生物類專業(yè)植物細胞工程實驗教學(xué)改革探討

賈明良 方荷芳 徐玲玲 廖亮

摘 要：該文通過優(yōu)化教學(xué)形式、集中技能培訓(xùn)、鼓勵學(xué)生自主選題結(jié)合開放式指導(dǎo)以及改革課程考核方式等，對生物類專業(yè)植物細胞工程實驗課程進行了改革探索，不僅提升了學(xué)生的專業(yè)技能和科研創(chuàng)新能力，而且提高了教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；生物類專業(yè)；植物細胞工程實驗

中圖分類號 G642；Q813 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）18-0142-03

Teaching Reform of Plant Cell Engineering Experiment in the Majors Concerning Biology

Jia Mingliang et al.

（College of Pharmacy and Life Sciences，Jiujiang University，Jiujiang 32000，China）

Abstract：The teaching reform studies on plant cell engineering experiment in the majors concerning biology were conducted by optimizing the teaching system，concentrating skill training，encouraging students to choose their own topics combined with open instruction and improving the assessment system，etc.，which effectively improved both the specialized skill and scientific research innovation ability of students and the teaching effectiveness.

Key words：Teaching reform；Majors concerning biology；Plant cell engineering experiment

植物細胞工程（Plant Cell Engineering）作為生物技術(shù)的重要組成部分，經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)在生命科學(xué)的各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，成為科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的重要的技術(shù)手段。特別是利用植物細胞工程技術(shù)進行種苗培育及擴繁，已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種苗生產(chǎn)中，取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益[1-2]?，F(xiàn)階段，許多農(nóng)業(yè)企業(yè)、生物公司和科研院所對于熟練掌握植物細胞工程相關(guān)技術(shù)的人才有較大的需求。為適應(yīng)社會的發(fā)展，九江學(xué)院藥學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院將植物細胞工程課程作為生物類專業(yè)（生物工程、生物技術(shù)、生物科學(xué)）的四大專業(yè)課程之一。作為一門實踐性要求較高的課程，其配套的實驗教學(xué)部分的開設(shè)，直接涉及到學(xué)生的技能養(yǎng)成以及科研創(chuàng)新思維的培養(yǎng)[3]。本文結(jié)合植物細胞工程課程的特點和要求以及實際教學(xué)情況，對植物細胞工程實驗教學(xué)質(zhì)量的提高進行了探討，以期為該課程的教學(xué)改革提供參考。

1 植物細胞工程實驗教學(xué)傳統(tǒng)模式中存在的問題

作為生物類專業(yè)的必修（或選修）課程，植物細胞工程一般是在大三學(xué)年開設(shè)，此時學(xué)生已經(jīng)完成了基礎(chǔ)課程以及專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，對于細胞工程課程的理論講授接受度較高。生物類專業(yè)開設(shè)的植物細胞工程課程共48學(xué)時，其中理論課32學(xué)時，實驗課16學(xué)時。作為一門實踐要求較高的課程，其實驗環(huán)節(jié)是不可或缺的，而如何在有限的課時中進行技能訓(xùn)練和科研創(chuàng)新思維的培養(yǎng)是該實驗課程面臨的問題。

傳統(tǒng)的植物細胞工程實驗教學(xué)的模式程序一般為在課前教師預(yù)先準備儀器、材料，課上進行目的、原理、步驟等的講解演示，然后學(xué)生分組進行重復(fù)模擬，最后學(xué)生寫出實驗報告。由于學(xué)生進行的是重復(fù)的驗證性實驗，不利于學(xué)生科研思維以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，并且整個實驗過程中學(xué)生參與度較低，分組后有部分學(xué)生由于各方面原因甚至不愿動手操作，這非常不利于操作技能的培養(yǎng)。因而傳統(tǒng)教學(xué)模式培養(yǎng)出來的學(xué)生很難適應(yīng)現(xiàn)代生命科學(xué)發(fā)展對人才的要求。此外，所用的實驗材料一般為一種或幾種，相對單一，同時取材也容易受限于季節(jié)的變化，對實驗課程的開展也會有一定影響。因此有必要對傳統(tǒng)植物細胞工程實驗課程進行教學(xué)改革。

2 植物細胞工程實驗教學(xué)改革模式

2.1 教學(xué)形式改革 針對現(xiàn)階段老師講學(xué)生聽的傳統(tǒng)教學(xué)方式容易引起學(xué)生倦怠的問題，采取“翻轉(zhuǎn)課堂”的形式[4]進行基本知識的傳授。主要的形式為在實驗課程開展之前，首先提供多種類型的視頻供學(xué)生預(yù)先觀看學(xué)習(xí)，并告知后續(xù)需要進行考核，以督促學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)。視頻內(nèi)容主要分為兩個部分：第一部分為興趣提升部分，準備了與植物細胞工程相關(guān)的產(chǎn)業(yè)化及研究視頻，如蝴蝶蘭、鐵皮石斛、金線蓮、大花蕙蘭等的產(chǎn)業(yè)化及植物細胞工程育種方法等，提升學(xué)生的興趣，同時使學(xué)生了解本課程的重要性及實用性。第二部分為技能培訓(xùn)部分，主要準備植物細胞工程相關(guān)的技能視頻，如母液配制、培養(yǎng)基配制滅菌、外植體滅菌接種、繼代及生根轉(zhuǎn)接操作等相關(guān)視頻，讓學(xué)生預(yù)先有感性認識，將實驗操作演示部分標準化。此種教學(xué)形式可在很大程度上彌補實驗課程課時數(shù)較少的缺陷。

2.2 集中技能培訓(xùn) 主要指的是在實驗課程開始的前2個學(xué)時中，集中完成對學(xué)生的安全教育、儀器操作、相關(guān)試劑配制、無菌操作等基本技能的培訓(xùn)。此部分需與學(xué)生的自主學(xué)習(xí)緊密聯(lián)系，在學(xué)生進行視頻觀看學(xué)習(xí)后進行答疑講解，隨后進行理論考核，考核合格后方可進行集中技能培訓(xùn)。集中技能培訓(xùn)的核心是無菌操作，主要訓(xùn)練的是外植體滅菌接種和繼代轉(zhuǎn)接無菌操作的技能，分為臺下模擬操作及臺上實操兩部分。首先學(xué)生需要在傳統(tǒng)試驗臺上嚴格按照無菌操作的規(guī)范要求進行模擬訓(xùn)練，模擬訓(xùn)練考核合格后方可到超凈工作臺實際操作。此種方式一方面解決了儀器臺套數(shù)不足的問題，另一方面可使得每一個學(xué)生都得到技能的訓(xùn)練，提高了學(xué)生的動手能力。集中技能培訓(xùn)的考核包括理論考核、模擬考核和實操考核三部分，理論考核通過后進行技能培訓(xùn)，模擬考核通過才能進行上臺實操，實操考核主要以上臺實操的污染率作為考核標準。

2.3 學(xué)生自主選題及實驗 傳統(tǒng)的植物細胞工程實驗往往是不同的小組之間使用同樣的培養(yǎng)基和植物材料，按照規(guī)定的操作流程進行實驗，這樣雖然有助于實驗課程的開展，但也在一定程度上抑制了學(xué)生自主創(chuàng)新能力的發(fā)展。針對于此，我們將其進行改革，改為學(xué)生在完成理論考核和技能考核后，自主選擇感興趣的實驗材料，同時自主到中國知網(wǎng)、維普、萬方等數(shù)據(jù)庫中查閱相關(guān)文獻。隨后在老師的指導(dǎo)下制定相應(yīng)的實驗方案和步驟，從而每組配制不同培養(yǎng)基、采用不同的滅菌方法和繼代方式，開展相應(yīng)的實驗。從實際情況來看，學(xué)生選擇的材料與教材上的材料相差較大，如有的學(xué)生去花店購買月季、康乃馨、百合、蘆薈等，有的學(xué)生則到菜場購買番茄、辣椒、土豆和花椰菜等。經(jīng)詢問多數(shù)同學(xué)對自主選擇的材料都具有較高的興趣，更愿意查閱相關(guān)文獻資料并開展實驗，可見，通過自主選題，調(diào)動了學(xué)生的積極性和參與性，同時通過文獻查閱總結(jié)以及自主實驗，也可充分訓(xùn)練創(chuàng)新性思維，提高學(xué)生的綜合能力。

2.4 小班制、項目小組式、開放式指導(dǎo) 學(xué)生自主選題和自主實驗無疑會增加教師和學(xué)生的工作量。為調(diào)節(jié)課程改革工作量的增加和實驗課時不足的矛盾，課程在實施的過程中采取了小班制的分組方式，如以2013級生物工程班30人為例，將其分為甲、乙兩大組，每組15人，設(shè)為一個小班。同時將兩個大組分別分為5個小組，每組3人。在分組的同時，結(jié)合植物生長緩慢的特點，將16課時分單雙周實施，甲組于單周上課，乙組于雙周上課。這樣的小班制課程可以有效地使每位同學(xué)都得到良好的技能訓(xùn)練，同時還有利于植物生長過程的觀察。除小班制的課堂上課時間以外，課程還結(jié)合教研室在研的各類國家級省級項目，吸引學(xué)生加入項目組進行研究，以項目小組的形式開展實驗教學(xué)。由于學(xué)生在整個過程中都是自主選材，自主實驗且還可以加入項目組，因此學(xué)生的積極性非常高，會在課下時間到實驗室進行實驗操作。除此之外，與以上措施配套的非常重要的一點是植物細胞工程實驗室是完全開放式的實驗室，學(xué)生經(jīng)過理論和技能考核通過后，組建項目小組進入實驗室隨時展開實驗，從而保證了學(xué)生實驗技能和創(chuàng)新思維的訓(xùn)練培養(yǎng)。同時教研室老師還建立了課程QQ群，學(xué)生在實驗過程中遇到的問題可以隨時提問，老師會及時解答，方便學(xué)生與老師之間溝通，同時學(xué)生之間也會進行討論交流，促進了學(xué)習(xí)及課程的開展。

2.5 評價考核方式改革 傳統(tǒng)的實驗課程評價方式主要有平時成績、實驗報告成績和考核成績組成。由于采用自主選題自主實驗的方式，需要更為合理的評價體系。課程在設(shè)置評價體系時綜合考慮了每個學(xué)生的表現(xiàn)，將考核評價分為以下4個部分：第一部分為每位學(xué)生集中技能培訓(xùn)時的考核成績，包括理論考核，模擬考核和實操考核三個方面；第二部分為每位學(xué)生的平時表現(xiàn)成績；第三部分是每個小組需要每月（即4個課時）進行一次實驗進展匯報總結(jié)，作為小組總體成績（共需上交三次進展匯報）；第四部分為在課程結(jié)束時每個小組需要結(jié)合實驗進展嚴格按照期刊論文寫作規(guī)范撰寫一篇科研論文，同時上交完成的植物培養(yǎng)作品，根據(jù)論文及作品進行評價。綜合植物細胞工程實驗課程特點，以上4個部分的成績比重設(shè)置為：總成績=集中技能培訓(xùn)成績×35%+平時表現(xiàn)成績×15%+小組實驗進展匯報成績×15%+小組論文及作品成績×35%。通過這種考核方式，重視技能培訓(xùn)，使得每位同學(xué)都能夠獲得良好的實驗技能，同時也重視實驗結(jié)果。既知識獲取的程度體現(xiàn)在小組論文及最終的作品中，既大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)，以實際產(chǎn)品來體現(xiàn)教學(xué)的效果，突出了植物細胞工程作為工學(xué)類課程在生物類專業(yè)課程中的特色和重要性。

3 結(jié)語

通過翻轉(zhuǎn)課堂的形式結(jié)合在技能培訓(xùn)前的理論考核使學(xué)生首先掌握理論知識，同時利用集中的技能培訓(xùn)考核使每位學(xué)生具備基本的實驗操作技能，隨后以自主選題、項目小組及開放式指導(dǎo)等方式大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣及自主性。這一課程改革方式頗受學(xué)生歡迎，每年都有許多學(xué)生選擇植物細胞工程課題作為畢業(yè)論文的方向，并且每年都有學(xué)生參與到教師的科研項目中，從而也進一步促進了學(xué)生的能力培養(yǎng)及教師的科研水平。但在實際的實施過程中，筆者發(fā)現(xiàn)自主選題自主實驗結(jié)合開放式指導(dǎo)方式在提高教學(xué)質(zhì)量方面雖然具有積極的作用，但也隨之加重了教師及教輔人員的工作量，同時也對教師的知識和業(yè)務(wù)水平提出了新的挑戰(zhàn)。因此，今后還需要進一步改善實驗條件，提高教師的綜合能力，才能進一步完善生物類專業(yè)植物細胞工程實驗課程的改革?？傮w來說，通過一系列的改革，促進了學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，提高了教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻

[1]宋思楊，樓士林.生物技術(shù)概論[M].北京：科學(xué)出版社，2003.

[2]朱至清.植物細胞工程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[3]霍學(xué)慧，王建華，郭風(fēng)法，等.改革實驗教學(xué)模式 提高學(xué)生綜合素質(zhì)[J].實驗室研究與探索，2011（3）：278-279.

[4]何克抗.從“翻轉(zhuǎn)課堂”的本質(zhì)，看“翻轉(zhuǎn)課堂”在我國的未來發(fā)展[J].電化教育研究，2014（7）：5-16.