植物生產(chǎn)類專業(yè)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與實(shí)踐

韓秀蘭，郭風(fēng)法，鮑印廣，宋憲亮，仵允鋒，石玉，王樹蕓，劉蓮，劉超，楊猛

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山東泰安 271018）

1 植物生產(chǎn)類專業(yè)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義

植物生產(chǎn)類專業(yè)（農(nóng)學(xué)專業(yè)、植物科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、種子科學(xué)與工程專業(yè)）是實(shí)踐性極強(qiáng)的專業(yè)，包含專業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)和專業(yè)課實(shí)驗(yàn)，如植物育種學(xué)實(shí)驗(yàn)、植物生產(chǎn)學(xué)實(shí)驗(yàn)、耕作學(xué)實(shí)驗(yàn)、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)、種子生產(chǎn)學(xué)實(shí)驗(yàn)、種子檢驗(yàn)學(xué)實(shí)驗(yàn)、種子加工與儲(chǔ)藏實(shí)驗(yàn)等，其實(shí)驗(yàn)場所多為田間（教學(xué)試驗(yàn)田、實(shí)習(xí)田、教師科研田、科技示范園、學(xué)生認(rèn)知田、學(xué)生高產(chǎn)競賽田等），實(shí)驗(yàn)材料為開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。而作物生長發(fā)育與季節(jié)、天氣、氣候等因素密切相關(guān)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行的時(shí)間存在不確定性[1]。在教學(xué)手段上，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段用得多，現(xiàn)代化的教學(xué)手段用得少，這些都是制約大學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的因素[2]。

在新農(nóng)科背景下，根據(jù)不同類型學(xué)生的需要，不斷完善開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，分層次、分類型為學(xué)生創(chuàng)建開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、勤于動(dòng)手的能力，進(jìn)一步提高學(xué)生勇于創(chuàng)新、開拓的能力，敢于面對(duì)挑戰(zhàn)，對(duì)于提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力具有重要意義[3]。

2 修訂專業(yè)人才培養(yǎng)方案、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)大綱，完善實(shí)驗(yàn)課程和內(nèi)容體系

新農(nóng)科建設(shè)是新時(shí)代我國高等農(nóng)業(yè)院校突破轉(zhuǎn)型發(fā)展瓶頸、變革人才培養(yǎng)模式、服務(wù)“鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略”的重要途徑，也是農(nóng)業(yè)高校向一流大學(xué)、一流學(xué)科、一流專業(yè)邁進(jìn)的重要一步[4]。基于此，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院先后組織教授委員會(huì)成員，農(nóng)學(xué)專業(yè)、植物科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、種子科學(xué)與工程三個(gè)專業(yè)的主任、系主任，專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課骨干教師，分別到中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院、山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院等高?？蒲性核M(jìn)行人才培養(yǎng)方案調(diào)研，并對(duì)山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院畢業(yè)生在用人單位的學(xué)習(xí)情況、工作表現(xiàn)進(jìn)行調(diào)研，充分借鑒兄弟院校植物生產(chǎn)類專業(yè)培養(yǎng)方案，在充分討論、論證的基礎(chǔ)上，制定了新的植物生產(chǎn)類專業(yè)人才培養(yǎng)方案和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)大綱。新方案把主干專業(yè)課（如作物生產(chǎn)學(xué)及作物生產(chǎn)學(xué)實(shí)驗(yàn)、作物育種學(xué)及作物育種學(xué)實(shí)驗(yàn)、種子學(xué)及種子學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)、作物種子學(xué)實(shí)驗(yàn)、種子檢驗(yàn)學(xué)實(shí)驗(yàn)、種子加工與儲(chǔ)藏、種子生產(chǎn)學(xué)、耕作學(xué)及實(shí)驗(yàn)）等課程由原來在第六學(xué)期、第七學(xué)期完成調(diào)整到第五學(xué)期、第六學(xué)期完成，這樣為學(xué)生預(yù)留出充足的時(shí)間進(jìn)行創(chuàng)新性、創(chuàng)業(yè)性實(shí)驗(yàn)（試驗(yàn)）、畢業(yè)（設(shè)計(jì)）實(shí)習(xí)，通過在植物生產(chǎn)類專業(yè)不同年級(jí)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、課程論文、科研訓(xùn)練、科技競賽活動(dòng)、生產(chǎn)（設(shè)計(jì)）實(shí)習(xí)等各種形式的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)融入“創(chuàng)新思維基于實(shí)踐，始于問題”的創(chuàng)新教育理念，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與內(nèi)容上減少傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增開綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)；在骨干實(shí)驗(yàn)課程上追求科學(xué)技術(shù)的綜合性、系統(tǒng)性、先進(jìn)性與整體性，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的整體優(yōu)化（植物生產(chǎn)學(xué)實(shí)驗(yàn)、植物育種學(xué)實(shí)驗(yàn)、作物栽培學(xué)實(shí)驗(yàn)、作物育種學(xué)實(shí)驗(yàn)、遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)、作物種子學(xué)實(shí)驗(yàn)、種子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、種子加工與貯藏實(shí)驗(yàn)、種子檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)、農(nóng)業(yè)生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)、種子實(shí)驗(yàn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)等），構(gòu)建了新的實(shí)驗(yàn)課程和內(nèi)容體系，以解決重理論學(xué)習(xí)、輕實(shí)踐的問題，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位。

3 建立教科融合一體化平臺(tái)及共享運(yùn)行機(jī)制，進(jìn)一步提高實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的投資效益

（1）多年來，農(nóng)學(xué)院始終堅(jiān)持“學(xué)生為本、質(zhì)量立院、特色辦學(xué)”以及“教學(xué)是立院之本，科研是強(qiáng)院之路”的辦學(xué)理念，堅(jiān)持“教學(xué)與科研相互促進(jìn)”的強(qiáng)院戰(zhàn)略，不斷總結(jié)、探索提高科研水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量的管理體制與運(yùn)行機(jī)制。先后使用國家重點(diǎn)學(xué)科、山東省重點(diǎn)學(xué)科、國家級(jí)特色專業(yè)、山東省“雙一流”、山東省“農(nóng)學(xué)（專業(yè)群）專業(yè)”等建設(shè)經(jīng)費(fèi)8 580 余萬元，分別對(duì)科研實(shí)驗(yàn)中心、教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心、農(nóng)學(xué)實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行了統(tǒng)一分類建設(shè)。

（2）教科融合一體化平臺(tái)主要包括科研試驗(yàn)中心、教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心和農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)站。

科研試驗(yàn)中心平臺(tái)：主要負(fù)責(zé)教師科研，研究生實(shí)驗(yàn)以及本科生科研訓(xùn)練，開放式探究性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)等。為本科生的培養(yǎng)提供了寬闊的研究平臺(tái)、扎實(shí)的研究基礎(chǔ)、先進(jìn)的儀器設(shè)備和堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。在這里，本科生通過參與教師的科研項(xiàng)目、進(jìn)行科研訓(xùn)練（SRT）、畢業(yè)實(shí)習(xí)（設(shè)計(jì)）、第二課堂活動(dòng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)，進(jìn)一步提高學(xué)生分析問題能力、解決問題能力、科學(xué)研究能力及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神。

教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心主要負(fù)責(zé)本科生的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)、教學(xué)實(shí)習(xí)，部分學(xué)生的科研訓(xùn)練（SRT）、畢業(yè)實(shí)習(xí)（設(shè)計(jì)）、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐等實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，兼顧教師和研究生的部分田間實(shí)驗(yàn)材料的處理測試等實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)站主要負(fù)責(zé)科研試驗(yàn)田和教學(xué)試驗(yàn)田的材料用地規(guī)劃、通用大型農(nóng)業(yè)機(jī)械的種植、田間管理，種子加工實(shí)驗(yàn)設(shè)備、農(nóng)用機(jī)械等設(shè)備使用、管理、維護(hù)保養(yǎng)以及學(xué)生有關(guān)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備使用的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，為學(xué)生的認(rèn)知實(shí)踐和綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、學(xué)生的畢業(yè)實(shí)習(xí)（設(shè)計(jì)）、學(xué)生的科研實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練（SRT）、創(chuàng)業(yè)實(shí)踐等提供實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)場和條件。

（3）三個(gè)平臺(tái)統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)，對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員實(shí)行統(tǒng)一管理，競聘上崗。平臺(tái)進(jìn)行分類管理，其服務(wù)內(nèi)容、服務(wù)對(duì)象各有側(cè)重，人員、儀器設(shè)備、場地等資源共享，進(jìn)一步提高資源利用率，教學(xué)科研相互促進(jìn)。

4 開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施

（1）在實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織與實(shí)施方面：形成由多模塊、多實(shí)驗(yàn)課程組成的新體系，實(shí)施由必做基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、選做提高性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)組成的因材施教的分層次教學(xué)模式[1]。實(shí)現(xiàn)分層次的教學(xué)理念，以滿足不同學(xué)生通適化與個(gè)性化的需求。

（2）在重要實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)上，采取讓大一學(xué)生參觀國家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、校內(nèi)外教學(xué)科研基地等培養(yǎng)學(xué)生學(xué)農(nóng)、愛農(nóng)的專業(yè)思想、激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。給大二學(xué)生每班0.5 畝地作“認(rèn)知試驗(yàn)田”，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)規(guī)劃、種植不同的大田作物。目的是讓低年級(jí)的學(xué)生通過對(duì)各種作物的種植、觀察、調(diào)查、記載其生物學(xué)特性，培養(yǎng)觀察問題、發(fā)現(xiàn)問題的能力，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，結(jié)合專業(yè)認(rèn)知實(shí)習(xí)基地的參觀調(diào)查，激發(fā)學(xué)農(nóng)、愛農(nóng)熱情。給大三學(xué)生每班0.5 畝地作為“高產(chǎn)公關(guān)競賽綜合試驗(yàn)田”，讓他們自己規(guī)劃設(shè)計(jì)種植方案、管理措施，要求學(xué)生種植小麥或玉米，最后組織專家用聯(lián)合收割機(jī)實(shí)打測產(chǎn)收，對(duì)所有農(nóng)學(xué)、植物科學(xué)與技術(shù)、種子科學(xué)與工程三個(gè)專業(yè)10 個(gè)班級(jí)進(jìn)行評(píng)比。目的是讓學(xué)生在完成了專業(yè)基礎(chǔ)課后，在專業(yè)課的學(xué)習(xí)過程中綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和技能，重在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力。大三、大四學(xué)生利用國家級(jí)及省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（作物生物學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)業(yè)生物學(xué)國家級(jí)教學(xué)實(shí)驗(yàn)示范中心、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物生理生態(tài)與耕作綜合實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物水分生理與抗旱種質(zhì)改良實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部黃淮海玉米區(qū)域創(chuàng)新中心等）和教師的科研田、校外實(shí)踐教學(xué)基地、科研基地，進(jìn)行不同形式、不同內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、SRT 科研訓(xùn)練、科技競賽活動(dòng)、畢業(yè)（設(shè)計(jì)）實(shí)習(xí)等，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力[5]。

（3）在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段改革方面，組織有關(guān)教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員，利用現(xiàn)有的教學(xué)試驗(yàn)田、校內(nèi)植物種質(zhì)資源教學(xué)標(biāo)本園（作物標(biāo)本園、中藥植物標(biāo)本園、園藝標(biāo)本園）、教師科研田、科技示范園和20 余個(gè)校外教學(xué)基地的田間現(xiàn)場材料，先后制作了24 個(gè)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)視頻課件（植物育種學(xué)實(shí)驗(yàn)、植物生產(chǎn)學(xué)實(shí)驗(yàn)、種子檢驗(yàn)學(xué)實(shí)驗(yàn)、種子實(shí)驗(yàn)技術(shù)、耕作學(xué)實(shí)驗(yàn)、作物栽培學(xué)實(shí)驗(yàn)、遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)等課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目），豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。同時(shí)，建設(shè)了1 個(gè)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心和1 個(gè)數(shù)字化植物教學(xué)標(biāo)本園[6]，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)電子視頻化和教學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)化管理[6]。

學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)視頻課件進(jìn)行預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)，不受時(shí)間、空間、位置、頻次的限制[6]；激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)激情、興趣和積極性，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維。

（4）通過“連續(xù)四年不斷線”實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施，對(duì)傳統(tǒng)的植物生產(chǎn)類專業(yè)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、方式、方法等進(jìn)行系統(tǒng)改革。提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，進(jìn)一步調(diào)動(dòng)了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐過程中的主動(dòng)性、積極性，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”，提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，提高了學(xué)生立足解決生產(chǎn)難題、有恒心、有耐心、有目標(biāo)、有規(guī)劃、團(tuán)結(jié)協(xié)作、埋頭苦干、扎扎實(shí)實(shí)、精益求精、銳意進(jìn)取的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

5 構(gòu)建開放式實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系

（1）學(xué)院成立實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)領(lǐng)導(dǎo)小組、教學(xué)督導(dǎo)組，建立對(duì)實(shí)驗(yàn)教師評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員工作評(píng)價(jià)和對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的長效機(jī)制，以調(diào)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員和學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

（2）規(guī)范實(shí)驗(yàn)教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員管理，實(shí)驗(yàn)教師競聘實(shí)驗(yàn)課，優(yōu)先選派既有實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)又有較高理論研究水平的教師指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情；實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員實(shí)行崗位管理、競爭上崗，調(diào)動(dòng)教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的積極性。

（3）建立健全實(shí)驗(yàn)室開放管理規(guī)章制度，農(nóng)學(xué)院教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心、農(nóng)學(xué)實(shí)驗(yàn)站，科研實(shí)驗(yàn)中心實(shí)行共享、開放的實(shí)踐教學(xué)運(yùn)行機(jī)制[7]，全方位對(duì)學(xué)生開放，以滿足不同學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。

6 開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成效

植物生產(chǎn)類專業(yè)通過強(qiáng)化開放式實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)與管理，分層次、分類型讓學(xué)生進(jìn)行開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并不斷進(jìn)行深入探索、研究與實(shí)踐。一方面，激發(fā)和促進(jìn)了農(nóng)學(xué)院教師開展教學(xué)研究的積極性，近三年，先后成功申報(bào)山東省高等學(xué)校教學(xué)改革項(xiàng)目6 項(xiàng)，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目16 項(xiàng)，獲山東省教學(xué)成果二等獎(jiǎng)1 項(xiàng)，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)成果特等獎(jiǎng)2 項(xiàng)、一等獎(jiǎng)1 項(xiàng)、二等獎(jiǎng)6 項(xiàng)，發(fā)表教學(xué)研究論文31 篇。另一方面，教師將最新教研成果和科研成果及時(shí)轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，既提高了教師教學(xué)和科研水平，又為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和綜合實(shí)踐能力奠定了良好基礎(chǔ)。

近四年，農(nóng)學(xué)院植物生產(chǎn)類專業(yè)考研升學(xué)率年均53.73%（其中2020年高達(dá)62.47%），多數(shù)學(xué)生被中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、中國科學(xué)院大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)等“985”“211”大學(xué)錄取，初次就業(yè)率年均92.42%。累計(jì)為476 項(xiàng)（其中85 項(xiàng)為省級(jí)和國家級(jí)）大學(xué)生SRT 科研訓(xùn)練項(xiàng)目、55 個(gè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)提供場所和條件支持，學(xué)生覆蓋度達(dá)78.90%。獲得了包括“創(chuàng)青春”中國青年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽金獎(jiǎng)在內(nèi)的省級(jí)和國家級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)118 項(xiàng)，學(xué)生在Rice、Molecular Breeding、《中國農(nóng)業(yè)科學(xué)》、《作物學(xué)報(bào)》等國內(nèi)外知名刊物發(fā)表學(xué)術(shù)論文68 篇，獲得國家授權(quán)專利26 項(xiàng)。