韩 梅，苏 涛

（南京林业大学 生物与环境学院，江苏 南京 210037）

引言

课程学习是我国学位和研究生教育制度的重要特征，也是保障研究生培养质量的必备环节，在研究生成长成才中具有全面、综合和基础性作用［1］。然而，随着我国研究生培养人数的增加，研究生人才培养出现了“宽进宽出”的现象。加之当前研究生教育偏重科研学术能力的培养，造成在读研究生的课程学习动力不足，课程教育的质量有所下滑。因此，进一步改革研究生课程教学方法，重视研究生课程学习，加强课程建设，提高课程质量，是当前深化研究生教育改革的重要和紧迫任务。

细胞工程是一门现代生物科学理论与工程技术相结合的综合性学科，是生物技术和生物工程等相关专业的基础课程之一［2］。植物细胞工程是细胞工程的一个研究分支，主要研究植物的离体生活细胞怎样在体外条件下进行培养、繁殖或人为地使植物细胞的某些生物学特性按照人们的意愿发生改变，从而改良植物品种或创造新品种，加速繁育植物个体或获得某种有用物质的过程。在综合知识体系建立的大背景下，“植物细胞工程”课程在植物领域的重要性越来越多地凸显出来，尤其是在农林类高等院校生物学相关专业的课程设置中具有不可替代的地位。植物学、植物分子生物学、林木遗传育种、植物生理学等专业的研究生，都有必要掌握一定的植物细胞工程知识。

植物细胞工程具有知识点多、内容庞杂、知识更新周期短、技术创新速度快、实践性和应用性强等特点。单一的理论教学对学生能力的培养效果有限，学生的学习兴趣不高，课后不会运用。针对上述问题，笔者结合多年的研究生教学和科研工作经验以及南京林业大学研究生“植物细胞工程”课程的开设情况，从教学内容、教学方式和考核机制上进行改革，优化教学内容和方法，充分调动学生的学习兴趣和积极性，提高课堂教学质量，从而提高教学效果，培养学生的创新思维，以满足双一流大学建设对研究生多元化发展、探索精神和创新能力的培养要求。

一、教材的选用和教学内容的优化

研究生课程是否需要固定教材是一个颇具争议的问题。通常来说研究生课程教学最好同时选用多本教材或参考书，这样比固定一本教材的效果要好，毕竟不同的编者由于专业背景不同，对学科的不同领域的知识点的理解程度也不同。国内外有不少版本的细胞工程教材，但这些教材普遍偏重动物细胞和肿瘤细胞，专门针对植物细胞工程的教材很少。胡尚连主编的《植物细胞工程》（2019）和白江平主编的《植物组织培养实验指导》（2019）都系统地介绍了消毒灭菌技术、细胞分化与器官培养、植物体细胞胚胎发生与调控、人工种子、植物细胞悬浮培养与次生代谢产物生产、植物原生质体培养与体细胞杂交、植物离体快速繁殖和脱毒技术、植物病毒检测技术、植物种质离体保存等理论和实验操作技术，可以作为本课程的教学参考书。但是，植物细胞工程发展速度快，研究成果日新月异，一些新的研究进展在教材中并没有体现出来。针对上述情况，要求教师紧跟国内外一些最新的研究进展，在掌握教学体系的基础上，把前沿成果应用到教学中去，更新授课内容。此外，随着网络技术的发展，线上丰富的教学资源也是“植物细胞工程”课程补充知识、拓展交叉学科内容的好渠道。

随着生物技术和基因工程的发展，植物细胞工程涉及的领域越来越广，包含的理论知识和技术方法也越来越丰富。但是由于课时的限制，教学过程中不可能做到面面俱到，只能有选择性地讲解重点内容。笔者在教学过程中，对本课程的教学内容进行了一定的筛选，淘汰了一些比较陈旧的知识，删减了部分与其他学科（如植物细胞生物学和遗传学等）重叠的知识点。另外，要兼顾课程内容的基础性和前沿性。在理顺教学体系的基础上，大量查阅各类中外文期刊，根据近年来植物细胞工程领域的发展动态，把最新科研成果和亟待解决的关键问题渗透到教学内容中。在授课过程中增加了植物细胞工程研究的一些新知识和新热点，例如，针对COVID-19病毒的防御问题，讲解利用植物细胞工程将被修饰的COVID-19全长刺突蛋白在植物细胞中表达，让其自发组装为病毒样颗粒（VLP），生产新型COVID-19冠状病毒疫苗的相关理论和技术：Medicago植物疫苗CoVLP的技术方法和应用前景［3］；针对CRISPR/Cas基因编辑技术应用在植物基因功能研究和育种改良领域这一热点技术，讲解CRISPR作为精确育种的“分子剪刀”用于切割DNA，去除、替换或编辑某种农艺性状的原理和应用现状以及未来发展方向［4］。像这样及时调整和更新课程内容，能够帮助学生加深对学科知识的理解，掌握植物细胞工程前沿的科学技术，培养学生的创新意识和创新能力。

二、教学模式的改革

（一）启发式教学

由于有跨专业和考研调剂等情况，本校选修“植物细胞工程”的研究生的专业基础和学习意愿差异较大，若开门见山地讲授植物细胞工程的相关理论和技术，对于一些非植物学相关背景的学生来说，很难理解和体会本课程的重要性。为此，笔者在讲授过程中采用启发式教学方法，增加课堂讨论，激发学生的学习兴趣。在绪论部分除了介绍“植物细胞工程”课程的研究内容和重要地位，还增加了“Why Study Plants？”的相关讨论和交流，使学生充分了解植物尤其是木本植物在实际生产和科学研究中的重要地位，提高学生学习植物细胞工程的积极性。在讲解培养基成分和配制时，指出目前植物培养基使用方面存在的问题：即由于植物组织培养技术对于无菌环境的要求极为严格，需要无菌操作台、生物安全柜、高压灭菌锅等配套设施来避免微生物污染，这种无菌环境的营造和维护的成本巨大；加上植物的种类、取材时间、处理方法、消毒方式及超净工作台的质量等因素导致污染无法完全避免，这些问题极大地限制了植物组培技术在农林业常规生产中的推广与普及。启发学生思考：能否开发一种对无菌环境要求不那么苛刻、操作程序简化、成本低廉的植物组织培养技术？实现植物在自然、开放的有菌环境中的组织培养操作。进而引导学生探索和思考相应的改进方式，借此向学生介绍最新的植物开放式组培技术，鼓励学生针对抑菌剂、组培器皿、自然生长条件等方面提出改进的建议和自己的想法，讨论植物开放式组培技术的未来发展趋势。这种方式既激励了学生主动学习的积极性，又锻炼了学生的逻辑思维和信息捕获等多种能力。学生反映，他们自己的科研实验都或多或少地涉及植物组织培养，在实验过程中经常会遇到染菌的问题，开放式植物组培养为今后的课题实施提供了新的应对策略。

（二）案例式教学

植物细胞工程是以植物组织和细胞的离体操作为基础的实验性学科，其实践性、操作性和技术性很强，要求学生能运用已掌握的基本理论知识和实验技能，完成较为复杂的专业技术实验。然而由于实验设备、场地和课时限制，本课程实践条件薄弱，实验教学难以开展。学生缺乏实践体验，无法对所学知识有一个深刻的认识。为解决这一问题，笔者采用灵活多样的教学手段，通过引入具体案例，最大限度地帮助学生增加实践体验。并且，教学中将相关内容制成图片和视频进行展示，简单明了、形象直观，学生较容易掌握。具体来说，笔者为南京林业大学生物化学与分子生物学方向的研究生导师，研究课题涉及基因的克隆表达、遗传转化、基因编辑和组织培养等方面。为了帮助学生获得更亲近的实践体验，笔者把自己多年来的研究内容、研究成果、研究方法穿插进教学内容中，通过图片和视频，让学生有一个感性认识。例如，在讲解原生质体章节时，把前期进行的长春花DXS基因启动子活性检测的相关实验方法详细介绍给学生，包括原生质体提取分离、PEG介导外源基因转化、用双荧光素酶检测法测定转录因子ORCA3调控DXS启动子活性的实验原理、方法、操作过程及注意事项等［5］。另外，考虑到我校选修本课程的研究生大都从事林木相关研究，笔者还特地增加了木本植物原生质体的提取分离和转化方法的相关内容，把权威杂志Nature Protocol上的经典方法介绍给学生［6］。为保证教学效果，这部分实验笔者在课前一步步亲自或指导自己的研究生进行实践操作，确保实验的可操作性和可重复性，并对实验过程中可能出现的问题进行归纳总结，课堂上以演示的方法教授给学生，引导学生针对项目开展过程中可能遇到的实际困难进行积极思考并开展讨论。

随着科研工作的不断推进，笔者还将课题组新的研究成果引入课程教学，提高教学质量。杨树作为木本植物模式树种，其转基因技术已开发多年，目前根癌农杆菌介导的转基因方法在杨树中被普遍使用，但实际应用中由于不同实验室的实验条件、植物材料、操作人员的技术水平等方面的差异，其转化效率往往达不到期望水平。笔者在杨树遗传转化研究中不断进行改革和创新，收到了很好的效果。具体来说，我校建立了一种简单快速高效的发根农杆菌介导的杨树转基因体系，并获得了国家发明专利授权。讲课过程中，笔者把这一研究成果引入课堂。在教学过程中增加了这些与学生相关的实例，帮助学生打开思路，鼓励学生勇于创新，科研中不断摸索和建立适合自身的方法。这些内容与学生的科研紧密相关，然而在课本上没有解释更没有答案。通过以上引入具体案例的方式，能够真正帮助学生解决实际问题，将理论与实践结合到一起。

（三）双语教学

植物细胞工程是当前植物学领域中发展最快并正在与其他学科广泛交叉与渗透的重要前沿学科，采用英汉双语进行教学，对跟踪植物细胞工程发展前沿、教学内容与水平同国际接轨等方面具有重要意义。教学过程中PPT课件主要内容几乎全部采用英文展示，以帮助学生熟悉和了解植物细胞工程的专业术语及相关内容的规范表述。同时，还有针对性地节选web of science、Science Direct和Springer Link等数据库中英文原版论文用于教学。将这些文献推送给学生，要求学生认真阅读并思考和理解作者为什么要研究、如何研究和研究出了哪些成果。教会学生阅读技巧，提高学生研读文献的能力。

三、课程考核方式改革

课程考核是检验教学效果的有效手段和保证教学质量的重要环节。课程考核方式对学生的学习具有导向性。研究生教育重点培养的是研究生的科研创新能力，仅参考笔试成绩难以对学生的能力进行评价，需根据平时和期末的综合表现进行评价，考查学生对基本理论的掌握和理解应用能力。为了更好地评价学生对植物细胞工程的理解和综合运用能力，我校从三个方面开展综合评价，分别是课堂表现、专题报告的表现和研讨报告。其中课堂表现占总成绩的10%，考查学生的出勤率和课堂讨论；专题报告的表现占总成绩的30%，考查学生的报告内容、语言表达、问题解答；研讨报告占总成绩的60%，考查学生的文献查阅、归纳总结、科技写作。

结语

笔者近年来在“植物细胞工程”教学中不断探索和实践，及时更新理论知识与实践内容，学生反映在课堂上所学理论和技能在科研实践中能得到很好的应用，教学效果很好。但植物细胞工程是一门快速发展的技术，因此对教学工作提出了更高的要求，要紧随科技发展的步伐，不断更新和优化现有课程体系和内容，进行教学方法上的研究和完善，在提高教学质量上下功夫，努力使“植物细胞工程”课程的教学在我校研究生专业能力和创新意识的培养中发挥更大的作用。