自主設計式綜合實驗教學改革探索與實踐

陳潔 曹蕾 李英

摘要：園藝植物生物學大實驗是涵蓋園藝作物栽培和分子生物遺傳育種相關知識的綜合實驗課程。為了探索綜合實驗教學的實施方法和學習效果，文章分析綜合實驗教學改革的三大原因，總結教學過程中遇到的問題，有針對性地完善綜合實驗教學體系。

關鍵詞：園藝專業；自主設計式；綜合實驗教學

一、自主設計式綜合實驗教學改革與實踐的研究背景

園藝專業涉及果樹、蔬菜、花卉苗木的育種與栽培，與人類生活息息相關。隨著科技的發展、人們生活水平的提高和農產品貿易的全球化發展，園藝產業從新品種培育、生產設施設備、栽培管理技術、采后貯運和加工等全產業鏈均在不斷發生改變。以蔬菜為例，有研究表明，種子、管理技術等對蔬菜產業的貢獻率約60%，品種的質量不僅影響消費者的選擇，而且直接關系種植者的盈虧。目前，蔬菜種子市場規模約為155億元，其中約15.7億元為進口蔬菜種子，占農作物種子進口總額的51.54%，其中西蘭花等種子進口占比高達80%～95%。掌握育種前沿科技的美國孟山都公司以20%的市場份額占據了50%以上的廠商利潤，并一度在某些作物上掌控定價權，種子零售價格是同類國產種子的3～20倍。

當前局勢下，園藝產業從良種選育到產品產銷各環節均需改革創新，人才是其原動力。高校園藝專業作為培育創新創業園藝人才的搖籃，通過教學特別是實驗實踐教學，培養“雙創”人才，是時代使命。南京農業大學園藝專業以蔬菜、果樹、花卉等學科為基礎，在自主設計式綜合實驗教學改革方面進行了探索和實踐，并取得了一定的成效。

二、自主設計式綜合實驗教學改革與實踐的成效調查

南京農業大學園藝植物生物學大實驗（以下簡稱實驗課程）面向三年級本科生開設，重視新舊知識之間的銜接，幫助學生借助已有知識尋找、學習并加工、重組新知識，以便用于實驗實踐。教師根據園藝植物栽培和育種兩大方向，設置四個大的實驗環節，分別是園藝植物栽培與主要生物學特性鑒定、不同施肥水平和栽培方式對園藝作物產量與品質的影響、主要園藝植物品種指紋圖譜繪制與遺傳多樣性分子標記分析、實驗報告撰寫與答辯。同時，教師采取小組合作的方式，4～6人一組，學生自主討論并確定本組實驗的研究對象、實施方案、實驗前準備、實驗實施、問題討論等。實驗共36個學時，指導教師每兩周集中答疑一次，學生根據實驗進展自主到實驗室開展試驗，遇到問題隨時咨詢指導教師。

為了跟進自主設計式綜合實驗教學的效果，課程改革教研小組（以下簡稱教改團隊）討論并設計了“教學實踐反饋調查表”，內容主要包括學生所學專業或研究方向、選課原因、專業認可度、教學方式認可度，綜合實驗實施過程中應用到的專業知識和熟練程度，欠缺的知識或技能，遇到的問題和解決方法，是否還有未解決的問題，最希望獲得的幫助是什么，是否主動尋求過幫助，獲得過哪些幫助，對本門課程教學內容和教學方式進行評價，并提出改進建議等。

針對選修本課程的93個學生發放調查表，回收有效調查表69份，具有較強的代表性。大三時，選擇花卉、蔬菜、果蔬和其他園藝作物為畢業論文研究方向的學生人數分別為30個、15個、15個和9個，其中花卉占比43.5%，這與學校花卉課題組科研水平及其在全國的影響力有極大關系，學生在選擇畢業論文指導教師時，會查閱指導教師近年的科研成果，選擇科研實力強的指導教師。

通過兩年的學習，有36個學生（占比52.7%）喜歡上本專業，但只有24個學生（占比34.7%）愿意從事專業相關工作。43.5%的學生對將來的規劃表示不確定，這在一定程度上反映出學生對本專業就業前景感到迷茫或對自身專業能力不自信，20.7%的學生選課時會仔細閱讀教學大綱簡介。經過一學期的學習實踐，65.2%的學生表示喜歡自主設計性綜合實驗教學。

通過整理、分析學生提交的調查問卷，研改團隊總結出學生喜歡自主設計性實驗教學的三大原因。

（一）有助于學生自主提高自身綜合素養

通過實驗課程，學生在掌握本專業理論知識和部分實驗技能的基礎上，系統掌握了園藝植物高效栽培、實驗設計和實施、不同施肥水平和栽培方式對園藝作物產量與品質影響、品種指紋圖譜繪制與遺傳多樣性分子標記分析、報告撰寫與答辯等基本方法和技能，養成了科學思維，明顯提高了團隊協作能力、動手能力和科研素質。

（二）有助于師生間建立密切友好關系

實驗課程以啟發式教學為主，將傳統的“以教為中心”變為“以學為中心”。整個教學活動均以學生、學習為中心，學生自由組隊，各小組成員自行討論實驗技術路線與實施方案。教師則負責為學生開展實驗提供必要的設計思路和實驗技術指導，以及種子、試劑、場地、儀器等設施設備。如教師與學生探討其提交的實驗方案的可行性、嚴謹性等；當實驗方案中涉及的實驗內容比較廣泛或前沿，教學實驗室無法滿足個別實驗的實施時，可以請指導教師幫忙聯系科研實驗室，以保障實驗能順利開展。在教學過程中，教師的主要任務不是“傳授+命令”，而是“啟發+幫助”。

（三）有助于多維度評價課程學習效果

實驗課程考核按“多元—權重”原則，采用德爾菲法，對學生學習效果實行自我評價、同學評價和教師評價相結合的多元評價。評價體系主要分為三個部分：平時成績（40%），依據為實驗過程的觀察記錄和平時參與實驗的情況，考查學生的基本專業技能、動手能力等；報告撰寫（40%），主要是根據學生最后提交的實驗報告，考查學生文獻閱讀和寫作能力等； 演示文稿答辯（20%），參與答辯的評審教師不少于3人，匯報以小組的形式進行，根據實驗的具體情況，每個學生按分工或實驗所涉環節單獨介紹實驗中的部分內容，考查學生的小組協作能力和演示文稿制作技能、語言和文字表達能力。該評價模式一改傳統驗證性實驗通過課堂點名和提交實驗報告的方式簡單粗放地評價學生的學習效果，而是通過學生自我認定、小組評議和教師評價，多方位、多角度綜合且客觀評價學生的學習效果。

三、自主設計式綜合實驗教學改革與實踐中遇到的問題

（一）部分學生實驗安全意識薄弱

通過五年的持續觀察，教改團隊有時發現學生進實驗室穿拖鞋、配制堿性溶液后存放在玻璃試劑瓶內等不安全行為，實驗安全意識薄弱。同時，有的實驗教學持續性較長，如“小白菜耐鹽水平探究和Vc含量相關基因的序列檢測”實驗，學生從9月初播種到12月底完成實驗，其間需不間斷管理小白菜植株，記錄小白菜的出苗、生長，調查不同處理方式下的形態特征，分析不同時期的根系活力等，除了正常的排課時間，學生只能在課余時間完成這些實驗數據的收集。為了方便學生開展實驗，實驗室為學生開通了門禁卡，這在方便學生使用實驗室的同時，也帶來了一定的安全隱患，特別是學生在晚上開展實驗時，對高危化學品的配制，離心機、烘箱、滅菌鍋等危險儀器的使用，通常沒有指導教師在旁邊指導，一旦發生安全事故，學生很難科學、理智地處理。

（二）實驗內容分散，物資浪費嚴重

由于學生是自主選擇實驗對象和實驗內容，實驗方案往往涉及栽培學和遺傳學的研究內容，購買的種子、化學試劑等只用于某個小組的某次實驗，再用率低，浪費現象嚴重。同時，在進行生化實驗和分子遺傳實驗時，部分學生配制試劑時缺少規劃，溶液剩余較多，實驗廢棄物處理成本高。對實驗完成后可回收再利用的花盆等，部分學生卻當一次性實驗用品處理了。如在使用光培箱時，很少有學生主動將自己的實驗材料并入其他同等設置條件的光培箱中，缺少節約和統籌意識。

（三）部分學生實驗技能薄弱

實驗課程是針對擁有一定實驗操作技能的大三學生開設，經過大一、大二的學習，學生本應該掌握了水浴鍋、分光光度計等常規儀器的使用方法，但教改團隊發現，在實驗過程中，有的學生還是會咨詢水浴鍋等常規儀器的使用方法，甚至有的學生不認識水浴鍋等儀器。這與目前本科的基礎性實驗往往是分組完成，不能人人完整進行驗證性實驗操作有一定關系，但也從側面反饋出學生缺乏主動學習意識。

四、自主設計式綜合實驗教學改革與實踐的完善

針對上述問題，教改團隊也在實踐中不斷完善。針對部分學生實驗安全意識薄弱問題，南京農業大學在大學生安全教育課程植入了實驗室安全部分內容，學生在進入實驗室前，必須先通過實驗室安全教育考試，將實驗室安全根植心中。同時，教師在高危儀器上粘貼使用方法和注意事項，配備滅火器、應急藥箱等安全急救用品，在實驗室門口粘貼實驗室安全緊急聯系人24小時聯系電話等。

針對實驗內容分散，物資浪費嚴重的問題，教改團隊通過研究討論，認為課程教學目標是讓學生了解和熟悉綜合型研究性實驗的流程與方法，并非真的科學研究，所以對教學內容進行了相對集中的歸攏，如生理生化指標的測定限制在了根活、Vc等6項指標，遺傳分析實驗限定在從DNA檢測等4個指標中任選3～4個實驗內容，品種則限定在番茄等5種作物內任選一種，這在一定程度上提高了物資的使用率。

針對部分實驗技能薄弱的問題，南京農業大學在逐漸完善教學實驗室儀器設備，力爭方便學生進行完整的驗證性實驗學習，且倡議指導教師豐富實驗內容，引導學生積極參與實驗操作。同時，南京農業大學增設了較多的基礎性實驗的微課、虛擬仿真課程等，方便學生隨時查閱學習。園藝植物生物學大實驗自2017年開設以來，經過五年的教學實踐，逐漸發展成為保研學生的必修課，受到越來越多教師和學生的認可，學生也從開始不適應到主動咨詢了解本課程教學內容。

綜上所述，自主設計式綜合實驗教學在本科教學中是具備可行性的，但需要相關教師投入更多的時間和精力，以及學校、學院和科研實驗室的重視、鼓勵和支持，還需要學生的配合、支持和投入，三者協同統一，才能有效實現課程設置的初衷，提高學生的綜合能力。

參考文獻：

[1]國家統計局.中國統計年鑒（2020）[M].北京：中國統計出版社，2020.

[2]李興需，徐翠容，王蕓，等.關于我國蔬菜市場行情監測預警體系建設的思考：基于種子供需行情角度[J].中國蔬菜，2022（1）.

[3]黃山松，田偉紅，李子昂，等.外資蔬菜種子企業的現狀與發展趨勢[J].中國蔬菜，2014（1）.

[4]宋關東，肖彬.建構主義視角下高校線上線下混合式教學的理論與實踐探索[J].高等農業教育，2021（4）.

[5]曹霞，姚利民，黃書真.提高高校課堂教學有效性的對策探討[J].高教探索，2012（2）.

[6]吉雪花，龐勝群，鄭群.園藝植物營養診斷課程建設途徑[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2015（1）.

[7]田豐，馬正華，馬輝.作物栽培學實驗課程教學模式改革實踐[J].安徽農業科學，2012（30）.

基金項目：2017年南京農業大學校級教育教學改革研究項目“基于OBE導向下的園藝作物栽培實驗教學體系研究”，項目編號：2017P008。

（作者單位：南京農業大學）