植物生物技術實驗教學改革探索

趙小梅 廉玉姬 林光哲

摘 要：開展植物生物技術實驗教學是當今經濟社會發展、相關專業學生順利走上工作崗位的迫切需要。該文介紹了植物生物技術實驗課程的實驗教學觀念、實驗項目模塊化、實驗教學內容、實驗教學方法等方面的改革措施，并分析了實驗教學改革的效果。

關鍵詞：植物生物技術;實驗教學;模塊化;改革

中圖分類號 Q94-336文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）06-0153-03

Abstract： Plant biotechnology experimental teaching is the urgent requirement for economic and social development， is an important way to broaden employment channels for students.In this article， we illustrated the reform on the experimental teaching concept， the modularization of experimental project ， the content of the course and the teaching method， and the effect of the reform of plant biotechnology experiment teaching.

Key words： Plant biotechnology; Experiment teaching; Reform

細胞生物學、分子生物學、基因工程等現代生命科學及相應技術正迅速發展，植物生物技術也隨之迅猛發展，其不僅在改良植物遺傳性狀、選育新品種、創造新種質、提高產量等農業領域得到了廣泛的應用，而且在食品、藥業、能源、環境等領域的應用也越來越廣泛，在解決人類所面臨資源、能源、環境等問題中發揮著越來越重大的作用[1]。針對與植物生物技術相關專業的學生開設植物生物技術實驗課程，是現代經濟社會、生命科學迅速發展，拓寬學生就業渠道的迫切需要[2]。在以往的相關實驗教學中，多較重視理論教學，而對實驗教學并不十分重視，實踐教學中存在所占課時的比例較小，學生動手操作機會少，實驗教學方法單調，學生被動實驗等諸多問題[2-9]。為解決上述問題，筆者開展了植物生物技術實驗的教學改革，以期使學生真正掌握相關實驗技術，對生物技術涉及的各種原理形成正確而完整的認識，強化學生的專業意識與專業技能，培養其科研素養，提高研究創新能力和綜合素質。

1 更新實驗教學觀念

在以往的有關植物生物技術實驗教學過程中，比較重視理論教學，而忽視了實踐教學，對于實踐教學的重要性認識不充分，往往只將其作為驗證理論課程的附屬品，而在課程設置方面實驗課所占的學時較少[3-7]。針對這些問題，結合專業培養目標和學校的人才培養目標，以及區域經濟社會發展對人才的需求，開展了植物生物技術實驗教學改革。在改革中，以學生為主體，圍繞學生能力培養，在學生培養方案中增加了植物生物技術實驗在總課程中所占的學時數，將實驗課與理論課的學時比例由1∶2調整為1∶1。

2 實驗項目模塊化

過去實驗教學大綱中設計的實驗項目，多為一個個孤零零的實驗，彼此間未有聯系，缺乏系統性、目的性、針對性[3-7]。在新的實驗教學內容體系中，充分考慮生物技術專業人才培養時植物生物技術實驗教學對于學生扎實的實驗技能、過硬的專業意識與專業技能、科研意識和研究創新能力等培養的重要性，按照認知規律——由簡單到復雜、由淺入深，把有針對性設計的所有的實驗項目進行系統化整理，形成了相應的模塊：基礎模塊、專業能力強化模塊、研究創新模塊。學生在進行實驗時，以一種植物為實驗材料，針對3個模塊分別進行實驗設計，最終成為一個完整的、系統的、深入的實驗體系。改革后的實驗項目層次清晰，模塊分明，更加注重學生基本技能、專業技能、創新精神及科研能力的培養，更適于生物技術應用型人才培養的要求。

2.1 基礎模塊 主要包括與基本實驗方法和技能訓練相關的實驗項目，如無菌操作技術、誘導愈傷組織和器官分化等基礎性的實驗項目。在此模塊對學生進行基礎操作方面的集中訓練，使其獲得扎實的實踐技能。

2.2 專業技能訓練模塊 多為綜合運用多種實驗技術的綜合性、設計性實驗項目，如與單倍體培養、多倍體誘導、原生質體的培養等相關的實驗項目。學生在完成基礎操作模塊的訓練后，進行該模塊的訓練，可鍛煉學生對所學知識和實驗技術的綜合運用能力，提高其綜合分析問題、解決問題能力，從而培養學生的專業意識，強化學生的專業技能。

2.3 研究創新模塊 研究創新模塊是整個實驗教學的提升與應用，是培養區域經濟社會發展所需的應用型生物技術專業人才的重要環節，主要包括與體細胞融合、植物遺傳轉化等相關的一些研究創新性實驗項目、教師科研成果轉化的實驗項目、生產實踐成果轉化的實驗項目等。學生可根據自己的興趣愛好，自主選題，在教師指導下查閱文獻，自行設計實驗技術路線，獨立或以小組形式進行實驗，也可參與教師的科研課題、科研訓練及各類科技競賽活動，進校內實踐基地或校外合作單位進行實踐，此模塊重在培養學生的科研思維、研究創新意識和科研素養，為其進行研究創新搭建平臺。

3 改革實驗教學內容

3.1 提高研究創新性、綜合設計性實驗項目的比例 21世紀，健康、糧食、環境等問題越來越制約著現代社會的發展，生物技術的發展為解決這些問題提供了科學可行的解決思路與方案，在農業領域現代生物技術的應用越來越廣泛，從而有效地提高了農業科技水平，促進農業產業結構調整，保障國家糧食安全，提高了農產品的產量，豐富了農產品類型，降低農業生產成本，促使農業增產增效。傳統的教學模式多將原本綜合性較強的實驗內容分成若干個小實驗進行，設置的實驗內容相對簡單[5]，主要為驗證性、用時短、容易做的實驗項目[4，7]。為保證所開實驗項目的先進性、前沿性和時效性，教師設計實驗項目時，逐步提高綜合設計性和研究創新性實驗項目的比例，在保障學生基礎技能訓練的前提下，實現了與現代生物技術發展的有效銜接。

3.2 將課程組科研成果轉化為實驗項目 課程組成員多承擔或參與國家自然基金、省自然基金、市科技發展計劃等多個項目，教師在進行實驗教學和科學研究的同時，積極探索如何將科研成果及時轉化為綜合設計性、研究創新性實驗項目，給予學生充分參與科學研究的機會，培養學生的科研思維，鍛煉學生的研究創新能力。通過探索形成了一批與科研相結合的特色實驗項目，有10余個實驗項目來源于教師的科研成果，比如，鐵皮石斛圓球莖的誘導、云薹屬植物的體細胞雜交、花生金屬硫蛋白基因家族的克隆及其功能分析等。

3.3 與生產實踐緊密結合 圍繞生物技術應用型人才的培養目標，將開設的實驗項目與實際生產應用緊密結合，提高實驗項目的應用性。現有實驗體系中有10余個實驗項目是由生產實踐中的成果轉化而來，比如，非洲菊再生體系的建立、非洲菊試管苗的移栽、鐵皮石斛圓球莖的成苗誘導、馬鈴薯抗PVY和PVX病毒分子標記輔助育種等。與臨沂仙株生物科技有限公司等公司簽訂了合作協議，學生既可進行校內實踐，也可進行校外實踐，為學生順利從學校走向社會，實現學生從學習到工作的順利過渡奠定了堅實的基礎。

4 改進教學方法

在以往的實驗教學中，學生多機械地按照操作步驟或按教師的指導去照搬照抄[9]，被動的接受知識，教師參與過多，實驗教學方法比較單調[3，10]。改革中，改變以往教師講解、演示，學生練習的做法，針對不同模塊的實驗項目，采取不同的教學方法。基礎操作模塊實驗主要通過教師講解、演示重要操作，學生以個人為單位進行實驗，通過不斷操作練習，相關實驗儀器設備可熟練操作，基本的實驗方法與操作技術可系統扎實地掌握。專業操作模塊多為綜合設計性實驗項目，學生可以個人或小組為單位根據學時自主選擇實驗項目，申請開放實驗室，根據自己的時間安排實驗，教師主要針對實驗中出現的問題進行啟發式的指導，輔助學生進行分析，確保學生實驗順利完成;研究創新性模塊的實驗主要為研究創新性實驗項目、校內實踐基地或校外實踐基地進行的實踐、參與教師的科研項目等，學生自由組合，根據自己的興趣愛好選題，實驗中心為學生提供研究創新實驗室、研究所需的儀器設備及實驗耗材，教師先教授學生如何利用各種數據庫、搜索引擎等查閱文獻，以及一些先進儀器設備的使用，然后指導學生設計實驗方案，在實驗過程中教師有針對性地進行指導，實驗結束后，指導學生撰寫論文，以論文形式提交實驗結果，或進實踐基地實踐，以實踐報告的形式匯報，整個過程中注重激發學生興趣、鼓勵個性發展、激勵創新，訓練科研思維，培養學生的創新意識和科研素養。

不同的實驗教方法分別有針對性地夯實學生的基礎實驗理論與技能，訓練學生的恒心、耐力，強化學生的專業意識、專業技能，培養其自主探究、合作探究、研究創新等能力，突出個性發展，使其不僅具備了堅實的實驗理論與技能基礎，而且大大提升了專業素養與能力，培養創新意識、科研意識、科研思維、創新能力。

5 實驗改革的效果

5.1 學生的實驗興趣更加濃厚 不斷更新教學內容，將基礎與前沿、理論與實踐有機結合，不僅有益于人才的培養，而且越來越契合區域經濟社會的發展;學生可自主選擇部分實驗項目，預約實驗項目，進行開放性實驗，或參與教師的研究課題及各類科技競賽活動，從而大大激發了其學習興趣和求知欲望。每年學生參加的創新實驗項目約10余項，自主設計實驗約10余項，參加人數約20余人，形成了一種積極向上、愛鉆研的學習風氣。

5.2 學生的綜合、實踐、創新能力得以不斷增強 教師進行理論授課時發現，通過實踐操作學生對理論知識的理解能力大大提高，交流更加通暢，學生學習由被動變為主動，他們主動思考、探索，主動提出問題，尋求解決問題的方案，變得更深、更專。學生也反映通過實踐，自身實驗基本技能更加扎實;學會了如何查閱文獻，在教師指導下制定實驗方案;學會了科技論文的撰寫;培養了了科研意識，科研創新能力得到了提高;不再覺得理論課抽象難懂。近5年，在校期間所帶的本科生發表論文5篇，3名學生在“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、“挑戰杯”山東省大學生課外科技學術作品競賽、創業計劃競賽等活動中獲獎，3名學生申請獲得國家級大學生創新訓練計劃項目，10余名學生在校大學生科技創新大賽中獲獎，1篇畢業論文被評為“山東省優秀學士學位論文”。

5.3 搭建了學生的科研創新平臺 學生可根據自己的興趣、考研方向等，查閱文獻、自主選題，設計實驗方案，通過實驗教學平臺預約，自主完成實驗;學生也可參與教師的科學研究項目，或進校內外實踐基地進行實踐，在此平臺上，充分發揮學生的主觀能動性，鞏固基本操作技能，提高實踐能力、創新精神、科研意識和綜合素質，為其將來繼續深造學習和順利工作奠定了堅實的基礎。

近5年，生物技術專業的考研率大大高于全國同類院校的平均水平，考取中科院、復旦大學等著名院所的學生逐年增加，許多學生還考取了國外知名大學，并獲得全額獎學金，學生扎實的實驗技能、較好的科研創新能力深受國內外專家的好評。

參考文獻

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（責編：張宏民）