以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為核心目標(biāo)的植物組織培養(yǎng)課程教學(xué)創(chuàng)新研究與實(shí)踐

韓立敏， 化文平， 王 智

(陜西學(xué)前師范學(xué)院 生命科學(xué)與食品工程學(xué)院， 西安710100)

植物組織培養(yǎng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于農(nóng)林、園藝、醫(yī)藥等領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)與社會效益，隨著社會的發(fā)展，人們對組培花卉、脫毒新品種、重要次生代謝產(chǎn)物等植物組織培養(yǎng)產(chǎn)品的需求量日益增多[1]。為順應(yīng)社會科技需求，各院校競相開設(shè)了植物組織培養(yǎng)課程，培養(yǎng)該方面高級應(yīng)用型人才。

植物組織培養(yǎng)是我校生物科學(xué)專業(yè)的必選特色課，共68學(xué)時，理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)分別為32學(xué)時，課程見習(xí)4學(xué)時。如何在有限的學(xué)時中既讓學(xué)生掌握基本理論、方法與技術(shù)，又能了解學(xué)科發(fā)展中的新成果、新觀點(diǎn)、新思路、新技術(shù)、新方法，提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力是個重要課題。這需要綜合考慮教育發(fā)展新形勢、學(xué)校實(shí)際情況、教育對象學(xué)生的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上對課程進(jìn)行深層次改革。為提升教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果，培養(yǎng)符合社會需求的創(chuàng)新性應(yīng)用型生物類人才，筆者從教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段等方面進(jìn)行了特色改革與創(chuàng)新。

1 課程培養(yǎng)目標(biāo)

植物組織培養(yǎng)是實(shí)踐技術(shù)型、應(yīng)用型課程，以有關(guān)概念、操作程序和關(guān)鍵技術(shù)為主線，融入最新研究成果，內(nèi)容豐富、更新快、技術(shù)細(xì)節(jié)多且要求高[2]。其培養(yǎng)目標(biāo)是夯實(shí)理論基礎(chǔ)、熟練操作技能，以強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)為主線，提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，培養(yǎng)服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的高層次創(chuàng)新性應(yīng)用型人才。

2 教學(xué)創(chuàng)新研究與實(shí)踐

2.1 理論課教學(xué)的創(chuàng)新研究與實(shí)踐

2.1.1 教學(xué)內(nèi)容模塊化處理與優(yōu)化

一門課程的教學(xué)內(nèi)容決定了學(xué)生從中所汲取的營養(yǎng)，所收獲的素養(yǎng)與能力，因此教學(xué)內(nèi)容的選擇和優(yōu)化對人才培養(yǎng)至關(guān)重要。根據(jù)學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，結(jié)合課程教學(xué)目標(biāo)，考慮學(xué)生需求特點(diǎn)，圍繞教學(xué)大綱，確定教學(xué)內(nèi)容并優(yōu)化。

本課程選用的參考教材為鞏振輝等主編的普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材(第二版)，將教學(xué)內(nèi)容模塊化，把應(yīng)用篇內(nèi)容與相關(guān)基本理論融為一體，刪減重復(fù)、陳舊部分，引入發(fā)展前沿、研究熱點(diǎn)與關(guān)注焦點(diǎn)，整合優(yōu)化為8個教學(xué)模塊(表1)。緒論作為課程導(dǎo)入，重在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的濃厚興趣；基本理論與技術(shù)模塊，包含基本原理、技術(shù)與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)；營養(yǎng)器官培養(yǎng)、離體快繁、植物脫毒苗培育整合為一個模塊；植物細(xì)胞培養(yǎng)與次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)優(yōu)化為植物細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用模塊；原生質(zhì)體培養(yǎng)與體細(xì)胞雜交融為一個模塊；將繁殖器官培養(yǎng)與胚培養(yǎng)、單倍體培養(yǎng)結(jié)合成獨(dú)立模塊；第十二章植物體細(xì)胞無性系變異穿插到各模塊中作為問題進(jìn)行探討；其余部分單獨(dú)講授。

表1 植物組織培養(yǎng)教學(xué)內(nèi)容一覽表

2.1.2 教學(xué)中滲透職業(yè)能力與素養(yǎng)的培養(yǎng)

學(xué)生職業(yè)能力與素養(yǎng)的培養(yǎng)有利于其社會角色的轉(zhuǎn)變及就業(yè)競爭力的提升[3-4]，有利于應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，教師非常注重在教學(xué)中滲透這一點(diǎn)。

組織學(xué)生參觀組培苗工廠化生產(chǎn)流程。將市場上成熟的商品化MS、1/2MS、B5、N6培養(yǎng)基干粉產(chǎn)品介紹給學(xué)生，比較利用半成品配培養(yǎng)基與傳統(tǒng)配制方法，并在實(shí)驗(yàn)課上使其體會科技發(fā)展為人們帶來的高效性、便利性。引導(dǎo)學(xué)生主動了解企業(yè)行情，思考企業(yè)單位所需人才，讓其對就業(yè)前景充滿信心。

學(xué)期末，要求學(xué)生針對所感興趣的植物查閱其組培技術(shù)、應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景等資料，梳理制作PPT，全班范圍內(nèi)分享，既通過思維碰撞豐富了其知識庫，又鍛煉了師范生的講課能力與素養(yǎng)。安排學(xué)生組成創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，要求其構(gòu)思一個植物組培相關(guān)企業(yè)，用技術(shù)、產(chǎn)品來服務(wù)社會，通過討論、資料查閱來完成創(chuàng)業(yè)計(jì)劃的撰寫與設(shè)計(jì)，這項(xiàng)活動引發(fā)學(xué)生思考如何利用組培技術(shù)為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)，通過虛擬企業(yè)的品牌建立、Logo 設(shè)計(jì)、品牌故事分享、組織機(jī)構(gòu)設(shè)置、品牌定位與建設(shè)目標(biāo)、資金渠道來源、品牌文化、運(yùn)營理念、產(chǎn)品需求分析與預(yù)測等培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)業(yè)意識與思維，學(xué)生在撰寫創(chuàng)業(yè)計(jì)劃的過程中，可了解社會對所需人才的素質(zhì)與能力要求，思考自身資質(zhì)與社會需求的差距。使學(xué)生站在創(chuàng)業(yè)者的角度去看待和思考問題，提高其就業(yè)競爭力，培養(yǎng)其職業(yè)素養(yǎng)與能力、創(chuàng)業(yè)思維與意識。

2.1.3 運(yùn)用多種教學(xué)方法與手段，提高課堂教學(xué)的有效性

教學(xué)方法是教師在教學(xué)過程中采用的技巧、策略、方法、方式與手段的總稱[5]，依據(jù)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生特點(diǎn)靈活選擇合適的教學(xué)方法，精心設(shè)計(jì)教學(xué)活動，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，切實(shí)提高教學(xué)成效。

愈傷組織、胚狀體、褐變等概念抽象，用生動、形象的動畫、圖片展現(xiàn)，把消毒與滅菌、接種、組培苗工廠化生產(chǎn)等內(nèi)容通過視頻呈現(xiàn)，變描述性內(nèi)容為可給學(xué)生視聽多種感官刺激的動態(tài)內(nèi)容，更容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。講玻璃化時，將教師科研成果鐵皮石斛正常苗與玻璃化苗帶到教室，通過觀察實(shí)物，比較外部特征，獲得感性的差異認(rèn)識，然后引導(dǎo)學(xué)生深入思考其內(nèi)部結(jié)構(gòu)區(qū)別，借助多媒體展示解剖結(jié)構(gòu)圖，實(shí)物教學(xué)與多媒體輔助教學(xué)相結(jié)合，使學(xué)生對玻璃化知識的理解更系統(tǒng)、全面，有效地將復(fù)雜內(nèi)容簡單化，抽象事物具體化。將污染苗帶到課堂，讓學(xué)生在觀察雜菌污染現(xiàn)象的基礎(chǔ)上學(xué)會辨別細(xì)菌污染與真菌污染，引導(dǎo)其思考雜菌污染對植物的生長發(fā)育有何影響，為何發(fā)生雜菌污染，如何防止雜菌污染，進(jìn)而詳細(xì)講解植物組織培養(yǎng)3大難題之一“雜菌污染”。

以案例教學(xué)導(dǎo)入新課、借助對案例的分析討論深入剖析知識點(diǎn)、觀看講評案例視頻，獲得了良好的教學(xué)效果。如講脫毒技術(shù)時，以高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的馬鈴薯脫毒苗導(dǎo)入，設(shè)問如何培育馬鈴薯脫毒苗，繼而詳細(xì)講解植物脫毒技術(shù)，整個內(nèi)容均以此案例的解析、討論為主線。講原生質(zhì)體培養(yǎng)與融合時，以利用原生質(zhì)體融合解決甘薯種間雜交不親和進(jìn)而培育抗莖線蟲優(yōu)良新品種導(dǎo)入，讓學(xué)生明確原生質(zhì)體的用途，進(jìn)而提出如何制備原生質(zhì)體，再深入講解原生質(zhì)體的分離、純化、培養(yǎng)、融合等知識。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新研究與實(shí)踐

2.2.1 教學(xué)內(nèi)容體系的建立與優(yōu)化

教學(xué)內(nèi)容以器官培養(yǎng)為主，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與生產(chǎn)實(shí)踐緊密結(jié)合[6]，力求內(nèi)容豐富、貼近學(xué)生生活又能結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)植物特色。選材有商洛丹參、菘藍(lán)、周至獼猴桃及常見蔬菜胡蘿卜等，涵蓋了根、莖、葉、花、種子等外植體，技術(shù)環(huán)節(jié)涉及外植體的選擇、消毒與滅菌、接種、試管苗移栽管理，使學(xué)生對組培流程有清晰的思路。經(jīng)摸索與實(shí)踐，初步形成了適合我校校情、學(xué)院院情以及學(xué)生學(xué)情的內(nèi)容體系(表1)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相對獨(dú)立，安排靈活，內(nèi)容豐富，材料多樣并具地方特色，加深學(xué)生對本地植物的了解[7]，但教師配培養(yǎng)基、滅菌任務(wù)相對繁重，某些材料、試劑相對浪費(fèi)。組培實(shí)驗(yàn)具有連續(xù)性和周期性，需動態(tài)追蹤材料的培養(yǎng)狀況，記錄分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所以，合理安排課時，提高實(shí)驗(yàn)室開放程度并加強(qiáng)管理，方便學(xué)生定期觀察，調(diào)動學(xué)生及時記錄結(jié)果的積極性。我們探索了周末全天制，學(xué)生和教師的時間相對比較集中，能夠保證實(shí)驗(yàn)效果。

嘗試根據(jù)實(shí)驗(yàn)間的內(nèi)在邏輯關(guān)聯(lián)性加以整合，將組培實(shí)驗(yàn)升級優(yōu)化為組培技術(shù)實(shí)訓(xùn)[8]。以設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)訓(xùn)為主題，以某植物的組織培養(yǎng)為主線，共3個實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。設(shè)計(jì)性實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目“組培室的建設(shè)規(guī)劃與設(shè)計(jì)”，要求學(xué)生根據(jù)給定面積和資金等情況設(shè)計(jì)出科學(xué)合理、現(xiàn)代化、人性化的組培室；綜合性實(shí)訓(xùn)“奶油草莓的組織培養(yǎng)”，包含培養(yǎng)基的制備及滅菌、愈傷組織的誘導(dǎo)及其再分化、繼代培養(yǎng)、試管苗的馴化移栽等多個實(shí)訓(xùn)子項(xiàng)目；實(shí)訓(xùn)“甘薯人工種子的制備”，設(shè)計(jì)不同濃度梯度的海藻酸鈉與蔗糖溶液，不同鈣化時間，根據(jù)包埋后人工種子的硬度、透明度、失水速度、發(fā)芽率篩選最優(yōu)制備工藝組合。該體系綜合性、邏輯性強(qiáng)，環(huán)環(huán)相扣，這樣的實(shí)訓(xùn)升級改革對教學(xué)條件、教學(xué)管理、教師的指導(dǎo)能力和學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性及能力要求都很高，需深入探索教學(xué)管理、教師與學(xué)生之間的最佳契合點(diǎn)。

2.2.2 形成特色授課模式，提高學(xué)生實(shí)踐能力與素養(yǎng)，培養(yǎng)創(chuàng)新性應(yīng)用型人才

為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果與質(zhì)量，我們不斷改進(jìn)教學(xué)方法、方式[9]，形成了適合我校學(xué)生學(xué)情的特色實(shí)驗(yàn)授課模式。

課前，教師通過QQ或微信給學(xué)生發(fā)送資料，課上以提問方式闡明實(shí)驗(yàn)原理與內(nèi)容，幫助學(xué)生進(jìn)行知識回顧與遷移，以啟發(fā)式教學(xué)法引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意什么問題，強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)，通過討論、總結(jié)得出實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)用具。多給學(xué)生動手的機(jī)會，每小組4位同學(xué)同時在兩臺雙人超凈工作臺前操作，消毒滅菌耗時長，每大組按序選擇4位同學(xué)將整組所需材料進(jìn)行處理，這樣每個學(xué)生均可掌握組培各個環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)過程中，教師現(xiàn)場同時指導(dǎo)4位學(xué)生，同步講解步驟和注意事項(xiàng)，其他人觀看思考同學(xué)的規(guī)范性與問題，為自己的操作提供借鑒。做實(shí)驗(yàn)時，讓學(xué)生通過伙伴互助拍攝操作視頻，作為復(fù)習(xí)鞏固、交流提高的學(xué)習(xí)資料，學(xué)生在回放觀看時可查找問題，及時糾正，掌握技術(shù)要領(lǐng)，規(guī)范操作，這對學(xué)生的技術(shù)糾錯、提高及精湛化具有重要意義。如學(xué)生看到視頻中的自己接種時無意中將手伸進(jìn)組培瓶、酒精棉球擦完手后立即靠近酒精燈、把帶火星的火柴差點(diǎn)扔到有酒精的廢液杯中而引起危險等，啟發(fā)他們思考不規(guī)范操作的后果，使其認(rèn)識到認(rèn)真、細(xì)心、規(guī)范操作的重要性。實(shí)驗(yàn)課后，撰寫實(shí)驗(yàn)報告并分析總結(jié)，將所學(xué)知識加以升華。該實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性與積極性，培養(yǎng)了其團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

實(shí)踐證明，教師示范、現(xiàn)場指導(dǎo)、隨時答疑、糾正不正確操作，使學(xué)生掌握了規(guī)范的技術(shù)，教學(xué)效果反響很好。以丹參和菘藍(lán)的種子為外植體獲得無菌苗實(shí)驗(yàn)中，2個班60名本科生接種兩周后污染率為0，成功獲得了無菌苗。用甘薯莖段、葉片分別為繁殖體進(jìn)行包裹，制得的人工種子猶如透明珍珠。當(dāng)學(xué)生拿到親手培養(yǎng)的鮮活試管苗、制作的人工種子，成就感和喜悅感溢于言表，大大提高了其學(xué)習(xí)積極性。

2.2.3 關(guān)注卓越人才的培養(yǎng)

每位學(xué)生是個獨(dú)立的個體，家庭環(huán)境、教育經(jīng)歷、個人愛好與素養(yǎng)的不同，造成了其興趣與能力的差異，差異意味著多樣性，學(xué)生的多樣性要求因材施教，對于思維靈活、功底扎實(shí)、素質(zhì)高、能力強(qiáng)、個人對組培懷有濃厚興趣的學(xué)生，及時發(fā)現(xiàn)，分層次培養(yǎng)，為其開放實(shí)驗(yàn)室并指導(dǎo)其設(shè)計(jì)完成自身感興趣的實(shí)驗(yàn)如多肉植物玉露的組織培養(yǎng)，滿足其求知欲與探索欲，充分發(fā)揮其主觀能動性，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維與科研能力，培養(yǎng)卓越人才。

2.3 考核評價體系的建設(shè)與優(yōu)化

課程考核評價是人才培養(yǎng)的一個重要環(huán)節(jié)，根本目的在于促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，科學(xué)、規(guī)范的考核評價體系是教育教學(xué)活動的導(dǎo)向和動力保證[10]，需不斷建設(shè)與優(yōu)化。改革原有評價體系，注重對學(xué)生應(yīng)用能力的考核。

在理論考題命題中，提高應(yīng)用性考題比例，注重對學(xué)生運(yùn)用所學(xué)解決實(shí)際問題能力的考查。如“如何通過組培手段克服甘薯種間雜交不親和特性培育具有優(yōu)良性狀更能符合人們需求的甘薯新品種”及“如何培育草莓脫毒苗”等。

實(shí)驗(yàn)考核主要考查學(xué)生對組培技術(shù)的掌握情況，平時動態(tài)追蹤結(jié)合期末考核。平時成績由學(xué)習(xí)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)完成情況、實(shí)驗(yàn)報告決定，實(shí)驗(yàn)報告的結(jié)果與分析部分最能體現(xiàn)學(xué)生對技術(shù)的掌握程度和運(yùn)用所學(xué)理論分析問題、解決問題的能力，為考核重點(diǎn)關(guān)注部分。以某實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為載體，挖掘其中蘊(yùn)含的考點(diǎn)，開發(fā)設(shè)計(jì)系列操作性試題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)考試。如“菊花愈傷組織的培養(yǎng)”，要求以葉片為外植體誘導(dǎo)愈傷組織，考核觀測點(diǎn)為：外植體的選擇、棉塞的制作、培養(yǎng)瓶的清洗、培養(yǎng)基的配制與滅菌、材料的消毒與滅菌、接種。要求從生長健壯、無病蟲害植株上選擇幼嫩葉片，棉塞美觀且大小與三角瓶口相匹配，培養(yǎng)瓶清洗后水呈膜狀沿瓶壁流下，能熟練使用滅菌鍋，對葉片進(jìn)行消毒及規(guī)范接種。

3 結(jié)束語

為提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)具有扎實(shí)專業(yè)功底、能夠服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)、在未來就業(yè)市場更具競爭力的創(chuàng)新性應(yīng)用型人才[11]，對植物組織培養(yǎng)課程進(jìn)行了改革，突出了學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)，提高了其學(xué)習(xí)興趣與熱情，激發(fā)了其求知欲與探索欲，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維、意識與能力。教學(xué)改革是項(xiàng)長期而系統(tǒng)的工程，在未來教學(xué)中，可嘗試雙語教學(xué)，培養(yǎng)具有國際化視野、國際競爭力的卓越人才；進(jìn)一步通過開放實(shí)驗(yàn)室，建設(shè)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地，探索產(chǎn)學(xué)研結(jié)合建立校外實(shí)訓(xùn)基地，使學(xué)生掌握最前沿的技術(shù)，了解最新的市場需求以及企業(yè)亟需解決的生產(chǎn)問題[12]，為培養(yǎng)緊跟社會發(fā)展、切實(shí)能夠?yàn)榻?jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的應(yīng)用型人才而不懈努力。