基于应用型人才培养的园艺植物生物技术教学改革探讨

赖彪　罗刚军　陈发波

摘要 在应用型人才培养的目标下，分析了园艺植物生物技术课程教学中存在的主要问题，提出了优化教学内容，改进教学方法，改革实践教学环节和注重课外实践的一系列提高学生的生物技术应用能力的改革思路与措施，为提高教学质量和高素质应用型园艺专业人才的培养提供参考。

关键词 园艺植物生物技术;应用型人才;教学改革

中图分类号 S-01 文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2020）16-0268-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.16.077

Discussion on Teaching Reform for Biotechnology in Horticultural Plant under the Purpose of Fostering Application-oriented Talents

LAI Biao，LUO Gang-jun， CHEN Fa-bo （School of Advanced Agriculture and Bioengineering，Yangtze Normal University，Chongqing 408100）

Abstract Under the goal of cultivating application-oriented talents， this paper analyzed the main problems existing in teaching of biotechnology in horticultural plant，the reform ideas and measures were proposed to improve students ability to apply biotechnology，including optimizing the teaching content， improving teaching methods， reforming the linkage between teaching in class and practical teaching in the lab and paying more attention to extracurricular practice. The study can provide reference for improving teaching quality and training of high-quality practical horticultural professionals.

Key words Biotechnology in horticultural plant;Application-oriented talents;Teaching reform

基金項目 长江师范学院校级教改项目。

作者简介 赖彪（1987—），男，四川广安人，讲师，博士，从事园艺植物生物技术教学和科研工作。

收稿日期 2020-04-04;修回日期 2020-05-09

习近平总书记2019年9月5日在给全国涉农高校的书记校长和专家代表回信中提到，“中国现代化离不开农业农村现代化，农业农村现代化关键在科技、在人才”[1-2]。 长江师范学院是重庆市地方普通本科高等学校，坚定“走应用路”，践行“创新为魂、应用为要、能力为本、服务为重”的办学理念。现代农业与生物工程学院园艺专业设立于2010年，是重庆市高等学校“十三五”市级重点学科，其人才培养的目标是培养满足地方需求的高水平应用型园艺人才。随着遗传学、基因组学、生物信息学等研究的发展，现代生物技术对植物生产和人类生活具有更加重要的意义。园艺植物生物技术是园艺学和生物技术交叉的、新兴的、综合性的学科，是以园艺植物为材料，利用生物技术创造、改良或生产生物制品的一门技术。园艺植物生物技术是园艺专业的一门理论性和实践性均非常强的专业核心课。笔者通过分析长江师范学院园艺植物生物技术课程教学中出现的一些问题，提出了一些基于应用型人才培养的改革措施，以促进该课程的建设和发展。

1 教学过程中存在的主要问题

近年来生物技术飞速发展，尤其是细胞工程、基因工程、生物信息等技术，而相对生物技术的更新，教材更新速度比较慢，园艺植物生物技术课程内容比较陈旧，很多新技术很少有涉及，导致学习的部分内容没有实效性，不能很好应用到以后的实际工作中。另外，该课程涉及的内容广泛，而课程实践学时有限，且一些实验项目花费大，教学设备条件有限，难以满足学生对现代生物技术学习的需求。长江师范学院园艺专业学生生物技术基础较差，课程学习中有较大的畏难情绪，缺乏学习兴趣和探索精神。往往教师花费很大功夫教授课程但学生没有深刻理解，不能切实应用。因此，需要进一步优化和提高园艺植物生物技术课程实践教学的内容和教学方式，在有限的学时内激发学生对生物技术的兴趣，帮助学生排除畏难情绪，掌握更多的生物技术，锻炼学生的实验技能及科学思维。

2 教学改革的措施探讨

2.1 与时俱进，优化教学内容

园艺植物生物技术实践课程教学的主要内容包括园艺植物组织培养、细胞工程、染色体工程、分子标记、基因工程和生物信息学[3]，其中植物组织培养（在长江师范学院有单独的课程）、细胞工程和基因工程为教学内容的重点。目前该课程选用的教材为巩振辉主编的《园艺植物生物技术（第1版）》（科学出版社，2009年1月）和《园艺植物生物技术实验指导》（中国农业出版社，2010年3月）。教材中的一些内容已经比较陈旧，缺乏最新的生物技术研究进展，例如：植物表达载体的构建方法除了传统的使用限制性内切酶及DNA连接酶克隆法，目前有更为高效的Gibson组装和Gateway克隆等多种技术。目前，CRISPER/Cas9基因编辑技术也逐渐在园艺植物育种中运用，因此基因编辑技术也应该作为园艺植物生物技术的重点教学内容。此外可以将最新的科学研究成果转化为教学内容，比如2019年在《Plant Biotechnology Journal》杂志发表的题为《CRISPR/Cas9-mediated editing of 1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxidase1 （ACO1） enhances Petunia flower longevity》的研究论文，通过CRISPR/Cas9介导的基因编辑方法研究指出突变ACO1后显著延长了牵牛花的寿命[4]。论文涉及园艺植物生物技术各个环节的教学内容，可以将论文中的知识点进行拆解，然后逐个击破，最后拼装成一个完整的体系，这样更能将零散的知识点融入到真实的生物技术研究中，更加系统生动，激发学生的学习兴趣，提高学习效果。因此，教学内容不能过度依赖教材，要适时更新，以跟上生物技术的发展步伐，在学习经典的实验技术的同时与时俱进。这就要求授课教师不断学习，掌握生物技术前沿动态，不断提高科研水平和业务素质，这样才能够更好地开展生物技术教学。

2.2 改进教学方法，充分利用互联网资源开展线上-线下混合式教学

在当前互联网的时代背景下，将网络资源与教育深度融合，不仅可以优化教学方式，还可以培养学生自主学习的能力和创新思维[5]。园艺植物生物技术课程中有些生物技术原理复杂，以动画视频或实验视频的方式讲解更利于学生理解。目前，网络上有许多生物技术相关的视频资源，例如：中国生物医药行业领先的视频制播一体化网络互动平台“生物无忧”和全球首例实验视频期刊《Journal of Visualized Experiments（JoVE）》等。教师通过收集和整理与园艺植物生物技术相关视频资源并应用于课堂教学，将增强课堂教学的趣味性，激发学生学习兴趣。另外，还有一些先进的生物技术仅通过理论讲解不利于学生深刻掌握，而因为各种现实原因也无法开展实验项目，例如：一些细胞工程和基因工程实验需要较多昂贵的实验设备和试剂药品，还有些实验如植物的遗传转化实验，由于植物材料培养周期较长且存在生物安全的风险。而利用在线虚拟实验平台中的相关项目进行虚拟仿真实验可降低实验教学门槛和成本，突出学生的主体地位，激发学习潜能，提高学生学习兴趣和效率，掌握生物技术基本实验原理和技能[6]。长江师范学院应用型人才培养的目标下，合理优化教学内容，并有效利用互联网资源和在线智能实验室开展线上-线下混合式课程教学改革，将有助于提高教学效果和育人质量。

2.3 改革实践教学环节，开展实践周系统训练实验技能

课程实践是园艺植物生物技术课程的重要环节，对学生的实验技能和综合素质培养，提高人才培养质量有着重要意义。注重实验教学质量，既可以加深学生对生物技术理论的认识和理解，又可以培养学生实践动手操作能力，从而有利于培养从事园艺生物技术研发及应用的应用型高素质人才[7]。以往的园艺植物生物技术课程实践环节开展一般由教师讲授实验的原理与方法，学生再按照要求完成实验操作，学生只是机械的重复，到实验结束很多学生还不清楚实验的目的。这种模式不利于学生自由探索和创新能力的发展，而且实验之间的连贯性不强，不利于学生系统掌握。此外，园艺植物生物技术课程实践的大部分内容并不是独立的，而是前后紧密关联，特别是植物基因工程部分内容，比如植物核酸提取的DNA是PCR扩增的模板，PCR扩增得到的产物将会作为DNA连接的实验材料，连接好的克隆载体又将是酶切的目标[8]。因此，将园艺植物生物技术课程实践环节集中在一周之内，优化实验项目，開展涵盖基础实验技术的设计型和综合型实验课题为主。此外，还可以根据实验指导老师的科研项目或成果转化为设计型和综合型的实验项目，引导学生主动去思考探索。学生通过设计自主实验课题、分析实验结果和整理实验数据的过程，在一周之内集中实践完成课题，这个过程不仅有利于系统掌握生物技术，而且能激发学生对实验内容的兴趣，锻炼培养学生的实验技能及科学思维，提高学生的应用和创新能力。

2.4 鼓励学生课外实践，提高生物技术应用能力

近年来，长江师范学院为全面提高学科水平和科技创新能力，大力推进学校学科专业转型和发展，切实推动应用型人才培养目标转向，引进了一批具有博士学位优秀青年教师，其中现代农业与生物工程学院新进专职科研型教师有20多名。这些教师掌握了园艺植物生物技术领域的前沿实验技能，目前他们以榨菜、红心萝卜、龙眼、百合、食用菌等重庆特色园艺植物如为研究对象开展育种、栽培生理和分子生物学等方面的科学研究工作。此外，长江师范学院鼓励学生积极申报各级各类的大学生创新创业训练计划项目，现代农业与生物工程学院的创新创业训练计划项目更是全员覆盖。学生成为项目的主持人和参与人，从被动学习转变为主动探索。学生和指导教师一起探讨实验流程的制定，选择实验方法，分析实验结果，提高学生解决问题的能力。园艺植物生物技术课程利用课程任务形式鼓励园艺专业的学生利用课外时间广泛参与到教师的科研项目中或在教师的指导下开展园艺生物技术相关的大学生创新创业实验项目。学生通过主动参与园艺生产实际问题调研、田间材料收集、实验过程、数据整理、科技论文写作等科学研究中每一个环节，加深对生物技术原理的理解，锻炼科学思维，提高生物技术实践能力[9]。通过把课程知识的学习从课堂到延伸实验室和田间，从有限的课时扩展到课外时间，在这个过程中教师只是思维的引导者，学生是学习和实践的主体，这样既可以激发学生学习兴趣，培养学生自主学习和解决实际问题能力，同时也提高了学生的生物技术实践、应用和创新能力，从而有利于培养高水平应用型园艺专业人才[10]。

3 结语

长江师范学院作为地方性应用型本科院校，为服务地方经济和社会发展，肩负着培养和输送应用型人才的重要责任。园艺植物生物技术课程的内容广泛，理论性和实践性均强，且生物技术发展迅猛，任课教师应紧跟生物技术发展前沿，不断与时俱进，优化教学内容，改革教学方式，注重激发学生兴趣，培养学生自主学习和实践应用能力，助力培养高水平应用型园艺人才。

参考文献

[1] 吴平，肖湘平.以立德树人为根本 以强农兴农为己任[J].中国高等教育，2019（21）：7-9.

[2] 路平，柯佳琪.以立德树人为根本 以强农兴农为己任[N].湖州日报，2019-09-07（A01）.

[3] 彭立新，李爱，李慧，等.园艺植物生物技术教学改革探索[J].天津农学院学报，2015，22（2）：63-65.

[4] 基因组编辑获得“永不凋谢”的牵牛花[EB/OL].（2019-06-24）[2019-11-16].https：//www.sohu.com/a/322546611_732029.

[5] 曹晓静，丁洁云，李芳，等. “互联网+高等教育”的改革与创新[J].黑龙江教育（理论与实践）， 2018（4）：12-13.

[6] 王慧.应用型地方高校综合型虚拟仿真实验教学中心建设的思考[J].江苏科技信息，2019（13）：75-80.

[7] 刘朝阳，龙健梅，何业华.《园艺植物生物技术》实验教学的改革与探索：以华南农业大学园艺学院为例[J].现代园艺，2018（23）：192-193.

[8] 张金智， 胡春根.园艺学实验改革与实践探索：以华中农业大学为例[J].安徽农业科学，2017，45（21）： 254-256.

[9] 周玉丽，李慧敏，陆晓民，等.应用型本科高校《园艺植物生物技术》实践教学改革与探索[J]. 安徽农学通报，2015，21（2）： 98-99.

[10] 吴梦芳.巧用信息技术 打造有效课堂[J].安徽教育科研，2019（22）：92-93.