園藝專業(yè)植物分子生物學(xué)與生物技術(shù)課程教學(xué)改革探索

摘" 要：培養(yǎng)具有扎實專業(yè)基礎(chǔ)知識的新時代“三農(nóng)”人才是貫徹落實立德樹人的教育方針的重要舉措。根據(jù)園藝學(xué)專業(yè)的特點，設(shè)立植物分子生物學(xué)與生物技術(shù)這一專業(yè)必修課程。從教學(xué)實際出發(fā)，該文研究和探索目前所存在的問題，并提出相應(yīng)的教學(xué)改革方法，以期為后續(xù)提升該課程的教學(xué)效果提供思路和方法。

關(guān)鍵詞：植物分子生物學(xué)與生物技術(shù)；課程改革；園藝學(xué)專業(yè)；教學(xué)研究；探索與創(chuàng)新

中圖分類號：G642" " " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2023）21-0121-04

Abstract： Cultivating talents serving \"agriculture， rural areas and farmers\" with solid professional basic knowledge in the new era is an important measure for implementing the educational policy of enhancing morality and fostering talents. According to the characteristics of horticulture， the compulsory course of Plant Molecular Biology and Biotechnology is set up. Starting with the teaching reality， this paper studies and explores the existing problems， and puts forward the corresponding methods of teaching reform， in order to provide ideas and methods for improving the teaching effect of the course.

Keywords： Plant Molecular Biology and Biotechnology; curriculum reform; horticulture major; teaching research; exploration and innovation

實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略是黨的十九大作出的重大決策部署，是解決人民日益增長的美好生活的需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾的必然要求，也是新時代解決“三農(nóng)”問題的總抓手[1]。新農(nóng)科建設(shè)在全面實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的背景下應(yīng)運而生。高等農(nóng)林院校和涉農(nóng)高校肩負著培養(yǎng)“懂農(nóng)業(yè)、愛農(nóng)村、愛農(nóng)民”的新時代“三農(nóng)”人才隊伍的重任，同時也是落實黨中央提出的實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要陣地[2]。因此，高等農(nóng)林院校和涉農(nóng)高校應(yīng)根據(jù)新時代黨和國家的重大需求，深化教育改革，提升教學(xué)實踐各環(huán)節(jié)的效果，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生學(xué)農(nóng)愛農(nóng)的熱情，為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的發(fā)展提供強有力的人才儲備[3]。

園藝學(xué)作為農(nóng)學(xué)范圍內(nèi)的一個分支學(xué)科，是研究種植果樹、蔬菜、花卉和觀賞植物的一門科學(xué)和技藝。園藝學(xué)的起源與人類的生活需求及精神文明的發(fā)展是密不可分的。近年來，園藝學(xué)科無論是基礎(chǔ)研究還是產(chǎn)業(yè)發(fā)展均處在高速發(fā)展的階段。基礎(chǔ)研究的方法和手段的日新月異為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入了新的生命力。通過對決定園藝作物的產(chǎn)量、品質(zhì)等性狀的分子調(diào)控機理進行研究，在充分了解園藝作物產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量代謝途徑的基礎(chǔ)之上，可以對園藝作物的產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量性狀進行改善，從而培育符合人類需求的優(yōu)質(zhì)園藝作物新品種。此外，通過研究園藝作物對各種生物脅迫和非生物脅迫的抗性機制，充分挖掘抗性基因，通過開發(fā)新的抗逆栽培和育種的新技術(shù)，從而培育出具有高效、清潔、無農(nóng)殘留、品質(zhì)好且產(chǎn)量高的園藝作物新品種，為實現(xiàn)園藝作物的有機、安全生產(chǎn)奠定堅實的基礎(chǔ)[4]。在這種背景下，植物分子生物學(xué)與生物技術(shù)這門課程作為園藝專業(yè)的大學(xué)本科生的必修課程可以很好地提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，緊跟新時代的發(fā)展潮流。然而，該課程涉及的學(xué)科廣泛和專業(yè)知識的龐雜也對園藝專業(yè)的學(xué)生提出了更高的要求。筆者結(jié)合自身的教學(xué)實踐以及相關(guān)文獻的查閱，對該課程在教學(xué)過程中存在的問題進行分析，并提出相關(guān)的教學(xué)改革的思考與探索，以期能夠為后續(xù)的教學(xué)工作提供新的思路與參考。

1" 植物分子生物學(xué)與生物技術(shù)課程在園藝專業(yè)課程中的重要性

近年來，隨著園藝產(chǎn)業(yè)和基礎(chǔ)研究的不斷發(fā)展升級，對園藝專業(yè)的學(xué)生提出了更高的要求。傳統(tǒng)的園藝專業(yè)課程如遺傳學(xué)、園藝植物栽培學(xué)、植物學(xué)等已不能滿足新時代背景下新農(nóng)科人才隊伍建設(shè)的需求。園藝產(chǎn)業(yè)的不斷轉(zhuǎn)型和升級也急需大量的具備扎實的專業(yè)新知識和新技能的專業(yè)人才。此外，各大高校園藝專業(yè)的攻讀碩士研究生學(xué)位的學(xué)生數(shù)量逐年增加，而大學(xué)本科階段沒有分子生物學(xué)和生物技術(shù)相關(guān)知識的儲備成為了多數(shù)學(xué)生在研究生階段學(xué)習(xí)和科研的短板[5]。因此，很有必要在大學(xué)本科階段開設(shè)符合園藝專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的植物分子生物學(xué)和生物技術(shù)相關(guān)課程。基于這一現(xiàn)狀，筆者所在的揚州大學(xué)園藝園林學(xué)院為本科園藝專業(yè)二年級的學(xué)生開設(shè)了植物分子生物學(xué)與生物技術(shù)課程。這門課程主要涉及分子生物學(xué)、植物學(xué)、園藝植物組織培養(yǎng)、植物細胞生物學(xué)、基因工程和蛋白質(zhì)工程等內(nèi)容，是一門理論性和實踐性較強的園藝專業(yè)必修課程。這要求學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)熟悉現(xiàn)代植物分子生物學(xué)與生物技術(shù)的相關(guān)理論知識，掌握園藝植物的基因克隆、組織培養(yǎng)、基因工程（如植物基因的過表達和敲除）和蛋白質(zhì)工程（如蛋白質(zhì)中氨基酸的定點突變）等實驗技術(shù)，初步了解生物信息學(xué)對園藝植物研究的重要性，通過理論教學(xué)和實踐教學(xué)相結(jié)合的方式提高學(xué)生專業(yè)知識儲備和素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生繼續(xù)深入學(xué)習(xí)園藝專業(yè)知識的興趣，培養(yǎng)學(xué)生解決實際科學(xué)問題的能力，提高學(xué)生的團隊協(xié)作能力，引導(dǎo)學(xué)生形成正確的價值觀，為新農(nóng)科的發(fā)展和鄉(xiāng)村振興培養(yǎng)專業(yè)的優(yōu)秀人才。同時，也可以為園藝專業(yè)的學(xué)生從事園藝育種方面的工作奠定扎實的基礎(chǔ)。

2" 課程教學(xué)過程中存在的問題分析

2.1" 教材內(nèi)容陳舊

植物分子生物學(xué)與生物技術(shù)這門課程所參考的教材為2010年中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社出版的趙武玲主編的《分子生物學(xué)》和2009年科學(xué)出版社出版的鞏振輝主編的《園藝植物生物技術(shù)》。這2本教材雖然涵蓋了主流的分子生物學(xué)和生物技術(shù)的內(nèi)容，但是并不能很好地契合園藝專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)要求。近年來，分子生物學(xué)和生物技術(shù)的快速發(fā)展，基因工程、蛋白質(zhì)工程、細胞工程及生物信息學(xué)等領(lǐng)域的新知識和新技術(shù)層出不窮。例如，在這2本教材中并未介紹最新的關(guān)于基因編輯技術(shù)的內(nèi)容和最新研究進展，而這項技術(shù)目前在園藝領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。因此，學(xué)生不能及時了解新技術(shù)在園藝產(chǎn)業(yè)和園藝基礎(chǔ)研究中最新應(yīng)用情況。這不利于園藝專業(yè)學(xué)生從事園藝產(chǎn)業(yè)和基礎(chǔ)研究方面的工作。此外，課程教材內(nèi)容枯燥，形式不夠鮮活，缺乏趣味性，并不能很好地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的積極性，因此也難以達到理想的教學(xué)效果。

2.2" 教學(xué)方式缺乏創(chuàng)新

傳統(tǒng)的教學(xué)方式是以理論教學(xué)和實驗教學(xué)相結(jié)合的方式進行的。這種教學(xué)方式固有其優(yōu)勢，能夠使學(xué)生在一定程度上掌握和鞏固所學(xué)的專業(yè)知識，并且通過實驗操作加深對專業(yè)知識的理解。然而，這種授課形式不能很好地激發(fā)學(xué)生對該專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣。筆者認為造成這種情況的原因有以下6點。第一，該課程的理論教學(xué)涵蓋的內(nèi)容較多，在有限的課時內(nèi)并不能詳細講解教材上所涉及到的內(nèi)容，只能挑選契合園藝專業(yè)背景的內(nèi)容進行講授，使得內(nèi)容的連貫性上有所欠缺，學(xué)生在腦海中沒有知識框架的情況下要消化吸收所教授的專業(yè)知識存在較大的難度。因此，這種情況會導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情不高。第二，實驗教學(xué)的內(nèi)容及授課方式陳舊，難以引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式是安排一些經(jīng)典的實驗讓學(xué)生進行實踐操作，例如聚合酶鏈式反應(yīng)（PCR）實驗、瓊脂糖凝膠電泳實驗、植物總RNA提取和實時熒光定量PCR等，這些實驗之間缺乏必要的關(guān)聯(lián)，學(xué)生實操后并不能對所學(xué)的理論知識有更深入的理解。此外，實驗操作的過程中學(xué)生之間的互動缺乏主動性，不乏少數(shù)人動手實操而多數(shù)人圍觀的情況。因此，這種情況也很難達到理想的教學(xué)效果。第三，傳統(tǒng)的理論教學(xué)方式主要是以教師為主，學(xué)生只是被動地接受知識。例如，理論課只對學(xué)生進行提問不能很好地調(diào)動課堂的活力，學(xué)生也只是被動地進行互動，這種情況也使得教學(xué)效果不佳。實驗教學(xué)的過程中學(xué)生只是遵從教師的安排進行實驗操作，缺乏科學(xué)研究過程中必要的科學(xué)思維和能力的鍛煉，這也很難達到實驗教學(xué)的目的。第四，傳統(tǒng)的理論課的授課主要依賴于PPT的講解，這種授課方式很容易讓學(xué)生陷入沉悶的狀態(tài)。此外，PPT的講解也容易誤入照本宣科地讀PPT的情況，缺乏與學(xué)生的互動，這也會導(dǎo)致理論課授課效果較差。第五，園藝專業(yè)是一個與實際生產(chǎn)緊密聯(lián)系的專業(yè)，園藝專業(yè)的專業(yè)課程設(shè)置的初衷也都是圍繞園藝產(chǎn)業(yè)和科學(xué)研究而進行的。然而，植物分子生物學(xué)與生物技術(shù)這門課程在教學(xué)過程中很難在有限的課時內(nèi)進行社會實踐教學(xué)，與園藝生產(chǎn)實際結(jié)合不夠緊密，學(xué)生對社會的需求缺乏直觀的感受，不能很好地體會到該門課程的重要性。第六，課程教學(xué)過程中課程思政教學(xué)的建設(shè)不足。該課程是重理論和實驗操作的一門專業(yè)課程，在教學(xué)過程中較少對學(xué)生的思想政治意識進行教育和引導(dǎo)。因此，對教學(xué)方式進行創(chuàng)新是目前在講授這門課程的過程中亟待解決的問題。

3" 課程的教學(xué)探索與改革措施

3.1" 與時俱進，篩選合適的教材

基于目前教學(xué)過程中所使用的教材內(nèi)容陳舊的問題，筆者擬對參考的教材進行重新遴選，擬選擇2017年南京大學(xué)出版社出版的楊榮武教授主編的《分子生物學(xué)（第二版）》和2022年中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社出版的郭仰東教授主編的《植物生物技術(shù)實驗教程（第2版）》。這2本教材都涵蓋了主流的分子生物學(xué)和生物技術(shù)的相關(guān)知識，同時又各有特色。例如，楊榮武教授主編的《分子生物學(xué)（第二版）》除了介紹分子生物學(xué)相關(guān)的知識外，還在每一章節(jié)最后面添加了與本章節(jié)內(nèi)容相關(guān)的科學(xué)故事。在第一章緒論中，在介紹基因工程的相關(guān)內(nèi)容時引入了“Box 1-1 讓‘酵母君’釀造鴉片你相信？”的故事來延伸對基因工程的介紹，增加了課程內(nèi)容的趣味性。這本教材在教材內(nèi)容的設(shè)置上進行了不同的編排，設(shè)置了包含了重難點的課堂必講部分、學(xué)生可自學(xué)部分、不同課程重疊的部分以及有興趣才需要學(xué)的部分，這樣的內(nèi)容安排可以滿足不同學(xué)生和教師對于課程內(nèi)容的需求。在書中的每一個章節(jié)都含有富有啟發(fā)性的問題，這些問題緊扣課程相關(guān)內(nèi)容，可以在課堂上組織學(xué)生進行討論。可將討論的情況作為平時成績的一部分，以此來提高學(xué)生對課程的參與度和積極性。此外，在每一章的最后還列出了思考題、與內(nèi)容相關(guān)的網(wǎng)站以及最新的參考文獻，這樣的設(shè)計可以讓學(xué)生課后對課程內(nèi)容做更多的學(xué)習(xí)和探索。值得注意的一點是，該教材還包含一些其他分子生物學(xué)相關(guān)教材不常有的內(nèi)容。例如，在該教材的第十三章分子生物學(xué)方法部分，介紹了研究基因功能的具體的研究方法，介紹了研究基因與蛋白質(zhì)的相互作用以及蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間進行相互作用的實驗方法。這體現(xiàn)了理論教學(xué)內(nèi)容與實驗教學(xué)內(nèi)容的相互融合，在實際的教學(xué)過程中起到了相輔相成的作用。而《植物生物技術(shù)實驗教程（第2版）》是在2009年由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社出版的郭仰東教授主編的《植物細胞組織培養(yǎng)實驗教程》和2015年由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社出版的郭仰東教授主編的《植物生物技術(shù)實驗教程》這2本教材的基礎(chǔ)上，增加了“植物基因編輯技術(shù)”等實驗課程內(nèi)容而編寫成的植物生物技術(shù)的實驗指導(dǎo)教材。這本升級版的教材包含了主流的最新的植物生物技術(shù)的實驗內(nèi)容，例如植物細胞和組織培養(yǎng)、植物的遺傳轉(zhuǎn)化、核酸和蛋白質(zhì)的提取和純化、電泳技術(shù)、目的基因的克隆、載體構(gòu)建技術(shù)、分子標記技術(shù)以及植物基因編輯技術(shù)等內(nèi)容，符合園藝專業(yè)植物分子生物學(xué)與生物技術(shù)這門課程的教學(xué)要求。因此，選擇合適的教材對于提高教學(xué)效果具有重要的作用。

3.2" 創(chuàng)新教學(xué)方式，增強師生互動

課堂氛圍的沉悶是理論課教學(xué)的致命問題。因此，打破傳統(tǒng)的教師灌輸知識的教學(xué)方式勢在必行。在理論課的教學(xué)過程中，通過要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)下一次課的授課內(nèi)容，在下一次課下課前10 min做一次試卷測試，以此來檢驗學(xué)生的預(yù)習(xí)成果以及聽課的情況，并將測試的成績作為課程考核的一部分。此外，教師可以挑選一些與課程內(nèi)容相關(guān)的章節(jié)凝練出一些主題，讓學(xué)生組成小組選擇各自感興趣的主題，通過課后查閱資料制作海報并在課堂上進行展示和講解，由教師和學(xué)生進行提問，最后再由教師進行點評。通過這樣的方式來增強師生之間的互動，同時也可以調(diào)動學(xué)生的積極性，提升課堂的活力。在新的時代背景下，互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展也讓授課的方式產(chǎn)生了多樣的變化，創(chuàng)新出了多種新穎的教學(xué)方式。例如，傳統(tǒng)的PPT的授課方式很容易讓學(xué)生喪失對植物分子生物學(xué)與生物技術(shù)這門課的學(xué)習(xí)興趣和熱情。在講解蛋白質(zhì)的生物合成的過程中，涉及到核糖體結(jié)合到mRNA上之后的合成多肽鏈的動態(tài)過程。這個動態(tài)過程中有多種組分進行參與，而這些組分參與這個過程也有先后順序，包括氨基酸的活化、翻譯的起始、翻譯的延伸、翻譯的終止以及翻譯后的加工和折疊這一系列動態(tài)的過程。通過創(chuàng)建虛擬仿真課程的方式增加課程的趣味性和與學(xué)生之間的互動性，讓課程真正地“活”起來。

在實驗課教學(xué)的過程中，可以采取解決一個科學(xué)小課題的方式讓學(xué)生參與到實驗教學(xué)的過程。例如，以“探究番茄鈣依賴性蛋白激酶CDPK5的亞細胞定位”作為一個小課題，學(xué)生要解決這個小課題，需要完成番茄CDPK5基因序列的獲取、序列分析、全長基因克隆所需的引物的設(shè)計、PCR進行基因的克隆、瓊脂糖凝膠電泳、基因的膠回收、植物過表達質(zhì)粒的線性化、基因與目的載體的連接、大腸桿菌轉(zhuǎn)化、質(zhì)粒提取、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化、農(nóng)桿菌培養(yǎng)、本氏煙草侵染以及激光共聚焦顯微鏡觀察CDPK5蛋白在細胞中的亞細胞定位等多個連貫的實驗，最終形成實驗報告。這對于本科學(xué)生來說存在一定的難度并且前后花費的時間較長（需一個月左右）。因此，教師必須要投入足夠的時間和精力來指導(dǎo)學(xué)生完成該小課題，同時可以考慮招募研究生來協(xié)助指導(dǎo)。通過整個過程的“沉浸式體驗”，不僅能讓學(xué)生掌握分子生物學(xué)實驗操作，而且還讓學(xué)生體驗科研過程是如何一步一步來解決科學(xué)問題，在獲得成就感的同時還培養(yǎng)學(xué)生對于科學(xué)研究的興趣。該方案的推行可能存在一些實際條件的限制，因此可以先招募對該方案感興趣的學(xué)生小范圍進行嘗試，在可行的情況下再推廣。

該課程除了理論課與實驗課教學(xué)之外，社會實踐的內(nèi)容對于提升教學(xué)效果也至關(guān)重要。該課程中的組織培養(yǎng)的內(nèi)容對于園藝生產(chǎn)和基礎(chǔ)科研都有廣泛的應(yīng)用。因此，可以組織學(xué)生參觀本學(xué)院的老師或其合作者的草莓脫毒苗生產(chǎn)基地，讓學(xué)生了解組織培養(yǎng)的工廠化育苗的過程，實地感受植物生物技術(shù)對于園藝生產(chǎn)的重要性，激發(fā)學(xué)生對于從事園藝相關(guān)工作的興趣和熱情。

課程思政是課程教學(xué)過程中的一個重要的組成部分，也是踐行黨和國家的教育方針政策，貫徹落實習(xí)近平總書記提出的立德樹人的根本任務(wù)的重要環(huán)節(jié)[6]。因此，在教學(xué)過程中要把課程的內(nèi)容與思政元素緊密結(jié)合起來，通過介紹與課程內(nèi)容相關(guān)的科學(xué)家的事跡和精神、園藝相關(guān)的國家政策和就業(yè)前景等內(nèi)容，對學(xué)生的思想政治立場和覺悟進行正確引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生學(xué)農(nóng)愛農(nóng)的熱情和興趣，努力培養(yǎng)學(xué)生成為新時代的新農(nóng)科建設(shè)者。

3.3" 創(chuàng)新課程評價體系

教學(xué)方式的創(chuàng)新必然會導(dǎo)致教學(xué)評價體系的改革。傳統(tǒng)的教學(xué)評價體系主要由卷面成績、實驗報告的成績及平時成績這三部分按照一定的比例構(gòu)成植物分子生物學(xué)與生物技術(shù)這門課的最終成績。這種評價體系固然有其優(yōu)勢，這種優(yōu)勢主要體現(xiàn)在評價標準較為統(tǒng)一且操作容易；但是，這并不能很好地提升課程的教學(xué)效果。在新的教學(xué)方式的推行之下，教學(xué)評價方式也要隨著改變。園藝專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)目標主要是要為國家培養(yǎng)從事園藝專業(yè)的人才隊伍。因此，植物分子生物學(xué)與生物技術(shù)這門課程的考核應(yīng)該更加注重學(xué)生對知識的掌握及運用的能力——主要體現(xiàn)在側(cè)重實踐考核，輕試卷考試考核。實踐考核可以從多層面進行考核。例如，實踐考核部分可以設(shè)置加分制度。在設(shè)置一定比例分數(shù)的基礎(chǔ)上，學(xué)生通過各種互動或?qū)嵺`來獲得分數(shù)。在理論課的課堂上進行小組討論的時候，對于發(fā)言和討論較為積極主動的小組給予適當(dāng)?shù)募臃郑@種加分最終可以按照比例歸入總分；此外，多增加隨堂小測的次數(shù)，調(diào)動學(xué)生的積極性以應(yīng)對課程實踐部分的分數(shù)壓力。另外，實驗操作部分不能只通過撰寫的實驗報告來簡單地對實驗操作的掌握能力進行評價打分，而是需要結(jié)合完成科學(xué)小課題的情況以及學(xué)生積極主動的情況來進行總體的評價，以此來對學(xué)生實踐考核進行評價。對于社會實踐活動的考核評價，則可以通過撰寫調(diào)研報告來對其進行評價。總之，可以通過多種方式來調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，最終達到提升教學(xué)效果的目的。

4" 結(jié)束語

黨的十八大以來，習(xí)近平總書記在不同的場合強調(diào)了發(fā)展教育的重要意義，“教育興則國家興，教育強則國家強。[7]”教師是教育工作中的中堅力量，在新的時代背景下對高校教師提出了更高的要求。教師要在理論教學(xué)水平、科研學(xué)術(shù)水平、社會實踐能力、教學(xué)理念和方式等方面來進行全面的提升。教書育人作為教師的本職工作，更加體現(xiàn)出了教學(xué)對于教師這一職業(yè)的重要性及特殊意義。因此，加強教學(xué)方式的研究與探索，對于提升植物分子生物學(xué)和生物技術(shù)這門課程的教學(xué)效果具有重要的作用。

參考文獻：

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