林木育種學實驗教學優化與實踐

王 君 胡冬梅 康向陽

北京林業大學 北京 100083

林木育種學實驗教學優化與實踐

王 君 胡冬梅 康向陽

北京林業大學 北京 100083

林木育種學是一門實踐性很強的學科。不斷改進并優化實驗課程教學是培養自我學習、自主創新型林業人才的重要方向。在現行開放式教學模式基礎上，遵循基礎性、應用性和創新性原則，從實驗內容、實驗設備、實驗過程組織以及課程考核體系等方面對林木育種學實驗進行了優化和改進，進一步提升了學生的自我學習和科研創新能力，取得了良好的教學效果。

林學；林木育種學；實驗課；優化；實踐

林木育種學是一門需要理論與實踐緊密結合的學科，實驗教學是其中不可或缺的重要環節。林木育種學實驗包含于林木育種學課程中，是林學專業必修的一門專業課程，該課程對于培養大學生的操作能力、科研能力、創新能力和提高大學生的綜合素質均具有重要作用。然而由于教學課時及實驗條件等因素的限制，不可能做到將所有林木育種學有關的實踐內容都通過實驗課教學來完成，必須有側重地合理安排，并根據實驗條件的變化不斷優化、改進教學內容，達到教學效果和學生創新研究能力提升的最大化。現行林木育種學實驗課教學中，開放式教學模式的采用較好地整合了以往若干相對孤立的驗證性實驗內容，形成了較為綜合、開放的研究性實驗教學體系，顯著提升了學生參與實驗的興趣，增強了實驗動手能力。但是社會對大學生綜合素質的要求不斷提高，自我學習、自主創新型林業人才的需求不斷加大，因此有必要不斷改進并優化實驗教學過程，進一步提高大學生科研創新能力，以達到提升學生綜合科研素質的目的。

1 現行林木育種學實驗課教學存在的問題

當前，林木育種學實驗包含于林木育種學課程中，于每學年春季學期開設，采用開放式研究性教學模式，即實驗提早啟動且不安排固定的實驗時間，學生每5～6人分配1組，按要求通過小組討論自行設計并完成實驗，并實行以實驗小組為單位撰寫綜合實驗報告以及多媒體答辯的配套考核方法。根據林木育種教學內容、實驗學時等，主要設計了以“楊樹花粉染色體加倍與雜種后代性狀變異觀察”為主的實驗內容，包括“楊樹花粉母細胞減數分裂進程觀察”“楊樹花粉染色體加倍與鑒定”“楊樹花粉生活力測定與萌發特征觀察”“楊樹有性雜交”及“楊樹雜交后代性狀變異觀察”等5個方面具體內容。然而，單純以楊樹作為實驗材料，雖然可控性較強，但卻限制了學生研究思路，給學生自我學習、創新的空間狹小，最終得出的實驗結果千篇一律；而實驗內容中，“楊樹雜交后代性狀變異觀察”部分，需要完成雜交實驗后，培養出種子并進行育苗，使得整個實驗時間跨度過長，對學生其他課程的學習造成一定影響，有必要進行簡化。

2 林木育種學實驗課教學優化的思路

高等林業院校對我國林業人才的培養起著舉足輕重的作用。林木育種學作為重要的林學專業必修課程，應更加重視具有團隊意識、創新精神和科研能力的林業高素質人才培養。因此，林木育種學實驗課教學應在現行開放式教學模式基礎上，繼續遵循基礎性、應用性、創新性和研究性原則，進一步優化教學內容，引進新的教學設備，改進考核體系，培養學生發現問題、分析問題以及解決問題的實際能力，提升學生的科研創新和自我學習能力，為將來面向社會增強就業競爭力。

3 林木育種學實驗課教學優化的實踐

3.1 實驗內容的優化

過去的林木育種學實驗課程以楊樹為主要實驗材料，可通過切枝水培的方式進行實驗。然而，在實際林業工作中絕大部分樹種是不能進行切枝水培操作的，因此有必要加強非離體條件的育種實驗安排。在之前以“楊樹花粉染色體加倍與雜種后代性狀變異觀察”為主的實驗內容基礎上，增加“樹木開花授粉習性觀察”等內容，去除了“楊樹雜交后代性狀變異觀察”等實驗內容。這樣優化后的林木育種學實驗主要包括“樹木開花授粉習性觀察”“林木花粉染色體加倍與鑒定”“林木花粉收集、儲藏與生活力測定”以及“樹木有性雜交”等，在保證實驗內容基礎性和系統性的同時，一方面更能體現出林木生長發育規律對育種學研究的影響以及研究樹木生長發育規律的重要性，另一方面不限定學生對實驗材料樹種的選擇，學生可以自主選擇可離體和非離體的樹種作為實驗材料進行研究，充分發揮學生的自主創新意識和實驗主動性。優化后的實驗內容注重最實用的林木育種實驗方法訓練和自主解決實際問題能力的培養，對于學生今后走向林業工作崗位后快速適應我國林業工作環境大有裨益。

3.2 實驗設備的引進

為適合非離體條件下的育種實驗課程，在教學過程中引進北京林業大學康向陽教授的國家發明專利產品“樹木高溫加倍器”，該專利裝置可實現在非離體條件下于樹上對目標材料施加高溫處理，從而實現染色體加倍的效果。在具體實驗過程中需要先行講授該裝置的原理和特點，并指導學生選擇適宜的實驗材料，合理設計實驗方法，完成實驗任務。

3.3 實驗過程的改進

3.3.1 加強實驗前的準備

學生開始進行實驗之前，教師需將實驗內容涉及的知識重新整理并進行講授，進一步強化理論基礎，突出實驗原理，有助于學生設計實驗計劃和實驗方案。講授過程重點講解實驗內容中一些重要環節與實驗方法，如樹木發育的物候規律觀察、花粉染色體加倍有效處理時期的把握、加倍方法的選擇、花粉離體萌發方法以及有性雜交過程去雄、套袋方法等。結合以往實驗課中學生容易出現的問題加以強調，可以收到很好的效果。例如以往學生在做有關花粉離體萌發的實驗時，由于滅菌不徹底引起霉菌生長，觀察時難以區分花粉管與菌絲而導致實驗失敗。我們配合照片將這一問題在學生面前強調，這樣他們在進行實驗時特別小心，避免污染，都取得了較好的實驗結果。

在進行實驗之前，教授學生文獻檢索方法，指導學生進行文獻查閱。學校圖書館紙質版和電子版資源豐富，可查閱和下載大量林木育種學相關中文和外文科技文獻。此外，“Google Scholar”學術檢索系統也為文獻資料的查找提供了強大的搜索平臺。在介紹檢索途徑的同時，重視檢索方法的指導。其中以關鍵詞為檢索特征是最為直接有效的檢索方法。如利用“中國學術期刊全文數據庫”進行多倍體育種方面的文獻檢索，使用關鍵詞“花粉染色體加倍”作為檢索詞，將查詢范圍控制為“農業”，在1994年至2010年期間可檢索到41篇文獻，而增加“楊”為關鍵詞后，檢索結果縮減為6篇，其中5篇對實驗內容都具有一定指導價值。通過系統訓練，學生普遍反映在文獻檢索和實驗設計方面的能力得到很大提高。

此外，教師要根據實驗內容，提前采集一些實驗材料的花枝保存起來，并且對校園內適合作為實驗材料的樹種進行踏查，了解各樹種的位置及數量，學生進行實驗設計時可以選擇已經采集的實驗材料，也可根據自己的興趣和教師的介紹選擇合適的樹種。學生在開始實驗前，需要根據實驗內容，查閱文獻資料，設計實驗方案和實驗方法，與指導教師討論并通過后方可進行實驗。這樣既保證了實驗的合理性，也充分發揮了學生自我學習、自我創新的主觀能動性。有些學生甚至將自己所申請的“大學生科研創新課題”與林木育種課實驗相結合，取得了良好的效果。

3.3.2 加強小組間的交流協作

林木育種學實驗課程人數眾多，耗費資源巨大，通過加強小組協作，整合實驗資源的方式可起到節約實驗成本、保障實驗安全的效果。具體做法是，待實驗各小組制定完實驗計劃后，教師根據各小組實驗方案，安排專人將常用試劑配制為較高濃度的母液，以便實驗過程中各小組稀釋使用，不同小組可共同使用稀釋后的工作液，避免浪費；同時，將各小組間相似的實驗內容加以整合，如花粉生活力測定的實驗內容，需要對蔗糖、硼酸、Ca2+、培養溫度等濃度配比進行研究，但是學生們課程任務較重，如果每小組獨立完成所有處理組合勢必會影響其他課程的學習，而實驗課程的教學目的主要是以教授研究方法、培養自我學習和科研創新能力為重，也沒有必要完成所有的處理組合，因此在實驗過程中將使用相同實驗材料的4個小組整合到一起，每小組針對蔗糖、硼酸、Ca2+、培養溫度的其中2種因素進行單因素實驗，這樣既保證了各小組實驗的工作量，又保證每種因素的實驗結果至少有2次重復，具有一定的科學性。由于各小組在完成實驗內容后，需要參照其他小組的結果才能形成完整的實驗結果，無形中增加了各小組間交流和討論的機會，加強了學生的團隊精神。

3.4 實驗課程考核體系的改進

研究論文是科學研究成果的一種重要的展現形式。林木育種學實驗課程完成后，要求學生將實驗結果按照科研論文的完整格式進行撰寫，鍛煉寫作能力。在研究論文的最后，學生需附上實驗心得和對實驗過程的意見，這樣有助于教師對課程的進一步改進。改進后的林木育種學實驗課程考核體系以小組為單位進行評分，由以下四部分組成：(1)實驗設計占10%；(2)實驗動手操作能力占40%；(3)研究論文占30%；(4)實驗匯報占20%。實驗動手操作能力在考核體系中占了相對較大的比重，旨在鼓勵學生積極參與實驗，學習掌握實際實驗方法和技能，有助于未來適應社會的需要。

4 結束語

創新能力的培養是大學素質教育的核心。林木遺傳育種是林學的骨干學科。隨著我國林業產業的不斷發展,對具有自主知識產權的林木品種需求不斷加劇,必然會拉動林業相關用人單位對于掌握林木育種專業技術人才的需求。自主學習、自主創新的學習方式是高等院校培養創新人才的關鍵。林木育種學實驗教學要緊跟時代前進的步伐，不斷優化、改進教學方式，培養具有自主學習、自主創新的林業科研人才。

[1] 康向陽,胡冬梅.林木育種學開放式實驗教學實踐[J].中國林業教育,2008,26(1): 68～70

[2] 黃曉波,陸文,沙玲,等.大學生創新能力培養策略探索[J].上海工程技術大學教育研究, 2008,3: 14～17

[3] 康向陽.營造自主學習環境是高校創新人才培養的關鍵[J].中國林業教育, 2007, 25(5): 6～7

Optimization and practice in experiment course of tree breeding

Wang Jun, Hu Dongmei, Kang Xiangyang
Beijing forestry university, Beijing, 100083, China

Tree breeding is practical course. Improvement and optimization of experiment course is important for personnel training with selflearning and creation. Based on current opening teaching model, experiment content, equipment, organization and check-up system were optimized and improved, according to basic, practical and creative principle. The practice enhanced capability of student in self-learning and independent creation.

forest science; tree breeding; experiment course; optimization; practice

2010-12-03 稿件編號：1012026

王君，博士，講師。胡冬梅，本科，高級實驗師。康向陽，博士，教授。