張延紅　陳紅剛　郭清毅　何春雨　高素芳　王惠珍

摘要 藥用植物組織培養(yǎng)課程具有理論性、技術性和實踐性強的特點，通過在藥用植物組織培養(yǎng)實驗教學中應用藥用植物實驗技術體系和實驗指導，開展探究性試驗，結合項目化翻轉課堂理論教學方法和實驗操作視頻教學的全方位謀劃布局，建立一套理論密切結合實踐的藥用植物組織培養(yǎng)教學體系。在教學中真正做到以學生為主體，充分發(fā)揮學生學習的主觀能動性和創(chuàng)造性，讓學生從實踐中學習和掌握藥用植物組織培養(yǎng)知識和技術，推動課本知識向實踐動手能力轉化。以期提高學生的實踐能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和職業(yè)能力，為培養(yǎng)高素質(zhì)復合型人才奠定基礎。

關鍵詞 藥用植物組織培養(yǎng)；實驗技術體系；探究性實驗；項目化翻轉課堂；教學視頻

中圖分類號 G642；S567? ?文獻標識碼 A

文章編號 1007-7731（2023）07-0175-04

Reform of Medicinal Plants Tissue Culture Based on Cultivation of Innovative Talents Teaching

ZHANG Yanhong? ?CHEN Honggang? ?GUO Qingyi? ?HE Chunyu*? ?GAO Sufang? ?WANG Huizhen

（Pharmacy College of Gansu University of Chinese Medicine，Lanzhou Gansu 730000）

Abstract Medicinal plant tissue culture is a strong theoretical，technical and practical course. With the application of medicinal plant experiment technology system，exploratory experiment，project-based flipped classroom and video in medicinal plants tissue culture teaching，a set of teaching system combining of theory and practice was established. In the teaching，students learned and mastered the knowledge and technology of medicinal plants tissue culture from practice，in which the transformation of textbook knowledge to practical ability were promoted， and students were the main body and played their subjective initiative and creativity effectively and their practical ability， innovation，entrepreneurship ability and professional ability were improved，which layed the foundation for training high quality compound talents.

Keywords medicinal plants tissue culture; experimental technology system; exploratory experiment; project-based flipped classroom; teaching video

植物組織培養(yǎng)是指在無菌和人工控制的環(huán)境條件下，利用合適的培養(yǎng)基，對離體的植物器官、組織、細胞及原生質(zhì)體進行培養(yǎng)，使其再生細胞或形成完整植株的技術[1]。植物組織培養(yǎng)涉及植物學、植物生理學、育種學等多個知識領域，具有理論性、技術性和實踐性強的特點，是一門綜合性的應用學科[2]。藥用植物組織培養(yǎng)是植物組織培養(yǎng)的一個新的分支，與藥用植物優(yōu)良品種篩選繁育、珍稀瀕危物種快速繁殖和保存以及藥效成分工廠化生產(chǎn)等密切相關，是中藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐學科[3]。

1 藥用植物組織培養(yǎng)課程的內(nèi)容與特點

藥用植物組織培養(yǎng)課程可分為組織培養(yǎng)的基礎理論知識，基本操作技術和各種類型培養(yǎng)2個部分?；A知識和基本操作技術，主要包括植物組織培養(yǎng)的基本原理、實驗室的組成和設備、培養(yǎng)基的組成和配制、外植體的選擇與消毒、接種技術和培養(yǎng)條件等。各類型培養(yǎng)包括胚胎培養(yǎng)、花藥培養(yǎng)、細胞培養(yǎng)、脫毒苗培育和離體快速繁殖等?；A知識和基本操作技術是該課程學習的基礎，同時也貫穿應用于整個課程，是開展各類型培養(yǎng)的重要支撐。每種培養(yǎng)類型都有其特有的知識和技術方法，具有完整而獨立的技術體系，有很高的實踐應用價值，是課程學習的重點內(nèi)容，也是開展藥用植物組織培養(yǎng)新產(chǎn)品研發(fā)的重要知識和技能儲備。

藥用植物組織培養(yǎng)產(chǎn)品開發(fā)是一項比較復雜的工作，常因植物種類和基因型、研究目標、器官組織類型以及材料的生理狀態(tài)和取材時期的不同，試驗設計和研究方法都會有所差異[4]。因此，該課程學習不僅要求學生要熟練掌握組織培養(yǎng)的一般操作技術，更要系統(tǒng)掌握各類型培養(yǎng)的完整技術體系及其豐富的理論知識和經(jīng)驗，能夠自己設計科學合理的試驗方案，并進行大量探索性和系統(tǒng)性的試驗，能夠解決試驗中遇到的各種問題，獨立開發(fā)藥用植物組織培養(yǎng)新產(chǎn)品。

2 藥用植物組織培養(yǎng)課程教學目標的重新定位

植物組織培養(yǎng)是一門應用性課程，在很多農(nóng)業(yè)類本科專業(yè)中都有開設，但在課程培養(yǎng)目標的制定上以低階目標為主，強調(diào)知識的記憶和理解。近年來，隨著植物組織培養(yǎng)的產(chǎn)業(yè)化及市場化發(fā)展，對創(chuàng)新應用型人才的要求越來越高，需求也越來越大[3]。原有的培養(yǎng)目標只是讓學生掌握基本的知識和操作技術，學生對知識的掌握缺乏系統(tǒng)性，理論和實踐應用相割裂，很難將理論知識應用于實踐中。針對這些問題，教學團隊對藥用植物組織培養(yǎng)課程的培養(yǎng)目標進行了修訂，在低階目標的基礎上增加了應用、分析、創(chuàng)造等高階目標的要求。通過對學生高階能力的培養(yǎng)，拓展學生的創(chuàng)新思維，提高學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

3 藥用植物組織培養(yǎng)課程內(nèi)容的完善、優(yōu)化與教學方法改革

傳統(tǒng)的課堂教學，教師扮演“主角”，課堂形式以教師講授為主，學生只是被動地接受知識，實踐與理論教學孤立、實驗技術體系不完善、簡單的驗證性實驗偏多等因素嚴重制約了學生實踐能力的鍛煉和提升，與培養(yǎng)符合社會需要的創(chuàng)新型人才的目標相違背。為鍛煉學生動手操作能力，使理論知識和實際操作技能有機結合，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和綜合素質(zhì)，以課程內(nèi)容和教學方法為切入點，開展了實驗技術體系建立，實驗指導編寫，探究性實驗、項目化翻轉課堂應用等系列教學改革，并取得了一定的成效。

3.1 實驗技術體系的建立與完善

藥用植物組織培養(yǎng)是農(nóng)學和中藥學的一門新興交叉學科，相關實驗技術體系還不完善，很大程度上仍沿用農(nóng)作物的實驗教學技術體系，不利于專業(yè)課程教學的開展。因此，教學團隊以甘肅道地藥用植物為試驗材料，開展了大量研究試驗，建立了多種藥用植物不同類型培養(yǎng)和植株再生不同發(fā)生途徑的實驗技術體系。包括黨參、薄荷、半夏、蘆薈等離體組織快繁技術，當歸細胞懸浮培養(yǎng)技術，貝母、薄荷、黨參、黃芪和秦艽莖尖超低溫保存技術，鐵棒錘胚培養(yǎng)技術，黨參花藥培養(yǎng)技術，當歸胚軸和胚根培養(yǎng)技術，黨參不定根培養(yǎng)和菘藍葉片培養(yǎng)技術。

植株的再生途徑與植物種類及特性、器官組織類型和培養(yǎng)目的密切相關，是開展各種培養(yǎng)類型的基礎認知和技術。讓學生在實踐中深入學習和認識植株再生的5種發(fā)生途徑非常重要。經(jīng)過多年的研究，建立了包括秦艽、黨參、鐵棒錘叢生芽再生途徑，秦艽和當歸胚狀體發(fā)生途徑，菘藍、百合不定芽再生途徑，薄荷、黃芩和黃芪無菌短枝發(fā)生途徑，半夏類原球莖發(fā)生途徑實驗技術體系。在以上大量試驗研究的基礎上，編寫了《藥用植物組織培養(yǎng)實驗指導》，在教學實踐中的推廣應用效果良好。

3.2 探究性實驗教學的實施

藥用植物組織培養(yǎng)原有實驗課程體系中以驗證性實驗居多，學生依照實驗指導按固定步驟完成實驗，對培養(yǎng)學生動手能力有益，但無益于學生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。針對這一問題，在不影響基本操作技術學習的基礎上，積極調(diào)整教學計劃，優(yōu)化實驗教學內(nèi)容，減少驗證性實驗，增加探究性實驗。隨著藥用植物組織培養(yǎng)課程改革的推進，探究性實驗越來越受到關注。探究性實驗以學生為主體，在教師的指導下，學生運用專業(yè)知識進行研究選題的提出、試驗方案的制定和實施。在試驗實施過程中，教師給予指導并及時解決學生遇到的問題，重視發(fā)揮學生的主觀能動性和創(chuàng)造性，使所學理論知識在實踐中得到鞏固和融會貫通，讓學生更深刻地領會和掌握所學知識。探究性實驗能引導學生進行探究性學習，培養(yǎng)學生的科學探究能力、合作能力、實踐能力以及創(chuàng)新能力，是培養(yǎng)應用型人才、提高教學質(zhì)量的重要手段。

藥用植物組織培養(yǎng)探究性試驗即在老師的指導下，學生從外植體選擇與消毒、基本培養(yǎng)基選擇、激素使用、培養(yǎng)條件到觀察統(tǒng)計指標等各環(huán)節(jié)自主設計并實施。首先，教師對探究性實驗的目的和要求、文獻學習、選題提出、試驗方案設計和論文撰寫各環(huán)節(jié)進行解讀，讓學生對即將開展的試驗各環(huán)節(jié)的目的和內(nèi)容有較為明確和透徹的認識。在試驗前2周要求學生查閱指定的幾種藥用植物的相關組織培養(yǎng)資料6～8篇，并按一定的要求和方法做好學習筆記。然后以小組為單位利用課余時間進行討論，提出選題，明確立題依據(jù)和試驗目標，制定具體的實施方案。實驗課上老師集中組織學生以小組為單位進行試驗方案答辯，老師和同學質(zhì)疑提問，根據(jù)提出的問題和建議修改試驗方案，試驗方案由老師審核通過后方能實施。試驗過程中要求學生對試驗中出現(xiàn)的問題通過利用專業(yè)知識、查閱文獻及與老師和同學探討等方式及時有效地予以解決。試驗結束后要求學生參考論文發(fā)表格式撰寫實驗課程論文。從學生試驗設計的合理性、試驗操作的規(guī)范性、試驗論文撰寫的科學性等多方面進行考核[5]。探究性實驗不僅能培養(yǎng)學生理論與實踐的綜合應用能力和分析問題、解決問題的能力，還培養(yǎng)了學生嚴謹?shù)膽B(tài)度和團隊合作精神。

3.3 項目化翻轉課堂教學模式的應用

翻轉課堂作為一種新型的教學模式，順應了我國教育改革的潮流。藥用植物組織培養(yǎng)課程由原來的以知識傳授為主向學生自主學習轉變，結合項目導入和任務驅動進行新知識的傳授，充分體現(xiàn)了教學過程中學生的主體地位，教師在教學過程中起到指導和促進作用。項目化翻轉課堂教學與傳統(tǒng)的以教師和課本為主的教學方法相比具有一定優(yōu)越性，很適合當今社會轉型發(fā)展需要的創(chuàng)新人才的培養(yǎng)[6]。傳統(tǒng)的藥用植物組織培養(yǎng)理論教學模式認為，教育的重點在于“教”，理論授課只是簡單地講述某類型培養(yǎng)的普遍經(jīng)驗方法，有問題、有答案，教師只負責傳授知識，學生只被動地接受知識，缺乏主動思考，學生對該培養(yǎng)類型沒有系統(tǒng)、深入的認知，應用和創(chuàng)新更無從談起。而項目化翻轉課堂將教學內(nèi)容項目化，注重發(fā)揮學生的主觀能動性和想象力，引導學生主動探索藥用植物組織培養(yǎng)的知識內(nèi)容和技術方法。

在學習不同類型培養(yǎng)時，老師搜集3～4個典型案例，課前7 d發(fā)給學生，要求學生仔細閱讀并做好學習筆記。課堂上老師以某類型培養(yǎng)的典型案例為主線，講授其研究思路和技術方法。例如，以金線蓮雜交育種為例講解幼胚培養(yǎng)的研究思路和方法，即如何通過試驗研究明確授粉后花粉萌發(fā)和花粉管到達胚囊的時間，以及授粉后胚胎發(fā)育及幼胚敗育時間，在此基礎上如何開展幼胚挽救。典型案例講解結束后留出一定的時間，讓學生結合自己學習的文獻資料進行對比分析，討論該類型培養(yǎng)的研究思路和方法以及關鍵技術和影響因素，讓學生通過主動思考和學習建立一套幼胚培養(yǎng)的知識技術體系。

項目化翻轉課堂教學提高了學生學習的積極性，鼓勵學生自己思考做什么以及怎么做，而不是讓學生接受現(xiàn)成的結論，學生在項目學習過程中發(fā)現(xiàn)問題，通過與教師和同學的交流，思考問題和解決問題，從而培養(yǎng)學生的探索精神和創(chuàng)新能力。

4 藥用植物組織培養(yǎng)實驗操作視頻教學的應用

藥用植物組織培養(yǎng)是一門技術型課程，實驗室組成和實驗基本操作技術是整個課程的基礎，也是理論學習的重要組成部分，單純的語言描述很難將一系列的連續(xù)操作講解到位，教學和學習效果不佳。鑒于此，拍攝了組織培養(yǎng)相關技術操作視頻，包括實驗室組成和設施、儀器設備和操作使用方法、培養(yǎng)基母液配制、培養(yǎng)基配制、材料消毒、無菌操作和接種。通過視頻演示和教師講解，學生對操作技術有了感性認識，再進一步通過自己的實踐操作，對技術的掌握更加到位和牢固。此外，教師在研究過程中拍攝的很多實驗圖片，為理論和實驗教學提供了豐富、生動的素材。

5 結語

通過建立藥用植物組織培養(yǎng)實驗技術體系，應用項目化翻轉課堂教學方法，錄制實驗操作教學視頻以及開展探究性試驗的全方位謀劃布局，建立了一套理論密切結合實踐的藥用植物組織培養(yǎng)教學體系。讓學生在實踐中學習和掌握藥用植物組織培養(yǎng)知識和技術，推動了課本知識向實踐動手能力的轉化。在教學中真正做到以學生為主體，充分發(fā)揮學生學習的主觀能動性和創(chuàng)造性，提高學生的實踐能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和職業(yè)能力，為培養(yǎng)高素質(zhì)復合型人才奠定了良好的基礎。

6 參考文獻

[1] 王蒂，陳勁楓.植物組織培養(yǎng)（第二版）[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2013.

[2] 邢世海，柳鶯鶯，曹夢陽，等.多學科交叉的藥用植物組織培養(yǎng)課程理論教學[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學，2019，60（9）：1695-1698，1702.

[3] 錢子剛. 藥用植物組織培養(yǎng)[M].北京：中國中醫(yī)藥出版社，2007.

[4] 王玉英，高新一. 植物組織培養(yǎng)技術手冊[M].北京：金盾出版社，2009.

[5] 梁明驊. 參與式教學法在植物組織培養(yǎng)課程教學中的探索性應用[J]. 農(nóng)業(yè)災害研究，2020，10（7）：169-170，173

[6] 馬麗，張宗英，郭學良. 項目化翻轉課堂在植物組織培養(yǎng)課程教學中的應用[J]. 新余學院學報，2018，23（4）：116-118.

（責編：何 艷）