植物生产类专业开放式实验教学的探索与实践

韩秀兰，郭风法，鲍印广，宋宪亮，仵允锋，石玉，王树芸，刘莲，刘超，杨猛

（山东农业大学 农学院，山东泰安 271018）

1 植物生产类专业开放式实验教学的意义

植物生产类专业（农学专业、植物科学与技术专业、种子科学与工程专业）是实践性极强的专业，包含专业基础课实验和专业课实验，如植物育种学实验、植物生产学实验、耕作学实验、农业生态学实验、种子生产学实验、种子检验学实验、种子加工与储藏实验等，其实验场所多为田间（教学试验田、实习田、教师科研田、科技示范园、学生认知田、学生高产竞赛田等），实验材料为开展实验教学提供了丰富的实验内容。而作物生长发育与季节、天气、气候等因素密切相关，实验项目进行的时间存在不确定性[1]。在教学手段上，传统的实验教学方法和手段用得多，现代化的教学手段用得少，这些都是制约大学生动手能力、创新能力培养的因素[2]。

在新农科背景下，根据不同类型学生的需要，不断完善开放式实验教学环节，分层次、分类型为学生创建开放式实验教学平台，激发学生的学习兴趣和积极性，培养学生独立思考、勤于动手的能力，进一步提高学生勇于创新、开拓的能力，敢于面对挑战，对于提高大学生的综合素质和创新能力具有重要意义[3]。

2 修订专业人才培养方案、实验实践教学大纲，完善实验课程和内容体系

新农科建设是新时代我国高等农业院校突破转型发展瓶颈、变革人才培养模式、服务“乡村振兴战略”的重要途径，也是农业高校向一流大学、一流学科、一流专业迈进的重要一步[4]。基于此，山东农业大学农学院先后组织教授委员会成员，农学专业、植物科学与技术专业、种子科学与工程三个专业的主任、系主任，专业基础课和专业课骨干教师，分别到中国农业大学、西北农林科技大学、南京农业大学、华中农业大学、沈阳农业大学、中国科学院、中国农业科学院、山东省农业科学院等高校科研院所进行人才培养方案调研，并对山东农业大学农学院毕业生在用人单位的学习情况、工作表现进行调研，充分借鉴兄弟院校植物生产类专业培养方案，在充分讨论、论证的基础上，制定了新的植物生产类专业人才培养方案和实验实践教学大纲。新方案把主干专业课（如作物生产学及作物生产学实验、作物育种学及作物育种学实验、种子学及种子学实验技术、作物种子学实验、种子检验学实验、种子加工与储藏、种子生产学、耕作学及实验）等课程由原来在第六学期、第七学期完成调整到第五学期、第六学期完成，这样为学生预留出充足的时间进行创新性、创业性实验（试验）、毕业（设计）实习，通过在植物生产类专业不同年级学生的实验、实习、课程论文、科研训练、科技竞赛活动、生产（设计）实习等各种形式的实践教学环节融入“创新思维基于实践，始于问题”的创新教育理念，在实验项目与内容上减少传统的验证性实验，增开综合性、设计性和创新性实验；在骨干实验课程上追求科学技术的综合性、系统性、先进性与整体性，实现实验教学内容的整体优化（植物生产学实验、植物育种学实验、作物栽培学实验、作物育种学实验、遗传学实验、作物种子学实验、种子生物学实验、种子加工与贮藏实验、种子检验实验、农业生物技术实验、种子实验技术实验等），构建了新的实验课程和内容体系，以解决重理论学习、轻实践的问题，强化实验教学的地位。

3 建立教科融合一体化平台及共享运行机制，进一步提高实践教学平台的投资效益

（1）多年来，农学院始终坚持“学生为本、质量立院、特色办学”以及“教学是立院之本，科研是强院之路”的办学理念，坚持“教学与科研相互促进”的强院战略，不断总结、探索提高科研水平和人才培养质量的管理体制与运行机制。先后使用国家重点学科、山东省重点学科、国家级特色专业、山东省“双一流”、山东省“农学（专业群）专业”等建设经费8 580 余万元，分别对科研实验中心、教学实验中心、农学实验站进行了统一分类建设。

（2）教科融合一体化平台主要包括科研试验中心、教学实验中心和农学院实验站。

科研试验中心平台：主要负责教师科研，研究生实验以及本科生科研训练，开放式探究性、创新性实验等。为本科生的培养提供了宽阔的研究平台、扎实的研究基础、先进的仪器设备和坚实的技术支持。在这里，本科生通过参与教师的科研项目、进行科研训练（SRT）、毕业实习（设计）、第二课堂活动、创新创业实践活动，进一步提高学生分析问题能力、解决问题能力、科学研究能力及创新创业精神。

教学实验中心主要负责本科生的基础实验、专业基础实验、专业课的实验、教学实习，部分学生的科研训练（SRT）、毕业实习（设计）、创新创业实践等实践教学活动，兼顾教师和研究生的部分田间实验材料的处理测试等实验。

实验站主要负责科研试验田和教学试验田的材料用地规划、通用大型农业机械的种植、田间管理，种子加工实验设备、农用机械等设备使用、管理、维护保养以及学生有关农业机械设备使用的实践教学活动，为学生的认知实践和综合实验实训、学生的毕业实习（设计）、学生的科研实验训练（SRT）、创业实践等提供实践教学现场和条件。

（3）三个平台统筹规划建设，对实验技术人员实行统一管理，竞聘上岗。平台进行分类管理，其服务内容、服务对象各有侧重，人员、仪器设备、场地等资源共享，进一步提高资源利用率，教学科研相互促进。

4 开放式实验教学的实施

（1）在实验教学组织与实施方面：形成由多模块、多实验课程组成的新体系，实施由必做基础实验、选做提高性实验、综合性实验、设计性实验组成的因材施教的分层次教学模式[1]。实现分层次的教学理念，以满足不同学生通适化与个性化的需求。

（2）在重要实验教学环节上，采取让大一学生参观国家级重点实验室、省级重点实验室、校内外教学科研基地等培养学生学农、爱农的专业思想、激发学习热情。给大二学生每班0.5 亩地作“认知试验田”，让学生自己设计规划、种植不同的大田作物。目的是让低年级的学生通过对各种作物的种植、观察、调查、记载其生物学特性，培养观察问题、发现问题的能力，增强学习兴趣，结合专业认知实习基地的参观调查，激发学农、爱农热情。给大三学生每班0.5 亩地作为“高产公关竞赛综合试验田”，让他们自己规划设计种植方案、管理措施，要求学生种植小麦或玉米，最后组织专家用联合收割机实打测产收，对所有农学、植物科学与技术、种子科学与工程三个专业10 个班级进行评比。目的是让学生在完成了专业基础课后，在专业课的学习过程中综合运用所学的专业知识和技能，重在培养学生的动手能力、解决生产实际问题的能力。大三、大四学生利用国家级及省部级重点实验室（作物生物学国家实验室、农业生物学国家级教学实验示范中心、农业农村部作物生理生态与耕作综合实验室、农业农村部作物水分生理与抗旱种质改良实验室、农业农村部黄淮海玉米区域创新中心等）和教师的科研田、校外实践教学基地、科研基地，进行不同形式、不同内容的实验、实习、SRT 科研训练、科技竞赛活动、毕业（设计）实习等，培养学生发现问题、分析问题、解决问题和创新创业的能力[5]。

（3）在实验教学方法与手段改革方面，组织有关教师和实验技术人员，利用现有的教学试验田、校内植物种质资源教学标本园（作物标本园、中药植物标本园、园艺标本园）、教师科研田、科技示范园和20 余个校外教学基地的田间现场材料，先后制作了24 个数字化实验视频课件（植物育种学实验、植物生产学实验、种子检验学实验、种子实验技术、耕作学实验、作物栽培学实验、遗传学实验等课程的实验项目），丰富实验内容。同时，建设了1 个数字化实验教学中心和1 个数字化植物教学标本园[6]，实现了实验教学电子视频化和教学信息网络化管理[6]。

学生通过网络视频课件进行预习、学习，不受时间、空间、位置、频次的限制[6]；激发学生学习激情、兴趣和积极性，培养其创新思维。

（4）通过“连续四年不断线”实践教学环节的实施，对传统的植物生产类专业的实验实践教学内容、方式、方法等进行系统改革。提高了学生自主学习的能力，进一步调动了学生在实验实践过程中的主动性、积极性，变“要我学”为“我要学”，提高了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，提高了学生立足解决生产难题、有恒心、有耐心、有目标、有规划、团结协作、埋头苦干、扎扎实实、精益求精、锐意进取的实践创新能力。

5 构建开放式实验实践教学质量评价体系

（1）学院成立实验实践教学领导小组、教学督导组，建立对实验教师评价、实验技术人员工作评价和对学生实验评价的长效机制，以调动实验教学人员和学生学习的积极性，提高开放式实验教学的效果。

（2）规范实验教师和实验技术人员管理，实验教师竞聘实验课，优先选派既有实践教学经验又有较高理论研究水平的教师指导实验，提高学生学习热情；实验技术人员实行岗位管理、竞争上岗，调动教师和实验技术人员的积极性。

（3）建立健全实验室开放管理规章制度，农学院教学实验中心、农学实验站，科研实验中心实行共享、开放的实践教学运行机制[7]，全方位对学生开放，以满足不同学生开放实验教学的需要。

6 开放式实验教学的成效

植物生产类专业通过强化开放式实验实践教学平台建设与管理，分层次、分类型让学生进行开放式的实验教学，并不断进行深入探索、研究与实践。一方面，激发和促进了农学院教师开展教学研究的积极性，近三年，先后成功申报山东省高等学校教学改革项目6 项，山东农业大学教学改革项目16 项，获山东省教学成果二等奖1 项，山东农业大学教学成果特等奖2 项、一等奖1 项、二等奖6 项，发表教学研究论文31 篇。另一方面，教师将最新教研成果和科研成果及时转化为教学内容，既提高了教师教学和科研水平，又为培养学生创新创业和综合实践能力奠定了良好基础。

近四年，农学院植物生产类专业考研升学率年均53.73%（其中2020年高达62.47%），多数学生被中国农业大学、浙江大学、中国科学院大学、南京农业大学、西北农林科技大学等“985”“211”大学录取，初次就业率年均92.42%。累计为476 项（其中85 项为省级和国家级）大学生SRT 科研训练项目、55 个创新创业团队提供场所和条件支持，学生覆盖度达78.90%。获得了包括“创青春”中国青年创新创业大赛金奖在内的省级和国家级奖励118 项，学生在Rice、Molecular Breeding、《中国农业科学》、《作物学报》等国内外知名刊物发表学术论文68 篇，获得国家授权专利26 项。