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农业高校园艺植物生物技术教学改革

现代生物技术是当今世界上最重要的高新技术之一,主要是指以现代生命科学原理为基础、结合基础科学的原理与先进技术手段,改造生物体或加工生物原料,生产人类所需产品或达到某种目的的综合性学科,目前已经在各个科学领域发挥着举足轻重的作用.《园艺植物生物技术》是以园艺植物为材料,利用生物技术,创造或改良种质或生产生物制品的一门技术,它是园艺学和生物技术的交叉技术学科,是在植物组织培养、植物细胞工程、植物染色体工程、植物基因工程、植物分子标记和生物信息学等现代生物技术手段基础上产生和发展起来的,已经成为各个农林院校重要的专业基础课程之一[1].如何提高教学质量,培养农业生物技术创新型和应用型人才,以更好地适应现代农业的需求,也成为本门课程教学改革的最终目标.鉴于此,作者以西北农林科技大学为例,对《园艺植物生物技术》课程进行了改革探索,以期提高教学质量、增强教学效果.

一、课程现状简介

《园艺植物生物技术》是西北农林科技大学园艺专业大二学生开设的一门专业选修课程.该课程的主要内容包括园艺植物生物技术的现状、概念、理论、基本操作技术和应用等,含32个理论课时和16个实验课时.通过本课程的学习,要求学生系统掌握园艺植物生物技术相关基本原理和技术,为从事相关研究及其产业应用奠定良好的理论和技术基础.

二、存在问题

1.教学内容陈旧.《园艺植物生物技术》作为一门新兴交叉学科,随着植物生物技术与科学技术的发展,涉及的领域日益广阔,蕴含的理论知识和技术也日益丰富,现有的学时很难将基础知识和新兴知识全面系统地讲完.在理论课实际教学过程中,教师为了尽可能将基础知识讲完,教学内容往往集中在教材的经典理论知识讲解上,这导致教学内容相对陈旧,无法跟上时展步伐,缺少前沿性.在实验课上,现有的实验课内容主要包括实验室布局及仪器设备介绍、常用试剂的配制、植物基因组DNA的提取、大肠杆菌质粒DNA提取、核酸电泳和PCR反应及植物性状的分子标记,选择这些实验主要原因一方面由于这些实验是本门课程的基础实验,另一方面也与这些实验和大肠杆菌热激转化、酵母双杂交、Western Blot等实验相比,具有实验周期短,反应简单等特点.但是这种教学方式也会导致学生被动性高,兴趣不够,从而影响教学效果,缺乏一定的实用性[2].

2.教学方法单一.在理论课实际教学中,教师为了在有限时间内尽可能讲授更多的理论知识,在课堂上多采用传统的“满堂灌”方式,加上本门课程相对其他课程更加抽象,涉及到的基本概念比如质粒、DNA等均属于微观事物,比较晦涩难懂,导致学生课后表示“听不懂”,进而回避选修本门课程.在实验课实际教学中,传统教学方法仍然是上课之前教师将上课所需用到的实验试剂和实验员进行沟通,由实验员在上课之前为学生准备好,上课时教师将实验目的、实验材料、实验步骤通过PPT为学生讲授,学生则按照课件及实验员准备好的材料和仪器按部就班进行操作,实验完成以后将结果用几句话总结写在实验报告交上即可[3].整个过程学生缺乏自主创作,只是根据实验步骤机械实验,此外,实验报告的同质化也非常严重,难以区分优良中差,导致实验课教学效果大打折扣.

3.学生知识结构不足.《园艺植物生物技术》作为一门交叉学科,涉及到生物化学、分子生物学、微生物学、植物遗传学和植物生理学等多学科知识.对于园艺专业学生而言,其知识架构往往集中于植物遗传学和植物生理学等,对于生物基础理论知识则相对薄弱不足[4],尤其是本院学生在学习本门课程之前,尚未修习《分子生物学》这一基础课程,因此导致对生物技术核心部分的理解出现严重障碍.讲到关键生物技术时,其中涉及到的一些常规的专业名词学生却并不理解,如果教师将这些专业名词逐个讲解完,又会造成时间不足,导致重点讲授内容草草收场,从而打击学生的积极性,影响教师的教学效果.

三、教学改革措施探讨

1.优化教学内容.由于理论课时有限,在教学内容上,可以适当压缩一些传统的生物技术理论和技术,例如植物基因工程的基础知识与技术中关于DNA、RNA、蛋白质基本结构的内容可以适当压缩,此外,一些不常用的载体、工具酶等的介绍也可以适当压缩.同时,将压缩的时间用于结合最新报道,讲授一些新兴或常用的理论与技术,以及一些学科前沿的发展态势,帮助学生建立与时俱进的理论实践知识.此外,还可以教授学生了解一些常用的生物学工具或网站,鼓励他们利用课外时间进行自学,帮助其在有限时间内接受更多的有效信息,开阔视野.

在实验课上,《园艺植物生物技术》教学内容的优化应该集中在“基础性、实用性和系统性”,尽量减少验证性的实验,增加开放性或者开创性实验,从而培养学生的动手实践能力和协同创新能力.例如植物基因组DNA的提取、大肠杆菌质粒DNA提取、核酸电泳和PCR反应及植物性状的分子标记,可尝试总结为一个系统课题.比如植物各个性状的分子标记检测,由学生自主查阅文献,选择不同实验材料,设计实验内容和实验步骤,最后根据实验结果进行阐述.整个过程学生参与度更高,有助于提高实验课的教学效果.2.丰富教学方法.在理论课堂上,教师最需要克服的就是如何在有限时间之内将本门课程大量抽象且晦涩难懂的内容高效地输出给学生,因此,除了传统的“灌输”方式,还可以采取一些灵活多变的教学形式,在教学工作中加入一些视频或者与日常生活息息相关的例子,来吸引学生的注意力,帮助其理解微观抽象的内容[5].比如在讲授PCR原理及主要分类的时候,用常规的语言文字描述,学生很难理解,不能达到良好的效果.这时候一方面可以采取动画形式,将PCR的过程用动画方式阐述出来;此外还可以从网上热门例如“小Y老师带你感受不一样的PCR”等入手,帮助学生在枯燥的专业知识中寻找乐趣,在提升学生学习兴趣的同时,在观看视频过程中学习相关的背景知识,更有利于相关知识点的记忆和理解.

在实验课堂上,教师最需要克服的就是如何避免学生不加以理解的机械操作,因此在讲授过程中,适当调动学生的主观能动性,采用“参与式教学”以及“互动式教学”.一方面加入自主选择课题,由学生成立兴趣小组,根据自己的兴趣选择不同课题,并查阅文献,设计实验,总结实验结果;此外,还可以将实验课的传统讲授方式和讲座形式结合,加强互动教学,将每个实验分给不同小组后,由学生进行实验前准备,课堂讲授,教师和其他学生进行提问交流,这样也可以有效提高学生的互动参与程度[6].

3.完善学生知识结构,加强教学团队建设.随着生物技术在农林领域使用的日益广泛,农林院校园艺专业在重视传统农林核心课程的同时,应该逐步加大现代生物技术相关课程的投入.合理安排教学课程顺序,在《园艺植物生物技术》之前加入《分子生物学》等相关基础课程,帮助学生完善知识架构,填补其在生物技术基础知识的漏洞,从而有利于提高教师在教学工作中的教学效率.

教师是决定教学质量的核心,在教学过程中,不同的教师由于其专业领域不同,背景知识有所差异,在课堂讲授时可能采取不同的教学方法和模式,造成教学效果的差异.比如本教学团队包括了教授、副教授和讲师,教授具有丰富的教学经验,对于一些知识框架的整体把握度更准确;讲师相对年轻,接受新事物能力更快,对一些新兴实验技术和教学方法掌握更好.因此,教学团队需要一个核心人物进行教学大纲的总制定,在教学过程中教学团队还需要定时保持交流沟通,保证所教授内容的一致性,并促进优秀教学方法和教学资源的交流和共享,从而保证教学效果.

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