基于硕士研究生创新能力培养为导向的植物分子育种课程建设与实践——以甘肃农业大学例

陈 涛，刘 媛，宿俊吉，王彩香，李葆春，程宏波，杨德龙

（甘肃农业大学 生命科学技术学院，甘肃 兰州 730070）

从2009年招收农业专业硕士开始至今，各大农业院校的专业学位硕士生招生人数持续不断增长。但由于发展较晚，时间较短，农业专业硕士的培养模式一直处于不断摸索阶段[1]。在“创新驱动发展”国家战略背景下，农业院校研究生教育作为我国农业高层次创新型人才培养的重要途径，在国家农业现代化创新体系中发挥着知识创新、技术创新、实践创新的核心作用。创新能力是研究生主体通过创新性研究过程形成的一种集“创新个性、创新思维、创新能力、创新精神”为一体的综合能力体现[2]。如何培养研究生创新能力已成为研究生培养教育工作的重点。

创新需要研究生具有扎实的理论学识，完备的知识体系，并且具有知识整合的能力。但目前研究生中部分学生存在知识体系不完善，思维方式呆板等一系列的问题。因此，教师要做好创新教育工作，应建立新的创新理论教育，培养学生的创新意识，提高学生创新实践能力。针对研究生的教学过程需要伴随知识结构和能力结构的合理优化和调整。当今世界，随着科学技术的发展，多学科融合已成为学科发展的主流。各学科间知识点的融合与贯穿对学生的创新能力提出了更高的要求，也对教师的教育教学工作提出更高的要求。甘肃农业大学作为地方性农业院校，需要在满足地方经济与社会需求的基础上，实施产、学、研一体化的研究生培养措施。在注重人才培养的同时，也需要提高研究生的国际化理念，培养一批具有国际化视野，具有较强创新能力的研究生[3]。

植物分子育种学是基于植物基因组学、分子生物学和分子数量遗传学等学科的研究成果，将其应用到植物育种中，加速植物育种质量和提高育种效率，成为植物育种重要发展趋势的一门新兴学科。植物分子育种课程针对生物学、农学、林学、草业等学科的硕士研究生，课程内容主要包含分子育种工具、群体遗传育种、植物遗传资源、分子标记辅助选择育种、分子育种信息学等基本理论和方法。课程系统地建立了植物分子育种的知识结构，使学生能运用所学的基本理论，解决现代植物育种领域研究中实际问题。因此课程专业性强，支撑的专业覆盖面较广。但课程目前尚存在一些关键的问题，如课程建设持续性不够，由于课程教学内容发展十分迅速，作为专业课，课程体系和内容需要不断调整和完善；教学资源还需进一步完善，课程教学大纲、教学课件、电子教案、教学资源需要进一步补充和修订，同时也要满足留学生教学的需要；教学方法和手段还比较传统，并未与“互联网+”教育进行有机结合；实践教学尚不充足，部分课程实验由于实验周期较长或成本较高，难以实施。因此，本文将基于创新能力培养的视角，结合高等农业院校甘肃农业大学硕士研究生植物分子育种课程，对如何提高课程教学质量进行相关探讨。

1 课程教学目标和内容的建设

课程教学是研究生学习中的关键环节之一。植物分子育种的主要教学内容包括植物育种绪论，分子育种工具中的分子标记、遗传群体和遗传图谱、基因定位的理论与方法，植物遗传资源的类型、特点和核心种植构建的理论与方法，分子标记辅助选择育种的理论与方法，基因型与环境互作的分析，基因的分离与功能分析，基因转移和遗传修饰植物，知识产权和植物品种保护，植物各种分子育种信息和数据库的来源、收集、整理及其管理应用的理论与方法。从教学内容可知，植物分子育种是一门理论教学与实践教学相当的课程。而实践教学又是巩固知识，加深理论理解的重要手段。此外，随着科学技术的进步，一些新的理论、技术和成果源源不断地出现，这些内容也需要融入植物分子育种课程教学过程中。

研究生课程内容的设计质量决定了学生能否积极主动地提出问题，进而分析问题，最终解决问题[4]。因此，研究生课程的内容设计直接关系到研究生能否学到所需知识。同时，在课程教学工作中，教师应当积极引导学生理论联系实际，掌握科学的实验方法，提高动手能力，启发学生的创新思维能力。这些相关环节都能做好，才能有效推进研究生的创新思维能力。

1.1 改革现有的理论课程和实践教学

在现有课程建设的基础上，结合国内外分子育种的最新研究进展，积极更新和补充教学内容，修订课程体系，建立、建全教学大纲，完善教案和教学课件，提高教学资料的质量。例如依赖目前广泛存在的各类学术性质的微信公众号，向学生推荐植物分子育种相关的最新研究进展；在授课过程中设置专题性讨论，立足于最新文献报道，与学生在课堂上进行讨论，探讨植物分子育种的应用前景与目前存在的问题。

在植物分子育种课程教学工作中，课外与课内、线上与线下均是其重要的教学环节。因此，在注重理论教学的基础上，进一步积极创造条件，开设一些经典的课程实验、课程实践和计算机辅助模拟实践，作为研究生课后学习的资源，提升研究生的实践操作能力。一些计划中的课程实验由于耗时较久或成本过高，难以直接设计为课程实验的实验内容，改为采用计算机辅助模拟实践使学生通过模拟操作，完成课程实践，增强学生动手能力与理论理解能力。但目前国家虚拟仿真实验教学课程共享平台上，仅能找到湖南人文科技学院提供的“粮食作物杂交育种虚拟仿真实验教学项目”，尚不能满足多元化的植物育种实验操作，因此在课程建设过程中应进一步尝试建立本地化的计算机辅助模拟实践操作实验，更有目的的引导学生进行线上实验操作。

1.2 通过专业网站和数据库等教学资源进行参考教材和参考文献的扩充

通过各种学术和数据库网站，搜集、整理、扩充参考资料，选择适宜的专业网站和数据库用于课程教学。随着网络技术与应用的发展，国家及高校对“互联网+”教育的建设高度重视。微课、慕课（MOOC）等多种网络课程资源的出现，充分调动了学生主动学习的积极性，使得传统教学中以“教”为主的教学方式转变为“教”“学”相长的模式，极大地拓展了教育的功能[5]。因此，在植物分子育种课程的教学中，也要善于运用这些网络资源，从而调动学生的学习积极性。

但教学过程中也需要注意到部分研究生在本科阶段已经深入学习过分子生物学的相关基础知识，因此他们更希望花费较多的时间来建立新的知识系统，研究最新的热点科学问题；同时，部分研究生选课的目的可能仅是出于凑学分的目的，这时线上教学如果设置不当，容易滋生学生的应付心理。因此，在课程设计中，主要从学生的创新能力角度入手，对线上课程内容进行严谨的分析，通过调查问卷的方式了解研究生关注的学科热点问题，多引领学生关注科学前言进展，最终充分发挥学生学习的创造性与主动性。

2 教学方法与手段的改变

研究生是我国高等教育的最顶尖层次，也是培养高水平研究型人才的最主要手段。因此甘肃农业大学作为地方农业院校必须立足地方政府、企业需求，同时也需加强和国内外知名高校的交流与合作，借鉴其人才培养方式，推动人才培养的深化改革，培养研究生的国际化思维，最终目的是培养出一批既能“顶天”又能“立地”的研究型和应用型人才。随着“一带一路”的实施，我国在教育上也在逐步加快国际化的进程。但中西部地区的高校由于各种因素的限制，国际化视野的教学理念仍旧未能树立，依然需要各所高校的积极摸索[3]。

在教学工作中针对植物分子育种课程的内容，教学方法过于简单会对学生的学习积极性造成不良影响，因此要积极尝试改变已有的教学方法，加深教师与学生间的交流与合作，以充分挖掘学生的学习潜力。学生是学习的主体，教师应做到积极引导学生，强化学生的自主学习能力。目前植物分子育种课程教学方法采用循序渐进，深入浅出的模式进行课堂讲授、课堂讨论，并结合学生课外通过网络数据库和图书馆资源自学；教学手段采用多媒体教学、板书和网络资源灵活应用的手段进行教学；最终考核采用课程论文结合讨论答辩的形式确定成绩。

2.1 通过互动式教学提高学生的思考与创新能力

巴西教育家保罗提出，“教育和教学应该是对话式的，是一种对话性、创造性的活动”[6]。因此，在课程教学方法设计中应注重教师与学生的对话与互动[7]，以利于学生的思考和创新思维。美国Barrows教授创立以问题为导向的学习方法（problembased learning，PBL）,目前已成为国际上流行的教学方法之一。PBL是一种采用小组合作为主要形式的学习方法。采用PBL法，一方面能够促进师生间的交流与互动，促使学生积极参与学习，提高学习的主动性；另一方面也会使学生分析问题，解决问题的能力进一步提高。

因此，在现有教学条件的基础上，本课程进一步采用PBL教学方式来提高研究生的自主学习能力、合作共事思维和创新创造水平。在授课过程中改进了教学方法，积极尝试互动式、讨论式教学，提升教学质量与效果。在教学方案中设置了课前准备、教学实施和课后反思等环节。但在实际授课过程中也发现存在着学生对PBL教学风格认识不足，接受程度不高等方面的问题，具体涉及的问题有学生在小组分工中任务不明确，个别学生的主动性与参与度不高，学生的知识迁移使用能力不足等。因此，尚需要进一步提高教师在PBL教学过程中的引导作用，也应在教学之后及时反思，对于教学方案做进一步的改进。

2.2 采用国际前沿教材提高学生的综合素质

目前多数研究生在外语学习中依然使用传统学习模式，偏重于死记硬背与做题，反倒对语言的使用上十分匮乏，这违背了学习的初衷，浪费了研究生大量的学术研究时间。在课程学习中穿插相关的外文教学可帮助学生更有效的学习，对于阅读与撰写外文文献，参与国际学术会议都会起着推动作用[8]。英文阅读、写作与交流能力是生命科学方向研究生的必备能力之一，采用全英文授课和互动式讨论，可促进研究生综合素质的提高。因此，使用原版英文教材和相关原版英文参考书，对内容进行全英文授课和互动式讨论，可以提升硕士研究生的专业知识和英文交际能力。同时，甘肃农业大学也招收了不少硕士留学生，采用全英文授课和英文教材也符合国际化的教学培养工作的开展。总之，植物分子育种课程发展日新月异，需要紧扣国际前沿，采用国际最新教材，才能培养出具有国际优势水平的研究生。

3 教学实践效果评价

植物分子育种课程的建设，以及在甘肃农业大学的教学实践过程发现，由于课程内容涉及植物育种前沿技术和研究成果较多，内容新颖，因此在很大程度上拓宽了学生的知识面，使其掌握本领域的研究前沿，提高了选课学生主动学习的劲头；采用课程实验、课程实践和计算机辅助模拟实践后，能够较好地激发学生学习的兴趣，使学生在上课过程中能保持更好的精神状态；学生利用学校建立的网络资源平台进行反复学习，教师在平台上对学生的学习情况进行追踪，系统进行自动评分，这些过程在一定程度上提高了授课效率；课堂教学过程中，进行全英文授课，积极穿插讨论，和学生进行互动，以问题为导向启发学生进行思考，教学中的学生反馈和最终考核结果均较以前有不少提高。

学生对于知识的迁移与应用能力不足。在理论课考试中，对于教师课堂上直接灌输的知识点有较好的记忆，但对于一些开放型的问题则难以作答，往往提不出自己的想法。此外，植物分子育种课程除了理论知识的学习外，也需要通过实践教学培养学生的动手能力。但由于实验条件、实验周期等的制约，不少实验的开展尚不能充分满足学生的科研训练需求。近年来随着国家虚拟仿真资源平台的建设，各类生物学虚拟仿真教学资源层出不穷。虚拟仿真实验可以向学生直观地展示更为立体的实验过程，通过对相关设备和操作的具体化，使学生在学习过程中看得更清楚，理解得更透彻，并且可以通过反复的操作演练，加深知识的记忆[9]。遗憾的是目前国家虚拟仿真资源平台上与育种相关的课程资源依然匮乏。尽管教师在植物分子育种实验课的授课过程中已对一些重要的实验进行了视频录制，但该方式依然停留在较低的水平上，教学方式相比虚拟仿真项目依然有很大的不足。因此，下一步课程改革的重点应放在课程相关的虚拟仿真资源建设上来。

4 结论

植物分子育种课程内容具有较强的理论性、实践性、前沿性和新颖性，因此课程体系需要将植物分子育种的最新理论和创新实践相结合，使课程学习既能提高理论水平，又能掌握关键技术，熟知相关分子育种相关知识产权保护等政策法规，从而有效夯实研究生有关植物育种的前沿理论技术基础，拓宽专业视野。在研究生课程教学工作中，着重培养学生的创新能力，需要实行多类型的教学方法和手段，加强课程的前沿性和国际性，最终建立起符合农业院校发展的高水平植物分子育种课程体系。