生物技術(shù)專業(yè)植物技術(shù)實驗改革與思考

董旋+韓淑梅+季祥彪

摘要：文章結(jié)合2012-2016年貴州大學生命科學學院植物生物技術(shù)實驗教學的實際情況，針對植物生物技術(shù)實驗課的自身特點，從教學內(nèi)容、方式和考核方式3個方面進行實踐操作和改革嘗試，著重培養(yǎng)學生學習興趣、發(fā)揮學生主觀能動性。

關(guān)鍵詞：植物生物技術(shù)實驗；實驗教學；改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）31-0246-02

基于該課程實踐性強和綜合性強的特點，傳統(tǒng)的學生完全按照教師設(shè)計的步驟來進行實驗的教學方式已經(jīng)不能適應(yīng)目前的植物生物技術(shù)實驗教學要求。為了培養(yǎng)出適應(yīng)當今社會經(jīng)濟發(fā)展需要的高素質(zhì)專業(yè)人才，提高教學資源利用率，舊的實驗教學模式改革勢在必行。本文對貴州大學植物生物技術(shù)實驗課程2012年至今教學模式改革實踐中遇到的問題進行闡述，探討在新形勢下如何改革提高學生綜合能力的教學模式和思路。

一、植物生物技術(shù)實驗教學現(xiàn)狀

傳統(tǒng)觀念中實驗課是對理論課知識的驗證和補充，在此觀念的影響下，即便是綜合性強和設(shè)計性強的植物生物技術(shù)實驗課也不可避免地成為了理論課的附屬品。如此這般，僅僅學時安排就不能滿足實驗課的需求，造成實驗內(nèi)容偏驗證性，缺少系統(tǒng)性，部分綜合實驗課與一些基礎(chǔ)課程內(nèi)容相重復(fù)，如植物DNA的提取，就與基因組學和分子生物學中的DNA的提取相沖突。多次類似實驗的重復(fù)必然造成學生對實驗興趣的減退，往往僅是被動地完成實驗任務(wù)，以拿到學分。在該種狀況下要求學生系統(tǒng)、熟練地掌握植物生物技術(shù)的一些重要實驗技能是很困難的。而且由于實驗教學經(jīng)費、儀器和場所的短缺，有的實驗操作由5～8位學生一組來完成，造成學生對實驗缺乏整體認識，嚴重打擊學生積極性。由于時間和內(nèi)容的限制，植物生物技術(shù)實驗課的考核以實驗報告結(jié)合平時成績的方式對學生的學習成果進行評價，忽略了對學生的實驗設(shè)計能力、實驗操作能力和結(jié)果分析能力的綜合評價，同時也高估了學生的自覺性，造成實驗結(jié)果的雷同，實驗數(shù)據(jù)的抄襲等問題。植物生物技術(shù)研究的對象是植物，植物本身具有特定的物候性和生長周期。貴州大學植物生物技術(shù)實驗被安排在7-8月的小學期，這對于實驗的觀察十分不利。

二、實驗內(nèi)容的優(yōu)化

2012年在對全國開設(shè)的植物生物技術(shù)實驗開設(shè)情況進行調(diào)查后，貴州大學生命科學學院生物資源與環(huán)境實驗室結(jié)合實驗室的科研狀況開設(shè)了植物生物技術(shù)實驗課，由植物組織培養(yǎng)與離體快繁、植物人工種子生產(chǎn)、PCR與分子標記、遺傳轉(zhuǎn)化四部組成，共計32學時。開課兩年后對選課學生的匿名問卷調(diào)查結(jié)果表明在植物生物技術(shù)的實驗課程中有部分內(nèi)容與分子生物學和基因工程原理的部分相重復(fù)。故于2014年對實驗項目修改為：①植物培養(yǎng)基的制備與滅菌；②煙草愈傷組織的誘導與培養(yǎng)；③煙草微繁殖；④人工種子的制作；⑤CTAB法制備植物基因組DNA。經(jīng)修改后學生沒有對內(nèi)容重復(fù)提出異議，但是由于學生對于實驗的來龍去脈不清楚，僅僅只是延續(xù)學習驗證性實驗的習慣，根據(jù)教師提供的步驟按部就班的進行，缺少主觀能動性。于是在2015年將實驗內(nèi)容中改為：①植物培養(yǎng)基的制備與滅菌；②煙草愈傷組織的誘導與培養(yǎng)；③煙草微繁殖；④不同比值的NAA，6-BA對煙草愈傷分化的影響；⑤半夏人工種子的制作。在該學年中我們首次讓學生參與到對NAA和6-BA不同比值對煙草愈傷組織分化的影響實驗準備、設(shè)計和結(jié)果分析和討論中，發(fā)現(xiàn)通過該實驗項目充分調(diào)動了學生的積極性。學生對自己設(shè)計的實驗結(jié)果十分關(guān)注，在課后會每天主動觀察煙草的分化情況。到了2016年，我們再次對實驗內(nèi)容進行修改，增加了不同消毒方式對植物種子萌發(fā)率的影響，其目的是讓學生在教師的指導下，學習了不同激素對植物組織分化的影響的實驗設(shè)計、準備和結(jié)果分析后，將其學習成果運用到不同消毒方式對植物種子萌發(fā)的影響實驗的開展中去。

三、方法的優(yōu)化

本人在科研中發(fā)現(xiàn)實驗成功與否與實驗準備有著密不可分的關(guān)系。我們于2014年起讓學生分組根據(jù)實驗指導書在實驗室中選擇藥品，計算用量，教師從旁協(xié)助并對計算結(jié)果進行核對。這一方法顯著提高了學生的興趣，大大加強了學生與老師之間的感情交流和思維互動，加深了學生對實驗的理解。

通過之前的實驗預(yù)習和實驗準備過程，教師指導學生對設(shè)計性實驗進行設(shè)計。本文以不同激素對植物組織分化的影響為例，對設(shè)計性實驗的教法改革進行詳細的介紹。首先教師以提問的方式講解進行該實驗的意義，給出該實驗中可選用的激素類型：生長素（吲哚乙酸（IAA）、萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸（IBA）、2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）），細胞分裂素（激動素（KT）、異戊烯基腺嘌呤（2iP）、6-芐基腺嘌呤（6-BA）、玉米素（ZT）、噻重氮苯基尿（TDZ））。教師對不同激素的作用進行講解，為排除植體消毒不當造成實驗失敗，由教師提供2-3種植物組培苗供學生選擇。在定好選用的植物和激素后，以2人為一組，利用知網(wǎng)查閱相關(guān)的文獻，使用統(tǒng)計數(shù)學工具獨立設(shè)計獲得植物不定芽的最佳生長素和細胞分裂素配比的實驗方案，指導老師對其方案的合理性進行審核和修改。在實驗進行過程中，我們采用了分層次的教學方法。針對實驗中的關(guān)鍵步驟我們手把手地教會每組組長，然后由組長上臺講解示范，教師從旁糾正，讓學生建立無菌概念，確保后續(xù)實驗的順利進行。而在其他試驗階段我們要求學生根據(jù)實驗?zāi)康暮蛯嶒炛笇И毩⑼瓿蓪嶒灒處熤黄饛呐詤f(xié)助和引導解決問題的作用。我們鼓勵學生利用文獻檢索工具查閱文獻，自行了解該技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，讓學生了解什么是研究，學會解決一類問題的方法，整個實驗從準備到設(shè)計均由學生自主完成。學生對實驗的準備、進行和實驗的推進充滿成就感。

我們對2017年的教學方法也有所改動。首先是教師指導學生選擇實驗內(nèi)容，以選擇32h為基礎(chǔ)，多選每增加12h以開放性實驗的形式讓對植物生物技術(shù)感興趣、學有余力的學生利用課余、周末、寒暑假時間進行實驗修習學分。同時我們準備在2017年引入討論式教學，在教師指導下，學生對實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)進行處理，鼓勵學生上臺講解自己的實驗結(jié)果，通過對班上同一目的實驗的不同數(shù)據(jù)、照片等結(jié)果的分析得出最好的實驗方案，并以科技論文的形式提交實驗報告，讓學生深入認識數(shù)據(jù)處理和論文寫作的方法。

四、考核評價改革

從2012年起我們對該實驗課的實驗內(nèi)容和教學方式進行了改革，到2016年，在考核方式上，我們提出了包含準備部分（實驗準備，文獻查閱，實驗方案30%）、實驗進度和完成質(zhì)量部分（30%）以及結(jié)果的討論和科技論文的撰寫部分（40%）進行綜合考評。在準備部分主要考察學生實驗方案的科學性和可行性，在進度和完成質(zhì)量方面主要考察學生對實驗的觀察和記錄能力，在結(jié)果的考察中主要考核學生對結(jié)果的分析、討論能力。在每一部分結(jié)束時將該部分的成績進行公布，這一做法大大促進了學生在下一個環(huán)節(jié)學習中的積極性。

五、存在的問題

貴州大學植物生物技術(shù)實驗課的開設(shè)形式已現(xiàn)雛形。但是在開課的過程中還存在著一些實驗室無法解決的問題。首先是經(jīng)費問題，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，實驗所需儀器、試劑等的價格逐年提高，實驗成本增加，而有限的經(jīng)費無法支撐實驗室去開設(shè)一些對培養(yǎng)生物技術(shù)高素質(zhì)人才很重要的復(fù)雜而又費用高的實驗；另一方面針對一些對植物生物技術(shù)感興趣又學有余力的學生，將實驗課中的內(nèi)容延伸為開放性實驗，或是本科畢業(yè)論文，這在某種程度上又增加了這門實驗課的支出。其次是時間問題，植物生物技術(shù)針對的對象是植物，而對于有著自身的物候特點和生長周期的植物，植物生物技術(shù)具有準備工作復(fù)雜、無菌意識要求高，操作步驟復(fù)雜等技術(shù)特點。要在32學時內(nèi)系統(tǒng)完整地學習植物生物技術(shù)中的一些實驗周期長的重要技術(shù)，顯得尤為困難。

六、結(jié)束語

本實驗室于2012年起主要對實驗內(nèi)容進行優(yōu)化、組合，以提高學生興趣和主觀能動性為目的，探索適應(yīng)于植物生物技術(shù)實驗課的教學方式，通過對文獻的查閱、實驗的設(shè)計、實驗的觀察記錄和對結(jié)果的討論整理的過程著重提升學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力?；趯?012到2016年4年的實踐經(jīng)驗的總結(jié)，初步形成了開設(shè)本科植物生物技術(shù)實驗的方案并計劃于2017年進行嘗試。

參考文獻：

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