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植物组织培养课程教学改革初探

 作者: 组培设备 发布时间:2021-01-05 09:18   浏览次数:

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为适应应用型、复合型、创新创业型人才培养的需要,对植物组织培养课程教学进行了改革.通过改革理论课程体系,优化实验内容,培养学生实践创新能力,使学生的学习积极性与主动性有了很大的提高,取得了良好的教学效果.

植物组织培养(plant tissue culture)是20世纪初以植物生理学为基础发展起来的一门重要的生物技术学科.它的基本内容是在无菌的条件下,给予合适的培养基和培养条件,对植物的器官、组织、细胞或原生质体进行离体培养,经过脱分化、再分化达到植株形态重建、快速繁殖的目的.这一学科的建立和发展,对植物科学的各个领域如胚胎学、生理学、细胞学、遗传学、生物化学、发育生物学和植物病理学等学科的发展均有很大的促进作用,并在科学研究和生产应用上开辟了令人振奋的多个新领域.

《植物组织培养技术》是一门技术性很强以实践和应用为主的课程,是培养学生动手能力、分析问题和解决问题能力的有效载体.基于植物组织培养技术的重要性,在我校向应用型本科院校转变的大环境下,为了培养更高层次的应用型人才,我院生物技术、生物科学专业以及应用生物科学专业均开设了《植物组织培养技术》课程.多年来,彩神iV在教学和实践过程中结合我院不同专业的特点,积极进行了《植物组织培养技术》理论课教学和实验课教学的改革与探索,使学生在熟练掌握植物组织培养的基本理论与程序的基础上,培养学生实践应用能力,为今后学习和工作奠定扎实的基础.

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1 理论课程教学的改革与探索

1.1 课程内容体系的改革

近年来,植物组织培养方面的新技术、新方法不断涌现,彩神iV在理论课教学中,力求把成果吸收进来.在课程内容体系结构上,针对我校突出培养应用型、复合型、创新创业型人才,着力构建“尚品德、厚基础、重应用”的人才培养模式,注重对学生健全人格、实践能力和创新精神的培养.彩神iV把《植物组织培养技术》理论授课内容进行了相应的调整,在保证学习植物组织培养的基础理论、基本知识和基本技能的前提下,加强植物组织培养技术在实际生产中的应用以及植物组织培养工厂化生产和管理方面的内容.例如,在讲授“实验室及基本技术”一章时介绍了组培工厂的规划与设计以及生产成本与效益的合算,有效激发了学生自主创业的热情.在讲授“植物离体微繁”一章时,介绍了蝴蝶兰、百合、郁金香等深受人们喜爱的常见花卉的工厂化快繁以及红豆杉等植物的组织培养,提高了学生学习专业知识的积极性与主动性.

1.2 教学方法的改革

《植物组织培养技术》是一门实验操作性较强的学科,然而,许多组织培养操作技术和原理只能在理论课堂上进行讲授,学生被动接受,感到非常枯燥,教学效果不佳,针对这种现状彩神iV在课堂中采用了以问题为牵引的启发式教学.课堂上教师将问题引出后注意保持问题的连续性,设置好问题的范围与深度,充分调动学生的积极性与主动性.例如在讲授“分生组织培养与脱毒”一节时,在讲授之前先放一段视频,视频展示的是种植马铃薯过程中会出现种薯逐代退化的现象,通过视频引出问题“脱毒的重要性”;在讲解茎尖脱毒培养时,提出“为什么用茎尖做外植体获得的再生植株会是无病毒苗?”然后结合图片和模型展示进行现场示范操作,强调茎尖的剥离位置并指出剥离茎尖的大小对脱毒效果产生的影响;在讲解无病毒苗的鉴定时,提出“哪种鉴定方法相对简便、快速而且准确度高?”经过一系列问题的引导有效的激发了学生的学习兴趣.不仅仅是马铃薯,学生们对草莓脱毒、香蕉脱毒以及葡萄脱毒等都产生了浓厚的兴趣,希望可以应用在大学学到的知识与技能帮助自己的家人和周边的农民兄弟解决生产上的难题.

在教学过程中,不仅要激发学生的学习兴趣,还要引导学生主动的“学”.例如在学习“原生质体培养”一章时,由于前面已经学习了植物器官、组织以及细胞的离体培养,学生具有一定的理论基础与实践基础,因而,在授课之前彩神iV提出了一系列问题:(1)为什么选原生质体做外植体进行离体培养?(2)哪些器官或组织是分离原生质体的较为理想的材料?(3)原生质体分离前需要做预处理吗?(4)原生质体的培养方法?(5)影响原生质体培养的主要因素有哪些?(6)原生质体培养的意义有哪些?带着这些问题学生以自学为主以小组的形式进行讨论,教师进行答疑由教师进行总结.在自主探究的过程中,学生一方面进行主动性学习,一方面对自己过去所学知识也是一种检验.

2 实验教学的改革

《植物组织培养技术》是一门以应用为主的课程,实验教学在课程教学中显得尤为重要.我校生物技术和生物科学专业的植物组织培养实验课时均为24学时,应用生物科学专业的课时为18学时.传统的实验教学多以验证性为主,例如:玻璃仪器的洗涤与培养基母液的配制、培养基的配制与灭菌、外植体的消毒与接种、愈伤组织的诱导、不定芽的诱导、生根培养、炼苗与移栽等.由于这些设计好的实验主要采用实验室已经相对成熟的体系,成功率较高,只要学生规范操作,很少出现问题,学生大多以完成实验任务为目的,缺乏主动学习的兴趣,难以调动学生的主动性、积极性.针对这种现状,彩神iV根据植物组织培养技术的特点,调整并优化了实验教学内容,在完成基础实验的前提下,为学生安排了综合性、设计性大实验,在给定大实验题目时彩神iV有目的的让学生参加老师的相关科研项目.如让学生参与“紫花苜蓿遗传转化体系的建立与优化”等项目的部分实验内容.选定题目后,让学生自行制定实验方案,在教师指导下以小组的形式进行讨论、分析并完成实验.学生通过完成综合性实验亲自参加到科研活动中,掌握了科学研究的基本方法,开拓了科研思路,科研和教学的有效结合,充分调动了学生的积极性,进一步培养了学生的创造能力.

无菌操作技术是植物组织培养技术的核心和教学核心.为了保证基础实验和综合性实验的顺利进行,彩神iV在实验过程中要求每一位学生独立进行无菌操作训练,保证熟练掌握无菌操作技术,为后续的实验打下坚实的技术基础.另外,实验并不是总是一帆风顺的,在实验过程中经常会出现一些与预期不一样的结果,例如:在培养基配制环节有时就会出现培养基不凝的现象,这时候就需要引导学生来分析原因,一般情况下引起琼脂不凝的原因主要有三个方面,一是pH值的问题,如果pH值过低就会造成琼脂不凝固;二是琼脂加的不够量;三是灭菌后的培养基在分装之前没有充分混匀,亦会导致先分装的培养基不凝固而后分装的培养基硬度过大的现象.通过分析原因学生找到问题所在,及时加以纠正,以后做培养基就不会再犯类似的错误.往往这个时候,教师的及时引导与鼓励对于学生在实验过程中树立正确的科学研究观念显得尤为重要.

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3 教学效果

通过对生物技术、生物科学以及应用生物科学三个专业班级进行教学改革前后的对比,结果实施教学改革后,学生的学习兴趣更加浓厚,有更多的学生在课堂上踊跃发言并提出自己的问题与观点.实验过程中也明显感到学生的动手能力有了很大的提高,而且经常主动来实验室观察实验现象与结果,教学效果明显的改善.还有部分学生在学习过程中对科学研究产生了浓厚的兴趣,主动要求加入教师的科研课题组并取得了优异的成绩.

4 存在的问题

《植物组织培养技术》是一门实践性、技术性及应用性很强的专业技术课程,实验教学在课程教学中显得尤为重要.而我校生物技术与生物科学专业植物组织培养理论课均是36学时,实验课24学时,实验课占比为40%;应用生物科学专业理论课是36学时,实验课18学时,实验课占比为33%.显然实验课在课程教学中占比偏少,这样受课时所限,训练时间明显不足.目前,我校组培实验室还在建设过程中,可供学生使用的仪器数量偏少,学生在实验过程中需要排队等候,这样便把大量的时间花在等待上.

近年来,植物组织培养技术发展迅速,作为教师也应该经常“走出去”学习一些新技术新方法,开拓思路,增长见识,只有这样才能将技术新的方法及时传授给学生.

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植物组织培养技术经过100多年的发展,已经渗透到生物学科的很多个领域,成为生物学重要的基础研究技术与手段.通过该课程的学习,要求学生既要掌握一定的基础理论知识、基本技术又能规范操作,并具备一定的科研能力.通过改革植物组织培养理论课程体系,优化实验内容,培养学生实践创新能力,使学生的学习积极性与主动性有了很大的提高,取得了良好的教学效果.实践表明,彩神iV对植物组织培养教学的改革符合我校目前的培养目标,效果比较明显.

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