植物组织培养课程教学改革研究

肖辉海 郝小花 王文龙 赵东海

(湖南文理学院芙蓉学院 生命科学系，湖南 常德 415000)

植物组织培养是植物生物技术的主要分支之一，是生物科学专业学生的专业课，也是他们从事现代生物技术研究不可或缺的工具[1]。植物组织培养是在无菌条件下，利用人工培养基对植物的器官、组织、细胞和原生质体在适当的人控条件下进行培养，使其生长分化形成完整植株的过程，是现代生物技术的核心技术之一[2]。在植物的优良品种快速繁殖、脱毒苗木生产、缩短育种进程、种质资源保存等方面具有其它技术无法比拟的优势[3]。基于植物组织培养的重要性，近年来在国内各个大学的生物学、农学和林学等本科专业都相继开设了植物组织培养课程，我校生物专业也于2007年开始开设该课程。

在以往植物组织培养课程教学过程中，由于受课时（一般在30学时左右）和实验条件（如高压灭菌锅、无菌操作室、超净工作台、玻璃器皿和金属用具等）的限制，理论课时相对较多，实验课时比例偏少，学生动手操作的机会少，难以真正掌握培养基配制、高压灭菌、外植体的选择、离体分离和消毒、无菌操作等植物组织培养实验技术[4]。

目前，各高等学校，尤其是地方本科院校都在积极地进行以提高人才培养质量为根本目的、以探索应用型人才培养模式为主攻方向的教学改革，与此相适应，积极地开展课程改革、创新课程教学新模式，是确保改革目标得以实现的重要环节[5]。几年来，我们就植物组织培养课程如何更好地体现创新应用型人才的培养理念，从分析课程特点、课程定位及培养目标入手，结合教学实践，对教学内容、教学方法、教学手段的选择与运用等进行了改革。

1 明确课程定位，确定教学目标

植物组织培养是一门专业性、实践性很强的技术类课程，理论与实践紧密相联是该课程最突出的特点，即学生在掌握植物组织培养基本理论知识的同时，还要通过动手操作掌握植物组织培养各环节的关键技术。为此，我们结合生物专业人才培养目标，通过教研和实践，明确了课程定位：即通过理论学习和实验技能训练，掌握植物组织培养的基本知识、基本理论和组培技能，培养适应植物组织培养（尤其是植物器官培养）生产和管理需要的高技术技能型人才。依据课程定位，我们将该课程的教学目标确定为知识目标和能力目标两个方面。其中，知识目标是：理解并掌握植物组织培养的基本理论知识，掌握植物组织培养方案设计和器官培养技术要求，掌握组织培养各环节的关键技术。能力目标是：组培方案设计能力，培养基制备能力，无菌操作能力，组培苗的移栽、驯化及管理能力，控制污染、褐化、玻璃化等不良现象发生的能力，分析问题和解决问题的能力，以及组织、合作与交流能力。按照课程特点、定位和目标要求，我们构建了植物组织培养课程的理论教学体系和实验教学体系，制定了植物组织培养课程教学改革的总体实施方案，即在学生掌握必要的植物组织培养理论知识的基础上，重视实践教学，突出能力培养。

2 改革课程体系,优化教学内容

地方性普通高等学校主要以培养地方应用性人才，服务地方经济发展为主。学生毕业后将直接从事生产活动，所以教学内容的选择与安排，必须围绕应用性技术人才培养的要求来决定,注重教学内容的科学性、逻辑性和条理性，使课程内容既有一定的理论教学深度，又紧密联系生产实际，更应充实有利于培养学生创新能力的内容和方法，使学生所学为实践所需。为此，我们依据该课程的特点、定位和教学目标，调整和优化了理论课和实验课的教学内容，将植物组织培养课程教学分为理论教学和实验教学两大体系。

2.1 理论教学体系

理论知识方面，要求学生通过本课程的学习掌握生物组织、器官及其细胞离体培养的原理与技术，为从事生物学领域的相关研究及其与组织培养有关的生物技术产业奠定良好的理论和技术基础。理论教学内容以“必须、够用、实用”为原则,以器官培养为主线, 在参考《植物组织培养教程》(李浚明编)、《实用植物组织培养技术教程（曹孜义和刘国民编）、《植物细胞工程原理与技术》（周维燕.编）、《植物细胞工程简明教程》（刘进平编）等有关组培技术的书籍的基础上，自编了《植物组织培养原理与技术》，内容主要包括植物组织培养的基本概念、原理与技术，如植物细胞全能性，植物的再生性，植物生长调节物质在细胞分化与形态建成中的作用，组培实验室的组建，组培实验室的卫生与消毒，培养基配制，培养基和培养用具及器皿的灭菌，外植体的选择、离体分离和预处理,无菌操作技术,试管苗移栽技术等。让同学们对植物组织培养的整个过程有一个清晰认识。通过调整和优化理论课的教学内容，科学地构建理论教学体系，利于知识的融会贯通，完善学生的知识结构，为学生学习植物组织培养实验技术打好理论基础。

2.2 实验教学体系

实验教学对于培养学生理论联系实际，实现创新人才培养目标有着重要的不可替代的作用。在实践技能方面，要求学生重点掌握组织培养的基本操作技术，即无菌操作技术；掌握外植体的初代培养、愈伤组织继代培养、生根培养以及组培苗的驯化移栽等基本技术。了解原生质体分离与体细胞杂交技术。

为实现该课程教学的能力目标，课题组教师依据基础性和实用性原则，调整优化了实验教学体系, 自编了《植物组织培养实验指导》，为学生提供一个清晰而又简明扼要的实验指南。整个实验教学体系由5个连贯的实验项目组成，即：（1）植物组织培养常用玻璃器皿、金属用具的洗涤和灭菌，（2）MS培养基母液及 MS培养基的配制与灭菌，（3）愈伤组织诱导培养，（4）愈伤组织继代培养，（5）愈伤组织生根培养。每个实验项目又从能力目标、支撑知识、教学策略和效果考核等4个方面进行系统设计。如愈伤组织诱导培养项目中，①学生拟实现的能力为：能独立完成好实验用具、超净工作台、接种室等的灭菌工作，能独立完成好外植体的选择、剪取、消毒与接种工作，掌握无菌操作技术，培养出愈伤组织并能分析其形成过程的特点。②相关支撑知识是：植物组织培养常用灭菌方法，无菌操作技术要求，愈伤组织诱导培养的原理和技术，愈伤组织形态特征和生长状态观察方法。③教学策略是：引入灭菌、消毒、接种和愈伤组织诱导培养任务，教师讲解并示范无菌操作室空间灭菌、外植体的选择、剪取、消毒和接种以及无菌操作技术要求，在教师指导下学生独立完成外植体的消毒与接种及愈伤组织诱导培养任务。④效果考核为：接种材料无污染，且诱导出愈伤组织实物，完成实训报告。

3 改进教学方法与教学手段，提高课堂教学效果

在以往的植物组织培养课程教学中，通常是先进行理论讲授再做实验，这种教学方式显然不适合我校生物科学专业植物组织培养课程总课时仅为32学时的实际，同时也难以完成该课程预先确定的教学目标，为止，我们在教学方法与教学手段上进行了改革，采用多样化的方法与手段进行教学。

（1）采用理论实践一体化教学法，加强理论与实践的有效结合。这种方法融理论教学、实践教学为一体，改变了传统的理论教学与实践教学相分离的现象，突出了教学内容与教学方法的应用性、综合性、实践性和先进性。如对于制备培养基、接种等组培技术，则边讲边做；对于组培苗生长分化状况、污染、褐变、玻璃化等培养现象的观察，则在现场观察分析。这样，学生获得直观切身感受，利于理解和记忆，教、学、做合一，手、口、脑并用，加强了理论与实践的有效结合。同时实验室营造的良好氛围也更有利于达到学生能力与素质同步培养的目的。

（2）采用模拟教学法，构架理论与实际相结合的桥梁，促进教学相长。组织培养室是集教学、科研、生产于一体的综合实验室，要求接种人员具有一定技能水平和能力，否则一旦操作有误，会给科研、生产带来麻烦，同时影响学生技能培养。实践中“接种”采取台上台下训练相结合的方式。台下（即超净台以外空间）模拟接种，熟练掌握基本功后，再到台上训练，要求最终污染率控制在10%。如果污染率达到50%以上，则返回台下训练，直至过关为止。此种教学法充分体现了分阶段培养的技能训练策略，利于发掘学生潜能，培养竞争意识和敢于与自我挑战的精神，达到与真实生产环境下相同训练效果。

（3）多媒体辅助教学与直观教学协调应用。理论课程100%采用多媒体教学手段。制作全套图文并茂的课件，提供音像资料和动画素材。但在采用多媒体教学的同时，也尽可能地利用实物（如组培瓶苗、污染瓶苗、植物材料等）、图表、图片等多种教具开展直观教学，并与多媒体教学手段协调应用、有机结合，目的是学生在获得感性、直观认识基础上，能加深对相关知识、理论和技能的学习与掌握。

4 重视实验教学，注重学生能力培养

实验教学对于培养学生理论联系实际、实现素质教育和创新人才培养目标有着重要的不可替代的作用[6]。为实现该课程的能力目标，即实验动手能力、信息综合能力、解决问题和创新思维能力、合作交流能力。我们对实验教学进行了改革：（1）首先调整了课程学时,在课程总课时（32学时）不变的情况下，将理论课时和实验课时比例由原来的1:1调整为1:2，大幅度增大实验课时,确保每个学生有足够的独立操作时间。（2）实验前,要求学生做好实验预习。老师以提问方式检查学生对实验的目的、原理、操作步骤及实验关键技术等的掌握情况,克服实验的盲目性。（3）针对大多数学生实验室知识薄弱的特点,进实验室后，帮助学生了解实验室的工作特点,要求学生养成认真细致的工作习惯,学会管理实验室, 爱护公共财产，增强责任感,坚决制止实验中的脏乱现象。（4）根据实验室的现有条件,培养基的配备与灭菌按6人 1小组进行实验。要求学生配制培养基时药品称量准确,各种成分按要求混合和定溶。外植体的选择、剪取、消毒和接种等无菌操作环节为 1人 1组，每批 10人同时在5台YJ-VS-2型双人垂直超净工作台上操作。在学生操作过程中,老师示范操作、现场指导，及时纠正不正确的操作。通过分组示范和现场指导，可使学生对操作错误认识深刻，记忆牢固,很快地提高了学生的操作水平和基本技能，而且也培养了学生的思维能力。（5）有目的让学生参加老师的相关科研项目。如在试管苗继代培养实验中，让学生参与“南方红豆杉茎尖离体培养”和“水稻不育系胚组织培养”等项目的试管苗培养基设计和继代培养。通过实验教学与科研相结合，可让学生掌握科学研究的基本方法，树立正确的科研观点,懂得进行科学研究自身应具备的素质。

通过实验教学改革，充分发挥了学生的主动性，加深了学生对植物组织培养基本概念与原理的理解，也有利于学生理解植物生命的延续和发展，系统掌握植物组织培养的关键技术和要求，强化组织培养中初代无菌培养物的建立、继代增殖培养、生根壮苗培养等环节的技能，增强了学生实际动手操作能力，提高了能力素质。

5 完善课程考核体系

在以往的教学过程中，植物组织培养课程成绩考核基本上是以评定实验报告作为实验课成绩，期末答卷考查作为理论课成绩，且各占期末综合成绩的50%。这样无法检查学生实际动手操作能力和对实验方法的理解把握程度。为了使学生的综合成绩能如实地反映出学生的客观实际,达到以查促学的目的,我们优化了课程考核体系：

(1)减少理论课成绩的比重,由原来的50%降低到30%。理论课成绩以期末答卷形式进行考查，主要考查与实验技术部分密切相关的植物组织培养的基本概念和基本原理。

(2)增加实验课成绩的比重,由原来的50%增加到70%，并实行实验技能考试制度，将实验技术作为考核内容，在考核过程中严格把关。其中母液配制、激素母液配制、培养基配制与灭菌、外植体灭菌程序、无菌操作技术等基础性实验技能采取集中考核的方式进行，考核成绩占实验课成绩的30%；而愈伤组织诱导培养、继代培养和生根培养等综合性实验，则根据学生设计的实验随时考核,要求每位学生熟知实验内容、设计过程、观察其实验结果、并以发表论文的格式提交书面实验报告。综合性实验考核成绩占实验课成绩的40%。

6 结语

随着植物组织培养技术的快速发展和我国教育教学改革的深入实施，2009年以来，我校生物科学专业植物组织培养课程通过采用以上教学体系的实践证明，采用上述方法,不仅培养了学生的实践能力和创新精神，还有效地提高了学生观察、分析、总结和解决问题的能力。学生在短短一个学期内受到植物组织培养各个技术环节的系统培训，能熟练掌握植物组织培养技术，教学效果良好。

植物组织培养是一门新兴行业,培养这方面的应用型人才,要求既具有一定的理论基础又能规范操作,并具备一定的科研能力。教师在讲授过程中应不断地充实、优化和调整本课程的教学内容，探索和采用具有创新性的教学理念、方法和手段，才能充分调动学生学习的积极性，在学生中受欢迎程度越来越高，更加适应新时期高校生物科学专业应用型人才的培养目标和社会发展的需要。

[1]李浚明,朱登云.植物组织培养教程[M].北京:中国农业大学出版社,2005.

[2]梁称福.植物组织培养研究与应用进展[J].经济林研究,2005, (4): 99-105.

[3]周维燕.植物细胞工程原理与技术[M].北京:中国农业大学出版社,2001.

[4]刘进平,莫饶,韩平原,等.植物组织培养课程教学方法探讨[J].农业与技术,2004,24(4):198-199.

[5]刘建民,秦惠洁.实验教学评估初探[J].实验室研究与探索,2002,21(3): 4-8.

[6]徐凌飞,屈锋敏,李春梅.植物组织培养实验课程改革[J].实验室研究与探索,2004,24(3):57-58.