碩士研究生作物分子生物學(xué)課程創(chuàng)新與實(shí)踐

康國(guó)章 李鴿子 王鵬飛 鄭旭 庫(kù)麗霞

摘要：隨著生命科學(xué)的飛速發(fā)展，分子生物學(xué)已滲透到作物學(xué)所有領(lǐng)域，“作物分子生物學(xué)”已成為高等農(nóng)業(yè)院校作物學(xué)學(xué)科碩士研究生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在提升研究生的科研水平和創(chuàng)新能力等方面發(fā)揮了重要作用。本課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)緊緊圍繞我國(guó)開(kāi)展研究生教育的目標(biāo)，針對(duì)目前碩士作物分子生物學(xué)教學(xué)中存在的主要問(wèn)題，開(kāi)展了精選基礎(chǔ)知識(shí)、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、更新教學(xué)內(nèi)容、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)和改革考核方法等課程創(chuàng)新與實(shí)踐方式，取得了良好的教學(xué)效果，對(duì)當(dāng)前新形勢(shì)下作物學(xué)高層次人才培養(yǎng)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：碩士生;作物分子生物學(xué);教學(xué)改革;創(chuàng)新與實(shí)踐

Abstract：With quick development of life science，molecular biology has gradually entered all areas of crop science，and “Crop Molecular Biology Course” has become the technological core course of crop subject in agricultural universities. It has played important roles in improving the research levels and innovation capacity for postgraduates. Based on the aim of the post graduate education for our country，our teaching team have analyzed main problems in postgraduate crop molecular biology course，and taken effective steps including carefully choosing basal elementary knowledge，promoting learning interest，innovating teaching contents，strengthening the practical teaching method，and reforming examination method. These steps have obtained the good teaching effects，effectively promoting the development of high-level talents for crop science under the present new situation.

Keywords：Postgraduate;Crop molecular biology;Teaching reform;Innovation and practice

碩士研究生教育擔(dān)負(fù)著為國(guó)家和社會(huì)培養(yǎng)高層次人才的重任，是國(guó)家創(chuàng)新體系的重要組成部分。近年來(lái)我國(guó)碩士研究生招生報(bào)名人數(shù)和錄取人數(shù)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)狀態(tài)，2017年我國(guó)碩士研究生報(bào)名人數(shù)為201萬(wàn)，錄取人數(shù)為72萬(wàn);2021 年我國(guó)碩士研究生報(bào)名人數(shù)達(dá)377 萬(wàn)人，錄取人數(shù)130萬(wàn)左右;隨著高校畢業(yè)生規(guī)模的不斷增長(zhǎng)，加上新冠肺炎對(duì)就業(yè)與出國(guó)

產(chǎn)生的影響，預(yù)計(jì)2022年考研人數(shù)將超過(guò)300萬(wàn)，錄取人數(shù)將進(jìn)一步攀升，我國(guó)已成為世界碩士研究生教育大國(guó)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，國(guó)家和社會(huì)對(duì)碩士研究生科研能力的要求越來(lái)越高。

教學(xué)質(zhì)量來(lái)源于課程建設(shè)，提高研究生課程建設(shè)質(zhì)量可為提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才提供強(qiáng)有力的支撐，2014年教育部專門出臺(tái)了《教育部關(guān)于改進(jìn)和加強(qiáng)研究生課程建設(shè)的意見(jiàn)》（教研〔2014〕5號(hào)），以加強(qiáng)高校研究生課程建設(shè)。與我國(guó)教育發(fā)達(dá)省份相比，河南省在校研究生數(shù)量偏少，但河南省高度重視研究生培養(yǎng)質(zhì)量，在教育部出臺(tái)上述文件后，河南省迅速出臺(tái)了《關(guān)于深化河南省研究生教育改革的實(shí)施意見(jiàn)》（豫教研〔2014〕81號(hào)），以強(qiáng)化河南研究生教育課程體系建設(shè)，促進(jìn)河南研究生教育質(zhì)量提升和內(nèi)涵發(fā)展。

二十一世紀(jì)是生命科學(xué)迅猛發(fā)展的世紀(jì)，分子生物學(xué)以核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)及其在遺傳信息傳遞中的作用和功能為主要研究?jī)?nèi)容，是當(dāng)前生命科學(xué)中發(fā)展最快并成為與其它學(xué)科廣泛交叉與滲透的重要前沿領(lǐng)域，是現(xiàn)代生命科學(xué)中最具活力的帶頭學(xué)科之一。目前，分子生物學(xué)的理論與技術(shù)已滲透到作物學(xué)所有領(lǐng)域，它極大帶動(dòng)了作物學(xué)一級(jí)學(xué)科下面的作物遺傳育種、作物栽培學(xué)與耕作學(xué)、作物生理學(xué)等二級(jí)學(xué)科的全面進(jìn)步。在分子生物應(yīng)用日益普遍的當(dāng)今，掌握與應(yīng)用分子生物學(xué)理論及技術(shù)，已成為當(dāng)代農(nóng)業(yè)科研工作者特別是作物學(xué)學(xué)科研究生的緊迫任務(wù)，也是評(píng)價(jià)該學(xué)科研究生科研創(chuàng)新能力的重要指標(biāo)。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究生院和農(nóng)學(xué)院非常重視作物分子生物學(xué)教學(xué)，自2009年以來(lái)一直將作物分子生物學(xué)設(shè)置為作物學(xué)學(xué)科碩士研究生專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程于2018年入選了第四批河南省研究生教育優(yōu)質(zhì)課程。本課程團(tuán)隊(duì)自2012年以來(lái)一直承擔(dān)碩士研究生作物分子生物學(xué)課程的教學(xué)任務(wù)，本文對(duì)該課程教學(xué)存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，對(duì)構(gòu)建課程教學(xué)體系進(jìn)行了探索，達(dá)到了提高教學(xué)效果和研究生科研創(chuàng)新能力的目標(biāo)。

1 存在的主要問(wèn)題

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)作物學(xué)學(xué)科碩士研究生專業(yè)背景來(lái)源較廣，雖然以農(nóng)學(xué)專業(yè)最多，但還涉及了植保、園林、園藝、植物學(xué)等相關(guān)專業(yè)，加上本科院校間授課的差異，一些研究生缺乏本科作物分子生物學(xué)的學(xué)習(xí)背景，研究生之間作物分子生物學(xué)基礎(chǔ)水平相差較大，課堂內(nèi)容講授難度很大。如何讓作物分子生物學(xué)背景不同的一年級(jí)研究生通過(guò)這門課程的學(xué)習(xí)，不僅掌握作物分子生物學(xué)基礎(chǔ)理論，同時(shí)又避免和本科教學(xué)重復(fù)，拓寬研究生視野，提高創(chuàng)新能力，是本課程面臨的一大難題;目前缺乏適合農(nóng)業(yè)高等院校研究生使用的作物分子生物學(xué)教材，綜合院校的研究生分子生物學(xué)教材涉及動(dòng)物與醫(yī)學(xué)方面的研究?jī)?nèi)容較多，而涉及作物學(xué)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展涵蓋不全面，如何精選教學(xué)內(nèi)容，在有限時(shí)間內(nèi)讓作物學(xué)領(lǐng)域研究生迅速掌握分子生物學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)知識(shí)，也是本課程的一大難題;自20世紀(jì)80年代分子生物學(xué)創(chuàng)建以來(lái)，特別是近些年作物分子生物學(xué)研究領(lǐng)域的新理論與新技術(shù)蓬勃發(fā)展，學(xué)科分支越來(lái)越廣，知識(shí)浩如煙海，且更新非常快，在目前教學(xué)改革要求壓縮課時(shí)大背景下，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究生作物分子生物學(xué)課程設(shè)置為32學(xué)時(shí)，這要求授課團(tuán)隊(duì)優(yōu)化出適合作物學(xué)研究生的教學(xué)內(nèi)容，在較短時(shí)間內(nèi)，讓研究生掌握作物分子生物學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)知識(shí)與前沿研究進(jìn)展。

結(jié)合河南農(nóng)業(yè)大學(xué)作物學(xué)學(xué)科碩士研究生的實(shí)際特點(diǎn)，本課程授課團(tuán)隊(duì)從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)方式和考核方法等方面對(duì)“作物分子生物學(xué)”課程進(jìn)行了創(chuàng)新與實(shí)踐，加強(qiáng)了課程建設(shè)，充分發(fā)揮了課程教學(xué)改革在研究生創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式中的作用。

2 課程教學(xué)的主要改革內(nèi)容

2.1 精選基礎(chǔ)知識(shí)

授課團(tuán)隊(duì)從分子生物學(xué)教材中選取核心內(nèi)容，達(dá)到奠定基礎(chǔ)知識(shí)的目的。從朱玉賢教授等編著的《現(xiàn)代分子生物學(xué)》（第五版）和吳乃虎教授編著的《基因工程原理》中，選取分子生物學(xué)的三大原則、核酸的生物合成與調(diào)控、蛋白質(zhì)的生物合成與調(diào)控、基因克隆的主要技術(shù)、載體的選擇及準(zhǔn)備、目的DNA與載體的連接、基因表達(dá)調(diào)控等內(nèi)容，講授分子生物學(xué)核心基礎(chǔ)知識(shí)。從張樺教授等編著的《分子生物學(xué)原理與應(yīng)用》中選取作物表達(dá)載體的構(gòu)建、作物轉(zhuǎn)基因的過(guò)程、轉(zhuǎn)基因植株的鑒定、作物轉(zhuǎn)基因安全性評(píng)價(jià)等作物分子生物學(xué)應(yīng)用最廣泛知識(shí)與方法，講授作物分子生物學(xué)的主要技術(shù)。這些對(duì)分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和主要技術(shù)的有側(cè)重選擇，有利于作物學(xué)研究生在有限的授課時(shí)間內(nèi)，迅速掌握作物分子生物學(xué)領(lǐng)域的核心知識(shí)，并應(yīng)用到他們即將開(kāi)展的科學(xué)研究中。

2.2 激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

分子生物學(xué)每一步前進(jìn)歷程的重大突破與前進(jìn)歷程，都有一塊諾貝爾生理學(xué)/醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)和化學(xué)獎(jiǎng)的豐碑。在傳統(tǒng)教學(xué)基礎(chǔ)上，本課程引入案例教學(xué)法，利用研究生對(duì)“諾貝爾獎(jiǎng)”的高度興趣，將諾貝爾生理學(xué)/醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)與化學(xué)獎(jiǎng)的分子生物學(xué)重大成果引入到本課程中，通過(guò)回顧和總結(jié)分子生物學(xué)每一次輝煌而又好艱辛的科學(xué)歷程，從而激發(fā)研究生堅(jiān)忍不拔攀登科學(xué)高峰的毅力。講授了1933年的“基因存在于染色體上”、1946年的“酶和病毒蛋白質(zhì)純結(jié)晶”、1958年的“胰島素的化學(xué)結(jié)構(gòu)和細(xì)菌的基因組和遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)”、1959年的“人工合成核酸并發(fā)現(xiàn)其生理作用”、1962年的“脫氧核糖核酸DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)”、1965年的“遺傳信息的逆轉(zhuǎn)錄”、1969年的“DNA是遺傳物質(zhì)”、1978年的“限制性內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)及其在分子遺傳學(xué)中的應(yīng)用”、1993年的“PCR技術(shù)”、2002年的“利用質(zhì)譜測(cè)定生物大分子的三維結(jié)構(gòu)”、2017年的“生物鐘”等諾貝爾生理學(xué)/醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)與化學(xué)獎(jiǎng)的重大發(fā)現(xiàn)。突出講授了我國(guó)科學(xué)家首次獲得諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)的屠呦呦研究員，詳細(xì)敘述了她在發(fā)現(xiàn)青蒿素治療瘧疾病的艱苦歷程，總結(jié)了她的三方面科學(xué)精神：腳踏實(shí)地，經(jīng)受失敗;嚴(yán)謹(jǐn)專注，精益求精;團(tuán)結(jié)協(xié)作，攻堅(jiān)克難。這些案例式教學(xué)，深化了研究生對(duì)分子生物學(xué)主要內(nèi)容的記憶，極大程度激發(fā)了研究生對(duì)科學(xué)研究的興趣和共鳴，效果非常明顯。

2.3 更新授課內(nèi)容

自20世紀(jì)80年代分子生物學(xué)創(chuàng)建以來(lái)，特別是近些年，分子生物學(xué)研究領(lǐng)域的新理論與新技術(shù)蓬勃發(fā)展，知識(shí)更新非?？欤@要求授課教師必須緊跟技術(shù)前沿，從浩如煙海的新知識(shí)、新方法、新成果中優(yōu)化出適合研究生的教學(xué)內(nèi)容。授課團(tuán)隊(duì)每年精練出作物分子生物學(xué)領(lǐng)域的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，同時(shí)邀請(qǐng)有關(guān)專家，講述了小麥、玉米、水稻等河南省主要農(nóng)作物的CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)、單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)、多基因表達(dá)、高效基因瞬時(shí)表達(dá)技術(shù)、分子設(shè)計(jì)育種等研究進(jìn)展，極大程度上開(kāi)闊了作物學(xué)學(xué)科研究生的學(xué)術(shù)視野，激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣。另外，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源豐富，購(gòu)買了SCI-科學(xué)引文索引、Elsevier、Wiley、Proquest、Springer、Nature電子期刊、Science電子期刊、CNKI全文、萬(wàn)方期刊、維普中文期刊、超星電子書(shū)等作物生物學(xué)相關(guān)的中外文數(shù)據(jù)庫(kù)，本課程要求研究生積極參加圖書(shū)館定期舉辦文獻(xiàn)檢索方法講座，并作為課程考核的部分內(nèi)容，以幫助研究生盡快了解和掌握作物分子生物學(xué)領(lǐng)域最新研究進(jìn)展。

2.4 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

作物分子生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容多且抽象，因此，研究生很難熟練掌握與理解。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院的專家和教授在小麥、玉米、花生和水稻是河南主要農(nóng)作物方面的分子方面研究成果在全國(guó)有較大影響力。因此，本學(xué)科絕大多數(shù)研究生將圍繞這些作物從事作物分子生物學(xué)研究。本課程團(tuán)隊(duì)邀請(qǐng)本學(xué)科專家教授圍繞這幾個(gè)作物的轉(zhuǎn)錄組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)、關(guān)聯(lián)分析、群體構(gòu)建、基因圖位克隆、基因組測(cè)序、分子設(shè)計(jì)育種等研究進(jìn)展，講授自身從事作物分子生物學(xué)研究的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，將他們最新的科研成果融入到教學(xué)中，把教學(xué)內(nèi)容和實(shí)際研究緊密相結(jié)合，對(duì)科研思路、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、研究方法等方面進(jìn)行重點(diǎn)介紹，以盡可能貼近研究生即將從事的研究?jī)?nèi)容，解決基礎(chǔ)理論和實(shí)踐教學(xué)的融合問(wèn)題，幫助研究生掌握分子生物學(xué)試驗(yàn)策略與設(shè)計(jì)，培養(yǎng)其運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決作物生產(chǎn)中重大科學(xué)問(wèn)題的實(shí)踐能力。將教學(xué)內(nèi)容和生產(chǎn)生活實(shí)際及教師自己的科研工作相結(jié)合，加深研究生對(duì)所學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)其運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.5 改革考核方法

考試是高校課程教學(xué)的基本環(huán)節(jié)，它是體現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量和效果、檢查學(xué)生掌握知識(shí)程度的一種必要手段。但若考試形式單一，會(huì)對(duì)研究生掌握知識(shí)程度的考察具有一定主觀隨意性、片面性和不規(guī)范性，因此，本授課團(tuán)隊(duì)改革了作物分子生物學(xué)課程考核方法，依據(jù)多項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)研究生進(jìn)行成績(jī)考核，以達(dá)到強(qiáng)化作物分子生物基本知識(shí)和提高創(chuàng)新能力的目標(biāo)。課程成績(jī)=平時(shí)成績(jī)（出勤率+答疑提問(wèn)）15%+基礎(chǔ)知識(shí)成績(jī)40%+分子生物學(xué)試驗(yàn)設(shè)計(jì)45%三部分組成，增加了每位研究生圍繞自己研究的作物物種設(shè)計(jì)一個(gè)作物分子生物學(xué)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，這是基礎(chǔ)知識(shí)的拓展、深入與應(yīng)用，且占據(jù)最大的分?jǐn)?shù)比例，從而較全面地評(píng)價(jià)了每位研究生對(duì)作物分子生物基礎(chǔ)理論知識(shí)和創(chuàng)新能力的掌握程度，同時(shí)也調(diào)動(dòng)了研究生學(xué)習(xí)本課程的積極性和主動(dòng)性。

3 課程改革的實(shí)施效果

授課團(tuán)隊(duì)自2012年開(kāi)始對(duì)《作物分子生物學(xué)》課程進(jìn)行改革已完成9屆，當(dāng)年86名研究生，到去年的136名研究生，總計(jì)已超過(guò)1000余人完成該課程的學(xué)習(xí)。本課程團(tuán)隊(duì)改革的課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)模式的實(shí)施，顯著增強(qiáng)了研究生對(duì)分子生物學(xué)理論和研究技術(shù)的運(yùn)用能力，激發(fā)了研究生的創(chuàng)新思維。2012年河南農(nóng)業(yè)大學(xué)作物學(xué)學(xué)科碩士研究生學(xué)位論文中有61.2%的研究課題利用了作物分子生物學(xué)理論與研究技術(shù)，10年后（2021年）該學(xué)科碩士學(xué)位論文中涉及到作物分子生物學(xué)方面的研究課題增加到82.6%%，其中有13篇論文入選了河南省優(yōu)秀碩士學(xué)位論文，10人次在國(guó)家級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議獲得研究生學(xué)術(shù)報(bào)告獎(jiǎng)，一定程度表明了該課程不僅提高了作物學(xué)研究生科研選題的起點(diǎn)，而且還提升了該學(xué)科研究生的科技創(chuàng)新能力和培養(yǎng)質(zhì)量。

盡管本課程取得了較好的教學(xué)效果，但分子生物學(xué)在飛速發(fā)展，研究生在不斷變化，時(shí)代要求不斷在提高，課程建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)與長(zhǎng)期的工作，因此，本課程的質(zhì)量提升將持續(xù)在路上。研究生是未來(lái)的科研工作者，我國(guó)開(kāi)展研究生教育的目標(biāo)是把研究生培養(yǎng)成具有較強(qiáng)的科研和創(chuàng)新精神的專業(yè)人才。圍繞這一目標(biāo)，授課團(tuán)隊(duì)下一步將加強(qiáng)與重點(diǎn)院校之間研討交流，進(jìn)一步將持續(xù)更新授課內(nèi)容，增加多媒體動(dòng)畫(huà)課件，授課方式更加多樣化，讓研究生在掌握分子生物學(xué)核心理論的基礎(chǔ)上，提升其科研水平和創(chuàng)新能力，使本課程在作物學(xué)學(xué)科高素質(zhì)人才培養(yǎng)上發(fā)揮更大作用。

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基金項(xiàng)目 ?河南省研究生教育優(yōu)質(zhì)課程項(xiàng)目（2019-22）和河南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究生課程建設(shè)項(xiàng)目（209101901）

作者簡(jiǎn)介：

康國(guó)章（1971.01—），男，漢，河南伊川人，博士，研究員，研究方向?yàn)樽魑锓肿由飳W(xué)的教學(xué)和科研工作。

李鴿子（1987.06—），女，漢，河南郟縣人，博士，副研究員，研究方向?yàn)樽魑锓肿由飳W(xué)的教學(xué)和科研工作。

王鵬飛（1987.07—），男，漢，河南登封人，博士，助研，研究方向?yàn)樽魑锓肿由飳W(xué)的教學(xué)和科研工作。

鄭旭（1982.08—），男，漢，四川自貢人，博士，特聘教授，研究方向?yàn)樽魑锓肿由飳W(xué)的教學(xué)和科研工作。

庫(kù)麗霞（1975.01—），女，漢，河南濮陽(yáng)人，博士，教授，研究方向?yàn)樽魑锓肿由飳W(xué)的教學(xué)和科研工作。