徐劲松 占慧 谢艳平

[摘 要] “高级植物育种理论与技术”是作物育种学延伸出来的一门课程，主要是结合遗传学和分子生物学解析作物育种前沿理论与技术进展。随着近年来研究技术和手段的日新月异，作物育种学学科高速发展，与之相关的“高级作物育种理论与技术”教学也越来越受到各大农业高校的重视。对农业高校“高级植物育种理论与技术”课程教学方法、考核方法进行了一系列探索，为开设“高级植物育种理论与技术”课程的农业高校及教师提供参考借鉴。

[关键词] 高级植物育种理论与技术;课程改革;教学方法

[基金项目] 2020年度长江大学科研基金发展项目“适宜机械化高油酸专用油菜新品种选育”（20200015）

[作者简介] 徐劲松（1983—），男，湖北黄冈人，博士，长江大学农学院讲师（通信作者），主要从事作物遗传研究;占 慧（1997—），女，湖北武汉人，长江大学生命科学学院2019级硕士研究生，研究方向为植物分子生物学;谢艳平（1981—），女，河北邢台人，硕士，长江大学农学院实验师，主要从事植物组织培养条件优化研究。

[中图分类号] G642.4    [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）19-0149-04      [收稿日期] 2020-11-24

“高级植物育种理论与技术”是生命科学各二级学科最新理论与技术在作物遗传育种这一传统学科中的进一步延伸。其与相关学科如分子生物学、基因组学、遗传学之间相互交叉、相互渗透。“高级植物育种理论与技术”的研究对象不仅包括传统作物育种学中涉及的群体水平、个体水平研究，也包括分子遗传学中涉及的细胞水平、分子水平研究，是一门与实际育种紧密联系、与实现作物种子国产化这一目标直接相关的理论课程。近年来，遗传学、基因组学等学科发展十分迅猛，而这些学科多关注微观水平，几乎所有知识点均十分抽象、难于理解，这也导致“高级植物育种理论与技术”课程实际教学效果不佳。因此，对“高级植物育种理论与技术”课程的教学方法进行全面解析并进行针对性的改革势在必行。

一、教学现状与改革的必要性

目前，农林高校“高级植物育种理论与技术”课程教学存在着诸多的不足，比如：授课人员的相关学科专业知识参差不齐;理论课程知识体系编排不系统。截至2020年11月，我国还没有“高级植物育种理论与技术”的专用教材，由于授课教师的研究方向、研究思路完全不同，而又没有教材及教学大纲参考，导致授课内容的选择千差万别，授课顺序也是由授课人员根据自己的理解来确定的。在实际授课过程中，各农林高校的授课人员应从多层面了解学生相关基础课程理论水平及相关知识结构如何，授课人员应照顾大部分学生的理解水平及知识接受程度，合理选择授课内容及安排恰当的授课顺序[1]。从目前“高级植物育种理论与技术”授课人员的专业知识背景来看，多数中年教师从事的是传统杂交育种研究，拥有丰富的育种实际经验，但对最新前沿分子生物学技术了解不够;而青年教师精通前沿分子生物学技术，但没有实际育种经验，导致大部分教师高级植物育种理论与技术知识背景单一，不够全面，知识也不够系统。在此背景下，教师应该把握高级植物育种理论与技术的核心问题，制订切合实际的教学方案，策划可操作的教学大纲。与此同时，授课人员应从改革教学方法方面入手，应用多种多样的教学手段改善教学效果[2]。自20世纪80年代以来，以互联网为代表的现代科学技术发展迅猛，手机、电脑成为研究生获取知识的主要工具。但在传统的“高级植物育种理论与技术”教学中，授课人员多是采用“照本宣科式”讲授方法，而根本没有考虑怎么有效地利用现代信息技术提高课程的吸引力。同样，在传统教学模式中，“高级植物育种理论与技术”课程考核只是简单的闭卷考试。这些传统教学方法已经完全跟不上信息时代的步伐，大大影响了课程教学效率。本课程是与实践紧密结合的课程，但现有教学体系下只进行理论课程学习，且理论课程与为研究生开设的“遗传学研究进展”或“作物生物技术研究进展”有部分重复。学生不能在实践中对前沿育种理论与技术进行深入领悟，严重影响了学生的学习效果。针对上述问题，开展“高级植物育种理论与技术”课程改革势在必行。

二、教學目的和教材

（一）教学目的

“高级植物育种理论与技术”是在学习了一些专业基础课的基础上，进一步学习的高阶专业课程。通过本课程的学习，应对育种涉及的连锁分析、全基因组关联分析的基本概念、原理、操作步骤有一定的了解，应对最新的转基因、基因编辑技术研究进展有一定的了解，应掌握育种涉及的分子标记辅助育种、基因组选择、杂种优势的基本概念、原理、操作步骤，并能初步用于作物育种学中出现的一些现象。

（二）选用教材

目前没有专用教材，主要参考《作物育种学》，席章营、陈景堂主编，2014年出版;《遗传学》，朱军主编，2018年出版;《基础分子生物学》，郑用琏主编，2018年出版。

三、教学方法改革

（一）在传统教学模式中加入现代教育理念

传统的课程教学，如“作物育种学”“遗传学”等课程主要是采用教师讲解、学生聆听为主，这一教学模式的最大优点是授课人员容易控制课程内容，容易把握授课进度，教师的教学思路也较清晰、完整，但这一教学模式也存在诸多缺点，最大的缺点是：“高级植物育种理论与技术”涉及诸多的细胞层面及分子层面的内容，这些内容看不见、摸不着，这些教学内容因为太过复杂难以向学生形象地展示，直接后果是导致学生难以理解这些微观层面的内容，但这些内容往往是课程中很重要的部分，同时也导致实际教学过程中学生几乎很少与教师互动，严重影响了学生的自主积极性，十分容易形成教师“灌输”知识的情况，授课教师多采用PPT来展示授课内容，仍存在着照着PPT念、一字不多一字不少的照本宣科式教学方式。授课教师应采用雨课堂随堂问答、发送弹幕等措施，提高学生的课堂参与程度。在“了解农业生产实际情况—发现问题、提出问题—独立思考、草拟思路—寻找证据、设计实验—合作探索、寻找答案—回答问题、提出展望”的相关学习流程指导下，授课人员应与学生开展互通互动互学活动，提高学生对探索未知的兴趣[3]。

（二）提高多媒体及网络在教学中的应用频率

“高级植物育种理论与技术”这一课程理论逻辑性极强，一些涉及遗传学、功能基因组和分子生物学的理论很复杂，可能涉及部分化學和物理相关知识，授课人员应通过多媒体等多种多样的形式提供课程教学素材信息，如与知识点相关的文本、图像、动画、音频和视频。在课堂中展示这些内容让研究生可以从不同维度、多个视角获得核心知识点的直观认识，有助于学生对复杂的专业知识原理进行深入探究。而且多媒体和网络可以最大限度地整合海量线上线下信息资源，远远多于课堂教学的知识信息可以毫无差错地传递给学生，有利于学生全面学习前沿的植物育种理论与技术相关知识[3]。

课程群的建设是教育信息化建设中常见的举措之一。互联网技术在改变了各行各业之后，也开始改变教育。互联网提倡的共享、共建和沟通交流是课程群建设的基础。在资源共享的前提下，教师可以根据学生的实际情况进行课程群内容的设计。学生面对一门全新的课程，常感觉陌生，这种情况下授课人员应在上课前归纳总结相关知识点，并在课程群中将其事先告知学生。以第一章“从遗传学到基因组学”为例，章节内容包括：植物育种的理论基础——孟德尔遗传规律、摩尔根遗传定律及与遗传学与基因组学等学科的交叉情况;经典遗传学、数量遗传学的基本发展情况和特点。主要知识点包括：育种、遗传、遗传学、分子遗传学、结构基因组学等概念;植物育种学、遗传学、功能基因组学等学科的发展特点。

在课程群中授课人员向学生推荐，抑或学生之间可以相互推荐一些难度适宜、题材广泛且学生感兴趣的专业相关网站、公众号或者专业相关文献，以供大家共同学习。比如，“中国种业”公众号上的关于中国种业发展态势的文章，小木虫中的关于作物育种技术及实际操作的部分材料等，学生可以学习最新的专业知识并相互交流。学生在自主地接触到可操作的、可观摩的专业知识后，相互交流、讨论，或与授课教师进行专业知识的交流，从而达到学生与教师对相关知识理解更深入的目的。

（三）建立合作学习模式，促进学生共同进步

合作学习是一种课堂教学形式，也是一种组织课堂的新范式，主要体现在：理论教学课堂上将学生随机分组，并引导学生自主从事学习活动，自主学习讨论之后，根据各小组结果对小组表现进行评判，并对优秀的小组成员进行奖励，从而通过施加外部刺激的方式，提高学生课堂学习效率[4]。

在实际教学过程中，合作学习模式多与问题导向学习相结合使用，问题导向学习理论强调以学生为中心，授课人员只起到辅助引领作用，授课人员在实际教学活动中并非将所有课程知识点全部罗列出来，而是要根据实际引导学生根据研究背景情况，提出问题，再逐步引导学生通过合作学习模式开展互动式讨论，从而最终解决问题，并提出下一步的研究方向。

以“高级植物育种理论与技术”中杂种优势这一部分为例，探讨合作学习的具体操作流程。让班级学生以学号为单元，分成5个学习小组，每个学习小组设置5—7个问题，每组学生自由选择其中一个具体的问题：自花授粉作物与异花授粉作物的杂交育种方式各有何异同？一般配合力和特使配合力有何区别？举例说明;选用遗传差异大的自交系做亲本有何利弊？细胞质雄性不育与细胞核雄性不育有何区别？学生在查找各问题相关材料、文献的过程中，实现了主动学习，不仅掌握了理论知识要点，还增加了相关专业文献阅读量，提高了学生解决问题的能力。授课人员安排各小组以PPT、动画、视频等形式在本章节上课时间，向全班所有同学展示本小组搜集到的与问题相关的文字材料、图片、动画、视频等，辅以深入浅出的讲解，PPT等内容展示结束后，教师和其他组别所有学生一起投票，评选出本章内容讲解最出色的小组，并对该小组给予精神奖励。通过几次教学课堂实践后发现，在合作学习和问题导向学习过程中，各小组成员的学习主动性倍增，大大激发了学生学习这门课程的积极性，同时也大幅提高了学生对农学专业的认同感。

（四）课程学习与实践相结合

“高级植物育种理论与技术”课程主要关注作物育种的前沿技术，与育种实践紧密结合。传统的纯理论讲述的授课模式已经大大落后，教学过程中应把课堂学习和课下实践有力地结合起来，提高学生的实际动手能力，从而提高其综合素质。比如，为了让学生掌握分子标记辅助选择（marker-assist selection）的原理及操作流程，可开设结合分子标记辅助选择技术，开展水稻回交后代的抗病单株田间选择和实验室内相关基因标记分子检测实践过程。类似的教学实践有助于学生对理论知识的理解，大大提高了学生的实际动手能力，并充当了将理论与实际联系起来的桥梁。

在跟研究生开展正式授课之前，教师常要求学生积极参加自己导师主持的科研课题，在实验室进行全面系统的学习。在进行理论学习的同时，学生也应根据自己的爱好选择自己感兴趣的课题，然后走进导师的科研实验室并跟着高年级研究生开展相关实验。在这一过程中，每个学生都可以让高年级研究生成为自己的“临时导师”。这样研究生对育种科研的基本理论和方法就有了前期的认识和理解，不至于在教师授课时一无所知。

由于受到季节或天气原因的影响，“高级植物育种理论与技术”的实践教学内容常常会错过作物开花授粉的最佳时期，从而延缓了育种实践教学的进展，为解决这一长期存在的老大难问题，学校需要建立人工气候室和温室，并由专业人员负责管理，为课程实践提供基本保障。而学校为各种作物均建立温室，花费巨大，且在课后利用效率较低。在更多的情况下，应与企业合作，建立研究生校外实训基地，与学校近邻种子公司或专业制种的生产合作社合作，一方面丰富研究生的教学实践内容，另一方面也可加强学校、学生与相关专业企业的交流，为研究生后期的就业工作奠定基础。研究生在实习基地可进行作物育种相关技能训练，在制种专业合作社可实际参与大田作物的良种繁育过程。这样的校企合作不仅为研究生提供了更多的实践机会，有助于学生加深对理论知识的理解，同时也培养了研究生适应社会的能力，为研究生进入社会打下坚实的基础[5]。

四、改革課程考核方法

原有的课程评价方法枯燥单一，多采用闭卷的考试方式。但考试时间有限、考试试题有限，从而导致教师可考核的内容范围较窄，导致学生在学习过程中只重结果，不能在研究中灵活应用相关知识。因此，采用多种形式的课程学习效果评估方法是十分必要的。对学生学习情况的评估应贯穿课程始终，应该包括日常授课中的课堂显示情况，如提出问题、回答问题等环节，以及撰写论文的能力，论文既包括文献综述，也包括研究论文。授课人员应激发学生学习的兴趣，使学生在整个学习过程中始终注重对高级植物育种理论知识与前沿技术的掌握，减少学生机械式学习的弊病。在实际教学中评估包括三个部分：（1）平时成绩，根据学生平时的上课出勤率、旧知识复习情况、新课程预习情况等环节进行评估，占最终总分的25%—30%;（2）完成一次学术报告，学生在“高级植物育种理论与技术”课程的授课内容中选择一个感兴趣的主题，自主查阅文献资料，并做成一次讲述相关文献的学术报告，成绩占总分的30%—35%;（3）期末考试，课程结束时，将进行一次综合闭卷考试，占总分的35%—40%[6]。

教学改革的目的是改善学生的学习效果，促进教学相长，而不是让学生死记硬背知识点，因此，学生应对自己的学习效果进行全面的总结，教师从多维度对学生的学习情况展开综合评价。从这一课程微观知识点繁多且复杂的特点出发，教师应避免采用单一的闭卷考试模式，以免对学生学习效果评价不准确。

五、结语

“高级植物育种理论与技术”是一门理论与实践高度综合的课程。学科涉及范围广，内容层次丰富，既涉及群体、个体水平，也涉及细胞、分子等微观水平。“高级植物育种理论与技术”课程与其他基础课程，如“作物育种学”“遗传学”“基因组学”等联系起来，将学生对生命科学的理解延伸到知识海洋的最前沿，甚至诺贝尔奖的颁奖典礼上。而目前这一课程课堂教学情况不容乐观，教学效果不甚理想。没有形象生动的动画展示，学生难以理解复杂的微观层面知识点。因此，针对这一课程理论复杂难懂的特点，授课人员在教学过程中，应逐步引导研究生根据自己原有知识框架建立相应的知识体系，引导研究生提高应用所学专业知识的能力。笔者希望这些关于“高级植物育种理论与技术”课程教学模式的探索，能给广大同行带来一些启示。

参考文献

[1]卢碧霞，贺道华，陈越.作物育种学课程教学改革探索与实践[J].安徽农业科学，2014，35（2）：12771-12772.

[2]吴洪恺.《作物育种学》实践教学改革的设想[J].教育教学论坛，2012（2）：31-33.

[3]李志敏.《作物育种学》教学的改革与实践[J].决策探索（下），2019（10）：55-55.

[4]姜仁琦.用小组合作的教学模式教会学生学习[J].基础教育论坛，2018（23）：56-57.

[5]邵赞.浅谈在作物育种学教学中优化实验教学[J].美与时代（城市），2013（3）：35-37.

[6]李淑梅，王付娟，孙君艳，等.作物育种学课程教学改革初探[J].安徽农业科学，2011，21（2）：13249-13253.

Exploration on the Teaching Method of the Course of Advanced Plant Breeding Theory and Technology in Colleges and Universities

XU Jin-songa， ZHAN Huib， XIE Yan-pinga

（a. College of Agriculture; b.College of Life Sciences， Yangtze University， Jingzhou， Hubei 434000， China）

Abstract： Advanced Plant Breeding Theory and Technology is a course extended from crop breeding， which mainly analyzes the frontier theories and technology progress of crop breeding by combining Genetics and Molecular Biology. With the rapid development of research techniques and means in recent years， the discipline of crop breeding is developing rapidly， and the related teaching of Advanced Plant Breeding Theory and Technology has been paid more and more attention by agricultural colleges and universities. In this paper， a series of exploration on the teaching methods and assessment methods of Advanced Plant Breeding Theory and Technology course in agricultural colleges and universities are carried out， hoping to provide a reference for the related agricultural schools and teachers.

Key words： Advanced Plant Breeding Theory and Technology; course reform; teaching method