植物组织培养课程建设

郝树芹，段曦，束靖，田华英

（山东农业工程学院，山东济南 250100）

植物组织培养是20世纪初以植物生理学为基础，以细胞全能型为理论发展起来的一门现代生物技术，技术含量高、应用价值好，是生物科学、生物技术、园艺、园林等专业的重要课程。植物组织培养技术在植物的脱毒及新品种的培育、快速繁育、遗传转化、种质资源的保存和工厂化生产等方面得到了越来越广泛的应用，同时在生产应用上也发挥着非常重要的作用，广泛应用于农业、林业、工业和医药业的产业化生产，产生了巨大的经济效益和社会效益。植物组织培养成为实现产业脱贫、助力乡村振兴的重要路径。随着中国农业现代化进程加快，乡村振兴、生态保护和高质量发展等国家重点战略的实施，对现代农业高等教育提出了新需求，对创新应用型组织培养技术人才的需求越来越旺盛，要求也越来越高。

植物组织培养是设施农业科学与工程专业的一门学科基础课程，课程组经过多年建设，该课程目前已经形成“教师授课— 学生自主学习— 企业研发推广”的人才培养模式，在校企深度合作之下，建立了以工作流程为主线的课程体系，设计了任务完成“成果+产品质量检查”的考核方式，入选山东省教育厅高校课程联盟课程，并已登录“智慧树平台”。

一、课程概况

根据《设施农业科学与工程专业人才培养方案》的培养目标，毕业核心岗位群有设施环境控制、设施植物栽培和设施工程技术等三大岗位群，设施植物栽培对应的课程有设施蔬菜栽培、设施果树栽培、设施花卉栽培等，植物组织培养作为核心课程的先修课程，为学生毕业后从事设施植物种苗繁育、设施植物育种、设施植物栽培管理等方面的工作提供必要的理论、知识和技能[1]。

二、植物组织培养课程建设思路

（一）构建“四结合”人才培育模式

“四结合”模式是本课程的第一大特色，主张以多元内容的结合促进人才培养的综合性[2]。首先，注重理论与产业发展结合。本课程教学内容紧贴行业发展、教学项目紧跟实际生产，将现代生物技术、信息技术、工程技术等融入教学项目设计，关注以企业真实案例为呈现与理解理论知识的载体，提升学生对行业产业的了解，使学生掌握植物组织培养先进技术，能够满足产业对人才的需求。其次，强化教学与思政结合。以思政为引领，将中国传统农业文化、现代农业文明、农业企业文化等融入课程思政建设，在课程内容中挖掘思政元素，在教学环节中融入思政要点，引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观，并培育其学农、爱农、兴农的意识，体现农业院校思政特色。再次，促进校内与校外的结合。学生在校内完成理论与实验学习，在合作企业通过参观、实训、调研，落实产教融合。最后，推动教学与科研结合。鼓励教师建立科研项目，并将其成果引入教学，为毕业生创建新课题，实现教科研融合。

（二）注重学习兴趣，拓展学习时间与空间

本课程以开放自主为第二特色。首先，学生自愿建立学习小组，各小组以其共同兴趣选择外植体，以外植体名称命名小组，并采取个性化培养、多元化培养方法的方式，小组之间可以相互交流互动。其次，以学生兴趣方向提供实验空间，邀请学生自主参与教师科研项目、参与大学生科技竞赛等活动，允许学生自行安排课下活动时间。通过兴趣小组、学科竞赛等形式，提高学生的创新创业能力，通过拓展学习时间和空间，提高学生学习的积极性和主动性。

（三）虚实结合，提高实践能力

独创虚拟仿真技术是本课程的第三特色。植物组织培养要求学生能够熟练掌握组织培养技术，但是由于课程上课时间有限，学生很难达到技能学习要求，同时，由于植物组织培养对环境的要求严格，操作一旦出错，需从头再来，造成时间和金钱的双重损失。针对以上问题，课程组开发《草莓脱毒苗无菌接种虚拟仿真实验》教学软件，以仿真技术平台为基础，引导学生在模拟的基础上练习植物组织培养的操作与技巧。一方面，可以为初学者提供练习的机会，通过熟练掌握其流程与方法，为无菌接种实验建立技能与经验基础；另一方面，可以为学生提供不同实验方案的效果模拟，检验各方案的优势与缺陷，有利于最佳方案的筛选与设计。此外，还可以解决学生数量过多，实验设备与材料有限的问题，通过仿真模拟代替前期多次练习的实验过程，提高实验教学的效率。2020年《草莓脱毒苗无菌接种虚拟仿真实验》被山东省教育厅评为一流本科课程（虚拟仿真）。

三、植物组织培养课程建设措施

（一）课程目标定位

本课程是设施农业科学与工程专业的学科基础课程之一，为学生将来从事种苗繁育、植物育种、植物栽培等工作提供基础理论知识与技能。因此，本课程主要包括以下三项教学目标。第一，能力目标。能设计植物组织培养的实验方案；能根据外植体特征制定消毒方案；能熟练选择合适的培养基并完成配置灭菌操作；能熟练掌握无菌操作；能解决褐变、玻璃化、污染等培组过程问题；能完成试管苗驯化及移栽工作。第二，知识目标。理解植物组织培养的意义与应用价值；掌握实验室培养植物组织的技术条件、要求与指标；掌握茎尖、根、茎段等不同植物器官的培养方法；掌握热处理和微茎尖脱毒方法；能鉴定并运用无病毒植物；了解组培苗的工厂化生产技术。第三，素质目标。善于沟通表达，具有良好的合作意识；具备独立、自主、终身学习的意识与能力；有耐心、有恒心，有严谨认真的职业态度；拥有植物资源保护意识[3]。

（二）师资力量培养

本课程对于教师的专业水平有着较高的要求，因此需要建立师资培训计划。其一，要建立新教师岗前培训机制，对新入职教师实施培训，通过高等教育学、高等教育心理学、科研方法论、高校教师职业道德修养等培训课程，促进青年教师快速融入角色。其二，要建立青年教师导师制。组织教授与副教授为导师团队，对青年教师进行一对一指导，提高青年教师的教学水平和科研能力。其三，要建立教师资格审定制度。每学期学校应统一开展教师公开课试讲活动，通过检查教师的教学资源准备、授课过程以及效果，通过审定后才能具备授课资格。其四，要建立定期教研活动规划。每周四下午组织教研组成员开展教研活动，各个教师针对当前面临的教学问题与困境提出有效的改革建议，同时促进教师交流，积极学习先进的教学方法与理论，了解最新的政策动态与新闻等。其五，要建立督导听课制度。学院每学期应开展两次督导听课活动，针对教师的教学材料准备、教案设计、讲稿内容、教学进度、实训成果、教学日志等进行检查，作为教师考核的关键内容之一。其六，要打造“双师型”教师。积极鼓励教师参与技能培训与考核竞赛，参与校企互聘活动，在实践中提升操作技能与岗位实践力，考取多个专业技术资格证书。通过以上培训计划，保证本课程师资团队具有良好的人才结构、师德师风、业务素质以及学术水平。

（三）课程资源内容

本课程的教学资源主要包括两方面内容，其一为线下教学资料。首先，本课程以设施农业科学与工程专业的人才培育目标为基础，根据当前学生就业岗位的技能要求与行业发展趋势制订教学大纲，并在每年根据各项变动进行调整与完善。其次，本课程理论教材选用由王蒂主编、中国农业出版社出版的植物组织培养一书，该教材主要包括植物组织培养的概念、原理、方法及成果等教学内容，结构明晰、内容丰富、理实结合，是“十三五”规划教材。本课程实验教材选取由白江平主编、中国农业出版社出版的《植物组织培养实验指导》，属于农业农村部“十三五”规划教材。此外，本课程还设立了学生推荐书目，并且在后续还会建立具有我校特色的校本教材。最后，本课程教案与讲稿配套齐全，课程以工作流程为主线设计，结合企业实际案例展开教学，将新技术与新方法融入其中。教案以2学时编制一个单元，包含课时、教学目标、教学重点、教学难点、教学过程、教学方法等板块。

其二为线上教学资源。首先，本课程依托“智慧树平台”建立在线课程，由课程组全体教师参与资源建设与录制，包括课件、讲稿、试题、教学大纲、授课视频等。其次，在线课程目前共四十节课程视频，共503分钟，平均每分钟拥有一个弹题对学生进行测试；同时还包括32个非视频资源、8套测验与作业内容、60道测试题、120道考试题，主要呈现为图片、视频、作业、案例、习题、论文等形式。最后，本课程拥有独立线上习题库。试题难度分为三个等级，由易到难数量占比为30%、40%和30%，试题覆盖本课程所有知识点，题型包含选择、判断、简述等，满足教学需求。

（四）教学方法手段

本课程以培育应用型人才为基础目标，教学方法坚持学生主体、能力本位的原则，采用多元化、个性化的教学手段，以提升学生的专业技能与综合素质。首先，本课程落实信息化教学手段。一方面构建了全套图文课件，另一方面具有真实的企业现场标准化操作流程视频，形成了以课件为基础，以视听资源构建情境案例的教学形态[4]。同时，本课程还具备各类实验实物、图表、图片等辅助教具，通过与多媒体结合，形成多手段融合的灵活教学形式[5]。其次，采取模拟练习教学法。针对学生实验，课程以仿真软件平台为基础，采取虚拟仿真+模拟练习+实操三阶段培养模式，引导学生先建立对实验的基础认知，熟悉实验的基本流程与操作标准，形成经验与熟练度后，再转入超净工作台上训练，通过循序渐进的实验训练过程，不仅可以大大降低学生独立实验的危险性，还能提升实验效率，挖掘学生潜能[6]。再次，采取小组合作教学。以学生自愿为基础建立小组，各小组保持5-8人，根据课程内容、学生兴趣、培养材料等设计组名。根据课程内容设计实验项目，小组设立组长负责组员协调、沟通与任务分配，同时要传达教师的活动安排、提示、要求等信息，并协助教师完成组内的实验观察记录。课下，小组自主结合兴趣继续实验探索或开发，积极参与教师科研项目及科技竞赛。最后，采取案例教学法。以企业实际生产工作案例为基础，一方面要求学生在案例中了解企业实际情况、岗位职责、工作内容与形式等，另一方面则要结合所学知识，解决实际案例中的问题，设计可行有效的实验方案。此外，在课后作业批改与辅导答疑环节，本课程采取QQ群、微信群、智慧树平台、钉钉直播等途径与方式展开，取得了良好效果。

（五）课程考核方式

本课程以考查为主要考核模式，以教学大纲为基础，设计考核命题与审核标准。理论课程以课程论文与开卷考试等形式展开考核。成绩评定分为两部分，平时成绩占比40%，主要包括考勤、作业、网课成绩等，期末成绩占比60%；此外还要求论文具有一定实践与研究意义，符合格式、字数要求，并通过开题、中期以及结题答辩。

实验课程则以实验报告、技能考核、开卷考试等多种形式展开考查。成绩评定同样采取平时40%、期末60%的分配比例。其中报告要求完整、真实；技能考核应达到考核标准，即保证任务完成度、产品质量达标、符合考核标准；具体包括操作流程、标准、熟练程度、完成质量与速度几个方面。同时，本课程强调过程性评价，采取逐级考核的机制，由教师、组长、组员逐层递进，对学生的出勤、态度、素质、创新、品德等方面做出综合评价。开卷考试则设计为简答、论述、材料分析等主观题，试题重复度保持低于10%，难易程度为适中。

四、结束语

在高校设施农业科学与工程专业中，植物组织培养课程建设具有重要的价值与意义。虽然目前该课程还缺少自主开发的校本教材，教师在实践经验方面有待加强，线上课程还需要不断完善与更新，但随着课程组科研成果、企业标准、实践经验的逐步融入，在校企合作与在线课程建设体系下，本课程将不断优化与完善，达到更高的品质。