郭國業(yè)，龐發(fā)虎，楊柯金，楊建偉

(南陽師范學(xué)院生命科學(xué)與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，河南南陽，473061)

植物組織培養(yǎng)技術(shù)是20世紀(jì)初期發(fā)展起來的一項生物技術(shù)，并隨著生物技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展和完善。植物組織培養(yǎng)技術(shù)是在無菌和人工控制條件下，利用適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基對離體的植物器官、組織、細(xì)胞及原生質(zhì)體進(jìn)行培養(yǎng)，獲取再生細(xì)胞或試管苗植株。[1]隨著生物技術(shù)的發(fā)展，植物組織培養(yǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)代生物技術(shù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要研究手段，并產(chǎn)生了巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。目前，植物組織培養(yǎng)課程在高校的多個生物學(xué)類專業(yè)中開設(shè)，該課程基于植物學(xué)、植物生理學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)等先修課程知識，是一門技術(shù)性、實踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)課程，也被許多高校認(rèn)定為生物學(xué)專業(yè)的特色課程。[2]在實際教學(xué)中，由于該課程具有多學(xué)科交叉性和明顯的實踐性特征，且受教學(xué)條件限制，部分高校存在理論課時和實踐課時設(shè)置不足，或被定為選修課，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和興趣不高，存在明顯的“混學(xué)分”現(xiàn)象，知識和技能的獲得感不高，不能有效實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)。

目前，植物組織培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)日益成熟，并且在創(chuàng)新和推進(jìn)地方產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，推動地區(qū)特色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用。“新農(nóng)科”建設(shè)的大力推進(jìn)，對實踐課程教學(xué)和人才培養(yǎng)目標(biāo)提出了新要求，課程教學(xué)改革和創(chuàng)新建設(shè)也需協(xié)同推進(jìn)。[3-5]改革植物組織培養(yǎng)課程教學(xué)中存在的各種突出問題和不足，創(chuàng)新教學(xué)方法和教學(xué)模式，改善教學(xué)環(huán)境，不僅對植物組織培養(yǎng)實驗教學(xué)具有重要意義，而且有利于學(xué)生能力和素質(zhì)培養(yǎng)，是推動普通院校向應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的有效途徑。為提升教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量改革，培養(yǎng)符合社會需求的創(chuàng)新型和實踐應(yīng)用型生物技術(shù)人才，本研究針對高校在植物組織培養(yǎng)教學(xué)中存在的突出問題，創(chuàng)新教學(xué)方法和改革模式，為植物組織培養(yǎng)教學(xué)改革提供思路。

一、植物組織培養(yǎng)課程教學(xué)中存在的問題

(一)課程學(xué)時和學(xué)分分布不合理

植物組織培養(yǎng)雖是一門重要的實踐性和應(yīng)用性強(qiáng)的課程，但其學(xué)時、學(xué)分相比其他專業(yè)基礎(chǔ)課所占比重并不高，在課程性質(zhì)的設(shè)置上也存在一些問題。例如，部分高校直接將該課程定為專業(yè)選修課，學(xué)分為1學(xué)分，極大降低了學(xué)生對課程的重視度和興趣；在教學(xué)安排上，部分高校重理論輕實踐，理論學(xué)時安排較多，實踐學(xué)時相對較少，或者是理論學(xué)時和實驗學(xué)時的數(shù)量相當(dāng)，教師講得多，學(xué)生主動參與得少。[5-6]同時，由于植物組織培養(yǎng)的多學(xué)科交叉性，某些專業(yè)的學(xué)生在相關(guān)先修課程中已經(jīng)學(xué)過了部分理論原理知識，對理論知識的學(xué)習(xí)積極性不高。此外，植物組織培養(yǎng)的實驗課時設(shè)置偏少，但學(xué)生人數(shù)多，設(shè)備條件又有限，加之實驗項目的完成具有時間周期性和持續(xù)性，學(xué)生在有限的課堂時間內(nèi)很難完成實驗內(nèi)容。由于參與度不高，學(xué)生的體驗感不強(qiáng)，學(xué)習(xí)的積極性和效率也不高，對學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)造成了不良影響。[7]不僅如此，部分高校由于培養(yǎng)方案的導(dǎo)向問題，植物組織培養(yǎng)課程只設(shè)置了實驗課，缺少理論講授，即使作為一門實踐性較強(qiáng)的課程，學(xué)生在沒有經(jīng)過系統(tǒng)性理論知識和原理的學(xué)習(xí)情況下就直接進(jìn)入實踐環(huán)節(jié)，教師的教學(xué)壓力也會急劇增加。[8]

(二)教學(xué)方式單一

傳統(tǒng)的植物組織培養(yǎng)教學(xué)多采用滿堂灌的“填鴨式”教學(xué)，教師多采用單向傳授的方式強(qiáng)行向?qū)W生灌輸知識，學(xué)生被動聽課，學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)效果不好，缺少主動思考，很少積極參與課堂討論，進(jìn)而造成課堂風(fēng)貌不佳的現(xiàn)象。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，教師需要在課前做好預(yù)實驗準(zhǔn)備，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成預(yù)定工作，如進(jìn)行簡單的培養(yǎng)基配制、接種等訓(xùn)練，最終獲得預(yù)期結(jié)果，完成實驗報告。這種單線教學(xué)方法和重復(fù)性的工作在一定程度上限制了學(xué)生的創(chuàng)新意識，學(xué)生的體驗感和獲得感不強(qiáng)，積極性也不高，不利于學(xué)生獨立思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。[9-10]由此可見，傳統(tǒng)的教學(xué)方法已經(jīng)難以適應(yīng)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，難以達(dá)到預(yù)期的培養(yǎng)目標(biāo)。

(三)配套的教學(xué)設(shè)施條件不充分

植物組織培養(yǎng)課程是一門操作性、實踐性很強(qiáng)的課程，實驗環(huán)境條件會在很大程度上影響到學(xué)生的課堂實踐參與度。規(guī)范的植物組織培養(yǎng)需要實驗室設(shè)計合理，配套設(shè)施條件完善，實驗工具和儀器設(shè)備充分，供試的試驗材料充分且具有選擇性。同時，規(guī)范的植物組織培養(yǎng)實驗室需要有準(zhǔn)備室、滅菌室、更衣室、接種室、培養(yǎng)室等設(shè)計合理且相互隔離的房間；接種室需要具備充足的超凈工作臺、全面的紫外照射以滿足殺菌消毒的條件；培養(yǎng)室要具備良好的通風(fēng)換氣設(shè)備、溫度、濕度和光照控制等條件。然而，部分高校在開展該課程時，實驗教學(xué)條件不充分，甚至?xí)绊懼参锝M織培養(yǎng)教學(xué)的正常進(jìn)行。[11]部分高校還存在實驗室缺少光照培養(yǎng)設(shè)備、細(xì)胞培養(yǎng)設(shè)備、培養(yǎng)基分裝設(shè)備、超凈工作臺等儀器設(shè)備或儀器設(shè)備陳舊老化、年久失修等問題，嚴(yán)重影響了實驗教學(xué)的正常進(jìn)行。[12]

(四)教學(xué)效果評價不夠科學(xué)

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，植物組織培養(yǎng)課的教學(xué)效果評價主要表現(xiàn)形式為課堂考勤、實驗作業(yè)及實驗考試，考核方式比較單一，成績考核更偏重對理論知識的考查，不能有效反映學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識[5，10-11]。首先，由于該課程的選修性質(zhì)和低學(xué)分，部分學(xué)生會以“混學(xué)分”的態(tài)度對待課堂學(xué)習(xí)。其次，實驗報告成績在成績考核中占有較大的比重，缺少實驗課堂的過程性考核，造成學(xué)生的實驗報告相互抄襲、千篇一律的嚴(yán)重問題，甚至出現(xiàn)有的小組會因為實驗結(jié)果不理想而編造實驗數(shù)據(jù)的問題。最后，期末考核以考核理論知識和原理為主，導(dǎo)致部分學(xué)生即使平時沒有積極參與課堂學(xué)習(xí)，期末通過突擊學(xué)習(xí)和背誦也能取得好成績。這些問題影響了教學(xué)質(zhì)量，使植物組織培養(yǎng)課難以真正實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)。

二、改革措施和改進(jìn)途徑

針對植物組織培養(yǎng)課存在的一系列問題，筆者通過數(shù)年的植物組織培養(yǎng)課程實踐教學(xué)探討，結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)不同高校對植物組織培養(yǎng)課程教學(xué)研究的進(jìn)展和改革探究，認(rèn)為高校可以采取以下解決思路和改革措施。

(一)優(yōu)化課時結(jié)構(gòu)，更新教學(xué)內(nèi)容

在大力加強(qiáng)建設(shè)“新農(nóng)科”學(xué)科建設(shè)的背景下，針對植物組織培養(yǎng)課程交叉性、實踐性和應(yīng)用性強(qiáng)的特點，高校應(yīng)基于該課程實際及其他先修課程的內(nèi)容，精簡理論講授內(nèi)容，適當(dāng)減少理論課時，增加實驗課時。因此，在修訂課程方案時，高?？梢試L試將植物組織培養(yǎng)課的課時從傳統(tǒng)的32個學(xué)時理論講授調(diào)整為18個學(xué)時，實驗教學(xué)課時可適當(dāng)增至32或36個學(xué)時，使教師少講多引導(dǎo)、多示范，學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)檎n程學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者和實踐者，成為課堂的中心和主體。在教學(xué)內(nèi)容方面，要注重增加植物組織培養(yǎng)技術(shù)在科研和生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用案例。首先，高校在對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化時，需要從整體著眼，合理規(guī)劃相似章節(jié)講授的內(nèi)容，適當(dāng)刪除先修課程已經(jīng)學(xué)過的內(nèi)容或在實驗教學(xué)中沒有實踐教學(xué)條件來開展的內(nèi)容。在課程內(nèi)容講授方面，要精簡繁雜的理論，避免類同的內(nèi)容重復(fù)講授，適當(dāng)引入國內(nèi)外最新科研成果和進(jìn)展。[7]其次，實驗教學(xué)內(nèi)容要豐富新穎。實驗教學(xué)的素材應(yīng)與科研和生產(chǎn)實踐結(jié)合起來，實時更新傳統(tǒng)老舊的教學(xué)案例，合理加入具有地方產(chǎn)業(yè)特色的科技應(yīng)用性成果素材，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實踐能動性。在實驗教學(xué)實施計劃中，高校要適當(dāng)提高綜合性與創(chuàng)新性實驗的比例，以此提高學(xué)生的獨立自主實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神和創(chuàng)新性思維。

(二)利用在線學(xué)習(xí)平臺，創(chuàng)新線上線下混合式教學(xué)模式

積極創(chuàng)新和應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動法、分小組討論法、翻轉(zhuǎn)課堂等多種教學(xué)方法，可以提高課堂教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生的實踐應(yīng)用能力。[13-15]在理論教學(xué)中，信息化教育技術(shù)，如超星學(xué)習(xí)通或雨課堂等在線網(wǎng)絡(luò)課程資源學(xué)習(xí)平臺，可以充分拓展教學(xué)方法，靈活運用任務(wù)驅(qū)動、啟發(fā)講解、情境創(chuàng)設(shè)、隨堂練習(xí)和檢測等方法也有利于不斷提升教學(xué)效果。例如，在介紹植物莖尖脫毒和離體快繁培養(yǎng)的章節(jié)內(nèi)容時，教師可以通過超星學(xué)習(xí)通或雨課堂等在線學(xué)習(xí)平臺課前發(fā)布預(yù)習(xí)章節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容，在課堂上進(jìn)行隨堂檢測，通過播放和觀看專題視頻進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)，在課堂上展示關(guān)聯(lián)特定知識點，如愈傷組織、褐化苗等培養(yǎng)實物，并組織小組討論，以此避免教師單一講授知識的枯燥和乏味，提高學(xué)生參與課堂學(xué)習(xí)的積極性。在這樣的課堂中，教師能夠及時了解和掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況與動態(tài)，學(xué)生也能獲得更好的學(xué)習(xí)體驗。

在實驗課教學(xué)方面，教師要改變傳統(tǒng)的準(zhǔn)備實驗、課堂講授、學(xué)生完成的機(jī)械教學(xué)模式，可以利用學(xué)習(xí)平臺在課前發(fā)布實驗內(nèi)容、虛擬仿真教學(xué)視頻或操作視頻錄像，讓學(xué)生對組培實驗和操作有初步的認(rèn)識。課堂上，教師根據(jù)學(xué)生的反饋進(jìn)行較短時間的答疑和講解示范，把更多的時間留給學(xué)生，提高課堂效率。在教學(xué)安排上，在完成前期基礎(chǔ)性實驗項目后，學(xué)生大多已經(jīng)基本熟悉和掌握了植物組織培養(yǎng)的基本操作技能和實驗流程，如果后續(xù)實驗仍在教師的指導(dǎo)安排下按照固定的流程步驟進(jìn)行，就會降低學(xué)生參與的積極性，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，后續(xù)的綜合性實驗項目可采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法和線上線下混合教學(xué)模式，教師根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)和實驗計劃，利用超星學(xué)習(xí)通或雨課堂在線課前發(fā)布實驗題目和任務(wù)，讓學(xué)生自由組成3—4人的小組，以小組為單位通過數(shù)據(jù)庫搜索和查閱文獻(xiàn)，綜合分析實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)對不同類型的植物激素及濃度梯度的要求。在課堂上，學(xué)生主要進(jìn)行交流和討論，自主設(shè)計實驗方案，確定實驗流程和要點，并結(jié)合教師提出的修改意見，再次討論后確定實驗方案。之后，小組通過分工合作實施和完成實驗，小組成員對實驗結(jié)果進(jìn)行討論、分析和總結(jié)，交由教師進(jìn)行評價。在形成實驗成果后，小組組長將實驗結(jié)果、記錄和分析實驗數(shù)據(jù)上傳至線上學(xué)習(xí)平臺，各小組相互點評，最后由教師對各小組的實驗方案、實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合點評，提出指導(dǎo)意見和建議。

這種結(jié)合任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法和線上線下混合教學(xué)模式的教學(xué)方法促使學(xué)生充分利用線上課程資源，獨立設(shè)計和實施實驗，不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、分析問題與解決問題的能力，以及團(tuán)隊協(xié)作和創(chuàng)新能力，而且有利于增進(jìn)師生、學(xué)生間的知識與情感交流，還可以實現(xiàn)對學(xué)生的個性化指導(dǎo)，同時充分提高學(xué)生的參與度，實現(xiàn)互動教學(xué)，提高教學(xué)效果，真正體現(xiàn)“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念。

(三)增加經(jīng)費投入，改進(jìn)實驗教學(xué)設(shè)施條件

高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實驗教學(xué)模式需要最大限度地提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和綜合能力，而創(chuàng)新意識和綜合能力的提高離不開良好的實驗教學(xué)環(huán)境條件。根據(jù)專業(yè)課程需求，建立規(guī)范合理的植物組織培養(yǎng)課程專業(yè)實驗教學(xué)平臺，可以充分實現(xiàn)實驗教學(xué)學(xué)生人人獨立操作的要求，保證實驗教學(xué)有序、安全、高效、高質(zhì)量地達(dá)成實驗?zāi)繕?biāo)和課程目標(biāo)，實現(xiàn)人才培養(yǎng)。目前，大多數(shù)高校的生物學(xué)專業(yè)開設(shè)了植物組織培養(yǎng)課程，但配套的實驗教學(xué)條件參差不齊。因此，實驗教學(xué)條件不充分的高校需要適當(dāng)投入經(jīng)費，大力改善實踐操作課程的教學(xué)條件，完善專業(yè)實驗場所建設(shè)：首先，要建立功能明確、設(shè)計規(guī)范的植物組織培養(yǎng)實驗室；其次，要配備安裝多媒體教學(xué)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，加強(qiáng)輔助線上線下教學(xué)，提高教學(xué)效率和質(zhì)量；最后，要及時更新陳舊設(shè)備，增加硬件設(shè)施如超凈工作臺、溫控光照培養(yǎng)箱、體視顯微鏡、高壓蒸汽滅菌鍋、PCR儀等設(shè)備，改善無菌設(shè)施環(huán)境。高校只有完善配套的實驗教學(xué)條件，才能確保每位學(xué)生在實驗課堂上能夠有所做、有所觀、有所思、有所創(chuàng)、有所獲、有所樂。

(四)注重過程性評價，建立多元化課程考核評價體系

人才培養(yǎng)質(zhì)量和培養(yǎng)效果更多反映在考核和成績評價上。植物組織培養(yǎng)課程具有較強(qiáng)的實踐性，實踐操作對實驗結(jié)果具有關(guān)鍵性作用，且實驗環(huán)節(jié)具有明顯的時間周期性和階段性，一般完成外植體的組織培養(yǎng)需要3—5周，實驗結(jié)果需要動態(tài)跟蹤。因此，僅依據(jù)學(xué)生的實驗報告評價學(xué)生對知識和技能的掌握程度既不全面又不科學(xué)。通過改革傳統(tǒng)教學(xué)方法、創(chuàng)新教學(xué)模式提高學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效果，決定了對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和成績評價也需要新的體系。過程性評價更關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)，多元化的考核與評價可以準(zhǔn)確、客觀地評價學(xué)生對知識和技能的掌握情況。[5，10，16]可見，當(dāng)前的課程考核評價不能再是過去簡單的線性一維，而應(yīng)具有全方位和多元化的特點。以南陽師范學(xué)院生物科學(xué)專業(yè)為例，其傳統(tǒng)的植物細(xì)胞工程技術(shù)課程成績考核評價為平時考勤(10%)、實驗報告(30%)、期末考核(60%)，且占較高比重的期末考核多偏重對理論知識、原理及實驗步驟的考查。這種考核評價方式單一化、機(jī)械化，不能準(zhǔn)確評價學(xué)生的實驗技能和對課程知識的掌握情況。因此，南陽師范學(xué)院生物科學(xué)專業(yè)創(chuàng)新教學(xué)模式，優(yōu)化課程考核評價體系，建立了多元化的過程性評價體系，注重學(xué)習(xí)的過程性考核。改革后的植物細(xì)胞工程技術(shù)課程考核評價方案為平時成績占60%、期末考核占40%。其中，平時成績主要由學(xué)習(xí)平臺在線簽到、隨堂檢測、章節(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)、主題討論、課堂搶答、小組成果展示和互評、線下實驗報告等考核指標(biāo)組成。新的考核旨在凸顯學(xué)生的主體性，加強(qiáng)學(xué)生對實驗過程環(huán)節(jié)的重視，突出對實驗方案的設(shè)計和實驗細(xì)節(jié)的把握。這些考核方式能夠啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和分析問題，提高學(xué)生解決問題和協(xié)作互助的能力，注重學(xué)思結(jié)合，能夠有效調(diào)動學(xué)生參與實驗課堂學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性。[17]

三、結(jié)語

在新形勢下，建設(shè)“新農(nóng)科”是鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要組成部分，也是適應(yīng)農(nóng)林教育發(fā)展趨勢和“新農(nóng)科”人才需求的必經(jīng)之路。改革和創(chuàng)新植物組織培養(yǎng)課程實踐教學(xué)方法，建設(shè)一流實踐課程，既是推動“新農(nóng)科”建設(shè)，強(qiáng)化實踐教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革與實踐的重要途徑，又是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、實現(xiàn)高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵舉措。作為一門實踐性很強(qiáng)的課程，大力推進(jìn)植物組織培養(yǎng)課程實踐教學(xué)改革，可以培養(yǎng)學(xué)生良好的責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實踐技能和創(chuàng)新意識，實現(xiàn)應(yīng)用型人才高質(zhì)量培養(yǎng)目標(biāo)，為社會輸送急需的應(yīng)用型專業(yè)人才。