張小全 武兆云 徐世曉 孫聚濤 張智強

［摘? ? ? ? ? ?要］? 針對傳統(tǒng)煙草育種學課程實踐教學環(huán)節(jié)存在的問題，為適應新農科背景下農林高校人才培養(yǎng)需求，通過信息技術與教育教學高度融合，實現基于“學習通”軟件平臺的線上線下混合式煙草育種學實踐教學模式改革。從系統(tǒng)更新整合煙草育種學實踐教學內容、改革課程實踐教學方法、改進實踐教學考核方式、加強實踐環(huán)節(jié)課程思政教學設計等方面進行了探索，提高了學生的學習主動性和專業(yè)實踐能力，提升了實踐教學質量，可為高等農業(yè)院校同類課程的實踐教學提供一定的參考。

［關? ? 鍵? ?詞］? 新農科；煙草育種學；線上線下混合式；實踐教學；教學模式；教學改革

［中圖分類號］? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文獻標志碼］? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文章編號］? 2096-0603（2023）35-0045-04

一、引言

2019年，新農科建設安吉研討會、北大倉行動工作研討會和北京指南工作研討會先后召開，對新農科建設進行了系統(tǒng)研究和整體部署，提出要實施新型人才培養(yǎng)行動[1-3]、課程改革創(chuàng)新行動等推動高等農林教育改革的措施[4-7]。針對涉農專業(yè)課程的實踐教學環(huán)節(jié)普遍存在農作物生長季節(jié)性強，理論教學與實踐教學部分脫節(jié)；實驗和實習以驗證式、觀摩式為主，綜合性和設計性內容少；相關理論和技術發(fā)展較快、學科交叉不斷深入，教學內容更新較慢；教學方法和考核方式單一，實踐教學環(huán)節(jié)信息化程度低的問題[8-11]，為適應新農科背景下農林高校人才培養(yǎng)需求，響應國家政策方針，提高學生的學習主動性和實踐能力，筆者對煙草育種學課程的實踐教學模式現狀進行分析，并對課程實踐教學內容、教學方式和考核方式進行了改革與探索，以期為全國同類課程實踐教學模式改革提供借鑒。

二、煙草育種學課程實踐教學存在的問題

煙草育種學是一門以遺傳學、分子生物學為主要基礎，涉及植物學、植物生理學、植物病理學、生物化學、生物統(tǒng)計、栽培與耕作學等學科的理論與研究方法的綜合性應用課程，具有很強的實踐性[12]。該課程是培養(yǎng)學生創(chuàng)業(yè)意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的重要載體。煙草育種學是一門理論性、實踐性和技術性都很強的課程[8，9]。尤其是近年來，遺傳學、基因組學、分子生物學等學科發(fā)展十分迅猛，育種選擇方法從傳統(tǒng)的表型選擇逐步發(fā)展到分子標記輔助選擇、全基因組選擇等微觀水平[13-14]，迫切需要對課程實踐教學的內容、教學手段、學習方式進行改革。煙草育種學課程包括教學實習和實驗教學兩個實踐環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的煙草育種學課程實踐教學環(huán)節(jié)仍存在如下幾個方面的問題。

（一）育種周期長，實踐教學時間偏短

一個煙草品種的選育通常需要雜交、系選、鑒定等環(huán)節(jié)，一年種一季需要8～10年的時間。目前實踐教學實習通常在三年級秋季學期開學前，煙草開花授粉時節(jié)集中一周時間進行，只能進行品種特性識別、雜交授粉、品種比較篩選、育種程序參觀幾個有限的環(huán)節(jié)。選種、收種等幾個環(huán)節(jié)受時間限制不能現場進行。實驗教學主要包括煙草葉片表面腺毛密度觀察、煙草性狀遺傳規(guī)律的分析、煙草種子質量檢測、育種方案綜合設計等內容，種子質量檢測涉及發(fā)芽率鑒定等內容需要2～10周的時間集中進行。

（二）單一性實驗多，綜合性實驗少

現有的煙草育種學實驗教學內容主要有九個驗證性實驗和一個綜合設計性實驗，由于教學條件的變化，花粉培養(yǎng)等內容已經不能開展，只能進行展示。田間實踐也主要以參觀、觀摩為主，受物候期和實踐時間的影響，雜交后代的選擇、煙草蒴果的成熟過程等內容只能進行部分內容。驗證性實驗多數是單獨的實驗，實驗之間缺乏有機聯系，影響學生對育種過程的整體理解和專業(yè)創(chuàng)新素養(yǎng)的提升。

（三）相關理論與技術發(fā)展迅速，教材內容相對滯后

隨著煙草基因組計劃的實施，煙草基因組學和分子育種技術研究日新月異，煙草育種的新理念、新方法和最新進展不斷涌現，迫切需要把最新的煙草生物技術育種、種子生產加工標準化等內容系統(tǒng)化地融入課程中。特別是煙草重要基因的定位、分子標記開發(fā)、標記輔助選擇、基因編輯等生物育種新技術在煙草育種中已經普及和應用，實踐教學內容缺乏學生親自動手利用生物育種新技術進行種質資源創(chuàng)新和育種后代精準選擇的體驗。

（四）實踐內容教學方法和考核方式單一

多采用現場示范、分組實操的教學方式，采用互動討論、實驗報告和實習報告的課程評價方式，實踐教學缺乏信息技術與教育教學深度融合，缺乏非標準化、綜合性評價等過程性和結果性考核有機結合方式。學生提交的實踐教學報告和實驗報告重復率較高，不能實時評價每個學生的理解和掌握情況，不利于準確了解每個學生的動手實踐能力。

（五）實踐教學課程思政內容挖掘和融入不夠

專業(yè)課的實踐教學不但是培養(yǎng)學生專業(yè)能力和創(chuàng)新素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，也是將大國“三農”情懷、“愛農知農為農”責任擔當、科學精神、創(chuàng)新精神、工匠精神等思政教育與專業(yè)教育有效融合的良好載體。而目前的實踐教學過程由于時間有限，學生普遍感覺田間和實驗室工作比較辛苦、育種過程繁雜，對學習煙草育種學和將來從事煙草育種工作產生一定的畏懼心理。

三、煙草育種學課程實踐教學的改革與探索

為解決煙草育種學課程實踐教學長期存在的問題，教學團隊在近幾年的教學工作中不斷摸索和嘗試進行改革和創(chuàng)新。針對新農科發(fā)展的需要，積極構建線上線下混合式課程實踐教學內容體系，保持教學內容的前沿性、時代性、研究性和創(chuàng)新性；對教學模式、教學方法、學習方式進行變革，推進信息技術與煙草育種學課程實踐教學深度融合；加強實踐教學環(huán)節(jié)的課程思政內容挖掘和融入。充分應用“互聯網+”技術，增強學生學習的主動性與積極性，提高實踐教學質量和煙草專業(yè)人才培養(yǎng)素質。

（一）實踐教學內容優(yōu)化和教學平臺更新

堅持與時俱進和立德樹人教學理念，對煙草育種學九個驗證性實驗和一個綜合設計性實驗的教學內容和一周的實習教學內容加以更新優(yōu)化。將驗證性實驗減少，多渠道開展綜合性和設計性實驗，保持教學內容的前沿性和時代性，增加學生實際操作、自行設計的內容，研究性、創(chuàng)新性、綜合性內容所占的比重增加到50%。例如在許昌校區(qū)試驗農場增加種植不同類型的種質資源，允許學生破壞性地采集標本分析，在實驗室利用PEG模擬干旱對煙草品種進行抗旱性鑒定、分子標記抗病性鑒定分析等。通過與育種科研項目相結合開設設計性實驗項目，讓學生通過參與課題，增強對科研工作的興趣和潛力，提高對較難理論知識的理解度。把最新的煙草生物技術育種、種子生產加工標準化等內容融入線上內容，讓學生掌握煙草育種的新理念、新方法和最新進展，促進知識、能力、素質有機融合，培養(yǎng)學生解決復雜問題的能力。

在理論教學內容順利實現基于“學習通”軟件平臺的線上線下混合式課程教學的基礎上，充分利用“學習通”軟件，將煙草種質資源、育種技術流程電子掛圖、三大基礎育種方法各個階段的育種過程視頻、各種常規(guī)育種和分子育種方法案例、田間實習視頻等數字化資料整合到“學習通”軟件平臺。教學實習和實驗教學前，學生通過線上育種學方法和技術的自學，帶著問題和感官認識再去實踐教學現場，通過關鍵現場操作和容易理解出現偏差的問題的解答，將不同育種方法程序間的聯系和區(qū)別展示出來，將育種過程的田間不同階段進行實地體驗，加深學生對不同育種方法的認識。實踐結束后通過在線上平臺進行關鍵知識點測試和問題解答，掌握學生的學習認識情況，及時反饋部分學生對相關問題的認識偏差。實現學生可在實踐課前、課中、課后隨時進行相關內容的學習和復習，克服育種周期長、實踐教學內容多、實踐教學時間短、田間展示不足的缺點。

通過教學內容優(yōu)化和教學平臺更新，激發(fā)了學生學習煙草育種學的興趣和積極性，參與煙草育種相關的本科畢業(yè)實習學生越來越多，本科選擇煙草育種方向的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃實踐課題也逐年增加。例如，2019級本科主持的省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目“激素在細胞質遺傳煙草柱頭外露性狀形成中的作用研究”獲得2020年河南省本科高校大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目優(yōu)秀成果二等獎。報考育種方向從事育種科研的研究生比例逐年增加，特別是課程學習結束后，咨詢報考重點大學分子育種方向的學生越來越多。

（二）教師教學模式和方法改革

對煙草育種學傳統(tǒng)的現場示范教學、分組實操的實踐教學模式進行改革，充分利用線上教學的優(yōu)勢，實踐教學線上學習內容不少于30%。使用多媒體進行煙草育種學實踐教學，將圖、文、聲、畫等技術融為一體，為學生營造生動形象的教學氛圍，教學內容由靜態(tài)變動態(tài)、由抽象變具體，生動直觀，并且增加了趣味性和動感性，有效吸引學生的注意力，提高學習效率。教學方法上，充分利用線上信息量大、交流及時的特點，在案例式教學方法的基礎上，針對不同的內容，開展探究式、討論式、啟發(fā)式、參與式實踐教學，讓學生帶著問題去實習。在實習前提前謀劃，將學生分成不同的小組，設計不同的實習內容，在現場統(tǒng)一講解示范后，分頭行動，外出結束后分組總結討論匯報。

將受煙草生長季節(jié)限制的煙草雜交授粉、雜交后代的選擇、三大基礎育種方法等實踐教學內容制作成教學視頻；收集整理不同育種方法育成煙草品種的案例以及煙草基因組學、現代生物育種技術的研究進展和案例，立足于煙草育種的基本理論和技術框架，將案例內容分為經典內容、進展內容、展望內容三個層次，加強實踐教學內容的聯系，利用“學習通”軟件平臺進行展示，分層次指導學生實踐教學前和實踐教學后及時進行自學和復習，以彌補先有實踐教學后有理論教學、理論教學與實踐教學部分脫節(jié)的問題。激發(fā)學生學習的興趣，線上線下結合，讓學生掌握煙草育種的新理念、新方法和最新進展。

課程教學改革內容“煙草專業(yè)課程的‘線上—線下’混合式教學模式探索研究”，2021年獲得河南農業(yè)大學教學成果獎二等獎，發(fā)表的教改論文獲得河南省教育信息化優(yōu)秀成果獎一等獎。課程負責人2018年獲得“全國生態(tài)文明信息化教學成果”獎，在校學生評教滿意率保持在97%以上，獲得河南農業(yè)大學第一屆本科課堂教學質量獎二等獎。課程改革的經驗在同種農業(yè)類課程如煙草栽培學、煙草調制學等專業(yè)課程的教學中進行示范推廣。

（三）學生學習方式和考核方式改革

堅持信息技術與教育教學高度融合，實現基于“學習通”軟件平臺的線上線下混合式教學和學習。圍繞育種學實踐教學的核心問題提供參考文獻分小組進行探究式、合作式學習，提升課程學習的深度，發(fā)揮學生的主體作用，調動學生學習的積極性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生解決煙草品種改良復雜問題的綜合能力。

為充分調動學生的積極性和主觀能動性，保證實習和實驗的效果，在教學實習和實驗教學進行前，以宿舍為單位，成立6～8人為一組的學習小組，鼓勵學生自主參與試驗設計，全過程參與實踐的各個環(huán)節(jié)。如在教學實習的過程中，要求各個學習小組配合做不同類型的雜交，統(tǒng)計各自的雜交結果率；分組拍照描述一種煙草種質資源的特征特性；采集不同品種、不同成熟特征的煙草蒴果，帶回宿舍晾干后對每個蒴果中的種子數進行計數，感受煙草繁殖系數高的特性。實驗課過程中，每個小組將各自的種子進行稱量，計算千粒重，將種子進行發(fā)芽率實驗，對比品種間和種子成熟間種子質量的差異，以小組為單位提取各自種子材料的DNA，用不同的抗病性標記引物進行PCR擴增，找到材料對應的抗病性標記效果，感受分子標記選擇育種的過程。整個學期教學過程中，通過逐漸深入的實踐教學，小組間和小組內通過對比實驗效果，探討學習，既掌握了育種學知識點，也鍛煉了能力。

充分利用線上線下混合式教學和學習的優(yōu)勢，改革過去單純以實驗報告和實習報告為主的結果性考核方式，在“學習通”軟件平臺采用小測驗、學習報告等方式進行過程性評價。更注重學生從基本概念、基本理論、基本技能三個方面理解和掌握相關知識點，減少名詞解釋等死記硬背的內容，通過模擬現實生產問題，讓學生根據掌握的育種知識進行相關育種程序設計，并說明每個世代怎樣“種”“選”“收”“記載”，考核學生的掌握情況，重點要求育種路線和方法正確。通過綜合育種程序設計考試等方式進行實習結果性考核，通過實踐環(huán)節(jié)實時解答疑問，討論問題，及時掌握共性問題，并在線上線下課堂進行反饋，實現診斷性考核，從而利用信息技術手段建立煙草育種學實踐教學多元化考核體系。

（四）加強實踐環(huán)節(jié)課程思政教學設計，讓學生愛上育種技術

按照煙草專業(yè)培養(yǎng)的要求，分別在2018年和2022年進行了專業(yè)培養(yǎng)方案的修訂工作，落實立德樹人根本任務，加強課程思政建設。煙草育種學課程按照新農科課程改革創(chuàng)新行動要求，圍繞價值塑造、知識傳授、能力培養(yǎng)“三位一體”的人才培養(yǎng)目標，開展課程思政元素挖掘和實施工作。將我國在煙草基因組計劃和品種選育與推廣上的成就、育種界的知名人物和實例等融入煙草育種實踐教學環(huán)節(jié)，引導學生對相關內容展開討論和總結，進行實踐教學課堂思政。理順理論教學、實踐教學與思政元素對應關系，構建課程案例和思政案例有機融合的課程思政案例體系，設計了64個課程思政案例，把課程思政貫穿于學生每節(jié)課的課前、課中、課后教學全過程。

通過分析展示我國烤煙品種的種植面積自育品種比例從2000年的20%逐步上升到2010年后的80%以上、2010年后我國煙草基因計劃的實施對煙草傳統(tǒng)育種和分子育種技術的影響、我校煙草品種選育的歷程和對煙葉生產的貢獻、杰出校友在煙草品種領域的工作等，讓學生感受煙草種子怎樣一步步做到“種業(yè)科技自立自強、種源自主可控，解決種業(yè)種源卡脖子技術問題”，支撐中式卷煙的發(fā)展，培養(yǎng)學生的愛國情操，增強道路自信，厚植學生不畏艱難、團結協作、勇于創(chuàng)新的科研精神。

在學習雜種優(yōu)勢利用育種方法時，讓學生在“學習通”軟件平臺線上先行學習我國水稻雜種優(yōu)勢利用育種的歷程，觀看紀錄片《袁隆平》，讓學生對雜種優(yōu)勢利用的方式方法有一定的認識。在教學實習的過程中，通過親自觀察測量不同煙草雜交種以及對應親本的農業(yè)性狀表現，加深對煙草雜種優(yōu)勢的認識。再讓學生對煙草和水稻雜種優(yōu)勢利用途徑進行比較討論，對煙草雜種優(yōu)勢育種的優(yōu)勢和不足自己進行總結分析。結合袁隆平先生不迷信學術權威，根據觀察到的水稻雜種優(yōu)勢現象，提出自花授粉作物水稻也可利用雜種優(yōu)勢，尋找不育系并實現了水稻“三系”配套，并對水稻雜種優(yōu)勢利用的途徑進行了大膽構想，順利實現了“兩系”法水稻雜種優(yōu)勢利用等一系列事跡的學習，增強學生的民族自豪感并切實感受袁隆平先生嚴謹的科研態(tài)度和勇往直前的科研精神。

四、結束語

煙草育種學是煙草專業(yè)的一門核心課程和專業(yè)必修課，在創(chuàng)新型煙草高層次人才培養(yǎng)中具有重要地位。落實新農科背景下農林高校人才培養(yǎng)需求，通過系統(tǒng)整合煙草育種學實踐教學內容，更新和改革煙草育種學課程實踐教學內容和教學方式，教學內容上保持前沿性和時代性，教學方法上實現先進性和互動性，實現信息技術與煙草育種學課程實踐教學環(huán)節(jié)的深度融合[15]，提高了學生的學習主動性和專業(yè)實踐能力，提升了實踐教學質量。面向新農科的煙草育種學實踐教學模式改革與探索，對全國同類課程實踐教學模式改革具有一定的參考價值。

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