陳秋紅，周仲華，王 悅

（湖南農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院，湖南 長沙 410128）

引言

現(xiàn)代生物技術廣泛應用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、食品、醫(yī)藥等領域［1］。農(nóng)業(yè)領域生物技術是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學發(fā)展的前沿領域，科技含量高，發(fā)展速度快，未來將會是我國改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式、提升農(nóng)民生活品質、實現(xiàn)農(nóng)業(yè)功能多樣化，以及在世界農(nóng)業(yè)競爭中獲得有利地位的核心戰(zhàn)略武器。社會對該領域創(chuàng)新型人才的需求也在不斷增加［2-3］。農(nóng)業(yè)院校在培養(yǎng)該類人才的過程中發(fā)揮著關鍵作用?！稗r(nóng)業(yè)生物技術”課程是農(nóng)業(yè)院校的必修課程，是農(nóng)業(yè)院校培養(yǎng)生物技術人才的啟蒙環(huán)節(jié)，其開設質量對相關專業(yè)學生適應產(chǎn)業(yè)發(fā)展和后繼學業(yè)深造尤為重要，亦直接影響我國農(nóng)業(yè)生物技術人才的培養(yǎng)質量。農(nóng)業(yè)生物技術種類繁多，如何從眾多的生物技術中選擇合適的內(nèi)容，作為農(nóng)業(yè)院校現(xiàn)代“農(nóng)業(yè)生物技術”課程的教學內(nèi)容，對培養(yǎng)基礎知識扎實、適應性強，并且具有自身特色的專業(yè)學生至關重要。另外，教學內(nèi)容以何種教學方式講授給學生，對保證教學效果和教學質量具有關鍵作用。以農(nóng)業(yè)院校作物學科相關專業(yè)為例，探討了現(xiàn)代“農(nóng)業(yè)生物技術”課程應該如何設置教學內(nèi)容、選擇什么樣的教學方式，才能讓學生更加科學、扎實、專業(yè)、有效和愉悅地學習，才能為培養(yǎng)出高質量的農(nóng)業(yè)專業(yè)技術人才提供助力。

一、教學內(nèi)容的選擇

（一）以課程的基本知識體系架構為前提

任何一門課程都具有基本的知識體系架構，如缺少了某些基本部分，那么課程的知識體系將不夠完整。作物學科農(nóng)業(yè)生物技術的基本知識體系構架包括基因工程相關技術、細胞工程相關技術、蛋白質工程相關技術及與作物相關的分子育種技術等［2］?；蚬こ滔嚓P技術是基本的生物技術，其內(nèi)容包括核酸的提取、純化和檢測技術，以及測序技術、PCR技術和基因重組技術等。細胞工程相關技術應該包括植物組織培養(yǎng)技術、體細胞融合技術、細胞培養(yǎng)和轉化技術等。蛋白質工程相關技術包括蛋白的提取、純化和檢測技術，以及蛋白質免疫印跡雜交技術等。與作物相關的分子育種技術包括分子標記輔助選擇育種技術和轉基因育種技術等。而一些傳統(tǒng)的育種、栽培和其他作物學相關的技術應該由育種和栽培課程或是其他的作物學實驗技術課程來完成講授。

（二）與行業(yè)發(fā)展前沿和社會需求相符合

農(nóng)業(yè)生物技術作為一門高新技術，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領域發(fā)揮了重要的革新作用。2016年，習近平總書記在全國科技創(chuàng)新大會兩院院士大會中國科協(xié)第九次全國代表大會上強調：“實現(xiàn)‘兩個一百年’奮斗目標，實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢，必須堅持走中國特色自主創(chuàng)新道路，面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求，加快各領域科技創(chuàng)新，掌握全球科技競爭先機。”［4］現(xiàn)代“農(nóng)業(yè)生物技術”課程教學內(nèi)容的選擇應該面向行業(yè)發(fā)展前沿和社會發(fā)展需求。學習該課程的學生大部分將進入農(nóng)業(yè)領域就業(yè)或者考研成為相關專業(yè)的研究生。作物學科相關專業(yè)的“農(nóng)業(yè)生物技術”課程應該與作物行業(yè)領域緊密相連，如授課時的各種舉例，應以作物類物種為依托進行講授，同時要緊跟發(fā)展前沿，如在基因工程相關技術中增加基因編輯技術，在與細胞工程相關的技術中增加植物生物反應器相關技術，在與作物相關的分子育種技術中增加全基因組設計育種技術，等等新興的或有較大應用潛力的技術。任何行業(yè)只有緊跟行業(yè)發(fā)展前沿，才能夠在競爭中掌握先機，發(fā)揮出更好的創(chuàng)新能力。

（三）與學生的知識基礎和認知水平相匹配

農(nóng)業(yè)生物技術數(shù)不勝數(shù)，而課程學時有限，課堂上不可能對所有的相關技術都進行講授，也不可能對講授的每一個技術都剖析徹底，因此教學內(nèi)容需要選擇和凝練［5］。學生的知識基礎和認知水平是教學內(nèi)容選擇應參考的一個重要依據(jù)。作物學相關專業(yè)的學生在開設“農(nóng)業(yè)生物技術”課程前，應該有“遺傳學”“植物學”“生物化學”和“作物育種學”等課程的學習基礎，但學生的分子生物學基礎相對薄弱，認知水平參差不齊，同時，并非所有的學生未來都會從事農(nóng)業(yè)生物技術相關的行業(yè)，因此本課程的內(nèi)容不宜過于深奧，不宜發(fā)散過廣。如測序技術，自第一代測序技術誕生以來，出現(xiàn)了第二代、第三代、第四代測序技術，同時還有一些衍生技術，如果要將每一個測序技術都講授清楚，需要專門的課程才能完成，并且有些測序技術的過程較復雜，學生不一定能夠完全理解，因此測序技術的講授應詳略得當，可以對基礎和相對簡單的第一代測序技術——Sanger法測序技術進行重點講解，對前沿的第四代測序技術——納米孔單分子測序技術進行次重點講解，而其他的測序技術則簡單介紹即可。另外，在基本的知識體系架構中，對一些原理相對復雜但實用的技術，如圖位克隆技術、全基因組關聯(lián)分析技術及一些其他的蛋白相關技術，進行簡單介紹即可，讓學生對這些技術有一個初步了解，未來如果學生從事與該技術相關的行業(yè)或進入研究生階段需要使用該技術時不至于毫無頭緒，屆時學生再深入學習未嘗不可。

二、教學方式的選擇

（一）多采用圖畫、視頻的方式進行講授

抽象性是生物技術的一大特點。生物大分子和細胞看不見、摸不著，如何讓分子生物學基礎較薄弱的學生在學習農(nóng)業(yè)生物技術的過程中真正學懂，學得有效而扎實，教學方式的選擇顯得尤為重要。多媒體教室是現(xiàn)代教學的基本場所，目前農(nóng)業(yè)生物技術理論課的講授依然以PPT演示文稿為基本手段，理論文字是文稿的基本組成部分，除文字部分外，授課教師可以在文稿中通過自制圖畫或動畫的方式輔助學生理解文字部分的內(nèi)容，這樣學生學起來不會太枯燥［5-6］。如果授課教師自制圖畫的技能有限，還可以通過下載或觀看網(wǎng)絡視頻和圖畫的方式來完成。互聯(lián)網(wǎng)上有越來越多的公眾號專門制作解釋生物現(xiàn)象和技術原理的視頻與動畫，授課教師可以根據(jù)講授內(nèi)容的難易程度及需要，選擇合適的視頻或動畫，穿插在PPT演示文稿中，這樣可以達到輔助理解的目的，還可以達到活躍課堂氛圍的目的。如聚合酶鏈式反應（PCR）技術作為基礎的生物技術之一，在高中生物課程中就有所涉及，很多學生認為該技術簡單易懂，看字面意思就很好理解，經(jīng)常在教師還未講授完畢時認為自己已經(jīng)完全了解了該技術，但是課后讓其畫出PCR每個循環(huán)（cycle）的產(chǎn)物時總會出錯，學生才發(fā)現(xiàn)自己想得太簡單。如果授課教師在講解完文字部分后能夠加入PCR技術的視頻或動畫，則可以幫助學生厘清該技術的整個流程。

（二）多采用與生產(chǎn)實際相結合的方式進行講授

1978年，鄧小平同志在全國科學大會上指出“科學技術是生產(chǎn)力，這是馬克思主義歷來的觀點”［7］。對于“生產(chǎn)力水平取決于科學技術的發(fā)展水平”這一觀點的堅持為我國解放思想、加速現(xiàn)代化建設創(chuàng)造了有利條件［8］。簡而言之，我們的科學技術應該為社會和產(chǎn)業(yè)服務，作物學相關的農(nóng)業(yè)生物技術應該為作物相關產(chǎn)業(yè)服務。因此，在講解“農(nóng)業(yè)生物技術”課程的技術理論知識時，應該多列舉一些該類技術如何應用于解決產(chǎn)業(yè)實際問題的實例，這樣培養(yǎng)出的學生才不會是只懂技術原理而社會適應性弱的“理想主義者”，學生學習起來也更具成就感和愉悅感。如講解基因編輯技術時，可以列舉我國科學家如何利用此技術從頭馴化異源四倍體野生稻，發(fā)揮多倍體的優(yōu)勢，找回當下栽培稻已經(jīng)丟失的部分優(yōu)秀基因，從而培育出產(chǎn)量更高、環(huán)境適應能力更強的新型水稻［9］；在講解作物生物反應器技術時，可以列舉我國科學家如何利用水稻胚乳細胞生物反應器生產(chǎn)出植物源重組人血清白蛋白［10］；在講解轉基因技術時，可以列舉我國種植轉Bt基因抗蟲棉時如何實現(xiàn)不打或少打農(nóng)藥，與非轉基因棉花種植形成鮮明對比［11］。

（三）采用理論課程與實驗課程、參觀實習相結合的方式進行講授

對于微觀抽象的技術類理論課程，教師講授得再清楚，學生學過之后依然容易忘記，有些復雜的技術對學生來說還難以理解和掌握，這時開設相匹配的實驗課程非常有必要。實驗課程的開設一方面可以幫助學生理解理論知識，另一方面可以鍛煉學生的動手能力和分析解決問題的能力。理論課與實驗課相結合的方式能夠真正培養(yǎng)出既掌握一定專業(yè)基礎理論，又具備較強專業(yè)技能的能夠快速適應行業(yè)企業(yè)需求的復合型創(chuàng)新型高素質技術技能人才。對教師講授的所有農(nóng)業(yè)生物技術都開展相匹配的實驗課程不太現(xiàn)實，可以選擇一些操作簡單、基礎且有代表性的技術來開展實驗課程，如作物核酸、蛋白的抽提和檢測技術，PCR及其產(chǎn)物檢測技術，植物組織培養(yǎng)技術，蛋白表達技術等。技術的實驗課程的開設時間應該與該技術的理論課程開設時間相匹配，通常應在理論課程結束后不久開設，起到鞏固、強化理論知識，并將理論知識應用于指導實踐的作用。另外，可以通過帶領學生參觀合作公司或基地的方式，讓學生更為直觀地了解生物技術相關課程在生產(chǎn)實踐及社會發(fā)展中的應用，拓展學生的知識面，提高學生將所學知識靈活運用于解決實際問題的能力［6］。

（四）采用學生課堂討論的方式

以上教學方式皆以教師為主導，學生為被動接受者，這樣培養(yǎng)出的學生往往缺乏主觀能動性和獨立思考的能力。通過課堂討論的方式可以激發(fā)學生的學習興趣，活躍學生的思想，培養(yǎng)學生獨立思考、分析和解決問題的能力，這些能力不管是對學生的就業(yè)還是繼續(xù)深造都非常寶貴。課堂討論可以以專題的形式進行，結合行業(yè)領域的實際情況、院校特點和學生已有的能力水平，以提煉、活化、深化教學內(nèi)容為切入點，授課教師可以挑選少數(shù)技術以專題案例式的方式進行課堂討論［6］。限于課程學時和學生的認知水平，課堂討論不宜過多，有3～4個專題即可，這樣既可以達到引導學生獨立思考的目的，也可以讓學生產(chǎn)生興趣。如可對目前湖南農(nóng)業(yè)大學作物遺傳育種領域及各類種子公司使用得較多的分子標記輔助選擇育種技術設置專題進行課堂討論，一個班級分為4～5個討論小組，每組5～6位學生，設置固定的討論時長。在進行課堂討論之前，授課教師僅需復習分子標記的基本知識，然后提出專題題目即可。如專題題目可以設為“如何利用分子標記輔助選擇育種技術改良本校育種專家培育的優(yōu)良不育系C815S的稻瘟病抗性”。進行課堂討論時，學生可以向教師進行相關咨詢，也可以在網(wǎng)絡上進行相關查詢，討論完畢后，每組派一位代表進行小組討論方案的陳述，其他小組成員可以進行補充，最后授課教師根據(jù)每組的討論方案進行評價。這樣的討論過程可以讓學生主動思考，發(fā)揮團結協(xié)作精神，活躍課堂氛圍，使學生對學習內(nèi)容的印象更加深刻，也加強了學生將所學知識應用于解決實際問題的能力。

結語

我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的速度整體落后于工業(yè)與服務業(yè)，隨著新時代科技的快速發(fā)展，要提升我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的競爭優(yōu)勢，則需加速推動農(nóng)業(yè)生物技術向農(nóng)業(yè)領域的滲透，同時，相關的專業(yè)技術人才要在這一過程中發(fā)揮核心作用。農(nóng)業(yè)生物技術產(chǎn)業(yè)屬于知識密集型產(chǎn)業(yè)，對人才的要求比其他產(chǎn)業(yè)更加嚴苛［3］。農(nóng)業(yè)生物技術專業(yè)人員的培養(yǎng)成本高、周期長，不僅要系統(tǒng)學習專業(yè)理論課程，還需積累實驗室研究經(jīng)驗［3］。農(nóng)業(yè)高等院校作為農(nóng)業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要基地，肩負著培養(yǎng)各類農(nóng)業(yè)技術創(chuàng)新人才的責任和使命，是相關人才培養(yǎng)的起源地。而高校中“農(nóng)業(yè)生物技術”課程的開設質量對培養(yǎng)優(yōu)秀的農(nóng)業(yè)生物技術創(chuàng)新人才發(fā)揮著舉足輕重的作用，應當高度重視。本研究對農(nóng)業(yè)院校作物學科相關專業(yè)“農(nóng)業(yè)生物技術”課程的教學內(nèi)容設置和教學方式選擇進行了探索，二者對保證教學質量至關重要。除此之外，教師隊伍質量和教學平臺配套設施的優(yōu)劣等也對課程教學質量和相關人才的培養(yǎng)具有重要影響。