南楠

摘要 基于新農(nóng)科建設(shè)的“四大使命”，結(jié)合分子生物學(xué)前沿性強(qiáng)的特點，本文對吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)專業(yè)分子生物學(xué)課程的理論課程、實驗課程和教學(xué)考核機(jī)制進(jìn)行了深入探索和實踐，構(gòu)建了分子生物學(xué)課程建設(shè)體系。采取理論教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合的授課方式，引導(dǎo)學(xué)生從書本走向企業(yè)，鍛煉了其生產(chǎn)工作的綜合能力素質(zhì)，培養(yǎng)了適應(yīng)社會發(fā)展需求的新型人才。

關(guān)鍵詞 新農(nóng)科；分子生物學(xué)；植物保護(hù)專業(yè)；課程體系

中圖分類號 G420? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 1007-7731（2023）07-0182-05

Research on the Curriculum System Construction of Molecular Biology of Plant

Protection under the Background of New Agriculture

NAN Nan

（College of Plant Protection， Jilin Agricultural University， Changchun Jilin 130118）

Abstract Based on the "four missions" of the new agricultural construction， combined with the characteristics of strong frontiers of molecular biology， the theoretical course， experimental course and teaching assessment mechanism of molecular biology course of plant protection major in Jilin Agricultural University were deeply explored and practiced， and the course construction system of molecular biology was constructed. The teaching method of combining theoretical teaching with experimental teaching has guided students from books to enterprises， exercised the comprehensive ability and quality of production work， and trained new talents to meet the needs of social development.

Keywords new agriculture; molecular biology; major in plant protection; curriculum system

21世紀(jì)以來，生物技術(shù)、信息技術(shù)、工程技術(shù)、人工智能等的快速發(fā)展都對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)學(xué)科產(chǎn)生了深刻影響。為了培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)新型人才，教育部提出并全面落實了新農(nóng)科建設(shè)[1-3]。分子生物學(xué)是農(nóng)業(yè)學(xué)科中的前沿科目，運用分子生物學(xué)理論知識進(jìn)行研究是現(xiàn)今促進(jìn)新興農(nóng)業(yè)發(fā)展的新途徑，且已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)及其他科學(xué)領(lǐng)域，也作為必備的知識體系向所有農(nóng)業(yè)從事者和研究者拋出學(xué)習(xí)的“橄欖枝” [4]。

吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)基于新農(nóng)科的發(fā)展理念，在植物保護(hù)學(xué)院植物保護(hù)專業(yè)設(shè)立了分子生物學(xué)課程，在多年教學(xué)實踐中逐步完善了基于“新農(nóng)科”背景下的分子生物學(xué)的課程建設(shè)體系。其目的是讓專業(yè)學(xué)生能夠深度掌握分子生物學(xué)的基礎(chǔ)知識和實驗技能，以期為當(dāng)前新型農(nóng)業(yè)和科研事業(yè)培養(yǎng)更多具備實踐能力和扎實基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)創(chuàng)新人才，推動我國農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，完成新農(nóng)科建設(shè)的目的。

1 當(dāng)前分子生物學(xué)課程教學(xué)中存在的問題

分子生物學(xué)課程主要包括核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子結(jié)構(gòu)特征、基因和基因組的結(jié)構(gòu)、基因表達(dá)和調(diào)控、表觀遺傳調(diào)控、分子生物學(xué)技術(shù)原理及應(yīng)用、基因組操作技術(shù)等眾多內(nèi)容 [4-5]。當(dāng)前眾多涉農(nóng)高校開設(shè)了分子生物學(xué)課程，主要存在的問題可歸為以下幾點。

1.1 理論課程內(nèi)容較復(fù)雜，學(xué)生理解不透徹

分子生物學(xué)主要強(qiáng)調(diào)了專業(yè)性、前沿性、理論性較強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容，闡述從核酸、蛋白質(zhì)等大分子到基因調(diào)控和表達(dá)體系為主要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，且部分內(nèi)容涉及與許多其他前沿學(xué)科密切相關(guān)的知識，需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容較為寬泛復(fù)雜。教師授課較為普遍的方式為復(fù)述教材內(nèi)容與PPT素材，造成學(xué)生理解不透徹。

1.2 實驗教學(xué)課程設(shè)計不科學(xué)

分子生物學(xué)是理論與實驗相結(jié)合的典型學(xué)科，實驗內(nèi)容必不可少。重要的實驗如提取DNA、RNA，基因克隆、載體構(gòu)建等往往需要較為高級的儀器并輔助以理論教學(xué)，內(nèi)容繁雜，設(shè)置的實驗偏少，致使學(xué)生缺少對操作過程的理解，更難以僅從復(fù)雜的理論知識中收獲實驗的樂趣。另一方面，即使開展實驗課程，也只是由教師向?qū)W生展示，只看不動手導(dǎo)致學(xué)生對實驗儀器和操作感到陌生。對于分子生物學(xué)課程來說，實驗課程的學(xué)習(xí)占比較大，學(xué)生在不掌握實驗內(nèi)容、缺少實踐前提下無法深刻理解學(xué)科的內(nèi)容，久而久之喪失主動性和創(chuàng)新意識。

1.3 教學(xué)考核機(jī)制不完善

課程考試主要是考核學(xué)生理解和運用知識的能力及創(chuàng)新思維[6]。當(dāng)前，教師運用于期末檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)水平的方式局限于閉卷或開卷的考試，這種“填鴨式”教育只要學(xué)生死記硬背就可以通過，而對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解能力被忽略，實驗操作能力被忽視，將學(xué)生的思維固定在了只重視分?jǐn)?shù)、忽略理解的層面中。

2 分子生物學(xué)理論課程的教學(xué)改革

吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)專業(yè)在最近幾版的人才培養(yǎng)方案中均設(shè)立了分子生物學(xué)課程。為響應(yīng)“新農(nóng)科”教育的號召，結(jié)合當(dāng)前學(xué)校信息化教育發(fā)展實際情況，學(xué)校專業(yè)教師進(jìn)行了傳統(tǒng)理論教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂理論教學(xué)和互聯(lián)網(wǎng)+信息化教學(xué) “三位一體”的課程改革。

2.1 傳統(tǒng)理論教學(xué)

傳統(tǒng)理論教學(xué)是學(xué)生學(xué)習(xí)的根本，基本內(nèi)容絕不可棄，要求在保證課程基本理論內(nèi)容的前提下進(jìn)行優(yōu)化，倡導(dǎo)師生間的溝通交流，讓學(xué)生在了解基本理論知識的情況下多而廣地閱讀課程相關(guān)文獻(xiàn)，并向?qū)W生介紹具備前沿分子生物技術(shù)的相關(guān)論文，如近些年廣泛應(yīng)用的CRISPR/Cas9技術(shù)，與課程章節(jié)基礎(chǔ)知識結(jié)合，講授相關(guān)技術(shù)的基本原理。

2.2 翻轉(zhuǎn)課堂理論教學(xué)

翻轉(zhuǎn)課堂模式的引入是傳統(tǒng)理論教學(xué)的發(fā)展創(chuàng)新，該模式區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué)，改變學(xué)生固有傳統(tǒng)思維，翻轉(zhuǎn)師生角色，讓學(xué)生作為主體進(jìn)行課程學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂內(nèi)容包括以下4個部分。①課前導(dǎo)學(xué)：教師依據(jù)教學(xué)大綱，根據(jù)下一節(jié)課堂內(nèi)容編撰試卷，讓學(xué)生自行查找答案，并根據(jù)教程和網(wǎng)絡(luò)資料的輔助理解內(nèi)容，以試卷內(nèi)容準(zhǔn)備課堂PPT內(nèi)容。主動獲取課程相關(guān)知識不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力和興趣，更極大程度地吸收了理論知識，為學(xué)科學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。②課堂教學(xué)：在課堂上，教師認(rèn)真聽取學(xué)生授課內(nèi)容，把握知識脈絡(luò)，積極引導(dǎo)學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容，輔助學(xué)生完成課程內(nèi)容。③學(xué)生互評：在授課完成后，其他同學(xué)先對課程主講同學(xué)進(jìn)行提問，指出錯誤點，進(jìn)行講課的同學(xué)對此作答。④教師答疑：上述環(huán)節(jié)結(jié)束后，教師對存在問題進(jìn)行統(tǒng)一回答，并做出點評。

2.3 互聯(lián)網(wǎng)+信息化理論教學(xué)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢，專業(yè)教師在備課時，整合教學(xué)內(nèi)容與網(wǎng)絡(luò)資源，利用學(xué)習(xí)通和騰訊會議這2個App，將分子生物學(xué)課程采用網(wǎng)絡(luò)課程形式，以圖片、PPT、實驗操作視頻等形式，呈現(xiàn)分子生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容。上傳前沿技術(shù)資料和論文，供學(xué)生自由下載學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的知識面，與現(xiàn)代最新的分子生物學(xué)接軌，增進(jìn)學(xué)生對分子生物學(xué)的理解。學(xué)習(xí)通和騰訊會議的使用，充分利用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)[7]。在學(xué)生參與實驗操作時，可以隨時回顧，鞏固知識點。

3 分子生物學(xué)實驗課程的教學(xué)改革

基于分子生物學(xué)實踐性強(qiáng)的特點，豐富了實驗課程，實驗課程以“基因工程技術(shù)”為核心，結(jié)合植物保護(hù)專業(yè)與學(xué)校實際情況具體實踐如下。

3.1 開設(shè)多媒體實驗課程

分子生物學(xué)是實踐性極強(qiáng)的學(xué)科，為增強(qiáng)學(xué)生的主動性、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，學(xué)校將學(xué)科需要進(jìn)行學(xué)習(xí)的實驗運用多媒體進(jìn)行仿真實驗（見圖1）。這種新型的實驗教學(xué)方式不僅能真實還原課程內(nèi)容，如將藥劑的配制、儀器的正確操作清晰明了向?qū)W生展示出來，使學(xué)生對課程更有興趣，還有可能促進(jìn)學(xué)生深度了解信息技術(shù)。

3.2 建立多媒體仿真實驗?zāi)M平臺

由于分子生物學(xué)所需儀器、藥劑復(fù)雜，限制了某些實驗的進(jìn)行，多媒體仿真化學(xué)實驗?zāi)M平臺的建立極大地方便了師生的教學(xué)和學(xué)習(xí)。例如，DNA的提取、PCR的擴(kuò)增、瓊脂糖凝膠電泳、信使RNA剪切、ELISA技術(shù)等實驗，在仿真平臺里同真實實驗學(xué)習(xí)學(xué)生一樣，從實驗儀器的準(zhǔn)備、藥劑的配制到實驗的操作和得出結(jié)論，熟練地掌握整個實驗流程。

4 分子生物學(xué)結(jié)合畢業(yè)論文延伸教學(xué)

鑒于學(xué)生畢業(yè)論文需要一整套完整的實驗設(shè)計，分子生物學(xué)又是一個以實驗為主的學(xué)科，將本科學(xué)位論文的實驗和論文撰寫與分子生物學(xué)的研究方向結(jié)合，畢業(yè)論文指導(dǎo)教師根據(jù)分子生物學(xué)實驗課程，指導(dǎo)學(xué)生整體的畢業(yè)論文設(shè)計和實驗的安排。

4.1 開題

結(jié)合分子生物學(xué)課程和實驗室研究方向等情況，為學(xué)生確定畢業(yè)論文題目，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行資料收集和實驗具體內(nèi)容的了解，并自行撰寫前言、綜述部分。學(xué)生則自行查閱分子生物學(xué)的相關(guān)論文、書籍，對前人研究進(jìn)行消化、吸收，結(jié)合論文題目，與指導(dǎo)教師探討，確立可行的分子生物學(xué)試驗計劃，完成開題。在此過程中，學(xué)生進(jìn)一步掌握分子生物學(xué)相關(guān)基礎(chǔ)理論，且能夠自發(fā)設(shè)計可行的分子生物學(xué)試驗，真正做到了主動性、創(chuàng)新意識、基礎(chǔ)理論的結(jié)合。

4.2 分子生物試驗

植物保護(hù)專業(yè)學(xué)生雖已在分子生物實驗課程中完成了部分試驗，但對整體的畢業(yè)論文試驗仍不夠了解，需要教師的指導(dǎo)。在此過程中，由于試驗存在的不足，在反復(fù)的試驗操作中，改進(jìn)試驗設(shè)計，不斷閱讀文獻(xiàn)、書籍，歸納知識點，不斷吸收新技術(shù)、新理論。在試驗完成后，學(xué)生已完整掌握了其畢業(yè)論文試驗的整個流程與試驗機(jī)理，從而大大提高了學(xué)生在企業(yè)實習(xí)、工作的素質(zhì)和能力。

4.3 數(shù)據(jù)處理與論文撰寫

近年來，植物保護(hù)專業(yè)試驗數(shù)據(jù)分析采用Python、R語言、Matlab等軟件來處理數(shù)據(jù)，能將分析的數(shù)據(jù)以精美圖片展示。數(shù)據(jù)分析輸出結(jié)果后進(jìn)行論文撰寫，對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析，得出結(jié)論，完成畢業(yè)論文。通過學(xué)生對數(shù)據(jù)處理軟件的學(xué)習(xí)，論文的撰寫、學(xué)生的科研工作能力、寫作水平水準(zhǔn)都會得到提升，在其讀研或科研院所工作都會有一定的優(yōu)勢。

5 課程考核機(jī)制改革

對于本科教育的考核方式改革，結(jié)合分子生物學(xué)課程特點，對植物保護(hù)專業(yè)的教學(xué)考核機(jī)制進(jìn)行了改革，主要包括理論課程考核和實驗操作考核2個部分。

5.1 理論課程考核

為弱化傳統(tǒng)期末考試對學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)能力、方法、態(tài)度、效果的不良影響，從“重記憶”向“重能力”轉(zhuǎn)變，理論教學(xué)考核標(biāo)準(zhǔn)見表1。

分子生物學(xué)課程考核成績的構(gòu)成十分豐富，從理論到實踐能力對學(xué)生的學(xué)習(xí)程度進(jìn)行精確評估，由課堂提問、聽課狀態(tài)、考勤、隨堂測驗、文獻(xiàn)閱讀、小組專題報告、翻轉(zhuǎn)課堂、階段考試、期末考試成績構(gòu)成。根據(jù)學(xué)生成績，將其制成雷達(dá)圖，生成信息化考評圖，見圖2。圖2中深色曲線為滿分，淺色曲線為學(xué)生成績，從學(xué)生的成績形成雷達(dá)曲線，就可以了解學(xué)生在哪個方向存在不足，從而進(jìn)行指導(dǎo)教學(xué)。

5.2 實驗操作考核

實驗在分子生物學(xué)課程中占據(jù)了重要地位，對實驗操作進(jìn)行“競賽式”考核，利用多媒體仿真實驗?zāi)M器，讓每個學(xué)生進(jìn)行實驗操作，單獨進(jìn)行考核[8]。老師充當(dāng)評委，根據(jù)實驗完成度、操作時間和熟練度進(jìn)行打分，見圖3。根據(jù)圖表曲線形狀，圖3中深色曲線為滿分，淺色曲線為學(xué)生成績，了解學(xué)生的優(yōu)點與不足，從而針對學(xué)生不足進(jìn)行指導(dǎo)教學(xué)。

6 校企合作，深化“實踐”教學(xué)

校企合作是對學(xué)生學(xué)習(xí)程度檢驗的重要舉措，強(qiáng)化學(xué)生專業(yè)知識的同時鍛煉實踐能力，對農(nóng)學(xué)專業(yè)人才的培養(yǎng)具有重要的現(xiàn)實意義[9]。植物保護(hù)專業(yè)分子生物學(xué)課程體系建設(shè)中體現(xiàn)了產(chǎn)教融合模式，見圖4。通過強(qiáng)化校企合作，進(jìn)行科研產(chǎn)教等相互有機(jī)融合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維及分析解決問題的能力，為其畢業(yè)后的實際就業(yè)發(fā)展創(chuàng)造獨特優(yōu)勢，滿足教育部“新農(nóng)科”戰(zhàn)略建設(shè)對復(fù)合型高素質(zhì)人才培養(yǎng)的能力需求。

理論教學(xué)、實驗教學(xué)和企業(yè)實習(xí)3個不同的鍛煉形式，是從理論知識到學(xué)生操作最后到實踐鍛煉，逐步深化“實踐”教學(xué)。3種鍛煉形式的階段性發(fā)展又分為初步學(xué)習(xí)、周期性考試、個人能力評價3個層次，層層推進(jìn)，校內(nèi)教學(xué)、科研，企業(yè)實踐、訓(xùn)練，各個階段層次相互關(guān)聯(lián)，完整實現(xiàn)校內(nèi)校外一體化產(chǎn)教融合[10]。

7 結(jié)語

自“新農(nóng)科”建設(shè)以來，全國農(nóng)業(yè)高校本著“為學(xué)生謀未來，為國家謀人才”的原則，承擔(dān)著實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的重要使命。吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)作為吉林省重點農(nóng)業(yè)高校，植物保護(hù)專業(yè)分子生物學(xué)課程在傳統(tǒng)理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行“三位一體”教學(xué)改革，旨在牢牢鞏固學(xué)生理論知識、發(fā)展學(xué)生主觀能動性和學(xué)習(xí)潛力，使學(xué)生在校通知識，在企業(yè)有技術(shù)，鍛煉其綜合實踐能力，為學(xué)生未來發(fā)展提供了更多的可能，也為“新農(nóng)科”戰(zhàn)略的建設(shè)提供參考。

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（責(zé)編：張宏民）