马绍英杨洁卢旭李胜

2022-03-22马绍英杨洁卢旭李胜

安徽农业科学 2022年5期

马绍英杨洁卢旭李胜

摘要阐述了在植物组织培养的应用基础上开设《植物组织培养技术》课程，采用“线上”“线下”混合式教学使学生的理论知识和综合素质较传统教学均有所提升。植物组织培养专家系统的建立也将为混合式教学带来新的契机。混合式教学通过将课程资源上传、播客视频学习、在线完成课程作业和测试以及线上答疑等优势与面授课模式相结合，不仅有利于克服传统填鸭式教学的弊端，而且使得教学灵活性增强，学生学习兴趣显著提升。

关键词植物组织培养;混合式教学;植物组织培养专家系统

中图分类号 S-01 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2022）05-0264-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.05.069

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

The Application of Blended Teaching Pattern in the Teaching of Plant Tissue Culture Technology

MA Shao-ying1，YANG Jie2，LU Xu3 et al

（1.Basical Experimental Teaching Center， Gansu Agricultural University， Lanzhou，Gansu 730070;2. College of Life Science and Technology， Gansu Agricultural University， Lanzhou，Gansu 730070;3. College of Horticulture， Gansu Agricultural University， Lanzhou，Gansu 730070）

Abstract In this study， the course of plant tissue culture technology would be set up on the basis of the application of plant tissue culture. Compared with traditional teaching methods， the online and offline blended teaching mode employed contributed to promote the theoretical knowledge and comprehensive quality for students. The establishment of a plant tissue culture expert system also will bring new opportunities for blended teaching. Blended teaching combines the advantages of course resource uploading， podcast video learning， online completing coursework， testing and answering questions， with the face-to-face teaching mode， which not only helps to overcome the disadvantages of traditional cramming teaching， but also enhances the teaching flexibility and the interest of students in learning.

Key words Plant tissue culture;Blended teaching;Plant tissue culture expert system

基金項目甘肃农业大学一流本科课程建设项目“线上线下混合式一流课程-植物组织培养技术”;甘肃省教育厅项目“《植物组织培养技术》混合式教学课程建设”（GSAUBC2020A01）。

作者简介马绍英（1975—），女，甘肃定西人，高级实验师，从事植物逆境生理研究。*通信作者，教授，博士，博士生导师，从事植物次生代谢研究。

收稿日期 2021-05-27

近50年来，植物组织培养在农业、林业、工业和医药行业的应用得到迅猛发展，逐步成为当代生物科学领域最有生命力的学科之一，并相继形成了一批特色产业，为我国社会经济和自然科学的发展提供了巨大的推动力。植物组织培养因不受季节等条件限制且生长周期短，便于工业化快速繁殖种苗以满足市场需求，如快速繁殖种苗来获得观赏性植物花卉[1]及其他经济作物。通过组织培养获得无病毒马铃薯[2]、柑橘[3]和菊花[4]等植株以保持园艺植物的优良种性和经济性状。利用植物组织培养技术进行濒危植物如水松[5]和金线莲[6]等特殊种质的保存繁殖和人参皂苷、紫杉醇、萝卜硫素[7]等药用植物次生代谢产物生产也成为热门的研究与应用领域。

《植物组织培养》课程是一门实验性极强的课程，以理论讲授为主的传统教学方式相对抽象，导致学生难以理解，学习兴趣不浓。近年来随着信息技术的快速发展，网络教学成为促进学生学习方式转变的催化剂。鉴于此，笔者通过将传统教学与新兴网络教学模式结合，以期建立适合于全国高等农林院校及综合性大学的新型《植物组织培养》混合教学方式，从而拓宽学生的知识面，完善学生的知识体系，增强学生对该学科的感性认知，进一步从感性认识上升到理性认识，也为学生实践、创新和创业能力的培养提供新的思路和方法，为从事植物组织培养研究的学者提供可视化的参考系统。

1 《植物组织培养技术》在生物技术专业教学中的地位

根据生物技术专业的办学定位，通过各种教育教学活动，使学生掌握生物技术的基础理论、基本知识、基本技能，能在相关行业的企业、事业和行政管理部门从事与生物技术有关的科学研究、技术开发、人才培养、生产管理和行政管理等相关工作。这就要求生物技术专业植物方向的本科生既要掌握生物技术相关的基础理论，也要掌握生物技术的专业知识和实践技能，而《植物组织培养技术》作为该专业的专业限选课，是植物生物技术的专业理论与实践技能的一部分，这一理论与技术也是该专业进一步研究深造和从事科学研究的基础，因此完成该专业的学习，要求学生必须掌握植物组织培养的理论知识和专业技能。

该课程由化学、物理学等公共课与植物学、细胞生物学、植物生理学、植物遗传学等专业基础课提供基础理论平台，由微生物学等专业基础课提供技术平台。其又为专业课植物生物技术育种、良种繁育等课程提供新的技术、方法支持。该课程将为专业课程在杂交育种、克服远缘杂交不亲和、倍性育种、种质资源保存、优良种质资源繁育等方面提供新的技术支持。对该课程的掌握，可为植物生物技术相关专业课程的开设与实验操作打下坚实的理论与实验操作基础，为植物生物技术专业学生的理论水平与生产实践能力提升提供很好的前期技术与理论贮备。

2 混合式教学的特征

混合式教学即融合“线上”和“线下”2种途径开展教学活动。一方面通过“线下”的面授课对学生进行课程大纲的梳理和植物组织培养体系的讲解;另一方面通过“线上”的微课、答疑、测试、讨论等环节强化学生对重点难点的理解和掌握、拓宽学生的视野，夯实学生认知薄弱点。在科技高速发展的今天，“互联网+”为教学方法带来新的机遇[8]。教育体制改革从“以教师为中心”转为“以学生为中心”，这就要求教师转变教学方法，而混合式教学通过“线上”“线下”同步教育，对于学生的自主学习能力和综合实践能力有极大的提升[9]。混合式教学的主要特点体现在以下几个方面。

2.1 教师课程設计区块化

混合式教学要求教师对于整体教学进程实时更新。“线上”资料的上传和测试安排要紧跟面授课进度，随时更新相关专业和领域最新的知识，方便学生自学。这就要求教师对于课程设计进行区块化分类，将重点难点通过面授课进行讲解，细碎知识点则体现在“线上”的微课、知识拓展等部分，方便学生自行查阅和学习。

2.2 课程建设形式多样化

混合式教学给予学习的自由选择权，以学生为主体来进行教学活动。教师提供教学网络，而学生自行去填充学习内容，增强学习主动性。“线下”和“线下”将教师面授课和课堂翻转相结合[10]，增强学习主动性，保证学生充分掌握学习内容。教师在“线上”通过上传课程资源、课程作业、播客视频、在线测试、开展答疑讨论等环节完善学生知识体系，拓宽知识面。而所有环节的最终目的都是为了将一个知识点层层展开推进，帮助学生理解和掌握。

2.3 学生学习方式个性化

互联网普及的现在，“线上”和“线下”相结合的混合式教学模式更贴合“以学生为主体”的教学安排，大大缩减了学生固定在教室学习的时间，学生可以自行利用手机、电脑等多种设备在空闲时间进行专业课知识的学习，将学习时间碎片化，学时总量不变的情况下学生学习的灵活性增强[11]，教学活动随时随地开展，降低学生的遗忘速度。通过“线上”教学，学生更易找到自己的薄弱环节来针对性学习，学习效率显著提升。

2.4 学生学习成果数据化 “线下”的教学不是传统课堂教学活动的照搬，而是基于“线上”的前期学习成果而开展的更加深入的教学活动。学生“线上”学习经由教学平台的数据分析统计，可以快速找到学生对于知识点掌握的薄弱点。学生“线上”学习的数据会保存在平台，教师进行复查和反思时更方便找到自己授课的侧重点。此外网络教学平台自行记录学生的学习内容和学习情况，方便教师对学生学习进程的总体把握，改变学生学习主动性不高、认知参与度不足等问题，增强学生的学习主动性。

3 混合式教学在《植物组织培养技术》教学中的应用

该课程参考《植物组织培养实验指导》《植物组织培养》等教材开展教学活动，目前每学年第一学期面向甘肃农业大学生物技术专业开课，授课人数超过50人。现已初步建立混合式教学平台，其中“线下”教学内容主要包括课程大纲内容讲授和课堂答疑与讨论，占课程总学时的68.75%。“线上”学习内容主要包括播客视频、课程资源中的课件、Plant Reports平台推送的课程相关研究报告、院士综述、研究论文的视听阅读、电子教材中的部分内容以及课后作业和在线测试，占课程总学时的31.25%。在2020—2021年第一学期，2018级生物技术班级36名学生实行《植物组织培养技术》混合式教学，学习成绩显著提升。

3.1 课程资源浏览拓宽学生知识体系

通过上传课程讲义、论文以及课件拓宽学生视野，构建学习体系，提升学生整体专业素养。根据“线上”平台统计结果热门资源统计情况见图1，课程资源中植物组织器官培养、植物细胞培养与次生代谢产物的生产两部分浏览次数均超过1 000次，生物技术与现代农业、植物组织培养原理、植物组织培养技术原理、THE STORY OF ABA等课程资源浏览均超过300次。

3.2 课程话题讨论针对性解决学生课程学习期间存在的问题

通过课程话题讨论反映学生对于知识点的理解程度，教师可以对学生讨论内容进行补充。理论课程结束后的“线上”话题讨论环节，数据显示“脱病毒中茎尖大小与脱毒率和成活率之间的关系”这一话题引起该班级学生的激烈讨论，共计回复45次，浏览130次，通过这种答疑讨论环节不仅可以引起学生对于植物组织培养课程内容的兴趣，而且有助于学生巩固面授课和播客视频中涉及的知识点（图2）。

3.3 课程作业提交巩固已学习知识点

通过课后作业巩固面授课知识点，加深学生对于重难点掌握程度。根据面授课内容的进度，在“线上”平台布置课后作业，学生将自己的答案提交在“线上”平台，由任课教师评阅打分。课程作业提交结果统计显示“植物细胞培养与次生代谢产物生产-2”这一章节作业正确率达99.2%（图3）。此外，在截止时间前提交“线上”作业有利于学生自行安排完成课程作业的时间，最后由教师统一批改，便于学生随时复习错题、复查自己的知识薄弱点。

3.4 单元学习在线测试检测学生对知识点掌握程度

每一单元结束之后，教师在“线上”平台发布测试题目，学生在相应的时间内完成作答，并由教师批阅。图4在线测试结果统计显示，该班级在线测试最终成绩达到优秀的学生占5.6%，良好占33.3%，中等占47.2%，其余13.9%学生均为及格。章节测试有助于教师及时掌握学生的学习进度，督促学生及时复习。

3.5 课程测试成绩反馈学生对课程整体把握

教学进程过半时，教师在“线上”平台开展测试，对学生的整体学习情况摸排。图5网上测试成绩显示，该班级学生第一次“线上”测试成绩最高分达91.5分，最低分为63.5分，成绩中位数78.0分。而第二次测试整体较第一次明显提升。其中班级最高分为99.0分，最低分85.0分，成績中位数为94.0分。“线上”测试既实现了无纸化考试，又可以给学生提供复习内容，提高学生学习效率。

课程结束后，依据甘肃农业大学学生成绩考核办法计算，使用混合式教学的2017级生物技术学生的平均期末成绩达87.89分，相较于未使用混合式教学的2016级生物技术学生平均期末成绩83.51分提高5.24%。混合式教学对增强学生理论知识的理解和掌握有极其重要的作用。为了解学生对于该课程的态度，对于参与《植物组织培养技术》课程的同学给予“线上”问卷调查，结合学校的三级评教结果显示（图6），2019—2020年第一学期《植物组织培养技术》课程在生命科学技术学院教师课堂教学质量评价排名第一，教师课程教学质量评价排名也第一，这说明采用混合式教学方法增强了学生学习的兴趣，同时也提高了教师的教学质量。

4 《植物组织培养技术》混合式教学平台建设

在信息化时代背景下，传统的课程教学模式已无法满足学生和学校的需求，基于网络学习平台探索“线上”和“线下”混合式教学模式势在必行。《植物组织培养技术》混合式教学课程建设与实践，从理论与实验教材建设、理论教学内容改革、实验教学内容改革完善以及与之相配套的教学软件建设等方面进行改革和完善，以建立适合于全国高等农林院校及综合性大学的相关专业该课程开设的集大量教学资源于一体的《植物组织培养技术》混合式教学精品资源共享课程体系，为生物技术及相关专业应用性和专门性人才培养、科研和生产实践的参考与指导提供理论学习平台和实践指导网络资源。

混合式教学平台以教学资源为支撑、以服务师生为导向，同时以课程建设为中心开展教学活动。在平台建设过程中，以教学资源建设和信息平台建设作为核心，结合课程资源上传、在线教学、师生互动、课程作业、在线测试、答疑和讨论等功能，以课程建设为主线，统一整合所有教学资源开展教学活动。充分发挥平台在教学活动中的作用，切实提升课程教学水平。《植物组织培养技术》混合式教学平台建设初期，在课程首页对于课程进行简单介绍、上传课程基本知识理论体系，便于学生了解课程内容，将后期理论学习整体化。课程授课开始后教师随时在课程资源中上传该领域的最新研究成果、科研论文、课件以及参加会议实况报告等，丰富课程资源、更新课程内容供学生研读和学习。面授课后教师及时上传课件填充教学单元内容、开通“线上”讨论区并上传播客视频，方便学生课后复查薄弱知识点，提出自己的问题和个人见解，教师及时回答问题，增加师生互动。授课期间根据学生“线上”学习反馈的信息安排课程作业和在线测试，及时抓住学生知识薄弱环节并在面授课及播客视频部分对重点难点进行强化，提升学生对课程整体认知和知识点的把握程度。网络平台搭建界面见图7。

《植物组织培养技术》是一门理论联系实践的课程，仅通过理论知识的学习不能完整掌握该课程知识体系，因此除网络教学平台的理论知识讲授外，开发植物组织培养专家系统，上传葡萄、西兰花等植物组织培养实际操作过程中的培养基配方、培养基配制、外植体消毒、初代培养、继代培养、愈伤组织培养和炼苗等过程，让学生通过直观的植物组织培养简短视频、相关图片和问答解释来进一步细化课堂无法涉及全面的学习内容，生动形象地再现植物组织培养的完整流程。学生通过自行查阅植物组织培养专家系统内容来解决实际操作中存在的相关问题，自行思考并寻找答案，提前熟悉实践操作注意事项并在后期实验开展中有效规避，为后期植物组织培养实验的开展做好准备。后期混合式教学将植物组织培养专家系统加入“线上”教学进程后，将会把植物组织培养技术的理论和实践融为一体，充分发挥学生的主观能动性，增加课程的灵活性与趣味性，着力提升学生的整体学习素养。

混合式教学作为一种新的教学方法，使得课堂的主体从教师转换为学生，这不仅极大提升了学生的自学能力，而且为新的《植物组织培养技术》课程教学模式的推广奠定基础。

参考文献

[1]

李红艳，翟赛亚.植物离体培养试管开花诱导因子[J].西北园艺（综合），2020（4）：30-31.

[2] 陈丽丽，王浩瑛，宫晓晨，等.马铃薯组培苗时期不同LED光源处理对温室移栽后植株生长和微型薯结薯的影响[J].中国农学通报，2020，36（6）：11-18.

[3] 刘科宏，周彦，李中安.柑橘茎尖嫁接脱毒技术研究进展[J].园艺学报，2016，43（9）：1665-1674.

[4] 董薇，余永亮，杨红旗，等.‘玉台1号’组培快繁体系的建立[J].分子植物育种，2019，17（20）：6751-6755.

[5] 马思妤. 水松种质资源保育与植物景观应用研究[D].杭州：浙江大学，2020.

[6] 林兵，陈艺荃，樊荣辉，等.花叶金线莲试管花卉培养基配方筛选[J].福建农业学报，2018，33（12）：1275-1279.

[7] 张佑齐，曹海艳，刘旦梅，等.BCAT4、CYP79F1和ESM1过表达提高西兰花细胞萝卜硫素含量[J].中国细胞生物学学报，2020，42（1）：79-87.

[8] 高晓静.智慧教育背景下的高校混合式教学思考[J].枣庄学院学报，2020，37（6）：135-139.

[9] 张春暖，齐茜，王军辉.混合式教学在鱼类学课程教学中的应用效果调查[J].安徽农业科学，2021，49（6）：281-282.