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1、植物生理学综合设计实验,主要内容 一、课程意义 二、课程体系 三、教学方案 四、基础理论 五、实验内容 六、参考资料,一、课程意义,2006 年4 月9 日“中国科学与人文论坛”主题报告会上：“高等教育应重视学生个性发展，保护开发他们的好奇心，以人为本，发挥主动性。应让学生在就学期间参与科研，培养他们的科学创新的潜能”。,“自主创新关键在人才，培养人才关键在教育。创新教育观念和模式，深化教育改革，培养具有创新精神和实践能力的各类人才”,“ 要促进学生全面发展，坚持能力为重。优化知识结构，着力提高学习能力、实践能力、创新能力，提高综合素质，”。,提高教学质量，“ 要高度重视实践环节，提高学生实践
2、能力。要大力加强实验、实习、实践和毕业设计(论文)等实践教学环节”,学生在教师的指导下，借助于实验设备和实验手段，选择适当方法，将预定实验对象的某些属性呈现出来，进而揭示实验对象的本质，加深对所学知识的理解和对新知识的探索，获得感知、真知，促使智能发展。,实验教学的实质,自主性 交互性 情景性 直观性 实践性 综合性 探索性 启发性 创新性 协作性 集体性 科学性,实验教学的特点(相对于课堂理论教学), 培养学生综合判断能力、创造能力和独立工作能力的重要途径 高等教育教学过程中实践性教学环节的重要组成部分 抽象与具体、理论与实践相结合的过程。,实验教学的重要性,实验教学的目标, 使学生掌握基本
3、的实验技能，提高实验能力 培养学生树立严肃认真的科学实验作风 加深对理论知识的理解、综合运用知识、开拓创新,附属部分转变为独立课程,管理方式改变,教研室,江西农业大学国家植物生产实验中心,二、课程体系,实验项目,如何开展综合实验,提出科学假设，如 “病虫害植株叶片叶绿素含量、光合速率低于正常叶片”及“缺氮植株叶片氮素含量、硝酸还原酶活力低于正常叶片”等； 根据本组设计思路对实验材料进行进行干旱、涝害、缺素（需水培）、重金属污染等处理，或选择好病虫害材料； 通过具体的实验过程取上述处理与对照材料进行相关指标测定获得结果； 对实验结果做出正确的解释与分析，证实或推翻以上假设。,实验观测 (1) 外
4、观形态：处理前后，观察植物的生长发育，如叶面积、株高、叶色、发育时期和开花结实等。 (2) 解剖结构：处理前后，用显微镜观察植物解剖结构或细胞超微结构的变化。 (3) 生理过程：光合速率、呼吸速率、蒸腾速率、根系吸收活力和物质运输速率等。 (4) 物质含量和酶活性：如糖、蛋白质、核酸、激素、叶绿素、水分(水势)含量的变化和目标酶活性变化。,1.不同植物种类或同一植物的不同品种 2.改变植物生长发育的环境条件 3.通过调节某个生理过程的强度 （1）施用激素类物质(包括促进剂和抑制剂) （2）外源加入某种物质 （3）转基因,如何进行实验处理,如何进行实验材料种植,可以利用各班“班级试验田”培育玉米
5、、烟草、萝卜、黄瓜等农作物小苗，实验开始前一、两周移植至学生寝室阳台，每组选取生育进度相同材料若干盆，根据本组设计思路进行干旱、涝害、缺素（需水培）、重金属污染等处理，各综合实验均取处理与相应对照材料进行相关指标测定，最后可总结形成小论文“干旱（缺素）处理对某某作物生长发育的影响” 。,三、教学方案,1 实验分组 （1）按照合作学习理论，由学习委员统筹将学生按不同性别及不同能力分成若干个小组（每组4人，如植保1301班共10组），组合名单由学习委员于开课前3天上交任课老师。 （2）因相关测定进行同时（上、下午）在309、310实验室各需2位同学制作标准曲线，综合实验二、三共需16人次，采取自愿
6、原则从各小组抽取人员完成，名单需提前确定并与分组情况同时上交任课老师。,三、教学方案,2 教学组织 （1）实验前按组进行实验设计，根据本组设计思路及实验室安排按照样品需要量分上、下午自行进行样品采集（实验当天上午八点及下午两点半前，特殊实验设计除外）； （2）上午在310实验室提问环节结束（9点左右）后，15组在310实验室进行指标测定，610组在309实验室进行指标测定； （3）下午在310实验室集中小结之后各组更换实验室（即15组在309实验室，610组在310实验室）进行测定； （4）测定相关指标同时（上下午）在309、310实验室分别由2组同学制作当次实验标准曲线。,同学制作标准曲线,
7、3 教学设计,方案1 教师课堂随机提问同学 课堂检查“预习报告”后针对当次实验内容随机提问同学（有的针对实验目的意义，有的考察实验原理，更多对于实验设计、实验步骤的具体设问），问题的提出按照网络资源提前公布的预习思考题的顺序，只是对于同学不按学号顺序，每人一题，难易不等，单独回答，现场评分。,3 教学设计,方案2 学生参与讲课 教师针对实验目的意义、实验原理，尤其是实验设计、实验步骤分组设问作为“学生参与讲课”的提纲，课堂检查“预习报告”后由学生当场抽签决定具体讲课内容，每组讲完均由教师更正或补充完善。,3 教学设计,方案3 教师课堂分组提问同学 教师针对实验目的意义、实验原理，尤其是实验设计
8、、实验步骤分组设问，课堂检查“预习报告”后由学生当场抽签决定回答问题组次；教师按照预习思考题顺序提问全班同学，一旦同学答复对某题有疑问，请抽到该组问题的同学回答，教师点评并将有关知识点补充完善，同时评分。,教师课堂分组提问同学,4 植物生理学实验的基本过程 实验设计：合理，充分估计和降低误差。 样品采集：代表性和典型性。 制备样品：提取、分离、纯化。 分析测定：选择合适的方法和技术。 数据处理：最大限度的挖掘数据信息。 实验报告：规范、简洁、完整,5 实验报告 实验前撰写预习报告 实验中详尽记录过程 实验后完善报告内容,如何进行实验预习,载体 1.教师课件及预习思考题 2.其他网络资源 动力
9、1.实验材料的种植与处理 2.教师课堂随机提问同学 3.学生参与讲课 4.教师课堂分组提问同学,如何撰写实验报告,预习报告 言简意赅表述实验原理、实验材料、实验设计、实验步骤等几部分，并设计制作好实验结果记录表格； 结果记录 规范、简明扼要，可与预习报告使用不同颜色笔，便于区分、更正； 结果分析 对于一个综合实验中处理与对照之间及两个指标相互关系的描述，可用倍数或百分数表示。,6 植物生理学实验考核体系 综合实验一、二、三评分标准（百分制）： 预习报告：充分体现实验设计，20分 提问环节：随机提问，个别回答，10分 操作规范：水浴、测定等，10分 实验态度：仪器、试剂整理等，10分 标准曲线：
10、本人10分，同组成员2分 环境卫生：各组台面及地面，10分 实验报告：数据记录整理及结果分析 30分,实验理论10分，每个综合实验各30分，共计100分。,1.基本原则 2.基本方法 3.基本过程,四、基础理论,1 基本原则, 生命活动的基础是物理和化学过程，任何生命活动机理都可用物理和化学的方法来研究，用化学的和物理的原理来解释，没有独立于物理、化学过程之外的生命过程。 结构和功能的统一，没有分子、细胞组织、器官和植物整体的结构，也就没有功能，因此要将结构和功能统一起来研究。 微观与宏观的统一，要将分子细胞器组织器官植物体群体各个水平的研究结合起来。,1.1 充分准备,试验前准备越充分，受益
11、越多。 充分预习实验内容，明确实验目的意义和有关的实验技能，合理进行实验设计并确定实验方案。 实验时带上课本，以便解答实验中遇到的问题。 开始实验前，考虑一下可能出现的安全问题及应采取的预防措施。 认真聆听教导，记下重点，必要时调整一下实验方案。 实验过程中要保持桌面整洁。 尽快完成实验报告并按时上交。 尽快补做遗漏的实验，最好在下次实验之前补上。,1.2 基本要求,(1) 记录实验结果 A. 活页装订的A4纸记事夹(灵活方便但易丢失)或 记事本(没有线条、空白的比较好) B. 准备一支质量较好的HB铅笔或活动铅笔记录 原始数据或绘制图表等(便于修改) C. 油性记号笔(玻璃器皿上做标记) D
12、. 优质的精细绘图/写字表用于图表定稿 E. 完好的透明直尺绘图(边缘不能破损) F. 定时器,(2) 计算器 A. 优先选用干电池供电的计算器，要具备基本的 数学或科学运算功能。 B. 最好先是整个数学运算过程，便于追踪查询错误 C. 最好不要选用复杂的计算器,1.3 健康与安全,时刻谨记一切实验工作都必须在安全条件下进行，将对自己和他人的危害降低到最小。,实验室工作的基本原则,保证熟悉如何处理着火事故(安全出口、启动报警器等) 所有实验室应告知万一发生事故在哪可找到急救 时刻穿着保护衣整洁的实验服(扣好纽扣)、防护镜 严禁在实验室吸烟、饮食，以免吸入或误食污染物 使用移液管时，不要用嘴，应
13、用洗耳球 小心使用玻璃仪器 了解危险化学药品的警告标志 使用危险化学药品用最小剂量，要在通风橱中操作 操作时有条理，干净利落，考虑严密，避免事故发生 每次实验完毕要进行彻底清理,2.1 计数分析法 2.2 测试分析法 2.3 细胞学方法 2.4 分子生物学方法 2.5 其他方法,2 基本方法,计数分析法是一种简单实用的方法，它通过对植物不同的生长状态、不同的生命活动或不同处理下植物的响应情况进行直接的观察、测量、计数来描述结果，或者经过一定的统计分析来得出适宜的结论。 此外，计数分析法在植物的生长发育、植物激素的生物测试、春化作用、光周期诱导等研究中也广为应用。,2.1 计数分析法,2.2 测
14、试分析法 仪器分析实质上是物理和物理化学分析。其中，光学分析技术中的分光光度法尤其是可见光分光光度法(或比色法)应用最为普遍，它多以化学变化过程中待测组分与试剂反应发生颜色的消长，通过仪器检测即可得知某组分的含量。 植物组织中多种组分如糖、可溶性蛋白质、脂肪、维生素及各种营养元素、各种酶的活性等都可应用该方法进行定量测定。,光学/谱分析法是指在光(或其它能量)的作用下，通过测量物质产生的吸收光、散射光或发射光的波长和强度来进行分析的方法。,1.紫外-可见吸收光谱分析,2.红外吸收光谱分析,3.核磁共振波谱分析,5.原子发射光谱分析,4.原子吸收光谱分析,6.激光拉曼光谱分析,7.分子发光分析,
15、光学/谱分析法,(1) 紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围200400 nm(近紫外区)，可用于结构鉴定和定量分析。 (2) 可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围400800 nm，主要用于有色物质的定量分析。 (3) 红外吸收光谱：分子振动光谱，吸收光波长范围2.51000 um,主要用于有机化合物结构鉴定。,朗伯比耳定律 布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系(Ab)； 1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系(Ac)； 二者的结合称为朗伯比耳定律，其数学表达式为：
16、Alg(I0/It )= b c,电化学分析：应用电化学的基本原理和实验技术，依据物质电化学性质来测定物质组成及含量的分析方法称为电化学分析或电分析化学。,重要特征 (1) 直接通过测定电流、电位、电导、电量等物理量,在溶液中有电流或无电流流动的情况下，来研究、确定参与反应的化学物质的量。 (2) 依据测定电参数分别命名各种电化学分析方法：如电位、电导分析法； (3) 依据应用方式不同可分为： 直接法和间接法。,电化学分析法的特点,(1) 灵敏度、准确度高，选择性好 被测物质的最低量可达到10-12mol/L数量级。 (2) 电化学仪器装置较为简单，操作方便 直接得到电信号，易传递，尤其适合于化工生产中的自动控制和在线分析。 (3) 应用广泛 传统电化学分析：无机离子的分析； 有机电化学分析；药物分析；活体分析； 元素形态分析：可得到许多有用的信息。,2.3 细胞学方法 (1)细胞形态结构的观察方法 (2)细胞化学方法
