以應用型人才培養為核心目標的植物組織培養課程教學創新研究與實踐

韓立敏， 化文平， 王 智

(陜西學前師范學院 生命科學與食品工程學院， 西安710100)

植物組織培養技術廣泛應用于農林、園藝、醫藥等領域，產生了巨大的經濟與社會效益，隨著社會的發展，人們對組培花卉、脫毒新品種、重要次生代謝產物等植物組織培養產品的需求量日益增多[1]。為順應社會科技需求，各院校競相開設了植物組織培養課程，培養該方面高級應用型人才。

植物組織培養是我校生物科學專業的必選特色課，共68學時，理論與實驗教學分別為32學時，課程見習4學時。如何在有限的學時中既讓學生掌握基本理論、方法與技術，又能了解學科發展中的新成果、新觀點、新思路、新技術、新方法，提高學生的實踐創新能力是個重要課題。這需要綜合考慮教育發展新形勢、學校實際情況、教育對象學生的特點，在此基礎上對課程進行深層次改革。為提升教學質量與教學效果，培養符合社會需求的創新性應用型生物類人才，筆者從教學理念、教學內容、教學方法與手段等方面進行了特色改革與創新。

1 課程培養目標

植物組織培養是實踐技術型、應用型課程，以有關概念、操作程序和關鍵技術為主線，融入最新研究成果，內容豐富、更新快、技術細節多且要求高[2]。其培養目標是夯實理論基礎、熟練操作技能，以強化技術應用能力培養為主線，提高學生的實踐創新能力，培養服務地方經濟和社會發展的高層次創新性應用型人才。

2 教學創新研究與實踐

2.1 理論課教學的創新研究與實踐

2.1.1 教學內容模塊化處理與優化

一門課程的教學內容決定了學生從中所汲取的營養，所收獲的素養與能力，因此教學內容的選擇和優化對人才培養至關重要。根據學科發展現狀與趨勢，結合課程教學目標，考慮學生需求特點，圍繞教學大綱，確定教學內容并優化。

本課程選用的參考教材為鞏振輝等主編的普通高等教育“十三五”規劃教材(第二版)，將教學內容模塊化，把應用篇內容與相關基本理論融為一體，刪減重復、陳舊部分，引入發展前沿、研究熱點與關注焦點，整合優化為8個教學模塊(表1)。緒論作為課程導入，重在激發學生學習該課程的濃厚興趣；基本理論與技術模塊，包含基本原理、技術與實驗室建設；營養器官培養、離體快繁、植物脫毒苗培育整合為一個模塊；植物細胞培養與次生代謝產物生產優化為植物細胞培養及其應用模塊；原生質體培養與體細胞雜交融為一個模塊；將繁殖器官培養與胚培養、單倍體培養結合成獨立模塊；第十二章植物體細胞無性系變異穿插到各模塊中作為問題進行探討；其余部分單獨講授。

表1 植物組織培養教學內容一覽表

2.1.2 教學中滲透職業能力與素養的培養

學生職業能力與素養的培養有利于其社會角色的轉變及就業競爭力的提升[3-4]，有利于應用型人才培養目標的實現，教師非常注重在教學中滲透這一點。

組織學生參觀組培苗工廠化生產流程。將市場上成熟的商品化MS、1/2MS、B5、N6培養基干粉產品介紹給學生，比較利用半成品配培養基與傳統配制方法，并在實驗課上使其體會科技發展為人們帶來的高效性、便利性。引導學生主動了解企業行情，思考企業單位所需人才，讓其對就業前景充滿信心。

學期末，要求學生針對所感興趣的植物查閱其組培技術、應用現狀及發展前景等資料，梳理制作PPT，全班范圍內分享，既通過思維碰撞豐富了其知識庫，又鍛煉了師范生的講課能力與素養。安排學生組成創業團隊，要求其構思一個植物組培相關企業，用技術、產品來服務社會，通過討論、資料查閱來完成創業計劃的撰寫與設計，這項活動引發學生思考如何利用組培技術為社會經濟發展服務，通過虛擬企業的品牌建立、Logo 設計、品牌故事分享、組織機構設置、品牌定位與建設目標、資金渠道來源、品牌文化、運營理念、產品需求分析與預測等培養學生的創業意識與思維，學生在撰寫創業計劃的過程中，可了解社會對所需人才的素質與能力要求，思考自身資質與社會需求的差距。使學生站在創業者的角度去看待和思考問題，提高其就業競爭力，培養其職業素養與能力、創業思維與意識。

2.1.3 運用多種教學方法與手段，提高課堂教學的有效性

教學方法是教師在教學過程中采用的技巧、策略、方法、方式與手段的總稱[5]，依據教學內容與學生特點靈活選擇合適的教學方法，精心設計教學活動，激發學生學習興趣，切實提高教學成效。

愈傷組織、胚狀體、褐變等概念抽象，用生動、形象的動畫、圖片展現，把消毒與滅菌、接種、組培苗工廠化生產等內容通過視頻呈現，變描述性內容為可給學生視聽多種感官刺激的動態內容，更容易激發學生學習的熱情。講玻璃化時，將教師科研成果鐵皮石斛正常苗與玻璃化苗帶到教室，通過觀察實物，比較外部特征，獲得感性的差異認識，然后引導學生深入思考其內部結構區別，借助多媒體展示解剖結構圖，實物教學與多媒體輔助教學相結合，使學生對玻璃化知識的理解更系統、全面，有效地將復雜內容簡單化，抽象事物具體化。將污染苗帶到課堂，讓學生在觀察雜菌污染現象的基礎上學會辨別細菌污染與真菌污染，引導其思考雜菌污染對植物的生長發育有何影響，為何發生雜菌污染，如何防止雜菌污染，進而詳細講解植物組織培養3大難題之一“雜菌污染”。

以案例教學導入新課、借助對案例的分析討論深入剖析知識點、觀看講評案例視頻，獲得了良好的教學效果。如講脫毒技術時，以高產優質的馬鈴薯脫毒苗導入，設問如何培育馬鈴薯脫毒苗，繼而詳細講解植物脫毒技術，整個內容均以此案例的解析、討論為主線。講原生質體培養與融合時，以利用原生質體融合解決甘薯種間雜交不親和進而培育抗莖線蟲優良新品種導入，讓學生明確原生質體的用途，進而提出如何制備原生質體，再深入講解原生質體的分離、純化、培養、融合等知識。

2.2 實驗教學的創新研究與實踐

2.2.1 教學內容體系的建立與優化

教學內容以器官培養為主，實驗項目與生產實踐緊密結合[6]，力求內容豐富、貼近學生生活又能結合地方經濟植物特色。選材有商洛丹參、菘藍、周至獼猴桃及常見蔬菜胡蘿卜等，涵蓋了根、莖、葉、花、種子等外植體，技術環節涉及外植體的選擇、消毒與滅菌、接種、試管苗移栽管理，使學生對組培流程有清晰的思路。經摸索與實踐，初步形成了適合我校校情、學院院情以及學生學情的內容體系(表1)。實驗項目相對獨立，安排靈活，內容豐富，材料多樣并具地方特色，加深學生對本地植物的了解[7]，但教師配培養基、滅菌任務相對繁重，某些材料、試劑相對浪費。組培實驗具有連續性和周期性，需動態追蹤材料的培養狀況，記錄分析實驗結果，所以，合理安排課時，提高實驗室開放程度并加強管理，方便學生定期觀察，調動學生及時記錄結果的積極性。我們探索了周末全天制，學生和教師的時間相對比較集中，能夠保證實驗效果。

嘗試根據實驗間的內在邏輯關聯性加以整合，將組培實驗升級優化為組培技術實訓[8]。以設計性、綜合性實訓為主題，以某植物的組織培養為主線，共3個實訓項目。設計性實訓項目“組培室的建設規劃與設計”，要求學生根據給定面積和資金等情況設計出科學合理、現代化、人性化的組培室；綜合性實訓“奶油草莓的組織培養”，包含培養基的制備及滅菌、愈傷組織的誘導及其再分化、繼代培養、試管苗的馴化移栽等多個實訓子項目；實訓“甘薯人工種子的制備”，設計不同濃度梯度的海藻酸鈉與蔗糖溶液，不同鈣化時間，根據包埋后人工種子的硬度、透明度、失水速度、發芽率篩選最優制備工藝組合。該體系綜合性、邏輯性強，環環相扣，這樣的實訓升級改革對教學條件、教學管理、教師的指導能力和學生學習的主觀能動性及能力要求都很高，需深入探索教學管理、教師與學生之間的最佳契合點。

2.2.2 形成特色授課模式，提高學生實踐能力與素養，培養創新性應用型人才

為了提高實驗教學效果與質量，我們不斷改進教學方法、方式[9]，形成了適合我校學生學情的特色實驗授課模式。

課前，教師通過QQ或微信給學生發送資料，課上以提問方式闡明實驗原理與內容，幫助學生進行知識回顧與遷移，以啟發式教學法引導學生思考實驗過程中應注意什么問題，強調注意事項，通過討論、總結得出實驗目的及實驗用具。多給學生動手的機會，每小組4位同學同時在兩臺雙人超凈工作臺前操作，消毒滅菌耗時長，每大組按序選擇4位同學將整組所需材料進行處理，這樣每個學生均可掌握組培各個環節。實驗過程中，教師現場同時指導4位學生，同步講解步驟和注意事項，其他人觀看思考同學的規范性與問題，為自己的操作提供借鑒。做實驗時，讓學生通過伙伴互助拍攝操作視頻，作為復習鞏固、交流提高的學習資料，學生在回放觀看時可查找問題，及時糾正，掌握技術要領，規范操作，這對學生的技術糾錯、提高及精湛化具有重要意義。如學生看到視頻中的自己接種時無意中將手伸進組培瓶、酒精棉球擦完手后立即靠近酒精燈、把帶火星的火柴差點扔到有酒精的廢液杯中而引起危險等，啟發他們思考不規范操作的后果，使其認識到認真、細心、規范操作的重要性。實驗課后，撰寫實驗報告并分析總結，將所學知識加以升華。該實驗教學模式充分調動了學生學習的主觀能動性與積極性，培養了其團隊協作精神。

實踐證明，教師示范、現場指導、隨時答疑、糾正不正確操作，使學生掌握了規范的技術，教學效果反響很好。以丹參和菘藍的種子為外植體獲得無菌苗實驗中，2個班60名本科生接種兩周后污染率為0，成功獲得了無菌苗。用甘薯莖段、葉片分別為繁殖體進行包裹，制得的人工種子猶如透明珍珠。當學生拿到親手培養的鮮活試管苗、制作的人工種子，成就感和喜悅感溢于言表，大大提高了其學習積極性。

2.2.3 關注卓越人才的培養

每位學生是個獨立的個體，家庭環境、教育經歷、個人愛好與素養的不同，造成了其興趣與能力的差異，差異意味著多樣性，學生的多樣性要求因材施教，對于思維靈活、功底扎實、素質高、能力強、個人對組培懷有濃厚興趣的學生，及時發現，分層次培養，為其開放實驗室并指導其設計完成自身感興趣的實驗如多肉植物玉露的組織培養，滿足其求知欲與探索欲，充分發揮其主觀能動性，培養其創新思維與科研能力，培養卓越人才。

2.3 考核評價體系的建設與優化

課程考核評價是人才培養的一個重要環節，根本目的在于促進學生的全面發展，科學、規范的考核評價體系是教育教學活動的導向和動力保證[10]，需不斷建設與優化。改革原有評價體系，注重對學生應用能力的考核。

在理論考題命題中，提高應用性考題比例，注重對學生運用所學解決實際問題能力的考查。如“如何通過組培手段克服甘薯種間雜交不親和特性培育具有優良性狀更能符合人們需求的甘薯新品種”及“如何培育草莓脫毒苗”等。

實驗考核主要考查學生對組培技術的掌握情況，平時動態追蹤結合期末考核。平時成績由學習態度、實驗操作、實驗完成情況、實驗報告決定，實驗報告的結果與分析部分最能體現學生對技術的掌握程度和運用所學理論分析問題、解決問題的能力，為考核重點關注部分。以某實驗項目為載體，挖掘其中蘊含的考點，開發設計系列操作性試題進行實驗考試。如“菊花愈傷組織的培養”，要求以葉片為外植體誘導愈傷組織，考核觀測點為：外植體的選擇、棉塞的制作、培養瓶的清洗、培養基的配制與滅菌、材料的消毒與滅菌、接種。要求從生長健壯、無病蟲害植株上選擇幼嫩葉片，棉塞美觀且大小與三角瓶口相匹配，培養瓶清洗后水呈膜狀沿瓶壁流下，能熟練使用滅菌鍋，對葉片進行消毒及規范接種。

3 結束語

為提高教學質量，培養具有扎實專業功底、能夠服務地方經濟、在未來就業市場更具競爭力的創新性應用型人才[11]，對植物組織培養課程進行了改革，突出了學生實踐應用能力的培養，提高了其學習興趣與熱情，激發了其求知欲與探索欲，培養了學生的創新思維、意識與能力。教學改革是項長期而系統的工程，在未來教學中，可嘗試雙語教學，培養具有國際化視野、國際競爭力的卓越人才；進一步通過開放實驗室，建設校內實訓基地，探索產學研結合建立校外實訓基地，使學生掌握最前沿的技術，了解最新的市場需求以及企業亟需解決的生產問題[12]，為培養緊跟社會發展、切實能夠為經濟建設服務的應用型人才而不懈努力。