摘" 要：新農(nóng)科建設(shè)的核心是培養(yǎng)新型人才，構(gòu)建新型教育體系，對課程體系創(chuàng)新是新農(nóng)科建設(shè)面臨的首要任務(wù)。該研究以植物分子生物學(xué)課程為例，針對現(xiàn)教學(xué)中存在的痛點(diǎn)，從課程思政建設(shè)、引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、混合式教學(xué)、PAD課堂模式及優(yōu)化考核評價體系角度出發(fā)，探討改革策略，以期達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型新農(nóng)人為目的，為新農(nóng)科背景下的農(nóng)學(xué)專業(yè)課程教學(xué)改革提供理論參考。

關(guān)鍵詞：新農(nóng)科；植物分子生物學(xué)；教學(xué)改革；課程思政；課程評價

中圖分類號：G642" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2024）23-0149-04

Abstract： The core of the construction of new agricultural sciences is to cultivate new talents and build a new education system. Innovating the curriculum system is the primary task facing the construction of new agricultural sciences. Taking the course of plant molecular biology as an example， this study explores reform strategies from the perspectives of ideological and political education， introduction of virtual simulation experiments， hybrid teaching， PAD classroom model and optimization of the assessment and evaluation system， aiming at improving the quality of teaching and cultivating high-quality compound new farmers， and provides theoretical reference for the teaching reform of agronomy majors in the context of new agricultural science.

Keywords： new agricultural science; plant molecular biology; teaching reform; ideological and political education; curriculum evaluation

2019年9月5日，習(xí)近平總書記給全國涉農(nóng)高校的書記校長和專家代表的回信中，要求涉農(nóng)高校“以立德樹人為根本，以強(qiáng)農(nóng)興農(nóng)為己任”。為新時代高等農(nóng)林教育高質(zhì)量內(nèi)涵發(fā)展指明了方向，明確了任務(wù)，推進(jìn)建設(shè)新農(nóng)科[1-2]。2024年中央一號文件又明確指出要加強(qiáng)高等教育新農(nóng)科建設(shè)，加快培養(yǎng)農(nóng)林水利類緊缺專業(yè)人才[3]。全國新農(nóng)科建設(shè)中心秘書長曹志軍表示，以農(nóng)學(xué)本科專業(yè)為例，除了要求學(xué)生進(jìn)一步夯實(shí)生命科學(xué)與數(shù)理化等基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，也需要掌握一定的工學(xué)與信息、人文社科、生態(tài)與環(huán)境等學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識，現(xiàn)代生物技術(shù)、信息技術(shù)、環(huán)境科學(xué)等多學(xué)科的融合，為農(nóng)業(yè)科學(xué)的創(chuàng)新提供了新的路徑。

目前人工智能技術(shù)不斷地滲入并融合到農(nóng)業(yè)的各個方面[4]，包含AI[5]、組學(xué)大數(shù)據(jù)分析[6]及各種新興生物產(chǎn)業(yè)的萌發(fā)，共同推進(jìn)“新農(nóng)科”蓬勃發(fā)展。多種技術(shù)巧妙融合才能筑牢我國“三農(nóng)”穩(wěn)、快發(fā)展進(jìn)程，強(qiáng)國必先強(qiáng)農(nóng)，農(nóng)強(qiáng)方能國強(qiáng)，只有知農(nóng)、敬農(nóng)、愛農(nóng)的年輕人加入新農(nóng)人的行列，農(nóng)業(yè)才能越來越強(qiáng)。隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，高等教育也在適應(yīng)與轉(zhuǎn)變，學(xué)科作為人才培養(yǎng)與社會發(fā)展的載體，必須創(chuàng)新改革，才能加快新農(nóng)科建設(shè)腳步，為鄉(xiāng)村振興發(fā)展提供更強(qiáng)有力的人才支撐[7]。新農(nóng)科強(qiáng)調(diào)科技創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展齊頭共進(jìn)，通過基因編輯、智能農(nóng)業(yè)、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變和升級。例如CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)在作物改良中的應(yīng)用，在提高作物產(chǎn)量、改良作物品質(zhì)、獲得生物和非生物抗性等方面都有廣泛應(yīng)用[8]；智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)通過傳感器和大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理，提高了農(nóng)田資源的利用效率和農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量[9]；農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)管理和有機(jī)農(nóng)業(yè)模式的推廣，可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高作物的抗病能力[10]。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)學(xué)科在資源集約利用和生態(tài)文明建設(shè)等領(lǐng)域有所欠缺，原先固有的傳統(tǒng)農(nóng)學(xué)專業(yè)教學(xué)知識體系已經(jīng)無法滿足新農(nóng)科的發(fā)展需求，新興交叉學(xué)科的出現(xiàn)將彌補(bǔ)此前傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)知識的不足，同時新農(nóng)科人才的培養(yǎng)要求及培養(yǎng)方式也將發(fā)生變化。高等院校新農(nóng)科建設(shè)是建立在新經(jīng)濟(jì)、新興產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)之上，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新職業(yè)對人才的需求不斷發(fā)生變化，而學(xué)科作為人才培養(yǎng)和科技發(fā)展的載體，必須順應(yīng)發(fā)展進(jìn)行創(chuàng)新改革，才能滿足社會對人才的需求。

植物分子生物學(xué)是研究植物生命活動的分子基礎(chǔ)及其調(diào)控機(jī)制的科學(xué)，通過運(yùn)用分子生物學(xué)技術(shù)手段，揭示植物在生長、發(fā)育、代謝和應(yīng)激反應(yīng)等過程中的分子機(jī)制，對于植物育種、作物改良、生物技術(shù)和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域具有重要的理論和應(yīng)用價值，課程以立德樹人為根本任務(wù)，圍繞新農(nóng)科建設(shè)，通過課程理論與實(shí)踐的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對目前植物分子生物技術(shù)有一定的了解，在作物育種的過程中能夠初步使用分子育種手段，為創(chuàng)新種質(zhì)資源提供理論支撐，旨在為培養(yǎng)知農(nóng)、敬農(nóng)、愛農(nóng)和具有國際視野的優(yōu)秀新農(nóng)人筑牢基礎(chǔ)。

1" 傳統(tǒng)教學(xué)模式的痛點(diǎn)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式中以教師為中心，主要通過課堂講授的方式傳授知識，學(xué)生被動接受信息，缺乏主動參與，師生互動時間較短，知識流通方向單一，學(xué)生對于知識點(diǎn)以及知識之間的邏輯關(guān)系接受較為被動，課中與課后學(xué)習(xí)過程分離且不同頻，并不利于培養(yǎng)學(xué)生的開創(chuàng)性思維能力；同時前期不了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對于課內(nèi)存在的問題沒有及時溝通反饋，學(xué)生問題無法解決逐漸累積導(dǎo)致后期失去學(xué)習(xí)興趣；討論式教學(xué)雖然可以通過學(xué)生之間的頭腦風(fēng)暴與歸納整理，梳理基礎(chǔ)知識，分析問題，得出結(jié)論，但是不完全適用于課程難度較高且學(xué)生基礎(chǔ)知識不牢固的課堂。因此植物分子生物學(xué)不能完全套用討論式課堂，需要探索新型的教學(xué)模式，既以學(xué)生為中心，又能在提高學(xué)生興趣的同時發(fā)揮主觀能動性[11]。傳統(tǒng)教學(xué)模式注重理論知識的講授，忽視實(shí)踐操作能力和動手能力的培養(yǎng)，由于實(shí)驗(yàn)前沿性強(qiáng)、時間跨度性大、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與利用不夠等因素導(dǎo)致學(xué)生無法接觸基因編輯等分子育種方法，也無法將新農(nóng)科提倡的產(chǎn)學(xué)研深入融合到教學(xué)設(shè)計中。傳統(tǒng)的植物分子生物學(xué)課程主要依賴期末考試來評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果以及對理論知識的掌握程度，閉卷考核評價指標(biāo)單一，難以全面反映學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力和實(shí)際表現(xiàn)，容易忽視學(xué)生在平時學(xué)習(xí)過程中的努力和進(jìn)步，無法充分地反映學(xué)生對課程的掌握程度、實(shí)際應(yīng)用能力與思維擴(kuò)展能力。

2" 植物分子生物學(xué)教學(xué)改革思路

植物分子生物學(xué)教學(xué)改革應(yīng)緊密圍繞新農(nóng)科建設(shè)，深度挖掘思政育人元素，以立德樹人為根本核心，提升學(xué)生思想道德修養(yǎng)、對農(nóng)業(yè)的熱愛與家國情懷；引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺，彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)短板；通過線上線下混合式教學(xué)模式，引入以問題為導(dǎo)向的PAD課堂教學(xué)模式[12]，優(yōu)化課程考核評價體系，注重過程考核，提升開放性試題所占百分比，在增強(qiáng)學(xué)生主觀能動性與動手能力的前提下鍛煉開放性思維與知識整合能力（圖1）。新農(nóng)科建設(shè)背景下的植物分子生物學(xué)教學(xué)改革，以切實(shí)提高課堂教學(xué)質(zhì)量為基本，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和實(shí)踐技能的農(nóng)業(yè)科技人才，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展輸送專業(yè)人才提供質(zhì)量保障。

3" 植物分子生物學(xué)教學(xué)改革相關(guān)措施

3.1" 以立德樹人為核心，思政教育融入諾貝爾獎相關(guān)案例

習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人[13]。植物分子生物學(xué)作為一門專業(yè)性較強(qiáng)的課程，將思政教育有機(jī)融入教學(xué)過程，對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、家國情懷和社會責(zé)任感具有重要意義。通過講解植物分子生物學(xué)中基因工程在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用，可以讓學(xué)生了解科技對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、糧食安全和生態(tài)環(huán)境的重要貢獻(xiàn)，增強(qiáng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展理念和家國情懷。同時植物分子生物學(xué)發(fā)展史也側(cè)面展現(xiàn)著諾貝爾獎的授予史，在諾貝爾獎案例中創(chuàng)新挖掘出符合新農(nóng)科建設(shè)背景下的課程育人目標(biāo)，將理論教學(xué)與思政育人有機(jī)融合起來，助力提升大學(xué)生思想道德素質(zhì)與愛國情懷（表1）。

3.2" 引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)短板

以實(shí)驗(yàn)空間國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程共享平臺（https：//www.ilab-x.com/）為技術(shù)支撐，使用浙江大學(xué)公開的模式植物擬南芥CRISPR/Cas9基因編輯虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。模式植物擬南芥和CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)結(jié)合的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作不僅讓學(xué)生可以了解到前沿的植物分子育種技術(shù)手段，同時還克服了實(shí)體教學(xué)在資金、場地、時間及實(shí)驗(yàn)室安全等方面的局限性，打破了普通院校和一流高校教學(xué)資源的壁壘?；蚓庉媽?shí)驗(yàn)本身就具備技術(shù)難度大、實(shí)驗(yàn)周期長、成功率難以保證的特點(diǎn)，而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)彌補(bǔ)了此短板，同時也有利于增強(qiáng)學(xué)生對專業(yè)理論知識的理解，提升對植物分子生物技術(shù)創(chuàng)造性的體驗(yàn)（表2）。基因編輯類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)融入教學(xué)是保證高質(zhì)量農(nóng)學(xué)人才培養(yǎng)發(fā)展的必要手段，很大程度地拓展了植物分子生物學(xué)教學(xué)的廣度、深度和前沿度，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)開放平臺共享并應(yīng)用到基礎(chǔ)理論教學(xué)中，也是新農(nóng)科建設(shè)中農(nóng)學(xué)學(xué)科發(fā)展的必然趨勢[14]。

3.3" 線上線下混合式教學(xué)

本門課程選取的課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源是智慧樹平臺上臺州學(xué)院的知識圖譜課程——分子生物學(xué)及實(shí)驗(yàn)，線上資源涵蓋理論和實(shí)驗(yàn)課程的視頻講解與課后習(xí)題，還可以發(fā)布任務(wù)供學(xué)生課前預(yù)習(xí)以及課后總結(jié)測驗(yàn)使用。課堂上采用雨課堂教學(xué)模式，雨課堂教學(xué)可以讓老師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間交流路徑更順暢，程序更通暢，每一個教學(xué)環(huán)節(jié)都設(shè)置學(xué)生參與的點(diǎn)，真正做到以學(xué)生為中心，達(dá)到課上及時互動，課下及時溝通的目的。同時學(xué)生還可以發(fā)送彈幕和參與投票，彈幕的形式能夠提高學(xué)生的積極性和參與度。例如在講授第四章DNA的復(fù)制端粒部分時，彈幕問題發(fā)送“如果可以增加五厘米，你想增加到什么地方？”引出“可以增加在端粒上”的回復(fù)，從而激發(fā)學(xué)生對于端粒以及端粒酶的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生不需要下載額外的APP，在微信公眾號中就可以參與雨課堂的互動，包括課前簽到，課中查看老師的授課PPT，標(biāo)注有疑問的地方，教師還可以通過雨課堂對每部分課內(nèi)知識點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)、發(fā)送練習(xí)題等互動操作。

3.4" 以問題為導(dǎo)向的PAD課堂教學(xué)模式

PAD課堂模式是指將傳統(tǒng)的講授法轉(zhuǎn)化為講授（Presentation）、內(nèi)化與吸收（Assimilation）和討論（Discussion）三合一的新型教學(xué)模式，簡稱PAD。其中課前先提出問題，讓學(xué)生帶著問題聽課、思考，講授環(huán)節(jié)由教師在課上完成；內(nèi)化吸收環(huán)節(jié)由學(xué)生課后通過智慧樹平臺或者問卷星平臺完成，通過課下的學(xué)習(xí)內(nèi)容，可以一定程度上對教師在課上的內(nèi)容進(jìn)行加深記憶，補(bǔ)充課上沒有講到的知識點(diǎn)；討論環(huán)節(jié)為學(xué)生分組進(jìn)行課堂討論并總結(jié)，討論內(nèi)容一般為課前教師提出的問題，時間一般為10～15 min，這種以問題為導(dǎo)向的PAD課堂模式，從課前準(zhǔn)備階段就能夠讓學(xué)生了解到本節(jié)課的重點(diǎn)，帶著問題進(jìn)行學(xué)習(xí)并思考，同時討論階段大家也可以互相分享，通過頭腦風(fēng)暴，最大可能吸收課堂內(nèi)容并鍛煉學(xué)生的開創(chuàng)性思維與合作溝通能力。例如在學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)錄部分章節(jié)的時候，課前對學(xué)生提出問題“如果沒有σ因子，轉(zhuǎn)錄會如何發(fā)生，會出現(xiàn)什么結(jié)果？”讓學(xué)生帶著問題聽課，會更加將注意力集中在對于轉(zhuǎn)錄中各因子不同功能的探索中，這種以問題為導(dǎo)向的PAD課堂模式，在一定程度上能提高學(xué)生的專注力以及思維整合能力。

3.5" 優(yōu)化課程考核評價體系，注重過程考核

植物分子生物學(xué)在課前通過問卷星對學(xué)生進(jìn)行學(xué)情分析，從認(rèn)知結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)習(xí)慣及學(xué)習(xí)能力3個方面設(shè)計問卷[15]；課中通過雨課堂設(shè)置隨堂測試練習(xí)與課后作業(yè)檢測，期中考試采取開卷形式，試題均為開放性試題，沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，考查學(xué)生對本門課程的理解能力、開創(chuàng)性思維、發(fā)散思維以及逆向思維等綜合能力；期末為閉卷考試。通過以上多個維度共同去監(jiān)測學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。優(yōu)化課程考核評價方式，構(gòu)建“過程性評價+終結(jié)性評價”多元考核相結(jié)合的評價體系（圖2）。

4" 結(jié)束語

強(qiáng)國必先強(qiáng)農(nóng)，農(nóng)強(qiáng)方能國強(qiáng)，為助力我國農(nóng)村、農(nóng)業(yè)發(fā)展，培養(yǎng)新農(nóng)人，農(nóng)學(xué)專業(yè)課程改革勢在必行，為提高高等教育教學(xué)質(zhì)量，需要不斷探索多元化的教學(xué)新體系。植物分子生物學(xué)作為農(nóng)學(xué)領(lǐng)域重要的一門分支學(xué)科，其內(nèi)容前沿晦澀，難以理解，學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動性不強(qiáng)，通過將諾貝爾獎相關(guān)案例融入思政教育、引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺、使用線上線下混合式教學(xué)和以問題為導(dǎo)向的PAD課堂模式、優(yōu)化課程考核評價體系等多位一體的改革方法，可以有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升多方面綜合能力，從多角度突破傳統(tǒng)教學(xué)理念的壁壘以期完成課程目標(biāo)達(dá)成度，為后續(xù)持續(xù)改進(jìn)提供理論基礎(chǔ)，形成長效機(jī)制，提升教學(xué)質(zhì)量，為促進(jìn)新農(nóng)科專業(yè)型人才培養(yǎng)提供助力。

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