林木育种学实验教学优化与实践

王 君 胡冬梅 康向阳

北京林业大学 北京 100083

林木育种学实验教学优化与实践

王 君 胡冬梅 康向阳

北京林业大学 北京 100083

林木育种学是一门实践性很强的学科。不断改进并优化实验课程教学是培养自我学习、自主创新型林业人才的重要方向。在现行开放式教学模式基础上，遵循基础性、应用性和创新性原则，从实验内容、实验设备、实验过程组织以及课程考核体系等方面对林木育种学实验进行了优化和改进，进一步提升了学生的自我学习和科研创新能力，取得了良好的教学效果。

林学；林木育种学；实验课；优化；实践

林木育种学是一门需要理论与实践紧密结合的学科，实验教学是其中不可或缺的重要环节。林木育种学实验包含于林木育种学课程中，是林学专业必修的一门专业课程，该课程对于培养大学生的操作能力、科研能力、创新能力和提高大学生的综合素质均具有重要作用。然而由于教学课时及实验条件等因素的限制，不可能做到将所有林木育种学有关的实践内容都通过实验课教学来完成，必须有侧重地合理安排，并根据实验条件的变化不断优化、改进教学内容，达到教学效果和学生创新研究能力提升的最大化。现行林木育种学实验课教学中，开放式教学模式的采用较好地整合了以往若干相对孤立的验证性实验内容，形成了较为综合、开放的研究性实验教学体系，显著提升了学生参与实验的兴趣，增强了实验动手能力。但是社会对大学生综合素质的要求不断提高，自我学习、自主创新型林业人才的需求不断加大，因此有必要不断改进并优化实验教学过程，进一步提高大学生科研创新能力，以达到提升学生综合科研素质的目的。

1 现行林木育种学实验课教学存在的问题

当前，林木育种学实验包含于林木育种学课程中，于每学年春季学期开设，采用开放式研究性教学模式，即实验提早启动且不安排固定的实验时间，学生每5～6人分配1组，按要求通过小组讨论自行设计并完成实验，并实行以实验小组为单位撰写综合实验报告以及多媒体答辩的配套考核方法。根据林木育种教学内容、实验学时等，主要设计了以“杨树花粉染色体加倍与杂种后代性状变异观察”为主的实验内容，包括“杨树花粉母细胞减数分裂进程观察”“杨树花粉染色体加倍与鉴定”“杨树花粉生活力测定与萌发特征观察”“杨树有性杂交”及“杨树杂交后代性状变异观察”等5个方面具体内容。然而，单纯以杨树作为实验材料，虽然可控性较强，但却限制了学生研究思路，给学生自我学习、创新的空间狭小，最终得出的实验结果千篇一律；而实验内容中，“杨树杂交后代性状变异观察”部分，需要完成杂交实验后，培养出种子并进行育苗，使得整个实验时间跨度过长，对学生其他课程的学习造成一定影响，有必要进行简化。

2 林木育种学实验课教学优化的思路

高等林业院校对我国林业人才的培养起着举足轻重的作用。林木育种学作为重要的林学专业必修课程，应更加重视具有团队意识、创新精神和科研能力的林业高素质人才培养。因此，林木育种学实验课教学应在现行开放式教学模式基础上，继续遵循基础性、应用性、创新性和研究性原则，进一步优化教学内容，引进新的教学设备，改进考核体系，培养学生发现问题、分析问题以及解决问题的实际能力，提升学生的科研创新和自我学习能力，为将来面向社会增强就业竞争力。

3 林木育种学实验课教学优化的实践

3.1 实验内容的优化

过去的林木育种学实验课程以杨树为主要实验材料，可通过切枝水培的方式进行实验。然而，在实际林业工作中绝大部分树种是不能进行切枝水培操作的，因此有必要加强非离体条件的育种实验安排。在之前以“杨树花粉染色体加倍与杂种后代性状变异观察”为主的实验内容基础上，增加“树木开花授粉习性观察”等内容，去除了“杨树杂交后代性状变异观察”等实验内容。这样优化后的林木育种学实验主要包括“树木开花授粉习性观察”“林木花粉染色体加倍与鉴定”“林木花粉收集、储藏与生活力测定”以及“树木有性杂交”等，在保证实验内容基础性和系统性的同时，一方面更能体现出林木生长发育规律对育种学研究的影响以及研究树木生长发育规律的重要性，另一方面不限定学生对实验材料树种的选择，学生可以自主选择可离体和非离体的树种作为实验材料进行研究，充分发挥学生的自主创新意识和实验主动性。优化后的实验内容注重最实用的林木育种实验方法训练和自主解决实际问题能力的培养，对于学生今后走向林业工作岗位后快速适应我国林业工作环境大有裨益。

3.2 实验设备的引进

为适合非离体条件下的育种实验课程，在教学过程中引进北京林业大学康向阳教授的国家发明专利产品“树木高温加倍器”，该专利装置可实现在非离体条件下于树上对目标材料施加高温处理，从而实现染色体加倍的效果。在具体实验过程中需要先行讲授该装置的原理和特点，并指导学生选择适宜的实验材料，合理设计实验方法，完成实验任务。

3.3 实验过程的改进

3.3.1 加强实验前的准备

学生开始进行实验之前，教师需将实验内容涉及的知识重新整理并进行讲授，进一步强化理论基础，突出实验原理，有助于学生设计实验计划和实验方案。讲授过程重点讲解实验内容中一些重要环节与实验方法，如树木发育的物候规律观察、花粉染色体加倍有效处理时期的把握、加倍方法的选择、花粉离体萌发方法以及有性杂交过程去雄、套袋方法等。结合以往实验课中学生容易出现的问题加以强调，可以收到很好的效果。例如以往学生在做有关花粉离体萌发的实验时，由于灭菌不彻底引起霉菌生长，观察时难以区分花粉管与菌丝而导致实验失败。我们配合照片将这一问题在学生面前强调，这样他们在进行实验时特别小心，避免污染，都取得了较好的实验结果。

在进行实验之前，教授学生文献检索方法，指导学生进行文献查阅。学校图书馆纸质版和电子版资源丰富，可查阅和下载大量林木育种学相关中文和外文科技文献。此外，“Google Scholar”学术检索系统也为文献资料的查找提供了强大的搜索平台。在介绍检索途径的同时，重视检索方法的指导。其中以关键词为检索特征是最为直接有效的检索方法。如利用“中国学术期刊全文数据库”进行多倍体育种方面的文献检索，使用关键词“花粉染色体加倍”作为检索词，将查询范围控制为“农业”，在1994年至2010年期间可检索到41篇文献，而增加“杨”为关键词后，检索结果缩减为6篇，其中5篇对实验内容都具有一定指导价值。通过系统训练，学生普遍反映在文献检索和实验设计方面的能力得到很大提高。

此外，教师要根据实验内容，提前采集一些实验材料的花枝保存起来，并且对校园内适合作为实验材料的树种进行踏查，了解各树种的位置及数量，学生进行实验设计时可以选择已经采集的实验材料，也可根据自己的兴趣和教师的介绍选择合适的树种。学生在开始实验前，需要根据实验内容，查阅文献资料，设计实验方案和实验方法，与指导教师讨论并通过后方可进行实验。这样既保证了实验的合理性，也充分发挥了学生自我学习、自我创新的主观能动性。有些学生甚至将自己所申请的“大学生科研创新课题”与林木育种课实验相结合，取得了良好的效果。

3.3.2 加强小组间的交流协作

林木育种学实验课程人数众多，耗费资源巨大，通过加强小组协作，整合实验资源的方式可起到节约实验成本、保障实验安全的效果。具体做法是，待实验各小组制定完实验计划后，教师根据各小组实验方案，安排专人将常用试剂配制为较高浓度的母液，以便实验过程中各小组稀释使用，不同小组可共同使用稀释后的工作液，避免浪费；同时，将各小组间相似的实验内容加以整合，如花粉生活力测定的实验内容，需要对蔗糖、硼酸、Ca2+、培养温度等浓度配比进行研究，但是学生们课程任务较重，如果每小组独立完成所有处理组合势必会影响其他课程的学习，而实验课程的教学目的主要是以教授研究方法、培养自我学习和科研创新能力为重，也没有必要完成所有的处理组合，因此在实验过程中将使用相同实验材料的4个小组整合到一起，每小组针对蔗糖、硼酸、Ca2+、培养温度的其中2种因素进行单因素实验，这样既保证了各小组实验的工作量，又保证每种因素的实验结果至少有2次重复，具有一定的科学性。由于各小组在完成实验内容后，需要参照其他小组的结果才能形成完整的实验结果，无形中增加了各小组间交流和讨论的机会，加强了学生的团队精神。

3.4 实验课程考核体系的改进

研究论文是科学研究成果的一种重要的展现形式。林木育种学实验课程完成后，要求学生将实验结果按照科研论文的完整格式进行撰写，锻炼写作能力。在研究论文的最后，学生需附上实验心得和对实验过程的意见，这样有助于教师对课程的进一步改进。改进后的林木育种学实验课程考核体系以小组为单位进行评分，由以下四部分组成：(1)实验设计占10%；(2)实验动手操作能力占40%；(3)研究论文占30%；(4)实验汇报占20%。实验动手操作能力在考核体系中占了相对较大的比重，旨在鼓励学生积极参与实验，学习掌握实际实验方法和技能，有助于未来适应社会的需要。

4 结束语

创新能力的培养是大学素质教育的核心。林木遗传育种是林学的骨干学科。随着我国林业产业的不断发展,对具有自主知识产权的林木品种需求不断加剧,必然会拉动林业相关用人单位对于掌握林木育种专业技术人才的需求。自主学习、自主创新的学习方式是高等院校培养创新人才的关键。林木育种学实验教学要紧跟时代前进的步伐，不断优化、改进教学方式，培养具有自主学习、自主创新的林业科研人才。

[1] 康向阳,胡冬梅.林木育种学开放式实验教学实践[J].中国林业教育,2008,26(1): 68～70

[2] 黄晓波,陆文,沙玲,等.大学生创新能力培养策略探索[J].上海工程技术大学教育研究, 2008,3: 14～17

[3] 康向阳.营造自主学习环境是高校创新人才培养的关键[J].中国林业教育, 2007, 25(5): 6～7

Optimization and practice in experiment course of tree breeding

Wang Jun, Hu Dongmei, Kang Xiangyang
Beijing forestry university, Beijing, 100083, China

Tree breeding is practical course. Improvement and optimization of experiment course is important for personnel training with selflearning and creation. Based on current opening teaching model, experiment content, equipment, organization and check-up system were optimized and improved, according to basic, practical and creative principle. The practice enhanced capability of student in self-learning and independent creation.

forest science; tree breeding; experiment course; optimization; practice

2010-12-03 稿件编号：1012026

王君，博士，讲师。胡冬梅，本科，高级实验师。康向阳，博士，教授。