馬紹英 楊潔 盧旭 李勝

馬紹英 楊潔 盧旭 李勝

摘要 闡述了在植物組織培養的應用基礎上開設《植物組織培養技術》課程，采用“線上”“線下”混合式教學使學生的理論知識和綜合素質較傳統教學均有所提升。植物組織培養專家系統的建立也將為混合式教學帶來新的契機?；旌鲜浇虒W通過將課程資源上傳、播客視頻學習、在線完成課程作業和測試以及線上答疑等優勢與面授課模式相結合，不僅有利于克服傳統填鴨式教學的弊端，而且使得教學靈活性增強，學生學習興趣顯著提升。

關鍵詞 植物組織培養;混合式教學;植物組織培養專家系統

中圖分類號 S-01? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2022）05-0264-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.05.069

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

The Application of Blended Teaching Pattern in the Teaching of Plant Tissue Culture Technology

MA? Shao-ying1，YANG? Jie2，LU? Xu3 et al

（1.Basical Experimental Teaching Center， Gansu Agricultural University， Lanzhou，Gansu 730070;2. College of Life Science and Technology， Gansu Agricultural University， Lanzhou，Gansu 730070;3. College of Horticulture， Gansu Agricultural University， Lanzhou，Gansu 730070）

Abstract In this study， the course of plant tissue culture technology would be set up on the basis of the application of plant tissue culture. Compared with traditional teaching methods， the online and offline blended teaching mode employed contributed to promote the theoretical knowledge and comprehensive quality for students. The establishment of a plant tissue culture expert system also will bring new opportunities for blended teaching. Blended teaching combines the advantages of course resource uploading， podcast video learning， online completing coursework， testing and answering questions， with the face-to-face teaching mode， which not only helps to overcome the disadvantages of traditional cramming teaching， but also enhances the teaching flexibility and the interest of students in learning.

Key words Plant tissue culture;Blended teaching;Plant tissue culture expert system

基金項目 甘肅農業大學一流本科課程建設項目“線上線下混合式一流課程-植物組織培養技術”;甘肅省教育廳項目“《植物組織培養技術》混合式教學課程建設”（GSAUBC2020A01）。

作者簡介 馬紹英（1975—），女，甘肅定西人，高級實驗師，從事植物逆境生理研究。*通信作者，教授，博士，博士生導師，從事植物次生代謝研究。

收稿日期 2021-05-27

近50年來，植物組織培養在農業、林業、工業和醫藥行業的應用得到迅猛發展，逐步成為當代生物科學領域最有生命力的學科之一，并相繼形成了一批特色產業，為我國社會經濟和自然科學的發展提供了巨大的推動力。植物組織培養因不受季節等條件限制且生長周期短，便于工業化快速繁殖種苗以滿足市場需求，如快速繁殖種苗來獲得觀賞性植物花卉[1]及其他經濟作物。通過組織培養獲得無病毒馬鈴薯[2]、柑橘[3]和菊花[4]等植株以保持園藝植物的優良種性和經濟性狀。利用植物組織培養技術進行瀕危植物如水松[5]和金線蓮[6]等特殊種質的保存繁殖和人參皂苷、紫杉醇、蘿卜硫素[7]等藥用植物次生代謝產物生產也成為熱門的研究與應用領域。

《植物組織培養》課程是一門實驗性極強的課程，以理論講授為主的傳統教學方式相對抽象，導致學生難以理解，學習興趣不濃。近年來隨著信息技術的快速發展，網絡教學成為促進學生學習方式轉變的催化劑。鑒于此，筆者通過將傳統教學與新興網絡教學模式結合，以期建立適合于全國高等農林院校及綜合性大學的新型《植物組織培養》混合教學方式，從而拓寬學生的知識面，完善學生的知識體系，增強學生對該學科的感性認知，進一步從感性認識上升到理性認識，也為學生實踐、創新和創業能力的培養提供新的思路和方法，為從事植物組織培養研究的學者提供可視化的參考系統。

1 《植物組織培養技術》在生物技術專業教學中的地位

根據生物技術專業的辦學定位，通過各種教育教學活動，使學生掌握生物技術的基礎理論、基本知識、基本技能，能在相關行業的企業、事業和行政管理部門從事與生物技術有關的科學研究、技術開發、人才培養、生產管理和行政管理等相關工作。這就要求生物技術專業植物方向的本科生既要掌握生物技術相關的基礎理論，也要掌握生物技術的專業知識和實踐技能，而《植物組織培養技術》作為該專業的專業限選課，是植物生物技術的專業理論與實踐技能的一部分，這一理論與技術也是該專業進一步研究深造和從事科學研究的基礎，因此完成該專業的學習，要求學生必須掌握植物組織培養的理論知識和專業技能。

該課程由化學、物理學等公共課與植物學、細胞生物學、植物生理學、植物遺傳學等專業基礎課提供基礎理論平臺，由微生物學等專業基礎課提供技術平臺。其又為專業課植物生物技術育種、良種繁育等課程提供新的技術、方法支持。該課程將為專業課程在雜交育種、克服遠緣雜交不親和、倍性育種、種質資源保存、優良種質資源繁育等方面提供新的技術支持。對該課程的掌握，可為植物生物技術相關專業課程的開設與實驗操作打下堅實的理論與實驗操作基礎，為植物生物技術專業學生的理論水平與生產實踐能力提升提供很好的前期技術與理論貯備。

2 混合式教學的特征

混合式教學即融合“線上”和“線下”2種途徑開展教學活動。一方面通過“線下”的面授課對學生進行課程大綱的梳理和植物組織培養體系的講解;另一方面通過“線上”的微課、答疑、測試、討論等環節強化學生對重點難點的理解和掌握、拓寬學生的視野，夯實學生認知薄弱點。在科技高速發展的今天，“互聯網+”為教學方法帶來新的機遇[8]。教育體制改革從“以教師為中心”轉為“以學生為中心”，這就要求教師轉變教學方法，而混合式教學通過“線上”“線下”同步教育，對于學生的自主學習能力和綜合實踐能力有極大的提升[9]?；旌鲜浇虒W的主要特點體現在以下幾個方面。

2.1 教師課程設計區塊化

混合式教學要求教師對于整體教學進程實時更新。“線上”資料的上傳和測試安排要緊跟面授課進度，隨時更新相關專業和領域最新的知識，方便學生自學。這就要求教師對于課程設計進行區塊化分類，將重點難點通過面授課進行講解，細碎知識點則體現在“線上”的微課、知識拓展等部分，方便學生自行查閱和學習。

2.2 課程建設形式多樣化

混合式教學給予學習的自由選擇權，以學生為主體來進行教學活動。教師提供教學網絡，而學生自行去填充學習內容，增強學習主動性?！熬€下”和“線下”將教師面授課和課堂翻轉相結合[10]，增強學習主動性，保證學生充分掌握學習內容。教師在“線上”通過上傳課程資源、課程作業、播客視頻、在線測試、開展答疑討論等環節完善學生知識體系，拓寬知識面。而所有環節的最終目的都是為了將一個知識點層層展開推進，幫助學生理解和掌握。

2.3 學生學習方式個性化

互聯網普及的現在，“線上”和“線下”相結合的混合式教學模式更貼合“以學生為主體”的教學安排，大大縮減了學生固定在教室學習的時間，學生可以自行利用手機、電腦等多種設備在空閑時間進行專業課知識的學習，將學習時間碎片化，學時總量不變的情況下學生學習的靈活性增強[11]，教學活動隨時隨地開展，降低學生的遺忘速度。通過“線上”教學，學生更易找到自己的薄弱環節來針對性學習，學習效率顯著提升。

2.4 學生學習成果數據化 “線下”的教學不是傳統課堂教學活動的照搬，而是基于“線上”的前期學習成果而開展的更加深入的教學活動。學生“線上”學習經由教學平臺的數據分析統計，可以快速找到學生對于知識點掌握的薄弱點。學生“線上”學習的數據會保存在平臺，教師進行復查和反思時更方便找到自己授課的側重點。此外網絡教學平臺自行記錄學生的學習內容和學習情況，方便教師對學生學習進程的總體把握，改變學生學習主動性不高、認知參與度不足等問題，增強學生的學習主動性。

3 混合式教學在《植物組織培養技術》教學中的應用

該課程參考《植物組織培養實驗指導》《植物組織培養》等教材開展教學活動，目前每學年第一學期面向甘肅農業大學生物技術專業開課，授課人數超過50人。現已初步建立混合式教學平臺，其中“線下”教學內容主要包括課程大綱內容講授和課堂答疑與討論，占課程總學時的68.75%。“線上”學習內容主要包括播客視頻、課程資源中的課件、Plant Reports平臺推送的課程相關研究報告、院士綜述、研究論文的視聽閱讀、電子教材中的部分內容以及課后作業和在線測試，占課程總學時的31.25%。在2020—2021年第一學期，2018級生物技術班級36名學生實行《植物組織培養技術》混合式教學，學習成績顯著提升。

3.1 課程資源瀏覽拓寬學生知識體系

通過上傳課程講義、論文以及課件拓寬學生視野，構建學習體系，提升學生整體專業素養。根據“線上”平臺統計結果熱門資源統計情況見圖1，課程資源中植物組織器官培養、植物細胞培養與次生代謝產物的生產兩部分瀏覽次數均超過1 000次，生物技術與現代農業、植物組織培養原理、植物組織培養技術原理、THE STORY OF ABA等課程資源瀏覽均超過300次。

3.2 課程話題討論針對性解決學生課程學習期間存在的問題

通過課程話題討論反映學生對于知識點的理解程度，教師可以對學生討論內容進行補充。理論課程結束后的“線上”話題討論環節，數據顯示“脫病毒中莖尖大小與脫毒率和成活率之間的關系”這一話題引起該班級學生的激烈討論，共計回復45次，瀏覽130次，通過這種答疑討論環節不僅可以引起學生對于植物組織培養課程內容的興趣，而且有助于學生鞏固面授課和播客視頻中涉及的知識點（圖2）。

3.3 課程作業提交鞏固已學習知識點

通過課后作業鞏固面授課知識點，加深學生對于重難點掌握程度。根據面授課內容的進度，在“線上”平臺布置課后作業，學生將自己的答案提交在“線上”平臺，由任課教師評閱打分。課程作業提交結果統計顯示“植物細胞培養與次生代謝產物生產-2”這一章節作業正確率達99.2%（圖3）。此外，在截止時間前提交“線上”作業有利于學生自行安排完成課程作業的時間，最后由教師統一批改，便于學生隨時復習錯題、復查自己的知識薄弱點。

3.4 單元學習在線測試檢測學生對知識點掌握程度

每一單元結束之后，教師在“線上”平臺發布測試題目，學生在相應的時間內完成作答，并由教師批閱。圖4在線測試結果統計顯示，該班級在線測試最終成績達到優秀的學生占5.6%，良好占33.3%，中等占47.2%，其余13.9%學生均為及格。章節測試有助于教師及時掌握學生的學習進度，督促學生及時復習。

3.5 課程測試成績反饋學生對課程整體把握

教學進程過半時，教師在“線上”平臺開展測試，對學生的整體學習情況摸排。圖5網上測試成績顯示，該班級學生第一次“線上”測試成績最高分達91.5分，最低分為63.5分，成績中位數78.0分。而第二次測試整體較第一次明顯提升。其中班級最高分為99.0分，最低分85.0分，成績中位數為94.0分。“線上”測試既實現了無紙化考試，又可以給學生提供復習內容，提高學生學習效率。

課程結束后，依據甘肅農業大學學生成績考核辦法計算，使用混合式教學的2017級生物技術學生的平均期末成績達87.89分，相較于未使用混合式教學的2016級生物技術學生平均期末成績83.51分提高5.24%。混合式教學對增強學生理論知識的理解和掌握有極其重要的作用。為了解學生對于該課程的態度，對于參與《植物組織培養技術》課程的同學給予“線上”問卷調查，結合學校的三級評教結果顯示（圖6），2019—2020年第一學期《植物組織培養技術》課程在生命科學技術學院教師課堂教學質量評價排名第一，教師課程教學質量評價排名也第一，這說明采用混合式教學方法增強了學生學習的興趣，同時也提高了教師的教學質量。

4 《植物組織培養技術》混合式教學平臺建設

在信息化時代背景下，傳統的課程教學模式已無法滿足學生和學校的需求，基于網絡學習平臺探索“線上”和“線下”混合式教學模式勢在必行?！吨参锝M織培養技術》混合式教學課程建設與實踐，從理論與實驗教材建設、理論教學內容改革、實驗教學內容改革完善以及與之相配套的教學軟件建設等方面進行改革和完善，以建立適合于全國高等農林院校及綜合性大學的相關專業該課程開設的集大量教學資源于一體的《植物組織培養技術》混合式教學精品資源共享課程體系，為生物技術及相關專業應用性和專門性人才培養、科研和生產實踐的參考與指導提供理論學習平臺和實踐指導網絡資源。

混合式教學平臺以教學資源為支撐、以服務師生為導向，同時以課程建設為中心開展教學活動。在平臺建設過程中，以教學資源建設和信息平臺建設作為核心，結合課程資源上傳、在線教學、師生互動、課程作業、在線測試、答疑和討論等功能，以課程建設為主線，統一整合所有教學資源開展教學活動。充分發揮平臺在教學活動中的作用，切實提升課程教學水平。《植物組織培養技術》混合式教學平臺建設初期，在課程首頁對于課程進行簡單介紹、上傳課程基本知識理論體系，便于學生了解課程內容，將后期理論學習整體化。課程授課開始后教師隨時在課程資源中上傳該領域的最新研究成果、科研論文、課件以及參加會議實況報告等，豐富課程資源、更新課程內容供學生研讀和學習。面授課后教師及時上傳課件填充教學單元內容、開通“線上”討論區并上傳播客視頻，方便學生課后復查薄弱知識點，提出自己的問題和個人見解，教師及時回答問題，增加師生互動。授課期間根據學生“線上”學習反饋的信息安排課程作業和在線測試，及時抓住學生知識薄弱環節并在面授課及播客視頻部分對重點難點進行強化，提升學生對課程整體認知和知識點的把握程度。網絡平臺搭建界面見圖7。

《植物組織培養技術》是一門理論聯系實踐的課程，僅通過理論知識的學習不能完整掌握該課程知識體系，因此除網絡教學平臺的理論知識講授外，開發植物組織培養專家系統，上傳葡萄、西蘭花等植物組織培養實際操作過程中的培養基配方、培養基配制、外植體消毒、初代培養、繼代培養、愈傷組織培養和煉苗等過程，讓學生通過直觀的植物組織培養簡短視頻、相關圖片和問答解釋來進一步細化課堂無法涉及全面的學習內容，生動形象地再現植物組織培養的完整流程。學生通過自行查閱植物組織培養專家系統內容來解決實際操作中存在的相關問題，自行思考并尋找答案，提前熟悉實踐操作注意事項并在后期實驗開展中有效規避，為后期植物組織培養實驗的開展做好準備。后期混合式教學將植物組織培養專家系統加入“線上”教學進程后，將會把植物組織培養技術的理論和實踐融為一體，充分發揮學生的主觀能動性，增加課程的靈活性與趣味性，著力提升學生的整體學習素養。

混合式教學作為一種新的教學方法，使得課堂的主體從教師轉換為學生，這不僅極大提升了學生的自學能力，而且為新的《植物組織培養技術》課程教學模式的推廣奠定基礎。

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