植物生物技术实验教学改革探索

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　　摘 要：开展植物生物技术实验教学是当今经济社会发展、相关专业学生顺利走上工作岗位的迫切需要。该文介绍了植物生物技术实验课程的实验教学观念、实验项目模块化、实验教学内容、实验教学方法等方面的改革措施，并分析了实验教学改革的效果。
　　关键词：植物生物技术;实验教学;模块化;改革
　　中图分类号 Q94-336 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）06-0153-03
　　Abstract： Plant biotechnology experimental teaching is the urgent requirement for economic and social development， is an important way to broaden employment channels for students.In this article， we illustrated the reform on the experimental teaching concept， the modularization of experimental project ， the content of the course and the teaching method， and the effect of the reform of plant biotechnology experiment teaching.
　　Key words： Plant biotechnology; Experiment teaching; Reform
　　细胞生物学、分子生物学、基因工程等现代生命科学及相应技术正迅速发展，植物生物技术也随之迅猛发展，其不仅在改良植物遗传性状、选育新品种、创造新种质、提高产量等农业领域得到了广泛的应用，而且在食品、药业、能源、环境等领域的应用也越来越广泛，在解决人类所面临资源、能源、环境等问题中发挥着越来越重大的作用[1]。针对与植物生物技术相关专业的学生开设植物生物技术实验课程，是现代经济社会、生命科学迅速发展，拓宽学生就业渠道的迫切需要[2]。在以往的相关实验教学中，多较重视理论教学，而对实验教学并不十分重视，实践教学中存在所占课时的比例较小，学生动手操作机会少，实验教学方法单调，学生被动实验等诸多问题[2-9]。为解决上述问题，笔者开展了植物生物技术实验的教学改革，以期使学生真正掌握相关实验技术，对生物技术涉及的各种原理形成正确而完整的认识，强化学生的专业意识与专业技能，培养其科研素养，提高研究创新能力和综合素质。
　　1 更新实验教学观念
　　在以往的有关植物生物技术实验教学过程中，比较重视理论教学，而忽视了实践教学，对于实践教学的重要性认识不充分，往往只将其作为验证理论课程的附属品，而在课程设置方面实验课所占的学时较少[3-7]。针对这些问题，结合专业培养目标和学校的人才培养目标，以及区域经济社会发展对人才的需求，开展了植物生物技术实验教学改革。在改革中，以学生为主体，围绕学生能力培养，在学生培养方案中增加了植物生物技术实验在总课程中所占的学时数，将实验课与理论课的学时比例由1∶2调整为1∶1。
　　2 实验项目模块化
　　过去实验教学大纲中设计的实验项目，多为一个个孤零零的实验，彼此间未有联系，缺乏系统性、目的性、针对性[3-7]。在新的实验教学内容体系中，充分考虑生物技术专业人才培养时植物生物技术实验教学对于学生扎实的实验技能、过硬的专业意识与专业技能、科研意识和研究创新能力等培养的重要性，按照认知规律——由简单到复杂、由浅入深，把有针对性设计的所有的实验项目进行系统化整理，形成了相应的模块：基础模块、专业能力强化模块、研究创新模块。学生在进行实验时，以一种植物为实验材料，针对3个模块分别进行实验设计，最终成为一个完整的、系统的、深入的實验体系。改革后的实验项目层次清晰，模块分明，更加注重学生基本技能、专业技能、创新精神及科研能力的培养，更适于生物技术应用型人才培养的要求。
　　2.1 基础模块 主要包括与基本实验方法和技能训练相关的实验项目，如无菌操作技术、诱导愈伤组织和器官分化等基础性的实验项目。在此模块对学生进行基础操作方面的集中训练，使其获得扎实的实践技能。
　　2.2 专业技能训练模块 多为综合运用多种实验技术的综合性、设计性实验项目，如与单倍体培养、多倍体诱导、原生质体的培养等相关的实验项目。学生在完成基础操作模块的训练后，进行该模块的训练，可锻炼学生对所学知识和实验技术的综合运用能力，提高其综合分析问题、解决问题能力，从而培养学生的专业意识，强化学生的专业技能。
　　2.3 研究创新模块 研究创新模块是整个实验教学的提升与应用，是培养区域经济社会发展所需的应用型生物技术专业人才的重要环节，主要包括与体细胞融合、植物遗传转化等相关的一些研究创新性实验项目、教师科研成果转化的实验项目、生产实践成果转化的实验项目等。学生可根据自己的兴趣爱好，自主选题，在教师指导下查阅文献，自行设计实验技术路线，独立或以小组形式进行实验，也可参与教师的科研课题、科研训练及各类科技竞赛活动，进校内实践基地或校外合作单位进行实践，此模块重在培养学生的科研思维、研究创新意识和科研素养，为其进行研究创新搭建平台。
　　3 改革实验教学内容
　　3.1 提高研究创新性、综合设计性实验项目的比例 21世纪，健康、粮食、环境等问题越来越制约着现代社会的发展，生物技术的发展为解决这些问题提供了科学可行的解决思路与方案，在农业领域现代生物技术的应用越来越广泛，从而有效地提高了农业科技水平，促进农业产业结构调整，保障国家粮食安全，提高了农产品的产量，丰富了农产品类型，降低农业生产成本，促使农业增产增效。传统的教学模式多将原本综合性较强的实验内容分成若干个小实验进行，设置的实验内容相对简单[5]，主要为验证性、用时短、容易做的实验项目[4，7]。为保证所开实验项目的先进性、前沿性和时效性，教师设计实验项目时，逐步提高综合设计性和研究创新性实验项目的比例，在保障学生基础技能训练的前提下，实现了与现代生物技术发展的有效衔接。 　　3.2 将课程组科研成果转化为实验项目 课程组成员多承担或参与国家自然基金、省自然基金、市科技发展计划等多个项目，教师在进行实验教学和科学研究的同时，积极探索如何将科研成果及时转化为综合设计性、研究创新性实验项目，给予学生充分参与科学研究的机会，培养学生的科研思维，锻炼学生的研究创新能力。通过探索形成了一批与科研相结合的特色实验项目，有10余个实验项目来源于教师的科研成果，比如，铁皮石斛圆球茎的诱导、云薹属植物的体细胞杂交、花生金属硫蛋白基因家族的克隆及其功能分析等。
　　3.3 与生产实践紧密结合 围绕生物技术应用型人才的培养目标，将开设的实验项目与实际生产应用紧密结合，提高实验项目的应用性。现有实验体系中有10余个实验项目是由生产实践中的成果转化而来，比如，非洲菊再生体系的建立、非洲菊试管苗的移栽、铁皮石斛圆球茎的成苗诱导、马铃薯抗PVY和PVX病毒分子标记辅助育种等。与临沂仙株生物科技有限公司等公司签订了合作协议，学生既可进行校内实践，也可进行校外实践，为学生顺利从学校走向社会，实现学生从学习到工作的顺利过渡奠定了坚实的基础。
　　4 改进教学方法
　　在以往的实验教学中，学生多机械地按照操作步骤或按教师的指导去照搬照抄[9]，被动的接受知识，教师参与过多，实验教学方法比较单调[3，10]。改革中，改变以往教师讲解、演示，学生练习的做法，针对不同模块的实验项目，采取不同的教学方法。基础操作模块实验主要通过教师讲解、演示重要操作，学生以个人为单位进行实验，通过不断操作练习，相关实验仪器设备可熟练操作，基本的实验方法与操作技术可系统扎实地掌握。专业操作模块多为综合设计性实验项目，学生可以个人或小组为单位根据学时自主选择实验项目，申请开放实验室，根据自己的时间安排实验，教师主要针对实验中出现的问题进行启发式的指导，辅助学生进行分析，确保学生实验顺利完成;研究创新性模块的实验主要为研究创新性实验项目、校内实践基地或校外实践基地进行的实践、参与教师的科研项目等，学生自由组合，根据自己的兴趣爱好选题，实验中心为学生提供研究创新实验室、研究所需的仪器设备及实验耗材，教师先教授学生如何利用各种数据库、搜索引擎等查阅文献，以及一些先进仪器设备的使用，然后指导学生设计实验方案，在实验过程中教师有针对性地进行指导，实验结束后，指导学生撰写论文，以论文形式提交实验结果，或进实践基地实践，以实践报告的形式汇报，整个过程中注重激发学生兴趣、鼓励个性发展、激励创新，训练科研思维，培养学生的创新意识和科研素养。
　　不同的实验教方法分别有针对性地夯实学生的基础实验理论与技能，训练学生的恒心、耐力，强化学生的专业意识、专业技能，培养其自主探究、合作探究、研究创新等能力，突出个性发展，使其不仅具备了坚实的实验理论与技能基础，而且大大提升了专业素养与能力，培养创新意识、科研意识、科研思维、创新能力。
　　5 实验改革的效果
　　5.1 学生的实验兴趣更加浓厚 不断更新教学内容，将基础与前沿、理论与实践有机结合，不仅有益于人才的培养，而且越来越契合区域经济社会的发展;学生可自主选择部分实验项目，预约实验项目，进行开放性实验，或参与教师的研究课题及各类科技竞赛活动，从而大大激发了其学习兴趣和求知欲望。每年学生参加的创新实验项目约10余项，自主设计实验约10余项，参加人数约20余人，形成了一种积极向上、爱钻研的学习风气。
　　5.2 学生的综合、实践、创新能力得以不断增强 教师进行理论授课时发现，通过实践操作学生对理论知识的理解能力大大提高，交流更加通畅，学生学习由被动变为主动，他们主动思考、探索，主动提出问题，寻求解决问题的方案，变得更深、更专。学生也反映通过实践，自身实验基本技能更加扎实;学会了如何查阅文献，在教师指导下制定实验方案;学会了科技论文的撰写;培养了了科研意识，科研创新能力得到了提高;不再觉得理论课抽象难懂。近5年，在校期间所带的本科生发表论文5篇，3名学生在“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、“挑战杯”山东省大学生课外科技学术作品竞赛、创业计划竞赛等活动中获奖，3名学生申请获得国家级大学生创新训练计划项目，10余名学生在校大学生科技创新大賽中获奖，1篇毕业论文被评为“山东省优秀学士学位论文”。
　　5.3 搭建了学生的科研创新平台 学生可根据自己的兴趣、考研方向等，查阅文献、自主选题，设计实验方案，通过实验教学平台预约，自主完成实验;学生也可参与教师的科学研究项目，或进校内外实践基地进行实践，在此平台上，充分发挥学生的主观能动性，巩固基本操作技能，提高实践能力、创新精神、科研意识和综合素质，为其将来继续深造学习和顺利工作奠定了坚实的基础。
　　近5年，生物技术专业的考研率大大高于全国同类院校的平均水平，考取中科院、复旦大学等著名院所的学生逐年增加，许多学生还考取了国外知名大学，并获得全额奖学金，学生扎实的实验技能、较好的科研创新能力深受国内外专家的好评。
　　参考文献
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　　[10]杨英杰，王然，张玉刚，等.“园艺植物生物技术”实验教学改革探索[J].高教学刊，2016（22）：73-76.
　　（责编：张宏民）
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