王 君 胡冬梅 康向陽(yáng)

北京林業(yè)大學(xué) 北京 100083

林木育種學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化與實(shí)踐

王 君 胡冬梅 康向陽(yáng)

北京林業(yè)大學(xué) 北京 100083

林木育種學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。不斷改進(jìn)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)是培養(yǎng)自我學(xué)習(xí)、自主創(chuàng)新型林業(yè)人才的重要方向。在現(xiàn)行開放式教學(xué)模式基礎(chǔ)上，遵循基礎(chǔ)性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性原則，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)過(guò)程組織以及課程考核體系等方面對(duì)林木育種學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)，進(jìn)一步提升了學(xué)生的自我學(xué)習(xí)和科研創(chuàng)新能力，取得了良好的教學(xué)效果。

林學(xué)；林木育種學(xué)；實(shí)驗(yàn)課；優(yōu)化；實(shí)踐

林木育種學(xué)是一門需要理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是其中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。林木育種學(xué)實(shí)驗(yàn)包含于林木育種學(xué)課程中，是林學(xué)專業(yè)必修的一門專業(yè)課程，該課程對(duì)于培養(yǎng)大學(xué)生的操作能力、科研能力、創(chuàng)新能力和提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)均具有重要作用。然而由于教學(xué)課時(shí)及實(shí)驗(yàn)條件等因素的限制，不可能做到將所有林木育種學(xué)有關(guān)的實(shí)踐內(nèi)容都通過(guò)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)來(lái)完成，必須有側(cè)重地合理安排，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件的變化不斷優(yōu)化、改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，達(dá)到教學(xué)效果和學(xué)生創(chuàng)新研究能力提升的最大化?，F(xiàn)行林木育種學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，開放式教學(xué)模式的采用較好地整合了以往若干相對(duì)孤立的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，形成了較為綜合、開放的研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，顯著提升了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的興趣，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。但是社會(huì)對(duì)大學(xué)生綜合素質(zhì)的要求不斷提高，自我學(xué)習(xí)、自主創(chuàng)新型林業(yè)人才的需求不斷加大，因此有必要不斷改進(jìn)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，進(jìn)一步提高大學(xué)生科研創(chuàng)新能力，以達(dá)到提升學(xué)生綜合科研素質(zhì)的目的。

1 現(xiàn)行林木育種學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)存在的問題

當(dāng)前，林木育種學(xué)實(shí)驗(yàn)包含于林木育種學(xué)課程中，于每學(xué)年春季學(xué)期開設(shè)，采用開放式研究性教學(xué)模式，即實(shí)驗(yàn)提早啟動(dòng)且不安排固定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，學(xué)生每5～6人分配1組，按要求通過(guò)小組討論自行設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)，并實(shí)行以實(shí)驗(yàn)小組為單位撰寫綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及多媒體答辯的配套考核方法。根據(jù)林木育種教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)等，主要設(shè)計(jì)了以“楊樹花粉染色體加倍與雜種后代性狀變異觀察”為主的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括“楊樹花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂進(jìn)程觀察”“楊樹花粉染色體加倍與鑒定”“楊樹花粉生活力測(cè)定與萌發(fā)特征觀察”“楊樹有性雜交”及“楊樹雜交后代性狀變異觀察”等5個(gè)方面具體內(nèi)容。然而，單純以楊樹作為實(shí)驗(yàn)材料，雖然可控性較強(qiáng)，但卻限制了學(xué)生研究思路，給學(xué)生自我學(xué)習(xí)、創(chuàng)新的空間狹小，最終得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果千篇一律；而實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中，“楊樹雜交后代性狀變異觀察”部分，需要完成雜交實(shí)驗(yàn)后，培養(yǎng)出種子并進(jìn)行育苗，使得整個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)間跨度過(guò)長(zhǎng)，對(duì)學(xué)生其他課程的學(xué)習(xí)造成一定影響，有必要進(jìn)行簡(jiǎn)化。

2 林木育種學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)優(yōu)化的思路

高等林業(yè)院校對(duì)我國(guó)林業(yè)人才的培養(yǎng)起著舉足輕重的作用。林木育種學(xué)作為重要的林學(xué)專業(yè)必修課程，應(yīng)更加重視具有團(tuán)隊(duì)意識(shí)、創(chuàng)新精神和科研能力的林業(yè)高素質(zhì)人才培養(yǎng)。因此，林木育種學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)應(yīng)在現(xiàn)行開放式教學(xué)模式基礎(chǔ)上，繼續(xù)遵循基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性和研究性原則，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，引進(jìn)新的教學(xué)設(shè)備，改進(jìn)考核體系，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及解決問題的實(shí)際能力，提升學(xué)生的科研創(chuàng)新和自我學(xué)習(xí)能力，為將來(lái)面向社會(huì)增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

3 林木育種學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)優(yōu)化的實(shí)踐

3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的優(yōu)化

過(guò)去的林木育種學(xué)實(shí)驗(yàn)課程以楊樹為主要實(shí)驗(yàn)材料，可通過(guò)切枝水培的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。然而，在實(shí)際林業(yè)工作中絕大部分樹種是不能進(jìn)行切枝水培操作的，因此有必要加強(qiáng)非離體條件的育種實(shí)驗(yàn)安排。在之前以“楊樹花粉染色體加倍與雜種后代性狀變異觀察”為主的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基礎(chǔ)上，增加“樹木開花授粉習(xí)性觀察”等內(nèi)容，去除了“楊樹雜交后代性狀變異觀察”等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這樣優(yōu)化后的林木育種學(xué)實(shí)驗(yàn)主要包括“樹木開花授粉習(xí)性觀察”“林木花粉染色體加倍與鑒定”“林木花粉收集、儲(chǔ)藏與生活力測(cè)定”以及“樹木有性雜交”等，在保證實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基礎(chǔ)性和系統(tǒng)性的同時(shí)，一方面更能體現(xiàn)出林木生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律對(duì)育種學(xué)研究的影響以及研究樹木生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律的重要性，另一方面不限定學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)材料樹種的選擇，學(xué)生可以自主選擇可離體和非離體的樹種作為實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行研究，充分發(fā)揮學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)驗(yàn)主動(dòng)性。優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容注重最實(shí)用的林木育種實(shí)驗(yàn)方法訓(xùn)練和自主解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)，對(duì)于學(xué)生今后走向林業(yè)工作崗位后快速適應(yīng)我國(guó)林業(yè)工作環(huán)境大有裨益。

3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備的引進(jìn)

為適合非離體條件下的育種實(shí)驗(yàn)課程，在教學(xué)過(guò)程中引進(jìn)北京林業(yè)大學(xué)康向陽(yáng)教授的國(guó)家發(fā)明專利產(chǎn)品“樹木高溫加倍器”，該專利裝置可實(shí)現(xiàn)在非離體條件下于樹上對(duì)目標(biāo)材料施加高溫處理，從而實(shí)現(xiàn)染色體加倍的效果。在具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要先行講授該裝置的原理和特點(diǎn)，并指導(dǎo)學(xué)生選擇適宜的實(shí)驗(yàn)材料，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法，完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

3.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程的改進(jìn)

3.3.1 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備

學(xué)生開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，教師需將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及的知識(shí)重新整理并進(jìn)行講授，進(jìn)一步強(qiáng)化理論基礎(chǔ)，突出實(shí)驗(yàn)原理，有助于學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)方案。講授過(guò)程重點(diǎn)講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中一些重要環(huán)節(jié)與實(shí)驗(yàn)方法，如樹木發(fā)育的物候規(guī)律觀察、花粉染色體加倍有效處理時(shí)期的把握、加倍方法的選擇、花粉離體萌發(fā)方法以及有性雜交過(guò)程去雄、套袋方法等。結(jié)合以往實(shí)驗(yàn)課中學(xué)生容易出現(xiàn)的問題加以強(qiáng)調(diào)，可以收到很好的效果。例如以往學(xué)生在做有關(guān)花粉離體萌發(fā)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于滅菌不徹底引起霉菌生長(zhǎng)，觀察時(shí)難以區(qū)分花粉管與菌絲而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。我們配合照片將這一問題在學(xué)生面前強(qiáng)調(diào)，這樣他們?cè)谶M(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)特別小心，避免污染，都取得了較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，教授學(xué)生文獻(xiàn)檢索方法，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行文獻(xiàn)查閱。學(xué)校圖書館紙質(zhì)版和電子版資源豐富，可查閱和下載大量林木育種學(xué)相關(guān)中文和外文科技文獻(xiàn)。此外，“Google Scholar”學(xué)術(shù)檢索系統(tǒng)也為文獻(xiàn)資料的查找提供了強(qiáng)大的搜索平臺(tái)。在介紹檢索途徑的同時(shí)，重視檢索方法的指導(dǎo)。其中以關(guān)鍵詞為檢索特征是最為直接有效的檢索方法。如利用“中國(guó)學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)”進(jìn)行多倍體育種方面的文獻(xiàn)檢索，使用關(guān)鍵詞“花粉染色體加倍”作為檢索詞，將查詢范圍控制為“農(nóng)業(yè)”，在1994年至2010年期間可檢索到41篇文獻(xiàn)，而增加“楊”為關(guān)鍵詞后，檢索結(jié)果縮減為6篇，其中5篇對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都具有一定指導(dǎo)價(jià)值。通過(guò)系統(tǒng)訓(xùn)練，學(xué)生普遍反映在文獻(xiàn)檢索和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面的能力得到很大提高。

此外，教師要根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提前采集一些實(shí)驗(yàn)材料的花枝保存起來(lái)，并且對(duì)校園內(nèi)適合作為實(shí)驗(yàn)材料的樹種進(jìn)行踏查，了解各樹種的位置及數(shù)量，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)可以選擇已經(jīng)采集的實(shí)驗(yàn)材料，也可根據(jù)自己的興趣和教師的介紹選擇合適的樹種。學(xué)生在開始實(shí)驗(yàn)前，需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，查閱文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)方法，與指導(dǎo)教師討論并通過(guò)后方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣既保證了實(shí)驗(yàn)的合理性，也充分發(fā)揮了學(xué)生自我學(xué)習(xí)、自我創(chuàng)新的主觀能動(dòng)性。有些學(xué)生甚至將自己所申請(qǐng)的“大學(xué)生科研創(chuàng)新課題”與林木育種課實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，取得了良好的效果。

3.3.2 加強(qiáng)小組間的交流協(xié)作

林木育種學(xué)實(shí)驗(yàn)課程人數(shù)眾多，耗費(fèi)資源巨大，通過(guò)加強(qiáng)小組協(xié)作，整合實(shí)驗(yàn)資源的方式可起到節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本、保障實(shí)驗(yàn)安全的效果。具體做法是，待實(shí)驗(yàn)各小組制定完實(shí)驗(yàn)計(jì)劃后，教師根據(jù)各小組實(shí)驗(yàn)方案，安排專人將常用試劑配制為較高濃度的母液，以便實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各小組稀釋使用，不同小組可共同使用稀釋后的工作液，避免浪費(fèi)；同時(shí)，將各小組間相似的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容加以整合，如花粉生活力測(cè)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，需要對(duì)蔗糖、硼酸、Ca2+、培養(yǎng)溫度等濃度配比進(jìn)行研究，但是學(xué)生們課程任務(wù)較重，如果每小組獨(dú)立完成所有處理組合勢(shì)必會(huì)影響其他課程的學(xué)習(xí)，而實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目的主要是以教授研究方法、培養(yǎng)自我學(xué)習(xí)和科研創(chuàng)新能力為重，也沒有必要完成所有的處理組合，因此在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將使用相同實(shí)驗(yàn)材料的4個(gè)小組整合到一起，每小組針對(duì)蔗糖、硼酸、Ca2+、培養(yǎng)溫度的其中2種因素進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，這樣既保證了各小組實(shí)驗(yàn)的工作量，又保證每種因素的實(shí)驗(yàn)結(jié)果至少有2次重復(fù)，具有一定的科學(xué)性。由于各小組在完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后，需要參照其他小組的結(jié)果才能形成完整的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，無(wú)形中增加了各小組間交流和討論的機(jī)會(huì)，加強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。

3.4 實(shí)驗(yàn)課程考核體系的改進(jìn)

研究論文是科學(xué)研究成果的一種重要的展現(xiàn)形式。林木育種學(xué)實(shí)驗(yàn)課程完成后，要求學(xué)生將實(shí)驗(yàn)結(jié)果按照科研論文的完整格式進(jìn)行撰寫，鍛煉寫作能力。在研究論文的最后，學(xué)生需附上實(shí)驗(yàn)心得和對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的意見，這樣有助于教師對(duì)課程的進(jìn)一步改進(jìn)。改進(jìn)后的林木育種學(xué)實(shí)驗(yàn)課程考核體系以小組為單位進(jìn)行評(píng)分，由以下四部分組成：(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)占10%；(2)實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作能力占40%；(3)研究論文占30%；(4)實(shí)驗(yàn)匯報(bào)占20%。實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作能力在考核體系中占了相對(duì)較大的比重，旨在鼓勵(lì)學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)掌握實(shí)際實(shí)驗(yàn)方法和技能，有助于未來(lái)適應(yīng)社會(huì)的需要。

4 結(jié)束語(yǔ)

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是大學(xué)素質(zhì)教育的核心。林木遺傳育種是林學(xué)的骨干學(xué)科。隨著我國(guó)林業(yè)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的林木品種需求不斷加劇,必然會(huì)拉動(dòng)林業(yè)相關(guān)用人單位對(duì)于掌握林木育種專業(yè)技術(shù)人才的需求。自主學(xué)習(xí)、自主創(chuàng)新的學(xué)習(xí)方式是高等院校培養(yǎng)創(chuàng)新人才的關(guān)鍵。林木育種學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要緊跟時(shí)代前進(jìn)的步伐，不斷優(yōu)化、改進(jìn)教學(xué)方式，培養(yǎng)具有自主學(xué)習(xí)、自主創(chuàng)新的林業(yè)科研人才。

[1] 康向陽(yáng),胡冬梅.林木育種學(xué)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐[J].中國(guó)林業(yè)教育,2008,26(1): 68～70

[2] 黃曉波,陸文,沙玲,等.大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)策略探索[J].上海工程技術(shù)大學(xué)教育研究, 2008,3: 14～17

[3] 康向陽(yáng).營(yíng)造自主學(xué)習(xí)環(huán)境是高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)的關(guān)鍵[J].中國(guó)林業(yè)教育, 2007, 25(5): 6～7

Optimization and practice in experiment course of tree breeding

Wang Jun, Hu Dongmei, Kang Xiangyang
Beijing forestry university, Beijing, 100083, China

Tree breeding is practical course. Improvement and optimization of experiment course is important for personnel training with selflearning and creation. Based on current opening teaching model, experiment content, equipment, organization and check-up system were optimized and improved, according to basic, practical and creative principle. The practice enhanced capability of student in self-learning and independent creation.

forest science; tree breeding; experiment course; optimization; practice

2010-12-03 稿件編號(hào)：1012026

王君，博士，講師。胡冬梅，本科，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師。康向陽(yáng)，博士，教授。