基于科研和教學相結合的林業生物技術課程研究生教學改革探索

張麗杰 崔建國 吳月亮 王欽美 鄧繼峰

摘要 林業生物技術課程融合了林木細胞工程、基因工程、分子生物學以及林木育種學的多學科內容，其涉及的技術及相關原理信息量非常大。隨著生命科學的發展，為高等農林院校林學類研究生開設的“林業生物技術”學術學位課程，對于拓寬研究生專業知識面、提高研究生科研素質起著重要的作用。因此，必須開展研究生課程教學改革，通過系統傳授該領域前沿知識，提高研究生創新意識，全方位培養研究生實踐能力和科研創新能力。從林業生物技術課程的教學要求和特點出發，結合林學專業人才培養目標，基于科研和教學相結合進行教學，提高教學效果的同時，以期培養研究生科研思維能力和實踐能力。

關鍵詞 林業生物技術;科研和教學;教學改革

中圖分類號 S-01文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）10-0270-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.10.070

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Exploration on the Postgraduate Teaching Reform of Forestry Biotechnology Course Based on the Combination of Scientific Research and Teaching

ZHANG Li-jie，CUI Jian-guo，WU Yue-liang et al （College of Forestry， Shenyang Agricultural University/Key Laboratory of Forest Tree Genetics，Breeding and Cultivation of Liaoning Province，Shenyang， Liaoning 110866）

Abstract Forestry biotechnology involves a great deal of information on technology and related principles.With the development of life sciences， the academic degree course “forestry biotechnology” offered for forestry graduate students in agricultural and forestry universities plays a very important role in broadening the professional knowledge of graduate students and improving their scientific research quality. Therefore， it is necessary to carry out education and teaching reform， actively carry out exploration and research through systematic knowledge and skills， improve graduate students innovative consciousness， and cultivate graduate students practical ability and scientific research innovation ability in an all-round way.Based on the teaching requirements and characteristics of forestry biotechnology course， combined with the training objectives of forestry professionals， the teaching was based on the combination of scientific research and teaching， improving the teaching effect， and at the same time， training the graduate students scientific research thinking ability and practical ability.

Key words Forestry biotechnology;Scientific research and teaching;Teaching reform

林業是國民經濟的一個行業，包括林木的培育和種植、木材和竹材的采運，林產品的采集等。現代林業的指導思想有2個重要觀點：多效用觀點和永續利用觀點，林業經營活動范圍已經擴展為以喬木為主體的植物、動物、微生物組成的森林群落。為人類提供的產品包括生態產品、衣食住行等生活必需品、工農醫等行業生產所需的基本原料。

林業的這一基本特征結合國際合作及發展組織對生物技術含義的重新定義，形成林業生物技術的基本含義是應用自然科學及工程學原理，依靠森林植物、動物、微生物作為反應器將物料加工轉化，規?；a和提供人們所需的生態環境、生物質產品和公益性服務的科學技術[1-2]。我國有豐富的林業資源，為社會提供生態產品和生物質產品兩大林業產品，大多數宜林地都已種植森林植物，而尚未綠化的地區大多是存在嚴重干旱和鹽堿等問題的困難地區。這些地區的生態修復靠傳統的技術難以實現，不得不依賴適應特殊困難立地條件的超強耐逆特征的林木新品種及其配套的栽培技術體系。其中，超強耐逆優質林木新品種的培育以自然變異和選擇的方法在短時間內幾乎不可能，而生物技術可以通過基因重組技術克服物種之間的生殖隔離，優化和配置基因資源，定向培育人們期望的新品種。

隨著科技發展的日新月異，作為一門綜合性學科，近年來普遍受到世界各國的重視。我國已將生物技術列入國家中長期科學和技術發展的5個戰略重點[3-4]。目前，生物技術已被廣泛應用到農林業生產和科研教學工作研究中，由于生物技術實踐性很強[5]，為切實培養研究生具備創新能力并擁有實踐技能的復合型優秀人才，在高等農林院校林學類研究生開設“林業生物技術”學術學位課程是非常必要的，對于拓寬研究生專業知識面、提高研究生科研素質起著非常重要作用。通過多年的研究生教學發現，必須與時俱進地開展教學研究改革，通過系統的知識技能主動開展探索、研究，提高研究生的創新意識，全方位培養研究生實踐能力和科研創新能力，才能更符合培養國際化創新人才的需要[6-8]。

林業生物技術課程是沈陽農業大學林學專業學術型碩士研究生學位課程，是現代生物技術的重要組成部分，同時也是現代生物學研究的重要技術工具[9]。通過該課程的學習，要求學生掌握林業生物技術在林木育種中應用的基本概念、原理和方法，掌握植物組織培養、細胞工程、基因工程的基本原理與技術[10]，并在講授過程中引入現代生物技術的發展現狀和發展前沿趨勢，緊密聯系生產、科研實踐，結合學生畢業論文，激發研究生對科研的興趣，提高研究生科研主動性和創新能力的培養。筆者以沈陽農業大學林學專業學術型碩士研究生學位課程林業生物技術為例，分析了目前林業生物技術課程教學中存在的問題，并針對存在的問題進行了教學改革。

1 存在問題

1.1 授課內容體系不全面

沈陽農業大學林學專業自2006年成立林木遺傳育種碩士點后，開設了林木生物技術這門學位課程。該課程設課最初主要講授植物器官離體培養、花藥培養、胚胎培養、體細胞胚胎發生、人工種子、原生質體培養及體細胞雜交和突變體篩選等方面的內容，所講內容相對簡單。近年來，隨著現代生物技術的迅猛發展，林業生物技術也是現代生物技術的重要組成部分，林學各學科各方向教師課題大部分與現代生物技術息息相關，因此林業生物技術課程內容要與時俱進，不斷更新和完善新的教學內容，才能適應生命科學的發展趨勢。

1.2 教材不適

最初授課沒有一本完備的林木生物技術教材，通常借助于相關的《細胞工程》和《植物組織培養》等相關書籍，2008年譚曉風和張志毅主編的《林業生物技術》出版，在授課過程中參考了一些該書相關內容。但由于生命科學的發展，亟待需求一本完備的林業生物技術教材滿足教學質量的提升。直至2017年由尹偉倫主編的《林業生物技術》出版，解決了教材內容單一及陳舊的問題。目前，關于生物技術方面的相關優秀教材層出不窮，研究生授課過程中在選擇優秀教材的基礎上，還要適時緊跟生命科學發展前沿，選擇相關內容滿足研究生教學要求。

1.3 學生基礎知識薄弱

近年來，由于高校研究生擴大招生，有些學生來自三本院?；蛘呖鐚I，在本科階段沒有系統學習林學專業知識及分子生物學相關基礎知識。因此，在授課過程中對這部分基礎薄弱的研究生就要適當給予傾斜，盡量將一些生物技術相關基礎知識結合其科研課題進行講授，使其建立起科研自信。

2 針對目前存在的問題，制定教學改革措施

2.1 優化教學內容，關注生物技術前沿

林業生物術作為生命科學快速發展的綜合性學科，其教學內容的選擇既要重視基本理論的學習，同時還要及時了解掌握學科的發展前沿，尤其是一些新興的且發展迅猛的各個領域和物種中需要的新技術就需要重點講授，比如過表達技術、RNAi技術、基因編輯技術以及二代、三代轉錄組技術等，還有需要了解的蛋白質組、代謝組等多組學內容，要求學生們及時掌握。林業生物技術課程設置理論教學32學時，根據學術型碩士研究生的培養方案和教學目標，對課程教學內容和學時進行了優化，林業生物技術課程設置理論教學32學時。該課程內容由原來的只注重細胞工程理論和原理，在教學過程中逐漸優化，修訂為既包括細胞工程基本原理，同時也對林木細胞工程中涉及的器官培養、組織培養、體細胞胚胎發生及影響因素、人工種子與種質保存、體細胞無性系變異誘導與篩選、原生質體培養和體細胞雜交及林木體細胞胚胎發生實例分析、老樹復幼等內容進行了詳細介紹。同時，還要考慮到林學專業的發展特點，側重介紹有關林木基因工程原理及林木轉基因、酵母單雜交和雙雜交技術、蛋白質組學分析以及基因編輯等內容，通過實例結合教師科研讓學生及時了解和掌握林木轉基因新品種培育等方面的內容，重點介紹調控木質素生物合成的楊樹轉基因育種、促進林木生根的轉基因育種、核桃轉基因育種、耐旱基因工程、抗蟲基因工程、與開花發育有關的基因工程等內容。林業生物技術作為林木遺傳育種學科碩士研究生的一門核心主干課，旨在注重培養研究生良好的科學素質、較強的創新思維意識和實踐能力。因此，如何提高學生的綜合學習能力、科研能力，培養學生創造性思維和解決問題的能力，一直是人們關注的重點。

2.2 傳統教學與現代教學技術相互融合充分發揮學生的積極性和主動性

在教學方法上，采用靈活的教學方法，開展了豐富多彩的課堂教學，摒棄傳統灌輸型課堂教學模式，強調學生在課堂上的主體作用。改變傳統的“填鴨式”教學方法，引入案例教學法、互動式教學法、討論式教學方法以及翻轉課堂教學方法，將最新研究成果、最新學術前沿知識融入課堂，對現代生物技術領域前沿的相關內容進行交流和探究，達到“教”與“學”的交融，進而達到提高教學效果的一種教學方式。開展“問題教學法”以及“討論教學法”來啟發研究生思維，進而提出問題，引導學生進一步思考，激發學生的求知欲，提高學生的聯想思維能力和分析問題、解決問題的能力。這種教學方法使課程主題更加明確，條理更加清晰。但考慮到該課程的性質以及生命科學的特點，在實際教學過程中通常要運用現代教育教學手段，一方面可以制作PPT、制作視頻動畫、運用網絡下載操作視頻、運用高校網絡教學平臺等。針對前沿熱點，采取課堂討論的形式，充分發揮學生的積極主動性。結合學生自己的論文研究內容采取翻轉課堂形式，由研究生自己搜集相關資料，制作PPT，闡述自己的觀點，以學生為中心主題，激發學生的科研熱情和興趣，形成專注并生動活潑的課堂氛圍，讓學生積極參與教學過程，深刻領會和掌握所學的理論知識，直觀的將所學理論運用到科研論文中，引導學生獨立思考，調動學生學習的積極主動性，從而提高學習興趣和科研興趣。改變教學理念，以“教”為主的教學模式向以“學”為主的教學模式轉變，與傳統教學相比，其在教育教學中的優勢是顯而易見的。

2.3 科研與教學緊密結合，將科研成果引入教學，培養研究生創新能力

為解決教學過程中對學生實際應用綜合素質培養不足的問題，形成良好的研究性學習氛圍和風氣，培養學生創新思維和創新精神，鼓勵學生自主學習，提倡指導教師在研究生入學初將科研課題告知學生，鼓勵學生在上課過程中帶著問題去聽課，激發學生思考與自己科研內容相關且感興趣的問題，任課教師結合自己的科研課題可以將最新的科研成果融入教學過程，切實解決實踐創新教學與基礎理論的融合問題，實現面向理論和實踐相結合的綜合素質教育教學目標。著重培養研究生科研及創新能力，使之具備生命科學相關學科的基本理論和實踐技能，科研和教學相融合，提高研究生科學素養。

在多年的教學過程中，通常都是以教材為主，重點講述教材中的基本理論知識。通過教學改革，優化授課內容，將科研成果和先進的生物技術理論和技能融入教學過程，為學生傳授與教學內容相關的最新科研進展，使教學內容和科研發展方向和動態緊密結合，從科研課題中分解出來部分科學問題供學生研究，讓研究生了解科研工作者所關心的科學問題，激發研究生的好奇心和求知欲，從而培養研究生的科研興趣。林業生物技術這門課程的開設與研究生畢業論文研究方向息息相關，為更好地讓研究生能夠及早掌握科研思路和操作技能，有必要將這門課程和教師的科研成果和科研經驗結合起來，將實例與理論相結合，可以使學生在學習和科研中起到事半功倍的效果?；诖?，該課程在講授過程中結合教師科研進行授課，同時對該部分內容進行延伸，啟發學生，與學生一起討論開展開放式組織培養研究的可行性。學生們在課堂上暢所欲言，放開思維，探討開放組培遇到的問題和難題。結合教師轉錄組方面的研究課題為研究生講授關于轉錄組方面的內容，從樣品的選取、注意事項、建庫、數據分析、基因篩選、qT-PCR表達分析驗證以及基因克隆和生物信息學分析等進行詳細講解，使學生了解和掌握相關內容，為后期畢業論文的開展奠定基礎。轉基因一直是社會存在的敏感話題，在教學過程中，結合教師課題中涉及的轉基因內容，為學生詳細的講授具體轉基因過程及常用的轉基因方法以及基因功能驗證等方面的內容。針對存在的轉基因敏感話題與學生們開展討論。這些科研成果和基本理論及操作技術使研究生能夠及時了解生命科學領域的最新發展和研究動向，及時掌握科研工作中一些新的技術和實驗方法，以保證所授內容的新穎性，提高研究生理論知識內容，從而使課程的知識結構更為合理，保證畢業論文的順利完成。

3 結語

通過將科研成果和教學相結合，對林業生物技術課程進行教學實踐改革和探索，并采取線上、線下多種教學模式，改變傳統的“填鴨式”教學方法，引入案例教學法、互動式教學法、討論式教學方法以及翻轉課堂教學方法，將最新研究成果、最新學術前沿知識融入課堂，尤其對生命科學和現代林業生物技術領域前沿的科研意識鍛煉效果明顯，從而把課堂死板的理論教學演變成內涵更豐富的科研素養培養。

參考文獻

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