高等農(nóng)林院校作物分子育種課程教學(xué)改革探析

蔡榮號(hào)

摘要? ? 作物分子育種課程的開設(shè)對(duì)于提升農(nóng)科學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)具有十分重要的作用。本文闡述了作物分子育種課程教學(xué)過程中存在的問題及其改革措施，以期提高該門課程的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞? ? 作物分子育種;教學(xué)改革;問題;對(duì)策

中圖分類號(hào)? ? G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A

文章編號(hào)? ?1007-5739（2019）22-0241-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

Abstract? ? The course of crop molecular breeding plays an important role in improving the professional qualities of agricultural student.In this paper，the problems and reform measures in teaching of crop molecular breeding course were expounded，so as to improve the teaching effect of the course.

Key words? ? crop molecular breeding;teaching reform;problem;countermeasure

我國是世界上糧食生產(chǎn)和消費(fèi)大國，由于人口的持續(xù)增長、工業(yè)和加工業(yè)的迅猛發(fā)展，環(huán)境脅迫的日益頻發(fā)及耕地面積的逐漸減少等因素，致使我國農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)面臨極為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如何保障我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展已成為一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)。但隨著農(nóng)作物種質(zhì)資源遺傳多樣性的不斷減少，常規(guī)育種技術(shù)的瓶頸日益凸顯，已不能滿足未來我國糧食生產(chǎn)需求，迫切需要育種技術(shù)的革新。

近年來，隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、基因組學(xué)、生物信息學(xué)等學(xué)科的快速發(fā)展，作物育種理論和技術(shù)發(fā)生了重大變革。以分子標(biāo)記技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、基因編輯技術(shù)為代表的現(xiàn)代分子育種技術(shù)已成為當(dāng)前作物育種的重要手段[1]。作物分子育種將先進(jìn)的分子育種技術(shù)手段同常規(guī)育種方法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)基因型和表現(xiàn)型的同步選擇，能夠打破物種隔離，大幅縮短育種周期，提高育種效率，是一門技術(shù)性和實(shí)用性很強(qiáng)的前沿科學(xué)[2]。目前，許多農(nóng)林高校已開設(shè)了作物分子育種課程，該課程的開設(shè)對(duì)于學(xué)生了解作物分子育種的基本原理，掌握作物分子育種的前沿技術(shù)，提高農(nóng)學(xué)專業(yè)人才素養(yǎng)具有重要推動(dòng)作用。筆者依據(jù)相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合自身考察及教學(xué)實(shí)踐情況，分析了當(dāng)前作物分子育種課程教學(xué)過程中存在的一些問題并提出改革措施，以期提高學(xué)生的實(shí)踐認(rèn)知能力和創(chuàng)新意識(shí)。

1? ? 作物分子育種課程教學(xué)存在的問題

1.1? ? 配套教材短缺，教學(xué)內(nèi)容與學(xué)科發(fā)展嚴(yán)重不協(xié)調(diào)

作物分子育種以分子生物學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)，而分子生物學(xué)的發(fā)展日新月異，導(dǎo)致該課程內(nèi)容與分子生物學(xué)領(lǐng)域的前沿新發(fā)現(xiàn)、新理論和新技術(shù)嚴(yán)重脫節(jié)。比如，基因編輯技術(shù)作為最新的分子育種技術(shù)，其原理介紹及研究進(jìn)展并未被及時(shí)編錄在分子育種相關(guān)教材中。如果還按照老版教材進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生就不可能掌握更多的新知識(shí)，更難以掌握該領(lǐng)域最新研究動(dòng)態(tài)，拓展學(xué)生的視野并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的積極性和創(chuàng)造性也就無從談起。另外，課程之間重復(fù)現(xiàn)象較為嚴(yán)重。比如，在分子育種課程體系中很多內(nèi)容與分子生物學(xué)以及遺傳學(xué)課程內(nèi)容重復(fù)，在教學(xué)中既浪費(fèi)了大量學(xué)時(shí)，也容易使學(xué)生產(chǎn)生厭倦情緒。

1.2? ? 理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)比例嚴(yán)重不平衡

作物分子育種的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生利用分子生物技術(shù)解決作物育種工作中重大問題的能力。但在實(shí)際教學(xué)工作中，很多教師重視的是理論知識(shí)傳授，而忽視了對(duì)學(xué)生觀察能力和動(dòng)手能力的培養(yǎng)。雖然很多高校開設(shè)了作物分子育種課程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，但是受限于實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)課時(shí)，很少有高校能夠讓本科生全程參與分子育種實(shí)驗(yàn)，開設(shè)涉及前沿分子育種技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高校幾乎沒有，學(xué)生很難親身感受分子育種帶來的巨大魅力，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。從另一角度講，分子育種教學(xué)如果不能與實(shí)踐教學(xué)相統(tǒng)一，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生難以深入理解教師在課堂上所講授的技術(shù)方法，教學(xué)效果自然會(huì)比較差。

1.3? ? 教學(xué)方法較為落后、考核方式單一

作物分子育種課程的教學(xué)方式目前仍主要采用授課教師“填鴨式、保姆式”的滿堂灌，在教學(xué)中學(xué)生并未發(fā)揮主體作用。對(duì)不同認(rèn)知水平和自控能力的學(xué)生而言，其對(duì)授課內(nèi)容的吸收理解能力也會(huì)參差不齊;同時(shí)，作物分子育種課程涉及許多復(fù)雜的分子生物技術(shù)原理，內(nèi)容比較抽象，如果不能配套相關(guān)知識(shí)的動(dòng)畫演示或視頻資料進(jìn)行講解，學(xué)生根本無法真正了解及掌握該門課程的基本理論。另外，由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排的不夠合理、完善，對(duì)學(xué)生成績的考核只能依據(jù)期末考試分?jǐn)?shù)或論文重復(fù)率，缺少對(duì)學(xué)生實(shí)踐素質(zhì)和能力的全面考核。

2? ? 教學(xué)改革措施

2.1? ? 優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)和前沿知識(shí)補(bǔ)充

教師在優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)從2個(gè)方面考慮。一方面，由于作物分子育種是一門交叉性、綜合性學(xué)科，一些農(nóng)科類學(xué)生的生物技術(shù)理論知識(shí)相對(duì)扎實(shí)，但缺乏育種相關(guān)的前期基礎(chǔ)，要充分理解作物分子育種各個(gè)環(huán)節(jié)的原理和操作具有一定難度。教師在對(duì)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加作物遺傳育種知識(shí)的講述，但要掌握好教學(xué)內(nèi)容的難度和比例。另一方面，作物分子育種學(xué)科發(fā)展迅猛，許多知識(shí)點(diǎn)應(yīng)緊跟學(xué)科前沿，教師在教學(xué)時(shí)應(yīng)及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，補(bǔ)充該領(lǐng)域最新的科研成果。例如，基因編輯技術(shù)作為新一代分子育種技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)特定核苷酸片段的插入、敲除和替換等，可顛覆傳統(tǒng)作物育種方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)性狀的精準(zhǔn)改良[3]。作為一項(xiàng)前沿技術(shù)，課本中對(duì)其原理及應(yīng)用并未進(jìn)行系統(tǒng)介紹，授課教師應(yīng)通過文獻(xiàn)查詢和網(wǎng)絡(luò)搜索補(bǔ)充相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生掌握和了解學(xué)科前沿知識(shí)。以上教學(xué)內(nèi)容的強(qiáng)化與補(bǔ)充既能保證學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的理解，又能保證教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性，對(duì)開闊學(xué)生視野、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情起到重要作用。

2.2? ? 豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生實(shí)踐操作能力

作物分子育種是一門應(yīng)用性極強(qiáng)的課程，通過課堂上的簡單講授，無法完全做到將抽象的知識(shí)形象化，致使學(xué)生不能準(zhǔn)確、系統(tǒng)地掌握生物技術(shù)知識(shí)，從而在面對(duì)具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)缺乏解決問題的實(shí)踐操作能力。因此，增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)必不可少。實(shí)驗(yàn)課開設(shè)的內(nèi)容應(yīng)匹配理論課程，兼顧分子實(shí)驗(yàn)操作與育種實(shí)踐操作。一方面，除了開設(shè)核酸提取、PCR擴(kuò)增、大腸桿菌的培養(yǎng)和轉(zhuǎn)化等基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)外，教學(xué)單位或教師個(gè)人可根據(jù)自身實(shí)際開設(shè)一些綜合性實(shí)驗(yàn)。比如，相比傳統(tǒng)作物的遺傳轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)周期長、操作繁瑣，擬南芥轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)操作較為簡單且周期較短，除了前期的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)外，后期實(shí)驗(yàn)均可以讓學(xué)生全程參與。根據(jù)目標(biāo)性狀及標(biāo)記性狀，可以讓學(xué)生取樣對(duì)獲得的轉(zhuǎn)基因苗進(jìn)行驗(yàn)證，經(jīng)過直觀的比對(duì)讓學(xué)生感受到轉(zhuǎn)基因技術(shù)帶來的不同之處。另一方面，應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)育種實(shí)踐的認(rèn)知。通過開設(shè)玉米的自交及雜交組合測配實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生深入田間操作，了解育種的整體過程;開設(shè)基于SSR技術(shù)的玉米DNA指紋差異分析實(shí)驗(yàn)，以學(xué)生自己組配不同玉米雜交種為實(shí)驗(yàn)材料，開展分子標(biāo)記檢測，判別不同玉米組合之間的差別[4]。通過以上實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的開設(shè)，既能夠加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和運(yùn)用，又能夠提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力。

2.3? ? 改革教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在教學(xué)過程中如果不能調(diào)動(dòng)學(xué)生的主體作用，就不能取得較好的學(xué)習(xí)效果。因此，改革教學(xué)方法勢在必行。比如，針對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)引起的廣泛爭議，教師可指導(dǎo)學(xué)生自主查閱相關(guān)文獻(xiàn)，并組織學(xué)生對(duì)獲取的知識(shí)進(jìn)行課堂討論，在討論過程中促進(jìn)學(xué)生對(duì)轉(zhuǎn)基因知識(shí)的科學(xué)理解，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，并提高學(xué)生的文獻(xiàn)搜集能力及對(duì)科學(xué)問題的探索熱情[5]。另外，針對(duì)作物分子育種知識(shí)的抽象難懂，如果只進(jìn)行簡單的板書教學(xué)或機(jī)械式的多媒體教學(xué)，學(xué)生會(huì)感到枯燥乏味，學(xué)習(xí)熱情自然不能提高。因此，在當(dāng)前流行的多媒體教學(xué)過程中，教師在課件制作上應(yīng)注意搜集圖文并茂的素材，并結(jié)合動(dòng)畫及視頻教學(xué)將復(fù)雜的知識(shí)簡單化，將抽象知識(shí)可視化，加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和記憶，幫助學(xué)生了解復(fù)雜的生物技術(shù)原理。例如，在轉(zhuǎn)基因技術(shù)及基因編輯技術(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)，可通過引入轉(zhuǎn)基因或基因編輯前后的性狀參數(shù)比對(duì)，花色差異、植株高矮變化等視覺效應(yīng)較強(qiáng)的實(shí)例圖片，使學(xué)生感受轉(zhuǎn)基因技術(shù)及基因編輯技術(shù)的神奇之處。另外，可通過播放相關(guān)視頻或FLASH動(dòng)畫讓學(xué)生對(duì)一些較難理解的生物技術(shù)原理產(chǎn)生比較直觀的感受，再通過后期具體實(shí)驗(yàn)操作使學(xué)生完全理解和掌握這部分內(nèi)容。

2.4? ? 應(yīng)用靈活多樣的考核方法，公正檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效

目前，多數(shù)高校的課程考核采用平時(shí)考勤結(jié)合期末考試的方式，而期末考試只能檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的識(shí)記程度，缺乏對(duì)學(xué)生獨(dú)立思考能力的考察。為了更加全面公正地考核學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，本課程的總評(píng)成績采用文獻(xiàn)討論成績+理論考試成績+實(shí)驗(yàn)操作成績的綜合考評(píng)方式，文獻(xiàn)討論成績占20%，期末考試成績占40%，實(shí)驗(yàn)操作成績占40%。其中，文獻(xiàn)討論成績根據(jù)匯報(bào)文獻(xiàn)檔次、熟練程度及討論表現(xiàn)評(píng)定，基礎(chǔ)理論知識(shí)采取閉卷考試，實(shí)驗(yàn)操作成績依據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中的表現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)定。以上考核方式通過降低筆試成績比列，著重考察學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和實(shí)踐應(yīng)用能力，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)了其探求知識(shí)的興趣和熱情，真正做到全面考核學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。

3? ? 結(jié)語

通過對(duì)作物分子育種課程教學(xué)模式的改革探索，不僅使學(xué)生了解到分子生物學(xué)領(lǐng)域的前沿理論知識(shí)和技能，還可以讓學(xué)生獲得科研實(shí)踐訓(xùn)練和體驗(yàn)，為日后可能從事的作物育種研究工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。任課教師在教學(xué)改革探索的過程中也應(yīng)不斷吸收新知識(shí)新技能，提高自身教學(xué)能力，不斷豐富課程教學(xué)內(nèi)容。總之，教學(xué)改革是一項(xiàng)系統(tǒng)化工程，需要不斷進(jìn)行探索和實(shí)踐。

4? ? 參考文獻(xiàn)

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