植物組織培養(yǎng)課程建設

郝樹芹，段曦，束靖，田華英

（山東農(nóng)業(yè)工程學院，山東濟南 250100）

植物組織培養(yǎng)是20世紀初以植物生理學為基礎，以細胞全能型為理論發(fā)展起來的一門現(xiàn)代生物技術(shù)，技術(shù)含量高、應用價值好，是生物科學、生物技術(shù)、園藝、園林等專業(yè)的重要課程。植物組織培養(yǎng)技術(shù)在植物的脫毒及新品種的培育、快速繁育、遺傳轉(zhuǎn)化、種質(zhì)資源的保存和工廠化生產(chǎn)等方面得到了越來越廣泛的應用，同時在生產(chǎn)應用上也發(fā)揮著非常重要的作用，廣泛應用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、工業(yè)和醫(yī)藥業(yè)的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。植物組織培養(yǎng)成為實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)脫貧、助力鄉(xiāng)村振興的重要路徑。隨著中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程加快，鄉(xiāng)村振興、生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展等國家重點戰(zhàn)略的實施，對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高等教育提出了新需求，對創(chuàng)新應用型組織培養(yǎng)技術(shù)人才的需求越來越旺盛，要求也越來越高。

植物組織培養(yǎng)是設施農(nóng)業(yè)科學與工程專業(yè)的一門學科基礎課程，課程組經(jīng)過多年建設，該課程目前已經(jīng)形成“教師授課— 學生自主學習— 企業(yè)研發(fā)推廣”的人才培養(yǎng)模式，在校企深度合作之下，建立了以工作流程為主線的課程體系，設計了任務完成“成果+產(chǎn)品質(zhì)量檢查”的考核方式，入選山東省教育廳高校課程聯(lián)盟課程，并已登錄“智慧樹平臺”。

一、課程概況

根據(jù)《設施農(nóng)業(yè)科學與工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案》的培養(yǎng)目標，畢業(yè)核心崗位群有設施環(huán)境控制、設施植物栽培和設施工程技術(shù)等三大崗位群，設施植物栽培對應的課程有設施蔬菜栽培、設施果樹栽培、設施花卉栽培等，植物組織培養(yǎng)作為核心課程的先修課程，為學生畢業(yè)后從事設施植物種苗繁育、設施植物育種、設施植物栽培管理等方面的工作提供必要的理論、知識和技能[1]。

二、植物組織培養(yǎng)課程建設思路

（一）構(gòu)建“四結(jié)合”人才培育模式

“四結(jié)合”模式是本課程的第一大特色，主張以多元內(nèi)容的結(jié)合促進人才培養(yǎng)的綜合性[2]。首先，注重理論與產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)合。本課程教學內(nèi)容緊貼行業(yè)發(fā)展、教學項目緊跟實際生產(chǎn)，將現(xiàn)代生物技術(shù)、信息技術(shù)、工程技術(shù)等融入教學項目設計，關注以企業(yè)真實案例為呈現(xiàn)與理解理論知識的載體，提升學生對行業(yè)產(chǎn)業(yè)的了解，使學生掌握植物組織培養(yǎng)先進技術(shù)，能夠滿足產(chǎn)業(yè)對人才的需求。其次，強化教學與思政結(jié)合。以思政為引領，將中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)文化、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)文明、農(nóng)業(yè)企業(yè)文化等融入課程思政建設，在課程內(nèi)容中挖掘思政元素，在教學環(huán)節(jié)中融入思政要點，引導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，并培育其學農(nóng)、愛農(nóng)、興農(nóng)的意識，體現(xiàn)農(nóng)業(yè)院校思政特色。再次，促進校內(nèi)與校外的結(jié)合。學生在校內(nèi)完成理論與實驗學習，在合作企業(yè)通過參觀、實訓、調(diào)研，落實產(chǎn)教融合。最后，推動教學與科研結(jié)合。鼓勵教師建立科研項目，并將其成果引入教學，為畢業(yè)生創(chuàng)建新課題，實現(xiàn)教科研融合。

（二）注重學習興趣，拓展學習時間與空間

本課程以開放自主為第二特色。首先，學生自愿建立學習小組，各小組以其共同興趣選擇外植體，以外植體名稱命名小組，并采取個性化培養(yǎng)、多元化培養(yǎng)方法的方式，小組之間可以相互交流互動。其次，以學生興趣方向提供實驗空間，邀請學生自主參與教師科研項目、參與大學生科技競賽等活動，允許學生自行安排課下活動時間。通過興趣小組、學科競賽等形式，提高學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，通過拓展學習時間和空間，提高學生學習的積極性和主動性。

（三）虛實結(jié)合，提高實踐能力

獨創(chuàng)虛擬仿真技術(shù)是本課程的第三特色。植物組織培養(yǎng)要求學生能夠熟練掌握組織培養(yǎng)技術(shù)，但是由于課程上課時間有限，學生很難達到技能學習要求，同時，由于植物組織培養(yǎng)對環(huán)境的要求嚴格，操作一旦出錯，需從頭再來，造成時間和金錢的雙重損失。針對以上問題，課程組開發(fā)《草莓脫毒苗無菌接種虛擬仿真實驗》教學軟件，以仿真技術(shù)平臺為基礎，引導學生在模擬的基礎上練習植物組織培養(yǎng)的操作與技巧。一方面，可以為初學者提供練習的機會，通過熟練掌握其流程與方法，為無菌接種實驗建立技能與經(jīng)驗基礎；另一方面，可以為學生提供不同實驗方案的效果模擬，檢驗各方案的優(yōu)勢與缺陷，有利于最佳方案的篩選與設計。此外，還可以解決學生數(shù)量過多，實驗設備與材料有限的問題，通過仿真模擬代替前期多次練習的實驗過程，提高實驗教學的效率。2020年《草莓脫毒苗無菌接種虛擬仿真實驗》被山東省教育廳評為一流本科課程（虛擬仿真）。

三、植物組織培養(yǎng)課程建設措施

（一）課程目標定位

本課程是設施農(nóng)業(yè)科學與工程專業(yè)的學科基礎課程之一，為學生將來從事種苗繁育、植物育種、植物栽培等工作提供基礎理論知識與技能。因此，本課程主要包括以下三項教學目標。第一，能力目標。能設計植物組織培養(yǎng)的實驗方案；能根據(jù)外植體特征制定消毒方案；能熟練選擇合適的培養(yǎng)基并完成配置滅菌操作；能熟練掌握無菌操作；能解決褐變、玻璃化、污染等培組過程問題；能完成試管苗馴化及移栽工作。第二，知識目標。理解植物組織培養(yǎng)的意義與應用價值；掌握實驗室培養(yǎng)植物組織的技術(shù)條件、要求與指標；掌握莖尖、根、莖段等不同植物器官的培養(yǎng)方法；掌握熱處理和微莖尖脫毒方法；能鑒定并運用無病毒植物；了解組培苗的工廠化生產(chǎn)技術(shù)。第三，素質(zhì)目標。善于溝通表達，具有良好的合作意識；具備獨立、自主、終身學習的意識與能力；有耐心、有恒心，有嚴謹認真的職業(yè)態(tài)度；擁有植物資源保護意識[3]。

（二）師資力量培養(yǎng)

本課程對于教師的專業(yè)水平有著較高的要求，因此需要建立師資培訓計劃。其一，要建立新教師崗前培訓機制，對新入職教師實施培訓，通過高等教育學、高等教育心理學、科研方法論、高校教師職業(yè)道德修養(yǎng)等培訓課程，促進青年教師快速融入角色。其二，要建立青年教師導師制。組織教授與副教授為導師團隊，對青年教師進行一對一指導，提高青年教師的教學水平和科研能力。其三，要建立教師資格審定制度。每學期學校應統(tǒng)一開展教師公開課試講活動，通過檢查教師的教學資源準備、授課過程以及效果，通過審定后才能具備授課資格。其四，要建立定期教研活動規(guī)劃。每周四下午組織教研組成員開展教研活動，各個教師針對當前面臨的教學問題與困境提出有效的改革建議，同時促進教師交流，積極學習先進的教學方法與理論，了解最新的政策動態(tài)與新聞等。其五，要建立督導聽課制度。學院每學期應開展兩次督導聽課活動，針對教師的教學材料準備、教案設計、講稿內(nèi)容、教學進度、實訓成果、教學日志等進行檢查，作為教師考核的關鍵內(nèi)容之一。其六，要打造“雙師型”教師。積極鼓勵教師參與技能培訓與考核競賽，參與校企互聘活動，在實踐中提升操作技能與崗位實踐力，考取多個專業(yè)技術(shù)資格證書。通過以上培訓計劃，保證本課程師資團隊具有良好的人才結(jié)構(gòu)、師德師風、業(yè)務素質(zhì)以及學術(shù)水平。

（三）課程資源內(nèi)容

本課程的教學資源主要包括兩方面內(nèi)容，其一為線下教學資料。首先，本課程以設施農(nóng)業(yè)科學與工程專業(yè)的人才培育目標為基礎，根據(jù)當前學生就業(yè)崗位的技能要求與行業(yè)發(fā)展趨勢制訂教學大綱，并在每年根據(jù)各項變動進行調(diào)整與完善。其次，本課程理論教材選用由王蒂主編、中國農(nóng)業(yè)出版社出版的植物組織培養(yǎng)一書，該教材主要包括植物組織培養(yǎng)的概念、原理、方法及成果等教學內(nèi)容，結(jié)構(gòu)明晰、內(nèi)容豐富、理實結(jié)合，是“十三五”規(guī)劃教材。本課程實驗教材選取由白江平主編、中國農(nóng)業(yè)出版社出版的《植物組織培養(yǎng)實驗指導》，屬于農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“十三五”規(guī)劃教材。此外，本課程還設立了學生推薦書目，并且在后續(xù)還會建立具有我校特色的校本教材。最后，本課程教案與講稿配套齊全，課程以工作流程為主線設計，結(jié)合企業(yè)實際案例展開教學，將新技術(shù)與新方法融入其中。教案以2學時編制一個單元，包含課時、教學目標、教學重點、教學難點、教學過程、教學方法等板塊。

其二為線上教學資源。首先，本課程依托“智慧樹平臺”建立在線課程，由課程組全體教師參與資源建設與錄制，包括課件、講稿、試題、教學大綱、授課視頻等。其次，在線課程目前共四十節(jié)課程視頻，共503分鐘，平均每分鐘擁有一個彈題對學生進行測試；同時還包括32個非視頻資源、8套測驗與作業(yè)內(nèi)容、60道測試題、120道考試題，主要呈現(xiàn)為圖片、視頻、作業(yè)、案例、習題、論文等形式。最后，本課程擁有獨立線上習題庫。試題難度分為三個等級，由易到難數(shù)量占比為30%、40%和30%，試題覆蓋本課程所有知識點，題型包含選擇、判斷、簡述等，滿足教學需求。

（四）教學方法手段

本課程以培育應用型人才為基礎目標，教學方法堅持學生主體、能力本位的原則，采用多元化、個性化的教學手段，以提升學生的專業(yè)技能與綜合素質(zhì)。首先，本課程落實信息化教學手段。一方面構(gòu)建了全套圖文課件，另一方面具有真實的企業(yè)現(xiàn)場標準化操作流程視頻，形成了以課件為基礎，以視聽資源構(gòu)建情境案例的教學形態(tài)[4]。同時，本課程還具備各類實驗實物、圖表、圖片等輔助教具，通過與多媒體結(jié)合，形成多手段融合的靈活教學形式[5]。其次，采取模擬練習教學法。針對學生實驗，課程以仿真軟件平臺為基礎，采取虛擬仿真+模擬練習+實操三階段培養(yǎng)模式，引導學生先建立對實驗的基礎認知，熟悉實驗的基本流程與操作標準，形成經(jīng)驗與熟練度后，再轉(zhuǎn)入超凈工作臺上訓練，通過循序漸進的實驗訓練過程，不僅可以大大降低學生獨立實驗的危險性，還能提升實驗效率，挖掘?qū)W生潛能[6]。再次，采取小組合作教學。以學生自愿為基礎建立小組，各小組保持5-8人，根據(jù)課程內(nèi)容、學生興趣、培養(yǎng)材料等設計組名。根據(jù)課程內(nèi)容設計實驗項目，小組設立組長負責組員協(xié)調(diào)、溝通與任務分配，同時要傳達教師的活動安排、提示、要求等信息，并協(xié)助教師完成組內(nèi)的實驗觀察記錄。課下，小組自主結(jié)合興趣繼續(xù)實驗探索或開發(fā)，積極參與教師科研項目及科技競賽。最后，采取案例教學法。以企業(yè)實際生產(chǎn)工作案例為基礎，一方面要求學生在案例中了解企業(yè)實際情況、崗位職責、工作內(nèi)容與形式等，另一方面則要結(jié)合所學知識，解決實際案例中的問題，設計可行有效的實驗方案。此外，在課后作業(yè)批改與輔導答疑環(huán)節(jié)，本課程采取QQ群、微信群、智慧樹平臺、釘釘直播等途徑與方式展開，取得了良好效果。

（五）課程考核方式

本課程以考查為主要考核模式，以教學大綱為基礎，設計考核命題與審核標準。理論課程以課程論文與開卷考試等形式展開考核。成績評定分為兩部分，平時成績占比40%，主要包括考勤、作業(yè)、網(wǎng)課成績等，期末成績占比60%；此外還要求論文具有一定實踐與研究意義，符合格式、字數(shù)要求，并通過開題、中期以及結(jié)題答辯。

實驗課程則以實驗報告、技能考核、開卷考試等多種形式展開考查。成績評定同樣采取平時40%、期末60%的分配比例。其中報告要求完整、真實；技能考核應達到考核標準，即保證任務完成度、產(chǎn)品質(zhì)量達標、符合考核標準；具體包括操作流程、標準、熟練程度、完成質(zhì)量與速度幾個方面。同時，本課程強調(diào)過程性評價，采取逐級考核的機制，由教師、組長、組員逐層遞進，對學生的出勤、態(tài)度、素質(zhì)、創(chuàng)新、品德等方面做出綜合評價。開卷考試則設計為簡答、論述、材料分析等主觀題，試題重復度保持低于10%，難易程度為適中。

四、結(jié)束語

在高校設施農(nóng)業(yè)科學與工程專業(yè)中，植物組織培養(yǎng)課程建設具有重要的價值與意義。雖然目前該課程還缺少自主開發(fā)的校本教材，教師在實踐經(jīng)驗方面有待加強，線上課程還需要不斷完善與更新，但隨著課程組科研成果、企業(yè)標準、實踐經(jīng)驗的逐步融入，在校企合作與在線課程建設體系下，本課程將不斷優(yōu)化與完善，達到更高的品質(zhì)。