基于“作物生物技術(shù)”課程案例庫建設(shè)的教學(xué)改革與實(shí)踐

摘 要 “作物生物技術(shù)”是多數(shù)農(nóng)業(yè)院校農(nóng)藝與種業(yè)專業(yè)碩士研究生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，針對(duì)該課程特點(diǎn)及目前教學(xué)中存在的缺少與作物生物技術(shù)緊密聯(lián)系的案例等問題，以作物育種新技術(shù)為核心，構(gòu)建了涵蓋經(jīng)典案例和前沿技術(shù)的課程案例庫，對(duì)該課程進(jìn)行了教學(xué)改革實(shí)踐。通過案例教學(xué)，學(xué)生能夠更直觀地理解作物育種的原理、方法和技術(shù)流程，將理論知識(shí)與實(shí)際操作緊密結(jié)合，提高解決實(shí)際問題的能力。

關(guān)鍵詞 作物生物技術(shù)；課程案例庫；教學(xué)改革；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.36.041

Teaching Reform and Practice Based on the Construction of Case Library for

\"Crop Biotechnology\" Course

YU Xiaoxia1， GAO Zhe2， MA Yanhong1

（1. College of Agriculture， Inner Mongolia Agricultural University， Hohhot， Inner Mongolia 010018;

2. School of Life Sciences， Inner Mongolia University， Hohhot， Inner Mongolia 010021）

Abstract \"Crop Biotechnology\" is a fundamental course for most master's students majoring in agriculture and seed industry in agricultural colleges. In response to the characteristics of this course and the lack of closely related cases in current teaching， a course case library covering classic cases and cutting-edge technologies has been constructed with new crop breeding technologies as the core， and teaching reform practices have been carried out for this course. Through case teaching， students can have a more intuitive understanding of the principles， methods， and technical processes of crop breeding， closely integrate theoretical knowledge with practical operations， and improve their ability to solve practical problems.

Keywords crop biotechnology; course case library; reform in education; practical teaching

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的飛速發(fā)展，作物育種作為提升農(nóng)作物產(chǎn)量、抗性及品質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，正經(jīng)歷著前所未有的變革。傳統(tǒng)育種方法存在周期長、效率低等瓶頸，而新技術(shù)如基因編輯、分子標(biāo)記輔助選擇等的應(yīng)用，為作物育種開辟了新路徑。然而，這些新技術(shù)的有效推廣與應(yīng)用，亟須一個(gè)系統(tǒng)化的課程案例庫作為支撐，以指導(dǎo)教學(xué)科研實(shí)踐，加速科技成果轉(zhuǎn)化。

作為研究生教育的必備環(huán)節(jié)之一，課程教學(xué)是培養(yǎng)研究生科研創(chuàng)新能力的重要基礎(chǔ)。為了進(jìn)一步提高課程教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量，加強(qiáng)研究生課程建設(shè)顯得尤為重要。根據(jù)教育部《關(guān)于改進(jìn)和加強(qiáng)研究生課程建設(shè)的意見》，一些高校已建立了自己的課程案例庫，可為師生提供豐富的教學(xué)資源。在更高層面上，教育部學(xué)位與研究生教育發(fā)展中心也設(shè)立了中國專業(yè)學(xué)位教學(xué)案例中心，以期針對(duì)不同專業(yè)類別建設(shè)國家級(jí)專業(yè)學(xué)位教學(xué)案例中心。研究生專業(yè)課程的教學(xué)目的是提高其專業(yè)素質(zhì)和專業(yè)技能，培養(yǎng)學(xué)生研究解決本專業(yè)相關(guān)課題的能力，為課題研究奠定了重要基礎(chǔ)。因此，專業(yè)課程對(duì)研究生能力的提升具有非常重要的作用?！白魑锷锛夹g(shù)”作為多數(shù)農(nóng)業(yè)院校農(nóng)藝與種業(yè)專業(yè)碩士研究生的一門專業(yè)課程，多年來大多沿用課堂講授的傳統(tǒng)教學(xué)模式，重講授輕應(yīng)用，重理論輕實(shí)踐，課堂教學(xué)中缺少與作物生物技術(shù)緊密聯(lián)系的案例，造成理論與實(shí)際脫節(jié)，使學(xué)生很難從課程學(xué)習(xí)中獲得對(duì)知識(shí)的全面理解和掌握，導(dǎo)致課程對(duì)學(xué)生的能力培養(yǎng)存在不足。因此，如何將作物生物技術(shù)與實(shí)際案例結(jié)合起來是當(dāng)前課程教學(xué)中應(yīng)解決的最關(guān)鍵的問題。

作物生物技術(shù)課程案例庫作為教學(xué)資源的重要組成部分，旨在系統(tǒng)收集、整理并優(yōu)化關(guān)于作物育種新技術(shù)的經(jīng)典案例與前沿實(shí)踐。它不僅是一個(gè)知識(shí)存儲(chǔ)庫，還是理論與實(shí)踐相結(jié)合的橋梁。通過精心篩選的案例，學(xué)生能夠直觀理解作物育種技術(shù)的復(fù)雜性與創(chuàng)新性，如基因編輯、分子標(biāo)記輔助選擇等。其特點(diǎn)在于：①實(shí)踐性強(qiáng)，每個(gè)案例均源自實(shí)際育種工作，有助于提升學(xué)生的應(yīng)用能力； ②內(nèi)容豐富，涵蓋技術(shù)原理、操作步驟、成效評(píng)估等多個(gè)維度；③動(dòng)態(tài)更新，緊跟科技前沿，確保教學(xué)內(nèi)容的時(shí)代性與前沿性；④易于檢索，科學(xué)的分類與索引系統(tǒng)便于師生快速定位所需資源，提高學(xué)習(xí)效率。

本文旨在構(gòu)建課程案例庫，聚焦于作物育種新技術(shù)的應(yīng)用，通過典型案例解析，不僅有助于深化學(xué)生對(duì)新技術(shù)的理解與掌握，還能促進(jìn)新技術(shù)在育種實(shí)踐中的廣泛應(yīng)用，對(duì)提升我國農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新能力和作物育種效率具有重要意義。

1" 課程案例庫在作物育種新技術(shù)中的應(yīng)用實(shí)踐

1.1" 分子標(biāo)記輔助選擇在作物育種中的應(yīng)用案例

在作物育種新技術(shù)中，分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)（MAS）展現(xiàn)了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)與潛力。以水稻育種為例，該技術(shù)通過檢測(cè)與目標(biāo)性狀緊密關(guān)聯(lián)的DNA分子標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)了對(duì)優(yōu)良性狀的精準(zhǔn)選擇。例如，在水稻抗旱育種中，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)李自超教授團(tuán)隊(duì)成功克隆了抗旱基因DROT1，并利用分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)，快速篩選出攜帶該基因的抗旱水稻品種。這一成果不僅提高了水稻的抗旱能力，還顯著縮短了育種周期，減少了環(huán)境因素的干擾。此外，在水稻高產(chǎn)育種中，分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)也發(fā)揮了重要作用。通過檢測(cè)與水稻產(chǎn)量相關(guān)的分子標(biāo)記，如IPA1基因，育種家能夠精準(zhǔn)地選擇出具有高產(chǎn)潛力的水稻品系。這些品系不僅分蘗數(shù)適中、穗粒數(shù)和千粒重增加，還表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗倒伏能力，從而實(shí)現(xiàn)了水稻產(chǎn)量的顯著提升。綜上所述，分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)在作物育種中的應(yīng)用案例充分展示了其高效、精準(zhǔn)的特點(diǎn)，為作物育種技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。

1.2" 全基因組選擇在作物育種中的應(yīng)用案例

全基因組選擇技術(shù)在作物育種中展現(xiàn)出了顯著的應(yīng)用潛力與優(yōu)勢(shì)。以水稻為例，該技術(shù)通過利用全基因組范圍內(nèi)的DNA分子標(biāo)記與表型數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)基因組的估計(jì)育種值（GEBV），實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜數(shù)量性狀的早期準(zhǔn)確選擇。揚(yáng)州大學(xué)和美國加州大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合發(fā)表的研究綜述指出，全基因組選擇在水稻育種中不僅能縮短育種周期，還能提高育種效率與遺傳增益。如在水稻雜交育種中，全基因組選擇技術(shù)通過評(píng)估少數(shù)雜交組合的表現(xiàn)，預(yù)測(cè)了大量潛在雜交組合的表現(xiàn)，大幅降低了田間試驗(yàn)的成本。同時(shí)，全基因組選擇在水稻自交系選擇中也表現(xiàn)出色，提高了選擇的準(zhǔn)確性。這些成功案例表明，全基因組選擇技術(shù)已成為作物育種領(lǐng)域的一項(xiàng)重要?jiǎng)?chuàng)新，為作物遺傳改良和產(chǎn)量提升開辟了新的途徑。

1.3" 信息技術(shù)在作物育種中的應(yīng)用案例

在作物育種領(lǐng)域，信息技術(shù)的應(yīng)用極大地推動(dòng)了育種效率與精度的提升。以金種子育種平臺(tái)為例，該平臺(tái)集成了先進(jìn)的生物信息技術(shù)與大數(shù)據(jù)處理能力，并將其成功應(yīng)用于水稻、玉米、小麥等多種作物。通過高通量測(cè)序、基因組關(guān)聯(lián)分析等技術(shù)，育種家能夠快速篩選出具有優(yōu)良性狀的作物基因型，大大縮短了育種周期。此外，平臺(tái)還利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作物生長環(huán)境，為精準(zhǔn)管理提供科學(xué)依據(jù)，有效提升了作物的產(chǎn)量與品質(zhì)。另一成功案例是“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系，該體系通過條形碼、二維碼等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從種子到餐桌的全鏈條追溯，確保了農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。這一技術(shù)的應(yīng)用，不僅增強(qiáng)了消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的信任度，也促進(jìn)了育種技術(shù)的規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。綜上所述，信息技術(shù)在作物育種中的應(yīng)用案例豐富多樣，不僅提高了育種效率與精度，還推動(dòng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化與可持續(xù)發(fā)展。

2" 課程案例庫應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

2.1" 課程案例庫應(yīng)用效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

在評(píng)價(jià)課程案例庫在作物育種新技術(shù)應(yīng)用中的效果時(shí)，需構(gòu)建一套科學(xué)、全面且具有可操作性的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。該體系應(yīng)涵蓋以下幾個(gè)核心方面：①內(nèi)容覆蓋度：評(píng)價(jià)案例庫是否全面覆蓋作物育種新技術(shù)的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，包括雜交育種、基因編輯、分子標(biāo)記輔助選擇等，以確保教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性。②案例真實(shí)性：評(píng)估案例是否來源于實(shí)際育種實(shí)踐，具有真實(shí)性和代表性，能夠反映當(dāng)前作物育種技術(shù)的最新進(jìn)展和應(yīng)用現(xiàn)狀。③教學(xué)效果：通過學(xué)生反饋和教學(xué)效果測(cè)試，評(píng)價(jià)案例庫在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、理解新技術(shù)原理及應(yīng)用能力方面的成效。④可操作性：考查案例庫在教學(xué)過程中的易用性，包括案例的難易程度、操作步驟的清晰性，以及是否便于師生共同分析和討論。 ⑤創(chuàng)新性：評(píng)價(jià)案例庫是否引入了前沿的育種技術(shù)和理念，是否有利于學(xué)生創(chuàng)新思維和問題解決能力的培養(yǎng)。

綜上所述，課程案例庫應(yīng)用效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)綜合考慮內(nèi)容覆蓋度、案例真實(shí)性、教學(xué)效果、可操作性和創(chuàng)新性等多個(gè)維度，以確保評(píng)價(jià)的全面性和客觀性。

2.2" 課程案例庫在提升作物育種效率方面的作用

課程案例庫作為作物育種新技術(shù)應(yīng)用教學(xué)的寶貴資源，顯著提升了育種工作的效率。通過精選國內(nèi)外成功的育種案例，該庫不僅為學(xué)生及科研人員提供了直觀的學(xué)習(xí)模板，還促進(jìn)了理論與實(shí)踐的深度融合。案例中詳盡記錄了育種過程的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)、遇到的問題及解決方案，使學(xué)習(xí)者能夠迅速掌握新技術(shù)應(yīng)用的精髓，減少試錯(cuò)成本。此外，案例庫的動(dòng)態(tài)更新機(jī)制確保了技術(shù)的時(shí)效性與前沿性，促進(jìn)了育種策略的快速迭代與優(yōu)化。

3" 課程案例庫建設(shè)與優(yōu)化的建議

3.1" 課程案例庫建設(shè)的原則與方法

課程案例庫建設(shè)應(yīng)遵循四大原則：一是代表性，選取能夠反映作物育種新技術(shù)典型應(yīng)用成效的案例，確保教學(xué)內(nèi)容的前沿性與實(shí)用性；二是系統(tǒng)性，案例需覆蓋技術(shù)原理、實(shí)施步驟、案例分析等各個(gè)環(huán)節(jié)，形成完整的知識(shí)體系；三是時(shí)效性，緊跟育種科技發(fā)展趨勢(shì)，定期更新案例庫，確保教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性和時(shí)效性；四是互動(dòng)性，鼓勵(lì)學(xué)生參與案例討論與分析，促進(jìn)理論與實(shí)踐的深度融合。

3.2" 加強(qiáng)課程案例庫更新的策略

為確保課程案例庫能夠緊跟作物育種新技術(shù)的發(fā)展步伐，課程組提出以下更新策略：①建立定期審核機(jī)制，每學(xué)年至少進(jìn)行一次全面審查，剔除過時(shí)案例，確保案例庫內(nèi)容的前沿性與時(shí)效性。②設(shè)立學(xué)生反饋渠道，鼓勵(lì)學(xué)生就案例的適用性、興趣度等提出意見，基于反饋持續(xù)優(yōu)化案例內(nèi)容。③利用數(shù)字化平臺(tái)，如在線課程管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)案例的靈活上傳與共享，加速更新進(jìn)程。

3.3" 提升課程案例庫使用效果的措施

為有效提升課程案例庫在作物育種新技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用效果，建議采取以下措施：①加強(qiáng)案例庫的動(dòng)態(tài)更新機(jī)制，定期收集國內(nèi)外最新育種技術(shù)案例，確保案例內(nèi)容的時(shí)效性和前沿性。②開展案例研討活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生與教師共同參與案例分析與討論，通過互動(dòng)式教學(xué)加深理解。 ③建立案例庫使用反饋系統(tǒng)，收集用戶意見，及時(shí)調(diào)整案例難度與呈現(xiàn)方式，以滿足不同學(xué)習(xí)層次學(xué)生的需求。 ④引入多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使案例呈現(xiàn)更加直觀生動(dòng)，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。⑤強(qiáng)化案例庫與課程教學(xué)的深度融合，將案例學(xué)習(xí)融入理論教學(xué)與實(shí)踐操作，形成系統(tǒng)化的教學(xué)模式，全面提升學(xué)生的理論素養(yǎng)與實(shí)踐能力。

4" 結(jié)語

本文通過構(gòu)建課程案例庫，深入探討了作物育種新技術(shù)在教學(xué)與實(shí)踐中的融合應(yīng)用。結(jié)果表明，課程案例庫不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容，使抽象的育種技術(shù)理論具象化，還顯著提升了學(xué)生對(duì)新技術(shù)如基因編輯、分子標(biāo)記輔助選擇及遠(yuǎn)緣雜交等方面的理解與應(yīng)用能力。案例庫中的真實(shí)項(xiàng)目案例有效激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維與問題解決能力，促進(jìn)了理論知識(shí)向?qū)嵺`技能的轉(zhuǎn)化。此外，案例庫的建立還促進(jìn)了師生間的互動(dòng)交流，為作物育種領(lǐng)域的人才培養(yǎng)提供了有力支撐。綜上所述，課程案例庫在作物育種新技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用效果顯著，對(duì)于推動(dòng)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新與人才培養(yǎng)具有重要意義。

基金項(xiàng)目：2023年度內(nèi)蒙古自治區(qū)研究生教育教學(xué)改革項(xiàng)目“作物生物技術(shù)課程教學(xué)案例庫建設(shè)”（JGCG2023054）。

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