作物育种学在种子科学与工程专业教学中的改革实践与探索

2021-10-09姜龙陈殿元张振宇,李春雷

天津农业科学 2021年9期

姜龙陈殿元张振宇,李春雷

摘要：课程改革是教学改革的关键，实验、实践教学改革是课程改革的难点，也是培养学生专业技能、提高综合素质及分析问题、解决问题能力的有效途径。作物育种学是种子科学与工程专业的必修课，是一门应用性和实践性较强的课程，是现代种业创新人才培养的基础课程。本课程教学体系的质量将直接影响学生的专业素质和创新能力的培养。本课程团队根据近年来在种子科学与工程专业中作物育种学的教学实践与技能培训中积累的经验和体会，对作物育种学的教学内容和教学方式进行了改革和探索，以期促进种子科学与工程专业人才培养质量的提升。

关键词：作物育种学;种子科学与工程;教学;实践

中图分类号： G642.0 文献标识码： A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.09.018

Reform Practice and Exploration of Crop Breeding in the Teaching of Seed Science and Engineering

JIANG Long，CHEN Dianyuan， ZHANG Zhenyu，LIU Chunlei

（College of Agronomy， Jilin Agricultural Science and Technology University， Jilin， Jilin 132101， China）

Abstract： Curriculum reform is the key of teaching reform， and the reform of experiment and practice teaching is the difficulty of curriculum reform. It is also an effective way to cultivate students' professional skills， improve their comprehensive quality， analyze and solve problems. Crop Breeding is a compulsory course for the major of seed science and engineering. It is an applied and practical course and a basic course for the cultivation of innovative talents in modern seed industry. The quality of the teaching system of this course will directly affect the cultivation of students' professional quality and innovation ability. Based on the experience accumulated in the teaching practice and skill training of crop breeding in seed science and engineering specialty in recent years， the teaching content and teaching method of crop breeding were reformed and explored， in order to promote the quality of talent cultivation of seed science and engineering specialty.

Key words：Crop Breeding; seed science and engineering; teaching; practice

·農业教学研究

“天下大利必归农”，农业是国家经济发展的根本，而种子是农业发展的基础。种子在农业产业链中位于最顶端，发挥着举足轻重的作用。它既是农业生产上的基本资料，也是国家粮食安全的重要保障[1]。现今，随着经济全球化的快速发展与人民生活水平的不断提高，人们对粮食的要求越来越高，造成国外种子企业进入中国种子市场，依靠着其强大的科技力量与人才力量等优势对国内种子企业发展造成了巨大的冲击，因此国内良种创制及种业人才培养工作迫在眉睫[2]。目前，我国正处于传统农业向现代农业转型的关键阶段，种业作为农业的支柱产业，其在我国实现农业现代化的重大目标中具有极为重要的作用，社会对种子科学与工程专业的人才需求不断扩大，而培养此专业人才已成为地方高等农业院校工作的重中之重[3-5]。

吉林农业科技学院作为一所地方应用型本科农业院校，其种子科学与工程专业的人才培养方案是以围绕培养能够适应我国种业发展需求，同时提高人才培养质量、人才培养模式创新为主题，培养具备种子科学与工程技术等方面知识，能在种子科学与工程技术相关部门或单位从事教学与科研、技术推广与研发、生产经营与管理等方面工作的复合应用型人才而展开的[6-7]。

作物育种学是一门以遗传学、进化论为基础的综合性应用科学[8]。科技的发展使作物育种成为高度专业化的技术工作，既需要理论知识，又需要大量的田间实践。然而，作物育种学在课程教学中存在着诸多问题。首先，在传统课堂教学中，教师的教学方法比较单一，诸如单纯理论讲授、课上讨论等，教师是课堂的主角，单纯的“填鸭式”教学方式将理论知识灌输给学生，学生在课上也经常表现出似懂非懂或者瞌睡连连的现象。其次，理论教学与作物生长的农时实际相脱节。教师不能随着农时农季的变化进行课堂+田间实践交叉式授课方式，学生在学习理论知识时感到枯燥或者被动记忆。再次，作物育种学教材更新较慢，无法与时代背景同频共振，且各类出版社出版的本教材多而杂，影响教学效果。最后，教学考核评价手段单一。在作物育种学课程成绩考核方面，仅仅以平时成绩+期末成绩相结合的方式评价学生最终成绩，且期末考试成绩比例更多。为进一步加强该课程的建设、提升本门课程在种子科学与工程专业中的教学水平和质量，吉林农业科技学院种子科学与工程专业课程组在组织实施作物育种学课程教学时，针对学生的实践性和专业性特点，从传统教学内容、教学方法、评价考核等方面进行了全面改革。

1 改革教学内容，突出实用性

地方应用型本科农业院校种子科学与工程专业的人才培养应以技能培养为重点[1-2]。因此，作物育种学作为一门农学专业课程，既要使学生掌握作物育种与种子生产的理论知识，又要掌握一些作物育种与种子生产的基本操作技能。应根据应用型农业本科院校的教学特点，遵循应用型、必要性、充分性的教学原则来进行教学内容的安排。

本课程团队对作物育种学课程体系进行了优化，合理分配了理论教学学时和实验教学学时，基本上按照1∶1的学时数展开。在注重理论知识培养的基础上，更加重视学生实践能力的培养。在理论教学环节，主要通过开展灵活多样的教学内容，例如，增设课前预习、课堂提问和讨论、案例分析等，来培养和调动学生兴趣，以提高理论教学质量。在实验教学环节，在粮食作物育种模块、经济作物育种模块、油料作物育种模块等实验教学内容基础上增加了SSR分子标记检测种子真实性（DNA真实性）实验、DUS测试实验、转基因检测实验、抗病性鉴定实验等，真正做到与种子企业和社会需求相接轨。除此之外，教学内容分为4个部分：重点讲解、一般讲解、简要介绍和学生自主学习。以玉米制种内容为例，重点讲解隔离区制种技术，概述了母本去雄技术，简要介绍了去杂去伪技术，不育系制种技术的内容要求学生通过自主学习来理解和掌握。

2 改革教学方法与手段，突出教育特色

教学组织是教学过程中必不可少的组成部分[9]。传统理论的教学方法显然不适合“新农科”背景下的应用型农业本科院校种子科学与工程专业的教学模式。因此，优化教学方式方法是十分必要的。2.1 启发式教学

启发式教学以“学习为主体，教学为主导，发展智力”为重要原则[10]。在作物育种学这门专业课的理论教学过程中，采用启发式教学手段能取得事半功倍的教学效果。例如，在“倍性育种”部分的教学过程中，教师可以提出“何谓单倍体”、“何谓多倍体”、“为什么要进行倍性育种”、“倍性育种的方法有哪些”等问题。课前设置预习环节并提出1～2个自由发挥问题，可以提高学生独立思考能力，提高课堂教学效率和学生的课堂积极性。

2.2 讨论式教学

讨论式教学法是一个螺旋式的教学过程[11]。討论性教学法主要分为以下几个环节：提问—发现信息—小组讨论—归纳总结。例如，玉米种子生产主要包括亲本繁殖、错期制种、母本去雄和种子加工4个部分，它们之间存在一定的联系。因此，教师可以详细介绍玉米杂交制种技术要点，并提出杂交作物制种与自交作物制种的技术差异是什么？玉米杂交种制种技术要点是什么？玉米繁种与制种的技术差异是什么？如何选择亲本隔离区？引导学生分组提问，进行头脑风暴，找出相关信息，进行分组讨论，然后由每组选定代表到讲台上陈述小组讨论的结果，由其他同学发表不同意见与看法，最后由教师对每组讨论的结果进行评价和总结。在整个过程中，学生为主体，教师仅仅起到主导的作用，并不影响学生的主动性，可以充分发挥学生主观能动性，并激发学生的创造性、思考能力和学习自觉性。

2.3 情境式教学

情境教学是一种充分利用形象、创造典型场景来激发学生学习情绪，使学生认知活动与情感活动相结合的教学模式[12-13]。作物育种学具有直观性和实用性等特点，所以在教学实践中不应只局限于教学理念、理论和方法的教学模式，而应努力为学生提供一个亲身体验和实践的教学环境，培养学生解决实际问题的能力。例如，在玉米种子生产过程中，父母本的性状教学、父母本的开花预测调控方法、父母本的开花习性等均可以转移到田间或者温室大棚进行现场教学，使学生体会到更大的岗位认识感，进而对玉米制种相关技术和方法有深刻的了解和掌握。

2.4 网络平台辅助教学

现有的作物育种学教材不能完全满足学生的要求，为此，课程团队根据教学目的和学生的实际情况，在已有教材的基础上，编写了电子版动态补充教案上传网络平台，把目前国内外的遗传育种学领域的新技术、新方法和研究进展及时传授给学生，保证了教材的动态性、教学内容的新颖性;补充和完善了传统教学内容;制作了主要农作物田间农事操作实习视频和主要农作物田间试验技术环节课件（PPT），发布到学习通、腾讯会议等网络教学平台上，学生通过观看PPT和田间操作视频，对实践环节有更深的了解和感受，进而对所学理论知识有深刻的理解。例如，讲解杂交育种内容时，受农时或者课程授课进度影响，学生杂交技术方法实习还没有进行，我们通过给学生制作大豆、玉米杂交育种过程PPT和杂交技术方法视频，并上传网络平台，可以让学生更直观地了解杂交过程。

3 加强实践性教学，培养学生实际操作能力

实践教学作为培养学生技术应用能力和职业能力的重要途径，是应用型农业本科教育的核心内涵之一[14]。课程组坚持知识领先、能力优先的原则，以能力培养为主线，逐步形成了“强化基础、突出应用、鼓励创新”的实验教学目标，精炼基础实验（植物保护学实验、遗传学实验、作物栽培学实验、田间试验设计与统计学实验）内容，使其与理论知识同步，以验证性实验为主，综合实验为辅，既加深理论知识的理解，又培养了实验基础技能与应用。课程增加了综合实验，实验内容表现为至少两个二级学科之间的交叉，既巩固实验技能与应用，又加强学科之间的横向联系，在宽厚基础理论与实验技能的基础上，帮助学生进行毕业论文设计和就业、进一步深造打下基础;增加了专业方向设计性实验，以设计为主，讲究做真实验，以培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，从而培养创新意识、科研作风。在实验内容选择上，力求将知识性、自主性、应用性、开放性融为一体，凸显个性化培养模式。课程组构建了作物育种学“一体化三层次”实验教学体系[15]。

4 改革评价考核的内容与方法，突出学生的主体性

传统的作物育种学考试或考核方式基本都是封闭、限时的笔试或口试。学生经常会在考试前“临阵磨枪”、“突击复习”，进行“应付式”考试。因此，改革评价考核的内容与方法迫在眉睫。为有效解决上述问题，鼓励学生积极学习，激励学生积极创新，作物育种学课程团队对种子科学与工程专业学生将采取多样化考核方式，使考核成为促进学习的途径之一。

作物育种学的成绩核算分为3个部分（图1）。在成绩核定时，明确了各个考核部分的权重。其中，理论知识掌握情况的考核权重占40%，实践综合能力占50%，创新性能力占10%。理论知识成绩部分主要由在校内上课时的随堂小考，课后作业和期末考试成绩等部分构成;实验操作完全在校内农场进行，根据学生做实验和参与教师科研项目的综合表现，包括实验操作的规范性、学生动手能力、团队协作能力、科研思维激发、结果准确性等综合实践能力的评价;创新性能力主要通过学生的文献综述成绩，参与大学生创新课题（国家级和省级等）的排名和科研论文的发表情况，课程教学中的翻转课堂成绩等进行综合评价。在2019—2020年第二学期，作物育种学课程的考核方式在2019级种子科学与工程专业进行了尝试，学生反映效果良好，学生的综合成绩均在85分以上，教师的教学效果评价为优秀。

5 结语

通过对吉林农业科技学院种子科学与工程专业作物育种学课程的改革，提高了本专业教师的教学质量和学生学习本门课程的兴趣，增强了学生的动手能力、自学能力和创新精神，就业或升学的专业学生受到了高新种企、科研院所、大专院校等诸多用人单位的欢迎。然而，教学改革是一个不断探索、总结和完善的过程。因此，为了能够真正实现作物育种学课程的教学目标，为地方或国家培养具有高技术、高素质、高质量的农业应用型人才，本课程团队教师需要继续进行长期的探索和实践，并不断进行课程的改革和优化。

参考文献：

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