植物组织培养实践教学改革初探

2022-09-10

植物组织培养是在无菌和人工控制的环境条件下,利用适当的培养基,对离体植物器官、组织、细胞及原生质体进行培养,使其产生再生细胞或完整植株的技术。近几十年来,植物组织培养已渗透到生物学的各个领域,广泛应用于农业、林业、工业,医药业、并产生了巨大的经济效益和社会效益,成为生物学的重要研究技术和当代生物科学中最具生命力的学科之一。随着植物组织培养技术的日趋深入和成熟,植物组织培养形成了一套完善和丰富的理论体系,成为一门在理论指导下的实践技术型、应用型课程。该课程的培养目标是夯实理论基础、熟练操作技能,以强化技术应用能力培养为主线,提高学生的实践动手能力和科学研究能力,为社会培养从事实际生产的专门化人才。

1 植物组织培养实践教学存在的主要问题

从2003年起,应用生物技术专业就把植物组织培养作为核心课程列入教学计划,经过几年教学计划的组织实施,我们发现植物组织培养课程在实践教学方面存在以下主要问题。

实践教学内容单一,方法简单陈旧,长期停留在验证性和无菌操作的内容上,缺乏综合性、设计性、创新性实践。

按照植物组织培养技术流程,植物组织培养实践教学内容包括实验室内和温室(大棚)两部分。室内主要进行培养基配、灭菌—外植体处理(冲洗、消毒、灭菌)—无菌操作(接种)—愈伤组织诱导或芽分化培养—继代培养—壮苗生根。温室(大棚)主要是进行试管苗的炼苗移栽,即把室内培养成功的试管苗通过大棚炼苗成活后进行大田栽培。我校植物组织培养实践教学过去主要以模式植物红薯为材料,让学生在室内学习外植体的处理、无菌操作并反复地继代转接,对学生进行外植体培养能否成功和试管苗转接污染情况没作硬性要求,一学期实习完毕,学生几乎没培养成功一个外植体,原有的试管苗越转,污染苗越多,试管苗的驯化和移栽主要是看老师简单演示操作,炼苗移栽过程中的基质处理和温、光、水分管理、学生几乎就没实践操作,对炼苗的难易和成活率没有亲自体验。整过植物组织培养实践教学过程,就是这种单一的实践内容和枯燥无效的技术操作,学生只是扮演了一个“机械操作者”的角色,学到了单一的操作技术,而对于培养这个漫长复杂过程中的许多方法和知识知之甚少,没有真正掌握如何建立一种植物的组织培养体系,以及由外植物体培养到试管苗炼苗栽培的全套技术,学生已没体会到实验成功带来的喜悦和成就感。这种实践教学既不利于培养学生全面掌握植物组织培养技术,以及分析问题和解决问题的能力,更不利学生创新能力培养,不能调动学生学习积极性,甚至让有的学生对专业产生怀疑而失去信心。

植物组织培养实践教学的组织安排都是在固定的时间、地点,进行固定的内容,在植物组织培养课程的教学改革过程中,只注重在理论教学方法、教学模式和教学内容上的改革,而对于实践教学内容、方法和手段的改革相对没变。实践教学方式仍然是以教师为主体,统一的教学模式和教学手段在一定程度上制约着学生个性发展,这种实践教学方式不适应社会对人才的要求。

植物组织培养是在人工控制的小气候环境条件下“种植”植物的一门技术,不同的植物、不同的研究类型(如器官培养、细胞培养、原生质培养),甚至是同一植物的不同部位,其培养的技术体系都有所不同。培养室温度、湿度和光照的调控及培养材料的转接和生长情况的观察需要学生有充分的自主权,学生应根据实验的进展情况,科学合理地安排时间。长期选用一种模式植物进行实践教学,由于培养体系已十分完善,学生一般只能熟悉基本的操作技能和验证植物组织培养的一些基础理论知识,培养中常遇到的培养物的污染、褐变、玻璃化现象,学生根本没有机会认识,更谈不上解决,不利于培养学生的独立性和主观能动性。

植物组织培养实践考核内容方法片面、内容单一,不能全面准确反应学生掌握植物组织培养技能的高低。

植物组织培养实践教学考核一直以来仅局限于实验报告和单一固定的细化项目的考核,这种考核根本不能反映学生综合掌握植物组织培养技术和创新能力、实践能力情况,也不利于激发学生的学习积极性,这与该课程是一门实践技术型、应用性课程特点不吻合。

2 植物组织培养实践教学改革探索

针对植物组织培养实践教学中存在的诸多问题,结合实验室设备、设施条件,以及用人单位对毕业生的要求等情况,我们在实践教学中进行了改革探索,并取得了良好的育人效果。

转变教育观念,改革教学内容和方法,适当调整论证性实验、加强综合性、设计性、创新性实验,教师从“带实验”改为“指导实验”,学生从“实验”改为“试验”,教学模式上实施先基础后应用。

在实践教学过程中,我们根据植物组织培养实践内容分为基础训练和技能应用两部分,基础训练是教师讲解组培室卫生、组培器械消毒、培养基配制、灭菌、外植体处理、愈伤组织诱导、芽的分化培养等基础知识,以及操作示范培养基配制、无菌操作及试管苗炼苗移栽等组织培养流程中的基本操作技能,严格要求学生以正确规范的实验操作方法和良好的实验习惯,夯实基本功。技能应用部分是学生应用所学的基本理论知识和实验技能,要求学生自己查阅资料,设计实验方案、选取植物材料,进行实验操作和实习报告撰写,老师给予指导。例如实验方案设计是否科学合理,无菌操作是否规范,遇到培养过程中材料污染、褐变、试管苗玻璃化现象、培养材料生长缓慢等问题,老师负责深入剖析问题产生的原因并及时给予指导。这种先基础后应用的实践教学模式,不仅让学生掌握了组织培养的基础知识、基本技能,还有助于学习并解决一些组织培养中经常遇到的难题。

以能力培养为核心、强化技能训练,注重教学与科研结合,结合课内课外实训,设立自选性、开放性实验,积极开展研究性实验项目。

课内实训主要采取教、学、做相结合的方式,教师讲解实训目的、要求,并进行示范操作演示,然后学生跟着学习,自主训练,在这个过程中教师不断巡视指导;最后教师对学生训练的结果进行总结,指出学生操作中不规范或错误的地方并强调实训过程中应注意的事项。

课外实训主要采取项目导向与任务驱动相结合、以真实的工作任务为载体进行,将开放式实训作为课外实训的一个重要改革,在开放式实训内容上分为三个部分由学生自主选择:一是基本技能训练项目,其目的是进一步强化课内实训教学所要求掌握的基本技能训练;二是研究性或设计性实训项目,教师按生产任务列出实训目录,学生根据个人特点、兴趣、爱好,自选外植体材料,自主设计实验内容和实验步骤及培养基配方进行试验,教师提供指导。三是综合性实训项目,结合教师的科研项目和学生的毕业课题来开展,学生提交实验方案和详细的论证报告,教师加以检查指导,提供相应的实训环境条件,让学生完成。这种让学生带着问题进实验室的教学模式,激发了学生学习的积极性、主动性、独立性和创造性,而且培养了学生的动手能力、创新能力和追综学习科研以展动态的能力,有利于培养提高学生分析问题和解决问题的能力。

结合生产性实践,顶岗实习,增加学生见习和才干,提高就业率。

为了激发学生的学习热情,我们应尽可能地创造条件,加强与企业联系,带领学生走进组织培养工厂,顶岗实习参与企业生产,激发学生学习热情,提高学生专业技术应用能力。工厂化生产和实验室不一样,工厂化生产规模大,生产条件齐备,学生参与其中不但可以丰富其实践经验,培养学生的学习兴趣,让学生真正感到了学习内容的丰富和价值,而且更加坚定学习的信心和决心,部分学生在顶岗实习期间就被企业预订,毕业后就直接进了企业,提高了就业率。

结合实验实习,改革实践教学考核方法学生自己查阅资料,设计实验方案、选取植物材料,进行实验操作和实习报告撰写,老师给予指导。例如实验方案设计是否科学合理,无菌操作是否规范,遇到培养过程中材料污染、褐变、试管苗玻璃化现象、培养材料生长缓慢等问题,老师负责深入剖析问题产生的原因并及时给予指导。这种先基础后应用的实践教学模式,不仅让学生掌握了组织培养的基础知识、基本技能,还有助于学习并解决一些组织培养中经常遇到的难题。

以能力培养为核心、强化技能训练,注重教学与科研结学生学生自己查阅资料,设计实验方案、选取植物材料,进行实验操作和实习报告撰写,老师给予指导。例如实验方案设计是否科学合理,无菌操作是否规范,遇到培养过程中材料污染、褐变、试管苗玻璃化现象、培养材料生长缓慢等问题,老师负责深入剖析问题产生的原因并及时给予指导。这种先基础后应用的实践教学模式,不仅让学生掌握了组织培养的基础知识、基本技能,还有助于学习并解决一些组织培养中经常遇到的难题。

以能力培养为核心、强化技能训练,注重教学与科研结。

除实践教学内容、教学方法和手段以外,考试模式也是植物组织培养教学改革和探索中的一个重要组成部分。植物组织培养学是以实验为依托的实践型课程,实验考核是检验实验和理论教学效果的重要指标之一。一个好的考试模式不仅可以避免死记硬背造成的高分低能现象,而且还能在考察学生基础理论知识掌握情况的基础上,引导他们自主学习,发展他们的创新思维能力。过去我们实践教学考核仅局限于实习报告和单一固定细化项目的操作上,这种考核方式不能全面准确地反映学生学习的真实情况,也不利于激发学生的学习积极性。为了进一步加强实践技能在实验考核中所占的比例,我们具体办法是把考试按比例分配分为五个部分: (1) 由于无菌操作技术是一项基本功,也是组织培养的关键技术环节之一,所以,学生现场演示无菌操作技术占实践总成绩的40%。 (2) 培养物是实验结果的“物证”,是学生应用理论知识和实验技能的真实体现,是评价其科研能力的重要指标,占实验总成绩的30%。 (3) 实验报告是整个实验过程的详细纪录,它反映了学生科研思维和科研态度,占实践总成绩的10%。 (4) 实习报告撰写是对本次实验的总结与分析,是检验学生是否掌握了组织培养论文的基本写作方法和分析方法的重要指标,占实践总成绩的10%。 (5) 实践考核口答题,增加口答题是为了考查学生的应变能力、知识面和表达能力,占实践总成绩的10%,这种新的、全面的考核方法不仅加强了对学生技能的强化和培养,提高了学生的实践综和能力, 还激发了学生学习积极性和主动性,让学生真正掌握植物组织培养技术和方法,有利于培养学生的综合素质。

2.1严把毕业论文关

毕业论文是体现专业教育培养目标的重要教学环节,对培养学生探求真理、强化社会意识、进行科学研究基本训练、提高综合实践能力等方面,具有不可替代的作用,是理论教育与社会实践相结合的重要体现,是培养学生创新能力、实践能力和创业精神的重要实践环节。因此,学生撰写毕业论文水平和论文质量直接反映专业教育教学质量。为了改变学生网上下载和抄写教材书本的作法,专业上高度重视学生毕业论文工作,建立制定了“毕业论文工作条例”,实行专业毕业论文指导小组和导师指导的规范管理体制,明确管理职责,严格把论文关。为了保障学生做毕业论文时间,专业上采取提前一到半年布置毕业论文工作,公布题目,学生选择论文指导教师和确定论文题目后,写出论文提纲,和实验设计方案,提交导师审核,并在导师指导下进行实验和论文撰写,这样的实验数据是学生自己做实验所得,真实可靠,写出来的论文内容丰富,适用性、可操作性强,答辩时有理有据,毕业论文质量有了明显提高,优秀毕业论文比例增加,在院学报上经常都有学生论文发表。

3 结语

通过对植物组织培养实践教学改革探索,我们认为体现了以下创新点: (1) 实训内容和实训项目完全是按照植物组织培养实际生产的工作技术流程设计和选取。 (2) 采取开放式实训教学,实训项目的完成是以项目导向和任务驱动相结合的方式进行,既增强了学生自主性,又突出了高职教育特色。 (3) 实践教学考核内容、考核方式全面,真实,可操作性强。 (4) 毕业论文是学生实验结果的真实反应。整个实践教学都是围绕学生“能操作、懂技术、会应用”的高技能人才培养目标进行,具有鲜明的高职教育特色和产学研结合特点。

摘要:植物组织培养是一门实践性强、操作技术要求严格的课程, 是我院应用生物技术专业的核心技能之一, 实践教学是该课程非常重要的教学环节, 其重点是培养学生的创新精神和实践应用能力。我们针对应用生物技术专业植物组织培养实践教学中存在的问题, 尝试对植物组织培养实践教学内容、教学方法、手段以及考核等进行了改革探索。

关键词:植物组织培养,实践教学,创新精神,应用能力

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