基于科研和教学相结合的林业生物技术课程研究生教学改革探索

张丽杰 崔建国 吴月亮 王钦美 邓继峰

摘要 林业生物技术课程融合了林木细胞工程、基因工程、分子生物学以及林木育种学的多学科内容，其涉及的技术及相关原理信息量非常大。随着生命科学的发展，为高等农林院校林学类研究生开设的“林业生物技术”学术学位课程，对于拓宽研究生专业知识面、提高研究生科研素质起着重要的作用。因此，必须开展研究生课程教学改革，通过系统传授该领域前沿知识，提高研究生创新意识，全方位培养研究生实践能力和科研创新能力。从林业生物技术课程的教学要求和特点出发，结合林学专业人才培养目标，基于科研和教学相结合进行教学，提高教学效果的同时，以期培养研究生科研思维能力和实践能力。

关键词 林业生物技术;科研和教学;教学改革

中图分类号 S-01文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）10-0270-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.10.070

开放科学（资源服务）标識码（OSID）：

Exploration on the Postgraduate Teaching Reform of Forestry Biotechnology Course Based on the Combination of Scientific Research and Teaching

ZHANG Li-jie，CUI Jian-guo，WU Yue-liang et al （College of Forestry， Shenyang Agricultural University/Key Laboratory of Forest Tree Genetics，Breeding and Cultivation of Liaoning Province，Shenyang， Liaoning 110866）

Abstract Forestry biotechnology involves a great deal of information on technology and related principles.With the development of life sciences， the academic degree course “forestry biotechnology” offered for forestry graduate students in agricultural and forestry universities plays a very important role in broadening the professional knowledge of graduate students and improving their scientific research quality. Therefore， it is necessary to carry out education and teaching reform， actively carry out exploration and research through systematic knowledge and skills， improve graduate students innovative consciousness， and cultivate graduate students practical ability and scientific research innovation ability in an all-round way.Based on the teaching requirements and characteristics of forestry biotechnology course， combined with the training objectives of forestry professionals， the teaching was based on the combination of scientific research and teaching， improving the teaching effect， and at the same time， training the graduate students scientific research thinking ability and practical ability.

Key words Forestry biotechnology;Scientific research and teaching;Teaching reform

林业是国民经济的一个行业，包括林木的培育和种植、木材和竹材的采运，林产品的采集等。现代林业的指导思想有2个重要观点：多效用观点和永续利用观点，林业经营活动范围已经扩展为以乔木为主体的植物、动物、微生物组成的森林群落。为人类提供的产品包括生态产品、衣食住行等生活必需品、工农医等行业生产所需的基本原料。

林业的这一基本特征结合国际合作及发展组织对生物技术含义的重新定义，形成林业生物技术的基本含义是应用自然科学及工程学原理，依靠森林植物、动物、微生物作为反应器将物料加工转化，规模化生产和提供人们所需的生态环境、生物质产品和公益性服务的科学技术[1-2]。我国有丰富的林业资源，为社会提供生态产品和生物质产品两大林业产品，大多数宜林地都已种植森林植物，而尚未绿化的地区大多是存在严重干旱和盐碱等问题的困难地区。这些地区的生态修复靠传统的技术难以实现，不得不依赖适应特殊困难立地条件的超强耐逆特征的林木新品种及其配套的栽培技术体系。其中，超强耐逆优质林木新品种的培育以自然变异和选择的方法在短时间内几乎不可能，而生物技术可以通过基因重组技术克服物种之间的生殖隔离，优化和配置基因资源，定向培育人们期望的新品种。

随着科技发展的日新月异，作为一门综合性学科，近年来普遍受到世界各国的重视。我国已将生物技术列入国家中长期科学和技术发展的5个战略重点[3-4]。目前，生物技术已被广泛应用到农林业生产和科研教学工作研究中，由于生物技术实践性很强[5]，为切实培养研究生具备创新能力并拥有实践技能的复合型优秀人才，在高等农林院校林学类研究生开设“林业生物技术”学术学位课程是非常必要的，对于拓宽研究生专业知识面、提高研究生科研素质起着非常重要作用。通过多年的研究生教学发现，必须与时俱进地开展教学研究改革，通过系统的知识技能主动开展探索、研究，提高研究生的创新意识，全方位培养研究生实践能力和科研创新能力，才能更符合培养国际化创新人才的需要[6-8]。

林业生物技术课程是沈阳农业大学林学专业学术型硕士研究生学位课程，是现代生物技术的重要组成部分，同时也是现代生物学研究的重要技术工具[9]。通过该课程的学习，要求学生掌握林业生物技术在林木育种中应用的基本概念、原理和方法，掌握植物组织培养、细胞工程、基因工程的基本原理与技术[10]，并在讲授過程中引入现代生物技术的发展现状和发展前沿趋势，紧密联系生产、科研实践，结合学生毕业论文，激发研究生对科研的兴趣，提高研究生科研主动性和创新能力的培养。笔者以沈阳农业大学林学专业学术型硕士研究生学位课程林业生物技术为例，分析了目前林业生物技术课程教学中存在的问题，并针对存在的问题进行了教学改革。

1 存在问题

1.1 授课内容体系不全面

沈阳农业大学林学专业自2006年成立林木遗传育种硕士点后，开设了林木生物技术这门学位课程。该课程设课最初主要讲授植物器官离体培养、花药培养、胚胎培养、体细胞胚胎发生、人工种子、原生质体培养及体细胞杂交和突变体筛选等方面的内容，所讲内容相对简单。近年来，随着现代生物技术的迅猛发展，林业生物技术也是现代生物技术的重要组成部分，林学各学科各方向教师课题大部分与现代生物技术息息相关，因此林业生物技术课程内容要与时俱进，不断更新和完善新的教学内容，才能适应生命科学的发展趋势。

1.2 教材不适

最初授课没有一本完备的林木生物技术教材，通常借助于相关的《细胞工程》和《植物组织培养》等相关书籍，2008年谭晓风和张志毅主编的《林业生物技术》出版，在授课过程中参考了一些该书相关内容。但由于生命科学的发展，亟待需求一本完备的林业生物技术教材满足教学质量的提升。直至2017年由尹伟伦主编的《林业生物技术》出版，解决了教材内容单一及陈旧的问题。目前，关于生物技术方面的相关优秀教材层出不穷，研究生授课过程中在选择优秀教材的基础上，还要适时紧跟生命科学发展前沿，选择相关内容满足研究生教学要求。

1.3 学生基础知识薄弱

近年来，由于高校研究生扩大招生，有些学生来自三本院校或者跨专业，在本科阶段没有系统学习林学专业知识及分子生物学相关基础知识。因此，在授课过程中对这部分基础薄弱的研究生就要适当给予倾斜，尽量将一些生物技术相关基础知识结合其科研课题进行讲授，使其建立起科研自信。

2 针对目前存在的问题，制定教学改革措施

2.1 优化教学内容，关注生物技术前沿

林业生物术作为生命科学快速发展的综合性学科，其教学内容的选择既要重视基本理论的学习，同时还要及时了解掌握学科的发展前沿，尤其是一些新兴的且发展迅猛的各个领域和物种中需要的新技术就需要重点讲授，比如过表达技术、RNAi技术、基因编辑技术以及二代、三代转录组技术等，还有需要了解的蛋白质组、代谢组等多组学内容，要求学生们及时掌握。林业生物技术课程设置理论教学32学时，根据学术型硕士研究生的培养方案和教学目标，对课程教学内容和学时进行了优化，林业生物技术课程设置理论教学32学时。该课程内容由原来的只注重细胞工程理论和原理，在教学过程中逐渐优化，修订为既包括细胞工程基本原理，同时也对林木细胞工程中涉及的器官培养、组织培养、体细胞胚胎发生及影响因素、人工种子与种质保存、体细胞无性系变异诱导与筛选、原生质体培养和体细胞杂交及林木体细胞胚胎发生实例分析、老树复幼等内容进行了详细介绍。同时，还要考虑到林学专业的发展特点，侧重介绍有关林木基因工程原理及林木转基因、酵母单杂交和双杂交技术、蛋白质组学分析以及基因编辑等内容，通过实例结合教师科研让学生及时了解和掌握林木转基因新品种培育等方面的内容，重点介绍调控木质素生物合成的杨树转基因育种、促进林木生根的转基因育种、核桃转基因育种、耐旱基因工程、抗虫基因工程、与开花发育有关的基因工程等内容。林业生物技术作为林木遗传育种学科硕士研究生的一门核心主干课，旨在注重培养研究生良好的科学素质、较强的创新思维意识和实践能力。因此，如何提高学生的综合学习能力、科研能力，培养学生创造性思维和解决问题的能力，一直是人们关注的重点。

2.2 传统教学与现代教学技术相互融合充分发挥学生的积极性和主动性

在教学方法上，采用灵活的教学方法，开展了丰富多彩的课堂教学，摒弃传统灌输型课堂教学模式，强调学生在课堂上的主体作用。改变传统的“填鸭式”教学方法，引入案例教学法、互动式教学法、讨论式教学方法以及翻转课堂教学方法，将最新研究成果、最新学术前沿知识融入课堂，对现代生物技术领域前沿的相关内容进行交流和探究，达到“教”与“学”的交融，进而达到提高教学效果的一种教学方式。开展“问题教学法”以及“讨论教学法”来启发研究生思维，进而提出问题，引导学生进一步思考，激发学生的求知欲，提高学生的联想思维能力和分析问题、解决问题的能力。这种教学方法使课程主题更加明确，条理更加清晰。但考虑到该课程的性质以及生命科学的特点，在实际教学过程中通常要运用现代教育教学手段，一方面可以制作PPT、制作视频动画、运用网络下载操作视频、运用高校网络教学平台等。针对前沿热点，采取课堂讨论的形式，充分发挥学生的积极主动性。结合学生自己的论文研究内容采取翻转课堂形式，由研究生自己搜集相关资料，制作PPT，阐述自己的观点，以学生为中心主题，激发学生的科研热情和兴趣，形成专注并生动活泼的课堂氛围，让学生积极参与教学过程，深刻领会和掌握所学的理论知识，直观的将所学理论运用到科研论文中，引导学生独立思考，调动学生学习的积极主动性，从而提高学习兴趣和科研兴趣。改变教学理念，以“教”为主的教学模式向以“学”为主的教学模式转变，与传统教学相比，其在教育教学中的优势是显而易见的。

2.3 科研与教学紧密结合，将科研成果引入教学，培养研究生创新能力

为解决教学过程中对学生实际应用综合素质培养不足的问题，形成良好的研究性学习氛围和风气，培养学生创新思维和创新精神，鼓励学生自主学习，提倡指导教师在研究生入学初将科研课题告知学生，鼓励学生在上课过程中带着问题去听课，激发学生思考与自己科研内容相关且感兴趣的问题，任课教师结合自己的科研课题可以将最新的科研成果融入教学过程，切实解决实践创新教学与基础理论的融合问题，实现面向理论和实践相结合的综合素质教育教学目标。着重培养研究生科研及创新能力，使之具备生命科学相关学科的基本理论和实践技能，科研和教学相融合，提高研究生科学素养。

在多年的教学过程中，通常都是以教材为主，重点讲述教材中的基本理论知识。通过教学改革，优化授课内容，将科研成果和先进的生物技术理论和技能融入教学过程，为学生传授与教学内容相关的最新科研进展，使教学内容和科研发展方向和动态紧密结合，从科研课题中分解出来部分科学问题供学生研究，让研究生了解科研工作者所关心的科学问题，激发研究生的好奇心和求知欲，从而培养研究生的科研兴趣。林业生物技术这门课程的开设与研究生毕业论文研究方向息息相关，为更好地让研究生能够及早掌握科研思路和操作技能，有必要将这门课程和教师的科研成果和科研经验结合起来，将实例与理论相结合，可以使学生在学习和科研中起到事半功倍的效果。基于此，该课程在讲授过程中结合教师科研进行授课，同时对该部分内容进行延伸，启发学生，与学生一起讨论开展开放式组织培养研究的可行性。学生们在课堂上畅所欲言，放开思维，探讨开放组培遇到的问题和难题。结合教师转录组方面的研究课题为研究生讲授关于转录组方面的内容，从样品的选取、注意事项、建库、数据分析、基因筛选、qT-PCR表达分析验证以及基因克隆和生物信息学分析等进行详细讲解，使学生了解和掌握相关内容，为后期毕业论文的开展奠定基础。转基因一直是社会存在的敏感话题，在教学过程中，结合教师课题中涉及的转基因内容，为学生详细的讲授具体转基因过程及常用的转基因方法以及基因功能验证等方面的内容。针对存在的转基因敏感话题与学生们开展讨论。这些科研成果和基本理论及操作技术使研究生能够及时了解生命科学领域的最新发展和研究动向，及时掌握科研工作中一些新的技术和实验方法，以保证所授内容的新颖性，提高研究生理论知识内容，从而使课程的知识结构更为合理，保证毕业论文的顺利完成。

3 结语

通过将科研成果和教学相结合，对林业生物技术课程进行教学实践改革和探索，并采取线上、线下多种教学模式，改变传统的“填鸭式”教学方法，引入案例教学法、互动式教学法、讨论式教学方法以及翻转课堂教學方法，将最新研究成果、最新学术前沿知识融入课堂，尤其对生命科学和现代林业生物技术领域前沿的科研意识锻炼效果明显，从而把课堂死板的理论教学演变成内涵更丰富的科研素养培养。

参考文献

[1]

尹伟伦，王华芳. 林业生物技术[M].北京：科学出版社，2009.

[2] 祝剑峰，李芬.生物技术在现代林业中的应用[J].农村经济与科技，2015，26（5）：67，178.

[3] 吴顺.林业院校生物技术专业创新创业教育课程体系构建探讨[J].现代农业科技，2019（13）：243-244，246.

[4] 江力，曹树青，袁怀波，等.工科院校生物技术专业大学生创新创业能力的培养：以合肥工业大学为例[J].合 肥工 业 大 学 学 报 （社 会 科 学 版 ），2014，28（1）：120-124.

[5] 张伟，郝强，张存，等.自探共研的教学模式在《生物技术概论》本科教学中的应用[J].生物技术通讯，2015，26（2）：252-254.

[6] MONTERO FLETA B，PREZ-SABATER C.Knowledge construction and knowledge sharing：A Wiki-based approach[J]. Procedia-Soc Behav Sci，2011，28：622-627.

[7] ANALOUI B D，SAMBROOK S，DOLORIERT C H.Engaging students in group work to maximise tacit knowledge sharing and use[J]. Int J Manag Edu，2014，12（1）：35-43.

[8] 陈秋红，周仲华，王悦.农学专业现代农业生物技术课程教学改革探析[J].安徽农业科学，2018，46（31）：228-229.

[9] 万加武，程晨，王婷.基于OBE理念的细胞工程课程教学改革探索与实践[J].教育教学论坛，2020（22）：232-233.

[10] 李慧，陈玉珍，陆海.高等林业院校“生物技术导论”课程教学改革的探索[J].中国林业教育，2017，35（S1）：65-67.