高等农林院校作物分子育种课程教学改革探析

蔡荣号

摘要    作物分子育种课程的开设对于提升农科学生的专业素养具有十分重要的作用。本文阐述了作物分子育种课程教学过程中存在的问题及其改革措施，以期提高该门课程的教学效果。

关键词    作物分子育种;教学改革;问题;对策

中图分类号    G642        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）22-0241-02                                                                                     開放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract    The course of crop molecular breeding plays an important role in improving the professional qualities of agricultural student.In this paper，the problems and reform measures in teaching of crop molecular breeding course were expounded，so as to improve the teaching effect of the course.

Key words    crop molecular breeding;teaching reform;problem;countermeasure

我国是世界上粮食生产和消费大国，由于人口的持续增长、工业和加工业的迅猛发展，环境胁迫的日益频发及耕地面积的逐渐减少等因素，致使我国农产品生产面临极为严峻的挑战，如何保障我国农业可持续发展已成为一项十分紧迫的任务。但随着农作物种质资源遗传多样性的不断减少，常规育种技术的瓶颈日益凸显，已不能满足未来我国粮食生产需求，迫切需要育种技术的革新。

近年来，随着现代分子生物学、遗传学、基因组学、生物信息学等学科的快速发展，作物育种理论和技术发生了重大变革。以分子标记技术、转基因技术、基因编辑技术为代表的现代分子育种技术已成为当前作物育种的重要手段[1]。作物分子育种将先进的分子育种技术手段同常规育种方法相结合，实现了目标基因型和表现型的同步选择，能够打破物种隔离，大幅缩短育种周期，提高育种效率，是一门技术性和实用性很强的前沿科学[2]。目前，许多农林高校已开设了作物分子育种课程，该课程的开设对于学生了解作物分子育种的基本原理，掌握作物分子育种的前沿技术，提高农学专业人才素养具有重要推动作用。笔者依据相关专业人才培养目标，结合自身考察及教学实践情况，分析了当前作物分子育种课程教学过程中存在的一些问题并提出改革措施，以期提高学生的实践认知能力和创新意识。

1    作物分子育种课程教学存在的问题

1.1    配套教材短缺，教学内容与学科发展严重不协调

作物分子育种以分子生物学等学科为基础，而分子生物学的发展日新月异，导致该课程内容与分子生物学领域的前沿新发现、新理论和新技术严重脱节。比如，基因编辑技术作为最新的分子育种技术，其原理介绍及研究进展并未被及时编录在分子育种相关教材中。如果还按照老版教材进行教学，学生就不可能掌握更多的新知识，更难以掌握该领域最新研究动态，拓展学生的视野并激发学生学习该课程的积极性和创造性也就无从谈起。另外，课程之间重复现象较为严重。比如，在分子育种课程体系中很多内容与分子生物学以及遗传学课程内容重复，在教学中既浪费了大量学时，也容易使学生产生厌倦情绪。

1.2    理论教学与实践教学比例严重不平衡

作物分子育种的教学目标是培养学生利用分子生物技术解决作物育种工作中重大问题的能力。但在实际教学工作中，很多教师重视的是理论知识传授，而忽视了对学生观察能力和动手能力的培养。虽然很多高校开设了作物分子育种课程相关的实验教学内容，但是受限于实验条件及实验课时，很少有高校能够让本科生全程参与分子育种实验，开设涉及前沿分子育种技术实验教学的高校几乎没有，学生很难亲身感受分子育种带来的巨大魅力，难以调动学生的学习积极性。从另一角度讲，分子育种教学如果不能与实践教学相统一，会导致学生难以深入理解教师在课堂上所讲授的技术方法，教学效果自然会比较差。

1.3    教学方法较为落后、考核方式单一

作物分子育种课程的教学方式目前仍主要采用授课教师“填鸭式、保姆式”的满堂灌，在教学中学生并未发挥主体作用。对不同认知水平和自控能力的学生而言，其对授课内容的吸收理解能力也会参差不齐;同时，作物分子育种课程涉及许多复杂的分子生物技术原理，内容比较抽象，如果不能配套相关知识的动画演示或视频资料进行讲解，学生根本无法真正了解及掌握该门课程的基本理论。另外，由于实验教学安排的不够合理、完善，对学生成绩的考核只能依据期末考试分数或论文重复率，缺少对学生实践素质和能力的全面考核。

2    教学改革措施

2.1    优化理论教学内容，强调基础知识和前沿知识补充

教师在优化理论教学内容时，应从2个方面考虑。一方面，由于作物分子育种是一门交叉性、综合性学科，一些农科类学生的生物技术理论知识相对扎实，但缺乏育种相关的前期基础，要充分理解作物分子育种各个环节的原理和操作具有一定难度。教师在对教学内容设置时应适当增加作物遗传育种知识的讲述，但要掌握好教学内容的难度和比例。另一方面，作物分子育种学科发展迅猛，许多知识点应紧跟学科前沿，教师在教学时应及时更新教学内容，补充该领域最新的科研成果。例如，基因编辑技术作为新一代分子育种技术，能够实现对特定核苷酸片段的插入、敲除和替换等，可颠覆传统作物育种方式，实现对目标性状的精准改良[3]。作为一项前沿技术，课本中对其原理及应用并未进行系统介绍，授课教师应通过文献查询和网络搜索补充相关教学内容，让学生掌握和了解学科前沿知识。以上教学内容的强化与补充既能保证学生对基本知识的理解，又能保证教学内容的先进性，对开阔学生视野、激发学生学习热情起到重要作用。

2.2    丰富实验教学内容，提高学生实践操作能力

作物分子育种是一门应用性极强的课程，通过课堂上的简单讲授，无法完全做到将抽象的知识形象化，致使学生不能准确、系统地掌握生物技术知识，从而在面对具体实验项目时缺乏解决问题的实践操作能力。因此，增加实验教学环节必不可少。实验课开设的内容应匹配理论课程，兼顾分子实验操作与育种实践操作。一方面，除了开设核酸提取、PCR扩增、大肠杆菌的培养和转化等基础验证性实验外，教学单位或教师个人可根据自身实际开设一些综合性实验。比如，相比传统作物的遗传转化实验周期长、操作繁琐，拟南芥转化实验操作较为简单且周期较短，除了前期的基础性实验外，后期实验均可以让学生全程参与。根据目标性状及标记性状，可以让学生取样对获得的转基因苗进行验证，经过直观的比对让学生感受到转基因技术带来的不同之处。另一方面，应加强学生对育种实践的认知。通过开设玉米的自交及杂交组合测配实验，让学生深入田间操作，了解育种的整体过程;开设基于SSR技术的玉米DNA指纹差异分析实验，以学生自己组配不同玉米杂交种为实验材料，开展分子标记检测，判别不同玉米组合之间的差别[4]。通过以上实验内容的开设，既能够加深学生对理论知识的理解和运用，又能够提高学生的实践操作能力。

2.3    改革教学方法，激发学生学习兴趣

在教学过程中如果不能调动学生的主体作用，就不能取得较好的学习效果。因此，改革教学方法势在必行。比如，针对转基因技术引起的广泛争议，教师可指导学生自主查阅相关文献，并组织学生对获取的知识进行课堂讨论，在讨论过程中促进学生对转基因知识的科学理解，拓宽学生的知识面，并提高学生的文献搜集能力及对科学问题的探索热情[5]。另外，针对作物分子育种知识的抽象難懂，如果只进行简单的板书教学或机械式的多媒体教学，学生会感到枯燥乏味，学习热情自然不能提高。因此，在当前流行的多媒体教学过程中，教师在课件制作上应注意搜集图文并茂的素材，并结合动画及视频教学将复杂的知识简单化，将抽象知识可视化，加深学生对相关知识的理解和记忆，帮助学生了解复杂的生物技术原理。例如，在转基因技术及基因编辑技术教学环节，可通过引入转基因或基因编辑前后的性状参数比对，花色差异、植株高矮变化等视觉效应较强的实例图片，使学生感受转基因技术及基因编辑技术的神奇之处。另外，可通过播放相关视频或FLASH动画让学生对一些较难理解的生物技术原理产生比较直观的感受，再通过后期具体实验操作使学生完全理解和掌握这部分内容。

2.4    应用灵活多样的考核方法，公正检验学生的学习成效

目前，多数高校的课程考核采用平时考勤结合期末考试的方式，而期末考试只能检验学生对知识的识记程度，缺乏对学生独立思考能力的考察。为了更加全面公正地考核学生的学习效果，本课程的总评成绩采用文献讨论成绩+理论考试成绩+实验操作成绩的综合考评方式，文献讨论成绩占20%，期末考试成绩占40%，实验操作成绩占40%。其中，文献讨论成绩根据汇报文献档次、熟练程度及讨论表现评定，基础理论知识采取闭卷考试，实验操作成绩依据学生在实验操作过程中的表现及实验报告评定。以上考核方式通过降低笔试成绩比列，着重考察学生对知识的理解和实践应用能力，充分调动了学生的主观能动性，激发了其探求知识的兴趣和热情，真正做到全面考核学生的综合素质和能力。

3    结语

通过对作物分子育种课程教学模式的改革探索，不仅使学生了解到分子生物学领域的前沿理论知识和技能，还可以让学生获得科研实践训练和体验，为日后可能从事的作物育种研究工作打下坚实的基础。任课教师在教学改革探索的过程中也应不断吸收新知识新技能，提高自身教学能力，不断丰富课程教学内容。总之，教学改革是一项系统化工程，需要不断进行探索和实践。

4    参考文献

[1] 王红梅，陈玉梁，石有太，等.中国作物分子育种现状与展望[J].分子植物育种，2019（9）：1-9.

[2] 万建民.水稻分子育种现状与展望[J].中国农业科技导报，2007，9（2）：1-9.

[3] 薛满德，龙艳，裴新梧.基因编辑技术及其在作物育种中的应用与安全管理[J].中国农业科技导报，2018，20（9）：12-22.

[4] 马庆.作物分子育种教学方法探讨[J].现代农业科技，2015（12）：326.

[5] 张萍，叶晓龙，冯蕾，等.引入文献专题课，提高分子遗传学教学质量[J].山西医科大学学报，2010，12（3）：237-239.