高等農業院校植保專業昆蟲實驗室建設與改革實踐

孟煥文，趙明敏，東保柱，周洪友

(內蒙古農業大學 園藝與植物保護學院，內蒙古 呼和浩特)

一 引言

植物保護學科是與農業生產、食品安全、生物安全甚至與國家安全密切相關的學科門類，是研究植物病、蟲、草、鼠等有害生物發生危害及其綜合防控技術的學科，也是一門實踐性很強的學科，實踐教學在植物保護人才培養中至關重要[1]。在新農科和植保專業一流本科建設的背景下，根據我校培養復合應用型人才的定位和培養目標，以社會人才市場需求為導向，培養具備生命科學和農業科學知識，掌握植物保護學的基本理論、基本知識、基本技能和創新創業能力的人才。因此實踐教學是植物保護專業培養的重要環節，在實驗室建設中，需充分論證實驗室建設的合理性與可持續性，以保障學生在實驗、實習中的基本需求。昆蟲學實驗室資源的合理配置與使用是影響植物保護專業實踐教學質量和人才培養的重要因素。

二 構建合理的實驗技術人才隊伍

實驗技術人才隊伍是農業高等院校師資結構的重要組成部分，是高校實驗室有效運轉的中堅力量，既是標本材料和儀器設備的管理人員，更是整個實踐教學過程中的“服務員”和“協調員”。因此，實驗技術人才的業務素養和專業技能，直接影響著實踐教學的質量和實驗室管理水平[2]。

20 世紀80 年代，隨著中國高等教育步入快速發展期，實驗技術人才匱乏問題凸顯，一批中專、高中、大專、本科學歷的有志青年受命進入高校實驗室。經過幾十載創新向上、辛勤努力，把相對落后的實驗室建設成了現階段管理水平較高、設備齊全、設施完善的現代化實驗室。高等教育進入新發展階段，必須重新構建高校實驗室人才隊伍，把那些熱愛實驗室工作的高技能和高學歷人才引入實驗技術隊伍。只有吸納高端的專業技術人才，才能把新動能、新技術、新理念帶到實驗室建設和管理中，此舉將有助于培養學生在實踐過程中的實操和創新能力，從而不斷提高實踐教學效果。

三 實驗室合理規劃與建設

實驗室規劃是整個實驗教學運轉體系中的基礎。保證實驗室高效有序運行是檢驗建設規劃是否科學、合理、完善的標準[2]。高標準、前瞻性是綜合規劃建設昆蟲實驗室的重點。我校昆蟲實驗室目前已經建成普通昆蟲實驗室、農業昆蟲實驗室、植物化學保護實驗室、昆蟲標本室、昆蟲研究室、藥品試劑庫、物資儲存庫、養蟲室等。正在規劃建設普通昆蟲互動實驗室、農業昆蟲虛擬仿真實驗室、昆蟲標本館、藥劑研究室、害蟲預測預報實驗室、昆蟲標本數字材料采集制作中心、植保無人機操控室和訓練場、精密儀器室、人工氣候室等。

實驗室建設中教學儀器設備建設是昆蟲實驗室建設和運行的核心。規劃建設多位一體的、保證國內一流、配套齊全、部分國際先進的儀器設備體系，是實驗、實習、研究生培養、科研和社會服務的必要條件，也是滿足學生在實踐教學活動的基本需求。為適應新農科下昆蟲學科發展需求，還可以建設顯微攝影操作間、昆蟲飼養間、標本制作間和人工氣候箱、無人機、病蟲害預測預報系統等設施設備，豐富實踐教學內容，保障實踐教學工作順利開展，滿足本科生實驗教學基本需求，同時兼顧課題研究、社會服務和研究生培養等工作。

四 昆蟲學實驗室運行與管理

高等農業院校實驗室的運行與管理是教學活動的核心[1，3]。必須有一套完善的管理制度和良好的運行機制，把實踐教學活動關到制度的籠子里，保障實踐教學活動的開展。具體的實驗室運行與管理主要包括以下幾個方面：

（一） 安全保障機制

昆蟲實驗室主要安全隱患包括：有毒化學藥品、水電暖和消防等。建立一套完善的安全制度是實驗室高效運行的保障。經過昆蟲教研室幾代人的努力建設，實驗室陸續建立了有毒化學品使用管理制度、儀器設備使用規程及登記制度、易燃易爆物品管理制度、水電暖檢查督查制度、安全教育與安全培訓制度等管理制度，40 多年來實驗室無重大安全事故的發生。

（二） 實驗材料使用制度建設

實踐教學過程中要使用很多的低值易耗品，為保障實踐教學活動正常開展，杜絕材料浪費，我們制定了完善的低值易耗品領用使用管理辦法。

（三） 實驗室開放管理

實驗室是培養創新人才的重要基地，通過開放實驗室建設提升實驗教學的整體水平是現階段實驗教學改革的主要方向，是培養創新人才和提高學生實踐能力的重要保證[4]，為進一步豐富昆蟲學實驗教學的內容和形式，適應高等農業教育改革和推進素質教育的要求，積極探索建立開放性實驗室[5]。在不影響正常教學的情況下對實驗室進行開放管理，建立了開放實驗室管理制度，并加強了實驗室安全管理工作[12]。開放實驗室為學生提供了課外的昆蟲學實驗實踐平臺，對正常昆蟲學實驗教學體系是一種有益的補充。學生可以在開放實驗室中進行昆蟲標本的制作、昆蟲種類的鑒定、昆蟲的飼養等各種課外學術活動及創新訓練項目的研究。實踐證明，開放實驗室促進了學生科研創新意識和創新能力的培養，提高了學生的實踐水平和綜合素質[5]。

五 昆蟲實驗室標本建設

標本是昆蟲學科的靈魂。我們進行昆蟲學教學、科學研究以及植物保護科技服務和昆蟲資源開發利用，都需要采集昆蟲并制作成標本，我們通過對昆蟲形態學、生物學、生態學、行為學的學習研究，掌握不同昆蟲的形態特征、生活習性、危害特點和發生分布規律以及在農業生態系統中的作用，從而區分益害，控制種群消長。

昆蟲標本在實踐教學環節中占有不可或缺的地位，它的數量與質量是影響實驗教學質量的重要因素。在過去的一段時間里，由于經費不足等原因，昆蟲實驗室標本曾出現入不敷出、數量不足和質量下降等問題，主要表現為新種類補充少，標本整體損毀、部分或主要特征缺失、褪色、幼蟲軀體僵硬變色、蟲蛀等。隨著新農科和一流本科的建設，實驗經費得到保障，此外，我們還多方爭取項目經費、政府支持，統籌實驗室建設，同時利用科研經費反哺教學。通過多途徑解決標本種類和標本質量問題。

（一） 多渠道補充實驗用昆蟲標本

教學用昆蟲標本制作主要來源于普通昆蟲學教學實習和農業昆蟲學生產實習環節，除此以外，我們通過下列方式進行標本補充：①單位間標本交流，利用北方特色昆蟲與兄弟院校、科研院所進行交換，各取所需。②定向采集，針對實驗消耗大，本地又沒有分布的種類，如棉蝗、蟬（知了）等，可在這些昆蟲的發生盛期，到發生地定向采集。③飼養昆蟲補充實驗標本。利用實驗室、養蟲室等場地，飼養地老虎、粘蟲、亞洲飛蝗、黃粉蟲等。④按照蟲態采集，如玉米、小麥苗期，可采集地老虎、叩頭蟲幼蟲，夏季可以采到害蟲的蛹和卵等。⑤根據昆蟲的習性采集，利用害蟲的趨光性、趨化性、趨腐性采集昆蟲。⑥通過專業的生物標本廠家購買補充。⑦科研活動、大學生創新創業大賽也是標本補充的有效途徑。

（二） 昆蟲標本的制作和保存方法改進措施

昆蟲標本和標本室建設是一個長期的材料積累過程，同樣，標本采集、制作、保存也是一個試驗、摸索、創新的過程[6]。在實踐過程中，通過調整保存液的配方，解決了昆蟲標本保存過程中出現的變色等問題，如：用乙醇、甲醛、乙酸、蒸餾水混合液加入丙三醇和少量白糖，解決了浸漬標本變黑、收縮、液體沉淀的問題；用注射液加浸漬液的方法解決了綠色和黃色幼蟲退色的問題（其中綠色幼蟲采用的注射液為乙醇、丙三醇、乙酸氯化銅混合液，黃色幼蟲的注射液為甲醛、乙酸、苦味酸飽和水溶液，浸漬液均為甲醛、乙酸、白糖、蒸餾水的混合液）；用 50% 乙醇 100mL 加 2g 硼砂，保存紅色幼蟲；用低溫冰柜保存新鮮昆蟲標本；低溫環境長期保存干制昆蟲標本，解決了標本蟲蛀蝕標本的問題；用解剖針給玻片標本加熱去除標本制作過程中的氣泡等方法與措施，解決了標本在制作和保存過程中出現的問題。通過多年的探索、改進，總結出一系列有效標本的保存和制作方法，在順利開展實踐教學活動的同時，對青年教師進行了標本采集、制作、保存的培訓，使他們在最短時間內掌握操作技能。在實踐中摸索出的系列措施，很好地解決了標本制作和保存過程中出現的問題，也為實驗教學提供了人力物力保障。

（三） 鮮活昆蟲標本的獲取與使用

在寒冷的內蒙古，無霜期通常只有 90～120 d，季節性很強，對于使用鮮活昆蟲標本進行昆蟲實驗，困難重重。針對學校所處的地域特點，我們從5 月末至9 月末，利用學校實驗基地和養蟲設施種植（養）部分有指向性的作物（害蟲），采集部分實驗材料；9 月末，則利用基地的日光溫室種植黃瓜、番茄和部分綠葉菜等，通過自然發生和人工接種等途徑，獲得白粉虱、蚜蟲、潛葉蠅、紅蜘蛛等材料，補充秋冬季鮮活標本的缺憾和不足。這些措施，對于提高實踐教學質量，有著積極地作用與效果[6]，也為北方農業院校植保專業實踐教學探索出了秋冬季獲取鮮活實驗材料的可靠途徑。

（四） 昆蟲標本數據庫建設方式與管理

昆蟲是動物界中最大的一個類群，全世界已經定名的昆蟲有 100 多萬種[7-8]，僅象甲科就有50000多種[9]。因此，昆蟲標本的保存、使用和管理一直困擾著昆蟲工作者。目前，我校在昆蟲標本的管理工作上還缺乏統一的管理方式，導致標本的檢索、維護和查找頗為不便；加上教學中標本的頻繁使用，更為標本的管理增加了難度。因此科學管理昆蟲標本對教學、研究和利用昆蟲具有重要意義[10]。在人工智能、信息、數字時代，數字化應用早已遍布高等教育的各個領域。我校昆蟲標本數字化工作起步于 2009 年，作者應邀參加了四川大學教學標本資源庫建設，同時開始了我校昆蟲標本數字化建設嘗試。

數字化是將昆蟲標本、自然生境下的昆蟲個體、群落、地理屬性、文字描述等系列信息，進行搜集拍攝整理，然后通過計算機進行處理儲存而建立。我們的數字化實踐工作是從學校昆蟲標本室開始的，將已經定名的標本，按照門、綱、目、科、屬、種或按照危害類別進行排列，根據不同標本主要特征的表現位置，從背面、腹面、側面等不同角度拍照，然后標注中文名和拉丁名保存；在自然生境下，把害蟲、天敵的姿態、寄主、生境信息等一并拍攝儲存；最后由專業人士制作成數字文件，供課堂教學、科研、交流使用。把實物和標本轉換成數字圖像，可豐富教學內容，補充部分標本不足的缺憾，對于實踐教學環節來說，是一種完善和創新嘗試。從 2019 年開始，昆蟲實驗室全力推進昆蟲標本的數字化建設。

六 昆蟲實驗室文化精神和理念建設與傳承

學校文化是學校為培育和生成優秀校園文化而進行的戰略性、整體性、系統性的設計，是用文化的思維和視角對學校進行的設計，更是對學校文化戰略的設計，是學校發展的頂層設計，是促進學校高品質建設的設計[11]。

每個學校、專業都有自己獨特的文化和傳承，實驗室文化與傳承同樣是文化層面的組成部分。我校昆蟲實驗室經過 70 年的發展，逐漸形成自己獨特的文化，其核心是“嚴謹和奉獻”。在幾十年的發展歷程中，涌現出一大批優秀教師，他們中有放棄優厚待遇毅然投身中國革命的著名昆蟲學家、有享譽世界的中國科學院院士、更有幾十年默默奉獻的普通老師；他們是我們實驗室文化的旗幟和名片，可以把他們為植物保護事業奉獻的事跡制成宣傳掛圖，激勵青年學子熱愛所學專業、傳承實驗室文化，學成后服務農業，報效祖國。

實驗室文化是在發展過程中逐步積累形成的，有高等農業院校的共性，也有本專業的內涵與特質。了解、學習、傳承實驗室文化，對于實驗室規劃、建設同樣有現實和深遠意義。宣傳方式包括：利用展板的形式，把實驗室歷史沿革，建立、功能、發展、成就等，包括人物、重大事件進行展示，學習歷史，憧憬未來；利用實物標本、精美的昆蟲圖片等進行展示，激發學習熱情和對專業的熱愛；還可利用櫥窗，定期把本實驗室的科技創新、研究成果、著作、期刊論文、科普文章、互聯網+大賽信息等展示出來，鼓勵學生團結、務實、勤學、向上。

七 展望

（一） 實驗室存在的主要問題是人才匱乏、標本數字化進程和標本保存設施陳舊等

1. 后繼乏人。在植物保護專業建設過程中，標本始終發揮著重要作用。而在實驗室發展歷程中，實驗人員通常被視為 “沒有門檻”的崗位，這種認知在高等農業院校幾乎是共同的。在年度評優、職務晉升、職稱評定等人生最為重要時刻，實驗人員通常是弱勢群體，這是后繼乏人的根本。在重成績、輕能力的教育大環境下，人才紛紛遠離高校實驗人員崗位，轉為專業技術崗位或去報考公務員、事業單位職位。建議打破五唯，制定符合實際的、切實可行的人才制度，把具備較高技能和高學歷的人才引入高校實驗室。

2. 標本數字化進程緩慢。主要矛盾是缺乏項目支撐、資金支持。建議提高認識，合理有序投入，發揮數字化在植保專業教學中的作用。

3. 標本保存設施陳舊。為了保存好昆蟲標本，植保學科優勢院校，早已進入低溫環境保存的時代，而多數學校依然是用傳統的標本柜、標本盒存放，結果是每年由于保存失當損失巨大數量的標本。建議充分認識標本在植保專業中的地位，自上而下重視昆蟲標本問題，進而合理投入改造資金，完善標本保存體系。

（二） 新農科背景下植物保護學科的高質量建設與發展對于助力國家生態文明建設、推動鄉村振興戰略實施的作用越來越得到重視。內蒙古幅員遼闊，是國家商品糧、牛羊肉、奶等綠色農產品的主要產區之一，近年來農作物和草原、森林病蟲草害防控任務有加重趨勢。因此，大力建設植物保護學科，提高辦學水平，培養一流專業人才，可以為我區病蟲害綠色防控提供強有力的技術和人才支撐，對于新農科和一流本科建設、助力鄉村振興戰略實施具有重要意義。

八 結語

為適應新農科建設和植物保護一流專業建設，我校植保專業開展了昆蟲實驗室建設與改革實踐。本文總結了人才隊伍建設、昆蟲實驗室規劃與建設、昆蟲標本建設以及實驗室文化建設等多方面的建設經驗，旨在對植物保護專業昆蟲實驗室的實踐教學資源優化，為促進植物保護人才培養質量提升提供支撐，為培養能適應新時代、具有創新精神和實踐能力的植物保護專業人才提供優質教學條件。