劉暢
摘要:植物分子育種是一門綜合性應(yīng)用課程,文章以科學(xué)研究為導(dǎo)向,通過對課程開設(shè)的必要性、課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式以及課程考核方式改革的綜合分析,以期提高教學(xué)效果,提升學(xué)生專業(yè)素質(zhì)。
關(guān)鍵詞:植物分子育種;科研導(dǎo)向;教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)方式;考核方式
中圖分類號:G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-9324(2020)21-0191-02
隨著基因組學(xué)和生物信息學(xué)等學(xué)科的快速發(fā)展,水稻、玉米和大豆等多種重要農(nóng)作物全基因組測序完成,這對植物育種的理論和技術(shù)產(chǎn)生了重大影響和改變。植物分子育種課程以遺傳學(xué)和分子生物學(xué)為基礎(chǔ),以分子標(biāo)記輔助育種和基因工程輔助育種作為作物遺傳改良的主要技術(shù)手段,是一門涉及多領(lǐng)域多學(xué)科知識的綜合性應(yīng)用課程[1]。學(xué)習(xí)掌握植物分子育種的基本原理和技術(shù),了解分子標(biāo)記和基因工程在作物遺傳改良上的最新進(jìn)展,對于專業(yè)人才培養(yǎng)和促進(jìn)學(xué)科發(fā)展都是非常必要的[2]。在本文中,筆者擬以科學(xué)研究為導(dǎo)向,結(jié)合本科生專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和日常教學(xué)實(shí)際情況,對植物分子育種課程教學(xué)改革實(shí)踐進(jìn)行初步探討。
一、課程開設(shè)的必要性
課程教育必須緊跟社會發(fā)展的步伐。隨著分子生物學(xué)、基因組學(xué)以及基因工程的快速發(fā)展壯大,傳統(tǒng)育種方法不斷整合新知識、新技術(shù)發(fā)展而成現(xiàn)代植物分子育種。分子標(biāo)記輔助育種將表現(xiàn)型與基因型結(jié)合起來,通過標(biāo)記輔助選擇,加快了育種進(jìn)程,還在圖位克隆、種質(zhì)資源鑒定、遺傳多樣性等研究上具有重要作用。
為使學(xué)生能夠?qū)⒎肿由飳W(xué)與傳統(tǒng)育種相結(jié)合、將實(shí)驗(yàn)室工作與田間試驗(yàn)相結(jié)合,從而更好地理解課程的新知識和新技術(shù),西南大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院在本科三年級農(nóng)學(xué)和植物科學(xué)專業(yè)開設(shè)了植物分子育種專業(yè)推薦選修課。希望通過課程教學(xué),使學(xué)生掌握課程知識,并通過專題論文和小組匯報(bào)形式提高學(xué)生英文文獻(xiàn)閱讀能力和理論應(yīng)用在實(shí)踐中的能力。
二、以科研為導(dǎo)向的課程內(nèi)容優(yōu)化
植物分子育種課程內(nèi)容一共包括四個(gè)專題:分子標(biāo)記輔助育種、基因組學(xué)在作物遺傳改良上的應(yīng)用、基因工程輔助育種以及雜種優(yōu)勢在育種中的應(yīng)用。由于課程內(nèi)容共涉及作物育種學(xué)、作物栽培學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、基因工程等領(lǐng)域的知識與研究方法,如何將復(fù)雜繁多的課程內(nèi)容進(jìn)行整合提升以突出學(xué)科特點(diǎn),同時(shí)增加學(xué)生對學(xué)科前沿知識的了解便成了課程內(nèi)容優(yōu)化的重中之重。筆者以科研為導(dǎo)向,綜合課時(shí)考量設(shè)置了兩個(gè)重點(diǎn)課程模塊:分子標(biāo)記輔助育種和基因工程輔助育種。在課程內(nèi)容的選擇上,筆者及時(shí)更新課程知識點(diǎn)和領(lǐng)域最前沿科學(xué)研究成果,擴(kuò)大學(xué)生知識面,并通過對最新的社會熱門內(nèi)容作為切入點(diǎn),以帶動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。例如近年熱門的CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)在育種中的開發(fā)應(yīng)用就在課程中有較為系統(tǒng)的介紹。筆者還將自身科研經(jīng)歷置于相關(guān)課程內(nèi)容中,以第一手的資料講解和經(jīng)驗(yàn)分享幫助學(xué)生加深理解,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神。例如,筆者研究課題玉米籽粒突變體SSR標(biāo)記的開發(fā)的相關(guān)內(nèi)容,通過實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果的講解,使學(xué)生更容易理解分子標(biāo)記輔助育種的專題內(nèi)容。同時(shí),課程課件以英文為主、中文為輔,中英文結(jié)合,既直觀地與學(xué)科前沿的最新研究成果相結(jié)合,也能幫助學(xué)生閱讀英文文獻(xiàn)和理解相關(guān)知識點(diǎn)。
三、以提升教學(xué)效果為目的的教學(xué)方式改革
由于植物分子育種這門課程涉及的學(xué)科較多,內(nèi)容知識點(diǎn)多并且較為抽象微觀,采用多形式的教學(xué)方式就尤為重要。
1.以經(jīng)典事例和科學(xué)實(shí)證為支撐的知識可視化嘗試。知識可視化是近年發(fā)展的新興研究領(lǐng)域,指所有可以用來構(gòu)建和傳遞復(fù)雜見解的圖解手段[3]。在教學(xué)領(lǐng)域,知識可視化用視覺語言表現(xiàn)海量復(fù)雜信息,使學(xué)習(xí)者更主動地解釋和探究知識的意義,促進(jìn)記憶和新知識的應(yīng)用,已成為優(yōu)化教學(xué)效果的有效手段。在本課程教學(xué)中,筆者靈活運(yùn)用多媒體教學(xué)方式,盡量減少繁復(fù)的文字表述,以鮮明生動的圖片動畫或是影音資料,以經(jīng)典研究事例和學(xué)科領(lǐng)域涉及的社會問題為支撐,通過知識可視化提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和知識接受度。
實(shí)踐證明,以大量實(shí)際生活中的例子進(jìn)行論證說明課程知識點(diǎn),更能幫助學(xué)生理解和掌握。例如在轉(zhuǎn)基因育種中,筆者以轉(zhuǎn)基因應(yīng)用的實(shí)例—從芝士的生產(chǎn)到人胰島素的使用再到轉(zhuǎn)基因棉花降低農(nóng)藥的使用和資本投入為例,幫助學(xué)生從專業(yè)的角度加深理解。又如,在社會熱門的轉(zhuǎn)基因安全性話題上,通過師生共同搜集整理科學(xué)界和社會上熱點(diǎn)案例的方式,加以逐條說明辨析,深入解讀國內(nèi)外關(guān)于轉(zhuǎn)基因監(jiān)管的法律法規(guī)等。
在課程教學(xué)過程中,演示相關(guān)生物信息學(xué)網(wǎng)站和軟件的應(yīng)用,也能大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,幫助其學(xué)以致用。此外,由于專業(yè)培養(yǎng)方案設(shè)置,本專業(yè)大三學(xué)生已全部進(jìn)入校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)習(xí),在課程教學(xué)過程中,筆者有意識地引導(dǎo)學(xué)生將課堂中的相關(guān)知識點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)室實(shí)習(xí)過程中通過操作進(jìn)行科學(xué)實(shí)證,加深學(xué)生印象,提升教學(xué)有效性。
2.以學(xué)生為主體、科研為主導(dǎo)的翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)。翻轉(zhuǎn)課堂是一種全球教育界關(guān)注的新教學(xué)模式,通過對知識傳授和知識內(nèi)化的顛倒安排,改變了傳統(tǒng)教學(xué)中的師生角色,對傳統(tǒng)教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)了革新[4]。針對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中較容易出現(xiàn)的缺乏教師引導(dǎo)、學(xué)生探索性不足的問題,筆者通過設(shè)置文獻(xiàn)精讀、小組匯報(bào)等環(huán)節(jié),建立了以學(xué)生為主體、科研為主導(dǎo)的翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)。
小組匯報(bào)是以學(xué)生為主體的教學(xué)方式。在相應(yīng)課程階段,學(xué)生以小組的形式,結(jié)合專業(yè)文獻(xiàn)檢索必修課的內(nèi)容,對指定的高水平英文文獻(xiàn)進(jìn)行檢索和精讀,對文章的研究背景、材料與方法、研究結(jié)果等內(nèi)容進(jìn)行討論,制作PPT后在課堂上由各組代表進(jìn)行專題匯報(bào)。匯報(bào)后設(shè)有提問環(huán)節(jié),鼓勵(lì)學(xué)生提出自己觀點(diǎn)及疑問,教師對匯報(bào)和提問進(jìn)行點(diǎn)評和總結(jié)。
隨著教學(xué)進(jìn)度的深入,學(xué)生從初期教師提問被動回答到逐漸可以針對文獻(xiàn)內(nèi)容主動提出問題,甚至通過數(shù)據(jù)庫對所涉及知識點(diǎn)進(jìn)行拓展檢索。筆者明顯感到學(xué)生對英文文獻(xiàn)的理解和延伸學(xué)習(xí)的能力有了明顯提高,學(xué)習(xí)的主動性也得到加強(qiáng)。該教學(xué)方式促進(jìn)了學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與教師之間的知識交流,使學(xué)生更直觀深刻的感受學(xué)習(xí)和科研的樂趣與成就感,能有效地幫助學(xué)生融入課程、掌握知識。