新農科背景下植物病理學實驗實踐教學改革

摘 "要：植物病理學實驗實踐是河北農業(yè)大學動植物檢疫專業(yè)的專業(yè)核心課程體系重要組成部分，是植物病理學理論課的有效補充。針對當前實驗實踐教學內容、評價方法等現狀，從新農科專業(yè)人才培養(yǎng)目標出發(fā)，制定詳細的改革措施，完善教學大綱和教學材料，強化基礎性實驗教學，引入研究性實驗，增加實踐和創(chuàng)新性實驗，優(yōu)化課程考核體系。從整體上拓展知識體系，培養(yǎng)并提高學生的綜合素質，以期為新農科輸送更多優(yōu)秀的專業(yè)技術人才。

關鍵詞：新農科；植物病理學；實驗實踐；教學改革；本科教育

中圖分類號：G640 " " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2096-9902（2023）19-0143-04

Abstract： The experimental practice of plant pathology is an important component of the core curriculum system of the Animal and Plant Quarantine major at Hebei Agricultural University， and is an effective supplement to the theoretical course of plant pathology. Regarding the current experimental practice teaching content， and starting from the goal of training talents for new agricultural majors， this paper formulates detailed reform measures， so as to improve teaching syllabus and teaching materials， and strengthen basic experimental teaching; the paper introduces research experiments， to increase practice and innovative experiments， optimize the course assessment system， expand the knowledge system as a whole， cultivate and improve the comprehensive quality of students， in order to provide more excellent professional and technical personnel for the New Agricultural Science.

Keywords： New Agricultural Science; Plant Pathology; experimental practice; teaching reform; undergraduate Education

2018年11月13日，教育部高等教育司司長吳巖在新時代云南省本科教育工作會議上表示，要加快建設發(fā)展新工科、新醫(yī)科、新農科、新文科[1]。在此背景下，教育部新農科建設工作組發(fā)布了《安吉共識——中國新農科建設宣言》，標志著中國高等農林教育發(fā)展進入新時代[2-3]。新農科建設將為振興我國高等農林教育、培養(yǎng)高層次、高水平創(chuàng)新型人才提供新路徑。

作為河北省省屬重點高校，河北農業(yè)大學（以下簡稱“我校”）為新農科建設和新型農業(yè)科技人才的培養(yǎng)擔負著重要責任。植物病理學實驗實踐是學生理解和掌握植物病理學知識的重要途徑。實驗實踐由第4學期的植物病理學實驗和第5學期的植物病理學綜合實驗技術兩部分組成。通過實驗實踐教學，培養(yǎng)學生植物病理學專業(yè)技能和動手能力，從而達到創(chuàng)新型卓越農林人才培養(yǎng)的目標。植物病理學實驗實踐教學也是整個教學體系的重要組成部分和理論教學的有效補充，通過實驗實踐教學，學生不僅能深入掌握和理解植物病理學基本理論知識，還能在生產實踐中熟練運用這些知識，因此有助于提升學生動手能力和實踐創(chuàng)新能力，可有效提高學生理論聯(lián)系實際分析問題、解決問題的能力[4-5]。堅持以社會需求為導向，有針對性地開展學科優(yōu)化、專業(yè)內容優(yōu)化，才能更好地完成課程的傳承與發(fā)展[6-7]。本論文針對河北農業(yè)大學動植物檢疫專業(yè)的植物病理學實驗實踐設置現狀和問題進行深入分析，在教學內容整合及調整、教學模式及考核方式等方面進行改革，旨在為高素質實踐型專業(yè)人才的培養(yǎng)奠定基礎。

1 "植物病理學實驗實踐教學課程體系及存在的問題

根據我校2021年新修訂的《動植物檢疫專業(yè)本科生培養(yǎng)方案》，動植物檢疫專業(yè)對植物病理學實驗實踐的學習主要包括植物病理學實驗和植物病理學綜合實驗技術，這2門課程是動植物檢疫專業(yè)的專業(yè)核心課。

1.1 "植物病理學實驗課程體系及存在的問題

1.1.1 "單獨設課，與理論課銜接較差

植物病理學實驗課為單獨開設的課程，與植物病理學理論教學分開，由于任課老師自身的教學任務安排及與學生課程時間有時難以有效協(xié)調，導致實驗課開課時間和周次有時早于理論課教學，學生對實驗課中出現的專業(yè)名詞不能很好地理解和把握，因此學生難以用理論知識指導實踐操作，而實驗課此時需要的基本理論支撐可能會用去較長的時間做解釋或鋪墊，導致實驗操作時間縮短，甚至有時課上不能完成實驗報告，因此不僅達不到實驗課的教學效果，學生對整體課程的內容也不能很好地把握。

1.1.2 "項目式課程設置，教學效果較差

植物病理學實驗課為項目式教學，主要包括植物病害癥狀觀察，這個項目的教學目的是讓學生了解并掌握植物病害的病狀和病癥類型及特點，能夠用比較專業(yè)的術語描述植物病害；病原物一般觀察要求學生學會使用顯微鏡，能識別病原物及其孢子、菌絲等主要結構；植物病原真菌（原核生物、病毒、線蟲、寄生性種子植物）及其致病性，要求學生掌握不同類型病原物的致病特點和接種鑒定方法；病原物侵染過程及主要影響因素的目的是掌握植物病害病程和其中主要影響因素；主要農作物病害要能識別病害特點及病原物特征，并能熟練進行植物病理學繪圖。這些內容各自成獨立的體系，學生難以將整個知識體系和植物病理學的內容有效地融會貫通，使得教學效果相對較差。

1.1.3 "實驗課課程學時數太少

動植物檢疫專業(yè)的植物病理學課程之前為年課，分2個學期完成，且實驗課與理論課為同一課程體系。目前植物病理學課程將原來的普通植物病理學和農業(yè)植物病理學融合，理論課和實驗課單獨開設。對照2016年及以前教學大綱，整個植物病理學實驗教學部分只保留了32學時，壓縮學時過多，導致部分實驗內容不能開設，保留下的經典實驗內容還要壓縮學時，教學效果也會大打折扣。

1.1.4 "課程內容設計和教學方法老舊

主要體現在課程以驗證性實驗為主，綜合性自主設計實驗太少，實驗材料主要依賴于實驗教學中心保存的植物病害和病原物標本，病原物的接種技術采用常規(guī)的材料。整個實驗的設計和材料準備全部由任課教師準備，學生上課時只是按實驗要求和操作步驟機械化完成，難以將理論指導實踐，實驗過程流于形式；另外由于按既定的實驗流程進行操作，實驗結果已知或可預測，因此難以對學生的獨立思考和判斷能力進行有效判斷。

1.1.5 nbsp;課程考核方式單一

該課程成績的考核主要依據是學生在課堂上的表現（占總評20%～30%）和實驗結果在實驗報告（占總評70%～80%）的呈現，基本沒有涉及對學生綜合素質的考查，所以學生一般不夠重視，在實驗操作過程中，分組實驗往往每組只依賴于一兩個愿意動手或動手能力強的同學，實驗報告及結果分析有時也是互相抄襲完成，單從實驗報告的完成情況和結果分析，很難評判高下。

1.2 "植物病理學綜合實驗技術教學體系及存在的問題

植物病理學綜合實驗技術實踐教學部分在第5學期第2周集中開設，共48學時。承接開學第1周的植物病蟲草田間教學實習，將田間調查、采集的植物病害標本進行整理、保存，并對至少10種植物病害進行鑒定，綜合實驗技術部分涉及多種植物病理學基本實踐技能，如培養(yǎng)基制作與滅菌、病原物的分離培養(yǎng)、顯微觀察與測量、顯微切片制作與觀察等。存在的突出問題如下。

1.2.1 "植物病理制片技術用時較多

植物病理制片技術結合病原鑒定共計16學時，沒有安排其他植物病理學技術如病原菌生長特性及分子鑒定、未知分離物的回接鑒定等，而這部分對于植物病害鑒定，尤其是可能的新病害或病害新病原的鑒定至關重要。學生在制片技術鑒定病原過程中，基本的“挑”“撥”“撕”“粘”“刮”等臨時制片和顯微觀察一般用時很少，大部分時間用在繁瑣的徒手切片，學生普遍反映比較枯燥。因此亟需調整實驗項目安排，增加創(chuàng)新性和動手能力更強的如病原物分子鑒定相關實驗項目。

1.2.2 "評價考核指標有待完善

植物病理學綜合實踐內容考核主要包括每個實驗項目實驗報告完成情況、徒手切片數目及質量（要求3片/人）、對采集的病害進行識別（10種）（3項平均占總評50%）和關于實驗技術操作過程的試卷形式的測驗（占總評50%）。整體來看整個考核也沒有涉及過程考核和操作技術及標準性考核，這樣沒有將學生的課堂表現、學習態(tài)度、創(chuàng)新性等納入考核體系，不利于激發(fā)學生的學習熱情和參與課程學習的主動性。

2 "植物病理學實驗實踐教學改革主要措施

根據河北農業(yè)大學鮮明的辦學特色和動植物檢疫專業(yè)人才培養(yǎng)要求，完善課程理論教學、實驗教學、實習教學和科研實踐教學“四位一體”的教學體系，植物病理學實驗課程結合教學現狀，盡最大可能用有限的學時數完成既定教學目標。所進行的實驗實踐教學改革主要包括以下幾個方面。

2.1 "完善教學材料，提高實驗教學效果

為保證實驗實踐項目的順利進行，實行小班教學，教學實驗中心設備充足，能滿足每人1臺顯微鏡和基本實驗用具，教師在日常科研活動中結合自己的研究領域采集了眾多植物病害標本，補充了新的臘葉標本、盒裝標本、瓶裝標本和豐富的植物病原物半永久玻片等教學材料。通過對各種植物病害標本的觀察、識別，了解植物病害的典型特點，然后對相應病原物一般形態(tài)的觀察，掌握病原物分生孢子器、子囊殼等子實體和各種孢子的形態(tài)特征，能夠加深學生對常見植物病害的識別和診斷能力，為后期植物檢疫學等課程的學習奠定堅實的理論基礎。近幾年逐漸更新和配備了高速冷凍離型劑、PCR儀、電泳檢測設備和凝膠成像儀等，可滿足學生創(chuàng)新性試驗的需求。學校也在積極籌備教學實驗室的顯微互動設備，通過實景操作、視頻演示等流程，讓學生正確理解實驗操作的技術要領、操作流程，加深對植物病原物整體結構的認識，提升學生的學習興趣和對基本知識的掌握。

2.2 "修訂教學大綱，強化基礎性實驗教學內容

教學大綱是對教學目的、教學要求、教學內容及學生需要達到的標準等的標準化規(guī)定[8]。為促進教學大綱和新修訂的人才培養(yǎng)方案有機銜接，植物病理學教學課程組根據學校和學院要求，于2021年修訂了新的教學大綱，根據新的教學大綱，動植物檢疫專業(yè)植物病理學實驗實踐課程體系共80學時，包括基礎性教學實驗32學時和綜合實驗技術48學時。新修訂的教學大綱中第4學期開設的植物病理學實驗主要注重基礎能力培養(yǎng)，實驗內容包括“植物病害癥狀觀察”“植物病原物一般形態(tài)觀察”“植物病原原核生物及其致病性測定”“植物病毒及致病性測定”“植物病原真菌及其致病性”“植物病原線蟲分離及形態(tài)學觀察”“大田作物病害及其病原”“蔬菜病害及其病原”“果樹病害及其病原”。每個實驗項目完成后都有相應的實驗報告要完成，如植物病害癥狀觀察需要學生針對所看到的實物標本和圖版等，學會用專業(yè)的術語描述植物病害，病原物一般形態(tài)觀察項目要求學生能熟練地從顯微鏡找到目標對象及主要形態(tài)特征，并掌握植物病理學繪圖，這2個實驗項目主要對后期的作物病害及病原觀察打下基礎；病原物及其致病性實驗項目重點掌握不同病原物各自的診斷特征，并掌握真菌、細菌、病毒的接種技術。這些內容設置使學生熟悉重要病原物和生產中重要作物病害，掌握植物病理學基本實驗技能。

2.3 "引入研究性教學，增加設計性實驗

植物病理學實踐在第5學期開設，包括一周的田間教學實習，對生產中重要作物病害的識別，學會田間病害調查和標本采集。然后是48學時的植物病理學綜合實驗技術，原有實驗項目包括“植物病害標本的整理與制作”“病原物顯微觀察與測量”“培養(yǎng)基制作與滅菌”“病原物分離培養(yǎng)”“植物病理學制片技術”和“植物病害鑒定”，要求學生通過直接觀察、臨時玻片或制作徒手切片結合顯微觀察看病原、分離培養(yǎng)觀察病原等環(huán)節(jié)對自己采集的標本進行完整的鑒定，同時整個過程又對上一學期的病原物觀察與畫圖進行回顧。本環(huán)節(jié)中突出的問題為植物病理學制片技術結合病原鑒定耗學時數較多（共16學時）。在傳統(tǒng)實驗項目的基礎上增加新的實驗技術、注重將學科前沿如病原物分子生物學鑒定（包括DNA提取、PCR擴增及電泳檢測、進化樹構建等）、病原物酶活性定性測定等技術，可以激發(fā)學生對實踐性實驗操作的興趣，提高教學效果。通過對實驗項目進行修改完善，增加了2～3個綜合設計性實驗，彌補了以前驗證性實驗多、無創(chuàng)新性試驗的不足。將原來的植物病理學制片技術減少學時，根據情況增加“病原物單孢分離技術”“病原物分子鑒定”和“病原物回接驗證”等實驗項目，結合“病原物分離培養(yǎng)”完成整個柯氏法則驗證。這些實驗項目能進一步培養(yǎng)學生對植物病理學實驗操作技能，如在單孢分離過程中，還會融入孢懸液制備、孢懸液涂布、無菌操作、顯微觀察、孢子萌發(fā)及挑針轉移等諸多原理和操作技能；病原物生長量測定中也會融入不同溫度、不同pH、不同培養(yǎng)基配方等一些因素對真菌生長有影響，生長量測定的體積測定法、稱重法、吸光度法等，使學生不僅能掌握更多的實驗基本理論及操作技能，還能將植物病理學理論與實驗實踐有機結合、融會貫通，從而掌握植物病理學研究方法和實驗技巧，充分發(fā)揮他們的主觀能動性，提高學生的動手能力和分析、解決問題的能力，爭取能對學生本科畢業(yè)論文設計環(huán)節(jié)奠定一定基礎。

2.4 "增加實踐機會，提升教學質量

以往的植物病理學教學課程主要通過實驗室的標本、圖版展示病害，有些經典的標本年代久遠，顏色失真，甚至有蟲蛀，典型的病狀病癥基本看不出來，難以給學生呈現病害的真實狀態(tài)。課程改革后結合作物生長季和病害發(fā)生特點，植物保護學院組織學生到學院的“三園實踐園”、學校周邊、科研基地進行實踐教學，讓學生真正認識作物、認識植物病害及田間條件下植物病害的復雜性和多樣性，豐富了教學內容，也方便學生在開展實驗前隨時能采到新鮮的材料。教師在科研過程中和帶領學生實踐過程中也拍了大量的植物病害圖片和短視頻，用于課件制作，創(chuàng)新性地將田間植物生長和植物病害癥狀有機結合起來，激發(fā)了學生對植物病理學的學習興趣和知農愛農的情懷。同時也鼓勵學生在校留意校園、假期回家留意田間植物病害并進行采集、標本制作和病害及病原物鑒定等。增加創(chuàng)新性試驗2～3個，主要內容是病原物DNA提取、分子鑒定和病原物生物學特性研究。在這個過程中，學生會更加注意身邊的植物病害，如在校園活動時，會特別留意某棵樹、某種花甚至是小草上是不是有病害，是什么病害；假期回家也會對自家的菜園、買回的水果、室內花卉認真觀察。另外在秋季學期行課期間，田間玉米、花生、棉花、各種蔬菜和果蔬等作物種類多，植物病害種類也多，是同學們發(fā)現并研究病害的極好時期。我們會帶領學生深入田間進行實踐，采集大量標本進行識別和病原物形態(tài)學鑒定。病材料經保濕后還不能觀察到病原物的，我們安排學生進行組織分離、病原純化，經回接能夠致病的，進一步對病斑上的病原物進行再次分離，然后進行DNA提取和PCR擴增，最后通過序列分析和比對確定病原物分類地位，通過整個過程完成了植物病理學重要的柯氏法則驗證，如此不僅加深了學生對柯氏法則的理解，也進一步培養(yǎng)了學生動手能力，激發(fā)學生關注身邊事、熱愛病理學，同時也鍛煉他們實踐能力和分析問題、解決問題的能力。綜合創(chuàng)新性實驗的設計提高了同學們的學習熱情、團隊合作和實踐操作技能。

2.5 "改進評定標準，注重過程培養(yǎng)

對包括植物病理學實驗在內的眾多課程往往是以實驗報告完成質量為主要參考依據，難以反映學生真實的實驗態(tài)度、動手能力和創(chuàng)新性等綜合素質，導致實驗過程中部分學生對實驗操作和結果分析敷衍塞責，不能充分體現學生的參與性和學習效果。新修訂教學大綱將課程的成績評定貫穿于整個教學過程中，從學生出勤、課堂表現、實驗操作、實驗結果、實驗報告完成情況及創(chuàng)新性等進行綜合評判，基礎性實驗讓學生掌握基本的植物病理學實驗常識和實驗操作步驟，如病害的癥狀特點、病原物的顯微觀察和致病性接種鑒定技術等，讓學生養(yǎng)成良好的實驗習慣，考核評判主要看課堂操作和實驗報告的完成情況。設計性試驗和創(chuàng)新性實驗需要學生自行全程參與，從病害的識別與記錄、標本的采集、保存到病原物的分離鑒定，直至完成病害的柯氏法則驗證全過程。這部分實驗評判采用小組或個人制作PPT匯報的模式，實驗結果無標準化答案，允許“負向”結果存在，需要自己認真分析。設計性和創(chuàng)新性實驗提高了學生的參與度、主動學習的積極性和自行開展實驗的興趣，讓學生將所學理論知識進一步綜合應用，初步掌握植物病害研究中的基本流程，為以后進行專業(yè)技術指導、畢業(yè)實習乃至繼續(xù)考研深造奠定基礎。學生實驗結果還能作為典型案例用于今后的教學，進一步提升學生的專業(yè)自豪感和進一步在植物病理學學習和深造的興趣和極大動力。

3 "結束語

加強實驗實踐教學是提高學生動手能力和解決實際問題能力的重要途徑，新農科背景下根據人才培養(yǎng)目標，不斷深化實驗實踐教學改革，完善實驗實踐教學體系，創(chuàng)新實驗實踐教學和考核模式，可以為學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供良好的條件。植物病理學實驗實踐是理論課程的有效補充，對提高整體的教學效果具有重要意義，在教學實踐過程中還需要不斷探索，深入改革，進一步完善更新，形成新形勢下順應國家和社會發(fā)展需求的實驗教學體系和模式，培養(yǎng)出更多的高素質、復合型農業(yè)專業(yè)技術人才。

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