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园艺植物组织培养课程教学改革研究

摘要:园艺植物组织培养是现代生物技术中最活跃、应用最为广泛的技术,同时也是各大农林院校开设的极为重要的专业基础课程。本文综合分析了该课程在最近几年的理论教学和实验教学中普遍存在的问题,并结合自身教学及其他高校教学成果进行更进一步的课程教学探讨,包括教学内容、授课方式、课外实习和实验考核方式等多方面,为进一步提高《园艺植物组织培养》课程理论和实验教学质量奠定理论基础。

关键词:园艺植物组织培养;教学改革;考核方式;教学方式

植物组织培养是20世纪初期发展起来的一项生物技术,它是指在无菌操作条件下,将离体的植物器官、组织、细胞以及原生质体等,在人工控制的条件下将其培养成完整植株的一项技术。经过100多年的发展,该技术已在科学研究和生产实践中得到广泛的应用,如转基因育种、细胞工程、组织快繁、脱毒培养、种质资源保存等。同时,该技术也为部分学生的就业和创业开辟了新途径。鉴于该项技术的重要性,在20世纪70年代,我国开始在全国各大农林院校中开设《园艺植物组织培养》课程[1]。目前多数高校开设的教学模式为基础理论课+实验课或课外实习辅导[2]。以吉林大学植物科学学院《园艺植物组织培养》课程为例,基础理论课(16学时)+实验课(16学时)这种教学模式已持续多年。同时,结合该课程在其他高校的运行模式,我们发现在教学过程中也存在一些问题,例如:学时数量较少、理论部分内容更新不够、无法与当地农业生产相结合、地方特色不强以及组织培养技术无法发挥其潜在的应用价值等。

1存在的问题及改革的必要性

1.1学分学时比重低,重视程度不够《园艺植物组织培养》课程是园艺专业一门理论和实践操作技术强的一门专业基础课。现大多数高等院校开设该门课程为上述主要教学模式,虽是作为一门重要的基础性学科,但其学时学分相比其他专业基础课所占比重并不高,不能有效地提高学生对课程的重视度和兴趣。以吉林大学植物科学学院为例,该课程为32学时,1.5学分,其中有16学时理论课和16学时实验课。理论课中内容包括植物组织培养实验室布局及设备、植物器官培养、植物植株培养、植物细胞培养、体细胞杂交、植物原生质体培养、离体快繁、脱毒苗培养和遗传转化等,在16学时内不能充分地完成这些内容的讲授。16学时实验课中主要完成MS母液及培养基的配制、无菌苗的获得、外植体的接种、继代和生根等,每次实验课都涉及到培养基的配制和灭菌,需要时间较长。另外,由于植物组织培养周期较长,在课程时间安排上也需要灵活把握。

1.2教学方式传统和单一在教学方法上,任课教师多数采用单向传授方式将理论知识强行灌输给学生,教学方式单一落伍仍为“填鸭式”教学[3]。另外,园艺植物组织培养也是较为古老的一门技术,目前侧重于该技术的应用方面,理论层次更新相对较少。在上课过程中,同学们感觉较为枯燥乏味,缺少主动思考,也不够积极主动地参与到课堂讨论。教师上课积极性也相应减弱,课程氛围较为沉闷,教学效果不理想。

1.3实验内容简单可供选择性少,考核方式和要求不够细致多数学校开展的实验课均为较为传统的培养基配制、接种、继代和生根等,学生可供选择的实验内容较少,学生只能被动机械地进行实验操作。同时,植物组织培养实验课内容之间紧密联系,对学生操作技术要求较高,稍不注意就会影响后期实验的进行。另外,胡体旭等[4]提出成绩考核缺乏量化标准,在实验报告中抄袭现象严重,无法公平公正的区分和评判学生在实际操作中的优劣程度,给教师在最后的打分环节带来一定的困难和不确定性。

1.4生产应用性定位不明确,理论性太强部分高校过于偏重该门课程的理论性,不注重实际生产应用,基于理论和应用对本科生的培养和锻炼没有做到很好的均衡发展。同时不能顺应跟进本地现代农业快速发展的潮流,地方特色不突出。最终限制了学生更多的外出参观实习机会及拓宽对未来园艺植物组织培养技术市场发展的视野。

2改革措施及建议

2.1合理分配课时学分,延长实验周期和次数植物组织培养是一个周期性较长的过程,外植体在培养过程中易受到多方面因素的影响,常会出现褐化、污染、玻璃化等现象影响生长,加之学时限制导致很多同学很难最终培养成一完整植株,或培养正在进行时课程便已结束,不能很好将实验进行到底。鉴于此,我们建议适当延长理论课和实验课的学时,理论和实验课均延长至20学时,从而使学生更好的理解植物组织培养理论,也能够使学生完整掌握整个组织培养的过程。

2.2多元化教学,活跃课堂气氛课堂教学方面,采取了以下措施,收到了良好的效果。例如:在课上采用小组形式,由教师准备多个主题进行分组讨论,并制作PPT进行小组汇报,从而调动学生的积极主动性和参与度。教师根据课堂表现给予公平合理的评价,并在平时成绩方面体现。任课教师在进行授课时多运用图片、动画、视频等多种动态立体形式使传统的理论知识变得生动形象,鉴于组织培养技术的实际操作性较高,多媒体教学方式能让学生觉得印象更深刻。同时,关注植物组织培养研究领域新动态,及时更新教学内容,比如生长素和细胞分裂素调控植物细胞分化的机理、植物基因编辑技术、细胞培养和原生质体在基础研究中的应用等,激发学生对前沿知识和新技能的学习兴趣。实验教学方面,学生自行录制实验操作视频,教师在课堂播放,小组讨论进行互评,最后教师点评并指出操作中出现的问题,使同学们更好的掌握这门技术。

2.3教学体系的改革创新邹利娟[5]等人对实验内容进行了改革创新,设计出一套以培养学生科研能力为主的“植物组织培养”实验教学内容,包括分为必做和选做的基础性实验和综合性实验。在综合性实验中新增自主设计实验,让学生自主选择一个感兴趣的培养材料进行组织培养,培养学生独立查阅文献和自主设计实验的能力。因此,建议在实验设计中尝试用不同培养材料的种类进行组织培养,尤其是园艺植物种类繁多,外植体材料丰富,能使实验课增加趣味性。同时创新性和探索性项目可根据课程和学生需要来酌情开设相关实验内容,比如不同园艺植物原生质体的分离和培养、脱毒苗的分子检测等。

2.4制订考核量化标准,更加科学灵活的考核方式制定细致化、全面化、标准化的量化标准,评分细则和考核相应分数,既是教师对学生在课堂和实验操作过程中认真努力表现的负责,也是对于教师公平公正、认真考核的真实反映。总成绩中期末考试成绩占60%,实验课成绩占30%,平时成绩占10%。实验课成绩按出勤、实验态度、实验操作、实验汇报和实验报告各占20%计分,平时成绩中,以出勤、课堂提问、作业和课堂测验等为依据进行计分。另外,在传统期末考试题型中也可适当增加实验操作技术的题型,如增设操作改错题,让理论知识与实验相结合在卷面有所体现,更好的掌握植物组织培养的理论和实践。

3结语

《园艺植物组织培养》课程是一门理论性、实践性、技术性、应用性都非常强的课程。经过4a的摸索和实践,吉林大学植物科学学院对教学过程中出现的问题进行不断改进与完善,进一步提升教学质量,取得了良好的教学效果。随着现代分子生物学、遗传学和细胞生物学以及组学的发展,关于植物组织培养的新理论也在不断完善,这就要求任课教师不断充实植物组织培养领域的最新进展与前沿成果并应用到教学中,激发学生的学习兴趣。另外,在课程教学中,除了让学生掌握基本的植物组织培养技术外,也要引导学生用发展的眼光来看待和思考实际生产中的一些问题,比如地方特色农产品的开发、珍贵苗木的繁殖和种质资源保存、长白山野生资源的开发和利用等,增强大学生自主创新和创业的意识。

参考文献

[1]陈振光,林顺权,王天池.农业院校开设植物组织培养课程的做法和体会[J].植物生理学报,1993(4):54-55.

[2]陈裕坤,李雪,陈发兴,林玉玲,刘生财,张梓浩,程春振,吕科良,林争春,赖钟雄.园艺与种苗,2018,38(08):26-29.

[3]王志刚.园艺植物组织培养课程中教学做一体化课程改革探究[J].教育现代化,2018,5(39):107-108.

[4]胡体旭,汪淑芬.园艺植物组织培养实验课教学改革探索[J].教育教学论坛,2018(49):147-148.

[5]邹利娟,杨敬天,罗明华.“植物组织培养”实验课程教学改革与创新探索[J].绵阳师范学院学报,2018,37(02):91-94.

作者:贾承国 李斌 翟璐璐 郭庆勋 单位:吉林大学植物科学学院

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