植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新體系的研究

摘要：對(duì)植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新體系進(jìn)行了研究，通過制訂科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、建立開放式實(shí)驗(yàn)室及改革考核辦法，來強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)、科研素質(zhì)、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力、集體觀念和團(tuán)隊(duì)精神，提高教學(xué)質(zhì)量，全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)技能。

關(guān)鍵詞：植物組織培養(yǎng)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；綜合技能

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）04-0245-04

植物組織培養(yǎng)開創(chuàng)于植物生理學(xué)家Gottlied Haberland的細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，隨后各國學(xué)者經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的努力，終于觀察到胡蘿卜懸浮培養(yǎng)細(xì)胞的體細(xì)胞胚胎發(fā)生（Steward等，1958），并獲得黏毛煙草（Nicotiana glutinosa）和普通煙草雜種來源的單細(xì)胞再生植株（Vasil和Hildebrandt，1965），這些研究不但科學(xué)地論證了Haberland的細(xì)胞全能性理論，而且逐步完善了植物組織培養(yǎng)技術(shù)。在近半個(gè)世紀(jì)中，植物組織培養(yǎng)應(yīng)用研究的各個(gè)領(lǐng)域得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，推動(dòng)了植物組織培養(yǎng)在植物育種、苗木快速繁殖和有用次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)等方面的應(yīng)用。同時(shí)，植物組織培養(yǎng)又是植物基因工程和植物分子生物學(xué)研究的重要基礎(chǔ)之一。沒有植物組織培養(yǎng)技術(shù)，很難想象轉(zhuǎn)基因植物等許多研究能到如此迅速的發(fā)展。由此可見，植物組織培養(yǎng)來源于實(shí)驗(yàn)科學(xué)，它是一門實(shí)驗(yàn)性、實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)類課程，要求學(xué)生具有很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，因此，植物組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是這門課程教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。張紅探討了植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱的制訂、強(qiáng)化技能訓(xùn)練、改革考核辦法；陳剛，冷春玲強(qiáng)調(diào)了開放式植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室有利于開拓學(xué)生的創(chuàng)新能力及實(shí)驗(yàn)技能的提高；姚曉惠，徐凌飛提出增加綜合性實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)過程，成立興趣小組等有關(guān)植物組織培養(yǎng)課程的實(shí)踐教學(xué)方法。梁稱福等就植物組織培養(yǎng)課程教學(xué)方法進(jìn)行了探討，從不同角度進(jìn)行了植物組織培養(yǎng)理論教學(xué)的研究，探討了植物組織培養(yǎng)課程特色、教學(xué)與創(chuàng)新教育的實(shí)踐及課程教學(xué)方法。宋江華，張延紅等分別探討了園藝植物、藥用植物、園林植物等組織培養(yǎng)學(xué)課程教學(xué)過程中教學(xué)改革的思考與探索。盡管有關(guān)植物組織培養(yǎng)的理論教學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展了一些研究，但是，缺乏系統(tǒng)性和可操作性研究。隨著生物技術(shù)在科研與生產(chǎn)實(shí)踐中廣泛的應(yīng)用，植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能亟待加強(qiáng)，植物組織培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)需要不斷完善，培養(yǎng)適合生物技術(shù)在科研與生產(chǎn)上急需的人才。針對(duì)以上需求及我們多年從事植物組織培養(yǎng)的教學(xué)與科研工作的經(jīng)驗(yàn)，來開展植物組織培養(yǎng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新體系的構(gòu)成和實(shí)踐研究，以滿足社會(huì)對(duì)這類人才的需求。

一、調(diào)整完善植物組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

教學(xué)大綱是根據(jù)學(xué)科內(nèi)容及其體系和教學(xué)計(jì)劃的要求編寫的教學(xué)性指導(dǎo)文件，科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)大綱是提高教學(xué)效果的重要保證。植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)既要注重學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，又要培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力。所以，根據(jù)植物組織培養(yǎng)課程的特點(diǎn)及目前學(xué)科發(fā)展的需要可以看出，調(diào)整優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱勢(shì)在必行（見表1）。植物組織培養(yǎng)作為生物類專業(yè)（林學(xué)、花卉、園林、園藝及蠶桑等）的專業(yè)課，其學(xué)時(shí)一般為36學(xué)時(shí)，其中理論學(xué)時(shí)為27學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)僅為9學(xué)時(shí)，植物組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)耗時(shí)較長(zhǎng)，一般需要3學(xué)時(shí)，9學(xué)時(shí)僅能開3個(gè)基本實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)型、綜合型的實(shí)驗(yàn)根本沒有條件開，這樣極大地限制了學(xué)生學(xué)習(xí)植物組織培養(yǎng)的熱情，同時(shí)很難使學(xué)生真正全面而系統(tǒng)地掌握植物組織培養(yǎng)理論及實(shí)驗(yàn)技能。根據(jù)學(xué)科的發(fā)展及課程理論及實(shí)驗(yàn)的要求，認(rèn)為該課程學(xué)時(shí)設(shè)定為2.5學(xué)分較為合適（即45學(xué)時(shí)），其中理論學(xué)時(shí)為36，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為18，理論上11章，實(shí)驗(yàn)開設(shè)6個(gè)。

二、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，增加綜合性、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)

將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為3個(gè)模塊，即基本技能（也稱為驗(yàn)證性）模塊、單項(xiàng)技能（設(shè)計(jì)型）模塊、綜合技能（綜合型）模塊，統(tǒng)籌兼顧了植物組織培養(yǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)技能的培養(yǎng)。除基本技能項(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)驗(yàn)?zāi)康募白⒁馐马?xiàng)后，由學(xué)生自選材料、自主確定實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)（初代培養(yǎng)還是繼代培養(yǎng)）、自主設(shè)計(jì)培養(yǎng)基配方，并優(yōu)化組培成本核算，以項(xiàng)目教學(xué)法的形式開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。設(shè)計(jì)性、綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)達(dá)到80%以上。

三、建立開放式實(shí)驗(yàn)室，提高學(xué)生的綜合技能

建立開放實(shí)驗(yàn)室最突出的特點(diǎn)是，學(xué)生選擇自己感興趣的實(shí)驗(yàn)而且有了自己可以支配的時(shí)間，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)自己感興趣的實(shí)驗(yàn)或是有一定難度但是可以自行解決的實(shí)驗(yàn)，依據(jù)其操作步驟進(jìn)行實(shí)地操作，提高其解決科學(xué)問題的能力，在實(shí)踐中收到了良好的效果。

1.實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的提高。開放式實(shí)驗(yàn)室的建立首先是注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的提高。實(shí)驗(yàn)素質(zhì)是指學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的基本素養(yǎng)，具備良好的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)是有效實(shí)施開放式實(shí)驗(yàn)室的前提。

2.科研素質(zhì)的提高。在開放式實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生們先后參與了教師的科研項(xiàng)目“地被植物歐石楠優(yōu)良品種的引進(jìn)及繁育技術(shù)”、“紅掌優(yōu)良品種的快速繁殖及新品種選育”等項(xiàng)目的研究。通過參與實(shí)驗(yàn)、通過現(xiàn)象觀察、數(shù)據(jù)的調(diào)查，在發(fā)現(xiàn)問題、解決問題過程中學(xué)會(huì)了查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，并采取自己掌握的科學(xué)方法認(rèn)真總結(jié)歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)果等，提高了學(xué)生的科技水平素質(zhì)，提高了其就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力及實(shí)踐動(dòng)手能力。在走入工作崗位后，有多名學(xué)生從事植物組織培養(yǎng)等相關(guān)技術(shù)工作，并有部分同學(xué)在就業(yè)單位擔(dān)任技術(shù)骨干。還有些同學(xué)考取了研究生，從事分子生物學(xué)方面的工作，由于有植物組織培養(yǎng)技術(shù)方面的訓(xùn)練，實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚝芸焐鲜郑艿街笇?dǎo)教師及其學(xué)長(zhǎng)的肯定，對(duì)其迅速的生長(zhǎng)具有重要的推動(dòng)作用。學(xué)生通過親自參加科研活動(dòng)，掌握了科學(xué)研究的基本方法，開拓了科研思路。現(xiàn)今組培企業(yè)的發(fā)展需要大量的技術(shù)管理人員和研發(fā)人員，為學(xué)生的創(chuàng)業(yè)和就業(yè)提供了大量機(jī)會(huì)，我院每年都有部分學(xué)生被組培企業(yè)所吸收。

3.創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的提高。結(jié)合學(xué)校大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目及泰安市科技創(chuàng)新引領(lǐng)項(xiàng)目的研究，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。例如，學(xué)生參加了山東農(nóng)業(yè)大學(xué)大學(xué)生研究訓(xùn)練（SRT）計(jì)劃項(xiàng)目“窄冠黑白楊組培快繁及再生體系的建立”、“歐石楠體細(xì)胞胚胎發(fā)育的研究”；泰安市大學(xué)生自主創(chuàng)新引領(lǐng)項(xiàng)目“猥實(shí)成熟種子愈傷組織誘導(dǎo)與植株再生的研究”、“歐石楠甲基化的研究”、“珍稀瀕危樹種青檀繁育技術(shù)研究與開發(fā)”、“常綠地被開花植物—?dú)W石楠引種及繁育技術(shù)研究”等。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力與素質(zhì)的全面發(fā)展。在大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目及泰安市科技創(chuàng)新引領(lǐng)項(xiàng)目的帶動(dòng)下，在學(xué)生中組建實(shí)踐小組，先由小組組織并開展實(shí)踐活動(dòng)，即首先掌握植物組織培養(yǎng)的基本技術(shù)及基本的操作環(huán)節(jié)，如，培養(yǎng)瓶的清洗要求，培養(yǎng)基母液的配置，固體培養(yǎng)基的配置，外植體的采集，培養(yǎng)基、接種工具及無菌水的滅菌技術(shù)。學(xué)生在興趣小組實(shí)踐中使理論學(xué)習(xí)與科技實(shí)踐都有了一個(gè)很大的飛躍，鞏固加深了對(duì)書面課堂理論知識(shí)的應(yīng)用和理解，促進(jìn)了實(shí)踐技能的掌握、提高與創(chuàng)新，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

4.集體觀念和團(tuán)隊(duì)精神的提高。植物組織的培養(yǎng)有一個(gè)重要的特點(diǎn)就是持續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng)，比如，外植體的初代培養(yǎng)，一般的材料需要持續(xù)30天左右，在這期間會(huì)出現(xiàn)外植體的污染、褐化、玻璃化及材料的萌動(dòng)、愈傷組織的形成、芽的分化等，需要給予適宜的培養(yǎng)條件及人為的操作，準(zhǔn)確無誤及周期性的更換培養(yǎng)。因此，可采取在學(xué)生中成立實(shí)踐小組，利用平時(shí)的課余時(shí)間一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的分工及操作，保證實(shí)驗(yàn)材料適時(shí)轉(zhuǎn)接及污染材料的及時(shí)處理；利用平時(shí)的課余時(shí)間及周末休息時(shí)間和節(jié)假日，配置培養(yǎng)基、高壓滅菌、無菌接種，適時(shí)轉(zhuǎn)接，及時(shí)觀察分析，保證整個(gè)實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，這都需要團(tuán)隊(duì)的整體配合及分工協(xié)調(diào)，在分組實(shí)踐中既培養(yǎng)了學(xué)生的協(xié)作意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神，又鍛煉了他們吃苦耐勞和獻(xiàn)身科學(xué)的精神，使他們?cè)谝淮未蔚奶剿鲗?shí)踐中不斷克服挫折、調(diào)整心態(tài)、銳意進(jìn)取。

四、改革考核辦法，加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比重

為了使實(shí)驗(yàn)成績(jī)能如實(shí)地反映出學(xué)生的客觀實(shí)際水平，改變以往僅以實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為實(shí)驗(yàn)成績(jī)，采取多種考核方法相結(jié)合的形式，以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，客觀反映學(xué)生的實(shí)際水平。采用綜合評(píng)定的方法確定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)，例如將實(shí)驗(yàn)報(bào)告或?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)操作過程中的表現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果和集中考核三者結(jié)合起來評(píng)定。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。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)量必將更上一層樓。

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基金項(xiàng)目：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教研資助項(xiàng)目（2010）

作者簡(jiǎn)介：李際紅，女，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院教師，博士，副教授，主要從事林木遺傳育種與生物技術(shù)的教學(xué)與科研工作。