生物类专业植物细胞工程实验教学改革探讨

贾明良 方荷芳 徐玲玲 廖亮

摘 要：该文通过优化教学形式、集中技能培训、鼓励学生自主选题结合开放式指导以及改革课程考核方式等，对生物类专业植物细胞工程实验课程进行了改革探索，不仅提升了学生的专业技能和科研创新能力，而且提高了教学质量。

关键词：教学改革；生物类专业；植物细胞工程实验

中图分类号 G642；Q813 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）18-0142-03

Teaching Reform of Plant Cell Engineering Experiment in the Majors Concerning Biology

Jia Mingliang et al.

（College of Pharmacy and Life Sciences，Jiujiang University，Jiujiang 32000，China）

Abstract：The teaching reform studies on plant cell engineering experiment in the majors concerning biology were conducted by optimizing the teaching system，concentrating skill training，encouraging students to choose their own topics combined with open instruction and improving the assessment system，etc.，which effectively improved both the specialized skill and scientific research innovation ability of students and the teaching effectiveness.

Key words：Teaching reform；Majors concerning biology；Plant cell engineering experiment

植物细胞工程（Plant Cell Engineering）作为生物技术的重要组成部分，经过多年的发展，已经在生命科学的各个领域得到了广泛的应用，成为科学研究和产业化应用的重要的技术手段。特别是利用植物细胞工程技术进行种苗培育及扩繁，已广泛应用于现代农业种苗生产中，取得了巨大的经济效益和社会效益[1-2]。现阶段，许多农业企业、生物公司和科研院所对于熟练掌握植物细胞工程相关技术的人才有较大的需求。为适应社会的发展，九江学院药学与生命科学学院将植物细胞工程课程作为生物类专业（生物工程、生物技术、生物科学）的四大专业课程之一。作为一门实践性要求较高的课程，其配套的实验教学部分的开设，直接涉及到学生的技能养成以及科研创新思维的培养[3]。本文结合植物细胞工程课程的特点和要求以及实际教学情况，对植物细胞工程实验教学质量的提高进行了探讨，以期为该课程的教学改革提供参考。

1 植物细胞工程实验教学传统模式中存在的问题

作为生物类专业的必修（或选修）课程，植物细胞工程一般是在大三学年开设，此时学生已经完成了基础课程以及专业基础课的学习，对于细胞工程课程的理论讲授接受度较高。生物类专业开设的植物细胞工程课程共48学时，其中理论课32学时，实验课16学时。作为一门实践要求较高的课程，其实验环节是不可或缺的，而如何在有限的课时中进行技能训练和科研创新思维的培养是该实验课程面临的问题。

传统的植物细胞工程实验教学的模式程序一般为在课前教师预先准备仪器、材料，课上进行目的、原理、步骤等的讲解演示，然后学生分组进行重复模拟，最后学生写出实验报告。由于学生进行的是重复的验证性实验，不利于学生科研思维以及创新能力的培养，并且整个实验过程中学生参与度较低，分组后有部分学生由于各方面原因甚至不愿动手操作，这非常不利于操作技能的培养。因而传统教学模式培养出来的学生很难适应现代生命科学发展对人才的要求。此外，所用的实验材料一般为一种或几种，相对单一，同时取材也容易受限于季节的变化，对实验课程的开展也会有一定影响。因此有必要对传统植物细胞工程实验课程进行教学改革。

2 植物细胞工程实验教学改革模式

2.1 教学形式改革 针对现阶段老师讲学生听的传统教学方式容易引起学生倦怠的问题，采取“翻转课堂”的形式[4]进行基本知识的传授。主要的形式为在实验课程开展之前，首先提供多种类型的视频供学生预先观看学习，并告知后续需要进行考核，以督促学生进行自主学习。视频内容主要分为两个部分：第一部分为兴趣提升部分，准备了与植物细胞工程相关的产业化及研究视频，如蝴蝶兰、铁皮石斛、金线莲、大花蕙兰等的产业化及植物细胞工程育种方法等，提升学生的兴趣，同时使学生了解本课程的重要性及实用性。第二部分为技能培训部分，主要准备植物细胞工程相关的技能视频，如母液配制、培养基配制灭菌、外植体灭菌接种、继代及生根转接操作等相关视频，让学生预先有感性认识，将实验操作演示部分标准化。此种教学形式可在很大程度上弥补实验课程课时数较少的缺陷。

2.2 集中技能培训 主要指的是在实验课程开始的前2个学时中，集中完成对学生的安全教育、仪器操作、相关试剂配制、无菌操作等基本技能的培训。此部分需与学生的自主学习紧密联系，在学生进行视频观看学习后进行答疑讲解，随后进行理论考核，考核合格后方可进行集中技能培训。集中技能培训的核心是无菌操作，主要训练的是外植体灭菌接种和继代转接无菌操作的技能，分为台下模拟操作及台上实操两部分。首先学生需要在传统试验台上严格按照无菌操作的规范要求进行模拟训练，模拟训练考核合格后方可到超净工作台实际操作。此种方式一方面解决了仪器台套数不足的问题，另一方面可使得每一个学生都得到技能的训练，提高了学生的动手能力。集中技能培训的考核包括理论考核、模拟考核和实操考核三部分，理论考核通过后进行技能培训，模拟考核通过才能进行上台实操，实操考核主要以上台实操的污染率作为考核标准。

2.3 学生自主选题及实验 传统的植物细胞工程实验往往是不同的小组之间使用同样的培养基和植物材料，按照规定的操作流程进行实验，这样虽然有助于实验课程的开展，但也在一定程度上抑制了学生自主创新能力的发展。针对于此，我们将其进行改革，改为学生在完成理论考核和技能考核后，自主选择感兴趣的实验材料，同时自主到中国知网、维普、万方等数据库中查阅相关文献。随后在老师的指导下制定相应的实验方案和步骤，从而每组配制不同培养基、采用不同的灭菌方法和继代方式，开展相应的实验。从实际情况来看，学生选择的材料与教材上的材料相差较大，如有的学生去花店购买月季、康乃馨、百合、芦荟等，有的学生则到菜场购买番茄、辣椒、土豆和花椰菜等。经询问多数同学对自主选择的材料都具有较高的兴趣，更愿意查阅相关文献资料并开展实验，可见，通过自主选题，调动了学生的积极性和参与性，同时通过文献查阅总结以及自主实验，也可充分训练创新性思维，提高学生的综合能力。

2.4 小班制、项目小组式、开放式指导 学生自主选题和自主实验无疑会增加教师和学生的工作量。为调节课程改革工作量的增加和实验课时不足的矛盾，课程在实施的过程中采取了小班制的分组方式，如以2013级生物工程班30人为例，将其分为甲、乙两大组，每组15人，设为一个小班。同时将两个大组分别分为5个小组，每组3人。在分组的同时，结合植物生长缓慢的特点，将16课时分单双周实施，甲组于单周上课，乙组于双周上课。这样的小班制课程可以有效地使每位同学都得到良好的技能训练，同时还有利于植物生长过程的观察。除小班制的课堂上课时间以外，课程还结合教研室在研的各类国家级省级项目，吸引学生加入项目组进行研究，以项目小组的形式开展实验教学。由于学生在整个过程中都是自主选材，自主实验且还可以加入项目组，因此学生的积极性非常高，会在课下时间到实验室进行实验操作。除此之外，与以上措施配套的非常重要的一点是植物细胞工程实验室是完全开放式的实验室，学生经过理论和技能考核通过后，组建项目小组进入实验室随时展开实验，从而保证了学生实验技能和创新思维的训练培养。同时教研室老师还建立了课程QQ群，学生在实验过程中遇到的问题可以随时提问，老师会及时解答，方便学生与老师之间沟通，同时学生之间也会进行讨论交流，促进了学习及课程的开展。

2.5 评价考核方式改革 传统的实验课程评价方式主要有平时成绩、实验报告成绩和考核成绩组成。由于采用自主选题自主实验的方式，需要更为合理的评价体系。课程在设置评价体系时综合考虑了每个学生的表现，将考核评价分为以下4个部分：第一部分为每位学生集中技能培训时的考核成绩，包括理论考核，模拟考核和实操考核三个方面；第二部分为每位学生的平时表现成绩；第三部分是每个小组需要每月（即4个课时）进行一次实验进展汇报总结，作为小组总体成绩（共需上交三次进展汇报）；第四部分为在课程结束时每个小组需要结合实验进展严格按照期刊论文写作规范撰写一篇科研论文，同时上交完成的植物培养作品，根据论文及作品进行评价。综合植物细胞工程实验课程特点，以上4个部分的成绩比重设置为：总成绩=集中技能培训成绩×35%+平时表现成绩×15%+小组实验进展汇报成绩×15%+小组论文及作品成绩×35%。通过这种考核方式，重视技能培训，使得每位同学都能够获得良好的实验技能，同时也重视实验结果。既知识获取的程度体现在小组论文及最终的作品中，既大大激发学生的学习兴趣，又提高了学生的综合素质，以实际产品来体现教学的效果，突出了植物细胞工程作为工学类课程在生物类专业课程中的特色和重要性。

3 结语

通过翻转课堂的形式结合在技能培训前的理论考核使学生首先掌握理论知识，同时利用集中的技能培训考核使每位学生具备基本的实验操作技能，随后以自主选题、项目小组及开放式指导等方式大大提高了学生学习的兴趣及自主性。这一课程改革方式颇受学生欢迎，每年都有许多学生选择植物细胞工程课题作为毕业论文的方向，并且每年都有学生参与到教师的科研项目中，从而也进一步促进了学生的能力培养及教师的科研水平。但在实际的实施过程中，笔者发现自主选题自主实验结合开放式指导方式在提高教学质量方面虽然具有积极的作用，但也随之加重了教师及教辅人员的工作量，同时也对教师的知识和业务水平提出了新的挑战。因此，今后还需要进一步改善实验条件，提高教师的综合能力，才能进一步完善生物类专业植物细胞工程实验课程的改革。总体来说，通过一系列的改革，促进了学生综合能力的培养，提高了教学质量。

参考文献

[1]宋思杨，楼士林.生物技术概论[M].北京：科学出版社，2003.

[2]朱至清.植物细胞工程[M].北京：化学工业出版社，2003.

[3]霍学慧，王建华，郭风法，等.改革实验教学模式 提高学生综合素质[J].实验室研究与探索，2011（3）：278-279.

[4]何克抗.从“翻转课堂”的本质，看“翻转课堂”在我国的未来发展[J].电化教育研究，2014（7）：5-16.