隋炯明，鄭春花，朱 虹，喬利仙，唐艷艷

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山東 青島 266109；2.青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 圖書館，山東 青島 266109）

遺傳學(xué)是眾多涉農(nóng)專業(yè)的基礎(chǔ)課，在整個生命科學(xué)的教學(xué)中有著舉足輕重的作用。目前，生命科學(xué)發(fā)展迅猛，隨著新技術(shù)、新方法不斷出現(xiàn)，遺傳學(xué)的研究范疇更是大幅度拓寬，研究內(nèi)容不斷地深化，培養(yǎng)具有遺傳學(xué)基本知識和創(chuàng)新能力的研究人才迫在眉睫。傳統(tǒng)的教學(xué)過程、教學(xué)方式和方法已面臨著嚴峻挑戰(zhàn)，教學(xué)改革和創(chuàng)新成為必然。2018年12月，教育部召開新農(nóng)科建設(shè)研討會，提出要以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)改造提升現(xiàn)有的涉農(nóng)專業(yè)[1]。新農(nóng)科建設(shè)為涉農(nóng)專業(yè)人才培養(yǎng)提出了新思路、新目標(biāo)與新挑戰(zhàn)。教育部根據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020）》[2]，啟動了國家級虛擬仿真教學(xué)中心的建設(shè)工作，確立了虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的重要地位，為利用虛擬仿真技術(shù)創(chuàng)新農(nóng)學(xué)類相關(guān)課程提供了機遇[3]。新技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展為創(chuàng)新遺傳學(xué)課程提供了機遇，也為新農(nóng)科建設(shè)提供了保障。

1 遺傳學(xué)課程教學(xué)存在的問題

1.1 教學(xué)條件不能滿足學(xué)生的需求

隨著培養(yǎng)目標(biāo)的不斷提高，現(xiàn)有的教學(xué)條件已不能滿足學(xué)生的需要。如講授《孟德爾遺傳》一章的雜交過程時，農(nóng)學(xué)院雖然建設(shè)了作物認知園，并種植了各種作物，但有些材料的培養(yǎng)周期比較長，學(xué)生無法體驗去雄和雜交過程。講授《基因突變》一章的突變體時，突變體還沒表現(xiàn)出性狀，學(xué)生無法親自觀察突變體的表型?！哆z傳與發(fā)育》一章要求較高的組織培養(yǎng)操作條件，已建的組織培養(yǎng)實驗室空間有限，不能滿足全部同學(xué)在課堂上親自動手操作，更不能保證操作的質(zhì)量。這些條件都限制了遺傳學(xué)課程的開展。

在講授實驗課時，現(xiàn)有的教學(xué)條件也難以達到實驗的預(yù)期效果。如開設(shè)的遺傳學(xué)實驗——“果蠅唾液腺的解離和觀察”，需要在解剖鏡下操作，由于學(xué)生對唾液腺沒有直觀的印象，很多學(xué)生在這種微觀環(huán)境下難以找到唾液腺。在剝?nèi)≈参锴o尖時，由于莖尖很小，學(xué)生需要在超凈工作臺中的解剖鏡下操作，很多學(xué)生的操作難以達到理想的效果。這些問題在原有的基礎(chǔ)上很難解決。

教學(xué)過程中還存在教學(xué)與科研不能融合的問題。學(xué)校、學(xué)院平臺和各個科研室已購置部分先進實驗儀器，但是學(xué)生很難接觸到這些高端的儀器設(shè)備。如《基因突變》一章介紹了物理誘變的方法，雖然已從清華大學(xué)購置了等離子體誘變育種儀，但由于設(shè)備昂貴，試劑開銷大，學(xué)生很難接觸到這些先進的儀器，更無法了解這些儀器的操作過程。另外，教師雖然積累了大量的科研成果，但難以直觀地融入教學(xué)過程。

1.2 不同專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)有差異

以農(nóng)學(xué)院為例，設(shè)置了農(nóng)學(xué)、植物科學(xué)（藥用植物方向）、煙草、種子科學(xué)與工程4個專業(yè)，從2018年起增設(shè)了公費農(nóng)科生班，2020級增設(shè)了農(nóng)學(xué)和煙草的創(chuàng)新班（與中國農(nóng)科院作物所和煙草所聯(lián)合培養(yǎng)）。不同專業(yè)對遺傳學(xué)的知識需求有差異，很多學(xué)生想了解自己專業(yè)領(lǐng)域的進展情況，這就需要教師有針對性地開展授課，進行個性化教學(xué)。

1.3 教學(xué)模式陳舊，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高

目前，遺傳學(xué)課程主要采用多媒體授課，課堂教學(xué)仍然是教師講授為主，學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)知識，課下通過一定量的作業(yè)、練習(xí)、實踐等內(nèi)化知識。這種情況下師生之間缺乏交流互動，教師不能及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進度，學(xué)生在被動接受知識的情況下逐漸失去學(xué)習(xí)的興趣和積極性。這種陳舊的教學(xué)模式不僅不能發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主體作用，還會阻礙學(xué)生的個性化發(fā)展，扼殺學(xué)生的創(chuàng)新性思維。

1.4 考核方式單一，不能全面考察學(xué)生的學(xué)習(xí)水平

在原有的遺傳學(xué)課程教學(xué)中，評價方式主要以期末考試成績?yōu)橹?。原有的考核?biāo)準(zhǔn)是考勤成績占10%，平時成績占20%，期末考試成績占70%。在這種評價模式下，由于期末考試成績占比過高，且考核形式過于單一，學(xué)生通過死記硬背可以暫時應(yīng)付考試，但是考后甚至連基本概念都記不住，對遺傳學(xué)基本理論的理解和實踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)更是無從談起。所以傳統(tǒng)的考核模式無法了解學(xué)生的真實情況，綜合能力得不到提升，不符合新農(nóng)科背景下高校人才培養(yǎng)的基本原則。

2 新農(nóng)科背景下遺傳學(xué)課程改革舉措

2.1 創(chuàng)新教學(xué)和實踐模式

虛擬仿真技術(shù)為創(chuàng)新農(nóng)學(xué)類相關(guān)課程提供了機遇。翻轉(zhuǎn)課堂對學(xué)習(xí)知識和內(nèi)化知識的時空進行了翻轉(zhuǎn)，增加了學(xué)生之間、師生之間的互動。

在山東省新舊動能轉(zhuǎn)換項目和學(xué)校教改項目的資助下，我們在遺傳學(xué)課程中開展了虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。我們利用虛擬仿真技術(shù)將植物生長過程中復(fù)雜或微觀的場景進行虛擬展示，從而打破時空限制，實現(xiàn)了資源共享。把枯燥的理論變?yōu)榭梢暬膱鼍?，使學(xué)生可交互式參與，引發(fā)了學(xué)生濃厚的興趣，從而達到理論聯(lián)系實際的目的。如我們制作的果蠅幼蟲培養(yǎng)和唾液腺剝離過程，可幫助學(xué)生輕松完成這個實驗。虛擬仿真技術(shù)輕松實現(xiàn)了課程知識的交叉融合，讓學(xué)生對每種作物的生產(chǎn)過程有詳盡的了解。學(xué)院建設(shè)了薯遺傳育種虛擬仿真課程，將甘薯雜交、脫毒、快繁、育苗、移栽、收獲等環(huán)節(jié)融合在一起，將遺傳學(xué)、育種學(xué)、栽培學(xué)、組織培養(yǎng)等課程有機結(jié)合，有利于學(xué)生深入學(xué)習(xí)多個流程的相關(guān)知識。

同時，通過翻轉(zhuǎn)課堂進行了遺傳學(xué)教學(xué)改革。我們利用智慧樹平臺上的中國農(nóng)業(yè)大學(xué)線上資源，提前布置每次課的學(xué)習(xí)任務(wù)，由學(xué)生自主完成學(xué)習(xí)。線下教學(xué)過程中，為了檢驗學(xué)生的自習(xí)效果，教師首先對章節(jié)內(nèi)容進行梳理和歸納總結(jié)，對于知識難點和盲點進行重點強調(diào)和解釋。課程中間，也是翻轉(zhuǎn)課堂的重要環(huán)節(jié)，可以按照教學(xué)平臺上發(fā)布的知識點，教師隨機安排給各小組，各小組按順序匯報，時間 5～10分鐘，其他學(xué)生可提出質(zhì)疑，并進行討論交流。教師對各組匯報進行點評，對疑難點答疑解惑。最后，師生共同總結(jié)教學(xué)內(nèi)容，對學(xué)生遇到的問題或錯誤操作進行糾正指導(dǎo)；也可進行提問式討論，每位學(xué)生都要參與其中，將課前預(yù)習(xí)總結(jié)的問題和自己的體會進行師生、生生之間的交流互動。教師在課堂上不僅要進行相關(guān)問題的講解，還要將專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的知識點進行延伸，理論與實際相結(jié)合，以深入淺出的形式進行補充教學(xué)，這樣能達到事半功倍的效果。

虛擬仿真技術(shù)和翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，開拓了學(xué)生視野，有利于學(xué)生科研思維的培養(yǎng)。學(xué)生可隨時學(xué)習(xí)，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，為大學(xué)生實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)開辟了新的途徑。我們的課程將多個環(huán)節(jié)融合后，為農(nóng)學(xué)類學(xué)生特別是公費農(nóng)科生的培養(yǎng)提供了便利條件，他們畢業(yè)后在鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)技推廣部門工作，將來會在鄉(xiāng)村振興中發(fā)揮重要作用，他們需要了解每種作物的整個生產(chǎn)過程，為科研成果的推廣搭建橋梁。

2.2 教學(xué)與科研相結(jié)合，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

我們利用虛擬仿真技術(shù)打通教學(xué)和科研兩大平臺，教會學(xué)生在虛擬環(huán)境中掌握先進儀器的基本技能和操作，使科研平臺在虛擬環(huán)境中得到利用，開拓學(xué)生的視野，讓學(xué)生愛上所學(xué)的專業(yè)。虛擬仿真技術(shù)還可將我們教師的科研成果直觀地融入教學(xué)過程，拓寬學(xué)生的知識面，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。我們將近紅外光譜儀快速測定樣品的品質(zhì)性狀，等離子體誘變儀的誘變流程制作成虛擬仿真視頻，讓學(xué)生了解常規(guī)育種與先進育種技術(shù)和輔助手段相結(jié)合，可以大大加快育種的進程。

在學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)知識的同時，我們也注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。在學(xué)習(xí)課程內(nèi)容的同時，鼓勵同學(xué)將課本知識進一步物化，將理論知識和實踐相結(jié)合。如介紹發(fā)根農(nóng)桿菌時，學(xué)生不明白發(fā)根農(nóng)桿菌和根癌農(nóng)桿菌的區(qū)別，我們提供給學(xué)生帶有熒光標(biāo)記的載體，讓學(xué)生通過發(fā)根農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化甘薯，并建立快速檢測體系，可利用熒光檢測發(fā)狀根的生長情況，讓學(xué)生有直觀印象。結(jié)合教師的科研項目，教育部、山東省教育廳和學(xué)校設(shè)立的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃以及學(xué)生的課程論文、畢業(yè)論文等內(nèi)容，設(shè)置了差異化的實習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生將實習(xí)過程中學(xué)到的遺傳學(xué)知識應(yīng)用到課外實踐訓(xùn)練中，培養(yǎng)農(nóng)學(xué)類學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念和創(chuàng)新能力，成果凝練后可參加國家、省市或校級的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽，增強學(xué)生的科研興趣和獲得感。根據(jù)國家設(shè)置的大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目和“互聯(lián)網(wǎng)+”，學(xué)校開展了相應(yīng)的競賽，在學(xué)校層面評比篩選出優(yōu)秀成果，可參加省級競賽和國家級挑戰(zhàn)杯競賽。

另一方面，在實習(xí)過程中我們建立了“專業(yè)認知+科研技能+畢業(yè)實習(xí)”整合的實踐教學(xué)模式。創(chuàng)新性地提出“導(dǎo)師制”，對于不同專業(yè)，設(shè)置不同的科研訓(xùn)練模式。針對農(nóng)學(xué)和煙草創(chuàng)新班的學(xué)生，我校與中國農(nóng)科院作物所和煙草所鑒署聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議，在大學(xué)一年級期間開始選擇校內(nèi)導(dǎo)師進行指導(dǎo)，開展科研訓(xùn)練，大學(xué)四年級時到聯(lián)合培養(yǎng)單位進行實習(xí)；針對公費農(nóng)科生的學(xué)生，在大學(xué)二年級時開始選擇校內(nèi)導(dǎo)師進行指導(dǎo)，開展科研訓(xùn)練，大學(xué)四年級到山東省農(nóng)科院和定向培養(yǎng)單位實習(xí)一年。這些都將進一步提升學(xué)生專業(yè)實踐創(chuàng)新能力和本科人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2.3 構(gòu)建合理的教學(xué)考核和質(zhì)量評價體系

針對之前考核體系及成績評定方式存在的弊端，我們進行了教學(xué)評價方式的改革，逐漸在教學(xué)過程中建立多元化考察的方式，注重教學(xué)過程中學(xué)生分析問題和解決問題的考核，同時又能反映學(xué)生對知識掌握的情況以及解決問題的能力。我們利用智慧樹平臺強化了學(xué)習(xí)過程管理，增加了線上課程學(xué)習(xí)和課外學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的考核，降低了卷面成績的比重，加大平時成績的比重?，F(xiàn)在考核成績構(gòu)成調(diào)整為期末考試成績占50%，平時成績占40%，考勤占10%（在智慧樹平臺考勤簽到）。平時成績由線上課程學(xué)習(xí)和課外作業(yè)兩部分構(gòu)成，其中，線上課程學(xué)習(xí)占20%，由智慧樹平臺自動監(jiān)控每個學(xué)生的學(xué)習(xí)進度和學(xué)習(xí)時間，自動完成單元評測的批改；課外學(xué)習(xí)占20%，包括課外作業(yè)、論文撰寫、課外閱讀、項目實操、小組協(xié)作等。在布置課外作業(yè)時，結(jié)合遺傳學(xué)知識，依托學(xué)院建設(shè)的青島市作物認知園，讓學(xué)生擔(dān)任作物知識宣講員，為師生講解各種作物的特點和基本情況，并布置作業(yè)調(diào)查認知園作物的拍照、分類、數(shù)據(jù)整理。通過改革課程考核評價體系，既調(diào)動了教師教學(xué)的主動性，又調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和協(xié)作能力，避免了學(xué)生平時不學(xué)，考前臨時突擊即可拿到學(xué)分的現(xiàn)象。

2.4 思政元素與課程體系相融合，增強學(xué)生“學(xué)農(nóng)愛農(nóng)”的價值觀

在課程內(nèi)容設(shè)計時，注重將思政教育融入課堂，如在課程上嵌入“農(nóng)耕文明五千年”“中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展70年”“偉大的脫貧攻堅”“中國農(nóng)業(yè)的國際貢獻”“大國三農(nóng)”等主題的視頻短片，讓學(xué)生了解當(dāng)下中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展面臨的主要問題和挑戰(zhàn)，以及國家在脫貧攻堅和鄉(xiāng)村振興中取得的一系列成果。另外，還可以把身邊的榜樣作為思政教育的案例。如給學(xué)生介紹“種子傳奇-袁隆平”“諾貝爾獎獲得者-屠呦呦”“王晶珊：把論文寫在鹽堿地上”“全國草莓大王-姜卓俊”，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感和歷史使命感。

3 結(jié)束語

新農(nóng)科形勢下，對農(nóng)科類人才的需求已經(jīng)從單一的知識型轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵱眯秃图寄苄拖嘟Y(jié)合，對農(nóng)科人才的培養(yǎng)模式和體系也應(yīng)進行重構(gòu)和調(diào)整，從而適應(yīng)新形勢的需要和發(fā)展。在“新農(nóng)科”人才觀的指導(dǎo)下，培養(yǎng)內(nèi)容應(yīng)更加注重對農(nóng)科人才在技術(shù)倫理、創(chuàng)新思維和應(yīng)用實踐技能方面的訓(xùn)練，在培養(yǎng)方式上，也應(yīng)加大新技術(shù)的運用[4]。

遺傳學(xué)是一門需要理論與實踐相結(jié)合的課程，將虛擬仿真技術(shù)引入該課程的教學(xué)，不但可以豐富教學(xué)內(nèi)容和方式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，還可將這一模式推廣到涉農(nóng)類相關(guān)課程，進行資源共享，實現(xiàn)課程知識的交叉融合。但在建設(shè)虛擬仿真課程時，應(yīng)遵從“虛實結(jié)合、相互補充、能實不虛”的指導(dǎo)方針[5]，將虛擬的和現(xiàn)實的項目相結(jié)合，不斷完善人才培養(yǎng)體系和先進的教學(xué)方法，提升教學(xué)水平，提高學(xué)生培養(yǎng)效果。

翻轉(zhuǎn)課堂為遺傳學(xué)的教學(xué)改革提供了便利條件，但在翻轉(zhuǎn)課堂的教案設(shè)計中，要堅持理論與實踐相結(jié)合，針對不同專業(yè)設(shè)置不同的案例，并將思政元素融入教學(xué)過程中。我們應(yīng)以學(xué)生全面成長成才為中心，以培養(yǎng)理想信念堅定，具有社會責(zé)任感和“三農(nóng)”情懷，具有創(chuàng)新精神、實踐能力和國際視野的學(xué)術(shù)精英和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才為目標(biāo)。