基于碩士研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的植物分子育種課程建設(shè)與實踐
——以甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)例

陳 濤，劉 媛，宿俊吉，王彩香，李葆春，程宏波，楊德龍

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

從2009年招收農(nóng)業(yè)專業(yè)碩士開始至今，各大農(nóng)業(yè)院校的專業(yè)學(xué)位碩士生招生人數(shù)持續(xù)不斷增長。但由于發(fā)展較晚，時間較短，農(nóng)業(yè)專業(yè)碩士的培養(yǎng)模式一直處于不斷摸索階段[1]。在“創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展”國家戰(zhàn)略背景下，農(nóng)業(yè)院校研究生教育作為我國農(nóng)業(yè)高層次創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要途徑，在國家農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化創(chuàng)新體系中發(fā)揮著知識創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、實踐創(chuàng)新的核心作用。創(chuàng)新能力是研究生主體通過創(chuàng)新性研究過程形成的一種集“創(chuàng)新個性、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新精神”為一體的綜合能力體現(xiàn)[2]。如何培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力已成為研究生培養(yǎng)教育工作的重點。

創(chuàng)新需要研究生具有扎實的理論學(xué)識，完備的知識體系，并且具有知識整合的能力。但目前研究生中部分學(xué)生存在知識體系不完善，思維方式呆板等一系列的問題。因此，教師要做好創(chuàng)新教育工作，應(yīng)建立新的創(chuàng)新理論教育，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提高學(xué)生創(chuàng)新實踐能力。針對研究生的教學(xué)過程需要伴隨知識結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化和調(diào)整。當(dāng)今世界，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，多學(xué)科融合已成為學(xué)科發(fā)展的主流。各學(xué)科間知識點的融合與貫穿對學(xué)生的創(chuàng)新能力提出了更高的要求，也對教師的教育教學(xué)工作提出更高的要求。甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)作為地方性農(nóng)業(yè)院校，需要在滿足地方經(jīng)濟(jì)與社會需求的基礎(chǔ)上，實施產(chǎn)、學(xué)、研一體化的研究生培養(yǎng)措施。在注重人才培養(yǎng)的同時，也需要提高研究生的國際化理念，培養(yǎng)一批具有國際化視野，具有較強創(chuàng)新能力的研究生[3]。

植物分子育種學(xué)是基于植物基因組學(xué)、分子生物學(xué)和分子數(shù)量遺傳學(xué)等學(xué)科的研究成果，將其應(yīng)用到植物育種中，加速植物育種質(zhì)量和提高育種效率，成為植物育種重要發(fā)展趨勢的一門新興學(xué)科。植物分子育種課程針對生物學(xué)、農(nóng)學(xué)、林學(xué)、草業(yè)等學(xué)科的碩士研究生，課程內(nèi)容主要包含分子育種工具、群體遺傳育種、植物遺傳資源、分子標(biāo)記輔助選擇育種、分子育種信息學(xué)等基本理論和方法。課程系統(tǒng)地建立了植物分子育種的知識結(jié)構(gòu)，使學(xué)生能運用所學(xué)的基本理論，解決現(xiàn)代植物育種領(lǐng)域研究中實際問題。因此課程專業(yè)性強，支撐的專業(yè)覆蓋面較廣。但課程目前尚存在一些關(guān)鍵的問題，如課程建設(shè)持續(xù)性不夠，由于課程教學(xué)內(nèi)容發(fā)展十分迅速，作為專業(yè)課，課程體系和內(nèi)容需要不斷調(diào)整和完善；教學(xué)資源還需進(jìn)一步完善，課程教學(xué)大綱、教學(xué)課件、電子教案、教學(xué)資源需要進(jìn)一步補充和修訂，同時也要滿足留學(xué)生教學(xué)的需要；教學(xué)方法和手段還比較傳統(tǒng)，并未與“互聯(lián)網(wǎng)+”教育進(jìn)行有機結(jié)合；實踐教學(xué)尚不充足，部分課程實驗由于實驗周期較長或成本較高，難以實施。因此，本文將基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的視角，結(jié)合高等農(nóng)業(yè)院校甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士研究生植物分子育種課程，對如何提高課程教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行相關(guān)探討。

1 課程教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容的建設(shè)

課程教學(xué)是研究生學(xué)習(xí)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。植物分子育種的主要教學(xué)內(nèi)容包括植物育種緒論，分子育種工具中的分子標(biāo)記、遺傳群體和遺傳圖譜、基因定位的理論與方法，植物遺傳資源的類型、特點和核心種植構(gòu)建的理論與方法，分子標(biāo)記輔助選擇育種的理論與方法，基因型與環(huán)境互作的分析，基因的分離與功能分析，基因轉(zhuǎn)移和遺傳修飾植物，知識產(chǎn)權(quán)和植物品種保護(hù)，植物各種分子育種信息和數(shù)據(jù)庫的來源、收集、整理及其管理應(yīng)用的理論與方法。從教學(xué)內(nèi)容可知，植物分子育種是一門理論教學(xué)與實踐教學(xué)相當(dāng)?shù)恼n程。而實踐教學(xué)又是鞏固知識，加深理論理解的重要手段。此外，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，一些新的理論、技術(shù)和成果源源不斷地出現(xiàn)，這些內(nèi)容也需要融入植物分子育種課程教學(xué)過程中。

研究生課程內(nèi)容的設(shè)計質(zhì)量決定了學(xué)生能否積極主動地提出問題，進(jìn)而分析問題，最終解決問題[4]。因此，研究生課程的內(nèi)容設(shè)計直接關(guān)系到研究生能否學(xué)到所需知識。同時，在課程教學(xué)工作中，教師應(yīng)當(dāng)積極引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實際，掌握科學(xué)的實驗方法，提高動手能力，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。這些相關(guān)環(huán)節(jié)都能做好，才能有效推進(jìn)研究生的創(chuàng)新思維能力。

1.1 改革現(xiàn)有的理論課程和實踐教學(xué)

在現(xiàn)有課程建設(shè)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)外分子育種的最新研究進(jìn)展，積極更新和補充教學(xué)內(nèi)容，修訂課程體系，建立、建全教學(xué)大綱，完善教案和教學(xué)課件，提高教學(xué)資料的質(zhì)量。例如依賴目前廣泛存在的各類學(xué)術(shù)性質(zhì)的微信公眾號，向?qū)W生推薦植物分子育種相關(guān)的最新研究進(jìn)展；在授課過程中設(shè)置專題性討論，立足于最新文獻(xiàn)報道，與學(xué)生在課堂上進(jìn)行討論，探討植物分子育種的應(yīng)用前景與目前存在的問題。

在植物分子育種課程教學(xué)工作中，課外與課內(nèi)、線上與線下均是其重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。因此，在注重理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步積極創(chuàng)造條件，開設(shè)一些經(jīng)典的課程實驗、課程實踐和計算機輔助模擬實踐，作為研究生課后學(xué)習(xí)的資源，提升研究生的實踐操作能力。一些計劃中的課程實驗由于耗時較久或成本過高，難以直接設(shè)計為課程實驗的實驗內(nèi)容，改為采用計算機輔助模擬實踐使學(xué)生通過模擬操作，完成課程實踐，增強學(xué)生動手能力與理論理解能力。但目前國家虛擬仿真實驗教學(xué)課程共享平臺上，僅能找到湖南人文科技學(xué)院提供的“糧食作物雜交育種虛擬仿真實驗教學(xué)項目”，尚不能滿足多元化的植物育種實驗操作，因此在課程建設(shè)過程中應(yīng)進(jìn)一步嘗試建立本地化的計算機輔助模擬實踐操作實驗，更有目的的引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行線上實驗操作。

1.2 通過專業(yè)網(wǎng)站和數(shù)據(jù)庫等教學(xué)資源進(jìn)行參考教材和參考文獻(xiàn)的擴(kuò)充

通過各種學(xué)術(shù)和數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站，搜集、整理、擴(kuò)充參考資料，選擇適宜的專業(yè)網(wǎng)站和數(shù)據(jù)庫用于課程教學(xué)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用的發(fā)展，國家及高校對“互聯(lián)網(wǎng)+”教育的建設(shè)高度重視。微課、慕課（MOOC）等多種網(wǎng)絡(luò)課程資源的出現(xiàn)，充分調(diào)動了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，使得傳統(tǒng)教學(xué)中以“教”為主的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖獭薄皩W(xué)”相長的模式，極大地拓展了教育的功能[5]。因此，在植物分子育種課程的教學(xué)中，也要善于運用這些網(wǎng)絡(luò)資源，從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

但教學(xué)過程中也需要注意到部分研究生在本科階段已經(jīng)深入學(xué)習(xí)過分子生物學(xué)的相關(guān)基礎(chǔ)知識，因此他們更希望花費較多的時間來建立新的知識系統(tǒng)，研究最新的熱點科學(xué)問題；同時，部分研究生選課的目的可能僅是出于湊學(xué)分的目的，這時線上教學(xué)如果設(shè)置不當(dāng)，容易滋生學(xué)生的應(yīng)付心理。因此，在課程設(shè)計中，主要從學(xué)生的創(chuàng)新能力角度入手，對線上課程內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治?，通過調(diào)查問卷的方式了解研究生關(guān)注的學(xué)科熱點問題，多引領(lǐng)學(xué)生關(guān)注科學(xué)前言進(jìn)展，最終充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的創(chuàng)造性與主動性。

2 教學(xué)方法與手段的改變

研究生是我國高等教育的最頂尖層次，也是培養(yǎng)高水平研究型人才的最主要手段。因此甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)作為地方農(nóng)業(yè)院校必須立足地方政府、企業(yè)需求，同時也需加強和國內(nèi)外知名高校的交流與合作，借鑒其人才培養(yǎng)方式，推動人才培養(yǎng)的深化改革，培養(yǎng)研究生的國際化思維，最終目的是培養(yǎng)出一批既能“頂天”又能“立地”的研究型和應(yīng)用型人才。隨著“一帶一路”的實施，我國在教育上也在逐步加快國際化的進(jìn)程。但中西部地區(qū)的高校由于各種因素的限制，國際化視野的教學(xué)理念仍舊未能樹立，依然需要各所高校的積極摸索[3]。

在教學(xué)工作中針對植物分子育種課程的內(nèi)容，教學(xué)方法過于簡單會對學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性造成不良影響，因此要積極嘗試改變已有的教學(xué)方法，加深教師與學(xué)生間的交流與合作，以充分挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛力。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師應(yīng)做到積極引導(dǎo)學(xué)生，強化學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。目前植物分子育種課程教學(xué)方法采用循序漸進(jìn)，深入淺出的模式進(jìn)行課堂講授、課堂討論，并結(jié)合學(xué)生課外通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫和圖書館資源自學(xué)；教學(xué)手段采用多媒體教學(xué)、板書和網(wǎng)絡(luò)資源靈活應(yīng)用的手段進(jìn)行教學(xué)；最終考核采用課程論文結(jié)合討論答辯的形式確定成績。

2.1 通過互動式教學(xué)提高學(xué)生的思考與創(chuàng)新能力

巴西教育家保羅提出，“教育和教學(xué)應(yīng)該是對話式的，是一種對話性、創(chuàng)造性的活動”[6]。因此，在課程教學(xué)方法設(shè)計中應(yīng)注重教師與學(xué)生的對話與互動[7]，以利于學(xué)生的思考和創(chuàng)新思維。美國Barrows教授創(chuàng)立以問題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方法（problembased learning，PBL）,目前已成為國際上流行的教學(xué)方法之一。PBL是一種采用小組合作為主要形式的學(xué)習(xí)方法。采用PBL法，一方面能夠促進(jìn)師生間的交流與互動，促使學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)的主動性；另一方面也會使學(xué)生分析問題，解決問題的能力進(jìn)一步提高。

因此，在現(xiàn)有教學(xué)條件的基礎(chǔ)上，本課程進(jìn)一步采用PBL教學(xué)方式來提高研究生的自主學(xué)習(xí)能力、合作共事思維和創(chuàng)新創(chuàng)造水平。在授課過程中改進(jìn)了教學(xué)方法，積極嘗試互動式、討論式教學(xué)，提升教學(xué)質(zhì)量與效果。在教學(xué)方案中設(shè)置了課前準(zhǔn)備、教學(xué)實施和課后反思等環(huán)節(jié)。但在實際授課過程中也發(fā)現(xiàn)存在著學(xué)生對PBL教學(xué)風(fēng)格認(rèn)識不足，接受程度不高等方面的問題，具體涉及的問題有學(xué)生在小組分工中任務(wù)不明確，個別學(xué)生的主動性與參與度不高，學(xué)生的知識遷移使用能力不足等。因此，尚需要進(jìn)一步提高教師在PBL教學(xué)過程中的引導(dǎo)作用，也應(yīng)在教學(xué)之后及時反思，對于教學(xué)方案做進(jìn)一步的改進(jìn)。

2.2 采用國際前沿教材提高學(xué)生的綜合素質(zhì)

目前多數(shù)研究生在外語學(xué)習(xí)中依然使用傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式，偏重于死記硬背與做題，反倒對語言的使用上十分匱乏，這違背了學(xué)習(xí)的初衷，浪費了研究生大量的學(xué)術(shù)研究時間。在課程學(xué)習(xí)中穿插相關(guān)的外文教學(xué)可幫助學(xué)生更有效的學(xué)習(xí)，對于閱讀與撰寫外文文獻(xiàn)，參與國際學(xué)術(shù)會議都會起著推動作用[8]。英文閱讀、寫作與交流能力是生命科學(xué)方向研究生的必備能力之一，采用全英文授課和互動式討論，可促進(jìn)研究生綜合素質(zhì)的提高。因此，使用原版英文教材和相關(guān)原版英文參考書，對內(nèi)容進(jìn)行全英文授課和互動式討論，可以提升碩士研究生的專業(yè)知識和英文交際能力。同時，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)也招收了不少碩士留學(xué)生，采用全英文授課和英文教材也符合國際化的教學(xué)培養(yǎng)工作的開展?？傊?，植物分子育種課程發(fā)展日新月異，需要緊扣國際前沿，采用國際最新教材，才能培養(yǎng)出具有國際優(yōu)勢水平的研究生。

3 教學(xué)實踐效果評價

植物分子育種課程的建設(shè)，以及在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)的教學(xué)實踐過程發(fā)現(xiàn)，由于課程內(nèi)容涉及植物育種前沿技術(shù)和研究成果較多，內(nèi)容新穎，因此在很大程度上拓寬了學(xué)生的知識面，使其掌握本領(lǐng)域的研究前沿，提高了選課學(xué)生主動學(xué)習(xí)的勁頭；采用課程實驗、課程實踐和計算機輔助模擬實踐后，能夠較好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生在上課過程中能保持更好的精神狀態(tài)；學(xué)生利用學(xué)校建立的網(wǎng)絡(luò)資源平臺進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)，教師在平臺上對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行追蹤，系統(tǒng)進(jìn)行自動評分，這些過程在一定程度上提高了授課效率；課堂教學(xué)過程中，進(jìn)行全英文授課，積極穿插討論，和學(xué)生進(jìn)行互動，以問題為導(dǎo)向啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考，教學(xué)中的學(xué)生反饋和最終考核結(jié)果均較以前有不少提高。

學(xué)生對于知識的遷移與應(yīng)用能力不足。在理論課考試中，對于教師課堂上直接灌輸?shù)闹R點有較好的記憶，但對于一些開放型的問題則難以作答，往往提不出自己的想法。此外，植物分子育種課程除了理論知識的學(xué)習(xí)外，也需要通過實踐教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。但由于實驗條件、實驗周期等的制約，不少實驗的開展尚不能充分滿足學(xué)生的科研訓(xùn)練需求。近年來隨著國家虛擬仿真資源平臺的建設(shè)，各類生物學(xué)虛擬仿真教學(xué)資源層出不窮。虛擬仿真實驗可以向?qū)W生直觀地展示更為立體的實驗過程，通過對相關(guān)設(shè)備和操作的具體化，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中看得更清楚，理解得更透徹，并且可以通過反復(fù)的操作演練，加深知識的記憶[9]。遺憾的是目前國家虛擬仿真資源平臺上與育種相關(guān)的課程資源依然匱乏。盡管教師在植物分子育種實驗課的授課過程中已對一些重要的實驗進(jìn)行了視頻錄制，但該方式依然停留在較低的水平上，教學(xué)方式相比虛擬仿真項目依然有很大的不足。因此，下一步課程改革的重點應(yīng)放在課程相關(guān)的虛擬仿真資源建設(shè)上來。

4 結(jié)論

植物分子育種課程內(nèi)容具有較強的理論性、實踐性、前沿性和新穎性，因此課程體系需要將植物分子育種的最新理論和創(chuàng)新實踐相結(jié)合，使課程學(xué)習(xí)既能提高理論水平，又能掌握關(guān)鍵技術(shù)，熟知相關(guān)分子育種相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等政策法規(guī)，從而有效夯實研究生有關(guān)植物育種的前沿理論技術(shù)基礎(chǔ)，拓寬專業(yè)視野。在研究生課程教學(xué)工作中，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，需要實行多類型的教學(xué)方法和手段，加強課程的前沿性和國際性，最終建立起符合農(nóng)業(yè)院校發(fā)展的高水平植物分子育種課程體系。