基于應用型人才培養的園藝植物生物技術教學改革探討

賴彪　羅剛軍　陳發波

摘要 在應用型人才培養的目標下，分析了園藝植物生物技術課程教學中存在的主要問題，提出了優化教學內容，改進教學方法，改革實踐教學環節和注重課外實踐的一系列提高學生的生物技術應用能力的改革思路與措施，為提高教學質量和高素質應用型園藝專業人才的培養提供參考。

關鍵詞 園藝植物生物技術;應用型人才;教學改革

中圖分類號 S-01 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2020）16-0268-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.16.077

Discussion on Teaching Reform for Biotechnology in Horticultural Plant under the Purpose of Fostering Application-oriented Talents

LAI Biao，LUO Gang-jun， CHEN Fa-bo （School of Advanced Agriculture and Bioengineering，Yangtze Normal University，Chongqing 408100）

Abstract Under the goal of cultivating application-oriented talents， this paper analyzed the main problems existing in teaching of biotechnology in horticultural plant，the reform ideas and measures were proposed to improve students ability to apply biotechnology，including optimizing the teaching content， improving teaching methods， reforming the linkage between teaching in class and practical teaching in the lab and paying more attention to extracurricular practice. The study can provide reference for improving teaching quality and training of high-quality practical horticultural professionals.

Key words Biotechnology in horticultural plant;Application-oriented talents;Teaching reform

基金項目 長江師范學院校級教改項目。

作者簡介 賴彪（1987—），男，四川廣安人，講師，博士，從事園藝植物生物技術教學和科研工作。

收稿日期 2020-04-04;修回日期 2020-05-09

習近平總書記2019年9月5日在給全國涉農高校的書記校長和專家代表回信中提到，“中國現代化離不開農業農村現代化，農業農村現代化關鍵在科技、在人才”[1-2]。 長江師范學院是重慶市地方普通本科高等學校，堅定“走應用路”，踐行“創新為魂、應用為要、能力為本、服務為重”的辦學理念。現代農業與生物工程學院園藝專業設立于2010年，是重慶市高等學校“十三五”市級重點學科，其人才培養的目標是培養滿足地方需求的高水平應用型園藝人才。隨著遺傳學、基因組學、生物信息學等研究的發展，現代生物技術對植物生產和人類生活具有更加重要的意義。園藝植物生物技術是園藝學和生物技術交叉的、新興的、綜合性的學科，是以園藝植物為材料，利用生物技術創造、改良或生產生物制品的一門技術。園藝植物生物技術是園藝專業的一門理論性和實踐性均非常強的專業核心課。筆者通過分析長江師范學院園藝植物生物技術課程教學中出現的一些問題，提出了一些基于應用型人才培養的改革措施，以促進該課程的建設和發展。

1 教學過程中存在的主要問題

近年來生物技術飛速發展，尤其是細胞工程、基因工程、生物信息等技術，而相對生物技術的更新，教材更新速度比較慢，園藝植物生物技術課程內容比較陳舊，很多新技術很少有涉及，導致學習的部分內容沒有實效性，不能很好應用到以后的實際工作中。另外，該課程涉及的內容廣泛，而課程實踐學時有限，且一些實驗項目花費大，教學設備條件有限，難以滿足學生對現代生物技術學習的需求。長江師范學院園藝專業學生生物技術基礎較差，課程學習中有較大的畏難情緒，缺乏學習興趣和探索精神。往往教師花費很大功夫教授課程但學生沒有深刻理解，不能切實應用。因此，需要進一步優化和提高園藝植物生物技術課程實踐教學的內容和教學方式，在有限的學時內激發學生對生物技術的興趣，幫助學生排除畏難情緒，掌握更多的生物技術，鍛煉學生的實驗技能及科學思維。

2 教學改革的措施探討

2.1 與時俱進，優化教學內容

園藝植物生物技術實踐課程教學的主要內容包括園藝植物組織培養、細胞工程、染色體工程、分子標記、基因工程和生物信息學[3]，其中植物組織培養（在長江師范學院有單獨的課程）、細胞工程和基因工程為教學內容的重點。目前該課程選用的教材為鞏振輝主編的《園藝植物生物技術（第1版）》（科學出版社，2009年1月）和《園藝植物生物技術實驗指導》（中國農業出版社，2010年3月）。教材中的一些內容已經比較陳舊，缺乏最新的生物技術研究進展，例如：植物表達載體的構建方法除了傳統的使用限制性內切酶及DNA連接酶克隆法，目前有更為高效的Gibson組裝和Gateway克隆等多種技術。目前，CRISPER/Cas9基因編輯技術也逐漸在園藝植物育種中運用，因此基因編輯技術也應該作為園藝植物生物技術的重點教學內容。此外可以將最新的科學研究成果轉化為教學內容，比如2019年在《Plant Biotechnology Journal》雜志發表的題為《CRISPR/Cas9-mediated editing of 1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxidase1 （ACO1） enhances Petunia flower longevity》的研究論文，通過CRISPR/Cas9介導的基因編輯方法研究指出突變ACO1后顯著延長了牽牛花的壽命[4]。論文涉及園藝植物生物技術各個環節的教學內容，可以將論文中的知識點進行拆解，然后逐個擊破，最后拼裝成一個完整的體系，這樣更能將零散的知識點融入到真實的生物技術研究中，更加系統生動，激發學生的學習興趣，提高學習效果。因此，教學內容不能過度依賴教材，要適時更新，以跟上生物技術的發展步伐，在學習經典的實驗技術的同時與時俱進。這就要求授課教師不斷學習，掌握生物技術前沿動態，不斷提高科研水平和業務素質，這樣才能夠更好地開展生物技術教學。

2.2 改進教學方法，充分利用互聯網資源開展線上-線下混合式教學

在當前互聯網的時代背景下，將網絡資源與教育深度融合，不僅可以優化教學方式，還可以培養學生自主學習的能力和創新思維[5]。園藝植物生物技術課程中有些生物技術原理復雜，以動畫視頻或實驗視頻的方式講解更利于學生理解。目前，網絡上有許多生物技術相關的視頻資源，例如：中國生物醫藥行業領先的視頻制播一體化網絡互動平臺“生物無憂”和全球首例實驗視頻期刊《Journal of Visualized Experiments（JoVE）》等。教師通過收集和整理與園藝植物生物技術相關視頻資源并應用于課堂教學，將增強課堂教學的趣味性，激發學生學習興趣。另外，還有一些先進的生物技術僅通過理論講解不利于學生深刻掌握，而因為各種現實原因也無法開展實驗項目，例如：一些細胞工程和基因工程實驗需要較多昂貴的實驗設備和試劑藥品，還有些實驗如植物的遺傳轉化實驗，由于植物材料培養周期較長且存在生物安全的風險。而利用在線虛擬實驗平臺中的相關項目進行虛擬仿真實驗可降低實驗教學門檻和成本，突出學生的主體地位，激發學習潛能，提高學生學習興趣和效率，掌握生物技術基本實驗原理和技能[6]。長江師范學院應用型人才培養的目標下，合理優化教學內容，并有效利用互聯網資源和在線智能實驗室開展線上-線下混合式課程教學改革，將有助于提高教學效果和育人質量。

2.3 改革實踐教學環節，開展實踐周系統訓練實驗技能

課程實踐是園藝植物生物技術課程的重要環節，對學生的實驗技能和綜合素質培養，提高人才培養質量有著重要意義。注重實驗教學質量，既可以加深學生對生物技術理論的認識和理解，又可以培養學生實踐動手操作能力，從而有利于培養從事園藝生物技術研發及應用的應用型高素質人才[7]。以往的園藝植物生物技術課程實踐環節開展一般由教師講授實驗的原理與方法，學生再按照要求完成實驗操作，學生只是機械的重復，到實驗結束很多學生還不清楚實驗的目的。這種模式不利于學生自由探索和創新能力的發展，而且實驗之間的連貫性不強，不利于學生系統掌握。此外，園藝植物生物技術課程實踐的大部分內容并不是獨立的，而是前后緊密關聯，特別是植物基因工程部分內容，比如植物核酸提取的DNA是PCR擴增的模板，PCR擴增得到的產物將會作為DNA連接的實驗材料，連接好的克隆載體又將是酶切的目標[8]。因此，將園藝植物生物技術課程實踐環節集中在一周之內，優化實驗項目，開展涵蓋基礎實驗技術的設計型和綜合型實驗課題為主。此外，還可以根據實驗指導老師的科研項目或成果轉化為設計型和綜合型的實驗項目，引導學生主動去思考探索。學生通過設計自主實驗課題、分析實驗結果和整理實驗數據的過程，在一周之內集中實踐完成課題，這個過程不僅有利于系統掌握生物技術，而且能激發學生對實驗內容的興趣，鍛煉培養學生的實驗技能及科學思維，提高學生的應用和創新能力。

2.4 鼓勵學生課外實踐，提高生物技術應用能力

近年來，長江師范學院為全面提高學科水平和科技創新能力，大力推進學校學科專業轉型和發展，切實推動應用型人才培養目標轉向，引進了一批具有博士學位優秀青年教師，其中現代農業與生物工程學院新進專職科研型教師有20多名。這些教師掌握了園藝植物生物技術領域的前沿實驗技能，目前他們以榨菜、紅心蘿卜、龍眼、百合、食用菌等重慶特色園藝植物如為研究對象開展育種、栽培生理和分子生物學等方面的科學研究工作。此外，長江師范學院鼓勵學生積極申報各級各類的大學生創新創業訓練計劃項目，現代農業與生物工程學院的創新創業訓練計劃項目更是全員覆蓋。學生成為項目的主持人和參與人，從被動學習轉變為主動探索。學生和指導教師一起探討實驗流程的制定，選擇實驗方法，分析實驗結果，提高學生解決問題的能力。園藝植物生物技術課程利用課程任務形式鼓勵園藝專業的學生利用課外時間廣泛參與到教師的科研項目中或在教師的指導下開展園藝生物技術相關的大學生創新創業實驗項目。學生通過主動參與園藝生產實際問題調研、田間材料收集、實驗過程、數據整理、科技論文寫作等科學研究中每一個環節，加深對生物技術原理的理解，鍛煉科學思維，提高生物技術實踐能力[9]。通過把課程知識的學習從課堂到延伸實驗室和田間，從有限的課時擴展到課外時間，在這個過程中教師只是思維的引導者，學生是學習和實踐的主體，這樣既可以激發學生學習興趣，培養學生自主學習和解決實際問題能力，同時也提高了學生的生物技術實踐、應用和創新能力，從而有利于培養高水平應用型園藝專業人才[10]。

3 結語

長江師范學院作為地方性應用型本科院校，為服務地方經濟和社會發展，肩負著培養和輸送應用型人才的重要責任。園藝植物生物技術課程的內容廣泛，理論性和實踐性均強，且生物技術發展迅猛，任課教師應緊跟生物技術發展前沿，不斷與時俱進，優化教學內容，改革教學方式，注重激發學生興趣，培養學生自主學習和實踐應用能力，助力培養高水平應用型園藝人才。

參考文獻

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[10] 吳夢芳.巧用信息技術 打造有效課堂[J].安徽教育科研，2019（22）：92-93.