高等農林院校作物分子育種課程教學改革探析

蔡榮號

摘要? ? 作物分子育種課程的開設對于提升農科學生的專業素養具有十分重要的作用。本文闡述了作物分子育種課程教學過程中存在的問題及其改革措施，以期提高該門課程的教學效果。

關鍵詞? ? 作物分子育種;教學改革;問題;對策

中圖分類號? ? G642? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2019）22-0241-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Abstract? ? The course of crop molecular breeding plays an important role in improving the professional qualities of agricultural student.In this paper，the problems and reform measures in teaching of crop molecular breeding course were expounded，so as to improve the teaching effect of the course.

Key words? ? crop molecular breeding;teaching reform;problem;countermeasure

我國是世界上糧食生產和消費大國，由于人口的持續增長、工業和加工業的迅猛發展，環境脅迫的日益頻發及耕地面積的逐漸減少等因素，致使我國農產品生產面臨極為嚴峻的挑戰，如何保障我國農業可持續發展已成為一項十分緊迫的任務。但隨著農作物種質資源遺傳多樣性的不斷減少，常規育種技術的瓶頸日益凸顯，已不能滿足未來我國糧食生產需求，迫切需要育種技術的革新。

近年來，隨著現代分子生物學、遺傳學、基因組學、生物信息學等學科的快速發展，作物育種理論和技術發生了重大變革。以分子標記技術、轉基因技術、基因編輯技術為代表的現代分子育種技術已成為當前作物育種的重要手段[1]。作物分子育種將先進的分子育種技術手段同常規育種方法相結合，實現了目標基因型和表現型的同步選擇，能夠打破物種隔離，大幅縮短育種周期，提高育種效率，是一門技術性和實用性很強的前沿科學[2]。目前，許多農林高校已開設了作物分子育種課程，該課程的開設對于學生了解作物分子育種的基本原理，掌握作物分子育種的前沿技術，提高農學專業人才素養具有重要推動作用。筆者依據相關專業人才培養目標，結合自身考察及教學實踐情況，分析了當前作物分子育種課程教學過程中存在的一些問題并提出改革措施，以期提高學生的實踐認知能力和創新意識。

1? ? 作物分子育種課程教學存在的問題

1.1? ? 配套教材短缺，教學內容與學科發展嚴重不協調

作物分子育種以分子生物學等學科為基礎，而分子生物學的發展日新月異，導致該課程內容與分子生物學領域的前沿新發現、新理論和新技術嚴重脫節。比如，基因編輯技術作為最新的分子育種技術，其原理介紹及研究進展并未被及時編錄在分子育種相關教材中。如果還按照老版教材進行教學，學生就不可能掌握更多的新知識，更難以掌握該領域最新研究動態，拓展學生的視野并激發學生學習該課程的積極性和創造性也就無從談起。另外，課程之間重復現象較為嚴重。比如，在分子育種課程體系中很多內容與分子生物學以及遺傳學課程內容重復，在教學中既浪費了大量學時，也容易使學生產生厭倦情緒。

1.2? ? 理論教學與實踐教學比例嚴重不平衡

作物分子育種的教學目標是培養學生利用分子生物技術解決作物育種工作中重大問題的能力。但在實際教學工作中，很多教師重視的是理論知識傳授，而忽視了對學生觀察能力和動手能力的培養。雖然很多高校開設了作物分子育種課程相關的實驗教學內容，但是受限于實驗條件及實驗課時，很少有高校能夠讓本科生全程參與分子育種實驗，開設涉及前沿分子育種技術實驗教學的高校幾乎沒有，學生很難親身感受分子育種帶來的巨大魅力，難以調動學生的學習積極性。從另一角度講，分子育種教學如果不能與實踐教學相統一，會導致學生難以深入理解教師在課堂上所講授的技術方法，教學效果自然會比較差。

1.3? ? 教學方法較為落后、考核方式單一

作物分子育種課程的教學方式目前仍主要采用授課教師“填鴨式、保姆式”的滿堂灌，在教學中學生并未發揮主體作用。對不同認知水平和自控能力的學生而言，其對授課內容的吸收理解能力也會參差不齊;同時，作物分子育種課程涉及許多復雜的分子生物技術原理，內容比較抽象，如果不能配套相關知識的動畫演示或視頻資料進行講解，學生根本無法真正了解及掌握該門課程的基本理論。另外，由于實驗教學安排的不夠合理、完善，對學生成績的考核只能依據期末考試分數或論文重復率，缺少對學生實踐素質和能力的全面考核。

2? ? 教學改革措施

2.1? ? 優化理論教學內容，強調基礎知識和前沿知識補充

教師在優化理論教學內容時，應從2個方面考慮。一方面，由于作物分子育種是一門交叉性、綜合性學科，一些農科類學生的生物技術理論知識相對扎實，但缺乏育種相關的前期基礎，要充分理解作物分子育種各個環節的原理和操作具有一定難度。教師在對教學內容設置時應適當增加作物遺傳育種知識的講述，但要掌握好教學內容的難度和比例。另一方面，作物分子育種學科發展迅猛，許多知識點應緊跟學科前沿，教師在教學時應及時更新教學內容，補充該領域最新的科研成果。例如，基因編輯技術作為新一代分子育種技術，能夠實現對特定核苷酸片段的插入、敲除和替換等，可顛覆傳統作物育種方式，實現對目標性狀的精準改良[3]。作為一項前沿技術，課本中對其原理及應用并未進行系統介紹，授課教師應通過文獻查詢和網絡搜索補充相關教學內容，讓學生掌握和了解學科前沿知識。以上教學內容的強化與補充既能保證學生對基本知識的理解，又能保證教學內容的先進性，對開闊學生視野、激發學生學習熱情起到重要作用。

2.2? ? 豐富實驗教學內容，提高學生實踐操作能力

作物分子育種是一門應用性極強的課程，通過課堂上的簡單講授，無法完全做到將抽象的知識形象化，致使學生不能準確、系統地掌握生物技術知識，從而在面對具體實驗項目時缺乏解決問題的實踐操作能力。因此，增加實驗教學環節必不可少。實驗課開設的內容應匹配理論課程，兼顧分子實驗操作與育種實踐操作。一方面，除了開設核酸提取、PCR擴增、大腸桿菌的培養和轉化等基礎驗證性實驗外，教學單位或教師個人可根據自身實際開設一些綜合性實驗。比如，相比傳統作物的遺傳轉化實驗周期長、操作繁瑣，擬南芥轉化實驗操作較為簡單且周期較短，除了前期的基礎性實驗外，后期實驗均可以讓學生全程參與。根據目標性狀及標記性狀，可以讓學生取樣對獲得的轉基因苗進行驗證，經過直觀的比對讓學生感受到轉基因技術帶來的不同之處。另一方面，應加強學生對育種實踐的認知。通過開設玉米的自交及雜交組合測配實驗，讓學生深入田間操作，了解育種的整體過程;開設基于SSR技術的玉米DNA指紋差異分析實驗，以學生自己組配不同玉米雜交種為實驗材料，開展分子標記檢測，判別不同玉米組合之間的差別[4]。通過以上實驗內容的開設，既能夠加深學生對理論知識的理解和運用，又能夠提高學生的實踐操作能力。

2.3? ? 改革教學方法，激發學生學習興趣

在教學過程中如果不能調動學生的主體作用，就不能取得較好的學習效果。因此，改革教學方法勢在必行。比如，針對轉基因技術引起的廣泛爭議，教師可指導學生自主查閱相關文獻，并組織學生對獲取的知識進行課堂討論，在討論過程中促進學生對轉基因知識的科學理解，拓寬學生的知識面，并提高學生的文獻搜集能力及對科學問題的探索熱情[5]。另外，針對作物分子育種知識的抽象難懂，如果只進行簡單的板書教學或機械式的多媒體教學，學生會感到枯燥乏味，學習熱情自然不能提高。因此，在當前流行的多媒體教學過程中，教師在課件制作上應注意搜集圖文并茂的素材，并結合動畫及視頻教學將復雜的知識簡單化，將抽象知識可視化，加深學生對相關知識的理解和記憶，幫助學生了解復雜的生物技術原理。例如，在轉基因技術及基因編輯技術教學環節，可通過引入轉基因或基因編輯前后的性狀參數比對，花色差異、植株高矮變化等視覺效應較強的實例圖片，使學生感受轉基因技術及基因編輯技術的神奇之處。另外，可通過播放相關視頻或FLASH動畫讓學生對一些較難理解的生物技術原理產生比較直觀的感受，再通過后期具體實驗操作使學生完全理解和掌握這部分內容。

2.4? ? 應用靈活多樣的考核方法，公正檢驗學生的學習成效

目前，多數高校的課程考核采用平時考勤結合期末考試的方式，而期末考試只能檢驗學生對知識的識記程度，缺乏對學生獨立思考能力的考察。為了更加全面公正地考核學生的學習效果，本課程的總評成績采用文獻討論成績+理論考試成績+實驗操作成績的綜合考評方式，文獻討論成績占20%，期末考試成績占40%，實驗操作成績占40%。其中，文獻討論成績根據匯報文獻檔次、熟練程度及討論表現評定，基礎理論知識采取閉卷考試，實驗操作成績依據學生在實驗操作過程中的表現及實驗報告評定。以上考核方式通過降低筆試成績比列，著重考察學生對知識的理解和實踐應用能力，充分調動了學生的主觀能動性，激發了其探求知識的興趣和熱情，真正做到全面考核學生的綜合素質和能力。

3? ? 結語

通過對作物分子育種課程教學模式的改革探索，不僅使學生了解到分子生物學領域的前沿理論知識和技能，還可以讓學生獲得科研實踐訓練和體驗，為日后可能從事的作物育種研究工作打下堅實的基礎。任課教師在教學改革探索的過程中也應不斷吸收新知識新技能，提高自身教學能力，不斷豐富課程教學內容。總之，教學改革是一項系統化工程，需要不斷進行探索和實踐。

4? ? 參考文獻

[1] 王紅梅，陳玉梁，石有太，等.中國作物分子育種現狀與展望[J].分子植物育種，2019（9）：1-9.

[2] 萬建民.水稻分子育種現狀與展望[J].中國農業科技導報，2007，9（2）：1-9.

[3] 薛滿德，龍艷，裴新梧.基因編輯技術及其在作物育種中的應用與安全管理[J].中國農業科技導報，2018，20（9）：12-22.

[4] 馬慶.作物分子育種教學方法探討[J].現代農業科技，2015（12）：326.

[5] 張萍，葉曉龍，馮蕾，等.引入文獻專題課，提高分子遺傳學教學質量[J].山西醫科大學學報，2010，12（3）：237-239.