增加,表明体内细胞受到较严重的破坏,导致大量电解质外渗,使质膜透性增加[12]。
在本试验中,分析丙二醛含量的变化可得4种水生植物在受到污水胁迫后细胞膜质过氧化程度升高,细胞内氧化产物累积,丙二醛含量升高。在污水胁迫下,两种挺水植物的丙二醛含量普遍低于沉水植物,表明其对污水胁迫具有更好的抗性。此外,4种植物的丙二醛累积量峰值集中在试验后期出现,表明胁迫时间越长,植物受到的逆境伤害越大。从试验结果看,丙二醛含量与胁迫时间呈正相关,植物种类间丙二醛含量则存在差异,挺水植物抗逆性较沉水植物要好,这与岳海涛等的研究结果基本一致[13]。而产生这一现象的原因可能是挺水植物大部分的叶片高于水面,正常的光合作用不易受到污水的影响,同时也与不同植物间在胁迫下本身的保护机制,产生保护酶的能力不同有关。
在干旱、高温等不良环境下,细胞会被动的丢失一些水分。胁迫条件下,细胞主动形成渗透调节物质,提高溶质浓度,从外界吸水,适应逆境胁迫,这种现象称为渗透调节,这是关系植物抗逆性的重要因素。渗透调节物质主要有包含氨基酸、可溶性糖、有机酸、可溶性蛋白质、可溶性酚类和一些无机离子。其中,脯氨酸是最有效的调节物质之一,在多种逆境下,植物体内都积累脯氨酸这一现象已在对小麦[8],黄菖蒲、梭鱼草等植物[14,15]的研究所证实。
在污水胁迫下,从脯氨酸积累量总体来看,芦苇最强而水葱最弱。可溶性蛋白是也是一种渗透调节物质,提高可溶性蛋白含量是植物在面对污水胁迫时维持正常生理代谢的途径之一,但不同植物对于污水胁迫的响应各不相同,其变化与胁迫时间相关,总体看挺水植物的抗逆性要强于沉水植物。从可溶性糖积累量来在污水胁迫下,芦苇的可溶性糖积累量和变化幅度都高于其余3种植物,表明这是芦苇适应污水环境以及抑制污水胁迫伤害的重要途径。
综合4个生理指标来看,污水胁迫下,4种水生植物的正常生理代谢活动均受到影响,他们对于污水胁迫的生理响应则存在差异,不仅不同植物表现出的抗逆性不同,同时受到胁迫时间的影响,随胁迫时间的增长,植物受到的伤害也就越大。实验结果表明,两种挺水植物水葱和芦苇在受到污水胁迫时,能通过渗透调节等方式更好的抑制胁迫伤害,体内产生的过氧化物质丙二醛含量较两种沉水植物微齿眼子菜和金鱼藻更低,表现出更好的抗性。
摘要：选取4种水生植物水葱、芦苇、微齿眼子菜、金鱼藻为试验材料,对初始水质TN浓度为16.20±0.41mg·L-1,TP浓度为1.18±0.01mg·L-1的生活污水处理,分别在处理第30、60、90、120d时测定了其丙二醛含量、游离脯氨酸含量、可溶性糖含量和可溶性蛋白质含量,研究了4种水生植物在污水胁迫下的生理生化特性。实验表明:植物在受到污水胁迫时通过调节渗透,抑制质膜过氧化以适应污水环境,但不同植物的生理生化特性存在差异。其中,水葱和芦苇在受到污水胁迫后游离脯氨酸、可溶性糖含量迅速上升,有效抑制质膜过氧化,耐污染能力优于试验中的两种沉水植物微齿眼子菜和金鱼藻。
关键词：水生植物,生活污水,生理生化特性
植物生理生化实验 篇2
课程名称：植物生理生化编号：0800
1一、名词解释（共30分）
1、半纤维素
2、核糖核蛋白体
3、UDPG4、ACP5、酶原
6、rRNA7、粘性尖端
8、反馈抑制
9、光合磷酸化
10、水势
二、问答题（共70分）
1、淀粉是由何种物质组成的，它的分子结构如何，试分别加以说明。（5分）
2、酶是生物催化剂，按催化反应的性质，酶可分为几类？试举例加以说明。（10分）
3、何谓乙醛酸循环？举例说明乙醛酸循环的生理生化意义。（10分）
4、比较生长抑制剂与生长延缓剂生理作用的区别？举例说明生长延缓剂在农业及园艺上的实际应用。（15分）
5、光敏素是如何被发现的？光敏素在光周期诱导长日植物和短日植物开花中有何不同反应？（10分）
6、从植物参与反应的细胞器、条件（光、CO2、O2）等方面比较光呼吸与暗呼吸的异同。（10分）
植物生理实验课改革的思考与探索 篇3
【关键词】植物生理实验课 改革 思考 探索
【中图分类号】G64【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）01-0190-01
植物生理实验课是研究生命规律的科学，实验性非常强。所以实验课是它的精髓。这门课不仅能够使学生全面了解植物体内物质新陈代谢、生长发育等基础知识。而且可以让学生掌握一些基本的实验操作技能。通过实验课，学生可以掌握植物生理学的基本研究方法和操作技能，培养学生独立的思考能力和创新能力。随着科学的进步，这个时代对大学生的实践能力与创新能力的培养要求日益提高，所以我们要从实验教学的观念、方法等方面来进行彻底的改革，摒弃传统的以教师为主体的封闭式教学，让学生成为实验课的中心。
1.目前实验课教学存在的问题
由于植物生理实验课是一门专业基础课，所以老师给学生的实验都是些基础性的实验。不需要学生花太多的时间去思考设计，这样根本就培养不了学生的创新能力，实验课的质量总体滞后，从而学生的专业实践技能无法提高。而且在传统的实验教学中，一般是老师事先安排好具体的实验材料、实验方法及操作步骤，实验室则准备好实验所需仪器和试剂等，学生只需根据实验指导按部就班的做实验，完全没有自由选择和发挥的余地。所以这种传统的实验教学模式已不能适应21世纪这个科学技术迅猛发展的时代对专业人才培养的要求以及对实验内容和实验方法的要求。综合起来共有四个特点：重理论教学，忽视了实验操作的重要性；不重视学生的积极性和主动性；不注重培养学生的独立思考和创新的能力；实验内容和方法过于简单。
2.植物生理实验课教学的改革
为了能让学生积极主动的全程参与实验，并且能够自由发挥，有所创新，我们对实验课从教学内容、教学方法、考核方法等方面做了改革。
2.1植物生理实验课教学内容的改革
在传统的植物生理实验课上，老师总是注重对理论知识的验证和巩固，严重阻碍了学生独立操作能力和创新思维能力的培养。根本就体现不出实验课的“实验”二字。因此，在实验教学内容改革中，在传统的基础性实验的基础上，我们增加了设计性实验。教师团队互相交流，精选课题，使基础性实验与设计性实验相互结合，来培养学生的综合实践能力。设计性实验大多由指导老师给出实验目的以及一个总体的实验思路，让学生通过查阅资料自己设计实验过程。也可以采取由老师出选题，学生自己选择做哪个实验，并且自己设计实验方法和步骤。这样学生不仅可以根据自己的兴趣选择课题，而且可以自己选取不同的解题方向以及解决方法。在整个实验中，学生不仅要自己动手操作，而且要自己动脑，全程参与，得到了一个综合的培养训练。而且要增加实验课的课时，这样学生就有更多的机会来熟悉实验操作。
2.2植物生理实验课教学方法的改革
首先，提高实验的综合性培养。平常，每次做实验都是由老师选好课题，做好实验步骤，将实验所需的药品配好，材料准备好，然后由学生按照事先做好的实验指导做，这样学生根本就没有参与性，一个实验做完，学生也得不到成就感。这种综合性的实验改革就是给学生提供一个总体的实验思路，让学生自己进行实验的设计、实验材料的选取以及实验的操作，并分析实验结果。例如在观察植物在逆境条件下的生理变化这个实验中，我们采取了让学生全程参与的方法，从实验材料的选择培养到实验完成的整个过程，让学生自己培养实验材料并进行逆境处理，在这个过程中，可以培养学生的综合能力。而且在整个实验过程中，都有老师全程跟踪监督指导，学生有不懂的可以及时向老师请教，也可以随时和老师交流，老师要多引导学生思考实验中可能出现的问题，拓宽学生的思维。而对实验结果存在较大误差的学生老师要帮助其找出错误原因，培养学生的独立的分析问题、解决问题的能力。这样实验课的总体质量将有所提高。学生的实践能力也有所提高。
其次，让学生重视课前预习。以前学生做实验就是按照实验指导做，根本就不需要学生动脑思考，所以现在我们要重视这一现象，在整个课程开始前，要让学生课前预习，在每次上完课，安排好下次课的内容，提醒学生预习。并且在上课的时候，提问检查一下预习情况，提出一些问题让大家一起讨论。这个过程不仅可以让大家认识到预习的重要性，也可以让大家在思考问题和讨论问题的过程中对学到的知识进行巩固加强。同时，这种方法也可以让学生懂得了在实验课上如何思考问题、解决问题，从而提高学生的综合学习能力以及积极参与性。
在平常的实验课上，我们尽可能的多分几个组，每个组人数相对少一点，这样每个人参与的机会多一点。
开放实验室，使学生有更多的机会进行实际操作。这样可以激发学生参与实验的兴趣。在课余时间开放实验室，可以让学生在空闲时间自己设计实验方法，申请实验室，研究一些自己感兴趣的实验，培养独立探索能力以及科研精神。例如，有的学生对无土栽培比较感兴趣，认为这些比较实用的技术对今后的发展或自主创业有很大的帮助，我们会尽可能的给他们提供便利条件，让他们进行试验。
2.3植物生理实验课考核方法的改革
植物生理学实验作为植物生理学课的核心，期末成绩中所占比例为30%。以前的实验成绩主要以实验报告为依据，根本就体现不出实验的操作性，所以很多学生平时不重视实验操作，这种现象不管是对于实验课的教学质量，还是学生的发展，都是极为不好的。所以对实验考核方式进行了一些改革。改革之后，实验成绩的组成为：1）平时成绩占总成绩的10%，主要包括预习情况、课堂表现、实验操作。2）实验报告10%。3）操作技能考试成绩10%。
3.改革过程中面临的问题
由于长期传统的教学观念的根深蒂固，对于实验课教学改革的可能难度比较大。这是一项系统工程，要从实验教学的观念、体制、教材、教学方法和手段等一系列方面进行彻底的改革，所以这个过程中可能会面临很多问题。比如教学方法和手段的改革，不仅要改变教师的教学方法，而且要有先进的设备和师资团队，以及良好的实验环境等一系列，这是一项比较大的工程，首先是经济的问题。而且教材的改革也不是那么容易的事，将需要大量的人力、物力、财力，以及时间，因为这是一个过程，所以本人认为这种措施要一步一步慢慢改革，不能急于求成一次性彻底的改变实验课的教学体制。可以先进行试点，然后逐步改良推行，最后达到全面改革的效果。
4.结语
植物生理学实验作为植物生理学中最重要的一部分，一定要让它以最好的形式呈现给学生。本文主要论述了关于实验课教学改革的初步探索，通过对教学内容、教学方法、以及考核方法的改革，来提高实验课的质量，增强学生的学习兴趣以及独立的操作能力、观察能力以及专业实践技能。但是实验课程教学的改革是一项长期的、复杂的系统工程，随着教学的进行，肯定还会碰到很多问题，不管怎样，我们都会不断努力探索，逐步完善植物生理实验课教学。
参考文献：
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植物生理生化实验 篇4
1主动组织学生申报学校实验开放( 学生学术) 基金项目,推动实验室的开放
本校的实验开放基金项目一般分为两种,一是在教师的指导下,每年由学生个人立项,组队进行项目设计、论证,申报实验室开放基金项目,立项后获得资助,在实验室的开放时间完成项目实验; 二是以实验室为单位向学校申请开放基金项目,指导教师将项目内容公布于学校实验室管理网络平台,面向指定年级、专业的学生,设置开放时间,由学生自行预约,进入实验室完成开放项目。与此对应的是,学校团委每年也组织学生学术基金项目的申报,在教师的指导下,学生作为立项人对项目进行选题、查阅文献,最终申报立项并完成开放实验。这种开放模式是动物生理生化实验室开放的主要内容,学生进入动物生理生化实验室先后开展过“大蒜细胞SOD的提取、纯化及抗氧化活性研究”、“几种糖与氨基酸对鸭血红细胞SOD的保护作用”、“神经体液因素对兔的呼吸、循环、泌尿系统的影响”、“兔的血液生理生化综合实验”等项目研究,笔者从教学实践中体会到,学生对这类综合与设计性实验参与热情高,特别对正在学习动物生理学、动物生物化学课程的二年级动物医学专业学生更有吸引力,教师要耐心鼓励他们多做重复实验,对实验数据进行分析处理,写出科学规范的实验报告进行项目结题,从而实现动物生理生化实验室的开放。
2横向联合学生专业学术社团开展基础实验技能培训,推动实验室的开放
每所高校都有不同的专业性社团组织,本校有畜牧兽医研讨会、生物技术协会等学生社团。这类专业社团每年都针对新成员开展选择性的实验技能培训,从中选拔动手能力强的会员参加学院“腾骏杯”专业技能大赛。这类社团通常主动联系动物生理生化实验室,借助实验室的仪器设备、实验场所和人力资源开展感兴趣的实验内容或者组织比赛前的实验训练。多年来,动物生理生化实验室联合生物技术协会培训过“果蔬中维生素C含量的测定”、“鸡血液中红细胞渗透脆性的测定”、“各种小动物的不同采血方法”等内容。这类开放性实验的特点是参与人数多,受众广,学生实验态度认真,也拓展了实验室开放的范围。
3借助导师制指导学生参与科研项目实验辅助,推动实验室的开放
实验室是高校重要的科研场所,随着学科的发展和需要,科研团队的建设受到重视,教师科研立项逐年递增,而学院为了保证生物技术和动物医学专业创新班人才培养质量,针对这些学生群体推行导师制培养,因此,教师除了指导硕士研究生外,还要指导本科生的专业学习,学生可提前进入实验室参与导师的科研实验。在导师的指导下,动物生理生化实验室先后有学生参与教师的科研项目,例如,禽类胚胎干细胞的系列研究、赤道开窗对鸡胚发育的研究、中草药体外抑制猪繁殖与呼吸综合征病毒的研究、新型抗生素纳米乳的研制等等,这对培养学生实验创新思维、实现实验室的全面开放提供了另一种模式。
4引导学生拓改动物生理生化传统实验项目,推动实验室的开放
在实践教学中,一些学生不满足于现有实验项目,希望在此基础上进行拓展性修改,将教材中的部分验证性实验拓改为综合与设计性实验。例如2011级动物医学专业创新班在学习《动物机能综合实验》 课程后,对许多原有的实验项目进行了很多的拓展、 补充,通过查阅资料提交了一系列的创新性实验设计。例如在传统机能学实验项目“蛙坐骨神经干传导速度的测定”的基础上,设计出“不同刺激强度、钾离子浓度、pH值对神经传导速度的影响”、“温度及麻醉剂对蛙动作电位传导速度的影响”; 在动物生物化学实验项目“醋酸纤维素薄膜电泳血清蛋白质”的基础上,设计出“不同动物血清蛋白质的定性与定量比较测定”; 在“血糖含量的测定”的基础上,设计出 “胰岛素对小鼠血糖的作用观察”等等,并通过实验室的开放来完成实验内容到总结交流,整个过程启发了他们创新思维的培养,进一步提高了学生们的实验操作水平和团队协作能力。
5实现仪器设备资源共享,提高使用效能,推动实验室的开放
动物生理生化实验室经过多年的实验室建设,拥有一批如BL -420F生物机能实验系统、半自动生化分析仪、紫外( 普通) 分光光度计、冷冻高速离心机、 电泳( 垂直、水平) 系统、层析系统、精密电子天平、恒温振荡培养箱等设备,因此以某一实验仪器的特性和功能应用作为实验开放项目就成了思考的又一种开放模式。笔者曾指导学生自己查阅仪器说明书,对实验仪器设备的性能、使用操作进行充分了解。例如利用生物机能实验系统开展“麻黄对家兔血压、心电图的影响测定”; 利用紫外( 普通) 分光光度计对蛋白质或多糖等生物活性物质进行提取和检测,如“软体动物多糖的提取与抗氧化活性研究”、“猪胆质汁中胆红素的提取与纯化”; 或者利用对核酸、蛋白质或抗原抗体进行电泳分离与检测,如“猪肝脏组织DNA的提取与凝胶电泳检测”、“鸡传染性喉气管炎的对流免疫电泳实验”; 利用超净工作台和生化培养箱, 开展“不同品牌酸奶中乳酸菌的分离与鉴定”。通过这些以仪器功能为类别的开放实验项目,在一定程度上拓展了实验室的开放程度,可以面向所有生命科学类专业,不分年级和专业,凡是需要使用生理生化室的仪器都可以预约本实验室来开展实验项目,这为熟练掌握某些科学实验仪器的使用方法,提高学生的实际操作能力和实验室的开放率提供了另一种思路。 6积极指导学生毕业论文设计,推动实验室的开放
按照每年的教学计划,教师都要承担指导毕业论文的教学任务; 因此,生理生化实验室就成为了毕业论文设计的主平台。在教师的指导下,每届毕业生要经过选题、设计、开题报告和开展实验,在相当长的一段时间里都需要在实验室完成其毕业论文设计。多年来,动物生理生化实验室为毕业生提供了仪器、试剂、实验场所、人力资源的全方位开放,学生在此完成了包括“鲑鱼亚单胞菌的分离纯化及其抗氧化功能的研究”、“五色梅内生菌的分离纯化及其抗菌活性的研究”、“阳山鸡血液生理生化指标的测定”、“加州鲈感染温和气单胞菌抗氧化功能变化的研究”、“中药体外抑制猪圆环病毒的研究”等设计性毕业论文。
7几点运行管理的体会与思考
首先,教师的敬业精神和主动关心学生的态度是至关重要的。实验室开放的全面推动,需要教师主动想办法调动学生的参与热情,激发其求知欲望,也需要教师有耐心指导的精神,才能让学生在教与学的互动中勇于挑战困难,特别是那些大学四年中能紧跟导师参与其科研项目的学生,要经常鼓励他们坚定学习目标,保持科学钻研的精神,为更宏大的远期目标而努力。在组织学生申报开放基金项目或者培训专业社团会员的过程中,也需要教师有不怕吃亏、主动奉献的精神,愿意为提高学生专业水平而工作,才能保证实验室开放工作的落实。
其次,教师要充分利用学校实验室管理系统来运行实验室的开放管理。任何举措没有长效机制的保障,只能是短期效应,因此实验室开放的常规化管理是客观要求。实验教师应善于利用学校实验管理系统的强大管理功能,在系统上建立开放项目名称,经过实验室主任的审批,设置开放的专业、年级、时间与地点,并加大宣传力度,组织学生用学号自行预约。 实验教师为学生创造实验开放的条件,通知学生在开放时间里如期开展实验,打印预约表格,凡进入实验室的学生都要签名确认,登记实验内容,记录实验结果,教师做好耐心指导和督促工作,才能保证实验室的开放效果。
第三,开放项目完成后及时组织总结与公开交流很有必要。在2011级动物医学创新班开展实验课程的开放设计性项目后,笔者组织全班学生分组写出实验总结,并制作成专题PPT在班级中进行交流与答辨,每组学生纷纷亮相出场,分别阐述项目的意义与设计思路、实验内容与结果,通过分析最后得出结论, 并接受教师与学生们的提问。这种交流,对提升学生分析问题的能力、表达能力和启发创新思维是不容置疑的,值得今后的推广与应用。
第四,要有培育校内开放项目精品的意识,做好优秀实验项目与全省乃至全国大学生专业技能大赛的推荐与对接工作,着眼于每年由广东省教育厅主办、华南农业大学承办的广东省大学生科技学术节之生物化学实验技能大赛、广东省大学生“挑战杯”课外科技竞赛,或者是全国大学生动物医学专业技能大赛。这种把教师科研和学科竞赛与开放实验结合起来,为开放实验项目的精品培育提供项目来源和创新机制的开放模式,才有品牌带动效应和推动意义。
第五,学校、学院也应从制度上对参与实验室开放工作的教师在年度工作考核上有可行的计量指标, 让教师的课外付出得到相应的肯定与激励,以提高教师对实验室开放工作的积极性,除了学生立项资助外,也应划拨一定的实验维持费为实验室开放予以支持,让工作的开展做到“有米可炊”,才能切实促进实验室开放工作的落实,保证动物医学专业人才培养的实施。
第六,教师也应重视提高教学计划内的动物生理生化课程理论与实验的教学质量,不断改革教学方法,增强课堂教学效果,打开学生学习动物生理生化知识的思维,激发学生对开放项目的探究兴趣,吸引更多的学生主动参与到实验室开放项目中来。
第七,实验室教辅人员要有实验设备资源共享的概念,打破默守成规的思维定势,认真做好为全学院学科建设之科研和教学服务的角色,公开先进的高精或专项仪器设备的数量、摆放地点,并制订与之相应的仪器设备与实验室的开放使用规则,在不影响动物生理生化实验教学的前提下,加大对教师和学生的开放范围,力求仪器的安全使用与效益提高并存,推动实验室的全面开放。
实验室的开放不仅仅是一个时间和空间开放的问题,而是一种管理模式,它涉及实验室资源的配置和利用实验队伍优化以及管理制度的配套建设[3]。 总而言之,高校实验室的开放模式与管理在不同层次、不同类别、不同办学水平的高校,其工作思路和推动措施是因校而异的,只有充分挖掘本校特色资源, 充分调动广大教师和学生的积极性,及时总结经验, 大胆创新,才能充分发挥实验室开放对高校人才培养质量的效益。
摘要：从动物生理生化实验室的视野下,探讨了多种开放模式,并进行了实践,基于多年的实践运行提出了几点体会与思考,可为今后实验室的进一步开放与厚基础重实践的动物医学人才的培养提供参考与借鉴。
改进植物生理学实验评价体系探讨 篇5
1 改进对平时成绩的评价
1.1 增加对学生实验预习的评价, 培养学生自主学习的能力
实验课上传统的教学模式是:教师先对实验原理、步骤、注意事项从头到尾讲述一遍, 反复强调易出错的环节, 尽量保证实验的顺利完成。然后, 学生利用实验室精心准备好的实验材料、试剂、仪器按照板书一步一步完成整个实验操作, 学生的主要目的是得出所要验证的结论, 最终完成实验报告。在整个实验过程中, 学生只是按部就班地完成一个实验, 很多时候是知其然而不知其所以然, 实验过程遇到问题时只能依赖老师, 学生被动地做实验, 难以激发其思考问题、解决问题的主动性和积极性。
新的评价体系要求学生进实验室前做好预习报告, 课堂上换由学生主讲, 除了讲述实验原理、实验步骤外, 还要求学生讨论实验设计的科学性、严谨性, 鼓励学生敢于对实验设计加以改进。通过检查学生对实验原理的了解、实验步骤的掌握, 以及对可能影响实验结果的因素的分析, 变被动学习为主动学习。例如在预习用小液流法测定植物组织水势实验时, 让学生思考如果将实验修改为选取不同的植物材料进行测定, 在实验设计中应当注意的问题有哪些。让学生学会分析不同植物组织水势高低存在的差异, 当对其水势进行检测时, 配制蔗糖溶液的浓度梯度范围就会有所不同, 完全按照实验书上设计的蔗糖浓度梯度范围可能无法检测出植物组织的水势。在预习时学生可以根据实验室提供的实验材料, 自己准备实验材料, 通过查找资料, 了解所要检测的植物材料的含水量特征, 设计所需的蔗糖浓度梯度溶液, 课堂上利用准备好的蔗糖母液配制所需的浓度梯度溶液, 通过发现等渗溶液来计算植物材料的水势。再让学生思考如果最初配制的蔗糖溶液没有等渗浓度的溶液, 如何能确切地测定植物组织的水势。引导学生在相邻的小液流上升和下降两个浓度之间重新配制降低浓度差值的蔗糖溶液进一步进行观察[1], 最终找到小液流悬浮不动的溶液, 计算植物组织的水势。
再如预习用简易测定法进行种子呼吸强度测定时, 思考水柱上升的高度与哪些因素有关, 当比较不同种子的呼吸强度时, 如何尽量减少无关因素引起的实验误差, 使实验结果更加准确。通过实验原理分析种子的用量、捆绑的松紧度、种子悬挂的高度等因素对呼吸强度测定的影响[2]。让学生先根据提供的实验装置 (广口瓶体积的大小) 设计预备实验进行最佳实验条件的筛选。如种子用量的选择, 由于实验过程中种子呼吸强度受密闭装置内氧气量的影响, 种子量太少, 呼吸作用吸收的氧气量少, 水柱上升高度不明显, 容易造成检测的误差;如果用量太多, 密闭装置内氧气量有限, 不能满足种子呼吸作用的需要, 以致实验结果不真实。设计预实验筛选出最佳实验方案, 进行不同种子呼吸强度的比较。
通过课堂提问、检查预习报告的完成情况来对学生的预习情况进行评价。
1.2 加强对实验操作过程的评价, 培养学生严谨的工作作风
植物生理学实验有一部分属于验证性实验, 操作过程不像定量实验要求那么高, 以往有部分学生会先预测出实验结果, 在实验过程中不能严格按规范步骤操作, 随意性较强, 根据预测的结果编造实验数据, 完成实验报告。为了杜绝这一现象, 培养学生严谨的工作作风, 应加大对实验过程的检查, 在每次实验中, 对于涉及到的实验仪器及设备, 检查学生在操作过程中能否正确使用, 对于一些基本技能的要求, 检查学生是否已经掌握。从玻璃器皿的洗涤到试剂的配置, 从移液管、滴定管到显微镜、分光光度计、离心机、光照培养箱、电子天平等仪器设备的使用以及维护等, 每次实验对学生的操作都进行严格检查和考核, 即使最基本的洋葱表皮的撕取, 都要严格规范。坚决杜绝学生随便拼凑实验数据现象的发生。实验完成后, 要求学生清洗干净自己所用的玻璃仪器, 并把试剂、仪器等摆放整齐, 恢复桌面的整洁状态, 培养《现代农业科技》2010年第4期学生认真、科学的研究态度。
1.3 改进对实验报告的评价标准, 培养学生端正的科学态度及分析问题、解决问题的能力
在对实验报告进行批改时, 不以实验结果的好坏作为唯一的评价标准, 教育学生对待实验应具有科学的态度, 从而进一步培养学生规范学术行为、遵守学术道德的意识。当前在学术研究中存在着不容忽视的学术风气不正、学术道德失范等问题, 少数人违背基本学术道德, 侵占他人劳动成果, 或抄袭剽窃, 有少数人甚至篡改、伪造研究数据等。加强学术道德建设, 注重高校素质教育和人才培养是当前面临的一项重要任务。在实验课教学中教师有责任教育学生遵守学术规范, 尊重实验的原始数据。由于各种各样的原因造成实验结果不理想、甚至得出错误的实验结果时, 不能仅仅为了实验得高分, 去抄袭他人, 甚至杜撰实验数据, 而应当对实验过程进行全面分析, 寻找原因[3]。
应把对实验报告的评价重点放在对结果的分析与讨论上, 这样有利于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。在实验中教育学生不要因为怕实验失败而缩手缩脚, 应当大胆地去探索, 不要担心实验没有达到预期的结果, 关键是能找出实验中存在的问题, 并对问题进行认真分析。在对实验报告进行批改时, 侧重对实验结果的分析、讨论及思考题的完成情况。当实验中出现问题时, 要学会分析。首先检查是否严格按照实验的操作步骤来完成, 其次要敢于质疑实验设计上是否存在问题。如在用BTB法、红墨水染色法进行种子活力的快速测定时, 发现2种方法测定出来的活种子的百分率相差较大, 红墨水染色法测出的活种子的比率要低于BTB法, 要试图寻找其具体原因。首先, 应从实验操作上进行检查, 是否存在人为误差, 在用红墨水法进行检测时, 用刀片沿种子胚的中心线将种子纵切为两半时是否有偏差, 选取的一半有没有可能不包含胚, 从而造成活种子的比率降低;在用红墨水进行染色时, 时间把握上是否有误, 有无造成浸泡时间过长, 而使得活种子的胚也被染成红色。其次, 检验实验设计上是否存在不严谨的地方, 因为2种方法选取的是不同的种子, 可能会造成一定的误差。通过对可能的原因进行分析, 再次重复该实验, 避免操作上的误差, 并在实验设计上进行一些改动, 取100粒种子沿种子胚的中心线纵切为两半, 一半用于红墨水染色法检测, 一半用于BTB法检测, 进行发芽率的比较。如果还存在误差, 则证明差异主要是由于2种方法本身的误差所造成。最后, 进行2种方法本身实验误差分析。用红墨水染色法, 只要胚中存在部分死细胞就会被染成红色, 被定义为死种子。用BTB法, 只要胚中存在部分活细胞, 就会出现黄色晕圈, 被定义为活种子。因此用2种方法检测会存在一定的误差。通过实验学生明确了用快速测定法测出的活种子的百分比并不等同于真正的发芽率。
2 改进学期结束的考核方式
以往学期结束的实验考核都是从做过的实验中抽取1~2个让学生重新做一遍, 以考查学生能否正确掌握实验原理、熟练使用实验仪器[4]。为进一步考核学生的综合实验能力, 应改变传统的考核方式, 从实验设计、原理掌握、操作过程、实验态度、结果分析等几个方面进行综合考核。如让学生设计实验鉴定逆境对植物组织叶绿素含量的影响, 既考查学生对叶绿素含量测定的原理、方法的掌握, 又考查学生对分光光度计的使用情况, 同时还考查学生实验探究能力。学生可以设计不同的逆境条件, 如高温、低温、干旱等来研究逆境对植物组织叶绿素含量的影响。从种子萌发到幼苗培养, 然后将幼苗进行对照与逆境条件的处理, 最后进行叶绿素含量的测定, 完成一系列实验后撰写实验报告, 对实验结果进行对比、分析, 进一步探讨逆境对植物组织叶绿素含量的影响。这样的考核可以对学生的综合能力进行全面的评价。
评定实验成绩时, 平时成绩与学期结束考核各占50%, 平时成绩中预习占30%, 实验操作占30%, 实验报告占40%, 综合后为学生植物生理学实验的最后成绩。
3 小结
在植物生理学实验的教学过程中, 通过改进评价标准, 培养了学生对待研究的科学态度, 激发了学生的创新思维, 促进了学生学习的自觉性和主动性。学生的学习兴趣明显浓厚, 实验过程中的基本操作能力明显提高, 学生发现问题、分析问题、解决问题的能力与过去相比明显增强, 另外, 学生敢于对试验设计加以改进, 敢于大胆探索, 科学素养有了一定的提高, 培养的学生更能适应中小学生物学教学的需要。
参考文献
[1]陈彦, 朱奇.植物组织水势测定实验的改进[J].植物生理学通讯, 2007, 43 (1) :153-154.
[2]芮海云, 卢仝, 丁敏, 等.运用简易呼吸测定装置测定植物种子呼吸强度的探究[J].黑龙江生态工程职业学院学报, 2009, 22 (6) :52-53.
[3]杨建伟, 杜敏华, 庞发虎.植物生理学实验教学中几个实验方法的改进[J].安徽农业科学, 2009, 37 (17) :8284-8285.
植物生理生化实验 篇6
一、设计性实验的组织
首先, 根据设计性实验的教学目的和要求, 制定出设计性实验的教学大纲, 编写实验讲义;其次, 以正在学习或者已经学习过植物生理学相关理论的学生为实验开设对象, 向其宣传设计性实验项目, 引导学生查阅资料, 进行实验方案设计的准备工作。如, 有关植物组织的水势, 需要学生了解水势的理论、与水势相关的生理过程, 植物组织水势的测定原理和方法等。
二、实验设计与方案筛选
在不局限学生的思维方式和认知的前提下, 指导学生书写设计性实验方案, 方案内容包括实验选材, 材料处理, 水势测定方法, 欲解决的问题等方面。在两个学年度共60人次参与的研究中, 有约12%的方案初稿因质量问题在第一轮被筛除, 其余方案按指导教师的修改意见修改后进行第二轮筛选, 约有2%的方案因合理性或实验室条件的局限性未能进入实施阶段。
三、实验实施
实验指导教师根据学生设计方案预备好实验所需植物材料、药品、仪器、用具等, 由参与学生一人一组根据方案独立实施实验, 指导教师全程负责答疑释惑。
四、实验考核
依据开设设计性实验的目的, 此类实验的考核应突出设计方案的重要性, 加大其在考核中的比重。因此, 最终的设计性实验考核按实验方案、实验操作技能、实验报告和实验的创新性四个部分, 以分别占成绩的40%、20%、20%和10%比例组成。
在两个年度的设计性实验研究过程中, 我们对参加实验的学生进行了实验效果的问卷调查 (结果见下表) , 同时也收阅了学生的心得总结。
从问卷调查结果可以看出, 学生非常认可设计性实验对于锻炼和培养学生独立思考问题的能力、实验设计的能力和动手操作的能力, 以及激发学生可贵的创新意识方面的积极作用。同时有91%的学生的建议中均提出多多开设此类设计性实验, 并希望吸收更多的学生参与进来。当然我们还应看到学生对实验室可提供的条件仍存在较大比例的不满意。
通过此类实验研究, 我们也发现了一些值得注意的问题:
第一, 开设设计性实验需要一定的基础条件。此类实验的开设需要有能对学生开放的实验室;开放时间可以保证在八小时以外;需要有一定的资金支持以购买实验耗材;材料、器皿及用具的准备工作均需要人员付出时间和精力完成;开课实验室现有仪器设备条件能否满足一些学生的实验设计, 如有学生设计采用露点微伏计测定比较不同温度处理对苹果果肉组织水势的影响, 一些实验室无法提供学生此类较昂贵精准的仪器, 只能采用称重法、小液流法或阿贝折射仪法等。上述条件可能是制约开始设计性实验的主要障碍。
第二, 开设设计性实验对教师素质和能力有一定要求。现有大学生普遍存在科研素质薄弱, 主动思考、分析问题的能力较差, 研究报告的书写训练极度缺乏等问题, 这就要求开设设计性实验的老师不但要有足够的耐心和耐性指导学生完成全过程, 同时要具备较高的学术素养和科研能力能够在每一个环节引导、指正学生。
总之, 设计性实验的尝试是有益的, 首先它为本科学生创造了一个实践操作的机会, 学生可以实施个人的设计思路和实验方案, 不再是在一个实验对应一种实验方法、一套实验仪器以及一系列操作步骤的“固定”的实验模式下完成实验内容, 例如有学生尝试用阿贝折射仪测定水势, 有学生感兴趣了解不同p H处理后仙人掌茎组织水势的变化等等;其次, 学生在实验实施中能够不断检验和修正个人的思路, 自行完善实验设计, 独立实施测定过程, 这其中包括材料的选择是否得当, 试剂浓度梯度的确定, 器皿和用具的准备等。因此, 设计性实验在培养学生科研素质方面的作用是可以肯定的。
设计性实验的开设符合教育部提倡的“加强实验教学等实践环节, 不断改革实验教学内容, 改进实验教学方法, 以提高大学生的实践能力、创新能力和独立研究的能力”的要求。在各院校硬件条件有限的现状下, 可以从一些实验性强的学科入手、由少量的实验项目开始, 逐步探索完善设计性实验的开设实施。
参考文献
[1]王常生, 王宇飞, 肖宏滨《.机械工程材料科学》综合性试验教学改革与实践.实验室科学, 2008 (4)