基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的園藝植物生物技術(shù)教學改革探討

賴彪　羅剛軍　陳發(fā)波

摘要 在應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標下，分析了園藝植物生物技術(shù)課程教學中存在的主要問題，提出了優(yōu)化教學內(nèi)容，改進教學方法，改革實踐教學環(huán)節(jié)和注重課外實踐的一系列提高學生的生物技術(shù)應(yīng)用能力的改革思路與措施，為提高教學質(zhì)量和高素質(zhì)應(yīng)用型園藝專業(yè)人才的培養(yǎng)提供參考。

關(guān)鍵詞 園藝植物生物技術(shù);應(yīng)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(shù)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(nóng)高校的書記校長和專家代表回信中提到，“中國現(xiàn)代化離不開農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化，農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化關(guān)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(yīng)用路”，踐行“創(chuàng)新為魂、應(yīng)用為要、能力為本、服務(wù)為重”的辦學理念。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生物工程學院園藝專業(yè)設(shè)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(yǎng)的目標是培養(yǎng)滿足地方需求的高水平應(yīng)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(fā)展，現(xiàn)代生物技術(shù)對植物生產(chǎn)和人類生活具有更加重要的意義。園藝植物生物技術(shù)是園藝學和生物技術(shù)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(shù)創(chuàng)造、改良或生產(chǎn)生物制品的一門技術(shù)。園藝植物生物技術(shù)是園藝專業(yè)的一門理論性和實踐性均非常強的專業(yè)核心課。筆者通過分析長江師范學院園藝植物生物技術(shù)課程教學中出現(xiàn)的一些問題，提出了一些基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的改革措施，以促進該課程的建設(shè)和發(fā)展。

1 教學過程中存在的主要問題

近年來生物技術(shù)飛速發(fā)展，尤其是細胞工程、基因工程、生物信息等技術(shù)，而相對生物技術(shù)的更新，教材更新速度比較慢，園藝植物生物技術(shù)課程內(nèi)容比較陳舊，很多新技術(shù)很少有涉及，導致學習的部分內(nèi)容沒有實效性，不能很好應(yīng)用到以后的實際工作中。另外，該課程涉及的內(nèi)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(shè)備條件有限，難以滿足學生對現(xiàn)代生物技術(shù)學習的需求。長江師范學院園藝專業(yè)學生生物技術(shù)基礎(chǔ)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(yīng)用。因此，需要進一步優(yōu)化和提高園藝植物生物技術(shù)課程實踐教學的內(nèi)容和教學方式，在有限的學時內(nèi)激發(fā)學生對生物技術(shù)的興趣，幫助學生排除畏難情緒，掌握更多的生物技術(shù)，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(yōu)化教學內(nèi)容

園藝植物生物技術(shù)實踐課程教學的主要內(nèi)容包括園藝植物組織培養(yǎng)、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(yǎng)（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(nèi)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(shù)（第1版）》（科學出版社，2009年1月）和《園藝植物生物技術(shù)實驗指導》（中國農(nóng)業(yè)出版社，2010年3月）。教材中的一些內(nèi)容已經(jīng)比較陳舊，缺乏最新的生物技術(shù)研究進展，例如：植物表達載體的構(gòu)建方法除了傳統(tǒng)的使用限制性內(nèi)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(shù)。目前，CRISPER/Cas9基因編輯技術(shù)也逐漸在園藝植物育種中運用，因此基因編輯技術(shù)也應(yīng)該作為園藝植物生物技術(shù)的重點教學內(nèi)容。此外可以將最新的科學研究成果轉(zhuǎn)化為教學內(nèi)容，比如2019年在《Plant Biotechnology Journal》雜志發(fā)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(shù)各個環(huán)節(jié)的教學內(nèi)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(shù)研究中，更加系統(tǒng)生動，激發(fā)學生的學習興趣，提高學習效果。因此，教學內(nèi)容不能過度依賴教材，要適時更新，以跟上生物技術(shù)的發(fā)展步伐，在學習經(jīng)典的實驗技術(shù)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(shù)前沿動態(tài)，不斷提高科研水平和業(yè)務(wù)素質(zhì)，這樣才能夠更好地開展生物技術(shù)教學。

2.2 改進教學方法，充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源開展線上-線下混合式教學

在當前互聯(lián)網(wǎng)的時代背景下，將網(wǎng)絡(luò)資源與教育深度融合，不僅可以優(yōu)化教學方式，還可以培養(yǎng)學生自主學習的能力和創(chuàng)新思維[5]。園藝植物生物技術(shù)課程中有些生物技術(shù)原理復(fù)雜，以動畫視頻或?qū)嶒炓曨l的方式講解更利于學生理解。目前，網(wǎng)絡(luò)上有許多生物技術(shù)相關(guān)的視頻資源，例如：中國生物醫(yī)藥行業(yè)領(lǐng)先的視頻制播一體化網(wǎng)絡(luò)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(shù)相關(guān)視頻資源并應(yīng)用于課堂教學，將增強課堂教學的趣味性，激發(fā)學生學習興趣。另外，還有一些先進的生物技術(shù)僅通過理論講解不利于學生深刻掌握，而因為各種現(xiàn)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(shè)備和試劑藥品，還有些實驗如植物的遺傳轉(zhuǎn)化實驗，由于植物材料培養(yǎng)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(guān)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(fā)學習潛能，提高學生學習興趣和效率，掌握生物技術(shù)基本實驗原理和技能[6]。長江師范學院應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標下，合理優(yōu)化教學內(nèi)容，并有效利用互聯(lián)網(wǎng)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(zhì)量。

2.3 改革實踐教學環(huán)節(jié)，開展實踐周系統(tǒng)訓練實驗技能

課程實踐是園藝植物生物技術(shù)課程的重要環(huán)節(jié)，對學生的實驗技能和綜合素質(zhì)培養(yǎng)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量有著重要意義。注重實驗教學質(zhì)量，既可以加深學生對生物技術(shù)理論的認識和理解，又可以培養(yǎng)學生實踐動手操作能力，從而有利于培養(yǎng)從事園藝生物技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用的應(yīng)用型高素質(zhì)人才[7]。以往的園藝植物生物技術(shù)課程實踐環(huán)節(jié)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(fù)，到實驗結(jié)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(chuàng)新能力的發(fā)展，而且實驗之間的連貫性不強，不利于學生系統(tǒng)掌握。此外，園藝植物生物技術(shù)課程實踐的大部分內(nèi)容并不是獨立的，而是前后緊密關(guān)聯(lián)，特別是植物基因工程部分內(nèi)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(chǎn)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(shù)課程實踐環(huán)節(jié)集中在一周之內(nèi)，優(yōu)化實驗項目，開展涵蓋基礎(chǔ)實驗技術(shù)的設(shè)計型和綜合型實驗課題為主。此外，還可以根據(jù)實驗指導老師的科研項目或成果轉(zhuǎn)化為設(shè)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(shè)計自主實驗課題、分析實驗結(jié)果和整理實驗數(shù)據(jù)的過程，在一周之內(nèi)集中實踐完成課題，這個過程不僅有利于系統(tǒng)掌握生物技術(shù)，而且能激發(fā)學生對實驗內(nèi)容的興趣，鍛煉培養(yǎng)學生的實驗技能及科學思維，提高學生的應(yīng)用和創(chuàng)新能力。

2.4 鼓勵學生課外實踐，提高生物技術(shù)應(yīng)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(chuàng)新能力，大力推進學校學科專業(yè)轉(zhuǎn)型和發(fā)展，切實推動應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標轉(zhuǎn)向，引進了一批具有博士學位優(yōu)秀青年教師，其中現(xiàn)代農(nóng)業(yè)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(shù)領(lǐng)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(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生物工程學院的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)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(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿鳌W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(jié)果，提高學生解決問題的能力。園藝植物生物技術(shù)課程利用課程任務(wù)形式鼓勵園藝專業(yè)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(shù)相關(guān)的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗項目。學生通過主動參與園藝生產(chǎn)實際問題調(diào)研、田間材料收集、實驗過程、數(shù)據(jù)整理、科技論文寫作等科學研究中每一個環(huán)節(jié)，加深對生物技術(shù)原理的理解，鍛煉科學思維，提高生物技術(shù)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(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)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(shù)實踐、應(yīng)用和創(chuàng)新能力，從而有利于培養(yǎng)高水平應(yīng)用型園藝專業(yè)人才[10]。

3 結(jié)語

長江師范學院作為地方性應(yīng)用型本科院校，為服務(wù)地方經(jīng)濟和社會發(fā)展，肩負著培養(yǎng)和輸送應(yīng)用型人才的重要責任。園藝植物生物技術(shù)課程的內(nèi)容廣泛，理論性和實踐性均強，且生物技術(shù)發(fā)展迅猛，任課教師應(yīng)緊跟生物技術(shù)發(fā)展前沿，不斷與時俱進，優(yōu)化教學內(nèi)容，改革教學方式，注重激發(fā)學生興趣，培養(yǎng)學生自主學習和實踐應(yīng)用能力，助力培養(yǎng)高水平應(yīng)用型園藝人才。

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