生物技術專業植物技術實驗改革與思考

董旋+韓淑梅+季祥彪

摘要：文章結合2012-2016年貴州大學生命科學學院植物生物技術實驗教學的實際情況，針對植物生物技術實驗課的自身特點，從教學內容、方式和考核方式3個方面進行實踐操作和改革嘗試，著重培養學生學習興趣、發揮學生主觀能動性。

關鍵詞：植物生物技術實驗；實驗教學；改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）31-0246-02

基于該課程實踐性強和綜合性強的特點，傳統的學生完全按照教師設計的步驟來進行實驗的教學方式已經不能適應目前的植物生物技術實驗教學要求。為了培養出適應當今社會經濟發展需要的高素質專業人才，提高教學資源利用率，舊的實驗教學模式改革勢在必行。本文對貴州大學植物生物技術實驗課程2012年至今教學模式改革實踐中遇到的問題進行闡述，探討在新形勢下如何改革提高學生綜合能力的教學模式和思路。

一、植物生物技術實驗教學現狀

傳統觀念中實驗課是對理論課知識的驗證和補充，在此觀念的影響下，即便是綜合性強和設計性強的植物生物技術實驗課也不可避免地成為了理論課的附屬品。如此這般，僅僅學時安排就不能滿足實驗課的需求，造成實驗內容偏驗證性，缺少系統性，部分綜合實驗課與一些基礎課程內容相重復，如植物DNA的提取，就與基因組學和分子生物學中的DNA的提取相沖突。多次類似實驗的重復必然造成學生對實驗興趣的減退，往往僅是被動地完成實驗任務，以拿到學分。在該種狀況下要求學生系統、熟練地掌握植物生物技術的一些重要實驗技能是很困難的。而且由于實驗教學經費、儀器和場所的短缺，有的實驗操作由5～8位學生一組來完成，造成學生對實驗缺乏整體認識，嚴重打擊學生積極性。由于時間和內容的限制，植物生物技術實驗課的考核以實驗報告結合平時成績的方式對學生的學習成果進行評價，忽略了對學生的實驗設計能力、實驗操作能力和結果分析能力的綜合評價，同時也高估了學生的自覺性，造成實驗結果的雷同，實驗數據的抄襲等問題。植物生物技術研究的對象是植物，植物本身具有特定的物候性和生長周期。貴州大學植物生物技術實驗被安排在7-8月的小學期，這對于實驗的觀察十分不利。

二、實驗內容的優化

2012年在對全國開設的植物生物技術實驗開設情況進行調查后，貴州大學生命科學學院生物資源與環境實驗室結合實驗室的科研狀況開設了植物生物技術實驗課，由植物組織培養與離體快繁、植物人工種子生產、PCR與分子標記、遺傳轉化四部組成，共計32學時。開課兩年后對選課學生的匿名問卷調查結果表明在植物生物技術的實驗課程中有部分內容與分子生物學和基因工程原理的部分相重復。故于2014年對實驗項目修改為：①植物培養基的制備與滅菌；②煙草愈傷組織的誘導與培養；③煙草微繁殖；④人工種子的制作；⑤CTAB法制備植物基因組DNA。經修改后學生沒有對內容重復提出異議，但是由于學生對于實驗的來龍去脈不清楚，僅僅只是延續學習驗證性實驗的習慣，根據教師提供的步驟按部就班的進行，缺少主觀能動性。于是在2015年將實驗內容中改為：①植物培養基的制備與滅菌；②煙草愈傷組織的誘導與培養；③煙草微繁殖；④不同比值的NAA，6-BA對煙草愈傷分化的影響；⑤半夏人工種子的制作。在該學年中我們首次讓學生參與到對NAA和6-BA不同比值對煙草愈傷組織分化的影響實驗準備、設計和結果分析和討論中，發現通過該實驗項目充分調動了學生的積極性。學生對自己設計的實驗結果十分關注，在課后會每天主動觀察煙草的分化情況。到了2016年，我們再次對實驗內容進行修改，增加了不同消毒方式對植物種子萌發率的影響，其目的是讓學生在教師的指導下，學習了不同激素對植物組織分化的影響的實驗設計、準備和結果分析后，將其學習成果運用到不同消毒方式對植物種子萌發的影響實驗的開展中去。

三、方法的優化

本人在科研中發現實驗成功與否與實驗準備有著密不可分的關系。我們于2014年起讓學生分組根據實驗指導書在實驗室中選擇藥品，計算用量，教師從旁協助并對計算結果進行核對。這一方法顯著提高了學生的興趣，大大加強了學生與老師之間的感情交流和思維互動，加深了學生對實驗的理解。

通過之前的實驗預習和實驗準備過程，教師指導學生對設計性實驗進行設計。本文以不同激素對植物組織分化的影響為例，對設計性實驗的教法改革進行詳細的介紹。首先教師以提問的方式講解進行該實驗的意義，給出該實驗中可選用的激素類型：生長素（吲哚乙酸（IAA）、萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸（IBA）、2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）），細胞分裂素（激動素（KT）、異戊烯基腺嘌呤（2iP）、6-芐基腺嘌呤（6-BA）、玉米素（ZT）、噻重氮苯基尿（TDZ））。教師對不同激素的作用進行講解，為排除植體消毒不當造成實驗失敗，由教師提供2-3種植物組培苗供學生選擇。在定好選用的植物和激素后，以2人為一組，利用知網查閱相關的文獻，使用統計數學工具獨立設計獲得植物不定芽的最佳生長素和細胞分裂素配比的實驗方案，指導老師對其方案的合理性進行審核和修改。在實驗進行過程中，我們采用了分層次的教學方法。針對實驗中的關鍵步驟我們手把手地教會每組組長，然后由組長上臺講解示范，教師從旁糾正，讓學生建立無菌概念，確保后續實驗的順利進行。而在其他試驗階段我們要求學生根據實驗目的和實驗指導獨立完成實驗，教師只起從旁協助和引導解決問題的作用。我們鼓勵學生利用文獻檢索工具查閱文獻，自行了解該技術的發展歷史和現狀，讓學生了解什么是研究，學會解決一類問題的方法，整個實驗從準備到設計均由學生自主完成。學生對實驗的準備、進行和實驗的推進充滿成就感。

我們對2017年的教學方法也有所改動。首先是教師指導學生選擇實驗內容，以選擇32h為基礎，多選每增加12h以開放性實驗的形式讓對植物生物技術感興趣、學有余力的學生利用課余、周末、寒暑假時間進行實驗修習學分。同時我們準備在2017年引入討論式教學，在教師指導下，學生對實驗結果和數據進行處理，鼓勵學生上臺講解自己的實驗結果，通過對班上同一目的實驗的不同數據、照片等結果的分析得出最好的實驗方案，并以科技論文的形式提交實驗報告，讓學生深入認識數據處理和論文寫作的方法。

四、考核評價改革

從2012年起我們對該實驗課的實驗內容和教學方式進行了改革，到2016年，在考核方式上，我們提出了包含準備部分（實驗準備，文獻查閱，實驗方案30%）、實驗進度和完成質量部分（30%）以及結果的討論和科技論文的撰寫部分（40%）進行綜合考評。在準備部分主要考察學生實驗方案的科學性和可行性，在進度和完成質量方面主要考察學生對實驗的觀察和記錄能力，在結果的考察中主要考核學生對結果的分析、討論能力。在每一部分結束時將該部分的成績進行公布，這一做法大大促進了學生在下一個環節學習中的積極性。

五、存在的問題

貴州大學植物生物技術實驗課的開設形式已現雛形。但是在開課的過程中還存在著一些實驗室無法解決的問題。首先是經費問題，隨著生物技術的發展，實驗所需儀器、試劑等的價格逐年提高，實驗成本增加，而有限的經費無法支撐實驗室去開設一些對培養生物技術高素質人才很重要的復雜而又費用高的實驗；另一方面針對一些對植物生物技術感興趣又學有余力的學生，將實驗課中的內容延伸為開放性實驗，或是本科畢業論文，這在某種程度上又增加了這門實驗課的支出。其次是時間問題，植物生物技術針對的對象是植物，而對于有著自身的物候特點和生長周期的植物，植物生物技術具有準備工作復雜、無菌意識要求高，操作步驟復雜等技術特點。要在32學時內系統完整地學習植物生物技術中的一些實驗周期長的重要技術，顯得尤為困難。

六、結束語

本實驗室于2012年起主要對實驗內容進行優化、組合，以提高學生興趣和主觀能動性為目的，探索適應于植物生物技術實驗課的教學方式，通過對文獻的查閱、實驗的設計、實驗的觀察記錄和對結果的討論整理的過程著重提升學生發現問題、分析問題和解決問題的能力?；趯?012到2016年4年的實踐經驗的總結，初步形成了開設本科植物生物技術實驗的方案并計劃于2017年進行嘗試。

參考文獻：

[1]王俊寧，豐鋒，李洪波.園藝植物生物技術課程教學改革探索[J].安徽農業科學，2016，（12）.

[2]周波，陳美楠，劉騰飛.激素在茶樹組織培養中的作用研究進展[J].福建茶葉，2014，36（6）.