生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)植物技術(shù)實(shí)驗(yàn)改革與思考

董旋+韓淑梅+季祥彪

摘要：文章結(jié)合2012-2016年貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院植物生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況，針對(duì)植物生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)課的自身特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、方式和考核方式3個(gè)方面進(jìn)行實(shí)踐操作和改革嘗試，著重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性。

關(guān)鍵詞：植物生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）31-0246-02

基于該課程實(shí)踐性強(qiáng)和綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的學(xué)生完全按照教師設(shè)計(jì)的步驟來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式已經(jīng)不能適應(yīng)目前的植物生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求。為了培養(yǎng)出適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的高素質(zhì)專(zhuān)業(yè)人才，提高教學(xué)資源利用率，舊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革勢(shì)在必行。本文對(duì)貴州大學(xué)植物生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程2012年至今教學(xué)模式改革實(shí)踐中遇到的問(wèn)題進(jìn)行闡述，探討在新形勢(shì)下如何改革提高學(xué)生綜合能力的教學(xué)模式和思路。

一、植物生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)觀念中實(shí)驗(yàn)課是對(duì)理論課知識(shí)的驗(yàn)證和補(bǔ)充，在此觀念的影響下，即便是綜合性強(qiáng)和設(shè)計(jì)性強(qiáng)的植物生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)課也不可避免地成為了理論課的附屬品。如此這般，僅僅學(xué)時(shí)安排就不能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)課的需求，造成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容偏驗(yàn)證性，缺少系統(tǒng)性，部分綜合實(shí)驗(yàn)課與一些基礎(chǔ)課程內(nèi)容相重復(fù)，如植物DNA的提取，就與基因組學(xué)和分子生物學(xué)中的DNA的提取相沖突。多次類(lèi)似實(shí)驗(yàn)的重復(fù)必然造成學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)興趣的減退，往往僅是被動(dòng)地完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，以拿到學(xué)分。在該種狀況下要求學(xué)生系統(tǒng)、熟練地掌握植物生物技術(shù)的一些重要實(shí)驗(yàn)技能是很困難的。而且由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)、儀器和場(chǎng)所的短缺，有的實(shí)驗(yàn)操作由5～8位學(xué)生一組來(lái)完成，造成學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)缺乏整體認(rèn)識(shí)，嚴(yán)重打擊學(xué)生積極性。由于時(shí)間和內(nèi)容的限制，植物生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)課的考核以實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)合平時(shí)成績(jī)的方式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，忽略了對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)操作能力和結(jié)果分析能力的綜合評(píng)價(jià)，同時(shí)也高估了學(xué)生的自覺(jué)性，造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的雷同，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的抄襲等問(wèn)題。植物生物技術(shù)研究的對(duì)象是植物，植物本身具有特定的物候性和生長(zhǎng)周期。貴州大學(xué)植物生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)被安排在7-8月的小學(xué)期，這對(duì)于實(shí)驗(yàn)的觀察十分不利。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的優(yōu)化

2012年在對(duì)全國(guó)開(kāi)設(shè)的植物生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)情況進(jìn)行調(diào)查后，貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物資源與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的科研狀況開(kāi)設(shè)了植物生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)課，由植物組織培養(yǎng)與離體快繁、植物人工種子生產(chǎn)、PCR與分子標(biāo)記、遺傳轉(zhuǎn)化四部組成，共計(jì)32學(xué)時(shí)。開(kāi)課兩年后對(duì)選課學(xué)生的匿名問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果表明在植物生物技術(shù)的實(shí)驗(yàn)課程中有部分內(nèi)容與分子生物學(xué)和基因工程原理的部分相重復(fù)。故于2014年對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目修改為：①植物培養(yǎng)基的制備與滅菌；②煙草愈傷組織的誘導(dǎo)與培養(yǎng)；③煙草微繁殖；④人工種子的制作；⑤CTAB法制備植物基因組DNA。經(jīng)修改后學(xué)生沒(méi)有對(duì)內(nèi)容重復(fù)提出異議，但是由于學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的來(lái)龍去脈不清楚，僅僅只是延續(xù)學(xué)習(xí)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣，根據(jù)教師提供的步驟按部就班的進(jìn)行，缺少主觀能動(dòng)性。于是在2015年將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中改為：①植物培養(yǎng)基的制備與滅菌；②煙草愈傷組織的誘導(dǎo)與培養(yǎng)；③煙草微繁殖；④不同比值的NAA，6-BA對(duì)煙草愈傷分化的影響；⑤半夏人工種子的制作。在該學(xué)年中我們首次讓學(xué)生參與到對(duì)NAA和6-BA不同比值對(duì)煙草愈傷組織分化的影響實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)和結(jié)果分析和討論中，發(fā)現(xiàn)通過(guò)該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。學(xué)生對(duì)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果十分關(guān)注，在課后會(huì)每天主動(dòng)觀察煙草的分化情況。到了2016年，我們?cè)俅螌?duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行修改，增加了不同消毒方式對(duì)植物種子萌發(fā)率的影響，其目的是讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，學(xué)習(xí)了不同激素對(duì)植物組織分化的影響的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備和結(jié)果分析后，將其學(xué)習(xí)成果運(yùn)用到不同消毒方式對(duì)植物種子萌發(fā)的影響實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展中去。

三、方法的優(yōu)化

本人在科研中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)成功與否與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備有著密不可分的關(guān)系。我們于2014年起讓學(xué)生分組根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)在實(shí)驗(yàn)室中選擇藥品，計(jì)算用量，教師從旁協(xié)助并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行核對(duì)。這一方法顯著提高了學(xué)生的興趣，大大加強(qiáng)了學(xué)生與老師之間的感情交流和思維互動(dòng)，加深了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解。

通過(guò)之前的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過(guò)程，教師指導(dǎo)學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文以不同激素對(duì)植物組織分化的影響為例，對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教法改革進(jìn)行詳細(xì)的介紹。首先教師以提問(wèn)的方式講解進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)的意義，給出該實(shí)驗(yàn)中可選用的激素類(lèi)型：生長(zhǎng)素（吲哚乙酸（IAA）、萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸（IBA）、2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）），細(xì)胞分裂素（激動(dòng)素（KT）、異戊烯基腺嘌呤（2iP）、6-芐基腺嘌呤（6-BA）、玉米素（ZT）、噻重氮苯基尿（TDZ））。教師對(duì)不同激素的作用進(jìn)行講解，為排除植體消毒不當(dāng)造成實(shí)驗(yàn)失敗，由教師提供2-3種植物組培苗供學(xué)生選擇。在定好選用的植物和激素后，以2人為一組，利用知網(wǎng)查閱相關(guān)的文獻(xiàn)，使用統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)工具獨(dú)立設(shè)計(jì)獲得植物不定芽的最佳生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素配比的實(shí)驗(yàn)方案，指導(dǎo)老師對(duì)其方案的合理性進(jìn)行審核和修改。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，我們采用了分層次的教學(xué)方法。針對(duì)實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵步驟我們手把手地教會(huì)每組組長(zhǎng)，然后由組長(zhǎng)上臺(tái)講解示范，教師從旁糾正，讓學(xué)生建立無(wú)菌概念，確保后續(xù)實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。而在其他試驗(yàn)階段我們要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)指導(dǎo)獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，教師只起從旁協(xié)助和引導(dǎo)解決問(wèn)題的作用。我們鼓勵(lì)學(xué)生利用文獻(xiàn)檢索工具查閱文獻(xiàn)，自行了解該技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，讓學(xué)生了解什么是研究，學(xué)會(huì)解決一類(lèi)問(wèn)題的方法，整個(gè)實(shí)驗(yàn)從準(zhǔn)備到設(shè)計(jì)均由學(xué)生自主完成。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備、進(jìn)行和實(shí)驗(yàn)的推進(jìn)充滿(mǎn)成就感。

我們對(duì)2017年的教學(xué)方法也有所改動(dòng)。首先是教師指導(dǎo)學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以選擇32h為基礎(chǔ)，多選每增加12h以開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的形式讓對(duì)植物生物技術(shù)感興趣、學(xué)有余力的學(xué)生利用課余、周末、寒暑假時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)修習(xí)學(xué)分。同時(shí)我們準(zhǔn)備在2017年引入討論式教學(xué)，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，鼓勵(lì)學(xué)生上臺(tái)講解自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)對(duì)班上同一目的實(shí)驗(yàn)的不同數(shù)據(jù)、照片等結(jié)果的分析得出最好的實(shí)驗(yàn)方案，并以科技論文的形式提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，讓學(xué)生深入認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)處理和論文寫(xiě)作的方法。

四、考核評(píng)價(jià)改革

從2012年起我們對(duì)該實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行了改革，到2016年，在考核方式上，我們提出了包含準(zhǔn)備部分（實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，文獻(xiàn)查閱，實(shí)驗(yàn)方案30%）、實(shí)驗(yàn)進(jìn)度和完成質(zhì)量部分（30%）以及結(jié)果的討論和科技論文的撰寫(xiě)部分（40%）進(jìn)行綜合考評(píng)。在準(zhǔn)備部分主要考察學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案的科學(xué)性和可行性，在進(jìn)度和完成質(zhì)量方面主要考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察和記錄能力，在結(jié)果的考察中主要考核學(xué)生對(duì)結(jié)果的分析、討論能力。在每一部分結(jié)束時(shí)將該部分的成績(jī)進(jìn)行公布，這一做法大大促進(jìn)了學(xué)生在下一個(gè)環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)中的積極性。

五、存在的問(wèn)題

貴州大學(xué)植物生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)設(shè)形式已現(xiàn)雛形。但是在開(kāi)課的過(guò)程中還存在著一些實(shí)驗(yàn)室無(wú)法解決的問(wèn)題。首先是經(jīng)費(fèi)問(wèn)題，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)所需儀器、試劑等的價(jià)格逐年提高，實(shí)驗(yàn)成本增加，而有限的經(jīng)費(fèi)無(wú)法支撐實(shí)驗(yàn)室去開(kāi)設(shè)一些對(duì)培養(yǎng)生物技術(shù)高素質(zhì)人才很重要的復(fù)雜而又費(fèi)用高的實(shí)驗(yàn)；另一方面針對(duì)一些對(duì)植物生物技術(shù)感興趣又學(xué)有余力的學(xué)生，將實(shí)驗(yàn)課中的內(nèi)容延伸為開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，或是本科畢業(yè)論文，這在某種程度上又增加了這門(mén)實(shí)驗(yàn)課的支出。其次是時(shí)間問(wèn)題，植物生物技術(shù)針對(duì)的對(duì)象是植物，而對(duì)于有著自身的物候特點(diǎn)和生長(zhǎng)周期的植物，植物生物技術(shù)具有準(zhǔn)備工作復(fù)雜、無(wú)菌意識(shí)要求高，操作步驟復(fù)雜等技術(shù)特點(diǎn)。要在32學(xué)時(shí)內(nèi)系統(tǒng)完整地學(xué)習(xí)植物生物技術(shù)中的一些實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)的重要技術(shù)，顯得尤為困難。

六、結(jié)束語(yǔ)

本實(shí)驗(yàn)室于2012年起主要對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化、組合，以提高學(xué)生興趣和主觀能動(dòng)性為目的，探索適應(yīng)于植物生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)方式，通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的查閱、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)的觀察記錄和對(duì)結(jié)果的討論整理的過(guò)程著重提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。基于對(duì)2012到2016年4年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，初步形成了開(kāi)設(shè)本科植物生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)的方案并計(jì)劃于2017年進(jìn)行嘗試。

參考文獻(xiàn)：

[1]王俊寧，豐鋒，李洪波.園藝植物生物技術(shù)課程教學(xué)改革探索[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，（12）.

[2]周波，陳美楠，劉騰飛.激素在茶樹(shù)組織培養(yǎng)中的作用研究進(jìn)展[J].福建茶葉，2014，36（6）.