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Exploration of teaching reform in Fruit Tree Breeding course based on innovation driven

  • LING Lizhen ,
  • ZHANG Shudong
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  • Key Laboratory of Development and Utilization of Specialty Agricultural Germplasm Resources of Guizhou Province, Liupanshui Normal University, Liupanshui 553004, China

Received date: 2024-09-30

  Online published: 2025-05-13

Abstract

To cultivate high quality fruit tree breeding talents with innovative spirit and practical ability, the current situation of Fruit Tree Breeding course teaching was analyzed from 3 aspects: curriculum system and teaching content, teaching implementation, and teaching quality assurance, and the teaching reform driven by innovation and put it into practice was carried out. In terms of the current situation, the curriculum system does not incompletely match the teaching content and innovation needs, and the teaching methods, practical teaching, and teaching conditions need to be improved. The structure of the teaching staff and the teaching evaluation system need to be optimized. In the practice of teaching reform, innovate the curriculum system and teaching content, establish a comprehensive and hierarchical curriculum system, and optimize teaching content that emphasizes both cutting-edge and experimental aspects; optimize the teaching implementation model, introduce teaching methods such as virtual simulation technology, strengthen practical teaching management, and carry out diversified practical activities; improve the teaching quality assurance system, strengthen the construction of the teaching staff, introduce high-precision scientific research equipment, improve teaching conditions, perfect the evaluation system framework, and innovate the teaching evaluation system. Practice showed that under the reformed teaching model, the achievement rate of course objectives had reached 0.78, and the quality and effectiveness of course teaching had been greatly improved. In the practice of innovation driven development, teaching vitality has been fully stimulated, and teaching quality has been improved. This paper provides a reference for improving the quality of teaching reform of related courses.

Cite this article

LING Lizhen , ZHANG Shudong . Exploration of teaching reform in Fruit Tree Breeding course based on innovation driven[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2025 , 31(9) : 123 -127 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.09.027

果树育种对于提升果实品质、增加产量及增强抗病性具有关键作用。随着现代农业对高效、优质、环保的追求,果树育种技术的持续创新成为推动农业发展的关键。果树育种学课程教学作为培养农业科技人才的重要环节,亟需引入新教学理念与方法,以激发学生学习兴趣,培养其实践与创新能力。近年来,该课程在创新实践教学方面取得了一定成效。郭启高等[1]建立多个支撑平台和实践教学基地,通过设置多个层次的室内实验和田间实践教学环节对实践教学内容进行优化,初步形成了相对独立的实践教学体系。杨鹏鸣等[2]利用教学理论与实际生产相结合的方式进行一系列改革,着重培养学生的创新和动手能力。加强农业院校尤其是地方院校果树育种学课程教学的创新驱动发展,对于推动农业现代化具有重要意义。
本文对果树育种学课程教学现状进行分析,从教学内容、教学方法、师资队伍、教学条件、实践教学和教学评价体系等多个维度入手,探索具有针对性的教学改革策略和创新方案。

1 果树育种学课程教学现状

实践中,该课程创新教学仍存在一些待提升的环节,主要体现在以下方面。

1.1 课程体系与教学内容方面

课程体系与创新教学的需求不完全匹配。当前课程内容以杂交育种、芽变选种等为主,对基因编辑、全基因组选择、高通量表型组学等现代分子育种技术的整合不足,学科交叉内容(如生物信息学、机器学习在育种中的应用)作为教学补充材料,学生暂未形成结构化知识体系,难以适应果树育种向精准化、高效化发展的趋势。

1.2 教学实施方面

1.2.1 教学方法与手段较单一

部分课堂仍以“课堂讲授+实验演示”为主,虚拟仿真等新技术的应用不足,缺少互动式、探究式教学,部分学生对多倍体育种、胚挽救技术等复杂育种技术的理解不够深入。此外,现有案例分析较多聚焦经典品种,而对育种失败案例等的探讨不足。

1.2.2 实践教学环节不连贯

果树育种需多年连续观察,而部分课程仅安排单学期短期实践,学生难以完整参与从杂交到品种审定的全过程。部分实验课集中于嫁接、授粉等基础操作,而对品种测试、特异性、一致性、稳定性评价等关键环节的训练不足。部分实习基地仅提供参观学习平台,学生难以深入参与企业育种项目,实践效果有限。

1.2.3 教学条件保障不足

部分实验设备引进成本较高,智能温室、表型组学设备等设施匮乏,使得部分学生缺少足够的机会接触自动化育种(如无人机表型监测、机器人授粉)等真实场景。与科研院所、种业企业的合作较少,部分学生较难接触核心种质库、品种测试站等核心育种资源。

1.3 教学质量保障体系方面

1.3.1 师资队伍结构有待完善

部分教师长期从事理论研究,商业化育种或品种推广经验不够丰富,可能导致教学与产业需求脱节。当前师资多集中于果树学或园艺学,而生物技术、人工智能育种等新兴领域的专业教师队伍有待扩充,跨学科教学力度不足。

1.3.2 教学评价体系有待优化

对育种方案设计、数据分析等实践能力的评估不足,缺乏对学生实验记录、田间调查、数据分析等环节的动态考核,难以真实反映其实践能力。品种审定等产业关键内容未成为评价指标,导致部分学生就业后适应期长。这些问题限制了学生对前沿学科知识的掌握及实践能力的提升,影响了教学的整体效果。

2 创新驱动发展下的课程教学探索实践

农业院校需强化创新驱动理念,优化教学,培养创新型人才。创新驱动发展在果树育种学课程教学中的改革和推动作用主要体现在以下几个方面。

2.1 创新课程体系与教学内容

2.1.1 综合性与层次性的课程体系设置

构建综合性与层次性相结合的课程体系,以满足不同学生的学习需求,促进其全面发展。植物学、遗传学、生物化学、分子生物学、植物生理学和细胞生物学等基础课程注重培养学生的基本素养和理论知识,确保其掌握果树育种的基本原理和方法。果树种质资源学、果树病理学、果树昆虫学等专业导向课程注重提升学生的专业素养和实验技能,需设置足够的课时,提供充足的资源支持。果树新品种选育、果树种质资源保护等专业课程注重培养学生的实践能力和创新精神,便于学生将所学知识应用于实际。在相关课程教学中,教师可引入实际案例和项目,让学生参与果树育种实际过程,提高其实践能力和创新能力。此外,加强跨学科、跨领域课程建设,教学注重与基因组学、信息技术等领域的交叉融合,开设生物信息技术在果树育种中的应用等相关课程,拓宽学生知识面和学术视野,为其全面发展奠定基础。

2.1.2 前沿性与实用性并重的教学内容优化

为满足现代农业发展对果树育种技术的需求,教学内容需注重前沿性与实用性的结合。一是增强教学内容的前沿性。修订人才培养方案和教学大纲,关注该领域最新研究成果和技术进展,整合生物学、信息学、农学等多学科资源,增设基因组学、现代生物育种等前沿课程,深入解析新技术原理与应用,确保学生充分掌握并构建完整知识体系。例如,介绍最新的三代测序和CRISPR-Cas9基因编辑等技术,让学生深入了解这些技术的创新应用与广阔前景,激发其学习兴趣和探索欲望。二是注重教学内容的实用性。将理论知识与实际应用相结合,通过案例分析、实践操作等方式,如讲解CRISPR-Cas9基因编辑技术在果树改良、病虫害防治等方面的具体应用案例,让学生了解该技术在实际生产中的作用,并锻炼其实操与解决问题的能力。深化校企合作,与龙头企业和科研机构合作,共同开展科研项目,为学生提供科研实践平台,有助于其掌握最新技术,理解技术的实际应用价值。该模式不仅丰富了学生的实践经验,还促进了教学内容与市场需求、技术前沿紧密结合,为培养适应现代农业发展需求的果树育种人才奠定坚实基础。

2.2 优化教学实施模式

2.2.1 创新教学方法

课堂教学中,采用图像、视频等多媒体形式直观展示育种过程,并充分利用网络教学平台即时学习、资源共享与在线互动等功能,实现个性化教学。引入虚拟仿真技术,模拟果树育种的实验环境,既降低了实际操作成本与安全风险,又让学生在虚拟操作中提升实践技能。肖雄辉[3]利用虚拟仿真实验平台、教学软件和互动式教学媒体等现代教育技术手段开展实验教学,有效提高了教学质量和效果。此外,采用问题导向、探究式及案例教学,强化学生的主体地位,鼓励其自主探究与合作交流。根据教学内容和学生实际情况,设置具有挑战性和实际意义的问题,例如,“如何提高果树的抗病能力”“如何选育出高产优质的果树新品种”等。通过问题引导学生查阅文献、设计实验进行探究,帮助其建立科学的研究方法,培养其创新思维。在实际教学过程中,鼓励学生提出在学习中遇到的问题,并引导其通过查阅资料、讨论交流等方式解决问题。这种教学方法融合了现代教育技术,强化了学生主体地位,不仅培养了其批判性思维和创新能力,还增强了其学习自信心和语言表达能力,有助于提高学生的综合素养。

2.2.2 创新实践教学环节

一是制订完善的实践教学计划和评价体系。其中,实践教学计划需明确实践教学的目标、内容、方法和时间安排,确保学生能在实践中系统学习和掌握果树育种的基本技能和方法;评价体系需全面评估学生的实践能力、创新能力等素养,以便教师及时了解其学习情况和教学效果,为后续实践教学优化和改进提供参考。二是加强对实践教学质量的监督。通过定期开展教学检查、学生反馈等方式,了解其实际情况,及时发现并解决实践教学中存在的问题。同时,建立实践教学质量保障机制,通过设置实践教学与理论教学相结合的课程体系,使学生更好地理解和掌握果树育种的基本知识和技能;通过实践教学为理论教学提供实证和反馈,使学生更加深入地了解果树育种的实际应用和发展趋势,提高教学效果和质量。武军凯等[4]和白茹等[5]对该课程的实验教学内容和方法等也开展了相似的教学改革,明显提高了教学效果和质量。三是开展多样化的实践活动。通过实验活动,让学生动手操作、观察和分析,掌握果树育种的基本技能和方法。教师可设计一系列实验项目,让学生在实验中了解基本原理和操作流程,培养其实验能力和科学精神。此外,拓宽实习机会,与相关企业或研究机构建立合作关系,为学生提供更多实习机会,让其了解果树育种的实际操作和生产流程,熟悉果树产业的发展现状和未来趋势,并在实践中得以学习和成长。开展社会实践活动,组织学生开展社会调查、市场调研等社会实践活动,让学生深入了解果树产业的发展现状和未来趋势,明确市场需求和消费者心理,增强其市场意识和商业思维。四是鼓励学生参与科研活动和大学生创新创业项目。让学生在科研训练实践中锻炼个人能力[6-7],丰富其学习体验,促进知识与实践的深度融合。

2.2.3 改善教学条件

一是引入高精尖实验室科研设备。加大对实验室设备建设的资源倾斜,确保核心设施能紧跟果树育种领域的最新发展步伐;定期评估设备,依据行业动态适时引入高通量测序仪、基因编辑系统等设备,以满足教学与科研需求。此外,建立健全教学管理制度和服务体系,确保教学工作有序进行;加强与学生的沟通交流,及时了解其学习需求,重视学生反馈,为其提供个性化学习指导与支持。二是构建多元化实践基地网络。涵盖校内实训基地的深耕细作、校外合作农场的广泛拓展以及科研单位试验田的前沿探索。每个基地均精心设计,涵盖果树育种的全链条环节,从实验区到示范区,再到观察区,全方位模拟真实生产环境,让学生在实践中深化理解,提升技能。此外,在实践基地配备先进的灌溉、温控与病虫害防控系统,营造稳定可控的果树生长条件,为实践教学提供坚实保障。梁文仪等[8]通过整合校内外优质资源,成功打造了集现代化、网络化、功能化于一体的实践教学平台,并实施了模块化、特色化、个性化的教学改革,在人才培养与教学改革方面取得了显著成效。三是建立在线学习平台和资源库。充分利用互联网和信息技术手段,建立在线学习平台和资源库,为学生提供丰富的学习资源和互动平台,使其能够自主学习和实践操作。通过在线课程、网络讲座、虚拟仿真实验室等,学生可以更加方便地获取知识和信息,提高学习效率和质量。

2.3 完善教学质量保障体系

2.3.1 加强师资队伍建设

一是大力引进优秀教师。通过发布具有吸引力的招聘信息等措施,引进知名高校和科研机构的优秀人才加入果树育种学教学团队。引进的这些人才具备深厚的学术背景和专业知识,为课程教学注入新的活力。二是加强对现有教师的培训。定期举办教师培训班、学术研讨会等活动,提高教师的专业素养和教学能力;鼓励任课教师参与科研活动,通过科研实践提升其学术水平和创新能力。三是加强教师间的国际交流与合作。设立海外研修计划,资助优秀教师到国内外知名大学或研究机构进行短长期研修学习,拓宽其学术视野和研究领域,更好地适应国际化教学需求。四是建立完善的教师评价机制。全面评估任课教师的教学质量、科研能力、学术贡献等指标,并确保评价结果客观公正。对于表现优秀的任课教师,给予更多奖励和支持,如提供科研经费、拓宽晋升机会等,以激励其不断进取,有效提高果树育种学课程教学质量与效率。

2.3.2 创新教学评价体系

建立一套完善的果树育种学课程教学评价体系框架,并在实践中不断探索和优化。

2.3.2.1 建立完善的评价体系框架

在创新驱动发展背景下,该课程教学评价体系框架应具备科学性、系统性和前瞻性。一是明确评价目标。确保评价活动能准确反映学生的学习成果和综合素质,并引导教学方向,推动该领域的创新与发展。二是确定评价内容。紧密结合课程教学实际,涵盖知识掌握、技能应用、创新能力、实践经验等多个方面,注重实践性和可操作性,针对教学中的问题和难点,制定相应的评价指标和标准,确保评价的全面性和客观性。三是优化评价方法。包括定量评价和定性评价相结合,过程评价和结果评价相结合等,关注国内外果树育种领域的最新发展动态,及时将新的教学理念、方法和技术纳入评价体系,确保评价结果的准确性和有效性。四是明确评价主体。包括教师、学生、企业和社会组织等,形成多元化评价主体,提高评价的公正性和参与度。

2.3.2.2 实施多元化的评价活动

一是提供必要的支持和资源。与企业、科研机构等合作,共同开展科研项目和创新竞赛;建立激励机制,如设立奖学金、表彰优秀学生等,鼓励学生积极参与评价活动。二是设计和实施多元化评价活动,包括制定评价标准、设计评价工具、组织评价活动等。同时,关注学生的学习过程和成长变化,及时给予反馈和指导,全面评估其学习成效与综合素质。学生则应积极参与各项评价活动,认真反思自己的学习情况和不足之处,努力提升综合素质。章迪平[9]研究提出“教师+学生+企(行)业+督导”四方协同的人才培养质量评价机制,通过问卷测评、线下座谈、实地抽查、网络评价等多种形式的综合运用,充分发挥了教学评价的引导与激励作用,有效提升了实践教学质量,促进了学生的全面发展。

2.3.3 加强评价结果的反馈和应用

一是及时将评价结果反馈给学生。通过分析评价结果,学生可以发现个人短板和优势,制订个性化的学习计划。同时,教师需关注学生的情感需求和心理状态,给予其必要的支持和鼓励。二是通过分析学生的学习情况和反馈意见,发现教学中存在的待改进之处,及时改进教学内容、调整教学方法。三是将评价结果作为学生评优、升学等的重要依据。通过客观、公正的评价,全面了解学生的学习情况和综合素质,激励其积极参与实践活动,提高综合素质。

3 果树育种学课程教学改革实践成效

在该课程教学改革实践中,课程目标达成度高达0.78,超过了预设的0.65目标值,表明该课程教学质量与效果得到大幅提升。学生评价反馈分数达97.95分,体现了其对课程具有较高的学习主动性,是对课程互动性、实用性和启发性的高度评价;同行专家评价分数达97.9分,进一步体现了该课程教学内容的前沿性与教学团队的专业素养;督导评价分数达97.85分,是对课程整体运行、管理以及教学质量保障体系的高度认可。综合评价结果可知,该课程不仅在教学内容上精益求精,更在教学方法、学生支持、评估体系等多个维度实现了全面优化与提升。课程评价体系在创新驱动发展实践中能充分激发教学活力,提升教学质量。
随着农业现代化的深入发展,果树育种学课程教学面临一定的机遇和挑战。本文基于创新驱动理念,深化教学改革,融入最新科研成果与技术手段,促进跨学科融合,全面增强学生的理论与实践能力。积极探索问题导向、项目式及案例教学等多元化模式,激发学生的主动性与探索欲。提升师资队伍素质与教学设施水平,构建现代化实验室与实习基地,增强实践教学比重,鼓励学生参与科研与创新项目,培养其独立思考与解决问题能力。
未来,精准农业、智能灌溉系统和大数据分析等技术的不断发展,将为果树育种提供更为先进的手段。例如,通过基因编辑技术加速培育出抗病虫害、耐环境应激和高产高质的果树品种。在这种背景下,果树育种学课程教学将拥有更加丰富和多样的教学资源和方法。虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术的引入,将通过模拟实验环境,使学生能够进行更加直观和生动地学习;跨学科融合教育将进一步加强与生物技术、信息学、环境科学等相关学科的结合,培养学生的综合能力和创新思维。现代化实验室、先进的实验设备以及广泛的实习基地建设,为学生提供良好的实践环境,提升其实践能力和创新能力。
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