馬紹英 楊潔 盧旭 李勝

馬紹英 楊潔 盧旭 李勝

摘要 闡述了在植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用基礎(chǔ)上開設(shè)《植物組織培養(yǎng)技術(shù)》課程，采用“線上”“線下”混合式教學(xué)使學(xué)生的理論知識和綜合素質(zhì)較傳統(tǒng)教學(xué)均有所提升。植物組織培養(yǎng)專家系統(tǒng)的建立也將為混合式教學(xué)帶來新的契機(jī)。混合式教學(xué)通過將課程資源上傳、播客視頻學(xué)習(xí)、在線完成課程作業(yè)和測試以及線上答疑等優(yōu)勢與面授課模式相結(jié)合，不僅有利于克服傳統(tǒng)填鴨式教學(xué)的弊端，而且使得教學(xué)靈活性增強(qiáng)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣顯著提升。

關(guān)鍵詞 植物組織培養(yǎng);混合式教學(xué);植物組織培養(yǎng)專家系統(tǒng)

中圖分類號 S-01? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A? 文章編號 0517-6611（2022）05-0264-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.05.069

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

The Application of Blended Teaching Pattern in the Teaching of Plant Tissue Culture Technology

MA? Shao-ying1，YANG? Jie2，LU? Xu3 et al

（1.Basical Experimental Teaching Center， Gansu Agricultural University， Lanzhou，Gansu 730070;2. College of Life Science and Technology， Gansu Agricultural University， Lanzhou，Gansu 730070;3. College of Horticulture， Gansu Agricultural University， Lanzhou，Gansu 730070）

Abstract In this study， the course of plant tissue culture technology would be set up on the basis of the application of plant tissue culture. Compared with traditional teaching methods， the online and offline blended teaching mode employed contributed to promote the theoretical knowledge and comprehensive quality for students. The establishment of a plant tissue culture expert system also will bring new opportunities for blended teaching. Blended teaching combines the advantages of course resource uploading， podcast video learning， online completing coursework， testing and answering questions， with the face-to-face teaching mode， which not only helps to overcome the disadvantages of traditional cramming teaching， but also enhances the teaching flexibility and the interest of students in learning.

Key words Plant tissue culture;Blended teaching;Plant tissue culture expert system

基金項目 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)一流本科課程建設(shè)項目“線上線下混合式一流課程-植物組織培養(yǎng)技術(shù)”;甘肅省教育廳項目“《植物組織培養(yǎng)技術(shù)》混合式教學(xué)課程建設(shè)”（GSAUBC2020A01）。

作者簡介 馬紹英（1975—），女，甘肅定西人，高級實(shí)驗(yàn)師，從事植物逆境生理研究。*通信作者，教授，博士，博士生導(dǎo)師，從事植物次生代謝研究。

收稿日期 2021-05-27

近50年來，植物組織培養(yǎng)在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、工業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用得到迅猛發(fā)展，逐步成為當(dāng)代生物科學(xué)領(lǐng)域最有生命力的學(xué)科之一，并相繼形成了一批特色產(chǎn)業(yè)，為我國社會經(jīng)濟(jì)和自然科學(xué)的發(fā)展提供了巨大的推動力。植物組織培養(yǎng)因不受季節(jié)等條件限制且生長周期短，便于工業(yè)化快速繁殖種苗以滿足市場需求，如快速繁殖種苗來獲得觀賞性植物花卉[1]及其他經(jīng)濟(jì)作物。通過組織培養(yǎng)獲得無病毒馬鈴薯[2]、柑橘[3]和菊花[4]等植株以保持園藝植物的優(yōu)良種性和經(jīng)濟(jì)性狀。利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行瀕危植物如水松[5]和金線蓮[6]等特殊種質(zhì)的保存繁殖和人參皂苷、紫杉醇、蘿卜硫素[7]等藥用植物次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)也成為熱門的研究與應(yīng)用領(lǐng)域。

《植物組織培養(yǎng)》課程是一門實(shí)驗(yàn)性極強(qiáng)的課程，以理論講授為主的傳統(tǒng)教學(xué)方式相對抽象，導(dǎo)致學(xué)生難以理解，學(xué)習(xí)興趣不濃。近年來隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)成為促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變的催化劑。鑒于此，筆者通過將傳統(tǒng)教學(xué)與新興網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式結(jié)合，以期建立適合于全國高等農(nóng)林院校及綜合性大學(xué)的新型《植物組織培養(yǎng)》混合教學(xué)方式，從而拓寬學(xué)生的知識面，完善學(xué)生的知識體系，增強(qiáng)學(xué)生對該學(xué)科的感性認(rèn)知，進(jìn)一步從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識，也為學(xué)生實(shí)踐、創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)提供新的思路和方法，為從事植物組織培養(yǎng)研究的學(xué)者提供可視化的參考系統(tǒng)。

1 《植物組織培養(yǎng)技術(shù)》在生物技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的地位

根據(jù)生物技術(shù)專業(yè)的辦學(xué)定位，通過各種教育教學(xué)活動，使學(xué)生掌握生物技術(shù)的基礎(chǔ)理論、基本知識、基本技能，能在相關(guān)行業(yè)的企業(yè)、事業(yè)和行政管理部門從事與生物技術(shù)有關(guān)的科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、人才培養(yǎng)、生產(chǎn)管理和行政管理等相關(guān)工作。這就要求生物技術(shù)專業(yè)植物方向的本科生既要掌握生物技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)理論，也要掌握生物技術(shù)的專業(yè)知識和實(shí)踐技能，而《植物組織培養(yǎng)技術(shù)》作為該專業(yè)的專業(yè)限選課，是植物生物技術(shù)的專業(yè)理論與實(shí)踐技能的一部分，這一理論與技術(shù)也是該專業(yè)進(jìn)一步研究深造和從事科學(xué)研究的基礎(chǔ)，因此完成該專業(yè)的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生必須掌握植物組織培養(yǎng)的理論知識和專業(yè)技能。

該課程由化學(xué)、物理學(xué)等公共課與植物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、植物生理學(xué)、植物遺傳學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課提供基礎(chǔ)理論平臺，由微生物學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課提供技術(shù)平臺。其又為專業(yè)課植物生物技術(shù)育種、良種繁育等課程提供新的技術(shù)、方法支持。該課程將為專業(yè)課程在雜交育種、克服遠(yuǎn)緣雜交不親和、倍性育種、種質(zhì)資源保存、優(yōu)良種質(zhì)資源繁育等方面提供新的技術(shù)支持。對該課程的掌握，可為植物生物技術(shù)相關(guān)專業(yè)課程的開設(shè)與實(shí)驗(yàn)操作打下堅實(shí)的理論與實(shí)驗(yàn)操作基礎(chǔ)，為植物生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生的理論水平與生產(chǎn)實(shí)踐能力提升提供很好的前期技術(shù)與理論貯備。

2 混合式教學(xué)的特征

混合式教學(xué)即融合“線上”和“線下”2種途徑開展教學(xué)活動。一方面通過“線下”的面授課對學(xué)生進(jìn)行課程大綱的梳理和植物組織培養(yǎng)體系的講解;另一方面通過“線上”的微課、答疑、測試、討論等環(huán)節(jié)強(qiáng)化學(xué)生對重點(diǎn)難點(diǎn)的理解和掌握、拓寬學(xué)生的視野，夯實(shí)學(xué)生認(rèn)知薄弱點(diǎn)。在科技高速發(fā)展的今天，“互聯(lián)網(wǎng)+”為教學(xué)方法帶來新的機(jī)遇[8]。教育體制改革從“以教師為中心”轉(zhuǎn)為“以學(xué)生為中心”，這就要求教師轉(zhuǎn)變教學(xué)方法，而混合式教學(xué)通過“線上”“線下”同步教育，對于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和綜合實(shí)踐能力有極大的提升[9]?；旌鲜浇虒W(xué)的主要特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1 教師課程設(shè)計區(qū)塊化

混合式教學(xué)要求教師對于整體教學(xué)進(jìn)程實(shí)時更新?！熬€上”資料的上傳和測試安排要緊跟面授課進(jìn)度，隨時更新相關(guān)專業(yè)和領(lǐng)域最新的知識，方便學(xué)生自學(xué)。這就要求教師對于課程設(shè)計進(jìn)行區(qū)塊化分類，將重點(diǎn)難點(diǎn)通過面授課進(jìn)行講解，細(xì)碎知識點(diǎn)則體現(xiàn)在“線上”的微課、知識拓展等部分，方便學(xué)生自行查閱和學(xué)習(xí)。

2.2 課程建設(shè)形式多樣化

混合式教學(xué)給予學(xué)習(xí)的自由選擇權(quán)，以學(xué)生為主體來進(jìn)行教學(xué)活動。教師提供教學(xué)網(wǎng)絡(luò)，而學(xué)生自行去填充學(xué)習(xí)內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)習(xí)主動性。“線下”和“線下”將教師面授課和課堂翻轉(zhuǎn)相結(jié)合[10]，增強(qiáng)學(xué)習(xí)主動性，保證學(xué)生充分掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容。教師在“線上”通過上傳課程資源、課程作業(yè)、播客視頻、在線測試、開展答疑討論等環(huán)節(jié)完善學(xué)生知識體系，拓寬知識面。而所有環(huán)節(jié)的最終目的都是為了將一個知識點(diǎn)層層展開推進(jìn)，幫助學(xué)生理解和掌握。

2.3 學(xué)生學(xué)習(xí)方式個性化

互聯(lián)網(wǎng)普及的現(xiàn)在，“線上”和“線下”相結(jié)合的混合式教學(xué)模式更貼合“以學(xué)生為主體”的教學(xué)安排，大大縮減了學(xué)生固定在教室學(xué)習(xí)的時間，學(xué)生可以自行利用手機(jī)、電腦等多種設(shè)備在空閑時間進(jìn)行專業(yè)課知識的學(xué)習(xí)，將學(xué)習(xí)時間碎片化，學(xué)時總量不變的情況下學(xué)生學(xué)習(xí)的靈活性增強(qiáng)[11]，教學(xué)活動隨時隨地開展，降低學(xué)生的遺忘速度。通過“線上”教學(xué)，學(xué)生更易找到自己的薄弱環(huán)節(jié)來針對性學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效率顯著提升。

2.4 學(xué)生學(xué)習(xí)成果數(shù)據(jù)化 “線下”的教學(xué)不是傳統(tǒng)課堂教學(xué)活動的照搬，而是基于“線上”的前期學(xué)習(xí)成果而開展的更加深入的教學(xué)活動。學(xué)生“線上”學(xué)習(xí)經(jīng)由教學(xué)平臺的數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計，可以快速找到學(xué)生對于知識點(diǎn)掌握的薄弱點(diǎn)。學(xué)生“線上”學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)會保存在平臺，教師進(jìn)行復(fù)查和反思時更方便找到自己授課的側(cè)重點(diǎn)。此外網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺自行記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)情況，方便教師對學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)程的總體把握，改變學(xué)生學(xué)習(xí)主動性不高、認(rèn)知參與度不足等問題，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。

3 混合式教學(xué)在《植物組織培養(yǎng)技術(shù)》教學(xué)中的應(yīng)用

該課程參考《植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》《植物組織培養(yǎng)》等教材開展教學(xué)活動，目前每學(xué)年第一學(xué)期面向甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生物技術(shù)專業(yè)開課，授課人數(shù)超過50人?，F(xiàn)已初步建立混合式教學(xué)平臺，其中“線下”教學(xué)內(nèi)容主要包括課程大綱內(nèi)容講授和課堂答疑與討論，占課程總學(xué)時的68.75%。“線上”學(xué)習(xí)內(nèi)容主要包括播客視頻、課程資源中的課件、Plant Reports平臺推送的課程相關(guān)研究報告、院士綜述、研究論文的視聽閱讀、電子教材中的部分內(nèi)容以及課后作業(yè)和在線測試，占課程總學(xué)時的31.25%。在2020—2021年第一學(xué)期，2018級生物技術(shù)班級36名學(xué)生實(shí)行《植物組織培養(yǎng)技術(shù)》混合式教學(xué)，學(xué)習(xí)成績顯著提升。

3.1 課程資源瀏覽拓寬學(xué)生知識體系

通過上傳課程講義、論文以及課件拓寬學(xué)生視野，構(gòu)建學(xué)習(xí)體系，提升學(xué)生整體專業(yè)素養(yǎng)。根據(jù)“線上”平臺統(tǒng)計結(jié)果熱門資源統(tǒng)計情況見圖1，課程資源中植物組織器官培養(yǎng)、植物細(xì)胞培養(yǎng)與次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)兩部分瀏覽次數(shù)均超過1 000次，生物技術(shù)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、植物組織培養(yǎng)原理、植物組織培養(yǎng)技術(shù)原理、THE STORY OF ABA等課程資源瀏覽均超過300次。

3.2 課程話題討論針對性解決學(xué)生課程學(xué)習(xí)期間存在的問題

通過課程話題討論反映學(xué)生對于知識點(diǎn)的理解程度，教師可以對學(xué)生討論內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充。理論課程結(jié)束后的“線上”話題討論環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)顯示“脫病毒中莖尖大小與脫毒率和成活率之間的關(guān)系”這一話題引起該班級學(xué)生的激烈討論，共計回復(fù)45次，瀏覽130次，通過這種答疑討論環(huán)節(jié)不僅可以引起學(xué)生對于植物組織培養(yǎng)課程內(nèi)容的興趣，而且有助于學(xué)生鞏固面授課和播客視頻中涉及的知識點(diǎn)（圖2）。

3.3 課程作業(yè)提交鞏固已學(xué)習(xí)知識點(diǎn)

通過課后作業(yè)鞏固面授課知識點(diǎn)，加深學(xué)生對于重難點(diǎn)掌握程度。根據(jù)面授課內(nèi)容的進(jìn)度，在“線上”平臺布置課后作業(yè)，學(xué)生將自己的答案提交在“線上”平臺，由任課教師評閱打分。課程作業(yè)提交結(jié)果統(tǒng)計顯示“植物細(xì)胞培養(yǎng)與次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)-2”這一章節(jié)作業(yè)正確率達(dá)99.2%（圖3）。此外，在截止時間前提交“線上”作業(yè)有利于學(xué)生自行安排完成課程作業(yè)的時間，最后由教師統(tǒng)一批改，便于學(xué)生隨時復(fù)習(xí)錯題、復(fù)查自己的知識薄弱點(diǎn)。

3.4 單元學(xué)習(xí)在線測試檢測學(xué)生對知識點(diǎn)掌握程度

每一單元結(jié)束之后，教師在“線上”平臺發(fā)布測試題目，學(xué)生在相應(yīng)的時間內(nèi)完成作答，并由教師批閱。圖4在線測試結(jié)果統(tǒng)計顯示，該班級在線測試最終成績達(dá)到優(yōu)秀的學(xué)生占5.6%，良好占33.3%，中等占47.2%，其余13.9%學(xué)生均為及格。章節(jié)測試有助于教師及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，督促學(xué)生及時復(fù)習(xí)。

3.5 課程測試成績反饋學(xué)生對課程整體把握

教學(xué)進(jìn)程過半時，教師在“線上”平臺開展測試，對學(xué)生的整體學(xué)習(xí)情況摸排。圖5網(wǎng)上測試成績顯示，該班級學(xué)生第一次“線上”測試成績最高分達(dá)91.5分，最低分為63.5分，成績中位數(shù)78.0分。而第二次測試整體較第一次明顯提升。其中班級最高分為99.0分，最低分85.0分，成績中位數(shù)為94.0分?！熬€上”測試既實(shí)現(xiàn)了無紙化考試，又可以給學(xué)生提供復(fù)習(xí)內(nèi)容，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

課程結(jié)束后，依據(jù)甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)生成績考核辦法計算，使用混合式教學(xué)的2017級生物技術(shù)學(xué)生的平均期末成績達(dá)87.89分，相較于未使用混合式教學(xué)的2016級生物技術(shù)學(xué)生平均期末成績83.51分提高5.24%?；旌鲜浇虒W(xué)對增強(qiáng)學(xué)生理論知識的理解和掌握有極其重要的作用。為了解學(xué)生對于該課程的態(tài)度，對于參與《植物組織培養(yǎng)技術(shù)》課程的同學(xué)給予“線上”問卷調(diào)查，結(jié)合學(xué)校的三級評教結(jié)果顯示（圖6），2019—2020年第一學(xué)期《植物組織培養(yǎng)技術(shù)》課程在生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院教師課堂教學(xué)質(zhì)量評價排名第一，教師課程教學(xué)質(zhì)量評價排名也第一，這說明采用混合式教學(xué)方法增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，同時也提高了教師的教學(xué)質(zhì)量。

4 《植物組織培養(yǎng)技術(shù)》混合式教學(xué)平臺建設(shè)

在信息化時代背景下，傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式已無法滿足學(xué)生和學(xué)校的需求，基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺探索“線上”和“線下”混合式教學(xué)模式勢在必行?！吨参锝M織培養(yǎng)技術(shù)》混合式教學(xué)課程建設(shè)與實(shí)踐，從理論與實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)、理論教學(xué)內(nèi)容改革、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革完善以及與之相配套的教學(xué)軟件建設(shè)等方面進(jìn)行改革和完善，以建立適合于全國高等農(nóng)林院校及綜合性大學(xué)的相關(guān)專業(yè)該課程開設(shè)的集大量教學(xué)資源于一體的《植物組織培養(yǎng)技術(shù)》混合式教學(xué)精品資源共享課程體系，為生物技術(shù)及相關(guān)專業(yè)應(yīng)用性和專門性人才培養(yǎng)、科研和生產(chǎn)實(shí)踐的參考與指導(dǎo)提供理論學(xué)習(xí)平臺和實(shí)踐指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)資源。

混合式教學(xué)平臺以教學(xué)資源為支撐、以服務(wù)師生為導(dǎo)向，同時以課程建設(shè)為中心開展教學(xué)活動。在平臺建設(shè)過程中，以教學(xué)資源建設(shè)和信息平臺建設(shè)作為核心，結(jié)合課程資源上傳、在線教學(xué)、師生互動、課程作業(yè)、在線測試、答疑和討論等功能，以課程建設(shè)為主線，統(tǒng)一整合所有教學(xué)資源開展教學(xué)活動。充分發(fā)揮平臺在教學(xué)活動中的作用，切實(shí)提升課程教學(xué)水平?！吨参锝M織培養(yǎng)技術(shù)》混合式教學(xué)平臺建設(shè)初期，在課程首頁對于課程進(jìn)行簡單介紹、上傳課程基本知識理論體系，便于學(xué)生了解課程內(nèi)容，將后期理論學(xué)習(xí)整體化。課程授課開始后教師隨時在課程資源中上傳該領(lǐng)域的最新研究成果、科研論文、課件以及參加會議實(shí)況報告等，豐富課程資源、更新課程內(nèi)容供學(xué)生研讀和學(xué)習(xí)。面授課后教師及時上傳課件填充教學(xué)單元內(nèi)容、開通“線上”討論區(qū)并上傳播客視頻，方便學(xué)生課后復(fù)查薄弱知識點(diǎn)，提出自己的問題和個人見解，教師及時回答問題，增加師生互動。授課期間根據(jù)學(xué)生“線上”學(xué)習(xí)反饋的信息安排課程作業(yè)和在線測試，及時抓住學(xué)生知識薄弱環(huán)節(jié)并在面授課及播客視頻部分對重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)化，提升學(xué)生對課程整體認(rèn)知和知識點(diǎn)的把握程度。網(wǎng)絡(luò)平臺搭建界面見圖7。

《植物組織培養(yǎng)技術(shù)》是一門理論聯(lián)系實(shí)踐的課程，僅通過理論知識的學(xué)習(xí)不能完整掌握該課程知識體系，因此除網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的理論知識講授外，開發(fā)植物組織培養(yǎng)專家系統(tǒng)，上傳葡萄、西蘭花等植物組織培養(yǎng)實(shí)際操作過程中的培養(yǎng)基配方、培養(yǎng)基配制、外植體消毒、初代培養(yǎng)、繼代培養(yǎng)、愈傷組織培養(yǎng)和煉苗等過程，讓學(xué)生通過直觀的植物組織培養(yǎng)簡短視頻、相關(guān)圖片和問答解釋來進(jìn)一步細(xì)化課堂無法涉及全面的學(xué)習(xí)內(nèi)容，生動形象地再現(xiàn)植物組織培養(yǎng)的完整流程。學(xué)生通過自行查閱植物組織培養(yǎng)專家系統(tǒng)內(nèi)容來解決實(shí)際操作中存在的相關(guān)問題，自行思考并尋找答案，提前熟悉實(shí)踐操作注意事項并在后期實(shí)驗(yàn)開展中有效規(guī)避，為后期植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的開展做好準(zhǔn)備。后期混合式教學(xué)將植物組織培養(yǎng)專家系統(tǒng)加入“線上”教學(xué)進(jìn)程后，將會把植物組織培養(yǎng)技術(shù)的理論和實(shí)踐融為一體，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，增加課程的靈活性與趣味性，著力提升學(xué)生的整體學(xué)習(xí)素養(yǎng)。

混合式教學(xué)作為一種新的教學(xué)方法，使得課堂的主體從教師轉(zhuǎn)換為學(xué)生，這不僅極大提升了學(xué)生的自學(xué)能力，而且為新的《植物組織培養(yǎng)技術(shù)》課程教學(xué)模式的推廣奠定基礎(chǔ)。

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