新农科背景下植物保护专业分子生物学课程体系建设研究

南楠

摘要 基于新农科建设的“四大使命”，结合分子生物学前沿性强的特点，本文对吉林农业大学植物保护专业分子生物学课程的理论课程、实验课程和教学考核机制进行了深入探索和实践，构建了分子生物学课程建设体系。采取理论教学与实验教学相结合的授课方式，引导学生从书本走向企业，锻炼了其生产工作的综合能力素质，培养了适应社会发展需求的新型人才。

关键词 新农科；分子生物学；植物保护专业；课程体系

中图分类号 G420    文献标识码 A

文章编号 1007-7731（2023）07-0182-05

Research on the Curriculum System Construction of Molecular Biology of Plant

Protection under the Background of New Agriculture

NAN Nan

（College of Plant Protection， Jilin Agricultural University， Changchun Jilin 130118）

Abstract Based on the "four missions" of the new agricultural construction， combined with the characteristics of strong frontiers of molecular biology， the theoretical course， experimental course and teaching assessment mechanism of molecular biology course of plant protection major in Jilin Agricultural University were deeply explored and practiced， and the course construction system of molecular biology was constructed. The teaching method of combining theoretical teaching with experimental teaching has guided students from books to enterprises， exercised the comprehensive ability and quality of production work， and trained new talents to meet the needs of social development.

Keywords new agriculture; molecular biology; major in plant protection; curriculum system

21世紀以来，生物技术、信息技术、工程技术、人工智能等的快速发展都对传统农业学科产生了深刻影响。为了培养优质新型人才，教育部提出并全面落实了新农科建设[1-3]。分子生物学是农业学科中的前沿科目，运用分子生物学理论知识进行研究是现今促进新兴农业发展的新途径，且已被广泛应用于农业及其他科学领域，也作为必备的知识体系向所有农业从事者和研究者抛出学习的“橄榄枝” [4]。

吉林农业大学基于新农科的发展理念，在植物保护学院植物保护专业设立了分子生物学课程，在多年教学实践中逐步完善了基于“新农科”背景下的分子生物学的课程建设体系。其目的是让专业学生能够深度掌握分子生物学的基础知识和实验技能，以期为当前新型农业和科研事业培养更多具备实践能力和扎实基础的农业创新人才，推动我国农业的转型升级，完成新农科建设的目的。

1 当前分子生物学课程教学中存在的问题

分子生物学课程主要包括核酸和蛋白质等生物大分子结构特征、基因和基因组的结构、基因表达和调控、表观遗传调控、分子生物学技术原理及应用、基因组操作技术等众多内容 [4-5]。当前众多涉农高校开设了分子生物学课程，主要存在的问题可归为以下几点。

1.1 理论课程内容较复杂，学生理解不透彻

分子生物学主要强调了专业性、前沿性、理论性较强的教学内容，阐述从核酸、蛋白质等大分子到基因调控和表达体系为主要的学习内容，且部分内容涉及与许多其他前沿学科密切相关的知识，需要学习的内容较为宽泛复杂。教师授课较为普遍的方式为复述教材内容与PPT素材，造成学生理解不透彻。

1.2 实验教学课程设计不科学

分子生物学是理论与实验相结合的典型学科，实验内容必不可少。重要的实验如提取DNA、RNA，基因克隆、载体构建等往往需要较为高级的仪器并辅助以理论教学，内容繁杂，设置的实验偏少，致使学生缺少对操作过程的理解，更难以仅从复杂的理论知识中收获实验的乐趣。另一方面，即使开展实验课程，也只是由教师向学生展示，只看不动手导致学生对实验仪器和操作感到陌生。对于分子生物学课程来说，实验课程的学习占比较大，学生在不掌握实验内容、缺少实践前提下无法深刻理解学科的内容，久而久之丧失主动性和创新意识。

1.3 教学考核机制不完善

课程考试主要是考核学生理解和运用知识的能力及创新思维[6]。当前，教师运用于期末检验学生学习水平的方式局限于闭卷或开卷的考试，这种“填鸭式”教育只要学生死记硬背就可以通过，而对学习内容的理解能力被忽略，实验操作能力被忽视，将学生的思维固定在了只重视分数、忽略理解的层面中。

2 分子生物学理论课程的教学改革

吉林农业大学植物保护专业在最近几版的人才培养方案中均设立了分子生物学课程。为响应“新农科”教育的号召，结合当前学校信息化教育发展实际情况，学校专业教师进行了传统理论教学、翻转课堂理论教学和互联网+信息化教学 “三位一体”的课程改革。

2.1 传统理论教学

传统理论教学是学生学习的根本，基本内容绝不可弃，要求在保证课程基本理论内容的前提下进行优化，倡導师生间的沟通交流，让学生在了解基本理论知识的情况下多而广地阅读课程相关文献，并向学生介绍具备前沿分子生物技术的相关论文，如近些年广泛应用的CRISPR/Cas9技术，与课程章节基础知识结合，讲授相关技术的基本原理。

2.2 翻转课堂理论教学

翻转课堂模式的引入是传统理论教学的发展创新，该模式区别于传统教学，改变学生固有传统思维，翻转师生角色，让学生作为主体进行课程学习。翻转课堂内容包括以下4个部分。①课前导学：教师依据教学大纲，根据下一节课堂内容编撰试卷，让学生自行查找答案，并根据教程和网络资料的辅助理解内容，以试卷内容准备课堂PPT内容。主动获取课程相关知识不仅可以激发学生的学习潜力和兴趣，更极大程度地吸收了理论知识，为学科学习打下坚实的基础。②课堂教学：在课堂上，教师认真听取学生授课内容，把握知识脉络，积极引导学生的教学内容，辅助学生完成课程内容。③学生互评：在授课完成后，其他同学先对课程主讲同学进行提问，指出错误点，进行讲课的同学对此作答。④教师答疑：上述环节结束后，教师对存在问题进行统一回答，并做出点评。

2.3 互联网+信息化理论教学

随着信息技术的发展，利用网络教学的优势，专业教师在备课时，整合教学内容与网络资源，利用学习通和腾讯会议这2个App，将分子生物学课程采用网络课程形式，以图片、PPT、实验操作视频等形式，呈现分子生物学教学内容。上传前沿技术资料和论文，供学生自由下载学习，拓宽学生的知识面，与现代最新的分子生物学接轨，增进学生对分子生物学的理解。学习通和腾讯会议的使用，充分利用网络的优势，引导学生自主学习[7]。在学生参与实验操作时，可以随时回顾，巩固知识点。

3 分子生物学实验课程的教学改革

基于分子生物学实践性强的特点，丰富了实验课程，实验课程以“基因工程技术”为核心，结合植物保护专业与学校实际情况具体实践如下。

3.1 开设多媒体实验课程

分子生物学是实践性极强的学科，为增强学生的主动性、激发学习兴趣，学校将学科需要进行学习的实验运用多媒体进行仿真实验（见图1）。这种新型的实验教学方式不仅能真实还原课程内容，如将药剂的配制、仪器的正确操作清晰明了向学生展示出来，使学生对课程更有兴趣，还有可能促进学生深度了解信息技术。

3.2 建立多媒体仿真实验模拟平台

由于分子生物学所需仪器、药剂复杂，限制了某些实验的进行，多媒体仿真化学实验模拟平台的建立极大地方便了师生的教学和学习。例如，DNA的提取、PCR的扩增、琼脂糖凝胶电泳、信使RNA剪切、ELISA技术等实验，在仿真平台里同真实实验学习学生一样，从实验仪器的准备、药剂的配制到实验的操作和得出结论，熟练地掌握整个实验流程。

4 分子生物学结合毕业论文延伸教学

鉴于学生毕业论文需要一整套完整的实验设计，分子生物学又是一个以实验为主的学科，将本科学位论文的实验和论文撰写与分子生物学的研究方向结合，毕业论文指导教师根据分子生物学实验课程，指导学生整体的毕业论文设计和实验的安排。

4.1 开题

结合分子生物学课程和实验室研究方向等情况，为学生确定毕业论文题目，指导学生进行资料收集和实验具体内容的了解，并自行撰写前言、综述部分。学生则自行查阅分子生物学的相关论文、书籍，对前人研究进行消化、吸收，结合论文题目，与指导教师探讨，确立可行的分子生物学试验计划，完成开题。在此过程中，学生进一步掌握分子生物学相关基础理论，且能够自发设计可行的分子生物学试验，真正做到了主动性、创新意识、基础理论的结合。

4.2 分子生物试验

植物保护专业学生虽已在分子生物实验课程中完成了部分试验，但对整体的毕业论文试验仍不够了解，需要教师的指导。在此过程中，由于试验存在的不足，在反复的试验操作中，改进试验设计，不断阅读文献、书籍，归纳知识点，不断吸收新技术、新理论。在试验完成后，学生已完整掌握了其毕业论文试验的整个流程与试验机理，从而大大提高了学生在企业实习、工作的素质和能力。

4.3 数据处理与论文撰写

近年来，植物保护专业试验数据分析采用Python、R语言、Matlab等软件来处理数据，能将分析的数据以精美图片展示。数据分析输出结果后进行论文撰写，对数据结果进行分析，得出结论，完成毕业论文。通过学生对数据处理软件的学习，论文的撰写、学生的科研工作能力、写作水平水准都会得到提升，在其读研或科研院所工作都会有一定的优势。

5 课程考核机制改革

对于本科教育的考核方式改革，结合分子生物学课程特点，对植物保护专业的教学考核机制进行了改革，主要包括理论课程考核和实验操作考核2个部分。

5.1 理论课程考核

为弱化传统期末考试对学生持续学习能力、方法、态度、效果的不良影响，从“重记忆”向“重能力”转变，理论教学考核标准见表1。

分子生物学课程考核成绩的构成十分丰富，从理论到实践能力对学生的学习程度进行精确评估，由课堂提问、听课状态、考勤、随堂测验、文献阅读、小组专题报告、翻转课堂、阶段考试、期末考试成绩构成。根据学生成绩，将其制成雷达图，生成信息化考评图，见图2。图2中深色曲线为满分，浅色曲线为学生成绩，从学生的成绩形成雷达曲线，就可以了解学生在哪个方向存在不足，从而进行指导教学。

5.2 实验操作考核

实验在分子生物学课程中占据了重要地位，对实验操作进行“竞赛式”考核，利用多媒体仿真实验模拟器，让每个学生进行实验操作，单独进行考核[8]。老师充当评委，根据实验完成度、操作时间和熟练度进行打分，见图3。根据图表曲线形状，图3中深色曲线为满分，浅色曲线为学生成绩，了解学生的优点与不足，从而针对学生不足进行指导教学。

6 校企合作，深化“实践”教学

校企合作是对学生学习程度检验的重要举措，强化学生专业知识的同时锻炼实践能力，对农学专业人才的培养具有重要的现实意义[9]。植物保护专业分子生物学课程体系建设中体现了产教融合模式，见图4。通过强化校企合作，进行科研产教等相互有机融合，培养学生创造性思维及分析解决问题的能力，为其毕业后的实际就业发展创造独特优势，满足教育部“新农科”战略建设对复合型高素质人才培养的能力需求。

理论教学、实验教学和企业实习3个不同的锻炼形式，是从理论知识到学生操作最后到实践锻炼，逐步深化“實践”教学。3种锻炼形式的阶段性发展又分为初步学习、周期性考试、个人能力评价3个层次，层层推进，校内教学、科研，企业实践、训练，各个阶段层次相互关联，完整实现校内校外一体化产教融合[10]。

7 结语

自“新农科”建设以来，全国农业高校本着“为学生谋未来，为国家谋人才”的原则，承担着实现乡村振兴的重要使命。吉林农业大学作为吉林省重点农业高校，植物保护专业分子生物学课程在传统理论教学的基础上，进行“三位一体”教学改革，旨在牢牢巩固学生理论知识、发展学生主观能动性和学习潜力，使学生在校通知识，在企业有技术，锻炼其综合实践能力，为学生未来发展提供了更多的可能，也为“新农科”战略的建设提供参考。

8 参考文献

[1] 王从严.“新农科”教育的内在机理及融合性发展路径[J]. 国家教育行政学院学报，2020（1）：30-37.

[2] 包军.推进新农科建设培育卓越农林新人才——以东北农业大学为例[J]. 中国农业教育，2020（2）：9-14.

[3] 李谷成.中国农业经济学科的发展与转型——基于高校（高等教育）的探索和实践[J]. 农业经济题，2019（11）：135-142.

[4] 孙曾颖玥，牟藤，朱春玉，等.基于“互联网+”的分子生物学实验教学体系改革[J].软件导刊，2021，20（5）：183-187.

[5] 王少奎，马启彬，王兰，等.农学专业分子生物学课程改革与实践——以华南农业大学为例[J]. 高教学刊，2019（8）：131-132，135.

[6] 王枫，唐登莉.基于模糊语言判断矩阵的管理运筹学课程考核方式探索[J]. 科技风，2021（17）：19-20，29.

[7] 李卓识，刘清荣，王娜，等.“大数据+互联网”在地方高等农业院校教育信息化探析[J]. 赤峰学院学报（自然科学版），2020，36（2）：105-106.

[8] 秦丽玮，胡原，万建，等.分子生物学虚拟仿真实验平台的建设与应用[J]. 实验技术与管理，2018，35（7）：140-143，147.

[9] 刘占柱，杜锐，张赛男.地方高等农业院校新农科卓越人才培养模式的研究[J].黑龙江畜牧兽医，2021（7）：147-152.

[10] 寿萌吉，刘炜亚.时尚产业产教融合人才培养模式改革与实践——以浙江理工大学为例[J]. 浙江理工大学学报（社会科学版），2021，46（3）：348-354.

（责编：张宏民）