植物生物技术导论课程教学改革与路径探索

植物生物技术导论课程教学改革与路径探索

 

摘要：为提升“植物生物技术导论”教学效果，培养现代农业产业亟须的应用型和创新型人才，从完善教学内容、优化教学课件、丰富教学方法、改进教学手段、优化考核方式及综合实验应用等方面，进行教学改革探索，以期为该类课程的教学提供一定的有益借鉴。

 

植物生物技术是利用生物技术手段改造植物，获得新的植物产品，满足人们对植物产品的需求。为培养植物生产类高素质技能型应用人才，农林类院校均开设了植物生物技术相关课程[1-3]。通过课程内容学习，要求学生掌握植物生物技术相关概念、原理和基本操作方法，为今后从事科研或相关产业应用奠定良好的理论基础。

 

“植物生物技术导论”是安徽农业大学园艺学院园艺专业、设施农业科学与工程专业大学三年级开设的专业基础课。课程内容包含植物生物技术相关概念、技术原理、基本操作方式及实际应用等，仅有32个理论课时（2学分）。课程内容理论性、综合性强，内容抽象，对学生的专业基础知识要求较高[4]。但在教学过程中普遍存在课程内容繁杂、知识覆盖面广、教学效果不佳等问题。本研究以安徽农业大学园艺学院为例，通过分析课堂教学中存在的问题，结合园艺学科的特点，提出教学改革的方向及实施办法，推进课程教学改革，最终目标是激发学生学习兴趣，提升课程教学效果，以培养适应现代农业产业需求的应用型和创新型人才。

 

1课程教学中的“痛点”问题

 

1.1课程内容冗杂，课时分配不足

 

“植物生物技术导论”是一门植物与生物技术相融合的新型交叉学科，课程内容包括生物信息学、植物组织培养、植物基因工程、植物细胞工程及植物分子标记等现代生物技术。随着生物技术的飞速发展，现有的国家级推荐教材版本较为陈旧。最新教材为2020年出版，其内容与先前版本差异不大，部分内容前后章节重复，且与“植物组织培养”“分子生物学”等课程部分内容重复，知识点有待进一步整合。此外，课程分配的课时有限，授课教师很难系统讲解课程相关知识。教师在实际课程教学中为完成教学内容，可能会进行“蜻蜓点水”式讲授，无法深入讲解重点内容，导致学生对相关技术原理及应用一知半解，难以达到教学目标。

 

1.2教学方法单一，学生理解困难

 

在理论课程教学过程中，教师通常根据教材中章节内容按部就班完成课程知识点传输。由于本课程涉及一些微观事物，如DNA、RNA、病毒、质粒提取、遗传转化等相关概念及分子生物学实验，比较晦涩难懂，需要一定的生物化学、遗传学、分子生物学等相关知识作为基础。如果老师详细补充相关知识点，又会影响教学进度；如果课程知识一带而过，学生又很难理解相关内容，导致课堂讲授过程中互动性少。教师为避免沉寂课堂的出现，多采用传统的“满堂灌”形式进行课程教学[5]。因此，教学方法和教学手段亟待革新。

 

1.3缺乏配套实验课程，学生实践操作困难

 

课程中涉及大量的实验，例如植物组织培养室布局、常用试剂配制、相关仪器功能、植物总RNA提取、植物基因组DNA提取、质粒DNA提取、聚合酶链式反应（PCR）、琼脂糖凝胶电泳、定量PCR、载体构建、大肠杆菌转化、植物遗传转化等实用性基础实验技术的掌握，需要学生对相关技术进行大量的实践操作才能理解技术原理及具体过程。然而，目前学院课程安排中无配套实验教学，纯理论教学内容抽象，PPT讲解速度较快，学生只能被动接受相关知识，无法直观了解具体技术操作相关内容，很难激发学生的学习兴趣，导致教学效果处于被动状态，进而影响学生实践创新能力培养。

 

1.4考核方式单一，评价体系重结果轻过程

 

目前多数教师采用的是“考勤+课堂作业+期末考试”的考核形式，其中，以期末考试成绩为主（70%），平时成绩为辅（30%），平时成绩又多以学生出勤率为主要参考标准，导致学生课堂参与度及课程内容熟悉度不足。整个课程成绩评价体系存在重结果轻过程、重知识轻能力的问题，学生的综合素养及实践创新能力无法提升。植物生物技术导论课程主要是相关技术的掌握，在课程教学及考核评价中，需要充分调动学生自主学习的积极性，引导学生将理论知识运用于社会生产中解决的实际问题，侧重于学生整体能力的考核。因此，需要建立行之有效的科学考核标准和评价体系。

 

2课程教学改革内容

 

2.1优化教学内容，合理分配课时

 

在课程内容的整合与优化方面，将教学框架划分为4个模块：基础篇、技术篇、应用篇和实践篇。每个模块都紧密结合实际，巧妙地融入思政元素，培养提升学生的综合素质。基础篇作为开篇之章，将全面概述植物生物技术的相关概念、发展历程及常用技术，帮助学生建立起对本课程的宏观认知。技术篇作为课程的重心，将深入解析通用型植物生物技术的专业概念、基本原理和操作方法。精心设计了详尽的讲解内容，以确保学生能够全面、系统地掌握相关技术知识。应用篇将着眼于不同生物技术在农业生产中的实际应用，通过实际案例和社会问题的分析，引导学生探索不同生物技术的潜在应用价值及优化途径，注重培养学生的实际应用能力和问题解决能力。

 

实践篇将指导学生整合所学知识，通过设计实验方案解决实际问题。鼓励学生积极参与大学生科研项目或学科竞赛，以提升他们的创新能力和实践能力。为了提高学生的动手能力和问题解决能力，开设配套的实验课程，在实验过程中，学生可能会遇到各种问题导致实验结果不佳，教师引导学生对操作过程进行反思，加深对理论知识的理解，提升其问题解决能力。为了更好地满足现代农业对高素质复合型人才的需求，将原有的32学时课程延长至40学时，并确保配套至少16学时的实验课程。经过调整，将保障学生有足够的时间深入学习课程内容，并培养他们在实践中应用理论知识的能力。

 

2.2丰富教学方法

 

2.2.1案例式教学。案例教学法是在教师启发式的引导下，通过调动学生独立思考的积极性，让学生提出见解或作出判断，锻炼并提高学生分析问题和解决问题的能力[4]。在课程教学过程中，适时引入课程内容相关的典型性时事热点问题作为切入点，如“黄金大米”“基因编辑婴儿”“番茄和马铃薯分子设计育种”“人体冷冻术”等，通过具体案例将课程知识与实际生活结合，让晦涩难懂的理论知识具体化、形象化，引导学生对案例进行讨论、分析，激发其学习及科研兴趣，达到较好的教学效果。同时，从科研案例中凝练思政元素，融入课程教学过程，以润物细无声之势实现课程思政育人，增强学生职业认同感与民族自豪感，树立正确的世界观、人生观和价值观[6]。

 

2.2.2问题式教学。问题式教学法是将传授式的教学方法转变为分析问题、解决问题的互动探究式教学方式[7]，促使学生积极投入到学习的氛围中，每位学生可以基于自己当前的认知提出个人见解，然后再共同整合解决方案，有效激发学生们自主思考、探索以及与他人沟通、协作的能力。教师首先结合课程内容引出科学问题，学生小组进行交流、讨论，并阐明小组观点，然后开展学生自评、组间互评和教师点评，以生生互动与师生互动的方式，提升学生交流学习的获得感。

 

2.2.3辩论式教学。教师以教学内容和教学目的为中心，确定简洁清晰、中心思想明确的辩论题目，例如“是否支持转基因食品？”基于辩题，学生自主选择辩方，若人数差异过大，教师需要适当进行人员调整。前期通过辩论赛视频观摩，指导学生学习基本的辩论知识和技巧[8]。学生根据教材内容和持方观点发挥主观能动性，积极查阅相关资料，协调组内分工，形成持方辩论思路和策略。辩论过程中，教师需做好主题引导和气氛调节工作，促使学生围绕核心主题进行摆事实、讲道理，让辩论体现出逻辑性和相关性。辩论结束后，系统性梳理和总结辩论内容，并对不同学生进行打分，作为过程性考核指标之一。辩论式教学要以教师为主导、学生为主体，将辩论与教学有机结合，促进学生自主学习，提高学生表达、协作和辩论能力，培养学生多角度、多层次辩证看待问题的能力。

 

 

2.2.4研讨式教学。课程教学中，为了提高学生参与度和对课程内容的理解，可增加专题讲座研讨环节。在这个环节中，教师从单纯的知识传授者转变为学术报告人，不仅增加了课程的互动性，也使得学生有机会接触到更前沿的学术动态。在讲座开始之前，将相关的专题资料提前分发给学生，让他们提前预习和了解讲座内容，以便学生在听讲时能够更好地理解与吸收；讲座进行时，需注重学生的反馈，通过观察学生的表情、提问以及回答问题的质量，了解他们对专题内容的接受程度和效果；讲座结束后，引导学生基于所学的课程知识，对报告中的学术问题进行深入的研讨。学生提出问题，然后大家一起分析问题、解决问题，形成一个良性的学习循环。这种研讨式的教学模式，不仅让学生有机会发表自己的观点，更重要的是培养了学生分析问题、解决问题的能力，有益于他们未来的学术研究和职业生涯。

 

2.2.5项目式教学。以大学生科研项目和“互联网+”“挑战杯”“兴农杯”等双创竞赛为依托，引导学生思考农业中潜在的发展方向，并分析如何基于已有的生物学技术助推产业发展。例如，以学校发布的竞赛项目公告和前期指导的学生项目计划书为参考，分析大学生科研项目申报和双创竞赛报名的相关规则、小组成员间如何有效开展项目书的撰写，以及竞赛答辩过程中的得分点等，鼓励学生积极参加相关项目或竞赛的申报，并根据个人性格及擅长领域合理组队，达到优势互补。此外，动员学院教师在学生项目撰写和比赛过程中给予指导和帮助，提升学生完成项目的信心。科研项目和竞赛的参与情况纳入课程过程性考核标准中，进一步激发学生的积极性，达到培养学生自主学习和创新实践能力的目的。

 

2.3改革教学手段

 

2.3.1PPT课件优化。传统理论课教学主要依赖于PPT讲解，给学生营造一种照本宣科读PPT的情境，导致学生陷入沉闷的状态，进而影响课程教学效果[9]。因此，教师在PPT制作时需要不断优化课件内容，尽可能减少文字部分，以更多形象、具体、诙谐的图片或视频内容进行替换，以提高学生的“抬头率”。借助雨课堂等平台媒介，在教学过程中融入随堂测验、问题反馈、弹幕交流等环节，并将其作为课程过程性考核中的重要参考，提高学生的课堂参与度和学习积极性。此外，还可通过学生作答和发言情况，整体了解学生课堂知识的掌握情况，有助于后续课程教学的顺利开展。

 

2.3.2视频资源建设。随着网络时代的不断发展，视频资源已成为学生学习和教师教学不可或缺的工具[10]。视频资源不仅使晦涩难懂的概念、原理和内容简单化，还使抽象的实验操作形象、具体化。在原有课程内容的基础上，创建视频资源库，内容包含植物生物技术在农业上的应用、植物组织培养步骤、培养基的配制、花药离体培养技术、原生质体制备与转化、茎尖剥离与培养、植物病毒的脱除与检测、DNA/RNA结构、PCR扩增、载体的酶切与重组、受体细胞转化、农杆菌遗传转化等，视频来源主要为慕课（MOOC）、腾讯课堂、B站等平台。课堂教学中涉及的基础性知识视频内容可通过雨课堂等媒介上传，供学生课前观看预习；重难点知识相关视频在课堂上播放，进行详细讲解，有助于学生对课程内容的理解；课堂内容延伸性知识视频可上传至雨课堂或班级群等平台共享，便于学生课后学习，以满足学生多样化学习需求。

 

 

2.3.3配套实验教学。植物生物技术导论是一门理论性和实践性均较强的课程，不仅需要熟悉现代生物技术相关理论知识，还要掌握不同实验技术的操作流程，例如基础性的植物外植体扩繁、植物DNA/RNA提取、反转录cDNA、聚合酶链式反应（PCR）、琼脂糖凝胶电泳、载体构建、大肠杆菌转化、质粒提取、农杆菌介导的植物遗传转化等。如果缺少实践操作，学生的理论知识相当于纸上谈兵，将理论教学与实验操作技能的训练相结合，有效提升学生的专业能力素养。同时，将课程思政元素融入理论与实践教学中，增强学生的职业认同感和民族自豪感，提升学生的文化自信，培养园艺学子以“强农兴农”为己任的责任担当。

 

2.4完善考核方式

 

采用过程性考核与终结性考试相结合的方式，进行课程最终成绩的评定[11]。评定结果中，适当增加过程性考核成绩占比，降低期末考试成绩的权重，并进一步细化成绩考核标准，有助于提升学生课堂参与度，培养学生创新实践能力。优化后的课程评价体系：采用百分制计分，按过程性考核占60%、期末考试成绩占40%的权重确定最终课程成绩。其中，过程性考核包含考勤（10%）、回答问题（10%）、随堂测验（20%）、小组讨论（20%）、主题辩论（20%）、实践创新项目参与情况（20%），成绩评定中赋予学生自评和互评的权利；终结性考试主要考查学生基础知识（40%）和重难点知识（30%）掌握情况，以及课程知识综合应用能力（30%）。

 

3结语

 

中华民族的伟大复兴，离不开农业现代化与农村振兴的坚实支撑[12]。在这一进程中，“三农”经济的发展至关重要，而推动这一发展的核心力量，正是那些投身于农业建设的专业人士。作为培养新时代“三农”人才的重要基地，高等农林院校承载着无可替代的责任。植物生物技术导论作为植物生产类专业的基础课程，其教学质量直接影响到人才培养的效果。

 

经过前期的教学实践，发现传统的植物生物技术导论课程存在课程内容较为枯燥、授课形式单一、考核体系不够完善等问题，导致学生学习热情不高，教学效果不尽如人意。因此，任课教师转变教学思维，利用信息技术调整课程内容架构，以及优化传统教学过程、提升教学效果显得尤为重要。例如通过合理利用慕课、学习通、雨课堂、智慧树等现代信息技术平台，有效地扩展课程资源库，提升教学方式和方法，实现教学内容及时更新和教学方式创新转变，有助于促进信息技术与课堂教学的深度融合，提高学生的主动学习能力和课堂参与度[12]。在生物技术日新月异的今天，作为植物生物技术任课教师必须与时俱进，紧跟时代发展步伐，及时了解学科前沿知识，不断更新教学方式和理念，进行教学方法、手段与考核方式等方面的改革与创新，提升理论教学和科研学术水平。这样，才能更好地引导学生提高实践与创新能力[13]，为社会培养出更多具备扎实专业基础的高素质“三农”人才。