農學專業《生物技術概論》課程教學改革研究

石 菁

(甘肅農業大學 農學院,甘肅 蘭州 730070)

農學專業人才培養目標旨在培養符合國民經濟建設和現代農業發展需要的綜合性創新人才,這些人才應具備德智體美全面發展的能力,掌握堅實的作物生產理論知識和扎實的實踐技能,應具有良好創新意識和熟悉現代生物技術、信息技術的能力;能在農學及相關領域從事作物生產與規劃、作物遺傳改良、農業生物技術、農村區域發展與產業化管理經營等工作?！渡锛夹g概論》是農學類專業的一門專業素質教育課程,旨在普及現代科學技術知識和培養高素質人才。課程有以下目標:首先,思政教育培養學生學農愛農的情懷,增強專業自信心;其次,思維導圖使學生高效掌握生物技術包括的五類工程的基本原理、技術和方法;最后,專題匯報、項目式學習活動讓學生深入了解國內外生物技術各領域的歷史、現狀和未來發展方向,拓展知識面與視野、培育綜合素養。

一、挖掘生物技術所蘊含的特有思政元素,自然融入教學內容

(一)引導學生“愛我所選”——學農就要愛農

農科專業學生“學農不愛農”現象普遍,農科專業的學生普遍存在對本專業認知上的偏見和對從事農業相關工作的意愿和專業認同度不高的問題,這可能是由歷史傳統、社會觀念、家庭期望、價值認同等原因造成的。并且,通過這幾年我們的調查問卷來看,涉農專業大學生畢業從事農業相關工作的意愿和專業認同度都很低。針對這種情況,應該通過思想意識的引導和價值觀的培育,讓農科專業大學生真正了解農業,找到自己興趣和專業結合點,提升專業自豪感,這是我們農學專業教師教書育人所要解決的首要問題,這也是本課程努力挖掘思政元素、對學生進行啟蒙的根本動機。因此,我們應該在教學中引導學生認識農業產業的重要性,鼓勵學生到實際田間去了解農業,促進學生進行真正的實操環節。同時,教師應該引導學生樹立正確的人生觀、價值觀,加強對農業產業的認同感和向心力。這樣,我們才能使農科專業學生真正地了解農業,熱愛農業,發揮專業技能,為農業產業的發展做出貢獻。

(二)育人先育心,教書和育人協同

在《生物技術概論》的教學過程中,授課教師秉承著“學農、愛農、知農”的價值觀,這是課題組一年來新加入的一項學生培養目標?！渡锛夹g概論》作為一門綜合性極強的學科,應用范圍很廣。為了幫助學生更好地理解和融會貫通所學內容,可以在課程教學中尋找與專業倫理、家國情懷、國際視野、創新思維等相關德育元素的“觸點”和“融點”[1]。結合學習內容穿插本學科領域杰出校友的科研成就、省內身邊的畢業學子在農業、種業領域的創業成就、以及當下發生的關于農產品進出口貿易、糧食價格波動等時事熱點問題,農業部對糧食安全提升到政治戰略高度等內容(表1),從而建立學生對專業的信心,正所謂,澆花要澆根,育人要育心。學生的學科自信心建立穩固了,對課堂活動的參與自然也會表現出更積極的興趣。

表1 《生物技術概論》融入課程思政元素設計表

(三)思政元素發揮“潤物無聲”的功能

課程思政是在高校非思政課程教學中挖掘思政元素和資源。生物技術概論思政(德育)目標是通過生物技術基本理論的學習幫助學生更好地認識生命、尊重生命,并建立正確的人生觀、價值觀、科研觀[2][3]。了解生物技術在農業生產領域中的應用情況,樹立糧食安全意識,牢記“食品安全關系中華民族未來”,落實好食品安全戰略,從而幫助應對當前面臨的挑戰。針對學生普遍存在對農科專業學習熱情不高,畢業后涉農就業的比例偏低,農業人才不斷流失這樣的困境,建立農科學生專業自信心和自豪感是非常必要的。如在本課程開篇緒論中講到生物技術在解決人類所面臨的三大危機、五大問題中的作用,并提到“中國是農業大國,民以食為天,食以糧為安”。糧食安全事關國家穩定,通過回顧脫貧攻堅取得的成績和廣大農村基層工作人員在其中發揮的中堅力量,以及習近平總書記在黑龍江省考察時的講話:“中國人要把飯碗端在自己手里,而且要裝自己的糧食?！蔽覀円龑W生思考如何應對糧食安全,出路在科技,也就是“地怎么種,培育優良的品種”的問題,從而自然引申到本節重點-生物技術育種,即如何通過科技手段提高農產品的品質和產量,從而實現糧食安全。

二、發揮思維導圖的優點,有機融入用于課程教學前、中、后

(一)生物技術概論理論部分內容涉及面廣、原理抽象,學生理解困難

《生物技術概論》是自然科學領域中涵蓋范圍最廣的學科之一,現代生物技術體系中所包含了基因工程、細胞工程、發酵工程以及酶和蛋白質工程等繁雜內容。然而,這些專業知識對于學生而言普遍較為抽象難懂,使得很多學生很難將它們融會貫通。尤其是基因工程原理更是被學生普遍反映為抽象且難以理解的內容[4]。因此,學生常常缺乏深入探究的動力,進而影響對該課程的興趣。在這種情況下,如何消除學生學習過程中的顧慮和思想負擔,建構每個學生自己掌握知識的框架體系,讓學生在掌握課程基礎知識的同時,還能有效地提高分析問題和解決問題的能力,這是教師需要解決的首要問題。

《生物技術概論》涉及眾多理論知識及其在不同領域的應用,通過學科思維導圖優化教學活動,讓學生習得一種高效的思維方法,這種思維方法可以應用于學習新知、記錄筆記和復習,從而提高學習效率。

(二)將思維導圖教學模式代入生物技術體系原理及理論章節的教學中

思維導圖融入課程教學內容的具體開展環節包括三個階段:①課前預習階段:教師將下節講授內容以思維導圖形式從在線學習平臺發送學生,學生以思維導圖為框架預學課程內容的難點和重點;②課后反思整理階段:一章的學習內容結束后教師布置作業,學生手繪或利用軟件繪制思維導圖,并在教師推送的思維導圖框架基礎上進行填充,完成后提交到學習平臺;③期末復習階段:期末考試復習時,學生以繪制思維導圖的形式將一學期所學課程內容全面串聯和總結,并從不同的角度構建完整的生物技術五大工程的知識網絡體系[5]。此外,還選取了大量科研項目實驗中與所講授內容對應的照片,形象地輔助學生理解抽象原理,提高學生的學習興趣和參與度。這種方式既能夠激發學生的學習熱情,又能夠提高他們對所學知識的理解和記憶效果。

三、引入有趣的教學手段和方法,讓學生積極參與課堂活動

(一)學生自主學習興趣不高,不能學以致用、聯系專業、規劃未來

在教學中可以感受到學生對于接觸生命科學領域最新的前沿進展的熱情,這也是生物技術的魅力所在。但在課堂教學和師生互動問答中,如何持續地培養學生主動積極關注國際國內生命科學前沿動態、擁有成長型思維、理性思考自身學習能力、樂于分享、有效溝通、流暢表達等能力卻是一個具有挑戰性的問題。實際上,這些能力都有助于學生在學習中找到生物技術與本專業的結合點,并將其融合到專業知識體系中,為后續專業課程的學習以及今后從事與生物技術相關行業科研和工作打下良好的基礎。因此,如何真正實現這樣的能力提升,這是當前需要深入探討的問題。教學過程中,教師的角色是學生學習的助手,教師可在課堂講授前提供課程內容重點預學知識點、查閱相關學習資料的方法和網站資源給學生,給學生布置自學和預學任務,上課之前學生必須完成預學任務,教師抽查學習情況,計為過程性考核的一項成績。如此一來,有了充分發揮學生主觀能動性的預學環節后,學生便帶著自學成果和學習疑惑來到課堂,講臺不再單純是教師主講,已成為師生共同探討問題的陣地。

(二)師生討論互動式教學模式在生物技術應用章節的教學中廣泛展開

為了更全面、準確地評價學生的知識掌握和運用、理性思考和知識轉化的能力。在生物技術應用篇章節的教學中,采用了多維度考核的方式,如互動式、專題式、案例式的教學模式,有問答討論、交流辯論、學生PPT展示等活動,并結合過程性考核改革建立了課程考核評價體系。實施過程為:①課前準備活動:在課程開始之前,將學生劃分為小組,并通過優慕課教學平臺提前發布學習任務和教學資源。對于一個大主題下的每個小組,可以選擇自己感興趣的方向,查找最近的研究進展和成果。培養學生的自主學習習慣的同時,也能增加學生之間的互動和協作。②課堂參與式學習活動:在課堂上,學習小組內每位同學可以提議一個與學習內容相關的研究主題,經過教師審核后,確定研究主題。小組成員進行階段性的學習進展匯報,并在研究結束后展示學習成果或作品[6]。小組之間進行互評交流并現場打分,在整個過程中教師可以更好地了解學生感興趣、敏感的主題,學習難點在哪里,并適時給予指導,最后,師生互動、教師總結。

四、教學創新效果及成果

(一)學生上課時的精神風貌大有轉變,專業自豪感有所增強

課程教學中,授課老師通過引導學生關注中國乃至全球農業技術研發現狀,讓他們了解國家生物技術農業的戰略,并明白國家大力投資育種是實現種業強國夢這樣的背景后,提高了學生對自己專業的認同感和學習積極性,讓思政元素悄然融入科學知識的傳授過程中,真正發揮潤物無聲的功能[7]。在課堂互問答環節中,可以感覺到學生的參與度和積極性有很明顯地提高。例如,在課堂上,在講到種子是農業的“芯片”論中美貿易戰影響農產品進出口課題時,有學生在課堂交流中說道:“通過了解中美貿易戰對農產品進出口的影響這個課題,了解了大豆、玉米這兩大作物我國育種的現狀后,深刻感受到作為育種人的品質和所肩負的責任。只有依靠科技育種,才能實現真正的農業高質量發展,保障國家糧食安全。而我們作為農學、種子專業的學生,需要不斷學習和探索,為實現種業強國夢貢獻自己的力量?！边@位同學的發言充分說明了本課程對學生的影響,讓他們對自己所學的專業和未來有了更深刻的認識和理解,可以看出,思政教育的確是不但能增加課程教學的趣味性,激發了學生的探究興趣,還有效推動了課堂內容的延伸拓展[8]。

(二)思維導圖以清晰的脈絡如播放電影般在學生腦海中構建出系統的知識網絡

課程教學中,將思維導圖全程融入教師教學和學生學習過程,助力學生理清零碎知識點之間的脈絡關聯,解決了大量知識點記憶困難問題。以基因工程這一章為例,使用思維導圖概括基因工程“切、結、轉、增、篩、鑒、表”技術路線所有相關知識點(見圖1),不僅調動了學生學習的興趣和積極性,也減輕了學生期末考試復習壓力[9]。從試卷的成績來看,學生對基礎知識的掌握情況明顯優于前幾屆學生,如果考核方式不變,該門課程學生期末考試成績的平均分為79.08分,較上一屆高出3.2分。此外,在上學期實施思維導圖融入教學的2020級種子專業學生中,以匿名調查問卷的方法對教學效果進行了客觀和全面的評估。問卷以學習驅動力、自主學習能力、知識點的掌握和復習效率、教學模式以及思維導圖應用6個維度展開,共回收32份匿名問卷,調查結果顯示,90%的學生已經將思維導圖應用到了各門課程課堂筆記記錄中,98%的學生認為思維導圖提升了學習效能,期末復習效率也得到提高。

圖1 基因工程思維導圖

(三)互動討論、專題式匯報的教學模式受學生歡迎

在近兩年的教學中,項目式學習、辯論與討論、專題研究匯報這樣的教學模式更多地融入課堂,同時教研室通過課程組教師進行教學觀摩、教師自我評價反思教學效果、集體備課研討、邀請督導點評、向學生發放問卷調查這些形式,對教學活動更有效地開展提出了建議和意見。課程教學結束后,通過對學生成績、教學模式滿意度、激發學習興趣方法、自我學習能力提高等多個維度進行考察,每個維度設置不同響應梯度并賦值,統計學生在這種教學模式應用前與應用后的響應數值,利用SPSS26統計軟件進行t檢驗(表2)。

表2 教學模式應用前后學生的響應

統計結果發現這種創新的教學模式在《生物技術概論》課程中取得了良好的效果。檢驗結果顯示:在《生物技術概論》課程中應用這種創新的教學模式,學生的學習自主性、教學模式滿意度和學習興趣激發方面有極顯著的提高(P≤0.01),同時也在一定程度上提高了末考成績(0.01≤P≤0.05)。這表明這種新的教學模式可以更好地激發學生的學習興趣,提高學生學習效率。在今后的教學中,我們將繼續探索更加有效的教學模式和方法,不斷完善課程教學體系,提高學生的專業素養和實踐能力。同時,也會加強與其他學科的交叉融合,拓展學生的知識視野和思維方式,促進他們在未來的職業道路上取得更大的成功。

五、結語

總體來說,《生物技術概論》課程教學改革緊緊圍繞“德育思政打根基、思維導圖建體系和教學活動拓能力”的育人目標,采用“效果導向”的教學設計理念,進行多種線上線下探究思考、討論互動為主的教學模式,加深師生之間的互動交流。我們始終相信,教人先育心,教師多站在學生的角度去思考,贏得學生信任,良好的師生關系亦是學生主動完成學習任務的源泉和動力。在教學過程中,注重培養學生的自主學習能力和實踐能力,引導學生開展專題研究、項目式學習、辯論與討論等多種學習形式,以激發學生的探究欲望和創新意識。同時,在教學活動中,加強授課教師與學生的互動交流,鼓勵學生表達個人觀點,多角度思考問題,從而幫助他們更好地理解和掌握所學知識?？傊?課程教學改革旨在提高學生專業認同感,引導學生干一行愛一行;充分運用思維導圖這個有效的學習記憶工具,幫助學生輕松學習課程理論知識;通過多種教學模式和方法,激發學生的學習興趣和探究熱情,在豐富有趣的課堂活動中培養學生的綜合素養。