新農(nóng)科背景下園藝植物育種學課程大實驗教學改革研究

國淑梅 牛貞福 王功帥

摘 要：為培養(yǎng)新農(nóng)科知農(nóng)愛農(nóng)高素質(zhì)專門人才，該文分析了大實驗實施的必要性，探討了大實驗改革路徑，主要包括：更新教學理念、科學教學設(shè)計、精選大實驗內(nèi)容、把握實施關(guān)鍵環(huán)節(jié)、完善考核評價方式等，以期提高大實驗的效果。

關(guān)鍵詞：新農(nóng)科;園藝植物育種學;大實驗

中圖分類號 G642.0文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）22-0167-03

Abstract： In order to train high-quality professionals who are familiar with agriculture and love agriculture in new agriculture science， this paper analyzes the necessity of implementing large experiment， discusses the experimental reform path， mainly includes： update teaching concepts， scientific design， selection of experiment content， grasp the implementation of key link， perfecting the evaluation methods and so on， in order to improve the effect of large experiment.

Key words： New agronomy;Horticultural plant breeding;Large experiment

園藝植物育種學的教學質(zhì)量關(guān)系到園藝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是園藝種植業(yè)發(fā)展和增強競爭力的關(guān)鍵，而園藝種植業(yè)是后續(xù)二三產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。作為地方高校的園藝專業(yè)，園藝植物育種學是該專業(yè)的核心課程，該課程是以遺傳理論為指導，通過傳統(tǒng)育種技術(shù)、現(xiàn)代育種技術(shù)手段來改變園藝植物的遺傳特性，從而選育出新品種、新類型并進行良種繁育的一門學科。在學習過程中，學生普遍反映本課程較園藝植物栽培等課程更為抽象、難懂，不利于全面培養(yǎng)知農(nóng)愛農(nóng)的新型人才。

目前園藝育種學實驗由于受實驗時間和園藝植物生長季節(jié)的限制，驗證性實驗內(nèi)容安排較多，綜合性、探索性實驗安排較少，不利于發(fā)揮學生的自主創(chuàng)新性。建立健全園藝植物育種學實驗教學體系，優(yōu)化實驗教學模式，也是新農(nóng)科建設(shè)著力解決的問題。探索基于園藝全產(chǎn)業(yè)鏈的應(yīng)用型人才培養(yǎng)新機制，其重點在于實踐，提升學生綜合實踐能力，同時對未來高等農(nóng)林教育改革發(fā)展的新路徑、新范式進行探索[1]。通過對園藝植物育種學課程的實驗改革，推動教學理念的改革，以大實驗教學改革創(chuàng)新為主線，構(gòu)建面向新農(nóng)科的植物育種學實踐教育教學體系，探索一種新型實驗?zāi)Ｊ健?/p>

1 大實驗實施的必要性

1.1 有利于解決學時不足問題 園藝植物育種學在教學方面存在教學內(nèi)容較多而課時量不足的問題，傳統(tǒng)育種學實驗內(nèi)容的設(shè)置缺乏關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性和綜合性。大實驗區(qū)別于驗證性實驗，注重探究性，且實驗課與理論課之間聯(lián)系緊密。學生通過大實驗一方面可有效掌握連貫性的育種知識，綜合運用所學技能，另一方面也可在大實驗進行過程中融合理論進行討論、自學，延伸學習時空，拓展培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，解決學時不足問題。

1.2 有利于學生實踐能力的培養(yǎng) 園藝植物育種學大實驗旨在培養(yǎng)學生動手能力，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新型、實踐型農(nóng)業(yè)新型人才[2]。大實驗的設(shè)計、實施適應(yīng)了新農(nóng)科發(fā)展，實踐教學方法靈活，避免考試方式過于單一，改變了學生被動學習的現(xiàn)狀，激發(fā)了學生探索欲和學習積極性，促使其自主地開展深度學習，達到“掌握育種基本操作技能—獨立完成實驗—獨立設(shè)計實驗”的能力培養(yǎng)目標，有效解決“大鍋飯”式實驗教學不能滿足基礎(chǔ)及能力較好的學生的學習需求問題，也有利于培養(yǎng)學生的實際操作能力、創(chuàng)新能力和知識綜合應(yīng)用能力。

1.3 有利于貫徹新農(nóng)科對人才的培養(yǎng)理念 通過對園藝植物育種學大實驗課程的學習，學生可進一步理解并掌握園藝植物栽培、育種相關(guān)課程的基礎(chǔ)理論知識，提高學生對育種基本實驗技能的掌握，正確認識育種目標、育種方法的關(guān)系，學生運用所學育種知識理性分析、思考實驗中出現(xiàn)的問題，增強發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力[3]，畢業(yè)后可在農(nóng)業(yè)科研機構(gòu)、高校及企事業(yè)單位從事與園藝育種相關(guān)的工作，有利于新農(nóng)科應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。

2 大實驗教學的改革路徑

2.1 更新教學理念，科學教學設(shè)計 依據(jù)園藝植物育種學課程教學內(nèi)容和大綱要求，結(jié)合育種發(fā)展趨勢與實驗?zāi)康模瑢⒄n程實驗教學內(nèi)容整合，篩選出不同的育種專題，創(chuàng)設(shè)特定情景，學生按學號順序每8～10人為1組（模擬工作環(huán)境，不能以個人好惡選擇同事），培養(yǎng)學生團隊協(xié)作能力和人際關(guān)系能力，以小組為單位設(shè)計實驗，制定實驗計劃書[4]。

計劃書包括實驗要解決的問題，采用的遺傳育種原理，自主設(shè)計園藝植物種植小區(qū)、雜交親本及組合，樣本容量和重復(fù)數(shù)，實驗數(shù)據(jù)測定、整理與分析方法，實驗操作具體步驟及進度安排，實驗時間安排等，上述內(nèi)容責任到人[5]。教師對計劃書審核合格后，學生按計劃書自主完成實驗。各小組選用的園藝植物材料生長發(fā)育時間不同，實驗進度也不同，教師根據(jù)各小組的實驗進程考核表掌握實驗進度，指導不同小組的實驗操作，共同分析實驗過程中的問題[6]。大實驗設(shè)計和實施流程見圖1。

2.2 精選大實驗內(nèi)容，注重學生綜合素質(zhì)培養(yǎng) 在開設(shè)基礎(chǔ)性、驗證性實驗的基礎(chǔ)上，鞏固學生育種學的理論知識，使學生在有限的學時內(nèi)掌握較為全面的育種實驗技能[7];設(shè)計育種大實驗，培養(yǎng)學生統(tǒng)籌安排實驗和綜合分析問題的能力，并夯實學生對育種學相關(guān)實驗技能的掌握程度，提高學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的應(yīng)變能力[8]。

園藝植物育種學大實驗內(nèi)容的編撰采用復(fù)合型設(shè)計，使得實驗內(nèi)容既基于基礎(chǔ)又高于基礎(chǔ)。課程組在開課初期綜合考慮校內(nèi)實習基地日光溫室、大棚、露地種植情況，學生前期掌握的實驗技術(shù)以及園藝專業(yè)開課的情況，最終選定“引種”、“雜交育種”、“多倍體誘導”、“紫外線誘導”4個大實驗[9，10]（表1）。教師在學期開課前提交實驗耗材預(yù)算，購買耗材;在園藝植物育種的各個關(guān)鍵時期，特別是對園藝植物育種田間關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行講授、示范、操作，使絕大多數(shù)育種實踐內(nèi)容涵蓋到大實驗中，使學生掌握園藝育種所有環(huán)節(jié)的內(nèi)容與技術(shù)，使實踐教學內(nèi)容系統(tǒng)化。

由表1可以看出，園藝植物育種學大實驗的內(nèi)容設(shè)計不僅囊括了基礎(chǔ)實驗技術(shù)及操作，而且將基礎(chǔ)實驗串聯(lián)組成完整的實驗體系，有目的地模擬一個完整的科研項目，從而幫助學生鞏固基礎(chǔ)實驗技能，又能夠培養(yǎng)學生的科研思維和科研素養(yǎng)。

2.3 把握實施關(guān)鍵環(huán)節(jié) 過去的育種學實驗是以某項具體內(nèi)容為1次課，常常由于內(nèi)容跨度大很難在一節(jié)課時間內(nèi)完成。如番茄雜交實驗，既需要去雄，又需要雜交后管理，田間操作要在開花前去雄，授粉后套袋、查看結(jié)實情況。改革后的大實驗以時間為主線，建立以園藝植物育種材料生長的關(guān)鍵環(huán)節(jié)為上課時間，如育種目標制訂與試驗設(shè)計、田間育種材料的小區(qū)規(guī)劃設(shè)計、育種材料的田間觀察記載、園藝植物育種材料的田間選擇、試驗結(jié)果的整理與分析。教師進行相應(yīng)的內(nèi)容講解、示范，學生自己操作，對于操作存在的問題再由教師進行補充、分析、講解，形成一個高效、完整、系統(tǒng)的知識鏈[11]。

2.4 完善考核評價方式 園藝植物育種大實驗充分體現(xiàn)了以學生為中心的理念，其考核主要從實驗方案制訂的合理性、實驗原理的掌握程度、關(guān)鍵操作環(huán)節(jié)的精細度、分析與解決問題的能力及對實驗結(jié)果的分析等方面進行考核[12]。如番茄（瓜類）雜交技術(shù)可以把結(jié)實率和雜交種的真實性作為考核的內(nèi)容，選種技術(shù)可以把選種的效果作為考核內(nèi)容，給出學生的實驗成績。

每組實驗人員在期末要將實驗過程、實驗結(jié)果、實驗存在的問題做成PPT進行實驗答辯，參照本科畢業(yè)答辯的相關(guān)要求，要求每個小組以PPT的形式進行10min的實驗匯報，外加5min的提問環(huán)節(jié)，綜合評價學生在實驗過程中分析問題、解決問題的能力。育種大實驗考核項目及占比見表2。

3 教學效果

園藝植物育種大實驗以學生為中心，沒有固定模式，每名學生通過大實驗全程參與育種各環(huán)節(jié)，不斷提出各種有價值的問題與教師、同學探討，提高了學生觀察和記錄實驗的能力、統(tǒng)籌安排實驗內(nèi)容和應(yīng)對突發(fā)異常情況的能力以及解決問題的能力，加強了團隊協(xié)作能力，調(diào)動了學生學習的積極性、主動性，對育種知識點的理解更深刻。

園藝植物育種大實驗既培養(yǎng)了學生駕馭知識的能力，同時又鍛煉了學生的實踐動手能力，達到了培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維、自主創(chuàng)新意識的目的，提高了學生綜合素質(zhì)。立足于山東地方經(jīng)濟發(fā)展，在充分調(diào)研、深入探討的基礎(chǔ)上，通過園藝植物育種學大實驗教學改革，合理設(shè)計、篩選大實驗項目，使園藝植物育種與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展有效銜接，以此來適應(yīng)新農(nóng)科對園藝植物育種學教學的要求，培養(yǎng)“知農(nóng)情、知農(nóng)事、知農(nóng)理，愛農(nóng)業(yè)、愛農(nóng)村、愛農(nóng)民”的現(xiàn)代園藝育種工程師，保證人才培養(yǎng)服務(wù)于地方區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展，有效提高課程教學質(zhì)量。

參考文獻

[1]龍雯虹，楊學虎，孟金貴，等.論加強園藝植物育種學教學方法研究的必要性[J].教育教學論壇，2019（40）：195-196.

[2]王后苗.作物育種學實驗教學方法與學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探討[J].河南農(nóng)業(yè)，2019（27）：27-28.

[3]張桂玲，溫四民，曹雪，等.基于“新農(nóng)科”發(fā)展的《園林植物遺傳育種學》課程教學改革[J].教育教學論壇，2020（15）：140-143.

[4]郭啟高，何橋，向素瓊，等.《現(xiàn)代果樹育種學》實踐教學體系建設(shè)的探索[J].西南師范大學學報（自然科學版），2017，42（6）：172-176.

[5]姜龍，陳殿元，于曉明， 等.合作學習在教學實際中的運用與實踐——以《作物育種學》課程為例[J].吉林農(nóng)業(yè)，2019（15）：77-78.

[6]石英堯，鄭珍珍，黎珉.作物育種學“全程參與”實踐教學模式探討[J].中國校外教育，2020（3）：73-74.

[7]范惠玲，白生文，肖占文，等.高等植物自交親和性狀之遺傳學綜合性實驗的教學設(shè)計與實踐[J].高校生物學教學研究（電子版），2018，8（6）：35-39.

[8]汪承剛，侯金鋒，袁凌云，等.蔬菜育種學實踐教學改革探析——以安徽農(nóng)業(yè)大學為例[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2018（9）：287-288，290.

[9]劉守偉，潘凱，王學征，等.基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的蔬菜栽培大實驗課程改革探索[J].黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院學報，2018，31（4）：133-134.

[10]張金鳳，胡冬梅，趙健.本科生物學類開放大實驗的改革與創(chuàng)新——以“遺傳學”實驗課教學為例[J].中國林業(yè)教育，2017，35（S1）：47-50.

[11]劉守偉，王學征，蔣欣梅，等.成果導向理念在園藝專業(yè)“蔬菜栽培大實驗”教學中的應(yīng)用[J].黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院學報，2019，32（3）：111-112.

[12]董新星，李星潤，包立，等.魚類遺傳育種學開放式實驗教學模式探究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2018（21）：280-281.

（責編：徐世紅）