植物学创新性实验项目的设计与实践

植物学创新性实验项目的设计与实践[摘要]大学生创新性实验项目是培养研究型和应用型人才的重要实践教学环节。通过介绍两项植物学创新性实验项目的选题、实验设计以及实施方案等环节，探讨大学生创新性实验项目的设计思路和实施过程，为进一步完善和建立大学生创新性实验项目提供参考。

[关键词]植物学创新性实验人才培养模式

[中图分类号] g 642.0 [文献标识码]a

实验教学是培养学生科研、实践能力和综合素质的重要实践教学环节，是开展创新教育的重要途径[1]。为进一步调动大学生参与科学研究与发明创造的主动性和积极性，激发学生的科研兴趣，培养创新思维和创新意识，提高创新实践能力，我校决定从2008年开始启动“韶关学院大学生创新性实验项目计划”，支持大学生开展创新性实验项目研究，进一步推进研究性、创新性和应用性学习的教学改革和实践。植物学创新性实验项目是在基础性实验和验证性实验基础上，分析植物学科领域中具有一定探索价值的科学问题，并通过设计和实施一套实验方案，力争探索和解决这些科学问题的实验项目。近年来，我校植物学课程组全体教师不断探索和设计一系列植物学创新性实验项目，为广大生物科学专业本科生提高自己的实验操作综合能力和科研创新能力提供了良好平台，也充分体现了我校应用型创新人才培养办学特色。本文以两项植物学创新

性实验项目为例着重介绍创新性实验项目的选题、研究内容、实施方案等内容，以供参考。

一、实验项目的选题

在植物学创新性实验项目的设计和实施过程中，选题是非常关键的环节。植物学虽然是一门古老的学科，但是生命科学飞速发展为植物学研究开启了诸多探寻植物更多奥秘的大门。植物学创新性实验项目的选题应遵循以下基本原则：一是，力争要以植物学研究领域中的新思路、新理论、新规律、新方法和新工艺作为研究的切入点；二是，实验项目的难度要适中，要选择适合于生物科学专业本科生能够完成的题目；三是，所需实验条件能够得到满足。如果研究内容涉及到很多贵重精密仪器，无形中会增加实验成本，因而有些实验可能无法正常开展；四是，实验周期不宜太长。

基于上述基本原则确定了两项植物学创新性实验项目，具体如下：

（一）药用石斛有效成分组织化学定位方法的研究

组织化学（histochemistry）技术是通过化学或物理反应原理显示组织切片某种化学成分，进行定位定量及其与功能相关的研究。利用组织化学定位法在药用植物有效成分在植物体内的分布规律、生物合成途径和积累运输途径等方面已广泛应用[2,3,4,5,6]。然而，不同植物种类和不同有效成分的组织化学定位研究方法和要求都很大差异。目前，有关药用石斛组织化学定位方面的研究报道

很少，而且采用常用的组织切片和定性描述方法，使难以准确反映药用石斛有效成分在植物体内的分布规律和积累动态[7,8]。

本实验项目以药用石斛为研究材料，综合应用组织切片技术、专用显色技术和显微测量技术，较为系统研究药用石斛（根、茎、叶、花等）多糖和生物碱的组织化学特征，建立药用石斛有效成分组织化学定位分析最佳方法，同时探讨药用石斛有效成分在不同器官中的分布规律，为深入研究药用石斛有效成分的生物合成及积累奠定基础。

本实验项目得到了第二届韶关学院大学生创新性实验项目资金资助（编号2009-1），目前已顺利完成。参与本项目的学生共5名，主要是以06级生物科学班的学生为主，其中2名毕业生借助本项目顺利完成了自己的毕业论文课题。

（二）油茶油脂成分的组织化学定位研究

油茶（camellia oleifera abel）是我国重要的油料木本树种，主要分布于我国湖南、江西、广西、贵州等17个省区，栽培面积约367万hm2，年产茶油约20万t[9]。从油茶种子提取的茶油是优质食用油，不饱和脂肪酸含量极高，其营养保健价值不亚于橄榄油，被誉为“东方橄榄油”之称[10]。目前，对油茶的开发利用多限于种子，而对于油茶的果皮、茎及叶片的综合开发利用却很少。在生产加工过程中，油茶果皮、茎和叶片被大量的丢弃，未能得到充分利用。因此，在生产加工过程中如何提高油茶的综合利用效率

是当前比较关注的焦点。鉴于此，本实验项目以油茶种子、果皮、茎、叶片为研究材料，采用显微定量组织化学定位研究方法，研究油茶不同器官中油脂成分的分布特征和积累动态，为油茶资源的综合利用提供依据。

本实验项目已得到第三届韶关学院大学生创新性实验项目资金资助（编号2010-2），目前已完成。参与本项目的学生共6名，主要是以07级生物科学班的学生为主，其中1名学生借助本项目开展自己的毕业论文课题。

二、实验项目的实施计划和方案

创新性实验项目与常规实验教学不同，往往具有研究内容较大多、运用的知识面广、实验运行时间较长以及使用的实验仪器设备较多等特点。因此，根据实验项目的研究内容，必须制定详细的实施方案和计划。植物学创新性实验项目的实施过程通过三个阶段完成，分别是实验前的准备阶段、实验操作以及分析阶段阶段。

第一阶段主要是文献查阅、实验材料和药品试剂的准备、仪器设备的调试以及实验方法的建立等工作。文献查阅是第一个需要完成的工作，通过文献查阅掌握植物组织化学研究进展、药用石斛和油茶有效成分种类、药用石斛和油茶有效成分的组织化学定位研究概况、有效成分的专一性显色剂种类及优缺点等等。根据这些文献资料信息，并结合现有实验条件，制定相应的实验方法和方案。按照实验项目要求，准备好实验材料，本项目所涉及到的所有实验材

料均来自于我校生态园多年保存的药用石斛和油茶种质资源圃，完全能够保证所有实验材料的需求。实际上，第一阶段的工作非常重要，关系到后续工作的正常运行，也关系到实验项目能否达到预期目的。因此，要充分做好第一阶段的工作，为后续工作奠定坚实基础。

第二阶段是创新性实验项目的重要环节，主要在实验室内完成所有研究内容。上述两个实验项目的主要研究内容包括：实验方法的建立（包括切片厚度、显色剂筛选、染色时间的优化、显微测量技术的确定等），药用石斛多糖和生物碱组织化学定位研究、油茶油脂成分组织化学定位研究等。以2～3名学生为小组完成每项研究内容。

第三阶段是对实验结果进行分析。各小组完成各自的研究内容之后，共同分析每项实验结果及其相互关系，探讨是否达到实验预期目的和效果。

三、实验项目的总结

完成实验结果的分析工作之后，总结整个实验项目，分析各个实验项目中存在的问题和得到的成绩。最后撰写结题报告。就上述两项实验项目而言，通过1年多时间的研究和探索，重新优化建立了药用石斛和油茶有效成分组织化学定位研究方法，明确有效成分在植物体内的分布规律和积累动态。实践证明，本项创新性实验项目对培养生物科学专业本科生的创新能力和素质起到了重要作用。