植物科學與技術實驗一體化改革

■左瑞娟

（文山學院三七醫藥學院，云南 文山 663099）

植物科學與技術是2001 年山東農業大學申報的農學植物生產類專業，2002 年教育部批準的新增專業。目前該專業已在南京農業大學、浙江大學、中國農業大學、華中農業大學、山東農業大學、四川農業大學、湖南農業大學等28 所高校開設，為現代農業發展培養專業人才。該學科以農學、園藝、植保等學科為基礎，培養植物從種子到成熟整個生產過程的技術人才。本文以產出導向教育（Outcome Based Education,OBE）理念為原則，根據企業、用人單位的人才需求，反向設計實驗教學[1]，制訂植物科學與技術實驗一體化改革體系，培養適合現代農業需求的植物科學與技術人才。

一、植物科學與技術實驗教學現狀

植物科學與技術的實驗圍繞著基礎課、專業課開設了化學類、育種類、栽培類、植物生產類、植物保護類等17 門實驗課程，每門實驗課有6～12 個實驗，各門實驗課之間、同一門課程實驗與實驗之間存在關聯性低、重復性高，無體系，缺乏應用性等特點。

（一）實驗課程開設關聯性低

植物科學與技術開設的實驗課程之間，實驗與實驗之間相互獨立，缺乏關聯性，解決不了生產實際中的問題。學生在學習實驗技術過程中不能系統地學習實驗體系，只能單個地進行實驗學習及操作，導致他們學習目標不明確，解決不了生產實踐中的問題，學習起來缺乏主動性和積極性。

（二）實驗課之間部分實驗內容重復性高

植物科學與技術專業的17 門實驗課程中，出現很多實驗在不同課程中重復開設的問題。如“普通光學顯微鏡的使用”實驗在植物科學與技術專業的“植物學實驗”“微生物學實驗”等應用到顯微鏡的課程中均有開設。高壓蒸汽滅絕實驗和無菌操作實驗在“微生物學實驗”“植物生物技術學實驗”等課程中均有開設。“土壤肥料學實驗”與“植物營養學實驗”課程實驗技術相似較高，“植物生物技術實驗”與植物組織培養實驗課程中技術相同的實驗較多，“生物化學實驗”與農產品檢測實驗課程部分實驗同源性高。實驗課內容的重復性導致學生學習煩瑣，失去學習的興趣。

（三）實驗課程缺乏體系

實驗課程設置無體系，各門課程都是由上課教師根據課程設置實驗課程大綱，教師之間缺乏系統的論證，導致各門課程之間聯系不緊密。同一門實驗課程中實驗與實驗之間獨立，缺乏系統性和全局性，導致植物科學與技術專業實驗不系統，不能解決生產實踐、科學研究中的問題。學生不能將學習的實驗技術應用到實習、畢業論文研究中。學生開展畢業論文需要重新學習實驗體系，大量浪費了時間和資源。學生到用人單位實習，發現了問題卻不能系統地解決。

（四）實驗課程缺乏應用性

單個獨立的實驗課學習讓學生無法將所學習的知識、技術與生產實踐相結合，在實習、開展畢業論文研究中不能系統地應用所學實驗技術設計、開展實驗，學生學到的實驗技術不能轉化、應用到生產實踐和科學研究中。

總之，將植物科學與技術專業實驗課程進行整合，以OBE 理念產出導向為指導，反向設計一體化實驗，培養出用人單位需要的植物科學與技術專業人才，是該專業實驗改革的目標。

二、現代農業生產需要解決的問題

現代農業是從種子育種、繁育無毒苗到大田栽培、水肥管理、病蟲害防治再到農產品收獲、儲藏、加工，最后進行銷售的一系列的農業生產的總和。

目前種子要解決的問題有種質資源、繁育優質種子等，種苗要解決的問題是生產無毒的壯苗等。解決這些問題需要優選種子、種子包衣、良種繁育、組織培養無毒苗、苗期水肥管理及病蟲害防治等技術。植物栽培指大田期從種苗移栽到大田至成熟采收，包括土地的選擇、整地、移栽、水肥管理、病蟲害防治、采收等技術。

而現代農業應用到更高的技術支持，如應用溫室、大棚栽培植物，包括溫室、大棚的設計與建造、溫室設備的控制、植物水肥一體化管理、無土栽培、病害防治等，再到植物收獲后如何儲藏、加工，農產品的營養成分檢測及農殘、重金屬檢測，農產品的市場營銷及電子商務銷售等，均需要系統、高技術的支持來解決這些現代農業的問題。

三、植物科學與技術實驗一體化改革

實驗一體化是將原來多個單獨的實驗系統地、科學地整合到一起的綜合性實驗，可以解決生產過程中的各類實際問題。多門學科研究發現，現有的傳統實驗課程已經不能適用于目前高校應用型人才培養的需求，實驗課程一體化改革已成為應用型本科高校改革的方向。陳稚在中藥學實驗中提出實驗一體化，將實驗分為基礎實驗、綜合實驗、專業實驗[2]。張曉梅在交通運輸實驗設計中指出五層次的實驗教學模式，包括了基礎型實驗、綜合設計型實驗、專業應用型實驗、個性化實驗、科研實踐[3]。劉純友在物理化學實驗中提出傳統的實驗教學已經不利于學生的實踐應用，需要改革、整合，開設物理化學理論與實踐一體化實驗[4]。鄧美珍在高校稅務實驗中提出一體化實驗教學體系，包括了基礎實驗、專業驗證型或設計型實驗、綜合實驗[5]。潘蕾將傳統文科實驗進行了素能一體化改革，提出了綜合素養、基本技能、專業技能和創新創業四大實驗、實踐教學體系[6]。為了適應目前企業、用人單位對應用型人才需求，學者們從文科、理科、工科、醫科、農科等多學科領域提出傳統實驗教學存在的問題，并提出了一系列實驗一體化改革措施。

本文針對目前植物科學與技術專業實驗教學中存在的問題及現代農業需要的技術，提出了植物科學與技術實驗一體化改革方案，將植物科學與技術實驗分為基礎實驗和一體化實驗，見圖1。基礎實驗以基礎化學、植物學、植物生理學實驗為基礎，讓大學一年級學生學會實驗室中各類試劑的配置，了解植物根、莖、葉、花、果實、種子各個器官組織的形態及植物生長的生理情況，掌握基本的操作技術。一體化實驗分為種子、種苗綜合實驗、植物栽培管理綜合實驗、植物儲藏加工綜合實驗、農產品檢測綜合實驗及農產品銷售綜合實驗等五個綜合實驗。

圖1 植物科學與技術一體化實驗分類

（一）種子種苗綜合實驗

種子種苗綜合實驗分為種子綜合實驗和種苗綜合實驗。其中種子綜合實驗以了解種子的形態、構造，測定種子的活力為基礎，開設種子包衣技術。種苗綜合實驗包括穴盤育苗、漂浮育苗、幼苗嫁接、苗期水肥管理、病蟲害管理等基本技術，以組織培養脫毒苗為高技術實驗，提高學生的育苗水平，為現代種子、育苗企業培養技術人才。

（二）植物栽培管理綜合實驗

植物栽培管理綜合實驗包括植物栽培管理和設施農業栽培。植物栽培管理是在植物大田期，以土地耕作、土壤檢測、植物營養檢測、植物水肥管理、病蟲害防治等為基礎實驗。設施農業栽培為高技術實驗，包括無土栽培、水肥一體化、溫室大棚設施栽培等技術，提高學生的栽培管理水平，為現代農業培養高技術人才。

（三）植物儲藏加工綜合實驗

植物成熟后開設植物儲藏加工綜合實驗，包括植物的采收和儲藏加工。其中植物采收、分級為基礎實驗，以儲藏、加工為高技術實驗，對農產品進行糖制品、干制品、釀造制品、腌制品、速凍制品、凍干制品、發酵制品等加工，對農產品中的果膠、油類、天然色素、有機酸等有效物質進行提取。綜合實驗中以雜交育種、品種選育、分子育種、轉基因技術為研究性實驗。植物儲藏加工綜合實驗為現代農產品加工企業、科研單位培養優秀技術人才。

（四）農產品檢測綜合實驗

農產品檢測綜合實驗包括農產品營養成分檢測、農殘檢測、重金屬檢測及食品認證等，其中包括農產品糖類、氨基酸、蛋白質、脂類、維生素等營養成分檢測，農產品農殘及重金屬檢測。農產品食品安全認證技術，包括無公害食品、綠色食品及有機食品認證技術等。農產品檢測綜合實驗主要培養能使用紫外分光光度計、高效液相色譜儀、氣相色譜儀、原子吸收光譜分析儀、PCR 儀等實驗儀器的專業人才[7]，為農產品檢測機構、科研單位培養專業技術人才。

（五）農產品銷售綜合實驗

農產品銷售需要具有市場營銷、電子商務技能的創業人才，通過開設農產品銷售綜合實驗，讓學生在學校大學生創業平臺進行線下銷售，利用電商、短視頻平臺進行線上銷售，培養具有現代創新創業能力的大學生。

植物科學與技術專業學生從大學一年級第一學期開始學習植物學、植物生理學、基礎化學等基礎實驗，第二學期進入實驗一體化（見附表1）學習，每學期以糧食、果蔬、花卉、中藥材、經濟作物等1～2 種植物開展綜合實驗，四年掌握6～10 種植物生產一體化技術。大學二年級和大學三年級以栽培學、設施農業、植物保護學、育種、分子生物學等專業實驗開設各類綜合植物生產技術實驗，大學四年級以農產品儲藏、加工、銷售開設創新創業實踐類實驗。大學三年級和四年級學生可以根據實驗一體化的體驗，依據自己的興趣、能力及就業目標進行選擇，強化其中1～2 項綜合實驗，專項學習，提升自己的能力，為就業目標做好充分的準備。

四、總結與展望

植物科學與技術專業是植物生產類專業，應用性、實踐性強，是專門解決植物生產過程中各個環節問題的專業。實驗教學能讓學生將所學知識快速應用在生產上，因為掌握技術原理、方法及操作尤其重要。植物科學與技術實驗一體化改革能夠培養現代植物生產企業需要的專門人才，從現代植物生產企業技術人才需求出發，從植物種植、管理、檢驗、銷售等環節解決企業生產中的問題，培養會種植、能管理、精檢測、促銷售的人才。學生畢業后就業，減少企業招聘新員工再培訓的時間，讓畢業生快速適應企業及用人單位的工作。而且植物科學與技術實驗一體化培養的學生熟悉糧食、經濟、果蔬、花卉、中藥材栽培、管理等技術，畢業后能應用所學的知識、技能解決企業、用人單位生產實踐中的問題。另外，植物科學與技術實驗一體化改革能夠提升學生的植物生產技術。學生從植物種子到植物收獲再到銷售，能夠全面掌握各個植物生產、銷售環節的技術、方法，對植物生產知識、技術進行全面系統地學習、實踐，把理論知識與生產實踐技術相融合，理論解釋生產實踐活動，生產實踐反向推動學生對理論知識的深入學習和探究，提升學生的學習能力和操作技能。

理論知識學得好，不一定技術操作就做得好，所以需要學生在植物生產過程中熟悉操作技術、掌握現代農業管理技術等。有條件的學校可以讓學生邊學理論學習邊實踐，讓學生深刻地體會知識、技術轉變為生產力的過程，提高學生學習知識、技術的主動性和積極性。如上午上理論課，下午上實驗課，每個學期、每個年級種植不同的2～4 種植物，其中包括糧食作物、果蔬、經濟作物、花卉、中藥材等。學校提供大田、溫室等場地種植，配備相應的教師、栽培管理人員負責指導學生從事植物生產的相關技術操作，讓學生在做中學、在學中做，提高學生的實踐技能，提升學生的職業能力。