陈秋红，周仲华，王 悦

（湖南农业大学 农学院，湖南 长沙 410128）

引言

现代生物技术广泛应用于农业、工业、食品、医药等领域［1］。农业领域生物技术是现代农业科学发展的前沿领域，科技含量高，发展速度快，未来将会是我国改变农业生产方式、提升农民生活品质、实现农业功能多样化，以及在世界农业竞争中获得有利地位的核心战略武器。社会对该领域创新型人才的需求也在不断增加［2-3］。农业院校在培养该类人才的过程中发挥着关键作用。“农业生物技术”课程是农业院校的必修课程，是农业院校培养生物技术人才的启蒙环节，其开设质量对相关专业学生适应产业发展和后继学业深造尤为重要，亦直接影响我国农业生物技术人才的培养质量。农业生物技术种类繁多，如何从众多的生物技术中选择合适的内容，作为农业院校现代“农业生物技术”课程的教学内容，对培养基础知识扎实、适应性强，并且具有自身特色的专业学生至关重要。另外，教学内容以何种教学方式讲授给学生，对保证教学效果和教学质量具有关键作用。以农业院校作物学科相关专业为例，探讨了现代“农业生物技术”课程应该如何设置教学内容、选择什么样的教学方式，才能让学生更加科学、扎实、专业、有效和愉悦地学习，才能为培养出高质量的农业专业技术人才提供助力。

一、教学内容的选择

（一）以课程的基本知识体系架构为前提

任何一门课程都具有基本的知识体系架构，如缺少了某些基本部分，那么课程的知识体系将不够完整。作物学科农业生物技术的基本知识体系构架包括基因工程相关技术、细胞工程相关技术、蛋白质工程相关技术及与作物相关的分子育种技术等［2］。基因工程相关技术是基本的生物技术，其内容包括核酸的提取、纯化和检测技术，以及测序技术、PCR技术和基因重组技术等。细胞工程相关技术应该包括植物组织培养技术、体细胞融合技术、细胞培养和转化技术等。蛋白质工程相关技术包括蛋白的提取、纯化和检测技术，以及蛋白质免疫印迹杂交技术等。与作物相关的分子育种技术包括分子标记辅助选择育种技术和转基因育种技术等。而一些传统的育种、栽培和其他作物学相关的技术应该由育种和栽培课程或是其他的作物学实验技术课程来完成讲授。

（二）与行业发展前沿和社会需求相符合

农业生物技术作为一门高新技术，在现代农业领域发挥了重要的革新作用。2016年，习近平总书记在全国科技创新大会两院院士大会中国科协第九次全国代表大会上强调：“实现‘两个一百年’奋斗目标，实现中华民族伟大复兴的中国梦，必须坚持走中国特色自主创新道路，面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求，加快各领域科技创新，掌握全球科技竞争先机。”［4］现代“农业生物技术”课程教学内容的选择应该面向行业发展前沿和社会发展需求。学习该课程的学生大部分将进入农业领域就业或者考研成为相关专业的研究生。作物学科相关专业的“农业生物技术”课程应该与作物行业领域紧密相连，如授课时的各种举例，应以作物类物种为依托进行讲授，同时要紧跟发展前沿，如在基因工程相关技术中增加基因编辑技术，在与细胞工程相关的技术中增加植物生物反应器相关技术，在与作物相关的分子育种技术中增加全基因组设计育种技术，等等新兴的或有较大应用潜力的技术。任何行业只有紧跟行业发展前沿，才能够在竞争中掌握先机，发挥出更好的创新能力。

（三）与学生的知识基础和认知水平相匹配

农业生物技术数不胜数，而课程学时有限，课堂上不可能对所有的相关技术都进行讲授，也不可能对讲授的每一个技术都剖析彻底，因此教学内容需要选择和凝练［5］。学生的知识基础和认知水平是教学内容选择应参考的一个重要依据。作物学相关专业的学生在开设“农业生物技术”课程前，应该有“遗传学”“植物学”“生物化学”和“作物育种学”等课程的学习基础，但学生的分子生物学基础相对薄弱，认知水平参差不齐，同时，并非所有的学生未来都会从事农业生物技术相关的行业，因此本课程的内容不宜过于深奥，不宜发散过广。如测序技术，自第一代测序技术诞生以来，出现了第二代、第三代、第四代测序技术，同时还有一些衍生技术，如果要将每一个测序技术都讲授清楚，需要专门的课程才能完成，并且有些测序技术的过程较复杂，学生不一定能够完全理解，因此测序技术的讲授应详略得当，可以对基础和相对简单的第一代测序技术——Sanger法测序技术进行重点讲解，对前沿的第四代测序技术——纳米孔单分子测序技术进行次重点讲解，而其他的测序技术则简单介绍即可。另外，在基本的知识体系架构中，对一些原理相对复杂但实用的技术，如图位克隆技术、全基因组关联分析技术及一些其他的蛋白相关技术，进行简单介绍即可，让学生对这些技术有一个初步了解，未来如果学生从事与该技术相关的行业或进入研究生阶段需要使用该技术时不至于毫无头绪，届时学生再深入学习未尝不可。

二、教学方式的选择

（一）多采用图画、视频的方式进行讲授

抽象性是生物技术的一大特点。生物大分子和细胞看不见、摸不着，如何让分子生物学基础较薄弱的学生在学习农业生物技术的过程中真正学懂，学得有效而扎实，教学方式的选择显得尤为重要。多媒体教室是现代教学的基本场所，目前农业生物技术理论课的讲授依然以PPT演示文稿为基本手段，理论文字是文稿的基本组成部分，除文字部分外，授课教师可以在文稿中通过自制图画或动画的方式辅助学生理解文字部分的内容，这样学生学起来不会太枯燥［5-6］。如果授课教师自制图画的技能有限，还可以通过下载或观看网络视频和图画的方式来完成。互联网上有越来越多的公众号专门制作解释生物现象和技术原理的视频与动画，授课教师可以根据讲授内容的难易程度及需要，选择合适的视频或动画，穿插在PPT演示文稿中，这样可以达到辅助理解的目的，还可以达到活跃课堂氛围的目的。如聚合酶链式反应（PCR）技术作为基础的生物技术之一，在高中生物课程中就有所涉及，很多学生认为该技术简单易懂，看字面意思就很好理解，经常在教师还未讲授完毕时认为自己已经完全了解了该技术，但是课后让其画出PCR每个循环（cycle）的产物时总会出错，学生才发现自己想得太简单。如果授课教师在讲解完文字部分后能够加入PCR技术的视频或动画，则可以帮助学生厘清该技术的整个流程。

（二）多采用与生产实际相结合的方式进行讲授

1978年，邓小平同志在全国科学大会上指出“科学技术是生产力，这是马克思主义历来的观点”［7］。对于“生产力水平取决于科学技术的发展水平”这一观点的坚持为我国解放思想、加速现代化建设创造了有利条件［8］。简而言之，我们的科学技术应该为社会和产业服务，作物学相关的农业生物技术应该为作物相关产业服务。因此，在讲解“农业生物技术”课程的技术理论知识时，应该多列举一些该类技术如何应用于解决产业实际问题的实例，这样培养出的学生才不会是只懂技术原理而社会适应性弱的“理想主义者”，学生学习起来也更具成就感和愉悦感。如讲解基因编辑技术时，可以列举我国科学家如何利用此技术从头驯化异源四倍体野生稻，发挥多倍体的优势，找回当下栽培稻已经丢失的部分优秀基因，从而培育出产量更高、环境适应能力更强的新型水稻［9］；在讲解作物生物反应器技术时，可以列举我国科学家如何利用水稻胚乳细胞生物反应器生产出植物源重组人血清白蛋白［10］；在讲解转基因技术时，可以列举我国种植转Bt基因抗虫棉时如何实现不打或少打农药，与非转基因棉花种植形成鲜明对比［11］。

（三）采用理论课程与实验课程、参观实习相结合的方式进行讲授

对于微观抽象的技术类理论课程，教师讲授得再清楚，学生学过之后依然容易忘记，有些复杂的技术对学生来说还难以理解和掌握，这时开设相匹配的实验课程非常有必要。实验课程的开设一方面可以帮助学生理解理论知识，另一方面可以锻炼学生的动手能力和分析解决问题的能力。理论课与实验课相结合的方式能够真正培养出既掌握一定专业基础理论，又具备较强专业技能的能够快速适应行业企业需求的复合型创新型高素质技术技能人才。对教师讲授的所有农业生物技术都开展相匹配的实验课程不太现实，可以选择一些操作简单、基础且有代表性的技术来开展实验课程，如作物核酸、蛋白的抽提和检测技术，PCR及其产物检测技术，植物组织培养技术，蛋白表达技术等。技术的实验课程的开设时间应该与该技术的理论课程开设时间相匹配，通常应在理论课程结束后不久开设，起到巩固、强化理论知识，并将理论知识应用于指导实践的作用。另外，可以通过带领学生参观合作公司或基地的方式，让学生更为直观地了解生物技术相关课程在生产实践及社会发展中的应用，拓展学生的知识面，提高学生将所学知识灵活运用于解决实际问题的能力［6］。

（四）采用学生课堂讨论的方式

以上教学方式皆以教师为主导，学生为被动接受者，这样培养出的学生往往缺乏主观能动性和独立思考的能力。通过课堂讨论的方式可以激发学生的学习兴趣，活跃学生的思想，培养学生独立思考、分析和解决问题的能力，这些能力不管是对学生的就业还是继续深造都非常宝贵。课堂讨论可以以专题的形式进行，结合行业领域的实际情况、院校特点和学生已有的能力水平，以提炼、活化、深化教学内容为切入点，授课教师可以挑选少数技术以专题案例式的方式进行课堂讨论［6］。限于课程学时和学生的认知水平，课堂讨论不宜过多，有3～4个专题即可，这样既可以达到引导学生独立思考的目的，也可以让学生产生兴趣。如可对目前湖南农业大学作物遗传育种领域及各类种子公司使用得较多的分子标记辅助选择育种技术设置专题进行课堂讨论，一个班级分为4～5个讨论小组，每组5～6位学生，设置固定的讨论时长。在进行课堂讨论之前，授课教师仅需复习分子标记的基本知识，然后提出专题题目即可。如专题题目可以设为“如何利用分子标记辅助选择育种技术改良本校育种专家培育的优良不育系C815S的稻瘟病抗性”。进行课堂讨论时，学生可以向教师进行相关咨询，也可以在网络上进行相关查询，讨论完毕后，每组派一位代表进行小组讨论方案的陈述，其他小组成员可以进行补充，最后授课教师根据每组的讨论方案进行评价。这样的讨论过程可以让学生主动思考，发挥团结协作精神，活跃课堂氛围，使学生对学习内容的印象更加深刻，也加强了学生将所学知识应用于解决实际问题的能力。

结语

我国农业发展的速度整体落后于工业与服务业，随着新时代科技的快速发展，要提升我国农业产业的竞争优势，则需加速推动农业生物技术向农业领域的渗透，同时，相关的专业技术人才要在这一过程中发挥核心作用。农业生物技术产业属于知识密集型产业，对人才的要求比其他产业更加严苛［3］。农业生物技术专业人员的培养成本高、周期长，不仅要系统学习专业理论课程，还需积累实验室研究经验［3］。农业高等院校作为农业创新人才培养的重要基地，肩负着培养各类农业技术创新人才的责任和使命，是相关人才培养的起源地。而高校中“农业生物技术”课程的开设质量对培养优秀的农业生物技术创新人才发挥着举足轻重的作用，应当高度重视。本研究对农业院校作物学科相关专业“农业生物技术”课程的教学内容设置和教学方式选择进行了探索，二者对保证教学质量至关重要。除此之外，教师队伍质量和教学平台配套设施的优劣等也对课程教学质量和相关人才的培养具有重要影响。