草種檢驗(yàn)中心助力草類植物種子學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建立和實(shí)施

劉亞潔 胡小文 韓云華

（蘭州大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部牧草與草坪草種子質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心（蘭州）/草業(yè)科學(xué)國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心/草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，蘭州 730020）

草類植物種子學(xué)是研究草類植物種子的特性特征、生理功能、生命活動(dòng)規(guī)律以及生產(chǎn)應(yīng)用和實(shí)踐的科學(xué)，是一門理論與實(shí)踐并重的專業(yè)基礎(chǔ)課[1-2]。與其相配套的實(shí)驗(yàn)課主要讓學(xué)生掌握不同草類種子的形態(tài)構(gòu)造特征，常用種子生理特性的測定方法以及草種子標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)程序和規(guī)范操作。通過實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，使學(xué)生加深對種子生物學(xué)、種子生態(tài)學(xué)、種子學(xué)應(yīng)用和種子質(zhì)量檢驗(yàn)等基礎(chǔ)理論的理解和認(rèn)識(shí)，使學(xué)生建立起種子質(zhì)量與種子的形態(tài)特征、生理特性密切相關(guān)，并受多種因素的影響，適宜的加工貯藏措施有利于種子質(zhì)量保持的概念，為相關(guān)課程的學(xué)習(xí)和未來科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)。

蘭州大學(xué)草類植物種子學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有成員3 人，長期從事中心質(zhì)量管理體系建立和運(yùn)行、草類植物種子質(zhì)量檢驗(yàn)及定級、檢驗(yàn)檢測技術(shù)研發(fā)等。歷經(jīng)多年的發(fā)展，依托中心的平臺(tái)優(yōu)勢，結(jié)合學(xué)校的教學(xué)資源，團(tuán)隊(duì)逐步建立了以草種檢驗(yàn)技術(shù)為基礎(chǔ)，內(nèi)容擴(kuò)展延伸到專業(yè)綜合性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)，以及實(shí)踐性實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)的多層次立體化教學(xué)體系。在該實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建立和實(shí)施過程中，草種檢驗(yàn)中心發(fā)揮了舉足輕重的作用。

1 提供硬件和軟件支撐，助力基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)以大綱規(guī)定的基本內(nèi)容和要求為目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)基本原理和基本實(shí)驗(yàn)技能的掌握[3]。本實(shí)驗(yàn)課大綱要求學(xué)生掌握不同草類植物種子的形態(tài)構(gòu)造特征，并準(zhǔn)確識(shí)別常見的草類種子。草種檢驗(yàn)中心是通過農(nóng)業(yè)農(nóng)村部機(jī)構(gòu)審查認(rèn)可和國家資質(zhì)認(rèn)定的4 個(gè)部級草種質(zhì)檢中心之一，承擔(dān)草種子質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)和日常委托檢驗(yàn)，檢驗(yàn)種子種類不僅包括常見的牧草與草坪草種子，如紫花苜蓿、披堿草、早熟禾等，還包括觀賞草和藥用植物種子等。在多年的草種檢驗(yàn)實(shí)踐工作中，中心人員不斷將送檢的不同種或者不同品種的草種子制成標(biāo)本，尤其是西北地區(qū)的優(yōu)勢草種，在顯微鏡下拍攝種子的形態(tài)結(jié)構(gòu)并對其形態(tài)特征進(jìn)行詳細(xì)描述，到目前為止已收集涵蓋GB/T 2930—2017《草種子檢驗(yàn)規(guī)程》中收錄的149 個(gè)屬229 個(gè)種的草種子，還有其他一些常見的農(nóng)作物和林木種子。根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，團(tuán)隊(duì)成員將這些標(biāo)本分為豆科、禾本科和其他科三大類，每一類再按屬分類整理，并在標(biāo)本瓶上粘貼二維碼，通過掃描二維碼，可以在手機(jī)或其他設(shè)備上查看這些種子的基本形態(tài)描述和種子的顯微高清圖片，有助于學(xué)生掌握不同草類種子的形態(tài)特征和組織解剖特征，正確識(shí)別常見草種，及在種子凈度和其他植物種子檢驗(yàn)中對種子種類進(jìn)行準(zhǔn)確鑒定。

草類植物種子學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)基本組成部分就是草種子檢驗(yàn)，草種子檢驗(yàn)要求必須嚴(yán)格按照GB/T 2930—2017《草種子檢驗(yàn)規(guī)程》或其他標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行操作，在檢驗(yàn)過程中不能憑靠自己的感覺或經(jīng)驗(yàn)，也不允許有任何偏離或不符合，這對于初次接觸種子檢驗(yàn)的學(xué)生是非常困難的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)課大綱要求，學(xué)生要掌握草種子凈度、發(fā)芽、水分和其他植物種子數(shù)測定這4 個(gè)常規(guī)項(xiàng)的分析原則、檢驗(yàn)程序和結(jié)果計(jì)算。本實(shí)驗(yàn)課教學(xué)團(tuán)隊(duì)的3 個(gè)成員長期從事草種子檢驗(yàn)工作，并獲得了農(nóng)業(yè)農(nóng)村部或省級的草種檢驗(yàn)員證，在田間和室內(nèi)特別是4 個(gè)常規(guī)項(xiàng)檢驗(yàn)中具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范熟練的操作技能，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中不僅可以隨時(shí)指出學(xué)生操作上的疏漏和不規(guī)范，還可以督促學(xué)生養(yǎng)成細(xì)致耐心的良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

草類植物種子學(xué)實(shí)驗(yàn)除了種子識(shí)別和種子檢驗(yàn)內(nèi)容外，還包括種子的生理特性測定，所以在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容設(shè)置方面，還加入了種子發(fā)芽率衍生指標(biāo)（發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)等）測定、種子活力和生活力測定、種子ɑ-淀粉酶活性測定等。種子發(fā)芽率衍生指標(biāo)測定過程中發(fā)芽床和發(fā)芽方法的選擇，以及發(fā)芽過程中的注意事項(xiàng)都可以參考GB/T 2930.4—2017《草種子檢驗(yàn)規(guī)程 發(fā)芽試驗(yàn)》。種子生活力測定的四唑染色法，其溶液配制、程序和方法等均可以參照GB/T 2930.5—2017《草種子檢驗(yàn)規(guī)程 生活力的生物化學(xué)（四唑）測定》。活力測定方法可以參考《國際種子檢驗(yàn)規(guī)程》和DB 62/T 2632—2015《苜蓿種子活力測定 電導(dǎo)率法》。上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對于沒有仔細(xì)學(xué)習(xí)過《草種子檢驗(yàn)規(guī)程》《國際種子檢驗(yàn)規(guī)程》及其他標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)生來說，順利實(shí)施的難度非常大，并且在實(shí)驗(yàn)條件選擇方面需要進(jìn)行大量的預(yù)實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)重浪費(fèi)人力和物力。而草種檢驗(yàn)中心在上述項(xiàng)目的檢驗(yàn)中積累了大量經(jīng)驗(yàn)，為這些實(shí)驗(yàn)的順利開展提供了技術(shù)支撐。

2 支持專業(yè)綜合性實(shí)驗(yàn)的開展

綜合性實(shí)驗(yàn)是指運(yùn)用綜合知識(shí)對學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和方法進(jìn)行綜合訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)。綜合性實(shí)驗(yàn)是在學(xué)生具有一定基礎(chǔ)知識(shí)和基本操作技能后才開設(shè)的，要求在知識(shí)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)手段兩個(gè)方面具有綜合性[3]。針對上述各基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)相互獨(dú)立，知識(shí)內(nèi)容系統(tǒng)性不強(qiáng)，對草類植物種子學(xué)支撐不足等問題，開展了綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過不同質(zhì)量種子的生理特征差異這條主線將各實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來，由中心提前準(zhǔn)備質(zhì)量高和低的2 個(gè)種子批盲樣，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都針對2 個(gè)種子批開展，完成不同質(zhì)量種子生理特性指標(biāo)的測定，如發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、活力、生活力、ɑ-淀粉酶活性等，學(xué)會(huì)應(yīng)用上述指標(biāo)的測定結(jié)果綜合分析不同批次種子的質(zhì)量差異，判斷2 個(gè)種子批的質(zhì)量高低，并與在種子質(zhì)量檢驗(yàn)中得到的定級結(jié)果進(jìn)行比較，增強(qiáng)學(xué)生從多角度解決問題的能力。

此外，還可以根據(jù)草種檢驗(yàn)特點(diǎn)，將不同檢驗(yàn)項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合起來，如將草種子凈度分析、發(fā)芽試驗(yàn)、水分測定和其他植物種子數(shù)測定這4 個(gè)常規(guī)項(xiàng)檢驗(yàn)的單獨(dú)實(shí)驗(yàn)組合成綜合性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生做出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并構(gòu)建流程圖，按照GB/T 2930—2017《草種子檢驗(yàn)規(guī)程》的規(guī)定和程序完成各項(xiàng)目檢驗(yàn)并進(jìn)行結(jié)果計(jì)算，最后填寫種子質(zhì)量分析報(bào)告。另外，可以針對其他項(xiàng)檢驗(yàn)如種子生活力、活力和重量測定，讓學(xué)生綜合應(yīng)用上述檢驗(yàn)結(jié)果從不同角度判斷種子的相應(yīng)指標(biāo)是否達(dá)到國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。總之，綜合性實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的復(fù)合性、實(shí)驗(yàn)儀器的多樣性、實(shí)驗(yàn)過程的綜合性，有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、數(shù)據(jù)處理能力、查閱資料能力、運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決問題的能力[4]。

3 促進(jìn)研究性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施

為培養(yǎng)“新農(nóng)科”背景下知農(nóng)愛農(nóng)且能服務(wù)我國草種產(chǎn)業(yè)振興、掌握草種子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)知識(shí)的高素質(zhì)綜合性創(chuàng)新型人才，需要在草類植物種子學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)專業(yè)性、前沿性和實(shí)用性的基礎(chǔ)上，把如何讓學(xué)生提高分析問題、解決問題的創(chuàng)新能力作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)[5]。因此可以將最新科研成果、相關(guān)研究進(jìn)展和解決實(shí)際問題的研究內(nèi)容引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，比如在種子發(fā)芽過程中，經(jīng)常出現(xiàn)豆科種子有硬實(shí)、禾本科有新鮮未發(fā)芽種子的現(xiàn)象，讓學(xué)生針對上述問題查閱相關(guān)文獻(xiàn)自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，研究選擇合適的方法破除硬實(shí)和生理性休眠，以及如何利用植物激素調(diào)控種子休眠。某些草類種子還存在不同種屬之間形態(tài)相似，僅從外觀特征難以準(zhǔn)確鑒定的問題，這需要對形態(tài)相似的不同種屬種子甚至相同種屬不同品種之間的種子進(jìn)行鑒定，對品種純度進(jìn)行測定，這些問題也可以設(shè)計(jì)成研究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容供學(xué)生選擇。

草種檢驗(yàn)中心除了日常的檢驗(yàn)工作外，還長期開展草種檢驗(yàn)檢測技術(shù)研發(fā)、種質(zhì)資源建設(shè)和育種等研究，并申請了多項(xiàng)發(fā)明專利、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)。草種檢驗(yàn)中心依據(jù)GB/T 2930.4—2017《草種子檢驗(yàn)規(guī)程 發(fā)芽試驗(yàn)》的規(guī)定及其他科研成果在破除休眠硬實(shí)方面進(jìn)行了大量研究并積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)在種及品種測定方面開展了大量工作，如GB/T 2930.7—2017《草種子檢驗(yàn)規(guī)程 種及品種測定》中提到的聚丙烯酰胺凝膠電泳法測定豌豆、黑麥草和燕麥品種純度，超薄層等電聚焦電泳法測定玉米品種真實(shí)性及雜交種純度等。草種檢驗(yàn)中心研發(fā)的苜蓿與草木樨種子熒光鑒別提供了一種定量鑒定兩種種子混雜的方法，還有紫花苜蓿和草木樨幼苗、高丹草和高粱幼苗的分子測定方法。此外草種檢驗(yàn)中心正在研發(fā)多光譜技術(shù)在種子質(zhì)量檢驗(yàn)中的應(yīng)用。這些技術(shù)方法和經(jīng)驗(yàn)不僅可以指導(dǎo)學(xué)生如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)順利開展實(shí)施，還可以引導(dǎo)吸納感興趣的學(xué)生參與到相關(guān)科學(xué)研究中來，拓展學(xué)生的知識(shí)面，提升學(xué)生的科研思維與動(dòng)手能力，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和科學(xué)探究精神，為開展現(xiàn)代草類植物種子學(xué)、種質(zhì)創(chuàng)新和品種選育方面的科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)。

4 作為實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地

實(shí)踐出真知，實(shí)踐教學(xué)是對理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展和升華，能夠充分鍛煉學(xué)生的實(shí)際運(yùn)用能力以及對基本知識(shí)體系的牢固掌握程度[6]。依托中心的硬件資源，草類植物種子學(xué)實(shí)驗(yàn)課將課堂搬到了實(shí)踐環(huán)境。通過實(shí)地參觀實(shí)習(xí)，使學(xué)生和中心零距離接觸，由相關(guān)專業(yè)人員介紹檢驗(yàn)設(shè)備和工作流程，并以模擬真實(shí)檢驗(yàn)環(huán)境為基礎(chǔ)，開展扦樣、室內(nèi)檢驗(yàn)操作及種子質(zhì)量判定。通過各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)訓(xùn)實(shí)踐，使學(xué)生對各檢驗(yàn)檢測項(xiàng)目的分析原則、基本程序、規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)和方法、結(jié)果計(jì)算和表示，以及檢驗(yàn)儀器的使用操作等都有一個(gè)明確清晰的認(rèn)識(shí)和掌握，并學(xué)會(huì)分析各項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)際意義。這種實(shí)地實(shí)境操作可以促進(jìn)學(xué)生更加深刻領(lǐng)會(huì)學(xué)習(xí)內(nèi)容，提升學(xué)習(xí)效果，從枯燥乏味的被動(dòng)接收知識(shí)的課堂學(xué)習(xí)變成生動(dòng)的實(shí)踐過程。種子檢驗(yàn)工作要求檢驗(yàn)員具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的職業(yè)道德素養(yǎng)，在檢驗(yàn)時(shí)完全按照規(guī)程或標(biāo)準(zhǔn)的要求實(shí)施，并對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致入微的分析，才能保證出具報(bào)告結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。學(xué)生到草種檢驗(yàn)中心的真實(shí)工作環(huán)境中實(shí)踐實(shí)習(xí)，可以充分感受到嚴(yán)肅認(rèn)真的環(huán)境氛圍，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)責(zé)任感和敬業(yè)精神。

此外，為培養(yǎng)和加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力，學(xué)校支持、鼓勵(lì)學(xué)生積極參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽、莙政項(xiàng)目、學(xué)科競賽等多種渠道和多種形式的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，在此過程中草種檢驗(yàn)中心可以充分發(fā)揮自身的獨(dú)特優(yōu)勢提供相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行訓(xùn)練和指導(dǎo)以完成計(jì)劃任務(wù)。本校學(xué)生參加第一屆全國大學(xué)生草學(xué)類本科專業(yè)技能大賽牧草和草坪草植物種子凈度分析比賽時(shí)，正是以中心為培訓(xùn)基地進(jìn)行實(shí)地模擬訓(xùn)練并榮獲一等獎(jiǎng)。通過對競賽結(jié)果的后續(xù)宣傳，可以穩(wěn)固學(xué)生的專業(yè)思想，對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和熱情有很好的引領(lǐng)作用。這種在真實(shí)環(huán)境進(jìn)行的現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)過程的實(shí)踐性、開放性和職業(yè)性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)、獲取知識(shí)與應(yīng)用知識(shí)的能力，以及職業(yè)能力和社會(huì)能力[7]。

5 結(jié)語

草類植物種子學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅要為學(xué)生以后從事種子經(jīng)營、種子檢驗(yàn)等奠定良好的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)，還要為我國草種業(yè)研究提供具備科學(xué)精神和基礎(chǔ)科學(xué)素養(yǎng)的科研后備人才。草種檢驗(yàn)中心發(fā)揮自身強(qiáng)大的專業(yè)技術(shù)和研發(fā)優(yōu)勢，助力草類植物種子學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，結(jié)合多種形式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，創(chuàng)新教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)、前沿、實(shí)際的有機(jī)結(jié)合，以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研、生產(chǎn)實(shí)踐的緊密結(jié)合，激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)探索問題的熱情，加深了學(xué)生對所學(xué)知識(shí)的理解與應(yīng)用，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)踐認(rèn)知能力、思考分析能力以及探究創(chuàng)新能力，對培養(yǎng)高技能、高素質(zhì)的綜合性人才起到了積極的推動(dòng)作用。