农学类专业作物种子学实验教学改革与实践

2024-01-17张璨赵良侠胡群文张文明

科技风 2024年2期

张璨赵良侠胡群文张文明

摘要：作物种子学实验是作物种子学课程教学中的重要内容，是农学类专业培养本科生实践能力、创新能力和科研能力的重要手段。本文以安徽农业大学为例，针对作物种子学实验教学存在的突出问题，从教学设计、教学方式、考核办法等方面对本课程进行了改革和探索，旨在为高等农业院校农学类专业作物种子学实验课程建设和教学改革提供参考。

关键词：农学类专业；作物种子学实验；教学改革

Abstract：Crop seed science experiments form a crucial part of crop seed science education，playing a pivotal role in honing practical，innovative，and research skills in undergraduate students majoring in agriculture.This paper，using Anhui Agricultural University as a case study，addresses the prominent issues in teaching crop seed science experiments.It proposes reforms and explorations in teaching design，teaching methods，and assessment procedures，aiming to provide reference for the development and reform of crop seed science experiment courses in higher agricultural institutions.

Keywords：Agricultural majors；Crop seed science experiments；Teaching reform

2020年中央经济工作会议首次突出强调“解决好种子和耕地问题”，种子被提升到“农业芯片”的高度。为确保种子及粮食安全，国家出台了密集的种业政策并持续推进种业振兴行动。人才是我国种业在国际竞争中立于不败之地的重要保障，高等农业院校在种业人才培养中肩负着重大使命，探索新形势下种业人才培养的新模式，改革教育教学方法，培养适用现代农业和种业需要的人才已是当务之急［1］。现代农业发展对种业人才提出了更高、更新的要求，课程教学是人才培养的核心要素。因此，专业实验课程教学的改革是专业课程改造升级的主要任务之一［2］。

作物种子学是探究种子的形态结构、生理生化特性和生命活动规律的多学科交叉型应用学科，是高等农业院校农学类专业的重要专业课程之一［3］。作物种子学实验是作物种子学教学的重要环节，熟练掌握及灵活运用实验课程中的操作技术，不仅有利于培养学生解决实际生产中具体问题的能力，同时也是提升学生实验技能、激发学生创新意识、提高科研能力的重要手段。

本文以安徽农业大学为例，针对农学类专业作物种子学实验教学中存在的突出问题，基于多年的理论课与实践课教学经验，从调整教学内容、优化教学设计、改革考核办法等方面进行教学改革探索，以提高课堂教学效果和学生的综合素质，取得了显著成效。

1 作物种子学实验教学中存在的突出问题

1.1 实验课时不适应教学内容

作物种子学实验按照不同专业的培养计划和教学大纲，根据制定的学分进行实验课程的设置。目前使用的实验教材内容丰富，高度涵盖该门理论课程中的实操部分。实验课程要求学生能够熟练掌握种子加工、贮藏、质量检验的原理和操作技术，由于课时有限，授课教师一般会根据课时选取部分实验进行讲授和指导，将实验内容“填鸭”进多个课时中，该教學模式的特点为“五个固定”：安排固定的上课时间，讲授固定的实验内容，使用固定的实验仪器，进行固定的实验操作，采用固定的考核方法［3］。这种教学模式虽可以保质保量地完成教学大纲要求的基本教学任务，但缺陷已经显现——固定化且死板的课程安排不利于发挥学生的积极性和主动性，教学内容难以与前沿热点同频共振，无法满足现代高校教学改革的整体要求。

1.2 教学模式中理论与实操不平衡

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，又需要大量的实践［4］。作物种子学实验主要培养学生们的实践能力，掌握操作技术以解决生产实践中遇到的具体问题。在传统的课堂中，实验教学通常结合实际生产中的具体问题讲授实验操作过程，并使用包含图片、动画和视频的PPT进行辅助教学。在信息化时代中成长的学生，仅仅通过观看和听讲生产实践的过程，无法满足他们对于真实农业体验的需求。城市化的环境让学生渴望接触自然景观，但传统的实验课仍然沿袭了旧有的方式，加之填鸭式的教学模式，使课堂变得单调乏味［5］，学生的积极性和学习兴趣较低，缺乏主动参与的热情。此外，教学内容缺少与新时代科技发展技术的融合，也缺乏采用新技术和新语言来更好地呈现和诠释［6］。因此在实验教学中，学生的主体地位无法得到充分发挥，很难获得令人满意的教学效果。

2 作物种子学实验教学改革与实践

2.1 构建多层次实验教学体系

在课程建设中，统筹安排实验内容和课时分配至关重要，既需确保实验内容充实丰富，也需保证在有限课时内完成教学任务。同时，注重综合性实验和设计性实验的开设，可以激发学生的创新能力［7］。学生在实验过程中能够了解不同学科领域的前沿研究和应用，拓宽学术视野和学科素养。因此，在作物种子学实验教学改革上，按照从简单到复杂、从分散到系统的原则，对原有实验教学内容进行优化整合，构建了一个由验证性实验、探究性实验和综合设计性实验构成的多层次实验体系［8］。实验体系由三个模块构成，包含了13个实验项目，分为基础实验、探究实验和拓展实验，具体内容如下图所示。其中，基础实验为该门实验课程的核心部分，由授课教师重点教授和指導学生分组完成；探究实验则根据专业需要课时进行灵活设置，引导学生自主学习、设计、总结、思考，并在课堂上交流完成；拓展实验则鼓励学生结合作物种子学教学实习以及专业综合实践完成。教师根据不同课时的内容进行实验模块组配，确保学生能够在教学大纲要求的课时内掌握所选模块的知识，还可以尝试相同或不同模块实验的组配，让学生感受到实验之间的同异和趣味，丰富实验过程中的感受，引发学生对实验的思考，帮助学生更好地理解和应用所学知识。此外，学生可以根据自己的兴趣爱好和学习能力自由组合不同模块的实验，在自主探索实验的过程中激发创造力和想象力，提高实验技能和实验素养。

作物种子学实验教学模块图

2.2 重视实验过程教学

在理论课中，学生需要在短时间内大量输入专业理论知识，学生处于高度精神集中的状态，对输入的知识进行吸收和消化。但在实验课堂上，学生以知识输出为主，将学到的理论应用于实践中，完成实验时会表现出兴奋和活跃的情绪，这些正向情绪能够激励学生在理论课中保持专注状态。可见，实验教学中产生的积极情绪能够反哺理论课堂教学，从而提升教学效果［9］。因此，在实验课的理论讲授部分可以简明概括实验流程和难点，重点放在具体操作过程的指导上，将知识点贯穿整个实验课教学过程，有效加强师生之间的交流。对于部分实验，教师可以逐一点评，营造良好的实验课教学氛围，产生良好的教学效果。例如，基础实验中的种子形态与构造课程，教师在理论讲授部分教授学生显微镜观察、刀片纵切或解剖针观察种子结构的方法，在学生动手观察时再逐一讲解不同种子外部与内部构造，对于知道组织部位但观察不到、观察到组织部位但不知道名称的部分重点讲解，帮助学生解决在观察过程中遇到的问题，引导学生积极参与到课堂活动中来。通过这种过程教学的方式，教师在教学过程中及时给予学生反馈和指导，学生能够更加充分地体验到实验课程学习的乐趣。

2.3 运用信息化实验教学手段

传统的实验教学所用的仪器设备多为教学设备，缺乏高精尖的大型仪器设备教学，无法为学生提供先进的实验技术与专业视野［10］。作物种子学实验课程依托省级示范实验实训中心建设，利用学院仪器平台所拥有的PCR自动系列化分析仪、荧光定量PCR分析仪、超高速冷冻离心机等众先进仪器设备，有力支撑学生进行自主设计探索研究。同时，作物种子学实验结合学院实验中心信息化平台全面开放的实验环境，在选修模块中开设开放式实验教学。本科实验室配备指纹录入系统，根据学生的实验设计情况，在课余时间充分利用实验室对实验课程中感兴趣的部分自主安排实验，将其作为平时成绩的参考给予加分，从而激发学生学习的积极性和主动性。将现代信息技术融入实验教学课堂，即“无线投屏+教学软件”，推动以互联网等信息化手段服务教育教学全过程。在实验教学中，学生可以通过平板电脑将实验内容投屏至智慧大屏中，教师对各组实验操作反馈进行答疑解惑，分析实验过程中的各种不同情况。学生也可通过大屏与不同小组展开交流，有效适应学生对信息化、现代化教学的需求。

2.4 优化实验与理论教学设计

实验教学与理论教学两个分系统既有各自的特点和规律，又处于一定的相互联系中［11］。在作物种子学实验教学改革中，首先在课程安排上保证理论课程与实验课程内容上的一致性和对应性：理论课程讲授时对实验课程进行指导，打下理论基础，随后在实验课程上完成相关的实验操作，对理论知识进行复习和巩固。其次，将部分需要观察、记录或小组设计的实验结果，通过实物、照片、视频的方式展示在理论课堂上，授课教师结合学生具体的实验操作过程，进行理论知识点的补充。学生在理论课程中感兴趣的实验操作，也可以向授课教师反馈，即时设置在实验课程中。同时，建立理论课程与实验课程的线上“互动”平台，理论课后通过课程群进行实验的预习，实验课后将实验过程中的分析与思考在课程群中交流，实现理论教学和实验教学互相嵌入、相得益彰。例如，标准发芽试验实验课，除主要作物的标准发芽实验外，在理论课程学习后由学生选择增加一种或多种感兴趣的作物，同时将实验拍照记录、分析观察的过程发在线上课程群中交流。教师根据学生实践的过程，在理论课堂上结合知识点补充教学，从而实现实验教学与理论教学有效“互动”。

2.5 重构考核和评价体系

传统的实验课程考核注重学生考勤和实验报告，实验报告是学生实验课程成绩判定的重要指标，忽略了对实验过程的考核，其评价结果并不能系统反映学生的实验技能和综合能力［7］。以“客观反映学生的课堂表现，综合评定学生实验掌握程度”为原则，对本实验课程的考核方式进行重构，进一步完善了作物种子学实验成绩综合考评体系。考核内容包括：预习效果、课堂表现、实验报告以及期末考核的环节。实验课程的考核过程主要以学生实验中的综合表现为主，分为：第一部分是课前预习，占10%，通过课前提问得分；第二部分是课堂表现，占30%，通过学生的实验习惯、实验记录、实验操作、实验结果等综合评价得分；第三部分是实验报告，占50%；第四部分是期末考核，根据实验原理、实验现象等设计的小测验进行考核，占10%。综合考评体系与单纯试卷考试或实验报告直接给分相比更客观和合理，能够更加全面、准确地反映学生的实验能力和综合能力。

3 课程教学改革成效

通过对课程教学的改革和实践，学生能进一步了解课程对专业学习的重要性，增强了课程的认可度，学生的学习积极性有显著提高。以我校青年农场主试验班为例，课程成绩有明显的提升，成绩情况见下表。在教学模式和教学方法改革的实践过程中，学生分析问题、解决问题的能力有了显著改善，在学科专业技能竞赛、“挑战杯”竞赛、“互联网+”大学生创新创业大赛等各大赛事上取得了较好的成绩。此外，许多学生还将课程所学知识应用于大学生创新实践中，积极参与各种创新项目和社会服务活动，学生的综合素质和职业竞争力得到了有效提升。

结语

针对作物种子学实验课程及教学的特点和要求，我们调整了教学模块，优化了教学内容，提高了学生的学习参与度和学习的主动性，完善了课程评价体系，取得了良好的效果。教学改革增强了教师和学生之间的互动交流，也引导了学生进行深度、广度的思考。通过多年的改革与实践，学生学习时求知欲和主动性增强，实验操作全程专注，有效提升了大学生实验操作技能，为学校农业领域及其相关产业培养优秀的人才打下基础。同时，学生对学科更新专业知识的需求增加，使任课教师在加强专业知识、前沿知识和授课技巧等方面自主提高。教学改革是不断探索、总结和完善的过程，本课程团队教师会继续积极探索课程改革和实践，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。

参考文献：

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［4］姜龙，陈殿元，张振宇，等.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［J］.天津农业科学，2021，27（09）：8386.

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［6］李晨光，李娇娇，倪春林.农业院校虚实结合实验教学改革与实践［J］.中国现代教育装备，2023（01）：156159.

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