雷建峰，陳 琴，吳鵬昊

（新疆農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院，新疆 烏魯木齊 830052）

隨著生物技術日新月異的發(fā)展，現(xiàn)階段不斷涌現(xiàn)出各種植物育種的新技術。傳統(tǒng)植物育種的方式為植物（作物）的基礎研究做出了巨大的貢獻，但是常規(guī)育種或多或少的盲目性已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代植物育種的需求，因此“植物分子育種”課程應運而生。目前，多種植物包含農(nóng)作物在內(nèi)的物種全基因組測序已基本完成，后基因組時代的主要任務是對這些植物的海量測序數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析，挖掘和解析重要的功能基因并應用于植物（作物）分子育種中。同時，還有很多植物功能基因組學的研究相對滯后，究其原因主要是缺乏相應的研究技術手段和專業(yè)人才。要想從根源上解決這些問題，必須要培養(yǎng)勇于創(chuàng)新的專業(yè)人才?！爸参锓肿佑N”課程是一門以遺傳學、分子生物學和作物育種學為基礎的多領域交叉學科［1］，是我校農(nóng)科類本科生的專業(yè)核心課，涉及農(nóng)學、種子科學與工程、生物技術等專業(yè)，其重要性不言而喻。然而筆者在授課過程中發(fā)現(xiàn)，部分學生對這門課程并不感興趣，通過在課后與學生溝通了解得知有以下幾點原因：（1）農(nóng)學類專業(yè)學生難以理解分子生物學的基礎理論知識。分子生物學主要從微觀層面解析生命現(xiàn)象，而遺傳物質(zhì)DNA或RNA是看不見摸不著的，因此農(nóng)學類專業(yè)學生對分子生物學的學習產(chǎn)生了畏難心理，久而久之學生就跟不上分子生物學的教學進度了。（2）學生缺乏學習動力，好奇心不強。大部分學生認為分子生物學很難應用于植物（作物）分子育種學中，即便可以實現(xiàn)，也離他們的生活和就業(yè)很遠，與其花費大量的時間學習這門課程，不如花時間多考取幾個從業(yè)資格證書為就業(yè)增加籌碼。（3）沒有實驗教學作為支撐。沒有實驗教學是“植物分子育種”課程最大的短板。課堂上僅憑教師講授基礎理論知識和展示豐富多彩的分子育種案例不足以激發(fā)學生的學習熱情。由于學生沒有參與到整個實驗操作過程中，因此對實驗環(huán)節(jié)的理解是模糊不清的。如何結合學生的實際學情和心理狀態(tài)調(diào)動他們的學習主動性值得授課教師深思。筆者將針對不同專業(yè)的本科生對優(yōu)化教學內(nèi)容、改變教學模式、開展實驗教學和改革考核方式進行探索，以期在提高教學質(zhì)量的同時，增強學生的學習動力和信心，使學生充分理解植物分子育種的理論體系，并掌握過硬的實驗操作技能。

一、針對不同專業(yè)優(yōu)化“植物分子育種”課程內(nèi)容

我?！爸参锓肿佑N”課程的主要內(nèi)容包含四大板塊：分子標記輔助選擇育種、轉(zhuǎn)基因育種、基因編輯育種及分子設計育種。就目前學情來看，雖然農(nóng)學、種子科學與工程、生物技術專業(yè)的本科生已學習了“遺傳學”“分子生物學”等課程，但實際上并沒有把這些理論知識很好地融合到植物分子育種中。例如，農(nóng)學和種子科學與工程專業(yè)的本科生對遺傳學和作物育種學的學習理解比生物技術專業(yè)的學生要好，但是對分子生物學的學習理解卻遠不如生物技術專業(yè)本科生。相反，生物技術專業(yè)的本科生雖然對分子生物學理論知識的掌握優(yōu)于農(nóng)學和種子科學與工程專業(yè)的本科生，但對農(nóng)學和作物育種學知識的掌握相對欠缺。因此，授課教師面臨的問題是如何做好因材施教，如何合理布局教學內(nèi)容。分子生物學的內(nèi)容大多數(shù)是肉眼不可見的、抽象的概念，為了使學生將分子育種技術手段和常規(guī)育種技術手段相結合，筆者針對不同專業(yè)學生的學情優(yōu)化不同的教學內(nèi)容。例如：對于農(nóng)學和種子科學與工程專業(yè)的學生，教師應在繼續(xù)鞏固遺傳學和作物育種學的基礎上，重點講解分子生物學的內(nèi)容，以及基因是如何復制、轉(zhuǎn)錄并翻譯表達的；如何構建相應的表達載體驗證基因的功能；植物遺傳轉(zhuǎn)化有哪些技術方法，各有什么樣的優(yōu)缺點；如何檢測轉(zhuǎn)基因陽性植株，可通過哪些技術指標驗證轉(zhuǎn)基因植株的功能；等等。對于生物技術專業(yè)的學生，教師應在繼續(xù)鞏固分子生物學的基礎上，側重于農(nóng)學和作物育種學的基本內(nèi)容。如，不同植物（作物）的生長習性、如何正確進行田間管理、大田育種有哪些技術方法、如何根據(jù)自己的實驗需求制定育種目標等。實際上，植物（作物）分子育種和常規(guī)育種是統(tǒng)一且密不可分的關系，分子育種的目標最終還是要結合常規(guī)育種選育的方式實現(xiàn)。針對不同專業(yè)的學生優(yōu)化教學內(nèi)容，取長補短，對培養(yǎng)適應現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展方向的植物（作物）育種專業(yè)人才非常有必要。

二、與時俱進，緊跟學科發(fā)展

截至目前，我校還沒有針對“植物分子育種”課程設置專門的教材，只是借助一些植物分子育種方面的書籍作為教學參照內(nèi)容，這就出現(xiàn)了一些問題。一方面，這些書籍大部分以研究性內(nèi)容為主，直接展示相應的研究成果，并沒有解釋清楚其中的實驗操作流程及注意要點。另一方面，這些書籍年代久遠，相關研究內(nèi)容、技術手段與現(xiàn)代植物分子育種內(nèi)容相差甚遠，不能與時俱進、緊跟學科發(fā)展。因此，這些教學內(nèi)容并沒有合理地應用到專業(yè)人才的培養(yǎng)中。植物分子育種學科發(fā)展迅猛，新技術不斷涌現(xiàn)。例如：就基因編輯技術而言，2011年轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應物核酸酶TALEN被開發(fā)利用，并相繼成功應用于植物育種和農(nóng)作物育種中。2013年，CRISPR/Cas9基因編輯技術的問世迅速代替了TALEN技術。現(xiàn)如今，在CRISPR系統(tǒng)的基礎上，更是衍生出一些新技術，如單堿基編輯系統(tǒng)、引導編輯系統(tǒng)。這就要求授課教師要與時俱進，緊跟學科發(fā)展，及時更新教學內(nèi)容，增加該學科最新的科學研究成果，激發(fā)學生對科研的好奇心，引導學生透過現(xiàn)象看本質(zhì)。這些教學內(nèi)容既可以保證學生對基本知識的理解和把握，又可以保證教學內(nèi)容的先進性。科研是教學的源頭活水，如果沒有科研做支撐，植物分子育種教學就會失去“靈魂”。具有較高科研水平的教師，對教學內(nèi)容思考得更為深刻透徹，對知識的把握更為準確，有助于學生的學習與理解。而且，對科研的關注使教師能夠及時將前沿的學術成果充實到自己的課堂中，填補原有課程知識與最新研究之間的“斷層”，這將有助于激發(fā)學生的學習興趣。與此同時，筆者將碩士和博士研究生期間的研究工作與科研經(jīng)歷整合到相關的課程內(nèi)容中，并分享給學生，同時培養(yǎng)了學生的科學研究思路及科學探索精神。這些內(nèi)容都取得了較好的教學效果，也培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新精神。

三、開展實驗課程，提升學生的實踐能力

“植物分子育種”是一門理論講解和實踐操作并重的課程，僅靠課堂上的理論和案例講解是遠遠不夠的，因此實驗教學環(huán)節(jié)必不可少［2］。實驗教學的目的是培養(yǎng)學生綜合實驗的動手能力。例如：就轉(zhuǎn)基因育種而言，轉(zhuǎn)基因中的“轉(zhuǎn)”是動詞，是以實際操作為導向，讓學生親自從植物DNA或RNA提取、引物設計、基因克隆、載體構建、遺傳轉(zhuǎn)化，以及轉(zhuǎn)基因植物的鑒定做起。然而，由于實驗學時數(shù)的限制及不同專業(yè)本科生專業(yè)知識背景的不同，合理安排實驗內(nèi)容存在一定難度。針對此問題筆者認為，對生物技術專業(yè)本科生而言，在大學二年級已經(jīng)學習過植物DNA或RNA提取、引物設計、基因克隆、載體構建的基礎實驗操作，為了避免基因克隆和載體構建實驗的重復及實驗材料的浪費，前期的這些實驗內(nèi)容可由農(nóng)學和種子科學與工程專業(yè)的本科生完成。授課教師可選取一些功能已知、表型明顯的“明星基因”作為實驗的靶基因，便于學生對實驗結果的觀察和理解。而后期的遺傳轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)基因植物的鑒定等實驗內(nèi)容，其實是一個漫長等待的過程。例如，將構建好的植物表達載體轉(zhuǎn)化擬南芥，其實驗操作在兩個學時內(nèi)即可完成，但收獲轉(zhuǎn)基因種子卻要經(jīng)歷兩個月的漫長等待。在此期間，生物技術、農(nóng)學、種子科學與工程專業(yè)的學生都可以參與其中，保證實驗的同步性和延續(xù)性。與此同時，我校基本在每個教學實驗室安裝了多媒體硬件設施，授課教師在開展實驗教學前，可以利用一些網(wǎng)絡資源，以視頻的方式向?qū)W生展示預開展實驗的整個操作流程和注意事項。如果學生全程參與了整個實驗流程，不僅會加強學生對理論知識的理解，提升其實驗操作技能，還能促進學生更加客觀、科學、準確地評價“植物分子育種”課程。

四、改變授課方式，提升教學效果

使用PPT對學生進行知識傳播是目前高校普遍采用的授課方式，然而這種傳統(tǒng)的教學方式只是對學生進行單向的知識傳播，卻忽視了學生在學習過程中的主體地位［3］。另外，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，很多網(wǎng)站上有豐富的學習資源，如慕課、嗶哩嗶哩等平臺上的在線資源，這些豐富的網(wǎng)絡學習資源使學生學習信息的來源多樣化。在具體的課程教學時，如何充分利用線上線下資源，使學生由被動學習轉(zhuǎn)為積極主動學習？筆者對此問題開展了新的教學方式的探索。如上文所述，“植物分子育種”課程偏向于分子生物學內(nèi)容，學生對宏觀層面上的知識理解相對容易，但對微觀層面上的知識理解還存在一定的難度。比如，從學生對宏觀世界的認知出發(fā)，植物由哪些系統(tǒng)器官組成、這些器官都由哪些細胞器組成、植物細胞組織有哪些特點等，這些內(nèi)容都相對容易理解。但對于核酸和蛋白質(zhì)在植物體內(nèi)以什么樣的狀態(tài)存在、它們是如何在植物組織細胞中活動的、如何從微觀角度解釋植物生命活動的現(xiàn)象等內(nèi)容，僅通過教師在課堂上的講解不足以讓學生充分了解微觀世界，必須要開展相應的視頻教學。視頻教學圖文聲像并茂，能突破視覺的限制，并且能夠突出重點，有助于學生對概念的理解和實驗方法的掌握。對于一些難以理解的動態(tài)生命現(xiàn)象更是能生動、形象地展現(xiàn)出來，有利于突破教學中的難點。目前，我校已開通了學習通等教學App軟件，教師可在軟件上建設自己的課程及發(fā)布相關的學習資料，學生可在課后參與教師的教學環(huán)節(jié)，這不僅能提高學生的學習主動性，還可以提高教師的教學效率。線上線下混合式教學就是將傳統(tǒng)學習方式的優(yōu)勢和網(wǎng)絡化學習的優(yōu)勢結合起來，二者優(yōu)勢互補，從而獲得更佳的教學效果。隨著教學進度的深入，以學生為主體的翻轉(zhuǎn)課堂式教學應運而生［4］。翻轉(zhuǎn)課堂是一種新的教學模式，全面提升了師生課堂的互動性。例如，就基因編輯作物是否可以看成常規(guī)作物這一命題，讓學生開展討論。持支持觀點和反對觀點的學生各自形成一個小組，組內(nèi)學生結合自己的理解發(fā)表自己的觀點。這時候教師的角色已從教育內(nèi)容的呈現(xiàn)者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W習的教練，這讓教師有時間與學生交談，回答學生的問題，并參與到學習小組中，對每個學生的學習進行指導。該教學方式促進了師生、生生之間的交流，有效幫助學生融入課程、掌握知識。

五、優(yōu)化課程考核方式

考試是用來衡量學生對知識掌握程度、反饋教師教學效果的基本手段。一直以來，我?！爸参锓肿佑N”課程的考核方式較單一，主要以平時成績和課程論文成績評定學生的期末成績。這種考核方式缺乏對學生多維度的考核評價，也不利于學生發(fā)揮自身的主觀能動性。例如：學生在實驗課上是否具有較強的動手能力，對待科學問題能否做到舉一反三，通過課程和實驗學習后是否具備實驗設計能力和科學創(chuàng)新思維等。對學生學習成績的評價應著重考查學生在學習過程中是否發(fā)揮了主觀能動性?！爸参锓肿佑N”課程是一門理論與實踐并重的應用型專業(yè)課程，其課程性質(zhì)決定了不能僅通過一篇課程論文評價學生的學習效果。因此，筆者認為考核學生對課程知識的掌握和應用需要更加科學的方式。相比以往的平時成績（包含學生的到課率、課堂表現(xiàn)等）占30%、課程論文占70%的評定方式，筆者在期末考核中添加了實驗操作和小組討論的成績，因此相應地降低了課程論文占總成績的比例，調(diào)整為40%，實驗操作和小組討論的成績各占15%?？己朔绞降母淖?，使得學生不再以死記硬背基礎理論知識和實驗方法為導向，更多地融入學生對課程內(nèi)容的理解及對科研探索能力的考核，充分體現(xiàn)了學生解決科學問題的實際能力。例如，針對植物分子育種某一研究領域開展專題討論，課堂上學生各抒己見，面對植物分子育種晦澀難懂的語言，學生像講故事一樣娓娓道來。學生已從最初的教師提問被動回答，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢葬槍δ骋豢茖W問題闡述自己的觀點。在這個過程中，教師只是對學生講述的內(nèi)容進行點評和總結。多元化的考核方式，不僅能全方位地客觀評價學生的學習能力，還可以充分調(diào)動學生學習的主動性，鼓勵其積極參與教師的授課環(huán)節(jié)。

結語

“植物分子育種”是一門理論講解和實踐操作并重的應用型專業(yè)課程，其知識點龐雜，多在微觀層面上解析植物的生物學功能。隨著植物生物技術的發(fā)展，分子育種新技術更是發(fā)展迅猛。改革“植物分子育種”課程的教學和實踐，對培養(yǎng)植物（作物）育種專業(yè)人才具有重要意義。筆者針對不同專業(yè)的本科生對優(yōu)化教學內(nèi)容、改變教學模式、開展實驗教學和轉(zhuǎn)變考核方式等進行了探索，使得學生的學習主動性有所提高，同時實踐能力也得到了相應的提升。雖然取得了一些進步，但以上教學模式和方法仍需要教師根據(jù)學生的實際學情進行設計，并不斷完善教案。筆者借此文拋磚引玉，希望能對“植物分子育種”的授課教師有所啟發(fā)，為進一步提高“植物分子育種”的教學效果做出貢獻。