摘" 要：隨著生命科學(xué)的飛速發(fā)展，分子生物學(xué)在農(nóng)學(xué)專業(yè)教學(xué)中越發(fā)顯示出其至關(guān)重要的地位。該文通過查閱資料對高校農(nóng)學(xué)專業(yè)分子生物學(xué)課程現(xiàn)狀進(jìn)行全面分析與評估，并進(jìn)一步探討教學(xué)改革的必要性與實施路徑。該文強(qiáng)調(diào)實驗教學(xué)是優(yōu)化分子生物學(xué)教學(xué)的關(guān)鍵，通過在教學(xué)和實驗課程中引入與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)直接相關(guān)的分子生物學(xué)技術(shù)，如基因的PCR擴(kuò)增與克隆、蛋白表達(dá)與純化、CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)、作物遺傳轉(zhuǎn)化和組織培養(yǎng)等技術(shù)，能顯著提升學(xué)生的科研興趣和動手能力。同時，還應(yīng)該運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)信息化手段構(gòu)建虛擬實驗室，以及開設(shè)翻轉(zhuǎn)課堂和小組討論等互動環(huán)節(jié)，加強(qiáng)理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)模式。建議，未來應(yīng)持續(xù)深化教學(xué)改革，引進(jìn)更多前沿科技，為農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)出具備國際競爭力的分子生物學(xué)科研人才。

關(guān)鍵詞：農(nóng)學(xué)專業(yè)；分子生物學(xué)；教學(xué)改革；實驗教學(xué)；理論與實踐相結(jié)合

中圖分類號：G642" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2024）24-0127-04

Abstract： With the rapid development of life sciences， molecular biology has become increasingly important in the teaching of agronomy majors. This paper comprehensively analyzes and evaluates the current situation of molecular biology courses for agricultural majors in colleges and universities through consulting materials， and further discusses the necessity and implementation paths of teaching reform. This paper emphasizes that experimental teaching is the key to optimizing molecular biology teaching. By introducing molecular biology technologies directly related to agricultural production into teaching and experimental courses， such as PCR amplification and cloning of genes， protein expression and purification， CRISPR-Cas9 gene editing technology， crop genetic transformation and tissue culture and other technologies， students' scientific research interest and hands-on ability can be significantly enhanced. At the same time， we should also use network informatization to build virtual laboratories， and open interactive links such as flipped classes and group discussions to strengthen the teaching model that combines theory and practice. It is suggested that in the future， teaching reform should be continued to be deepened， more cutting-edge technologies should be introduced， and internationally competitive molecular biology research talents for agronomy students.

Keywords： agronomy major; molecular biology; teaching reform; experimental teaching; combining theory and practice

分子生物學(xué)作為現(xiàn)代生命科學(xué)的核心學(xué)科之一，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，其在作物育種、病蟲害防治、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量改良等方面的應(yīng)用日益廣泛。高校農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生只有深入學(xué)習(xí)和掌握分子生物學(xué)的基本原理和實驗技能，才能更好地適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。分子生物學(xué)是從分子層面研究生物體遺傳信息的儲存、復(fù)制、表達(dá)和傳遞的科學(xué)，其理論框架主要包括遺傳物質(zhì)的復(fù)制與修復(fù)、轉(zhuǎn)錄與翻譯、基因表達(dá)調(diào)控等內(nèi)容[1]。這些知識不僅是現(xiàn)代生物學(xué)的理論基礎(chǔ)，也與農(nóng)學(xué)生產(chǎn)實踐密切相關(guān)。例如，利用DNA分子標(biāo)記技術(shù)可以加速作物育種進(jìn)程，提高育種效率[2]；了解植物病原菌的致病機(jī)理，可以為防治植物病害提供新思路；掌握轉(zhuǎn)基因技術(shù)，可以改良農(nóng)作物的品質(zhì)和提高產(chǎn)量。然而，目前高校農(nóng)學(xué)專業(yè)分子生物學(xué)課程的教學(xué)還存在諸多問題亟需進(jìn)行教學(xué)改革與創(chuàng)新。

1" 農(nóng)學(xué)專業(yè)教育概述

1.1" 農(nóng)學(xué)專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與教學(xué)中存在的問題

農(nóng)學(xué)是一門研究作物栽培、土壤管理、植物保護(hù)和遺傳育種等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用科學(xué)。近年來，隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的飛速發(fā)展，分子生物學(xué)已成為農(nóng)學(xué)研究的重要手段和途徑。然而，我國多數(shù)農(nóng)林院校在分子生物學(xué)課程開設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及實踐能力培養(yǎng)等方面仍存在一些亟待解決的問題[3-6]。第一，傳統(tǒng)的農(nóng)學(xué)專業(yè)教學(xué)內(nèi)容偏重于作物栽培、土壤肥料等方面，而忽視了現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用。第二，農(nóng)學(xué)專業(yè)課程設(shè)置較為傳統(tǒng)和單一，理論課程偏重且內(nèi)容陳舊，缺乏與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際和科技發(fā)展相結(jié)合的新知識、新技術(shù)，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識難以適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展需求。第三，農(nóng)學(xué)教學(xué)方法和手段較為單一，傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)占主導(dǎo)地位，教師講授為主，學(xué)生被動接受知識，師生互動較少，不利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考的能力。第四，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱，實驗課程設(shè)置不足，實驗內(nèi)容陳舊，學(xué)生動手能力培養(yǎng)不足。部分高校實驗室儀器設(shè)備老化，配套設(shè)施不完善，供學(xué)生實踐訓(xùn)練的平臺不足。第五，農(nóng)學(xué)專業(yè)培養(yǎng)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐脫節(jié)，畢業(yè)生農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技能掌握不扎實，實習(xí)形式化，學(xué)生參與度不高。第六，部分高校農(nóng)學(xué)專業(yè)尚未將分子生物學(xué)納入必修課程，例如，筆者在參加碩士研究生招生的過程中，來自這些高校本科畢業(yè)生都未曾系統(tǒng)學(xué)習(xí)過分子生物學(xué)課程，導(dǎo)致基礎(chǔ)理論知識匱乏，嚴(yán)重制約了農(nóng)學(xué)專業(yè)碩士研究生的培養(yǎng)進(jìn)度和質(zhì)量。

目前，部分高校農(nóng)學(xué)專業(yè)已經(jīng)意識到分子生物學(xué)的重要性，也紛紛開始了一系列的教學(xué)改革和探索。例如華中農(nóng)業(yè)大學(xué)將分子生物學(xué)課程列為農(nóng)學(xué)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，構(gòu)建了“理論教學(xué)—實驗教學(xué)—科研訓(xùn)練—創(chuàng)新實踐”的立體化教學(xué)體系[7]。西北農(nóng)林科技大學(xué)推行啟發(fā)式教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣明顯提高[8]。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)建立了開放式分子生物學(xué)實驗教學(xué)平臺，強(qiáng)化學(xué)生動手能力訓(xùn)練[9]。這些改革實踐雖然為農(nóng)學(xué)專業(yè)分子生物學(xué)課程教學(xué)積累了寶貴經(jīng)驗，但是中國廣大農(nóng)業(yè)高?；蜣r(nóng)學(xué)專業(yè)的課程設(shè)置和教學(xué)模式仍然亟待改進(jìn)。

1.2" 分子生物學(xué)在農(nóng)學(xué)教學(xué)和實踐中的重要作用

分子生物學(xué)作為現(xiàn)代生命科學(xué)的核心學(xué)科之一，在農(nóng)學(xué)研究與應(yīng)用中發(fā)揮著日益突出的作用。分子生物學(xué)技術(shù)如PCR、基因克隆、測序和轉(zhuǎn)基因等已廣泛應(yīng)用于作物育種、病蟲害防治、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量改良等領(lǐng)域，成為推動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動力。例如，筆者及所在的研究團(tuán)隊，利用多種分子生物學(xué)技術(shù)闡明了OsNAC24基因參與水稻胚乳淀粉合成和品質(zhì)調(diào)控的分子機(jī)制，并利用CRISPR基因編輯技術(shù)編輯OsNAC24基因，從而創(chuàng)制了直鏈淀粉含量降低的稻米新種質(zhì)[10]。水稻白葉枯病的病原物研究表明，其主要效應(yīng)蛋白AvrXa7與宿主轉(zhuǎn)錄因子Os-11N3啟動子元件互作誘發(fā)感病，由此揭示了該病害的關(guān)鍵致病機(jī)制[11]。Wang等[12]應(yīng)用COI基因和28S序列條形碼技術(shù)，對軟鱗（半翅目：球蟲總科：球蟲科）類農(nóng)業(yè)害蟲不同地理種群進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析，揭示其遺傳分化格局，據(jù)此建立了基于COI和28S的物種分子鑒定方法。

1.3" 農(nóng)學(xué)專業(yè)分子生物學(xué)課程教學(xué)改革的必要性

隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的飛速發(fā)展，分子生物學(xué)已成為21世紀(jì)生命科學(xué)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和主要推動力。我國高等農(nóng)業(yè)教育面臨著培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才，促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重大挑戰(zhàn)。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》明確提出要優(yōu)化學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)應(yīng)用型、復(fù)合型人才培養(yǎng)?！督逃?農(nóng)業(yè)部 國家林業(yè)局關(guān)于推進(jìn)高等農(nóng)林教育綜合改革的若干意見》（教高〔2013〕9號）指出，要加快發(fā)展農(nóng)科教合作，促進(jìn)科教資源共享，推動科技成果轉(zhuǎn)化。這為高校農(nóng)學(xué)專業(yè)教學(xué)改革指明了方向。將分子生物學(xué)知識和技能引入農(nóng)學(xué)專業(yè)教學(xué)，對于拓寬學(xué)生視野、提高學(xué)生科研創(chuàng)新能力具有重要意義。例如，利用基因工程技術(shù)培育抗病蟲、抗逆境的轉(zhuǎn)基因作物，利用分子標(biāo)記輔助選擇加速優(yōu)良品種選育進(jìn)程，利用基因芯片技術(shù)進(jìn)行功能基因發(fā)掘和表達(dá)譜分析等，都需要扎實的分子生物學(xué)理論基礎(chǔ)。因此，如何在有限的教學(xué)時間內(nèi)，合理設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)模式和方法，實現(xiàn)分子生物學(xué)與農(nóng)學(xué)專業(yè)的有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生分子生物學(xué)的理論素養(yǎng)和實踐能力，是擺在農(nóng)學(xué)專業(yè)教育工作者面前的一項緊迫任務(wù)。

1.4" 分子生物學(xué)課程與農(nóng)學(xué)專業(yè)對接

分子生物學(xué)不僅是現(xiàn)代農(nóng)學(xué)研究與教學(xué)的重要基礎(chǔ)，同時也是一門理論性很強(qiáng)的課程。大多數(shù)的理論和概念高度抽象，單一的課堂講授式教學(xué)對學(xué)生的專注力和理解能力要求極高，學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的知識往往難以轉(zhuǎn)化成持久記憶。因此，農(nóng)學(xué)專業(yè)分子生物學(xué)課程亟需加強(qiáng)與本專業(yè)的對接，增加農(nóng)學(xué)領(lǐng)域前沿進(jìn)展與應(yīng)用案例，提高課程的實用性和針對性。一方面，應(yīng)結(jié)合作物優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗逆等農(nóng)藝性狀的遺傳解析，介紹QTL定位、全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）、基因編輯等分子生物學(xué)研究策略在作物遺傳改良中的應(yīng)用。另一方面，圍繞農(nóng)作物重大病蟲害防控，講授病原微生物效應(yīng)蛋白、抗性基因挖掘、生防菌篩選等方面的最新研究進(jìn)展。

此外，教學(xué)中還應(yīng)重視學(xué)科交叉，注重分子生物學(xué)與生物信息學(xué)、組學(xué)等學(xué)科的聯(lián)系。多組學(xué)聯(lián)合分析已成為揭示生物體復(fù)雜性狀的有力工具，基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組和代謝組等海量數(shù)據(jù)也對農(nóng)學(xué)研究產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。在此背景下，農(nóng)學(xué)專業(yè)分子生物學(xué)課程需加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析內(nèi)容，訓(xùn)練學(xué)生利用生物信息學(xué)工具分析組學(xué)數(shù)據(jù)的能力?？梢龑?dǎo)學(xué)生訪問NCBI、DDBJ等常用數(shù)據(jù)庫，檢索特定基因或蛋白的序列信息，并運(yùn)用BLAST、Clustal等工具進(jìn)行同源性分析。同時，圍繞當(dāng)前作物功能基因組研究，介紹RNA-seq、ChIP-seq等常用組學(xué)技術(shù)原理，講解轉(zhuǎn)錄本差異分析、基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建等數(shù)據(jù)分析流程，提高學(xué)生數(shù)據(jù)整合與挖掘能力。

2" 教學(xué)改革實施方案

2.1" 創(chuàng)新教學(xué)方法與手段

本文旨在討論探索創(chuàng)新教學(xué)方法與手段，在提升此課程教學(xué)質(zhì)量的同時，促進(jìn)學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。根據(jù)布魯姆（Bloom）[13]的認(rèn)知領(lǐng)域分類，課程內(nèi)容設(shè)計圍繞知識記憶、理解、應(yīng)用、分析、綜合與評價6個層次進(jìn)行。首先，我們認(rèn)為可以模塊化課程單元，采用案例分析、問題驅(qū)動和參與式互動教學(xué)方法，創(chuàng)新性地引入作物重要性狀基因的克隆、基因的外源誘導(dǎo)表達(dá)、CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)、遺傳轉(zhuǎn)化與組織培養(yǎng)等前沿內(nèi)容，以此作為學(xué)科知識的延伸，并在教學(xué)中融入多維度評價體系。具體到教學(xué)實踐，課堂講授采用反轉(zhuǎn)課堂的模式，將傳統(tǒng)的課堂演講與學(xué)生自主學(xué)習(xí)緊密結(jié)合，通過在線課程平臺（MOOC）的支持，學(xué)生在課前預(yù)習(xí)，課堂上進(jìn)行深化討論。通過設(shè)置每單元的實踐操作和討論題，學(xué)生能親身體會科研過程，并在真實情境中提高其分析和解決問題的能力。其次，針對數(shù)據(jù)分析技能的提升，開設(shè)專題講座，詳細(xì)講解生物統(tǒng)計學(xué)與生物信息學(xué)的基本原理及應(yīng)用，并通過實際項目操作深入了解數(shù)據(jù)處理流程。同時，配合課程的科研項目，鼓勵學(xué)生進(jìn)行科研論文的撰寫與發(fā)布，培養(yǎng)科研思維與學(xué)術(shù)表達(dá)能力。

2.2" 加強(qiáng)實驗與實踐教學(xué)

在分子生物學(xué)課程改革中，加強(qiáng)實驗與實踐教學(xué)是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵舉措。傳統(tǒng)的分子生物學(xué)教學(xué)偏重理論知識的灌輸，實驗課程設(shè)置較少，學(xué)生動手能力得不到有效訓(xùn)練。為了培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識，需要在課程中融入更多的實驗與實踐環(huán)節(jié)。

具體來說，可以從以下幾個方面入手：第一，增加實驗課時數(shù)，保證學(xué)生有足夠的時間進(jìn)行實踐操作。建議將實驗課時數(shù)提高到總課時的50%以上，每個實驗項目至少安排3～4個學(xué)時。第二，更新實驗內(nèi)容，緊跟分子生物學(xué)前沿技術(shù)?？梢砸牖蚩寺?、PCR、RNA干擾和基因編輯等最新實驗技術(shù)，讓學(xué)生掌握當(dāng)前分子生物學(xué)研究的主流方法。第三，改進(jìn)實驗教學(xué)方式，突出學(xué)生的主體地位。鼓勵學(xué)生自主設(shè)計實驗方案，獨(dú)立完成實驗操作，培養(yǎng)其科研思維和動手能力。教師應(yīng)加強(qiáng)指導(dǎo)和點撥，及時解決學(xué)生在實驗中遇到的問題。第四，建立并完善本科生導(dǎo)師責(zé)任制，即學(xué)生從大一就開始分配實習(xí)實驗室和導(dǎo)師，讓本科生從入學(xué)開始就開始進(jìn)入實驗室，全程學(xué)習(xí)、體驗、設(shè)計和實操，不僅極大提高了學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情，更讓學(xué)生們充分領(lǐng)悟理論聯(lián)系實際的概念。例如揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)專業(yè)目前已經(jīng)進(jìn)行了教育改革，實行大學(xué)生本科生四年一貫導(dǎo)師制。第五，重視課外實踐活動的開展，可以組織學(xué)生參觀農(nóng)業(yè)生物技術(shù)企業(yè)、育種研究所等機(jī)構(gòu)，了解分子生物學(xué)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。鼓勵學(xué)生參與教師的科研項目，在實踐中強(qiáng)化所學(xué)知識和技能。

為了保障實驗與實踐教學(xué)的效果，學(xué)校需要加大資金投入，完善實驗室硬件設(shè)施。購置先進(jìn)的儀器設(shè)備如高通量測序儀、熒光定量PCR儀等，滿足學(xué)生實驗需求。同時要建立實驗耗材供應(yīng)保障機(jī)制，及時更新實驗試劑和材料，確保實驗教學(xué)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

2.3" 教學(xué)評估與持續(xù)改進(jìn)

在教學(xué)評估方面，可以采用形成性評估與總結(jié)性評估相結(jié)合的方式。形成性評估貫穿于整個教學(xué)過程中，通過課堂提問、小組討論、課堂測驗等方式，及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和教學(xué)效果，并根據(jù)評估結(jié)果及時調(diào)整教學(xué)策略和方法。例如，可以在每次課后進(jìn)行5～10 min的在線測驗，測驗內(nèi)容圍繞本節(jié)課的重點和難點，形式可以選擇判斷題、選擇題或簡答題。測驗結(jié)果可以實時反饋給學(xué)生，幫助學(xué)生及時發(fā)現(xiàn)問題和不足。教師也可根據(jù)測驗結(jié)果，對教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行針對性的調(diào)整和改進(jìn)?？偨Y(jié)性評估主要在學(xué)期末進(jìn)行，可采用期末考試、研究性論文、實驗報告等多元化的評估方式。期末考試應(yīng)側(cè)重考查學(xué)生對分子生物學(xué)基本概念、原理和方法的掌握情況，以及運(yùn)用知識分析和解決問題的能力。研究性論文可以讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇與農(nóng)學(xué)相關(guān)的分子生物學(xué)課題，通過文獻(xiàn)綜述、實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)，撰寫一篇3 000～5 000字的小論文。這種評估方式不僅可以考查學(xué)生的知識運(yùn)用能力，還能培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新意識。實驗報告則側(cè)重評估學(xué)生動手操作和科學(xué)探究的能力，學(xué)生需詳細(xì)記錄實驗?zāi)康?、原理、操作步驟、結(jié)果與分析等，并就實驗中遇到的問題提出改進(jìn)方案。

此外，教學(xué)評估不應(yīng)局限于對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的考查，還應(yīng)包括對教師教學(xué)質(zhì)量的評估。可以通過學(xué)生評教、同行評議、督導(dǎo)評教等方式，多維度評估教師的教學(xué)設(shè)計、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容等，并根據(jù)評估結(jié)果持續(xù)改進(jìn)教學(xué)工作。例如，可以每學(xué)期組織1～2次學(xué)生座談會，了解學(xué)生對教學(xué)的意見和建議；定期開展教師教學(xué)競賽活動，鼓勵教師相互學(xué)習(xí)、取長補(bǔ)短；聘請校內(nèi)外專家開展教學(xué)督導(dǎo)，針對性提出改進(jìn)意見。

3" 結(jié)束語

分子生物學(xué)作為現(xiàn)代生命科學(xué)的核心學(xué)科，其理論與技術(shù)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)學(xué)各個領(lǐng)域，深刻影響著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐。本文通過系統(tǒng)分析農(nóng)學(xué)專業(yè)分子生物學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀，探討教學(xué)改革的必要性與可行性，并提出具體改革措施，以期為提高分子生物學(xué)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)高素質(zhì)農(nóng)學(xué)專業(yè)人才提供參考。改革分子生物學(xué)課程，更新教學(xué)內(nèi)容是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵，創(chuàng)新教學(xué)方法與手段是提高教學(xué)效果的有效途徑，建立完善的教學(xué)評估與反饋機(jī)制是教學(xué)改革的重要保障。此外，還應(yīng)加強(qiáng)教學(xué)管理，完善教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系，為教學(xué)改革營造良好的制度環(huán)境?？傊?，改革的成效還需要一個較長的過程，需要教學(xué)管理部門、任課教師、實驗教師和學(xué)生等多方共同努力，形成教學(xué)相長、協(xié)同創(chuàng)新的良好局面，推動農(nóng)學(xué)教育事業(yè)不斷進(jìn)步。

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基金項目：2024年江蘇省和揚(yáng)州大學(xué)學(xué)位與研究生教育教學(xué)改革課題（JGKT24_A014）

第一作者簡介：金素奎（1987-），男，博士，講師。研究方向為稻米品質(zhì)遺傳改良。

*通信作者：高繼平（1968-），男，博士，教授。研究方向為稻米品質(zhì)遺傳改良。