《植物組織培養(yǎng)》實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革初探

摘 要: 植物組織培養(yǎng)是一門(mén)專(zhuān)業(yè)性、操作性和實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)類(lèi)課程，近年來(lái)國(guó)內(nèi)各農(nóng)林院校的農(nóng)學(xué)、園藝、林學(xué)和綜合性院校、師范院校的生物和生物技術(shù)等本、專(zhuān)科專(zhuān)業(yè)都相繼開(kāi)設(shè)了植物組織培養(yǎng)課程。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是《植物組織培養(yǎng)》課程教學(xué)的中心和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文從五方面就河池學(xué)院近幾年《植物組織培養(yǎng)》實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革模式進(jìn)行了探討和總結(jié)。

關(guān)鍵詞: 植物組織培養(yǎng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 改革模式

植物組織培養(yǎng)是20世紀(jì)初以植物生理學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)技術(shù)，是指從植物體分離出符合需要的組織、器官、細(xì)胞或原生質(zhì)體等，通過(guò)無(wú)菌操作，在人工控制條件下進(jìn)行培養(yǎng)以獲得再生的完整植株或生產(chǎn)具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的其他產(chǎn)品的技術(shù)，經(jīng)過(guò)一百多年發(fā)展已成為現(xiàn)代生物工程技術(shù)中的一個(gè)重要組成部分。在過(guò)去短短的40多年時(shí)間里，它以極其迅猛的發(fā)展速度，成為生物工程技術(shù)應(yīng)用最廣和最具有生命力的分支之一，為優(yōu)良品種的快速繁殖、培育脫毒苗木、進(jìn)行突變體篩選培育、遺傳育種、藥用植物工廠(chǎng)化生產(chǎn)、種質(zhì)資源保存和植物基因庫(kù)建立等方面開(kāi)辟了有效的新途徑，目前其應(yīng)用已經(jīng)滲透到植物生理學(xué)、病理學(xué)、藥學(xué)、遺傳學(xué)、育種及生物化學(xué)等各個(gè)研究領(lǐng)域，也成為現(xiàn)代植物生物技術(shù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的的重要研究技術(shù)和手段之一。不僅如此，植物組織培養(yǎng)在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、工業(yè)和醫(yī)藥業(yè)等各領(lǐng)域的應(yīng)用更是獨(dú)占鰲頭，給人類(lèi)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，近年來(lái)國(guó)內(nèi)各農(nóng)林院校的農(nóng)學(xué)、園藝、林學(xué)和綜合性院校、師范院校的生物和生物技術(shù)等本、專(zhuān)科專(zhuān)業(yè)都相繼開(kāi)設(shè)了植物組織培養(yǎng)課程[1-2]。植物組織培養(yǎng)是一門(mén)專(zhuān)業(yè)性、操作性和實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)類(lèi)課程，要求學(xué)生運(yùn)用已掌握的基本理論知識(shí)和基本實(shí)驗(yàn)技能，完成較為復(fù)雜的專(zhuān)業(yè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)，所以，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)是該課程教學(xué)的中心和關(guān)鍵環(huán)節(jié)[3-4]。

河池學(xué)院位于廣西壯族自治區(qū)中部偏北，是河池市唯一一所綜合性大學(xué)，2003年升格為本科，化學(xué)與生命科學(xué)系是我院最早設(shè)立的教學(xué)系之一，近幾年來(lái)生物教研室一直在探索專(zhuān)業(yè)課程的設(shè)置，從2005年至今，開(kāi)設(shè)有生物科學(xué)、生物技術(shù)2個(gè)本科專(zhuān)業(yè)和生物教育、生物技術(shù)及應(yīng)用2個(gè)專(zhuān)科專(zhuān)業(yè)。目前開(kāi)設(shè)有生物科學(xué)、生物技術(shù)本科專(zhuān)業(yè)和生物技術(shù)及應(yīng)用專(zhuān)科專(zhuān)業(yè)。不論是本科還是專(zhuān)科，所有的生物專(zhuān)業(yè)都開(kāi)設(shè)有植物組織培養(yǎng)這門(mén)課，足見(jiàn)該課程在生物專(zhuān)業(yè)的重要性。針對(duì)我院我系的實(shí)際情況和地方特色，我根據(jù)植物組織培養(yǎng)這門(mén)課的技術(shù)特殊性，結(jié)合自身在教學(xué)崗位的經(jīng)驗(yàn)，并參考其他高校的教學(xué)方法，對(duì)植物組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了嘗試和改革，從近3年7個(gè)班的教學(xué)成果來(lái)看均取得了一定的成績(jī)。我摸索出一套適合我系開(kāi)展植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式，現(xiàn)將此模式總結(jié)如下。

一、提高認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，優(yōu)化師資力量

我院充分認(rèn)識(shí)到植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的重要性，為加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，我院加大了投資力度，從2000年組建專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)室，并采購(gòu)一批設(shè)備，在隨后的幾年里，不斷擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，目前實(shí)驗(yàn)室總面積達(dá)到200多平方米，設(shè)有準(zhǔn)備室、洗滌室、天平室、無(wú)菌操作室和培養(yǎng)室，溫室大棚也在籌備建設(shè)當(dāng)中。不僅如此，2009年實(shí)驗(yàn)室還添置了超凈工作臺(tái)、全自動(dòng)高壓滅菌鍋、冷暖空調(diào)、接種工具消毒器、人工光照恒溫培養(yǎng)箱、萬(wàn)分之一電子天平、振蕩式搖床、定時(shí)器等教學(xué)設(shè)備和儀器，為組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了良好的硬件條件。在師資力量上，有三名研究生長(zhǎng)期從事植物組織培養(yǎng)工作，可作為專(zhuān)職教師，另外還引進(jìn)一名研究生從事生物實(shí)驗(yàn)室管理，大大改善了師資隊(duì)伍的學(xué)歷結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了師資隊(duì)伍。

二、統(tǒng)籌規(guī)劃，合理安排課時(shí)，確保實(shí)驗(yàn)開(kāi)出率

我院針對(duì)不同本科專(zhuān)業(yè)和本、專(zhuān)科不同的培養(yǎng)目的，把植物組織培養(yǎng)課程設(shè)置為生物技術(shù)本科和生物教育、生物技術(shù)及應(yīng)用專(zhuān)科專(zhuān)業(yè)的必修課和生物科學(xué)的專(zhuān)業(yè)選修課，并安排了不同的理論課和實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)比例。生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)的植物組織培養(yǎng)課程注重的是學(xué)生知識(shí)面的開(kāi)拓，使學(xué)生更好地理解植物細(xì)胞的全能性，掌握植物組織培養(yǎng)的基本知識(shí)和技能，了解一些組培常規(guī)方法繁殖珍、稀、缺、優(yōu)品種，以及該技術(shù)在基因重組、突變體誘導(dǎo)和篩選、苗木脫毒等方面的優(yōu)越性和目前國(guó)際上在植物繁殖領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和最新研究進(jìn)展。為了加深學(xué)生對(duì)該課程的理解和培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，我們強(qiáng)調(diào)理論課和實(shí)驗(yàn)課同等重要，2005級(jí)、2006級(jí)生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)的總課時(shí)安排分別為24、34;2007級(jí)正值全院進(jìn)行教學(xué)改革、大量壓縮課時(shí)量，所以總課時(shí)為24。但是在授課時(shí)我們只壓縮理論課時(shí)，不減少實(shí)驗(yàn)課時(shí)，保證實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)出率，所以不論總課時(shí)量是多少，理論課和實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)分別設(shè)置比例均保持在1∶1。生物技術(shù)強(qiáng)調(diào)的是對(duì)人才的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)能力和綜合素質(zhì)的強(qiáng)化培養(yǎng)，要求學(xué)生具備系統(tǒng)的生物技術(shù)基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能和較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力，并能在科研機(jī)構(gòu)或高等院校從事研究或教學(xué)工作，能在各相關(guān)企業(yè)、事業(yè)和行政管理部門(mén)從事與生物技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)等工作。因此，第一屆生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)的植物組織培養(yǎng)課程定為必修課，總學(xué)時(shí)為48，我們加大了實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)，理論課和實(shí)驗(yàn)課均設(shè)置為24學(xué)時(shí)，比例為1∶1。專(zhuān)科專(zhuān)業(yè)也重視組培課程的重要性，從2006級(jí)生物教育總課時(shí)為36到2007級(jí)生總課時(shí)為48即可證明。從2008年開(kāi)始，專(zhuān)科專(zhuān)業(yè)更強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力的培養(yǎng)，專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)由原來(lái)的生物教育變更為生物技術(shù)及應(yīng)用，本專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)學(xué)生具備一定生物的基本理論、基本知識(shí)和較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)技能，能成為農(nóng)業(yè)、林業(yè)等生產(chǎn)機(jī)構(gòu)及企事業(yè)單位從事技術(shù)研究與管理工作的高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才，植物組織培養(yǎng)作為一門(mén)應(yīng)用前景極好的技術(shù)性課程理所當(dāng)然被列為必修課，而且在學(xué)時(shí)的安排上比前2屆更多，總學(xué)時(shí)為64，理論課和實(shí)驗(yàn)課分別設(shè)置為34學(xué)時(shí)和30學(xué)時(shí)，比例約為1∶1。由此看出，不論是哪種專(zhuān)業(yè)，我們一直強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)課的重要性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自己動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)際操作能力，現(xiàn)在學(xué)生由最初的進(jìn)實(shí)驗(yàn)室什么都不懂逐漸發(fā)展為進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室可以獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。

三、保證基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，增加綜合性實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)我系部分學(xué)生基礎(chǔ)較差的情況，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排上，我們兼顧基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的正常開(kāi)展，增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)出率，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及安排見(jiàn)下表。

植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課安排表

從表可以看出，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排按照“先易后難，先簡(jiǎn)單后復(fù)雜，先基本技能后綜合技能”的循序漸進(jìn)的原則，大致分為基本技能、單項(xiàng)技能、綜合技能三個(gè)方面實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，兼顧了各種器官的離體培養(yǎng)。除部分基本技能項(xiàng)目外，單項(xiàng)技能與綜合技能項(xiàng)目都是在教師明確實(shí)訓(xùn)目的與注意事項(xiàng)后，由學(xué)生自選外植體材料、自主設(shè)計(jì)培養(yǎng)基配方進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并作好組培成本與效益分析，以項(xiàng)目教學(xué)法的形式開(kāi)展實(shí)訓(xùn)活動(dòng)。從這個(gè)意義上講，設(shè)計(jì)性、綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)達(dá)到80%以上，我們將教師的科研項(xiàng)目、校企合作項(xiàng)目、地方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目作為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如，進(jìn)行教師科研項(xiàng)目的“鐵皮石斛、木薯、巖黃連組織培養(yǎng)技術(shù)”研究，“名貴花卉快速繁殖技術(shù)”中的玫瑰、秋海棠、天竺葵、一品紅、蝴蝶蘭等花卉的組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，對(duì)地方農(nóng)作物桑樹(shù)進(jìn)行脫毒快繁實(shí)驗(yàn);學(xué)生自主設(shè)計(jì)的月季、菠蘿、硬葉蘭組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，等等。整個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容融入了最新科研成果、先進(jìn)技術(shù)，并明確了素質(zhì)教育內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、團(tuán)隊(duì)精神和分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

四、突破傳統(tǒng)教學(xué)，成立興趣小組，激發(fā)學(xué)生的積極性

植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)不同于其它實(shí)驗(yàn)，其中無(wú)菌操作技術(shù)是植物組織培養(yǎng)基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)的核心和教學(xué)重點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)操作必須在無(wú)菌室的超凈工作臺(tái)上進(jìn)行，而超凈工作臺(tái)臺(tái)數(shù)少與學(xué)生人數(shù)多的矛盾比較突出，植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需要時(shí)間長(zhǎng)，做好教學(xué)組織工作顯得很重要。幾年來(lái)，我們實(shí)施了教學(xué)方法的改革。為了使學(xué)生掌握好技術(shù)，采取分組實(shí)驗(yàn)單人操作，實(shí)行個(gè)體化訓(xùn)練和因材施教。我們把每個(gè)教學(xué)班按24人一個(gè)實(shí)驗(yàn)班分班，每次實(shí)驗(yàn)課僅有一個(gè)實(shí)驗(yàn)班參與，一個(gè)實(shí)驗(yàn)班分成兩個(gè)大組，每4人組成一小組。教師對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行示范操作，對(duì)一些常見(jiàn)的操作錯(cuò)誤進(jìn)行剖析。在學(xué)生操作過(guò)程中，教師現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，隨時(shí)答疑，糾正不正確的操作，使抽象的內(nèi)容形象化、具體化，學(xué)生對(duì)操作錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)深刻，記憶牢固，迅速提高了學(xué)生的操作水平和基本技能，而且培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力。

五、采取多種方式考核，以考促訓(xùn)

為了使每位同學(xué)能熟練掌握組培技術(shù)，使實(shí)驗(yàn)成績(jī)能如實(shí)地反映出學(xué)生的客觀(guān)實(shí)際，達(dá)到以查促學(xué)的目的，改變以往以評(píng)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為實(shí)驗(yàn)成績(jī)，我們采取了多種方式考核，以考促訓(xùn)。評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績(jī)時(shí)采用以下方法:將實(shí)驗(yàn)報(bào)告、平時(shí)表現(xiàn)、集中考核三者結(jié)合起來(lái)評(píng)定。實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)占實(shí)驗(yàn)課總成績(jī)的40%、平時(shí)表現(xiàn)成績(jī)占10%、集中考核成績(jī)占50%。其中集中考核分卷面考試和技能考試，各占實(shí)驗(yàn)課總成績(jī)的10%和40%。我們將組織培養(yǎng)的一些基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)作為技能考核內(nèi)容，如各種器皿的洗滌、培養(yǎng)基的制備和滅菌、外植體的滅菌、無(wú)菌操作技術(shù)等。

從2002年以來(lái)，植物組織培養(yǎng)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用以上模式，同學(xué)們?cè)诙潭桃粋€(gè)學(xué)期內(nèi)受到各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)訓(xùn)練，能熟練掌握植物組織培養(yǎng)技術(shù)，并具備一定的科研能力，為他們以后的學(xué)習(xí)和工作奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)，教學(xué)效果良好。隨著教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累和實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件的改善，我們相信植物組織培養(yǎng)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量必將進(jìn)一步提高。

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