“以學為中心”的園藝植物生物技術實驗課程教學改革探索

關長飛，劉淑媛

（西北農林科技大學園藝學院，陜西楊凌 712100）

園藝植物生物技術 （Biotechnology of Horticultural Plant）是園藝專業的核心課程，其教學目標是要求學生能夠掌握園藝植物組織培養、園藝植物細胞工程、園藝植物基因工程、園藝植物分子標記等技術基本原理和操作過程，并能獨立進行相關實驗方案設計，將生物技術手段應用于園藝植物的研究和生產領域[1]。該課程對學生的實踐應用能力要求很高，然而其理論內容抽象、難懂，憑借課堂上教師講授難以讓學生掌握和應用。實驗教學作為課程教學的重要環節，通過系統的實驗操作可加深對理論知識的理解，靈活利用理論知識指導生產實踐，確保課程教學效果。

近年來隨著實驗教學的作用被廣泛接受和認可，各高校充分肯定實驗教學在教學工作中的重要地位，不斷探索和推進各學科實驗課程教學改革，注重學生綜合素質和能力培養，提高人才質量[2]。該校西北農林科技大學園藝學院開設園藝植物生物技術實驗課程時間較早，根據國家教學培養方案的要求，充分結合學生自身具體情況和已有的教學經驗，不斷嘗試和調整教學方案，并采取了一系列積極措施，例如：調整理論知識講授與實驗課程課時，加大實驗課程課時所占比重；理論知識的講解過程中結合實例進行分析，將國內外最新的研究進展滲透到園藝植物生物技術的教學環節中；加強實驗室建設，擴大生物技術實驗室規模，為實驗課程教學提供優良平臺等[3-4]。這一系列措施發揮了一定的積極作用，但仍存在學生動手能力差，主動探索興趣低等現象。筆者結合我校西北農林科技大學園藝專業學生學習現狀及園藝植物生物技術實驗課程特點，提出“以學為中心”的有效教學模式，以期提高學生實驗課程中自主學習興趣，加強學生運用理論指導實踐的能力，進一步提升教學質量。

1 “以學為中心”應用于實驗課程教學

提高質量是高等教育的核心任務，是建設高等教育強國的基本要求。如何提高教學有效性是教育工作者多年來不斷改革和探索重要課題。美國教育心理學家M.David Merrill[5]提出“效果好、效率高、參與度大”的 e3（effective，efficient＆ engaging）教學，強調學生在教學過程中的作用和地位。學生參與度是影響教育有效性的重要因素，教師和高校應努力創設鼓勵學生參與的教育環境，以促進學生獲得更好的學習效果和個人發展。“以學為中心”實驗課程，突出學生的主體地位，充分調動學生學習的積極性和主動性，注重激發學生的學習潛能。教師在實驗教學設計過程中，應根據學生的態度、能力設定目標，針對性開展教學，引導學生自主探索和設計實驗，提升學生的綜合能力，科學的對學生學習情況進行評價，并及時調整和反饋，不斷改善教學設計，提高實驗教學有效性（見圖1）。

圖1 “以學為中心”實驗課程教學設計模式

1.1 設立合理的教學目標

教學目標是教學活動的出發點和歸宿，決定著教學的總方向。教師在實驗課程教學目標設立時，首先要對教學內容進行分析，把握知識整體脈絡，厘清各內容之間承上啟下、因果關系，調整課程內容和教學順序。其次，根據學生先前知識體系、學習方法和速度、能力傾向等因素，考慮學生個體差異性，因材施教，靈活調整教學目標。

1.2 創設有效的學習經歷

教師要根據教學內容和教學經驗，結合對學生學習特點和能力的了解，選擇合適的教學方法，將知識有效的傳授給學生。改變長期以來實驗課程以教師講授、示范和學生機械模仿為主的教學模式，將教學內容與實際生活相聯系，使學生在實際活動中體驗知識的發生及發展過程。生活中發現和挖掘教學情境資源需與教學目標和教學內容具有相關性，選擇合適的途徑和方法將知識點應運用到創設的情境中。教學活動采用教師講授、小組討論、方案設計、實驗評比、匯報展示等多種方式展開，吸引學生積極參與。在課程內容的設置中主要由易到難，根據學生自身情況調整復雜度，使得即能激發學生主動探索興趣又不至于超過學生原有的認知水平而使學生學習積極性受到打擊。

1.3 展開科學的教學評價

實驗課程一般依附于理論課，實驗課程考核部受重視，往往以單一的實驗報告作為成績依據。這種考核方法和檢查方式粗放，無法調動學生積極性，不利于培養學生動手能力和創新精神。學生提交的實驗報告同質化嚴重，這種單一的考核方式起不到檢測學生真實學習情況的目的。在實驗教學課程中創建和應用多元成績考核評定方式，從課堂出勤、實驗前準備情況、實驗中操作規范、實驗現象的觀察與記錄、課堂討論情況、實驗報告撰寫及實驗后儀器整理等多方面測評學生學習情況。根據學生學習情況，教師記錄和反思教學過程中可改善和提高之處，不斷完善教學設計，提高教學質量。

2 園藝植物生物技術實驗課程改革探索

園藝植物生物技術實驗課程旨在將先進的生物技術手段與園藝植物相聯系，提高學生的實踐操作能力和理論知識的應用能力。然而，在實際教學過程中發現，許多學生缺乏主動思考問題的意識與能力，且實驗內容較為分散、連貫性較差，學生無法進行系統化實踐能力的培養與提升。為改變這種狀況，從以下幾方面進行以學為中心實驗課程建設和改革。

2.1 調整實驗教學內容

園藝植物生物技術實驗課程總學時為16，內容包括植物DNA提取、質粒DNA與酶切檢測、PCR檢測以及大腸桿菌遺傳。實驗內容陳舊，以驗證性實驗為主，設計型、綜合型實驗少，未能激發學生對實驗課程的學習熱情。實驗課程教學內容的優化應該集中在 “基礎性、實用性和系統性”，盡量減少驗證性的實驗，增加綜合型、設計型實驗，注重培養學生的動手實踐能力和創新能力。調整后實驗課程內容見表1。在綜合性實驗中，主要針對植物RNA提取、cDNA反轉錄、目的基因擴增及克隆、農桿菌介導的轉基因侵染等實驗內容進行系統連貫地學習，為自主性設計實驗奠定基礎。在“EST-SSR分子標記檢測”自主設計實驗中，由教師提出需要解決的實驗目的，學生將自己掌握的理論知識及相關實驗技術融會貫通地用到實際課題中去，實踐與理論相結合，既是對學生系統知識理論轉化為能力培養的一種檢驗，又提高了他們的科研能力和創新意識，為部分學生的考研及研究生生活打下堅實基礎。

表1 園藝植物生物技術實驗項目

表2 園藝植物生物技術實驗考核評價標準

2.2 注重課前預習和實驗方案設計

結合園藝植物生物技術課程理論知識較抽象、難以理解運用的特點，要求學生在實驗課程前預習實驗涉及理論知識，初步了解實驗目的和原理、儀器設備的使用、實驗基本步驟等。教師通過課堂提問、小組匯報等方式對學生預習情況予以檢查和督促。設計型實驗可提前告知學生實驗目的，學生課前通過已學理論知識和查閱文獻，收集和整理各種實驗方法，比較不同方法優缺點，分別設計實驗方案。學生通過對文獻知識的查閱和實驗方案的設計，拓寬了知識面，開闊了視野，增強了對理論知識的理解，激發了對實驗的設計和操作的興趣。

2.3 改變實驗課堂教學模式

在實驗課程教學過程中，實驗原理部分不再以教師枯燥講授為主，而要發揮自身引領與指導的作用，激發學生興趣，真正地讓學生發揮其主動性，以達到訓練學生主動探求知識、自主創新思維的目的。教師通過抽查、提問的方式檢查學生預習情況，組織學生分小組對實驗方案進行充分論證，確定實驗方案，進行實驗。在實驗開展過程中，教師設置相應問題做什么、怎樣做、為什么這樣做，指引學生按照實驗方案獨立完成實驗內容；實驗操作過程中加強巡視，要求學生規范操作，及時指出并糾正學生實驗過程中的不當行為，以免發生危險和意外。實驗結束后引導學生根據自己的實驗方案撰寫實驗報告，分析實驗結果，討論和思考實驗過程中發現和遇到的問題，將理論知識與實踐操作有機結合。

2.4 施行多元化考核方式

園藝植物生物技術課程總成績由理論課成績和實驗課成績共同構成。實驗課程成績占總課程占比由原30%提高至50%，由出勤情況、實驗預習、儀器操作規范、實驗現象的觀察與記錄、課堂討論情況、實驗報告撰寫及實驗后儀器整理等多方面按比例共同構成 （見表2）。通過考核方式的改革，提高學生對實驗課的認識，積極主動參與到實驗課中來，加強運用理論指導實踐的能力。

3 結語

“園藝植物生物技術”是園藝專業的核心課程，該課程知識量大、內容多、理論教學較為枯燥。實驗教學作為課程教學的重要環節，是理論與實踐結合的橋梁，更是提高學生學習積極性、參與度的重要環節。“以學為中心”實驗課程改革探索，旨在加強學生實踐能力和創新能力的培養，提高人才質量。通過實驗課程建設不斷改革和完善，師生對實驗教學的重視程度顯著提高，學生參與度增加，學習積極性大有改觀，不僅加深對理論知識的理解，而且為后續專業課程的學習以及科研工作的開展奠定了良好的基礎。