摘要: 针对《林木遗传育种学实验》课程存在的课时不足、内容滞后、产教脱节及教学模式单一等问题，结合国家种业振兴与新农科建设需求，乐山师范学院林学团队开展了教学改革。构建“四主题三融合”模式，通过模块化实验项目设计重构课程体系，实施“主题选择–方案设计–视频录制–数据分析”全流程实践，考核聚焦方案设计、视频制作及育种规划等能力维度。课程总目标直接达成度为80.64%，其中仪器操作和科研设计能力达成度均超85%。该模式有效破解了传统教学痛点，实现了产教研深度融合，显著提升了学生实践创新能力与行业适配性，为林业新农科实验课程改革提供可推广范式。
Abstract: In response to common challenges in the Forest Genetics and Breeding Experiment course—including insufficient class hours, outdated content, disconnects between education and industry, and rigid teaching models—Leshan Normal University’s forestry team initiated pedagogical reforms aligned with national seed industry revitalization and New Agricultural Science initiatives. The “Four-Themes-and-Three-Integrations” model (Hybrid Breeding, Selective Breeding, Varietal Resistance Comparison, Forestry Biotechnology Breeding; integrated needs of industry-research-education, thematic electives with group accountability, and competency-oriented assessment) was implemented. Through modular experimental design and a comprehensive “theme selection-protocol design-video documentation-data analysis” workflow, the curriculum system was restructured, with assessments focusing on protocol design, video production, and breeding planning competencies.
1. 引言
林木遗传育种是驱动林业高质量发展的核心引擎，其技术突破直接关乎国家种业安全、生态修复效能与木材战略资源供给。在全球生物育种技术迭代加速与我国“种业振兴行动”纵深推进的背景下，高等林业教育亟需通过实验课程改革，破解传统人才培养与现代产业需求的结构性脱节问题。当前，《林木遗传育种学实验》课程仍普遍沿用以验证性操作为主的传统模式，存在内容滞后、产教脱节和模式单一等弊端，这些瓶颈严重制约了复合型育种人才的培养。部分高校陆续开展了课程改革工作，主要目标是增设综合性实验项目[1]-[4]，但仍有大量问题亟待解决。教育部《新农科人才培养引导性专业指南》明确提出“推进生物育种与信息技术深度融合”，要求林业院校重构实践教学体系。因此，本课程改革以能力本位教育理论[5]为指导框架，以项目式学习为主要教学方式[6]，以“前沿技术赋能、产业链条贯通、创新能力筑基”为主线，通过模块化课程设计、校企双元育人机制创新，探索实验教学与种业振兴战略的深度适配路径，为林业新农科建设提供可迁移的范式参考。
国内外同类改革多聚焦技术更新[1]-[3]或校企合作，但罕见“主题选修–小组负责”双路径设计。李晓岩等[7]通过必做实验和选做实验的有机结合，提升学生独立开展科学实验的能力，但未突破“一课一实验”碎片化局限。本研究通过主题投票制在提升学生的参与度的同时，也保障了实验项目的连续性和整体性。
2. 《林木遗传育种学实验》课程教学存在的问题
目前，国内高校的林木遗传育种学实验课程主要存在以下问题。
2.1. 实验课时不足
课时少，实验内容零散，系统性和连贯性不强是较为常见的问题。在教学安排上，为了覆盖面广，多以4课时为单位，安排多次但不连贯的实验教学；或者为了保障教学内容的连贯性，减少实验项目次数，牺牲覆盖面。多数高校实验课仅有16学时，难以覆盖基因工程、多倍体育种等需长期操作的实验内容[3]。
2.2. 内容传统化
多数高校开设的实验项目以花粉观察、优树选择等验证性传统实验为主，分子育种、基因编辑、生物信息学分析等前沿技术覆盖率严重不足。例如，在2017年北京林业大学《林木遗传育种学》课程教学改革后开设的教学项目皆为传统育种技术项目[1]。
2.3. 产学研脱节
基层林场、企业和科研单位的良种快繁、抗逆育种等技术在教学中缺位，大多数毕业生需二次培训才能胜任育种岗位。同时，课程未充分对接国家种业振兴战略，生物技术育种和智慧林业等相关实验项目并未开设，与行业发展严重脱节。就林业行业发展的现状而言，传统的优树选择、杂交育种等手段虽仍是基层生产单位常用的育种手段，但转基因技术、基因编辑技术、分子标记辅助育种等前沿技术已成为高校、科研院所和林业公司等研究型单位的技术标配，传统的林木育种学实验课程教学均以传统的种子园规划、优树选择、切枝杂交等技术的教学为主，这与短周期化育种、定向育种等现代育种发展趋势中已逐渐与行业脱节。
2.4. 教学和考核模式单一
教学中多采用“教师示范–学生模仿”模式，学生被动操作，缺乏自主设计能力训练，难以培养创新思维。实验考核方式不够科学，成绩主要以实验报告为主，使学生忽略了实验过程中的能力锻炼，对实验步骤的设置和整个实验的系统性思考远远不足。
3. 《林木遗传育种学实验》课程教学改革措施
根据教育教学改革需要和“新林科”专业人才培养目标要求，结合乐山师范学院自身的实际情况，教研组开始“四主题三融合”的教学改革探索工作。主要改革措施如下。
3.1. 重构实验项目体系：基于产、研需求的模块化设计
教研组深入四川林企、科研院所调研，提炼行业和科研四大技术需求方向，并重构了实验项目体系，开设了杂交育种、选择育种、品种抗性比较和林业生物技术育种四大教学主题模块(表1)。既包括传统育种技术，又补充了林木育种前沿技术模块，而且每个主题突破传统“一课一实验”碎片化模式，形成技术链贯通的项目群。
Table 1. Implemented four-theme curriculum teaching program
表1. 改革实施的四主题课程教学项目
实验主题 |
实验项目 |
产研对接点 |
杂交育种 |
植物开花习性调查 |
花粉采集、
生活力测定 |
植物有性杂交 |
子代测定 |
种子园建设 |
选择育种 |
种源试验林调查与评价 |
优树选择 |
无性系测定林调查与评价 |
分子标记辅助选择 |
良种快繁基地建设 |
品种抗性比较 |
形态学响应 |
生理响应 |
基因表达响应 |
代谢物响应 |
林木抗逆育种 |
林业生物技术育种 |
农杆菌介导法遗传转化 |
阳性苗的抗性筛选 |
阳性苗荧光蛋白
观察 |
阳性苗PCR鉴定 |
基因工程育种 |
3.2. 创新教学模式：主题选修和小组负责制
在改革后的教学中，学术需要参与“主题选择–方案设计–视频录制–数据分析”全流程。具体而言，全班同学需要先投票选出2个实验主题开课，再根据兴趣选修1个主题进行学习，经过分组后，每个小组负责一个实验项目的方案设计，经和授课教师讨论定稿后，在课上按照方案向该主题的其余小组讲解实验方案并布置实验任务。一轮教学过后，两队同学能够按兴趣分别完成了2个实验主题的学习。
3.3. 考核评价改革：突出能力导向
针对以往以实验报告和技能操作考核的单一模式，改革丰富了考核形式，更加突出对能力的考核。改革后，实验项目执行方案设计和讲解纳入了平时形成性考核，而实验项目视频制作与展示则纳入了期末终结性考核评价。同时，要求选修各主题的同学在项目学习和领悟的基础上，按照选修主题自主完成林木育种设计1例，作为期末终结性考核评价的重要组成部分。
4. 《林木遗传育种学实验》课程教学改革效果
4.1. 课程目标与直接达成度
新课程大纲设置4个课程目标，经过一轮教学后，按照乐山师范学院《林木遗传育种学实验》教学大纲和谢凡等[5]的方法对教学班的目标直接达成度进行了评价(表2)。4个课程目标直接达成度皆高于70%，其中课程目标1和目标4的达成度较高，皆达到85%以上，而目标3的达成度最低，仅为72.9%。总体上看，课程目标总直接达成值为80.64，教学效果良好。
Table 2. Curriculum objectives setting and direct attainment rate
表2. 课程目标设置及直接达成度
目标 |
内容 |
权重 |
达成值 |
课程目标1 |
通过本课程的实践，学生在学习林木育种选育的各种途径和改良
方法的基础上，能够能合理选用和正确使用专业实验仪器设备，
成功对实践项目进行独立操作和合作操作。 |
0.21 |
18.16 |
课程目标2 |
通过撰写实践报告，学生能够对林业试验研究的数据进行归纳、
分析，提出合理的建议和对策。 |
0.21 |
15.95 |
课程目标3 |
通过实践，学生能运用生产实践和科学研究中林木育种常用的方法及其基本原理和选育过程，对林业生产中的实际问题作出分析、
评价和建议。 |
0.29 |
21.14 |
课程目标4 |
通过试验设计，学生具备阅读林业领域学术论文的能力，能运用
传统育种和现代育种技术，设计林木育种规划和方案，以及进行
科研探索。 |
0.29 |
25.39 |
合计 |
|
|
80.64 |
4.2. 学生评价
通过开课前的摸底调查，发现学生对不同实验主题的喜好程度差距较大(图1)。其中64.52%的同学最想学习的实验技能是杂交育种，其次为品种比较，而所有同学对选择育种主题不感兴趣。课程结束后，对乐山师范学院2020级林学班的38名同学进行了课程目标达成度问卷调查，调查参与率和问卷有效率皆为100%，调查结果见表3。四个课程目标的间接达成度较为一致，认为课程目标完全达成、较好达成和基本达成的人数比例约为4:4:2，没有同学认为课程目标未达成或较少达成，说明学生对本轮课程教学的实施效果较为认可。
Figure 1. Student interest survey toward various experimental themes
图1. 学生对各实验主题的兴趣摸底
Table 3. Details of indirect attainment rate for curriculum objectives
表3. 课程目标间接达成度详情
目标 |
达成情况% |
完全达成 |
较好达成 |
基本达成 |
较少达成 |
未达成 |
课程目标1 |
42.11 |
36.84 |
21.05 |
0.00 |
0.00 |
课程目标2 |
36.84 |
42.11 |
21.05 |
0.00 |
0.00 |
课程目标3 |
36.84 |
42.11 |
21.05 |
0.00 |
0.00 |
课程目标4 |
44.74 |
36.84 |
18.42 |
0.00 |
0.00 |
4.3. 学生成果
自改革实施以来，基于本课程内容，鼓励学生课后进行更多的创新探索。学生在授课教师的指导下，积极参与林木育种相关的科学研究项目，并以抗逆育种等研究为主题，立项国家级、省级大学生创新创业训练计划项目各1项，参加四川省挑战杯项目获得省赛奖项2项，参加并获得全国大学生生命科学竞赛二等奖2项，指导学生发表相关的核心期刊论文1篇和SCI论文2篇，切实提高了自主科学探索能力和创新能力。
5. 教学反思
此项教学改革是基于教学课时有限、教师数量不足的情况实施的，因此未直接考虑增加课时量或者组建教师团队进行教学，因此，改革实施面临的首要难题就是在不变的课时内教师加倍的工作量。解决这个问题的关键在于教师角色的转变。在教改实施中，教师的主要功能从课堂中的“操作示范”转变为课前的“方案协商”以及课中的细节纠正，将课程的重点从课中转移到了课前，有了更充分的准备，避免了课堂上同时指导两个实验的手忙脚乱，也能充分提升学生的参与度和责任感。
在4个课程目标中，目标2、目标3的直接达成度均低于80%，主要问题出自在实验过程中对突发状况的应变能力不足，以及对实验现象、实验数据的分析能力不足。相较于教师示范模式的实践教学，主要注意的细节和可能出现的问题大部分会被授课教师在讲解实验任务时指出，而小组负责制实施以后，由于学生并无该方面的经验，即使在课前与教师已有足够的讨论时间，也无法达到教师讲授的效果。因此，在课堂中，授课教师应注意多巡视，随时发现问题并现场引导思考和解决。
实验视频的制作促进了学生对实验流程的总结和对操作细节的把握。视频最终在教学班进行展播，不同小组和不同实验主题的同学均可通过视频展播学习到选修以外的内容。往届的视频还能作为后届的操作参考，且随着历年教学的进行，将会获得更丰富和更优质的视频资源，对课程质量的持续提升起到了重要作用。
此次教学改革实践中存在有不足或局限之处。主要有以下两点：一，效果评价方面存在小样本偏差(n = 38)，可能高估效果，未来需扩大样本量验证；二，因2019级未实施相同考核体系，许多指标无法直接对比。但基于改革实践的经验，仍能对该模式的推广提出建议。该模式建议在满足以下条件下实施。第一，配备2名以上的教师协作教学，且教师组应当能够指导所设置的4个实验主题。第二，授课班级人数不足构建8个小组，则仅选取1个实验主题进行教学，能够组建8个以上的小组时，建议开设2个实验主题，但不建议同时开设2个(不含)以上实验主题。
基金项目
本研究受到乐山师范学院融合发展教学改革项目(RHJG-2022-38)的支持。