雷建峰，陈 琴，吴鹏昊

（新疆农业大学 农学院，新疆 乌鲁木齐 830052）

随着生物技术日新月异的发展，现阶段不断涌现出各种植物育种的新技术。传统植物育种的方式为植物（作物）的基础研究做出了巨大的贡献，但是常规育种或多或少的盲目性已经无法满足现代植物育种的需求，因此“植物分子育种”课程应运而生。目前，多种植物包含农作物在内的物种全基因组测序已基本完成，后基因组时代的主要任务是对这些植物的海量测序数据进行系统分析，挖掘和解析重要的功能基因并应用于植物（作物）分子育种中。同时，还有很多植物功能基因组学的研究相对滞后，究其原因主要是缺乏相应的研究技术手段和专业人才。要想从根源上解决这些问题，必须要培养勇于创新的专业人才。“植物分子育种”课程是一门以遗传学、分子生物学和作物育种学为基础的多领域交叉学科［1］，是我校农科类本科生的专业核心课，涉及农学、种子科学与工程、生物技术等专业，其重要性不言而喻。然而笔者在授课过程中发现，部分学生对这门课程并不感兴趣，通过在课后与学生沟通了解得知有以下几点原因：（1）农学类专业学生难以理解分子生物学的基础理论知识。分子生物学主要从微观层面解析生命现象，而遗传物质DNA或RNA是看不见摸不着的，因此农学类专业学生对分子生物学的学习产生了畏难心理，久而久之学生就跟不上分子生物学的教学进度了。（2）学生缺乏学习动力，好奇心不强。大部分学生认为分子生物学很难应用于植物（作物）分子育种学中，即便可以实现，也离他们的生活和就业很远，与其花费大量的时间学习这门课程，不如花时间多考取几个从业资格证书为就业增加筹码。（3）没有实验教学作为支撑。没有实验教学是“植物分子育种”课程最大的短板。课堂上仅凭教师讲授基础理论知识和展示丰富多彩的分子育种案例不足以激发学生的学习热情。由于学生没有参与到整个实验操作过程中，因此对实验环节的理解是模糊不清的。如何结合学生的实际学情和心理状态调动他们的学习主动性值得授课教师深思。笔者将针对不同专业的本科生对优化教学内容、改变教学模式、开展实验教学和改革考核方式进行探索，以期在提高教学质量的同时，增强学生的学习动力和信心，使学生充分理解植物分子育种的理论体系，并掌握过硬的实验操作技能。

一、针对不同专业优化“植物分子育种”课程内容

我校“植物分子育种”课程的主要内容包含四大板块：分子标记辅助选择育种、转基因育种、基因编辑育种及分子设计育种。就目前学情来看，虽然农学、种子科学与工程、生物技术专业的本科生已学习了“遗传学”“分子生物学”等课程，但实际上并没有把这些理论知识很好地融合到植物分子育种中。例如，农学和种子科学与工程专业的本科生对遗传学和作物育种学的学习理解比生物技术专业的学生要好，但是对分子生物学的学习理解却远不如生物技术专业本科生。相反，生物技术专业的本科生虽然对分子生物学理论知识的掌握优于农学和种子科学与工程专业的本科生，但对农学和作物育种学知识的掌握相对欠缺。因此，授课教师面临的问题是如何做好因材施教，如何合理布局教学内容。分子生物学的内容大多数是肉眼不可见的、抽象的概念，为了使学生将分子育种技术手段和常规育种技术手段相结合，笔者针对不同专业学生的学情优化不同的教学内容。例如：对于农学和种子科学与工程专业的学生，教师应在继续巩固遗传学和作物育种学的基础上，重点讲解分子生物学的内容，以及基因是如何复制、转录并翻译表达的；如何构建相应的表达载体验证基因的功能；植物遗传转化有哪些技术方法，各有什么样的优缺点；如何检测转基因阳性植株，可通过哪些技术指标验证转基因植株的功能；等等。对于生物技术专业的学生，教师应在继续巩固分子生物学的基础上，侧重于农学和作物育种学的基本内容。如，不同植物（作物）的生长习性、如何正确进行田间管理、大田育种有哪些技术方法、如何根据自己的实验需求制定育种目标等。实际上，植物（作物）分子育种和常规育种是统一且密不可分的关系，分子育种的目标最终还是要结合常规育种选育的方式实现。针对不同专业的学生优化教学内容，取长补短，对培养适应现代农业发展方向的植物（作物）育种专业人才非常有必要。

二、与时俱进，紧跟学科发展

截至目前，我校还没有针对“植物分子育种”课程设置专门的教材，只是借助一些植物分子育种方面的书籍作为教学参照内容，这就出现了一些问题。一方面，这些书籍大部分以研究性内容为主，直接展示相应的研究成果，并没有解释清楚其中的实验操作流程及注意要点。另一方面，这些书籍年代久远，相关研究内容、技术手段与现代植物分子育种内容相差甚远，不能与时俱进、紧跟学科发展。因此，这些教学内容并没有合理地应用到专业人才的培养中。植物分子育种学科发展迅猛，新技术不断涌现。例如：就基因编辑技术而言，2011年转录激活因子样效应物核酸酶TALEN被开发利用，并相继成功应用于植物育种和农作物育种中。2013年，CRISPR/Cas9基因编辑技术的问世迅速代替了TALEN技术。现如今，在CRISPR系统的基础上，更是衍生出一些新技术，如单碱基编辑系统、引导编辑系统。这就要求授课教师要与时俱进，紧跟学科发展，及时更新教学内容，增加该学科最新的科学研究成果，激发学生对科研的好奇心，引导学生透过现象看本质。这些教学内容既可以保证学生对基本知识的理解和把握，又可以保证教学内容的先进性。科研是教学的源头活水，如果没有科研做支撑，植物分子育种教学就会失去“灵魂”。具有较高科研水平的教师，对教学内容思考得更为深刻透彻，对知识的把握更为准确，有助于学生的学习与理解。而且，对科研的关注使教师能够及时将前沿的学术成果充实到自己的课堂中，填补原有课程知识与最新研究之间的“断层”，这将有助于激发学生的学习兴趣。与此同时，笔者将硕士和博士研究生期间的研究工作与科研经历整合到相关的课程内容中，并分享给学生，同时培养了学生的科学研究思路及科学探索精神。这些内容都取得了较好的教学效果，也培养了学生的创新精神。

三、开展实验课程，提升学生的实践能力

“植物分子育种”是一门理论讲解和实践操作并重的课程，仅靠课堂上的理论和案例讲解是远远不够的，因此实验教学环节必不可少［2］。实验教学的目的是培养学生综合实验的动手能力。例如：就转基因育种而言，转基因中的“转”是动词，是以实际操作为导向，让学生亲自从植物DNA或RNA提取、引物设计、基因克隆、载体构建、遗传转化，以及转基因植物的鉴定做起。然而，由于实验学时数的限制及不同专业本科生专业知识背景的不同，合理安排实验内容存在一定难度。针对此问题笔者认为，对生物技术专业本科生而言，在大学二年级已经学习过植物DNA或RNA提取、引物设计、基因克隆、载体构建的基础实验操作，为了避免基因克隆和载体构建实验的重复及实验材料的浪费，前期的这些实验内容可由农学和种子科学与工程专业的本科生完成。授课教师可选取一些功能已知、表型明显的“明星基因”作为实验的靶基因，便于学生对实验结果的观察和理解。而后期的遗传转化、转基因植物的鉴定等实验内容，其实是一个漫长等待的过程。例如，将构建好的植物表达载体转化拟南芥，其实验操作在两个学时内即可完成，但收获转基因种子却要经历两个月的漫长等待。在此期间，生物技术、农学、种子科学与工程专业的学生都可以参与其中，保证实验的同步性和延续性。与此同时，我校基本在每个教学实验室安装了多媒体硬件设施，授课教师在开展实验教学前，可以利用一些网络资源，以视频的方式向学生展示预开展实验的整个操作流程和注意事项。如果学生全程参与了整个实验流程，不仅会加强学生对理论知识的理解，提升其实验操作技能，还能促进学生更加客观、科学、准确地评价“植物分子育种”课程。

四、改变授课方式，提升教学效果

使用PPT对学生进行知识传播是目前高校普遍采用的授课方式，然而这种传统的教学方式只是对学生进行单向的知识传播，却忽视了学生在学习过程中的主体地位［3］。另外，随着互联网技术的发展，很多网站上有丰富的学习资源，如慕课、哔哩哔哩等平台上的在线资源，这些丰富的网络学习资源使学生学习信息的来源多样化。在具体的课程教学时，如何充分利用线上线下资源，使学生由被动学习转为积极主动学习？笔者对此问题开展了新的教学方式的探索。如上文所述，“植物分子育种”课程偏向于分子生物学内容，学生对宏观层面上的知识理解相对容易，但对微观层面上的知识理解还存在一定的难度。比如，从学生对宏观世界的认知出发，植物由哪些系统器官组成、这些器官都由哪些细胞器组成、植物细胞组织有哪些特点等，这些内容都相对容易理解。但对于核酸和蛋白质在植物体内以什么样的状态存在、它们是如何在植物组织细胞中活动的、如何从微观角度解释植物生命活动的现象等内容，仅通过教师在课堂上的讲解不足以让学生充分了解微观世界，必须要开展相应的视频教学。视频教学图文声像并茂，能突破视觉的限制，并且能够突出重点，有助于学生对概念的理解和实验方法的掌握。对于一些难以理解的动态生命现象更是能生动、形象地展现出来，有利于突破教学中的难点。目前，我校已开通了学习通等教学App软件，教师可在软件上建设自己的课程及发布相关的学习资料，学生可在课后参与教师的教学环节，这不仅能提高学生的学习主动性，还可以提高教师的教学效率。线上线下混合式教学就是将传统学习方式的优势和网络化学习的优势结合起来，二者优势互补，从而获得更佳的教学效果。随着教学进度的深入，以学生为主体的翻转课堂式教学应运而生［4］。翻转课堂是一种新的教学模式，全面提升了师生课堂的互动性。例如，就基因编辑作物是否可以看成常规作物这一命题，让学生开展讨论。持支持观点和反对观点的学生各自形成一个小组，组内学生结合自己的理解发表自己的观点。这时候教师的角色已从教育内容的呈现者转变为学习的教练，这让教师有时间与学生交谈，回答学生的问题，并参与到学习小组中，对每个学生的学习进行指导。该教学方式促进了师生、生生之间的交流，有效帮助学生融入课程、掌握知识。

五、优化课程考核方式

考试是用来衡量学生对知识掌握程度、反馈教师教学效果的基本手段。一直以来，我校“植物分子育种”课程的考核方式较单一，主要以平时成绩和课程论文成绩评定学生的期末成绩。这种考核方式缺乏对学生多维度的考核评价，也不利于学生发挥自身的主观能动性。例如：学生在实验课上是否具有较强的动手能力，对待科学问题能否做到举一反三，通过课程和实验学习后是否具备实验设计能力和科学创新思维等。对学生学习成绩的评价应着重考查学生在学习过程中是否发挥了主观能动性。“植物分子育种”课程是一门理论与实践并重的应用型专业课程，其课程性质决定了不能仅通过一篇课程论文评价学生的学习效果。因此，笔者认为考核学生对课程知识的掌握和应用需要更加科学的方式。相比以往的平时成绩（包含学生的到课率、课堂表现等）占30%、课程论文占70%的评定方式，笔者在期末考核中添加了实验操作和小组讨论的成绩，因此相应地降低了课程论文占总成绩的比例，调整为40%，实验操作和小组讨论的成绩各占15%。考核方式的改变，使得学生不再以死记硬背基础理论知识和实验方法为导向，更多地融入学生对课程内容的理解及对科研探索能力的考核，充分体现了学生解决科学问题的实际能力。例如，针对植物分子育种某一研究领域开展专题讨论，课堂上学生各抒己见，面对植物分子育种晦涩难懂的语言，学生像讲故事一样娓娓道来。学生已从最初的教师提问被动回答，转变为可以针对某一科学问题阐述自己的观点。在这个过程中，教师只是对学生讲述的内容进行点评和总结。多元化的考核方式，不仅能全方位地客观评价学生的学习能力，还可以充分调动学生学习的主动性，鼓励其积极参与教师的授课环节。

结语

“植物分子育种”是一门理论讲解和实践操作并重的应用型专业课程，其知识点庞杂，多在微观层面上解析植物的生物学功能。随着植物生物技术的发展，分子育种新技术更是发展迅猛。改革“植物分子育种”课程的教学和实践，对培养植物（作物）育种专业人才具有重要意义。笔者针对不同专业的本科生对优化教学内容、改变教学模式、开展实验教学和转变考核方式等进行了探索，使得学生的学习主动性有所提高，同时实践能力也得到了相应的提升。虽然取得了一些进步，但以上教学模式和方法仍需要教师根据学生的实际学情进行设计，并不断完善教案。笔者借此文抛砖引玉，希望能对“植物分子育种”的授课教师有所启发，为进一步提高“植物分子育种”的教学效果做出贡献。