科研導向的植物分子育種課程教學改革初探周練

劉暢

摘要：植物分子育種是一門綜合性應用課程，文章以科學研究為導向，通過對課程開設的必要性、課程教學內容、教學方式以及課程考核方式改革的綜合分析，以期提高教學效果，提升學生專業素質。

關鍵詞：植物分子育種;科研導向;教學內容;教學方式;考核方式

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2020）21-0191-02

隨著基因組學和生物信息學等學科的快速發展，水稻、玉米和大豆等多種重要農作物全基因組測序完成，這對植物育種的理論和技術產生了重大影響和改變。植物分子育種課程以遺傳學和分子生物學為基礎，以分子標記輔助育種和基因工程輔助育種作為作物遺傳改良的主要技術手段，是一門涉及多領域多學科知識的綜合性應用課程[1]。學習掌握植物分子育種的基本原理和技術，了解分子標記和基因工程在作物遺傳改良上的最新進展，對于專業人才培養和促進學科發展都是非常必要的[2]。在本文中，筆者擬以科學研究為導向，結合本科生專業培養目標和日常教學實際情況，對植物分子育種課程教學改革實踐進行初步探討。

一、課程開設的必要性

課程教育必須緊跟社會發展的步伐。隨著分子生物學、基因組學以及基因工程的快速發展壯大，傳統育種方法不斷整合新知識、新技術發展而成現代植物分子育種。分子標記輔助育種將表現型與基因型結合起來，通過標記輔助選擇，加快了育種進程，還在圖位克隆、種質資源鑒定、遺傳多樣性等研究上具有重要作用。

為使學生能夠將分子生物學與傳統育種相結合、將實驗室工作與田間試驗相結合，從而更好地理解課程的新知識和新技術，西南大學農學與生物科技學院在本科三年級農學和植物科學專業開設了植物分子育種專業推薦選修課。希望通過課程教學，使學生掌握課程知識，并通過專題論文和小組匯報形式提高學生英文文獻閱讀能力和理論應用在實踐中的能力。

二、以科研為導向的課程內容優化

植物分子育種課程內容一共包括四個專題：分子標記輔助育種、基因組學在作物遺傳改良上的應用、基因工程輔助育種以及雜種優勢在育種中的應用。由于課程內容共涉及作物育種學、作物栽培學、遺傳學、分子生物學、基因工程等領域的知識與研究方法，如何將復雜繁多的課程內容進行整合提升以突出學科特點，同時增加學生對學科前沿知識的了解便成了課程內容優化的重中之重。筆者以科研為導向，綜合課時考量設置了兩個重點課程模塊：分子標記輔助育種和基因工程輔助育種。在課程內容的選擇上，筆者及時更新課程知識點和領域最前沿科學研究成果，擴大學生知識面，并通過對最新的社會熱門內容作為切入點，以帶動學生學習積極性。例如近年熱門的CRISPR/Cas9基因編輯技術在育種中的開發應用就在課程中有較為系統的介紹。筆者還將自身科研經歷置于相關課程內容中，以第一手的資料講解和經驗分享幫助學生加深理解，培養學生創新精神。例如，筆者研究課題玉米籽粒突變體SSR標記的開發的相關內容，通過實驗方法和結果的講解，使學生更容易理解分子標記輔助育種的專題內容。同時，課程課件以英文為主、中文為輔，中英文結合，既直觀地與學科前沿的最新研究成果相結合，也能幫助學生閱讀英文文獻和理解相關知識點。

三、以提升教學效果為目的的教學方式改革

由于植物分子育種這門課程涉及的學科較多，內容知識點多并且較為抽象微觀，采用多形式的教學方式就尤為重要。

1.以經典事例和科學實證為支撐的知識可視化嘗試。知識可視化是近年發展的新興研究領域，指所有可以用來構建和傳遞復雜見解的圖解手段[3]。在教學領域，知識可視化用視覺語言表現海量復雜信息，使學習者更主動地解釋和探究知識的意義，促進記憶和新知識的應用，已成為優化教學效果的有效手段。在本課程教學中，筆者靈活運用多媒體教學方式，盡量減少繁復的文字表述，以鮮明生動的圖片動畫或是影音資料，以經典研究事例和學科領域涉及的社會問題為支撐，通過知識可視化提高學生學習熱情和知識接受度。

實踐證明，以大量實際生活中的例子進行論證說明課程知識點，更能幫助學生理解和掌握。例如在轉基因育種中，筆者以轉基因應用的實例—從芝士的生產到人胰島素的使用再到轉基因棉花降低農藥的使用和資本投入為例，幫助學生從專業的角度加深理解。又如，在社會熱門的轉基因安全性話題上，通過師生共同搜集整理科學界和社會上熱點案例的方式，加以逐條說明辨析，深入解讀國內外關于轉基因監管的法律法規等。

在課程教學過程中，演示相關生物信息學網站和軟件的應用，也能大大提高學生的學習興趣，幫助其學以致用。此外，由于專業培養方案設置，本專業大三學生已全部進入校內實驗室進行實習，在課程教學過程中，筆者有意識地引導學生將課堂中的相關知識點在實驗室實習過程中通過操作進行科學實證，加深學生印象，提升教學有效性。

2.以學生為主體、科研為主導的翻轉課堂式教學。翻轉課堂是一種全球教育界關注的新教學模式，通過對知識傳授和知識內化的顛倒安排，改變了傳統教學中的師生角色，對傳統教學模式實現了革新[4]。針對翻轉課堂教學中較容易出現的缺乏教師引導、學生探索性不足的問題，筆者通過設置文獻精讀、小組匯報等環節，建立了以學生為主體、科研為主導的翻轉課堂式教學。

小組匯報是以學生為主體的教學方式。在相應課程階段，學生以小組的形式，結合專業文獻檢索必修課的內容，對指定的高水平英文文獻進行檢索和精讀，對文章的研究背景、材料與方法、研究結果等內容進行討論，制作PPT后在課堂上由各組代表進行專題匯報。匯報后設有提問環節，鼓勵學生提出自己觀點及疑問，教師對匯報和提問進行點評和總結。

隨著教學進度的深入，學生從初期教師提問被動回答到逐漸可以針對文獻內容主動提出問題，甚至通過數據庫對所涉及知識點進行拓展檢索。筆者明顯感到學生對英文文獻的理解和延伸學習的能力有了明顯提高，學習的主動性也得到加強。該教學方式促進了學生與學生、學生與教師之間的知識交流，使學生更直觀深刻的感受學習和科研的樂趣與成就感，能有效地幫助學生融入課程、掌握知識。