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Exploration and practice of the teaching reform model of Plant Genomics course for master’s degree programs

  • WANG Sen ,
  • LI Rui ,
  • LI Weiyu ,
  • ZHENG Yi
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  • College of Plant Science and Technology, Beijing University of Agriculture, Beijing 102206, China

Received date: 2024-12-12

  Online published: 2025-03-13

Abstract

To explore the construction of a master’s degree course teaching model that deeply integrated scientific research and education under the concept of integrating science and education, the problems were analyzed of partly weak student knowledge foundation, untimely updating of teaching content, disconnection between scientific research and teaching, insufficient integration of ideological and political elements, and incomplete examination and evaluation system in the Plant Genomics course, and the corresponding reform measures were proposed. Specifically, it included taking students as the main body, investigating their motivation and demands for course selection, optimizing teaching content and teaching methods according to individual differences; modular teaching content was designed, dividing the theoretical teaching part into 6 modules: the current status and research progress of plant genomes, plant population genomes, etc., the teaching was conducted in the form of a literature review, showcasing the cutting-edge research results of the system; carring out research-oriented seminar based teaching, cultivating students’ innovation ability through group discussions, teacher evaluations, and other means; integrating ideological and political elements such as the spirit of scientists into classroom teaching, introducing vivid cases and stories, and cultivating students’ thoughts on agriculture, rural areas, and farmers; adopting a diversified evaluation system, including the evaluation of research projects, classroom discussions, project reports, and practical abilities, to comprehensively assess students’ abilities. The results of teaching reform practice showed that under the new teaching model, the quality of course teaching had been significantly improved. This not only enhances students’ scientific research quality and innovation ability, but also cultivates their scientific spirit and sense of social responsibility, providing a reference for cultivating high-quality talents for the development of modern agriculture.

Cite this article

WANG Sen , LI Rui , LI Weiyu , ZHENG Yi . Exploration and practice of the teaching reform model of Plant Genomics course for master’s degree programs[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2025 , 31(5) : 125 -128 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.05.027

科教融合旨在将科学研究与教育教学进行有效结合,通过科研的引领作用提升人才培养质量及其科研能力[1-2]。随着生物技术的飞速发展,植物基因组学成为生物科学研究的前沿领域之一[3],其不仅推动了植物科学的基础研究,也在农业领域发挥了重要作用。深入研究植物基因组,可以揭示农作物的遗传特征和功能基因,进而推动其基因改良和优良品种选育工作。目前植物基因组学已成为许多涉农高校硕士研究生的专业课程之一[4],旨在培养高质量农业人才,助力农业发展。
植物基因组学学科发展速度较快且研究内容日新月异,因此开展有针对性的教学改革是必不可少的。较多学者从实际出发,探讨了植物基因组学相关课程的建设和教学模式改革。刘生财等[5]从授课教材、教学内容及教学方法等方面探讨了园艺植物基因组学课程的建设工作,有助于强化硕士研究生把握学科发展脉络和方向的能力,对培养高质量农业研究性人才具有重要意义。陈炯炯[6]从教学内容、课程资源、教学方法和考核方法等方面探索总结了植物基因组学课程建设情况和教学改革,提高了教学质量,并进一步拓展了学生思维,提升了其解决科学问题的能力。黎珉等[7]尝试将生物信息学的知识要点穿插在植物基因组学课程中,并结合农学专业特点,形成“生物信息学+作物”的课题知识体系,为新农科专业建设及现阶段混合式教学模式提供参考。李海燕[8]结合基因组学的教学内容,探讨了该课程思政教学面临的主要问题和解决策略,并挖掘相关思政元素,为课程思政教学提供参考。
本文以植物基因组学课程为例,基于科教融合理念,对课程教学现状进行分析,提出了一系列有针对性的教学改革措施,构建科研与教育深度融合的硕士研究生课程教学模式,并取得了一定的教学成效,为教学模式的革新提供参考。

1 植物基因组学课程教学现状分析

1.1 学生基础方面

基因组学是一门多学科交叉的科学,涉及分子生物学、遗传学、生物信息学、计算生物学和进化生物学等领域。因此,要求学生具有一定的知识储备,以更好地理解和掌握课程知识。郑金水[9]在解析基因组学前沿专题课程硕士研究生教学模式时指出,部分农业相关的硕士研究生缺乏基因组学相关的知识与技能。黎珉等[7]研究发现,部分学生生物信息学知识基础薄弱,导致其较难理解序列比对等内容。因此,基于学生现有的知识体系,如何让其快速准确地理解和应用植物基因组学有关知识,是课程教师值得思考的现实问题。

1.2 教学内容方面

随着测序技术等生物技术和人工智能的快速发展,基因组学的研究内容不断拓展和创新。李阳等[10]研究表明,基因组学的部分教学内容有待进一步更新,以实现与时俱进。商巾杰[11]基于学科前沿和课程思政相结合的育人理念探究基因组学课程教学建设,指出由于基因组学的发展速度较快,常规教材内容可能无法满足教学的实际需求。因此,授课内容需进一步结合最新的科学研究结果,提升教学内容的前瞻性,增强学生的创新能力。

1.3 科研与教学融合方面

该课程在教学实践中存在科研与教学脱节的情况。商巾杰[11]研究指出,目前部分教学较为注重理论知识,一定程度上忽视了对学生主动学习能力和创新能力的培养。李阳等[10]研究表明,学生在理论学习的基础上,有待进一步提高参加科研活动的积极性,从而将课程的理论与实践相结合。因此,在课程建设过程中,有待进一步改进教学方法,实现科教深度融合。

1.4 思政元素融入方面

李海燕[8]研究指出,基因组学课程部分思政教学面临思政元素缺乏、与课程内容衔接不充分以及引入比较生硬等问题。黎珉等[7]研究发现,该课程成熟的思政教学路线暂未形成,思政育人效果暂未达到预期。因此,授课教师有待进一步深入理解课程思政,将思政元素与专业知识进行更为生动的有机结合。

1.5 考核评价体系方面

当前,该课程较为注重考核学生的平时表现和期末考试成绩,这难以全面评估其学习效果和综合素质。黎珉等[7]研究发现,利用试卷考察学生的学习成果时,卷面成绩与其实际能力的关联并非正相关关系。因此,有待进一步构建多元化的评价体系,以综合评价学生的科研素养、实践能力和创新能力等。

2 植物基因组学课程教学改革策略研究

针对该课程存在的学生知识基础薄弱、教学内容更新不及时、科研与教学存在脱节等方面的问题,从以学生为主体设计课程、设计模块化授课内容、开展研讨式教学等5个方面提出具体措施,以提升该课程的教学效果。

2.1 以学生为主体设计课程

在课程教学开始前,通过调查问卷和面谈等方式了解学生的基本学习情况,包括选课的动机与诉求、本科知识的广度和深度、学习新知识的能力与技巧、科研的实践和创新能力、心理状况和价值观等。为全面培养学生的科研与应用能力,将该课程分为理论教学、项目研讨教学和实践教学3个部分。根据调查数据,分析不同学生的个体差异,设计有针对性的教学内容与授课方式,考虑教学内容的延展性,优化难易内容的比例,更新授课技巧;根据往届课堂教学情况和学生的反馈意见,解析现有课程设计的优缺点,进一步优化课程设计。

2.2 设计模块化授课内容

植物基因组学是不断发展的系统性学科,最新、前沿的研究文献成为授课中必不可少的部分。首先,结合科研文献和已有教材,将课程理论部分初步划分为6个模块,分别是植物基因组现状与研究进展、植物群体基因组、植物多组学、植物叶绿体和线粒体基因组、组学数据在分子育种中的应用、模式物种基因组。其次,调研每个模块的研究现状与进展,整理出一篇综述文章,按照综述的方式设计授课内容。最后,根据学情调查情况,优化授课内容。这种将授课内容模块化,以展现系统、前沿的研究成果的做法,不仅能强化学生对前沿知识的吸收,还能提升其创新能力,培养其发现、解决问题的科学思维。

2.3 开展研讨式教学

将科研项目纳入课程设计,培养学生的科研能力。首先,将学生按所在课题组或研究课题相似性进行分组,选择一个具有植物基因组学特色的代表项目和主导人。主导人围绕课题项目,组织本组成员探讨与课程相关的内容以及潜在问题,并进行分享。这有助于促进学生对课程内容的理解与掌握,也锻炼其发现、提出和思考问题的能力。其次,针对研究的问题进行分组研讨,包括课前调研和课中讨论。通过查阅、分析文献资料等方式,各组独立提出相应的解决方案并陈述其观点;所有小组对每个方案进行具体讨论,分析其可行性。这有助于培养学生解决问题的能力和创新思维。最后,由授课教师总结和点评所有方案,明确其中的闪光点和需改进之处,引导学生进一步思考。通过项目研讨,增进学生之间的交流,激发其科研兴趣,培养创新实践能力。

2.4 融入思政元素

将思政元素与课程内容相结合,是该课程教学的重要组成部分。首先,准确理解和把握思政元素与专业知识的结合点,从课程内容出发,挖掘思政元素。例如,在讲解植物基因组研究的历史与现状时,融入科学家精神、科学道德和科学伦理等内容;在讲解植物基因组在农业生产中的应用时,引入爱国主义教育、生态文明建设等内容。其次,在授课过程中引入生动的案例和故事,让学生在学习科学知识时,潜移默化地感受科学家的创新与求实精神、家国情怀和“三农”情怀等,激发其投身乡村振兴的激情,为现代农业发展贡献力量。

2.5 采用多元化评价体系

该课程的实用性较强,有必要采用多元化的评价体系来考核学生能力,包括课题项目的评价、课堂讨论的表现、项目报告的评估和实践能力等方面。其中,课题项目的评价是指对各组项目的理解程度、问题提炼与解决的情况以及对相关课程内容的掌握程度等进行评估,分为学生评估和教师评估2个部分,各占50%;课堂讨论的表现是指对所有学生的讨论参与度进行评价,分为基本不参与、参与度不高、中度参与和深度参与;项目报告的评估是指从科学问题的提出、相关内容的研究现状与进展、研究目标的明确性与可预期性、研究内容的相关性与创新性、研究方案的合理性和可实现性等方面对学生的研究报告进行评估,分为不合格、合格、良好和优秀。通过以上考核评价方法,考核学生的学习效果和综合素质,以促进其全面发展。

3 植物基因组学课程教学改革实践成效分析

在科教融合理念下,对该课程的教学模式进行改革,取得了明显成效,具体表现如下。(1)学生和教师的认可度提高。选课人数不断增加,从最初的十几人到现在(2023—2024学期)的50余人;学生、同行和督学对本课程的评价较高,评分均在95分以上,其中,“有用”“对课题有帮助”等表述出现在大部分的学生评语中。(2)学生的科研能力和创新能力增强,跨学科综合素质提升。学生在参与科研项目的过程中,能够提出有创意的研究性问题,并设计出较合理的实验方案;能够将生物信息学的方法应用于植物基因组数据的分析中,表现出较强的跨学科应用能力。(3)授课教师的教学技能、科研能力得到提高。通过教学模式的探究、学生和督学的评议以及与学生的交流,教师能够及时发现教学中存在的问题,并进行有针对性的教学方法改进,提高了教学技能;将最新的科研成果应用于教学,不仅丰富了课程教学内容,也为其提供了更宽广的前沿视角和更多的研究思路。同时,生生、师生之间的科研思想碰撞产生的小火花,为授课教师提供新的科研思路。
综上,在科教融合理念下,本文对植物基因组学课程的教学模式进行改革,针对部分学生知识基础薄弱、教学内容更新不及时、科研与教学存在脱节、思政元素融入不足以及考核评价体系不完善5个方面的问题,提出相应的教学改革措施。具体包括以学生为主体,进行科学合理的课程设计;将授课内容模块化,系统展现前沿的研究成果;开展以科研项目为导向的研讨式教学,培养学生的创新能力;将思政元素融入课堂教学,培养其“三农”情怀;采用多元化评价体系,全面考核学生能力。新的教学模式不仅提升了学生的科研素质和创新能力,还培养了其科学精神和社会责任感。实践证明,科教融合背景下的教学模式为高质量农业人才的培养提供了有效途径,为培养更多优秀农业人才提供参考。
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