“种子生物学”教学课程改革、建设与实践
——以甘肃农业大学为例
2017-01-11彭云玲
彭云玲
(甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室 甘肃农业大学农学院,甘肃 兰州 730070)
“种子生物学”教学课程改革、建设与实践
——以甘肃农业大学为例
彭云玲
(甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室 甘肃农业大学农学院,甘肃 兰州 730070)
以培养学生创新和探索能力为基本点,从完善教材体系,加强教师队伍建设,丰富教学内容,改进教学模式,加强实践教学,改善课程考核综合评定方式等方面阐述了甘肃农业大学种子科学与工程专业“种子生物学”课程改革、建设的思路和途径。通过课程建设与改革,不仅改善了学生学习的积极性、主动性,增强了学生分析问题、解决问题的能力和实践创新能力,而且也提高了教师的教学能力,使“教”与“学”达到了双赢。
种子生物学;课程建设;教学改革
“种子生物学”是高等农林院校种子科学与工程专业重要的课程,是一门基础理论课。该课程研究农作物种子的特征特性、生理功能和生命活动规律,主要内容包括种子的形态特征、种子化学成分、种子生理生化、种子成熟、种子休眠、种子发芽、种子寿命和种子活力等。它的任务是为学生进一步学习种子学科的其它专业课程,以及从事农业科研、种子质量检测、种子贸易、农业技术推广以及教学、生产、开发等方面的工作建立牢固的种子学基础。人才培养目标是通过产学结合、课内课外结合、校内校外结合,最终使学生理解和掌握扎实的专业知识和专业技能,培养学生过硬的专业素质。
国外在20世纪70年代初就出版了《Seed Biology》[1],我国于1958年率先在浙江农学院(现在的浙江大学)开始设立种子科学方面的教学和科研工作,随后很多农业院校都开设了种子科学方面的课程。2006-2011年,甘肃农业大学种子科学与工程专业开始招生并开设了“种子生物学”课程,总学时为32学时,2学分。2011年以后,总学时调整为40学时,2.5学分。通过调整加强了种子的化学成分、种子的形成发育与成熟、种子休眠和种子萌发等部分的内容,同时结合西部及甘肃省作物种子特点,把理论与实践有机结合起来,取得良好教学效果。
课程建设是教学基本建设的关键环节,旨在推进教育创新,深化教学改革,为学生提供优质的教学资源,提高教学质量。甘肃农业大学高度重视课程建设工作,坚持以精品课程建设为龙头,以改革课程体系和整合教学内容为重点,逐步形成了“校级重点课程→校级精品课程→省级精品课程→国家级精品课程”的课程建设体系。“种子生物学”目前是校级重点课程,在课程教学中坚持以现代教育理念为指导,以培养高素质、复合型、创新型和研究型的高级专业专门人才为宗旨。我们从教学内容、教材和教学手段等方面开始进行了系统的建设与改革,建立了相应的课程建设目标和体系,使其正一步一步朝着精品课程的方向迈进。本文以甘肃农业大学种子科学与工程专业“种子生物学”为例,分析和阐述教学课程改革、建设和实践的思路和途径,以期为同行今后的教学工作提供参考与借鉴。
1 提高专业教师水平,建设高水平师资队伍
课程建设的关键是教师[2]。一流的教师队伍方能培养一流的人才,提高教学质量的主体是教师。因此,注重教师队伍的建设应该是精品课程建设中的重点之一[3]。近年来,新知识、新思想正发生较快的变化,任课教师必须树立正确的教学科研观,加强自身业务知识的学习,及时、全面、详细、深入地获取新知识,不断提高自己的教学水平[4],让学生熟练掌握专业基础知识的同时,适度了解学科领域前沿的发展动态。为达到此目的,我们建立了完善的师资队伍。第一,充分发挥教授的学术带头作用。各学院做好学科、学术带头人的遴选和培养工作,遴选有能力有实力的教授担任主讲教师,充分发挥学术造诣功底深厚、教学经验丰富的教授的传帮带作用,将老教授的作用与中青年教师的培养相结合,形成“一帮一、一带多、多帮一、多带多”局面。第二,重视教师梯队建设,注重教师梯队的学历层次、年龄结构分布,培养能够担任精品课程教学的后续师资队伍,造就大批教学名师梯队,实现优质课程教学的接力。第三,注重青年教师培养。一方面,课程组实行青年教师导师制,由教学经验丰富的教授担任青年教师的指导教师,作为学习和生活的顾问;青年教师在正式讲授理论课前要通过试讲,教学小组全体教师参加听课,课后对试讲教师进行评论,以扬长避短;实行定期和不定期听课制度,及时发现问题,解决问题,帮助青年教师提升专业水平和专业技能。另一方面,鼓励年轻教师不断深造,不断更新知识结构、及时掌握学科发展的最新学术动态。同时,注意教学经验和方法的交流,不断提高年轻教师的教学水平,解决了本科教学中教学梯队的培养和建设问题。第四,在科研方面加强对青年教师的科研能力全面训练,培养其具有独立承担科研课题的能力,并将最新科研成果及时注入到教学中,通过科学研究促进教学质量的提高。第五,加强高等教育国际国内交流与合作,实施“迎进来,送出去”方略。为提高教学水平及质量,学校一方面邀请国内外著名的专家、学者来我校讲学或聘为客座教授、兼职教授及专职教授,另一方面有计划地选派大批中青年教师到国内外知名高校培训或科研合作,及时更新知识体系,掌握学科前沿知识。第六,加强校内试讲、听课监控及反馈机制。通过讲座、理论学习、观摩听课和经验交流等方式,从教育思想、教学方法、教学能力等各方面对新教师进行全方位培训,并运行多元化教学评价系统,建立健全了教学质量的多维监控机制。
通过师资队伍建设,目前“种子生物学”课程教学队伍由7人组成,其中教授2人(博士学位),副教授4人(博士学位),讲师1人;年龄结构上,40岁以上3人,30~35岁4人;从不同学校或科研单位取得相同(或相近)学历(或学位)人员比例为55%,其中1人获得德国波恩大学博士学位。目前,已建成一支知识结构和年龄结构合理、人员稳定、教学水平高的教学梯队。师资与学生的配置合理,本科教学中,师生比约为1∶20。同时,多数教师既担任教学任务又有科研任务,具有丰富的教学和科研实践工作经验。
2 教材建设及课程内容优化
2.1 教材的使用和建设
课程建设过程中,为了紧跟农业科学技术的发展,适应加强学生素质和能力培养的要求,本课程教材使用胡晋[5]主编的“十一五”国家级规划教材《种子生物学》,由高等教育出版社2006年5月出版。该教材吸收了国内外种子生物学的基础理论和最新研究进展,既有较强的理论性,又能密切联系实际,深入浅出地介绍种子生物学的基本原理及其应用,并系统介绍了一些新的理论和分析方法。该教材加强了种子发育和成熟、种子休眠与调控、种子萌发、种子活力和种子寿命等章节,增大了信息量。另外,还紧密结合本学科相关领域的最新发展,增加种子新技术,包括种子引发、种子超干贮藏、种子超低温贮藏和人工种子,做到了将基础理论知识与最新的研究进展相结合,使教学内容更具有先进性和实用性,使学生在基础理论知识和该学科的研究进展两个不同层次上对种子生物学有较为完整和深入的认识,更好地了解和掌握国内外种子生物学发展的现状和趋势,在更广阔和更深层次上掌握种子生物学知识,达到了拓宽学生知识面,开阔视野的教学目的。将胡晋主编出版的“面向21世纪课程教材”《种子贮藏加工》、《种子检验原理和技术》、《种子加工原理和技术》和《种子贮藏原理和技术》作为本课程的辅助教材,以利于学生更好地理解和掌握学科前沿。
2.2 优化课程体系,突出教学重点
为适应种子科学的发展,满足社会对具有扎实种子科学理论和熟练操作技能人才的需要,构建基础理论和基本技能相结合的教学体系,在该课程教学过程中,围绕种子生物学课程特点,我们将胡晋主编的《种子生物学》定为教学用书,同时以几位学者编写的教材为参考进行教案的编写。例如高荣岐和张春庆[6]主编的《种子生物学》、Fenner&Thompson主编的《The Ecology of Seeds》[7]、宋松泉等主编的《种子生物学》[8]、纪瑛和胡虹文主编的《种子生物学》[9]。
“种子生物学”课程既是基础理论课程,又是应用技术课程,不仅要使学生掌握种子形态、结构及功能形成、变化规律及调控机理的基础知识,还要使学生了解种子生产、加工、贮藏等方面的理论与基本操作知识。种子科学与工程专业所设课程间有重复章节,因此在教学过程中,围绕教学目标和教学实际情况,适时、灵活地对教学大纲进行合理调整,对各章节内容的讲授做侧重选择及适当的补充或删除,提高课程讲授效果。如该课程中的第九章(种子加工处理生物学基础)和第十章(种子贮藏生物学基础)内容与“种子贮藏与加工”课程中的内容有重复,因此,我们对其进行了删除,将其放入“种子贮藏与加工”课程中详细讲授。
另外,我们根据需要对部分章节的内容进行了补充,如“种子形成发育和成熟”一章增加了“胚挽救”内容。我们还将“种子生态”一章引入课程内容中(表1)。经过优化、整合后的种子生物学课程理论总学时为40学时,2.5学分,课程教学内容显得更系统、全面,并且避免了与其它专业课程教学内容的重复。
在课程讲授过程中始终抓住“种子生命活动规律”这条主线,将种子形态学、种子生理学、种子发育学、种子生态学、种子生物工程等相关学科融会贯通;从种子形态、发育、成熟、休眠、寿命、萌发、生态等几方面讲授,同时与种子生理、生化、遗传表达等分子生物学有机结合,对种子这一生命体进行系统的研究论述。在授课过程中突出种子生理代谢与基因表达,提出与生产密切相关的一些问题贯穿于教学实践。
表1 种子生物学课程教学内容及学时分配Table 1 The main contents of course and class hours in Seed Biology course
通过教材建设和课程内容优化,打破了对固定教材的过分依赖,使教科书与大量的指导阅读材料系统地结合起来,大大扩充了学生的视野,改变了学习过程中知识量过少、知识面过窄的状况,以利于学生更好地了解学科领域的发展动态。
3 教学方法建设和改革
3.1 多媒体自主教学模式在“种子生物学”课程教学中的实践
多媒体技术是传统教学方法的一种有效补充,可以在有限的时间内传递更多的信息。在教学过程中,充分利用多媒体的优点,把以文字表达感到单调枯燥的内容用大量高质量的实物图片生动、直观、形象地将教学中的重点和难点内容表达出来,提高了教学效率和教学质量[10-11]。在课件制作中,还注重不断改进课件内容,补充新概念和新理论,并较多地运用动画、录像和实物图片演示来阐释课程中的难点和要点,在教学中获得良好效果。如在讲解“种子萌发的生理生化变化”这一节时,种子萌发过程中的物质代谢和能量代谢比较抽象难讲解,我们通过相关图片和动画展示“种子萌发过程中贮藏物质分解、转化和利用”以及“萌发过程中的呼吸作用和能量代谢过程”,从而使学生轻松掌握了种子萌发过程及生理生化变化等内容。在讲解长命种子和短命种子这一部分内容时,利用课件呈现少见的长命种子古莲子(Nelumbonucifera)和世界上最长命的北极的羽扇豆(Lupinusmicranthus)种子以及短命种子杨树(Populusalba)和柳树(Salixspp.)的种子[5]。通过多媒体教学,使学生增加感性认识,增强和丰富了学生正确理解本课程的能力,使教学信息直接、形象、具体、有序和深入的展现在学生面前,给学生以动态、直观的感受。
同时,我们将多媒体教学与自主讲课结合起来,通过让学生制作多媒体课件、课堂讲解等环节,使其参与到课程教学的编排中去,这样不仅可以增强学生自主创新、逻辑思维等方面的能力,而且可以改善课堂氛围,激发学生的学习兴趣。教师对课程讲解一部分后,由教师将班上学生分组,并推选组长,每组根据实际情况选择讲解内容后,查阅资料制作多媒体课件,进行课堂讲解。比如“种子萌发”一章,我们实际安排6学时,老师会讲解5学时,剩下1学时,由学生(分组好以后,大家推选的组长)根据实际情况选择讲解内容并查阅资料制作多媒体课件讲解5分钟,而后授课老师进行点评,同学们提问、讨论、打分,计入平时成绩中。通过该方法的实施,不仅课堂状态发生了明显变化,而且激发了学生独立思考、自主创新的能力,达到了很好的教学效果。
3.2 改进教学方法,调动学生学习积极性
学生是教育的主体,只有激发学生的学习兴趣,才能调动学生学习的积极性和主动性[12]。在“种子生物学”教学过程中,我们尝试改变传统的教学方式方法,把教学看成师生双边活动,在教学中坚持“教为主导,学为主体”的原则,少一些“注入式”,多一些“启发式”,引导学生带着问题去自己思考、查询相关文献,探索主动、自主的学习模式。
3.2.1 课堂上将讨论式、提问式和启发式教学方法相结合 在课程学习过程中,设置学生讨论课,给学生创造表达的机会,增强学生分析问题和解决问题的能力。为此,在课堂教学中以讲重点、讲难点、讲新进展为主,部分教学内容进行师生互动。例如,在课堂讲授过程中我们会通过提问的方式引发同学们的思考。我们会问学生“种子的本质是什么?有些种子何以会有几十甚至几百、几千年的休眠期?许多种子为何能适应超干贮藏,而在超干状态下能忍受极度的高温和低温?”。更进一步我们提问“为什么现在很多植物就没有像古莲子和羽扇豆那么长的休眠期呢?我们能否通过基因导入的方法获得长命种子呢?”。另外,我们在教学过程中给学生发表自己观点和意见的机会。在课程讲授一部分后要求学生根据所学内容查阅资料选择与该课程相关的主题写一篇课程论文;除此之外,我们还让他们选择感兴趣的内容制作多媒体课件,登台讲解,发表自己的见解,同时鼓励学生相互提问、讨论。通过这一方式,提高了学生自主学习的能力,使其由知识的被动接受者变为学习的研究者。
3.2.2 采用案例教学法 案例教学法是一种以案例为基础的教学方法,是培养学生实践能力中较经典的方法[13]。例如,在讲解“种子休眠及其调控”时,我们分析小麦(Triticumaestivum)与芹菜(Celerycoriandrumsativum)种子放在一起,小麦种子发芽受到抑制,不发芽或者延迟发芽;将马铃薯(Solanumtuberosum)和大蒜(Alliumsativum)放在一起贮藏,马铃薯发芽会受到抑制,从而引出“有些发芽抑制物质没有专一性”的课程内容。又如,在讲解“种子化学成分”一章内容时,我们分析马铃薯发芽或者变绿后不能食用或者食用后有不适反应时,引出这是由于马铃薯的内源性毒物茄碱造成的,从而让学生对种子的“内源性毒物”有直观的认识。“种子生物学”与农业生产联系非常密切,所以在教学课程中要注重联系实际生活,使学生能更快更容易地掌握课程内容,从而收到事半功倍的效果。
3.2.3 理论教学和实践教学相结合 一门课程要称得上“精品”,首要条件是具备科学性、先进性、创新性和导向性的特征[2,14]。在“种子生物学”教学上,结合生产实际,实地参观种子检验站、种子加工厂、种子低温库和常温库,使学生既掌握扎实的理论知识,又掌握熟练的实践技能,提高学生的理论和实际结合能力。在授课过程中,穿插一些生产、科研、社会实践中遇到的有趣现象或问题,以引发学生的思考;同时,注重国际国内新资料、新技术的掺入,特别是结合自己的科研体验,把能体现当代学科发展特征、多学科间的知识交叉与渗透恰当地反映到教学内容中去,使学生能及时了解到学科发展的最新动态,为其探索新事物、培养独立思考和创新能力奠定基础。
3.2.4 提供教学参考书 为了提高学生主动学习的能力,我们在教学中为学生提供20多本中英文参考资料,包括《种子健康测定原理和技术》、《杂交水稻种子工程学》、《现代种子经营和管理》等,同时提供了与种子科学有关的国内外相关刊物,如《Seed Science Research》、《Seed Science and Technology》和网站,这些学习资料在学校图书馆可以借阅或上网阅读。学生反映这些参考资料能够更好地帮助他们学习和理解种子生物学课程知识,拓宽视野,有利于培养学生的创新灵感。
通过这些教学模式的改革,让学生积极参与思考与探究,培养学生独立思考、探索新事物和创新的能力,提高了学生自主学习的能力,使其由知识的被动接受者变为学习的研究者。
3.3 加强实践教学环节,鼓励学生参与科研项目
实践教学是提高本科生的综合素质和创新精神的重要环节[15-16]。因此,为达到提高大学生实践能力和创新思维能力的目的,改善重理论、轻实践,理论课时偏重,实践、实习学时偏少的现象,我们在注重课堂教学的基础上,增加实践教学内容。
首先,在实验教学过程中,为了优化种子生物学相关实验内容,将种子学、种子生物学、种子生产学、种子检验学的实验内容整合在一起进行实验教学,加大验证型实验比重,突出种子生理代谢,种子休眠调控、种子抗逆性、衰老测定等, 其中“种子生物学”的实验学时分配为17学时(表2)。通过实验教学实践,不仅使学生全面掌握种子生物学相关的实验理论和操作方法,强化学生的技能训练和创新设计,而且提高了学生的实践创新能力,培养了独立分析问题、解决问题的能力。
其次,鼓励学生参与教师的科研项目,主持或参与本科生科研训练计划项目(SRTP),锻炼其工作能力和创新能力。通过该项目的实施,学生学习课程的兴趣与信心得到了明显提高,同时也培养了学生科研动手能力、分析问题能力和团结协作的精神。
此外,在校外建立实习基地。我们通过与武威金苹果股份有限公司、景泰五谷种业股份有限公司实习单位等合作,实现“从课堂到课外、从被动到主动、从个体到协作”的课外学习新模式,以校外教学基地为平台,以充分发挥学生的主观能动性和创造力,推动了教学质量和教育水平的全面提升。
表2 种子生物学实验内容、学时分配和实验性质Table 2 The main content of experiments, class hours and experimental properties of Seed Biology
通过实践教学改革,培养了学生的专业学习兴趣,锻炼了学生将理论应用于实践的工作能力和创新能力,让学生看到学习的不足,并从中得到宝贵的经验和体验。
3.4 建立健全课程考核体系
考试是检查学生对所学知识掌握情况的重要手段。合理的考试对培养学生的创新意识、创新精神和创新能力具有重要意义[17]。为避免学生们不重视课堂教学,从而造成缺课、旷课以及对知识的理解和应用能力不足等问题,在种子生物学理论课程的考核中,设置了学生的综合成绩构成,即综合成绩=平时成绩×20%+课程论文成绩×20%+期末考试成绩×60%。平时成绩主要从出勤、课堂讨论、课件制作、学生互评等方面对学生进行综合的评价。课程论文成绩主要针对目前种子生物学学科发展的相关内容,完成1篇课程论文,学生可以在写作课程论文的过程中针对一些问题发表自己的观点,说出自己的想法,同时培养学生独立分析问题、解决问题的能力。期末考试主要考察学生对基本理论知识的记忆与理解能力,按常规方法实行闭卷考试。实验教学的考核方式我们采用实验报告占50%,平时成绩占50%的考核方式。通过改革课程考核,引导学生进行自主、探究式学习,改变了过去突击应付期末考试的现象,促进了学生学习的主动性,形成了较好的学习风气。
4 结语
课程建设是一个系统工程,涉及到教学理念、师资队伍、教学内容、教材建设、教学方法和教学管理等方面[18-19],能促进办学实力和教学水平的整体提升[20],从而最终提升教学质量。在“种子生物学”课程教学中,从建设高水平师资队伍,教材及课程体系优化,采用多媒体自主教学、讨论式、启发式、案例教学方法,开展综合性和探究性实验,加强实践教学环节,完善课程教学体系等方面进行课程改革、建设与实践,增强了学生动手能力、解决问题的能力和实践创新能力,教学质量和学生的综合素质都有了较大提高。主要表现在提高了学生学习该课程的兴趣,活跃了课堂气氛,增强了学生创新性思维、课堂表达能力,从而提高了教学效果。
教学改革是一个不断探索、不断总结、不断改进的过程[21],它需要教师不断吸收新的成果,不断更新教学内容,不断改进教学方法,加强自身的专业素质和教学能力,坚持科研与教学并重,及时阅读最新的、权威的学术期刊[22-23],不断地进行有益的探索,为我国种子科学的发展出一份力。
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(责任编辑 武艳培)
Construction, teaching reform and practice of the course of Seed Biology——A case of Gansu Agriculture University
Peng Yun-ling
(Gansu Key Lab of Crop Improvement and Germplasm Enhancement; College of Aronomy,Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China)
Taking cultivation of students’ ability of innovation and exploration as the basic point, the article elaborated the course construction and approaches on Seed Biology of Seed Science and Engineering in Gansu Agricultural University, from the perspectives of perfecting the teaching material system, strengthening the construction of teaching staff, enriching the teaching content, improving the teaching mode, reinforcing the practice teaching and improving the comprehensive assessment way of the course assessment. Through curriculum construction and reform, not only the students’ learning enthusiasm and initiative were aroused, but also their ability to analyze problems and solve problems was enhanced. Teachers’ teaching ability was raised as well. Finally, the “teaching” and “learning” win-win situation would be achieved.
Seed Biology; course construction; teaching reform
Peng Yun-ling E-mail:pengyunlingpyl@163.com
2016-01-08接受日期:2016-04-20
“种子生物学”重点课程建设项目;国家自然基金(31260330、31301333)
彭云玲(1978-),河南南阳人,女,副教授,博士,主要从事作物遗传育种及相关课程的教学和研究工作。 E-mail:pengyunlingpyl@163.com
10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0013
S31;G642.0
A
1001-0629(2016)12-2587-07*
彭云玲.“种子生物学”教学课程改革、建设与实践——以甘肃农业大学为例.草业科学,2016,33(12):2597-2603.
Peng Y L.Construction,teaching reform and practice of the course of Seed Biology——A case of Gansu Agriculture University.Pratacultural Science,2016,33(12):2597-2603.