新農科背景下植物保護專業分子生物學課程體系建設研究

南楠

摘要 基于新農科建設的“四大使命”，結合分子生物學前沿性強的特點，本文對吉林農業大學植物保護專業分子生物學課程的理論課程、實驗課程和教學考核機制進行了深入探索和實踐，構建了分子生物學課程建設體系。采取理論教學與實驗教學相結合的授課方式，引導學生從書本走向企業，鍛煉了其生產工作的綜合能力素質，培養了適應社會發展需求的新型人才。

關鍵詞 新農科；分子生物學；植物保護專業；課程體系

中圖分類號 G420? ? 文獻標識碼 A

文章編號 1007-7731（2023）07-0182-05

Research on the Curriculum System Construction of Molecular Biology of Plant

Protection under the Background of New Agriculture

NAN Nan

（College of Plant Protection， Jilin Agricultural University， Changchun Jilin 130118）

Abstract Based on the "four missions" of the new agricultural construction， combined with the characteristics of strong frontiers of molecular biology， the theoretical course， experimental course and teaching assessment mechanism of molecular biology course of plant protection major in Jilin Agricultural University were deeply explored and practiced， and the course construction system of molecular biology was constructed. The teaching method of combining theoretical teaching with experimental teaching has guided students from books to enterprises， exercised the comprehensive ability and quality of production work， and trained new talents to meet the needs of social development.

Keywords new agriculture; molecular biology; major in plant protection; curriculum system

21世紀以來，生物技術、信息技術、工程技術、人工智能等的快速發展都對傳統農業學科產生了深刻影響。為了培養優質新型人才，教育部提出并全面落實了新農科建設[1-3]。分子生物學是農業學科中的前沿科目，運用分子生物學理論知識進行研究是現今促進新興農業發展的新途徑，且已被廣泛應用于農業及其他科學領域，也作為必備的知識體系向所有農業從事者和研究者拋出學習的“橄欖枝” [4]。

吉林農業大學基于新農科的發展理念，在植物保護學院植物保護專業設立了分子生物學課程，在多年教學實踐中逐步完善了基于“新農科”背景下的分子生物學的課程建設體系。其目的是讓專業學生能夠深度掌握分子生物學的基礎知識和實驗技能，以期為當前新型農業和科研事業培養更多具備實踐能力和扎實基礎的農業創新人才，推動我國農業的轉型升級，完成新農科建設的目的。

1 當前分子生物學課程教學中存在的問題

分子生物學課程主要包括核酸和蛋白質等生物大分子結構特征、基因和基因組的結構、基因表達和調控、表觀遺傳調控、分子生物學技術原理及應用、基因組操作技術等眾多內容 [4-5]。當前眾多涉農高校開設了分子生物學課程，主要存在的問題可歸為以下幾點。

1.1 理論課程內容較復雜，學生理解不透徹

分子生物學主要強調了專業性、前沿性、理論性較強的教學內容，闡述從核酸、蛋白質等大分子到基因調控和表達體系為主要的學習內容，且部分內容涉及與許多其他前沿學科密切相關的知識，需要學習的內容較為寬泛復雜。教師授課較為普遍的方式為復述教材內容與PPT素材，造成學生理解不透徹。

1.2 實驗教學課程設計不科學

分子生物學是理論與實驗相結合的典型學科，實驗內容必不可少。重要的實驗如提取DNA、RNA，基因克隆、載體構建等往往需要較為高級的儀器并輔助以理論教學，內容繁雜，設置的實驗偏少，致使學生缺少對操作過程的理解，更難以僅從復雜的理論知識中收獲實驗的樂趣。另一方面，即使開展實驗課程，也只是由教師向學生展示，只看不動手導致學生對實驗儀器和操作感到陌生。對于分子生物學課程來說，實驗課程的學習占比較大，學生在不掌握實驗內容、缺少實踐前提下無法深刻理解學科的內容，久而久之喪失主動性和創新意識。

1.3 教學考核機制不完善

課程考試主要是考核學生理解和運用知識的能力及創新思維[6]。當前，教師運用于期末檢驗學生學習水平的方式局限于閉卷或開卷的考試，這種“填鴨式”教育只要學生死記硬背就可以通過，而對學習內容的理解能力被忽略，實驗操作能力被忽視，將學生的思維固定在了只重視分數、忽略理解的層面中。

2 分子生物學理論課程的教學改革

吉林農業大學植物保護專業在最近幾版的人才培養方案中均設立了分子生物學課程。為響應“新農科”教育的號召，結合當前學校信息化教育發展實際情況，學校專業教師進行了傳統理論教學、翻轉課堂理論教學和互聯網+信息化教學 “三位一體”的課程改革。

2.1 傳統理論教學

傳統理論教學是學生學習的根本，基本內容絕不可棄，要求在保證課程基本理論內容的前提下進行優化，倡導師生間的溝通交流，讓學生在了解基本理論知識的情況下多而廣地閱讀課程相關文獻，并向學生介紹具備前沿分子生物技術的相關論文，如近些年廣泛應用的CRISPR/Cas9技術，與課程章節基礎知識結合，講授相關技術的基本原理。

2.2 翻轉課堂理論教學

翻轉課堂模式的引入是傳統理論教學的發展創新，該模式區別于傳統教學，改變學生固有傳統思維，翻轉師生角色，讓學生作為主體進行課程學習。翻轉課堂內容包括以下4個部分。①課前導學：教師依據教學大綱，根據下一節課堂內容編撰試卷，讓學生自行查找答案，并根據教程和網絡資料的輔助理解內容，以試卷內容準備課堂PPT內容。主動獲取課程相關知識不僅可以激發學生的學習潛力和興趣，更極大程度地吸收了理論知識，為學科學習打下堅實的基礎。②課堂教學：在課堂上，教師認真聽取學生授課內容，把握知識脈絡，積極引導學生的教學內容，輔助學生完成課程內容。③學生互評：在授課完成后，其他同學先對課程主講同學進行提問，指出錯誤點，進行講課的同學對此作答。④教師答疑：上述環節結束后，教師對存在問題進行統一回答，并做出點評。

2.3 互聯網+信息化理論教學

隨著信息技術的發展，利用網絡教學的優勢，專業教師在備課時，整合教學內容與網絡資源，利用學習通和騰訊會議這2個App，將分子生物學課程采用網絡課程形式，以圖片、PPT、實驗操作視頻等形式，呈現分子生物學教學內容。上傳前沿技術資料和論文，供學生自由下載學習，拓寬學生的知識面，與現代最新的分子生物學接軌，增進學生對分子生物學的理解。學習通和騰訊會議的使用，充分利用網絡的優勢，引導學生自主學習[7]。在學生參與實驗操作時，可以隨時回顧，鞏固知識點。

3 分子生物學實驗課程的教學改革

基于分子生物學實踐性強的特點，豐富了實驗課程，實驗課程以“基因工程技術”為核心，結合植物保護專業與學校實際情況具體實踐如下。

3.1 開設多媒體實驗課程

分子生物學是實踐性極強的學科，為增強學生的主動性、激發學習興趣，學校將學科需要進行學習的實驗運用多媒體進行仿真實驗（見圖1）。這種新型的實驗教學方式不僅能真實還原課程內容，如將藥劑的配制、儀器的正確操作清晰明了向學生展示出來，使學生對課程更有興趣，還有可能促進學生深度了解信息技術。

3.2 建立多媒體仿真實驗模擬平臺

由于分子生物學所需儀器、藥劑復雜，限制了某些實驗的進行，多媒體仿真化學實驗模擬平臺的建立極大地方便了師生的教學和學習。例如，DNA的提取、PCR的擴增、瓊脂糖凝膠電泳、信使RNA剪切、ELISA技術等實驗，在仿真平臺里同真實實驗學習學生一樣，從實驗儀器的準備、藥劑的配制到實驗的操作和得出結論，熟練地掌握整個實驗流程。

4 分子生物學結合畢業論文延伸教學

鑒于學生畢業論文需要一整套完整的實驗設計，分子生物學又是一個以實驗為主的學科，將本科學位論文的實驗和論文撰寫與分子生物學的研究方向結合，畢業論文指導教師根據分子生物學實驗課程，指導學生整體的畢業論文設計和實驗的安排。

4.1 開題

結合分子生物學課程和實驗室研究方向等情況，為學生確定畢業論文題目，指導學生進行資料收集和實驗具體內容的了解，并自行撰寫前言、綜述部分。學生則自行查閱分子生物學的相關論文、書籍，對前人研究進行消化、吸收，結合論文題目，與指導教師探討，確立可行的分子生物學試驗計劃，完成開題。在此過程中，學生進一步掌握分子生物學相關基礎理論，且能夠自發設計可行的分子生物學試驗，真正做到了主動性、創新意識、基礎理論的結合。

4.2 分子生物試驗

植物保護專業學生雖已在分子生物實驗課程中完成了部分試驗，但對整體的畢業論文試驗仍不夠了解，需要教師的指導。在此過程中，由于試驗存在的不足，在反復的試驗操作中，改進試驗設計，不斷閱讀文獻、書籍，歸納知識點，不斷吸收新技術、新理論。在試驗完成后，學生已完整掌握了其畢業論文試驗的整個流程與試驗機理，從而大大提高了學生在企業實習、工作的素質和能力。

4.3 數據處理與論文撰寫

近年來，植物保護專業試驗數據分析采用Python、R語言、Matlab等軟件來處理數據，能將分析的數據以精美圖片展示。數據分析輸出結果后進行論文撰寫，對數據結果進行分析，得出結論，完成畢業論文。通過學生對數據處理軟件的學習，論文的撰寫、學生的科研工作能力、寫作水平水準都會得到提升，在其讀研或科研院所工作都會有一定的優勢。

5 課程考核機制改革

對于本科教育的考核方式改革，結合分子生物學課程特點，對植物保護專業的教學考核機制進行了改革，主要包括理論課程考核和實驗操作考核2個部分。

5.1 理論課程考核

為弱化傳統期末考試對學生持續學習能力、方法、態度、效果的不良影響，從“重記憶”向“重能力”轉變，理論教學考核標準見表1。

分子生物學課程考核成績的構成十分豐富，從理論到實踐能力對學生的學習程度進行精確評估，由課堂提問、聽課狀態、考勤、隨堂測驗、文獻閱讀、小組專題報告、翻轉課堂、階段考試、期末考試成績構成。根據學生成績，將其制成雷達圖，生成信息化考評圖，見圖2。圖2中深色曲線為滿分，淺色曲線為學生成績，從學生的成績形成雷達曲線，就可以了解學生在哪個方向存在不足，從而進行指導教學。

5.2 實驗操作考核

實驗在分子生物學課程中占據了重要地位，對實驗操作進行“競賽式”考核，利用多媒體仿真實驗模擬器，讓每個學生進行實驗操作，單獨進行考核[8]。老師充當評委，根據實驗完成度、操作時間和熟練度進行打分，見圖3。根據圖表曲線形狀，圖3中深色曲線為滿分，淺色曲線為學生成績，了解學生的優點與不足，從而針對學生不足進行指導教學。

6 校企合作，深化“實踐”教學

校企合作是對學生學習程度檢驗的重要舉措，強化學生專業知識的同時鍛煉實踐能力，對農學專業人才的培養具有重要的現實意義[9]。植物保護專業分子生物學課程體系建設中體現了產教融合模式，見圖4。通過強化校企合作，進行科研產教等相互有機融合，培養學生創造性思維及分析解決問題的能力，為其畢業后的實際就業發展創造獨特優勢，滿足教育部“新農科”戰略建設對復合型高素質人才培養的能力需求。

理論教學、實驗教學和企業實習3個不同的鍛煉形式，是從理論知識到學生操作最后到實踐鍛煉，逐步深化“實踐”教學。3種鍛煉形式的階段性發展又分為初步學習、周期性考試、個人能力評價3個層次，層層推進，校內教學、科研，企業實踐、訓練，各個階段層次相互關聯，完整實現校內校外一體化產教融合[10]。

7 結語

自“新農科”建設以來，全國農業高校本著“為學生謀未來，為國家謀人才”的原則，承擔著實現鄉村振興的重要使命。吉林農業大學作為吉林省重點農業高校，植物保護專業分子生物學課程在傳統理論教學的基礎上，進行“三位一體”教學改革，旨在牢牢鞏固學生理論知識、發展學生主觀能動性和學習潛力，使學生在校通知識，在企業有技術，鍛煉其綜合實踐能力，為學生未來發展提供了更多的可能，也為“新農科”戰略的建設提供參考。

8 參考文獻

[1] 王從嚴.“新農科”教育的內在機理及融合性發展路徑[J]. 國家教育行政學院學報，2020（1）：30-37.

[2] 包軍.推進新農科建設培育卓越農林新人才——以東北農業大學為例[J]. 中國農業教育，2020（2）：9-14.

[3] 李谷成.中國農業經濟學科的發展與轉型——基于高校（高等教育）的探索和實踐[J]. 農業經濟題，2019（11）：135-142.

[4] 孫曾穎玥，牟藤，朱春玉，等.基于“互聯網+”的分子生物學實驗教學體系改革[J].軟件導刊，2021，20（5）：183-187.

[5] 王少奎，馬啟彬，王蘭，等.農學專業分子生物學課程改革與實踐——以華南農業大學為例[J]. 高教學刊，2019（8）：131-132，135.

[6] 王楓，唐登莉.基于模糊語言判斷矩陣的管理運籌學課程考核方式探索[J]. 科技風，2021（17）：19-20，29.

[7] 李卓識，劉清榮，王娜，等.“大數據+互聯網”在地方高等農業院校教育信息化探析[J]. 赤峰學院學報（自然科學版），2020，36（2）：105-106.

[8] 秦麗瑋，胡原，萬建，等.分子生物學虛擬仿真實驗平臺的建設與應用[J]. 實驗技術與管理，2018，35（7）：140-143，147.

[9] 劉占柱，杜銳，張賽男.地方高等農業院校新農科卓越人才培養模式的研究[J].黑龍江畜牧獸醫，2021（7）：147-152.

[10] 壽萌吉，劉煒亞.時尚產業產教融合人才培養模式改革與實踐——以浙江理工大學為例[J]. 浙江理工大學學報（社會科學版），2021，46（3）：348-354.

（責編：張宏民）