新農科背景下以創新能力培養為導向的植物病理學實驗教學改革

張曉勇 李樹江 方玉梅 楊友聯

摘要 植物病理學實驗是植物科學與技術專業的主干課程，在培養學生的學科素養，實踐能力和創新能力上具有重要的作用。針對植物病理學實驗在教學中學生積極性不高，課程內容不完善，教學方法落后和學生創新能力培養乏力等問題，制定了以學生為中心，以創新能力培養為導向的理念，對實驗教學內容、方法和考核方式進行了改革，并積極開展課程思政和支持學生參與科研訓練。通過課程改革，植物病理學實驗教學更加適應新農科建設背景下創新型農業人才培養的需要。

關鍵詞 新農科；植物病理學實驗；創新能力；科研訓練

中圖分類號 S-01 ??文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2023）23-0269-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.23.062

The Teaching Reform of Experiment in General Plant Pathology Based on the Cultivation of Innovative Ability under the Background of New Agricultural Science

ZHANG Xiao-yong， LI Shu-jiang， FANG Yu-mei et al

（School of Biological Sciences and Technology， Liupanshui Normal University， Liupanshui， Guizhou 553004）

Abstract Experiment in general plant pathology is the backbone course of plant science and technology， which plays an important role in cultivating disciplinary literacy， practical and innovation ability. Aiming at the students low enthusiasm， incomplete curriculum system， backward teaching methods and weak cultivation of innovation ability in experimental course， the cultivation concept of student-centered and innovative ability based education was formulated， the experimental teaching contents， methods and assessment mode were reformed， and the curriculum ideology and support for students to participate in scientific research training were actively carried out to improve the teaching quality of experimental teaching. Finally， the experiment has more adapted to the needs of cultivating innovative agricultural talents under the background of new agricultural science.

Key words New agricultural science;Experiment in general plant pathology;Innovation ability;Scientific research training

基金項目 教育部新農科研究與改革實踐項目：以突出區域特色的植物科學與技術專業應用型人才培養核心能力體系研究；六盤水師范學院2020年一流本科專業建設點項目（LPSSYylzy2206）；六盤水師范學院2020年一流課程建設項目（LPSSYylkz-2020-04）;六盤水師范學院2021年教學內容和課程體系改革研究項目（LPSSYjg-2021-14）；六盤水師范學院教學團隊建設項目“微生物學教學團隊”（LPSSYjxtd-201802）。

作者簡介 張曉勇（1990—），男，云南昆明人，高級實驗師，碩士，從事植物病理學教學科研工作。*通信作者，教授，博士，從事創新創業教育和植物病理學教學科研工作。

收稿日期 2022-11-28

2019年4 月，教育部“六卓越一拔尖”計劃 2.0 啟動大會召開，會議成立了新農科建設工作組，提出培育卓越農林人才的要求［1］。在此基礎上，2019年6月，教育部新農科建設工作組發布《中國新農科建設宣言——安吉共識》，標志著我國新農科建設正式啟動。共識強調卓越農林人才教育要對接農業創新發展新要求，著力提升學生的創新意識、創新能力和科研素養，培養一批高層次、高水平、國際化的創新型農林人才［2］。在新形勢下，培養創新型農林人才不僅是鄉村振興國家重大戰略的需要，也是我國面向世界科技前沿和實現農業現代化的必然需求［3］。2019年，教育部高教司又先后發起了 “北大倉行動”和“北京指南”，標志著新農科建設的全面展開［4］。構建創新型農林人才培養體系是未來新農科建設的重要導向。

植物病害防治關系到國家糧食安全、農業產業發展、生態環境安全和生命健康［5］。植物病理學實驗是六盤水師范學院植物科學與技術專業的主干必修課程，在培養學生農業生產病害防治的實踐能力、科學素養和創新能力上具有重要作用［6］。但是傳統植物病理學實驗普遍采取課前預習，教師示范，學生操作，課后寫作實驗報告的模式，教學內容單一，設計性、研究性實驗內容較少，學生參與度不高，再加之學生普遍對實驗課程不夠重視，在創新能力培養和創新思維引導上沒有發揮課程的真正價值。因此圍繞以學生為中心，以培養創新型農業人才為導向對植物病理學實驗進行改革，為植物科學與技術專業提供課程改革的樣板。

1 植物病理學實驗課程改革前基本情況

1.1 實驗課程內容設置不合理

課程改革前，六盤水師范學院植物病理學實驗課程項目基本涵蓋了植物病理學重要的實踐內容，但項目間連貫性不強，導致課程實驗內容較為分散，沒有形成完整的知識技能體系；上課時間不集中，理論課與實驗課進度不一致，影響學生的預習效果，教學質量難以提高；設計性研究性實驗學時占總學時比例低，難以調動學生自主實踐積極性，影響學生的知識運用能力、創新思維和實踐能力的培養。

1.2 教師實驗教學方法陳舊

傳統實驗課程普遍采取課前預習、教師講解示范、學生操作、課后寫作實驗報告的授課模式，在病原學分類鑒定和病害癥狀觀察部分主要以觀察病原菌永久裝片和病害標本為主，學生在病害標本采集，病原裝片制作、觀察和分類鑒定和田間病害調查上實踐少，參與度不高。引導性教學開展不夠，現代化教學手段如多媒體教學、顯微互動教學和混合式互動教學等運用也較少，實驗教學整體氛圍沉悶，影響學生參與課程的積極性。

1.3 課程考核模式不完善

考核方式是學生學習的指揮棒，考核方式決定學習發展趨勢［7］。課程改革前六盤水師范學院植物病理學實驗考核方式主要基于課堂表現（10%）、課堂實驗完成質量（20%）、實驗報告成績（40%）和設計性實驗成績（30%）等4部分組成。其中實驗報告分數所占比例最高，實驗報告寫作的好壞雖然能很好地反映學生對實驗結果的分析總結能力，但很難檢驗學生的知識運用能力和實踐能力；同時實驗報告是模板式作業，實驗原理、方法及步驟都是教材上寫明的，如強化其考核，不利于培養學生的創新思維［7］。

1.4 學生對課程重要性認識不足

植物病害防治關系到國家糧食安全、生態環境安全和全民生命健康等，很多植物病害如水稻稻瘟病、小麥赤霉病、馬鈴薯晚疫病、辣椒根腐病、獼猴桃潰瘍病、大豆黃曲霉污染等是農業產業持續發展的高風險點，再優良的種子和種植技術如病害防治技術不到位，都會導致嚴重損失［8］。因此，如在實驗課程中只側重對實驗原理、方法、步驟等的講解，而較少開展“三農”情懷教育，導致學生對植物病理學理論和實驗課的重要性認識不足，興趣不夠，直接影響學生參與實踐的積極性。

1.5 室內實驗教學與農業生產脫節

植物病理學是應用性非常強的學科，農科學生實踐能力的培養不僅需要在實驗室內反復訓練得以培養，還要走進田間地頭，讓所學的理論知識和實驗技能在農業生產中得以進一步強化［9］。課程改革前植物病理學實驗沒有將田間農作物病害調查相關實驗項目納入教學內容，期末的自主設計研究性實驗材料也由學生在指導老師提供的材料里進行選擇，導致室內實驗教學與農業生產脫節，學生缺乏生產實踐的機會，影響創新思維和吃苦耐勞品質的培養。

2 創新能力培養導向的植物病理學實驗課程改革與實踐

學生創新能力、實踐能力和學科素質培養質量是評價實驗教學質量的核心指標，是實現人才培養目標的關鍵［7］。“北大倉”研討會提出，要過提升學生的創新意識、創新能力和科研素養，探索農林教學與科研人才培養基地改革試點，著力培養一批創新型人才［4］。按照這一原則，六盤水師范學院植物病理學教學團隊在多年教學實踐基礎上進行了多項課程改革，經過植物科學與技術2019級和2020級的教學實

踐，基本形成了創新能力導向的實驗內容：構建了以學生為中心，以創新能力培養為導向的實驗教學內容；全面融入課

程思政，發揮植物病理學實驗全方位育人作用；改革教學方

法，引入PBL（Problem-based learning，問題導向教學）教學法

和多媒體、顯微活動等現代化實驗互動手段，增加實驗的探究性和趣味性；完善實驗課程考核方式，以激發學生學習積極性；鼓勵支持學生利用植物病理學實驗資源開展大學生科研訓練，以全面提升學生實踐動手能力和創新能力。

2.1 完善課程結構，建立培養創新能力導向的實驗教學內容

2.1.1 課程設計整體思路。為了解決植物病理學實驗項目之間知識不連貫，課程實驗內容較為分散，理論課與實驗課進度不一致以及創新能力和實踐能力培養導向不突出等問題，教學團隊以OBE理念“學生中心，產出導向，持續改進”的原則對植物病理學實驗課程結構進行了設計（圖1）。課程設計首先明確了以創新能力培養為課程的重要培養目標，基于培養目標完善畢業要求，并設計相應的教學內容和考核方式［10］，期末根據學生成績和畢業要求達成度分析和學生間接評價來持續改進教學質量。

2.1.2

課程目標的制定。基于OBE理念制定了植物病理學實驗課程培養目標與畢業要求（表1）。課程目標1為掌握植物病理學的基本研究方法及實驗技能，目標2為具備農作物病害防控相關的創新思維、創新能力，目標3為能夠在綜合性、設計研究性實驗中團結協作完成實驗任務，達到良好的效果，對應的畢業要求為專業知識、創新創業能力培養和獲取知識的能力，其中專業知識和創新創業能力培養為高支撐，獲取知識能力為中支撐。

2.1.3

課程內容的設置。基于課程目標和畢業要求，植物病理學對實驗教學項目的內容和順序進行了精心設計（表2）。為達成課程目標1，需要將植物病理學最基礎、最重要的實驗項目盡可能列出，且開課順序符合由漸入深，由易到難，病原分類由低等到高等的原則形成完整的體系。

為了提高學生實驗實踐的主動性，植物病理學實驗將綜合性、設計研究性實驗由2個調整為4個，課時占比提高到50%，讓4～5個學生以小組的形式全面參與到實驗設計、研究開展和論文撰寫過程中，指導教師只要審核實驗方案，指導實驗技術、驗收實驗成果和批改科研論文，不但提升了教學效率，還切實鍛煉學生的創新能力、實踐動手能力和團結協作能力。

為了解決室內實驗與農業生產相脫節的問題，實驗課程還將植物病害田間調查的學時增加到5個，帶領學生到田間、果園等開展農作物、果樹發病規律觀察和調查；同時，指導學生開展病害材料采集、標本制作和病原菌分離等，為小組設計研究性實驗、期末野外實習和學生科研做好充分的技術儲備。

2.1.4

課程資源的建設和完善。除了實驗課程內容的改革，實驗課程資源也在不斷完善。經過多年的實驗、實習教學積累，植物病理學實驗室現保藏的病害材料標本有1 100余份，拍攝的植物病害高清照片、病原菌顯微圖片2 200余張，活體病原菌菌種820余株，病原永久裝片450余片，除部分南方地區少見的病害、病原，所保藏的材料基本滿足各個實驗項目的教學需求，為培養學生扎實的病原學實驗技能奠定了良好的基礎，讓實驗內容更加“接地氣”，緊貼本地農業生產實際，為學生畢業后服務地方經濟發展奠定良好的學科基礎。

2.1.5

考核方式的制定。依據公平性、綜合性、兼顧可操作性的原則，制定了植物病理學實驗課程目標的考核方式（表3）。課程目標1考核占比為40%，以課堂表現和實驗報告來進行評定；課程目標2占比40%，以實驗報告的實驗反思、設計性實驗完成質量、科研小論文和田間調查報告進行評定；課程目標3占比20%，以考勤、設計研究性實驗方案、小組實驗效果來綜合評價。

2.1.6

課程目標達成度分析。課程目標達成度分為直接評價達成度和間接評價達成度，直接評價以各課程目標對應的各個考核點成績進行核算，課程目標直接評價達成度=Σ（考核點i平均分/考核點i總分×比重）。間接評價來源于課程結束后針對上課學生的達成度的問卷調查，針對課程目標1、2、3設計達成情況問卷，設置5、4、3、2、1等5個分數，1分表示完全未達成，2分表示部分未達成，3分表示基本達成，4分表示較好達成，5分表示完全達成，課程目標間接評價達成度=Σ（各項目標分值×分值對應問卷數）/（調查總人數×5）［11］。

植物科學與技術2019級和2020級的目標2“創新能力培養”的直接、間接達成度均在0.82以上，且2020年達成度高于2019年度，說明植物病理學實驗課程在學生創新能力培養上較好地達成了培養目標，且培養質量持續改進。

2.2 融入課程思政，注重學生“三農”情懷培養

2.2.1

課程思政的設計。立德樹人是高校人才培養的根本任務。植物病蟲害防治關系國家糧食安全、鄉村振興戰略和農業可持續發展，因此植物病理實驗課程在開展課程思政上具有得天獨厚的優勢［12］。在實驗教學活動中，能夠很容易地把愛國主義、吃苦耐勞精神、社會責任感、科學精神和創新思維等思政元素有機融入專業知識的傳授中，做到知識傳授與價值引領相統一［13］。植物病理學教學團隊在實驗教學中積極挖掘思政元素，并建立了案例庫（表5）。

2.2.2 課程思政的育人效果評價。通過植物科學與技術2019級和2020級的課程思政改革實踐，取得了良好的育人效果（圖2）。通過問卷星對兩個年級共計84名學生進行問卷調查，結果表明，95.18%的學生認為教師積極將思政教育融入課堂，自己的思想水平達到了“明顯提升”和“提升較多”的水平（圖2-A）；在思政元素上，“創新精神”“專業自信”和“社會責任感”是學生們認為提升最明顯的3個素質。但課程在“遵紀守法”“吃苦耐勞”和“民族自信心”3個素質提升上力度不足（圖2-B），下來還要進一步挖掘和完善更具意義的案例和融入方式。

在課程思政滿意度調查中，92.86%的學生對課程思政的內容滿意度達到“滿意”或“非常滿意”（圖2-C），95%的學生對課程思政的授課形式滿意度達到“滿意”或“非常滿意”（圖2-D），說明學生對植物病理學的課程思政內容和思政形式滿意度很高，達到了充分發揮課程全方位育人的效果。

2.3 改革教學方法，激發學生創新思維

為了適應OBE的教學理念，以培養學生創新能力為重要成果導向，植物病理學實驗引入了PBL模式，旨在培養學生自主學習和分析、解決問題的能力［14］。植物病理學教學團隊已將PBL運用于演示、驗證、綜合和設計研究性實驗項目教學中。對于演示性、驗證性和綜合性實驗，指導教師在課前將實驗目的及意義，原理、方法等以問題的形式通過“雨課堂”平臺向全班發布，課上教師以學生提問、小組討論和PPT匯報的方式解決問題，教師在課上主要進行實驗技術和儀器設備操作示范和講解。研究性實驗更加適用PBL模式［15］。在實驗前，針對學生的實驗想法和計劃，指導教師提出一系列啟發性的問題，學生要在寫作實驗方案、開展研究、撰寫科研論文和小組答辯中去查閱資料和請教老師來解決這些問題。PBL教學模式的運用，不僅提高了實驗課堂教學效率，解決了學生參與度和預習質量不高的問題，還通過問題實現對學生的啟發和引導，達到創新思維和創新能力培養的目的。

為充分調動學生預習積極性，PBL模式在植物病理學實驗中還得到了延伸，如在課前，指導教師向各個小組布置到校園周邊采集某一門類病原菌所致病害的材料的任務，學生們需要主動查閱資料，并采集大量病害材料到實驗室進行鏡檢確認。學生們在重復鏡檢中對病原菌分類鑒定方法更加熟悉，培養了他們的求實探索精神。

2.4 支持大學生科研，強化實踐創新能力培養

單純實驗教學由于周期短，項目多，在培養大學生創新思維和創新能力上仍然有不足之處。將實驗教學與大學生科研活動進行銜接，鼓勵大學生在課余時間開展科研，才是鞏固和發展大學生創新能力培養的重要手段［16］。本科生科研項目是提升學生自主創新能力的重要載體和學生創新能力培養體系建設的有力抓手［17］。針對學生采集的具有一定研究價值的植物病害標本，指導教師鼓勵學生圍繞這些病害進行田間調查和病原菌分離純化等，并積極圍繞采集的材料撰寫大學生項目申報書。近3年，課程教學團隊教師指導學生申請并立項的各類學生項目達到了18項，其中國家級、貴州省級大學生創新創業項目14項，還有部分同學直接參與到指導教師科研項目中。寫作科技論文和參與學科競賽也是創新能力培養最重要的手段，近3年，學生依托植物病理學實驗如植物病原菌分離鑒定和植物病害生防菌篩選等發表學術論文6篇，其中核心期刊論文5篇，申請專利2項，獲得多項國家級、省級生命科學競賽項。學生在參與科研的過程中鍛煉了扎實的實踐動手能力和創新能力，為今后的工作和研究生學習打下了堅實的基礎。

3 結語

大學生創新能力、實踐能力和創新意識培養質量是評價實驗教學關鍵指標。落實以學生為中心，以創新能力培養為導向，改革和完善植物病理學實驗教學內容，并通過直接、間接達成度評價來對課程目標、課程內容、教學方法和教學資源進行動態評估，以找到短板并不斷改進和完善，充分發揮教師的“導”和調動學生的“學”。結果表明，采用創新能力培養為導向的植物病理學實驗教學，能積極引導學生以問題導向去開展預習、樣品采集、開展實驗及撰寫論文和報告等，在實踐中去分析、解決問題；積極引入課程思政，以思政案例啟發學生創新思維和創新動力，發揮實驗課程全方位育人的效果；通過鼓勵和支持學生開展科研實踐活動，充分發揮學生學習自主性，有效提升大學生的創新能力、實踐動手能力，培養嚴謹的科學素質，為今后的工作和學習奠定良好的基礎。

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