科研导向的植物分子育种课程教学改革初探周练

刘畅

摘要：植物分子育种是一门综合性应用课程，文章以科学研究为导向，通过对课程开设的必要性、课程教学内容、教学方式以及课程考核方式改革的综合分析，以期提高教学效果，提升学生专业素质。

关键词：植物分子育种;科研导向;教学内容;教学方式;考核方式

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2020）21-0191-02

随着基因组学和生物信息学等学科的快速发展，水稻、玉米和大豆等多种重要农作物全基因组测序完成，这对植物育种的理论和技术产生了重大影响和改变。植物分子育种课程以遗传学和分子生物学为基础，以分子标记辅助育种和基因工程辅助育种作为作物遗传改良的主要技术手段，是一门涉及多领域多学科知识的综合性应用课程[1]。学习掌握植物分子育种的基本原理和技术，了解分子标记和基因工程在作物遗传改良上的最新进展，对于专业人才培养和促进学科发展都是非常必要的[2]。在本文中，笔者拟以科学研究为导向，结合本科生专业培养目标和日常教学实际情况，对植物分子育种课程教学改革实践进行初步探讨。

一、课程开设的必要性

课程教育必须紧跟社会发展的步伐。随着分子生物学、基因组学以及基因工程的快速发展壮大，传统育种方法不断整合新知识、新技术发展而成现代植物分子育种。分子标记辅助育种将表现型与基因型结合起来，通过标记辅助选择，加快了育种进程，还在图位克隆、种质资源鉴定、遗传多样性等研究上具有重要作用。

为使学生能够将分子生物学与传统育种相结合、将实验室工作与田间试验相结合，从而更好地理解课程的新知识和新技术，西南大学农学与生物科技学院在本科三年级农学和植物科学专业开设了植物分子育种专业推荐选修课。希望通过课程教学，使学生掌握课程知识，并通过专题论文和小组汇报形式提高学生英文文献阅读能力和理论应用在实践中的能力。

二、以科研为导向的课程内容优化

植物分子育种课程内容一共包括四个专题：分子标记辅助育种、基因组学在作物遗传改良上的应用、基因工程辅助育种以及杂种优势在育种中的应用。由于课程内容共涉及作物育种学、作物栽培学、遗传学、分子生物学、基因工程等领域的知识与研究方法，如何将复杂繁多的课程内容进行整合提升以突出学科特点，同时增加学生对学科前沿知识的了解便成了课程内容优化的重中之重。笔者以科研为导向，综合课时考量设置了两个重点课程模块：分子标记辅助育种和基因工程辅助育种。在课程内容的选择上，笔者及时更新课程知识点和领域最前沿科学研究成果，扩大学生知识面，并通过对最新的社会热门内容作为切入点，以带动学生学习积极性。例如近年热门的CRISPR/Cas9基因编辑技术在育种中的开发应用就在课程中有较为系统的介绍。笔者还将自身科研经历置于相关课程内容中，以第一手的资料讲解和经验分享帮助学生加深理解，培养学生创新精神。例如，笔者研究课题玉米籽粒突变体SSR标记的开发的相关内容，通过实验方法和结果的讲解，使学生更容易理解分子标记辅助育种的专题内容。同时，课程课件以英文为主、中文为辅，中英文结合，既直观地与学科前沿的最新研究成果相结合，也能帮助学生阅读英文文献和理解相关知识点。

三、以提升教学效果为目的的教学方式改革

由于植物分子育种这门课程涉及的学科较多，内容知识点多并且较为抽象微观，采用多形式的教学方式就尤为重要。

1.以经典事例和科学实证为支撑的知识可视化尝试。知识可视化是近年发展的新兴研究领域，指所有可以用来构建和传递复杂见解的图解手段[3]。在教学领域，知识可视化用视觉语言表现海量复杂信息，使学习者更主动地解释和探究知识的意义，促进记忆和新知识的应用，已成为优化教学效果的有效手段。在本课程教学中，笔者灵活运用多媒体教学方式，尽量减少繁复的文字表述，以鲜明生动的图片动画或是影音资料，以经典研究事例和学科领域涉及的社会问题为支撑，通过知识可视化提高学生学习热情和知识接受度。

实践证明，以大量实际生活中的例子进行论证说明课程知识点，更能帮助学生理解和掌握。例如在转基因育种中，笔者以转基因应用的实例—从芝士的生产到人胰岛素的使用再到转基因棉花降低农药的使用和资本投入为例，帮助学生从专业的角度加深理解。又如，在社会热门的转基因安全性话题上，通过师生共同搜集整理科学界和社会上热点案例的方式，加以逐条说明辨析，深入解读国内外关于转基因监管的法律法规等。

在课程教学过程中，演示相关生物信息学网站和软件的应用，也能大大提高学生的学习兴趣，帮助其学以致用。此外，由于专业培养方案设置，本专业大三学生已全部进入校内实验室进行实习，在课程教学过程中，笔者有意识地引导学生将课堂中的相关知识点在实验室实习过程中通过操作进行科学实证，加深学生印象，提升教学有效性。

2.以学生为主体、科研為主导的翻转课堂式教学。翻转课堂是一种全球教育界关注的新教学模式，通过对知识传授和知识内化的颠倒安排，改变了传统教学中的师生角色，对传统教学模式实现了革新[4]。针对翻转课堂教学中较容易出现的缺乏教师引导、学生探索性不足的问题，笔者通过设置文献精读、小组汇报等环节，建立了以学生为主体、科研为主导的翻转课堂式教学。

小组汇报是以学生为主体的教学方式。在相应课程阶段，学生以小组的形式，结合专业文献检索必修课的内容，对指定的高水平英文文献进行检索和精读，对文章的研究背景、材料与方法、研究结果等内容进行讨论，制作PPT后在课堂上由各组代表进行专题汇报。汇报后设有提问环节，鼓励学生提出自己观点及疑问，教师对汇报和提问进行点评和总结。

随着教学进度的深入，学生从初期教师提问被动回答到逐渐可以针对文献内容主动提出问题，甚至通过数据库对所涉及知识点进行拓展检索。笔者明显感到学生对英文文献的理解和延伸学习的能力有了明显提高，学习的主动性也得到加强。该教学方式促进了学生与学生、学生与教师之间的知识交流，使学生更直观深刻的感受学习和科研的乐趣与成就感，能有效地帮助学生融入课程、掌握知识。