新农科背景下普通遗传学课程教学创新探索与思考

朱 虹,冯 波,李 帅

(1.青岛农业大学 农学院,青岛 266109; 2.吉林大学 新能源与环境学院,长春 130021;3.青岛农业大学 生命科学学院,青岛 266109)

为应对人口数量剧增、生态环境恶化等问题,国家制定了一系列重大战略规划寻求农业发展新出路,“新农科”这一教育概念应运而生。2022年教育部印发《新农科人才培养引导性专业指南》,加快推进新农科建设,引导涉农高校深化农林教育供给侧改革。涉农高校积极响应国家重大战略方针政策和教育部号召,推出一系列教育改革新方案[1]。

涉农高校教育改革的基础是涉农专业核心专业课程的创新改革。普通遗传学是农学、种子科学与工程、植物科学与技术等农业相关专业本科生重要的专业基础课。在学习本课程前要求学生具备一定的自然科学基础知识,在此基础上,通过本课程的学习,学生掌握遗传学基本知识和实验操作能力并了解遗传学的最新发展。本课程注重经典遗传学与现代遗传学的结合及遗传学理论与育种实践的结合,着力培养学生利用遗传学知识解决农业生产问题的能力和透过现象看本质的思维模式,为后续遗传育种相关课程的学习和农业科学研究奠定基础[2]。

1 普通遗传学课程教学存在的问题

本团队一直承担农业相关专业普通遗传学教学任务,积累了丰富的教学经验,同时积极与其他高等农业院校进行教学研究交流,在此过程中发现了一些需要解决的问题。

1.1 教学理念滞后,无法满足新型农业人才培养需求

在传统教育理念中,教师作为课堂教学的“独白者”,忽视学生的心理与个性特征,缺乏对独立思考与创新能力的培养。

1.2 教学内容陈旧,跨学科知识交叉不足

在传统课堂教学中,教师往往仅对教材所涉及的知识点进行详细讲解,忽略了其中蕴含的跨学科知识。此外,随着现代遗传学快速发展,教材内容滞后于前沿科学,对现代遗传学中学科交叉知识内容的介绍有所欠缺。

1.3 教学模式僵化,无法激发学习兴趣

普通遗传学课程教学仍以课堂讲授为主,学生的课堂主体地位体现不足。传统教学信息化程度较低,教学方法单一,没有结合学生乐于接受新鲜事物的特点,学生综合发展需求没有得到满足[3]。僵化的教学模式既无法激发学生的学习兴趣,也影响了学生对知识的掌握。

1.4 考核方式单一,制约能力与素质提升

本课程传统考核方式主要由两部分组成,平时成绩占30%,期末闭卷考试成绩占70%,期末成绩权重过大。学生存在考前突击复习、死记硬背概念公式等现象,导致知识掌握不牢、学习效果事倍功半[4]。平时成绩中的课后作业部分多以课后练习题为主,答案相对固定,既无法真实衡量学生对知识的理解程度,也无法培养学生的专业能力和创新精神。

1.5 课程思政薄弱,价值观引领不足

普通遗传学课程内容偏向理论,理解记忆难度较大。为在有限的学时内将尽可能多的内容传授给学生,教师更加偏重专业知识传授,忽略了思政元素的融入,对学生的价值引领不足,难以帮助学生提升专业认同感。

2 普通遗传学课程针对性教学创新举措

本团队从普通遗传学课程教学“痛点”问题入手,以教育部提出的高校“金课”标准为指导,致力于提升教育教学水平及人才培养质量,提出了一些具有针对性的教学创新举措[5](图1)。

图1 普通遗传学课程教学创新思路

2.1 转变教学理念,推动课程创新改革建设

为进一步推动“新农科”建设,提高复合型农业人才培养成效,高等农业院校教学改革势在必行。普通遗传学作为涉农专业本科生的专业必修课,是“新农科”课程体系建设的重要环节。为推动课程创新改革,团队教师积极参加专业培训,形成了“以学生为中心,以成果为导向”的全新理念,完成教师和学生课堂角色的转变,教师不再是单纯的知识传授者,学生也不再是单纯的知识接受者,通过多样的教学形式实现教师和学生在课堂上的“平等对话”。在注重理论知识传授的同时加强专业能力的培养,结合学生的课堂表现,及时进行教学反思,持续提升教学效果[6]。

2.2 重构教学内容,达成跨学科知识体系融合

本课程内容包含了繁杂的知识点,为便于学生理解和掌握,团队教师梳理各知识点间的逻辑关系,打破教材原有章节安排,重构内容体系,形成走进遗传的内在世界、发现遗传的基本规律、打开遗传性状改变的密钥和探索遗传的应用价值等4个知识模块(图2)。各模块间存在逐层递进的关系,帮助学生建立遗传学学科思维体系、形成完整的认知结构。在此基础上,团队教师充分认识到多学科交叉渗透在高等教育中的重要意义,在授课过程中深度挖掘教材原有内容以及遗传学前沿科学所涉及的学科交叉知识内容[7]。如在讲授孟德尔遗传这一遗传学经典理论时融入统计分析在遗传学中的应用相关内容;在讲授基因工程这一前沿技术时结合计算机科学介绍基因组、蛋白组、代谢组等组学研究进展,等等。帮助学生实现跨学科知识体系的有效融合,提高学习效率。

图2 教学内容重构与学科交叉融合

2.3 创新教学方法与教学手段,完成科研反哺教学

团队教师坚持以教师为主导,以学生为主体的“双主”教学模式,结合学生特点,适当运用数字化教学工具,开展多种多样的课堂活动,如利用“超星学习通”的抢答、问卷调查等功能,设置开放性问题,引发学生思考,提升学生课堂专注度[8]。引进MOOC等线上教学资源,对较容易掌握的知识,鼓励学生课前利用线上教学资源自主学习,线下以翻转课堂、分组辩论等方式检验学习效果;对较复杂的内容,学生线下学习后可自行掌握时间,利用线上教学资源反复学习加深理解[9]。

作为专业课教学工作者与农业科研工作者的结合体,涉农高校教师的教学质量与科研水平有着紧密联系。团队教师坚持发挥教学与科研的纽带作用,完成科研反哺教学,将科研工作中的相关知识融入教学,带领学生了解学科前沿进展[10]。采用启发式、案例式等教学手段,以分组互评、小组讨论等方式引导学生利用课堂讲授的理论知识解决科学问题。如在讲授连锁交换定律时,让学生通过设计实验掌握利用分子标记对基因进行定位的基本原理;在讲授性别决定时,以分组互评的方式让学生自主设计方案使用现代生物技术手段完成性反转等。努力打破科研与教学之间的“高墙”,教学内容紧扣科学发展前沿,培养学生创造性思维的同时提高学习兴趣[11]。关注社会热点问题,选取与课程相关的内容为主题,鼓励学生以热点讨论、分组辩论等形式加强学生的课堂参与度[12]。如讲授病毒遗传时,让学生讨论病毒易发生变异的原因,加深学生对理论知识的理解;在讲授基因工程时,让学生查阅资料以分组辩论的方式讨论转基因技术的利与弊,提高生物安全意识。

2.4 优化考核方式,注重专业能力与素质培养

团队教师采用多元化考核方式,考查范围覆盖知识目标、能力目标和情感价值目标,降低终结性成绩占比,丰富过程性成绩考核形式(图3)。过程性成绩占50%,由出勤情况(5%)、分组讨论(15%)、随堂测试(15%)和课后作业(15%)等4部分构成,侧重考查能力目标和情感价值目标。课前采用随机分组方式分成若干小组,避免自行分组造成完成小组任务时只有部分学生参与的情况,培养学生的协作精神;出勤率以小组全勤作为考核依据,促使组内成员相互监督,培养学生团队意识;随堂测验考查遗传育种生产中常用的相关理论知识,培养学生利用理论知识解决生产实践问题的能力;课后作业和分组讨论以实验设计、文献查阅等开放性问题为主,培养学生的自主学习能力和创新性思维。终结性成绩占总成绩的50%,以闭卷考试形式进行,侧重考查学生的知识目标。通过全过程、动态化的考核评价,提升学生的综合素质[13]。

图3 普通遗传学成绩组成

2.5 深挖思政资源,实现情感、态度与价值培育

团队教师积极响应教育部关于落实立德树人根本任务的号召,认识到课程思政并非是影响知识目标达成的附加内容,而是以知识目标为核心完成情感价值塑造的必要途径。充分利用普通遗传学课程内容中的思政资源,挖掘遗传学发展史中的中国元素[14]。如在讲授雄性不育时,介绍“杂交水稻之父”袁隆平院士发现雄性不育系及创建三系配套技术实现水稻大幅增产的曲折历程;在讲授显隐性关系的相对性时,介绍“中国现代遗传学奠基人”谈家桢院士放弃国外优渥条件,毅然回国建立了中国第一个遗传学专业,并发现镶嵌显性现象的感人故事;在讲授染色体数目时,介绍华裔科学家蒋有兴纠正佩因特提出的人类二倍体细胞染色体数目为48的错误理论,开创了人类细胞遗传学历史的重要成果等。坚持以课程思政为引领,思政案例与专业相结合,做到以情动情,以润物无声的方式坚定学生的爱国主义信念,培养学生敢于质疑的批判性思维和追求真理的科学精神,引导学生厚植三农情怀,增强学生以强农兴农为己任的责任感和使命感,力争将知识传授与情感、态度及价值塑造有机融合[1,15]。

3 课程教学创新效果剖析

根据每一学年的教学效果和学生反馈,本团队已对普通遗传学课程进行了多轮教学创新探索。在“以学生为中心”的教育理念指引下,团队教师通过形式多样的教学方法实现课堂上师生间的角色转换,学生对自身课堂主体地位的认同感增强,学习兴趣显著提高,出勤率得到明显改善,未出现无故旷课情况。同时,学生对课程的满意度明显提高,近三年,团队教师教学评价优良率达到100%。通过对学科交叉知识内容进行挖掘,帮助学生增加知识体系的深度和广度,锻炼学生综合运用理论知识解决实际问题的能力,学生参与各类竞赛的积极性及参赛作品质量显著提升。在团队教师指导下,学生应用遗传学中基因突变相关知识,解决耐盐花生培育过程中的实际问题,相关成果获得“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛省级一等奖。全过程动态化的考核形式及丰富的课堂教学活动不仅有助于学生对专业知识的掌握,更利于提高学生综合素质。通过团队文献汇报、分组辩论、开放性实验设计等形式,学生的创新能力、探索精神、写作能力与团队意识等均得到有效培养,学生参与科研工作的热情和对专业知识的掌握程度提升较大。近几年申报大学生创新项目的数量和质量显著提高,发表论文的数目与水平也有所提升。自2019年起,依托本课程相关知识内容申报并获批的校级、省级和国家级大学生创新项目呈现逐年增加趋势(图4)。在团队教师的指导下,学生应用本课程中所讲授的基因工程相关知识,完成相关研究工作,结果已在相关期刊发表。学生普遍认为与传统教学模式相比,改革创新后的教学模式更有利于提高综合素质。对受教学生进行的问卷调查结果显示,80%以上的学生认为自身的创新能力和实践能力得到提高,60%以上的学生认为自身的团队协作能力得到提高,全部受访学生均认为自己至少一种高阶能力得到有效锻炼[图5(a)]。通过融入思政元素,本课程较好地完成了培育知农爱农新型人才的育人目标,显著增强了学生的爱国主义情怀及以强农兴农为己任的使命感。对学生学习本课程后在涉农专业继续深造的意愿变化进行调查,结果显示,绝大部分同学继续深造、服务三农的意愿更加坚定[图5(b)]。与此同时,团队教师依托本课程获得多项省级、校级教学比赛奖励,达到了教学相长的目标。

图4 大学生创新项目

(a)能力提升成效;(b)在本专业继续深造意愿。

4 总结与展望

“新农科”的提出为加快培养紧缺农林人才、引领新型农业科学发展提供了指导。涉农高校专业建设更应该与国家重大需求“同频共振”,因此,大力推动农学相关专业的课程改革势在必行。团队本着“以学生为中心,以教师为纽带,以科研为根基,以应用为指导,以育人为目标”的原则,从教学理念、教学内容、教学方法、考核方式、课程思政等5个方面进行创新改革,针对性地解决了普通遗传学以往教学中存在的问题。讲授知识的同时注重能力和素质的培养,体现教学的“高阶性”;讲解经典遗传学理论的同时关注现代遗传学发展前沿与学科交叉知识体系融合,体现教学的“创新性”;增加课内和课外开放性问题的设置促使学生积极探索,体现教学的“挑战度”[16]。在未来的教学工作中,团队教师将积极开展教学研究,借鉴更多优秀教研成果,及时更新教学内容,认真听取学生对课程教学的意见和建议,为培养更多符合社会需求的“知农爱农”新型人才而努力。