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植物生理学教学模式探索与实践
——以植物的抗病性章节为例

2022-12-17柏素花

科教导刊 2022年26期
关键词:轮纹病抗病性病害

柏素花,刘 新

(青岛农业大学生命科学学院 山东 青岛 266109)

1 植物抗病性章节课程教学实践

植物生理学是青岛农业大学(以下简称“我校”)植物保护专业的专业必修课。根据培养方案,学生学习本章节课程后应达到以下几个目标。知识目标:掌握抗逆生理、逆境蛋白概念、植物在逆境下的形态变化与代谢特点;掌握渗透调节与抗逆性的关系、膜保护物质与自由基的平衡、植物激素在抗逆性中的作用等植物抗逆性的基本原理;掌握提高植物抗病性的途径。能力目标:掌握提高植物抗病性的基本原理及途径,针对农业生产中不同作物、不同季节发生的各种病害,能够理论联系实践进行调查、分析、判断,采用适宜的途径提高植物的抗病性,为解决生产中的实际问题提供理论依据和技术支撑。素质目标:养成良好的学习习惯,培养自主学习、自主获得知识的能力,增强社会责任感、使命感,增强学习动力,提高理论联系实践、发现问题、解决问题的能力。

为了使学生更好地学习理解提高植物抗病措施这一节的知识点,通过引导学生关注农业生产中由于病害胁迫造成的全球作物产量降低;过度施用农药导致农作物产品农药残留、土壤环境污染,危害人类健康等的实际问题,使学生能够理论联系实践,将理论知识应用于农业生产。课程教学实践主要分为以下几方面的内容。

1.1 课前引入病害对农业生产的危害问题

我国是农业大国,推进农业绿色发展是现代农业发展观的一次重要改变,对农业生产实践的科技创新提出更高的要求,农业是生存之本,而病害是危害植物生长的主要生物胁迫因子,给农业生产带来巨大的损失,进行植物的抗病研究对作物生产意义重大,解决生产中存在的问题至关重要。

2021―2022第一学期的教学对象为植物保护专业2020级本科学生,已经学习了植物学、生物化学及部分植物保护专业的相关专业课,有了一定的农业、生物类相关基础知识的储备。运用在上课前“问题导入式”教学方法,提出生产生活中与病害相关的问题,提高学生的学习兴趣,使学生能积极参与到教学过程中。阐述病害在农业生产中的高发性、难防治、危害严重等问题,引导学生结合日常观察到的校园、公园、景区等植物的病害情况,结合所学的关于病害的专业知识、查阅的文献资料、新闻媒体报道的病害等问题,引导学生了解病害对农业生产造成的危害、病害防治的艰难性及农药残留超标造成环境污染、农药过量使用导致农业生产成本升高等难以解决的相关问题。阐明作为农业类专业的学生,应该掌握植物生长发育的基本生命活动规律,掌握植物病害发生的季节、外界环境因素、病原物的侵染规律、危害程度、作用机理等,进而通过学习理论知识,并将其应用于农业生产实践中,解决生产中的实际问题。思考在生产实践中提高植物抗病性的有效途径有哪些,为农业生产提供理论依据和技术支撑。如,课前布置相关的思考题,让学生根据自己的兴趣,思考或查阅相关文献资料,了解相关知识点。在我国不同病害的高发期是在哪些季节?以1―3种蔬菜、果树或大田作物为例,介绍其主要病害有哪些。以你熟悉的病害为例,阐明病原物的生物学特性、侵染规律、危害症状及防治措施和方法,思考在生产中如何统防统治植物病害。了解在植物病理学方面的科学家及他们的主要贡献等问题[1]。

1.2 启发式、讨论式教学方法贯穿授课过程

在课前引入病害在农业生产中的危害问题的前提下,结合思考题学习提高植物抗病性途径这一节的内容。让学生单独或分组讲解对以上问题的理解,根据学生对问题的理解,和学生一起深入探讨、总结植物抗病性的途径有哪些。例如,结合自己的科研工作,以苹果轮纹病为例讲解如何提高植物抗病性的问题。轮纹病是世界范围内苹果主要病害之一,在中国、美国、日本、韩国、澳大利亚、南非等多个国家均有不同程度的发生。轮纹病菌是木本植物枝干上的重要病原菌,其寄主可达200余种,可侵染苹果、梨、桃、葡萄等各种果树,也侵染杨树、柳树、槐树等林木。在我国发病尤为严重,发病时不仅造成烂果减产、死树死枝,严重时还会造成整个果园绝收。研究人员在轮纹病病原鉴定、病原基因组研究及鉴定宿主参与防御轮纹病菌侵染的基因等方面进行研究,但对轮纹病病原的致病机制及病原与宿主的互作机制还缺乏深入的研究。对苹果轮纹病病原的研究主要集中在对轮纹病病原的确定、病原菌的宿主范围、致病性及病原菌的基因组结构分析等几个方面。

对于如何提高植物的抗病性,有以下几种措施。第一,在生产中通过改善植物的生存环境来提高植物的抗病性。进行合理的农业栽培管理措施。如改进耕作制度,对不同作物进行轮作、混种减轻或避免土传病害的发生;清除病叶、病果、枯枝,利用高效自动化施药设备对作物进行精准施药,提高效率,节约成本;对土壤进行灭菌处理,加强合理的田间管理等,都能使植物有效抵御病害的发生。山东产区4―5月遇低温多雨天气,促进腐烂病菌在苹果枝干上大量定殖,需将药液均匀地喷施到苹果枝干上,以保护枝干,防止腐烂病菌在苹果枝干上定殖,并铲除在苹果枝干上定殖的部分腐烂病菌。第二,通过培育抗病品种提高植物的抗病性。作物栽培中通过传统的育种和分子生物学辅助育种等方法手段,培育抗病品种,是提高植物抗病性的有效途径。可采用抗病品种区域技术示范的措施,提高抗病性。本实验室通过传统的杂交育种、结合分子育种等方法,选育出多个抗苹果轮纹病的优系。第三,利用诱导抗病性。诱导性抗病性也是提高植物抗病性的有效方法。可利用生物方法、物理方法、化学方法处理植株,改变植物对病害的反应,产生局部的或系统抗性。第四,利用植物生长调节剂对植物生长发育有调控作用的原理,在作物栽培中,可通过合理施用乙烯利、赤霉素、茉莉酸、水杨酸等生长调节剂诱导抗病基因的表达,从而提高植物的抗病性。研发一批绿色高效的低风险农药、施药助剂、植物免疫诱抗剂、微生物源农药、新型蛋白质农药等绿色防控品,有效突破我国农业生产中安全、高效等方面的问题,提高农药的有效利用率,节约农业投入成本[2]。

在学习基本理论知识的基础上,让学生课后复习,在超星网络教学平台中完成课堂检测题、章节练习题等,进一步掌握、巩固理论知识。通过课前问题导入、课中启发式、讨论式的教学方法,使学生更好地理解理论知识,同时能将理论和实践相结合,为服务农业生产奠定坚实的基础。

1.3 课后课程教学总结反思

采用问题导入式、启发式教学方法,在学习植物抗病生理章节时,如提出“如何提高植物抗病性?”这一问题,引导学生思考,提高学习的积极性和主动性,学生参与度大幅提高,提升了教学效果。通过理论知识的学习,使学生进一步认识农业生产中存在的严重病害问题,深入了解学习的目的是为农业生产服务,增强学习动力。在课堂教学中,应结合专业知识对学生进行思想政治教育,挖掘本章节的思政元素。列举为我国农业事业做出巨大贡献的科学家、科研工作者的先进事迹,如带领太行山人民种植果树、脱贫致富的李保国教授的先进事迹,激励了无数青年学生努力奋斗,不负韶华,增强了为祖国的农业事业而奋斗的决心和力量。作为普通的教师、科研工作者,针对苹果轮纹病对苹果生产带来的巨大危害,以服务三农为己任,多年来结合生产中的病害,探讨防治轮纹病的有效方法、探索苹果轮纹病的防御机制,为解决生产中的实际问题贡献自己的力量。

2 采用线下线上课相结合的教学模式

2.1 进行线下课程的同时,充分利用网络教学资源学习

改变传统的线下课教学模式,把学生作为教学的主体,教师以问题导入式、讨论式、启发式的教学方法开展线下课程教学,并充分利用学校在线资源“超星网络教学平台”,上传教学相关视频、教学课件、章节检测题、综合测试题等,辅助学生预习、复习巩固课堂知识;利用该平台进行签到、发通知、问题讨论、调查问卷、信息反馈,以及通过微信问答等方式和学生互动,及时了解学生的学习情况;鼓励学生利用优质的中国大学慕课教学资源辅助学习[3],教师采用链接国内外重要期刊杂志,课下腾讯会议集中解答学生问题等的方法协助学生学习,明显提升了教学效果。另外推荐学生课后观看电影《李保国》、关注三农先进人物事迹展播、三农人物故事、为农业发展做出突出贡献的科学家等,激励学生奋发努力。

2.2 课后布置学习任务

课后布置学习任务,引导学生走进图书馆、利用在线资源等进行课下学习,作为学生课外拓展知识的内容,使学生拓展知识的深度和广度,增强对知识的运用能力。学生通过查阅文献资料、田间调研、科学试验等方法对这部分内容进行更深入的理解和探索。如探索轮纹病的致病机制及病原与宿主的互作机制?植物抗病机理研究进展?植物病害研究的信号转导途径有哪些?根据自己的专业讨论如何提高植物的抗病性等问题,使学生了解国家政策,增强社会责任感和学习动力,将理论知识应用于生产实践中。农科教发[2018]3号印发的关于《农业绿色发展技术导则(2018-2030)》的文件指出,重点研发农药减施增效技术。如,研发无人机高效施药技术、有害生物抗药性检测技术与风险评估技术、化学农药协同增效技术、农药靶向精准控释技术、作物免疫调控与物理防控技术等的研发[4]。学生要更加努力地学习理论知识,提高自己的知识水平和科研技能,为后续的农业生产及科学研究奠定坚实的基础。对于这些问题的答案和论点,学生在课堂讲解、讨论或者以电子版的形式发给老师,老师精选典型案例进行讲解、点评,重点突出、以点带面,提高了学生的学习积极性,使学生自觉关注农业生产中的实际问题,树立正确的人生观、价值观,增强为农业事业刻苦学习的信心和勇气。

在讲授植物植物生理学课程时对学生进行思想政治教育是不可缺少的教学环节,但植物生理学课程内容丰富,与农业生产实践密切相关,并蕴含着丰富的思想政治教育元素。在今后的植物生理学教学中应注重思政元素的挖掘、融入方式、方法,做到润物细无声地把科学精神、爱国情怀、生态文明教育、环保意识、团队协作精神、支农爱农的思想扎根学生的心里[5]。“育人为本,德育为先”是教师的神圣使命。植物生理学作为一门重要的专业基础课和骨干课程,课程中思政元素的挖掘是一项长期的工作,这就要求专业教师要不断加强学习,拓展自己的知识面,关注农业生产需要、改进教学方法、提高自己的专业水平和道德情操,与时俱进,不断补充课程中的思政元素,在课程教学中注重培养学生的“大国三农”情怀,引导学生以强农兴农为己任,增强学生服务农业农村现代化、服务乡村全面振兴的使命感和责任感,培养适合社会发展的新型人才。

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