课程建设过程中, 为了紧跟农业科学技术的发展, 适应加强学生素质和能力培养的要求, 本课程教材使用胡晋^[5]主编的“ 十一五” 国家级规划教材《种子生物学》, 由高等教育出版社2006年5月出版。该教材吸收了国内外种子生物学的基础理论和最新研究进展, 既有较强的理论性, 又能密切联系实际, 深入浅出地介绍种子生物学的基本原理及其应用, 并系统介绍了一些新的理论和分析方法。该教材加强了种子发育和成熟、种子休眠与调控、种子萌发、种子活力和种子寿命等章节, 增大了信息量。另外, 还紧密结合本学科相关领域的最新发展, 增加种子新技术, 包括种子引发、种子超干贮藏、种子超低温贮藏和人工种子, 做到了将基础理论知识与最新的研究进展相结合, 使教学内容更具有先进性和实用性, 使学生在基础理论知识和该学科的研究进展两个不同层次上对种子生物学有较为完整和深入的认识, 更好地了解和掌握国内外种子生物学发展的现状和趋势, 在更广阔和更深层次上掌握种子生物学知识, 达到了拓宽学生知识面, 开阔视野的教学目的。将胡晋主编出版的“ 面向21世纪课程教材” 《种子贮藏加工》、《种子检验原理和技术》、《种子加工原理和技术》和《种子贮藏原理和技术》作为本课程的辅助教材, 以利于学生更好地理解和掌握学科前沿。

为适应种子科学的发展, 满足社会对具有扎实种子科学理论和熟练操作技能人才的需要, 构建基础理论和基本技能相结合的教学体系, 在该课程教学过程中, 围绕种子生物学课程特点, 我们将胡晋主编的《种子生物学》定为教学用书, 同时以几位学者编写的教材为参考进行教案的编写。例如高荣岐和张春庆^[6]主编的《种子生物学》、Fenner& Thompson主编的《The Ecology of Seeds》^[7]、宋松泉等主编的《种子生物学》^[8]、纪瑛和胡虹文主编的《种子生物学》^[9]。

“ 种子生物学” 课程既是基础理论课程, 又是应用技术课程, 不仅要使学生掌握种子形态、结构及功能形成、变化规律及调控机理的基础知识, 还要使学生了解种子生产、加工、贮藏等方面的理论与基本操作知识。种子科学与工程专业所设课程间有重复章节, 因此在教学过程中, 围绕教学目标和教学实际情况, 适时、灵活地对教学大纲进行合理调整, 对各章节内容的讲授做侧重选择及适当的补充或删除, 提高课程讲授效果。如该课程中的第九章(种子加工处理生物学基础)和第十章(种子贮藏生物学基础)内容与“ 种子贮藏与加工” 课程中的内容有重复, 因此, 我们对其进行了删除, 将其放入“ 种子贮藏与加工” 课程中详细讲授。

另外, 我们根据需要对部分章节的内容进行了补充, 如“ 种子形成发育和成熟” 一章增加了“ 胚挽救” 内容。我们还将“ 种子生态” 一章引入课程内容中(表1)。经过优化、整合后的种子生物学课程理论总学时为40学时, 2.5学分, 课程教学内容显得更系统、全面, 并且避免了与其它专业课程教学内容的重复。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 种子生物学课程教学内容及学时分配 Table 1 The main contents of course and class hours in Seed Biology course 学时数 Class hours/h 授课章节 Teaching section 2 第一章 绪论Chapter 1 Introduction 2 第二章 种子的形态构造和分类Chapter 2 Morphological Construction and Classification of Seeds 6 第三章 种子的化学成分Chapter 3 The chemical composition of Seeds 5 第四章 种子的形成发育和成熟Chapter 4 Seed Development and Maturation 4 第五章 种子休眠及其调控Chapter 5 Seed Dormancy and Its Regulation 6 第六章 种子萌发Chapter 6 Seed Germination 3 第七章 种子活力Chapter 7 Seed Vigor 5 第八章 种子寿命Chapter 8 Seed Longevity 2 第九章 种子生态Chapter 9 Seed Ecology 3 第十章 顽拗型种子生物学Chapter 10 Recalcitrant Seed Biology 2 第十一章 种子新技术及其研究进展Chapter 11 New Seed Technology and Its Research Progress

表1 种子生物学课程教学内容及学时分配 Table 1 The main contents of course and class hours in Seed Biology course

在课程讲授过程中始终抓住“ 种子生命活动规律” 这条主线, 将种子形态学、种子生理学、种子发育学、种子生态学、种子生物工程等相关学科融会贯通; 从种子形态、发育、成熟、休眠、寿命、萌发、生态等几方面讲授, 同时与种子生理、生化、遗传表达等分子生物学有机结合, 对种子这一生命体进行系统的研究论述。在授课过程中突出种子生理代谢与基因表达, 提出与生产密切相关的一些问题贯穿于教学实践。

通过教材建设和课程内容优化, 打破了对固定教材的过分依赖, 使教科书与大量的指导阅读材料系统地结合起来, 大大扩充了学生的视野, 改变了学习过程中知识量过少、知识面过窄的状况, 以利于学生更好地了解学科领域的发展动态。

多媒体技术是传统教学方法的一种有效补充, 可以在有限的时间内传递更多的信息。在教学过程中, 充分利用多媒体的优点, 把以文字表达感到单调枯燥的内容用大量高质量的实物图片生动、直观、形象地将教学中的重点和难点内容表达出来, 提高了教学效率和教学质量^{[10, 11]}。在课件制作中, 还注重不断改进课件内容, 补充新概念和新理论, 并较多地运用动画、录像和实物图片演示来阐释课程中的难点和要点, 在教学中获得良好效果。如在讲解“ 种子萌发的生理生化变化” 这一节时, 种子萌发过程中的物质代谢和能量代谢比较抽象难讲解, 我们通过相关图片和动画展示“ 种子萌发过程中贮藏物质分解、转化和利用” 以及“ 萌发过程中的呼吸作用和能量代谢过程” , 从而使学生轻松掌握了种子萌发过程及生理生化变化等内容。在讲解长命种子和短命种子这一部分内容时, 利用课件呈现少见的长命种子古莲子(Nelumbo nucifera)和世界上最长命的北极的羽扇豆(Lupinus micranthus)种子以及短命种子杨树(Populus alba)和柳树(Salix spp.)的种子^[5]。通过多媒体教学, 使学生增加感性认识, 增强和丰富了学生正确理解本课程的能力, 使教学信息直接、形象、具体、有序和深入的展现在学生面前, 给学生以动态、直观的感受。

同时, 我们将多媒体教学与自主讲课结合起来, 通过让学生制作多媒体课件、课堂讲解等环节, 使其参与到课程教学的编排中去, 这样不仅可以增强学生自主创新、逻辑思维等方面的能力, 而且可以改善课堂氛围, 激发学生的学习兴趣。教师对课程讲解一部分后, 由教师将班上学生分组, 并推选组长, 每组根据实际情况选择讲解内容后, 查阅资料制作多媒体课件, 进行课堂讲解。比如“ 种子萌发” 一章, 我们实际安排6学时, 老师会讲解5学时, 剩下1学时, 由学生(分组好以后, 大家推选的组长)根据实际情况选择讲解内容并查阅资料制作多媒体课件讲解5分钟, 而后授课老师进行点评, 同学们提问、讨论、打分, 计入平时成绩中。通过该方法的实施, 不仅课堂状态发生了明显变化, 而且激发了学生独立思考、自主创新的能力, 达到了很好的教学效果。

学生是教育的主体, 只有激发学生的学习兴趣, 才能调动学生学习的积极性和主动性^[12]。在“ 种子生物学” 教学过程中, 我们尝试改变传统的教学方式方法, 把教学看成师生双边活动, 在教学中坚持“ 教为主导, 学为主体” 的原则, 少一些“ 注入式” , 多一些“ 启发式” , 引导学生带着问题去自己思考、查询相关文献, 探索主动、自主的学习模式。

3.2.1 课堂上将讨论式、提问式和启发式教学方法相结合 在课程学习过程中, 设置学生讨论课, 给学生创造表达的机会, 增强学生分析问题和解决问题的能力。为此, 在课堂教学中以讲重点、讲难点、讲新进展为主, 部分教学内容进行师生互动。例如, 在课堂讲授过程中我们会通过提问的方式引发同学们的思考。我们会问学生“ 种子的本质是什么?有些种子何以会有几十甚至几百、几千年的休眠期?许多种子为何能适应超干贮藏, 而在超干状态下能忍受极度的高温和低温?” 。更进一步我们提问“ 为什么现在很多植物就没有像古莲子和羽扇豆那么长的休眠期呢?我们能否通过基因导入的方法获得长命种子呢?” 。另外, 我们在教学过程中给学生发表自己观点和意见的机会。在课程讲授一部分后要求学生根据所学内容查阅资料选择与该课程相关的主题写一篇课程论文; 除此之外, 我们还让他们选择感兴趣的内容制作多媒体课件, 登台讲解, 发表自己的见解, 同时鼓励学生相互提问、讨论。通过这一方式, 提高了学生自主学习的能力, 使其由知识的被动接受者变为学习的研究者。

3.2.2 采用案例教学法 案例教学法是一种以案例为基础的教学方法, 是培养学生实践能力中较经典的方法^[13]。例如, 在讲解“ 种子休眠及其调控” 时, 我们分析小麦(Triticum aestivum)与芹菜(Celery coriandrum sativum)种子放在一起, 小麦种子发芽受到抑制, 不发芽或者延迟发芽; 将马铃薯(Solanum tuberosum)和大蒜(Allium sativum)放在一起贮藏, 马铃薯发芽会受到抑制, 从而引出“ 有些发芽抑制物质没有专一性” 的课程内容。又如, 在讲解“ 种子化学成分” 一章内容时, 我们分析马铃薯发芽或者变绿后不能食用或者食用后有不适反应时, 引出这是由于马铃薯的内源性毒物茄碱造成的, 从而让学生对种子的“ 内源性毒物” 有直观的认识。“ 种子生物学” 与农业生产联系非常密切, 所以在教学课程中要注重联系实际生活, 使学生能更快更容易地掌握课程内容, 从而收到事半功倍的效果。

3.2.3 理论教学和实践教学相结合 一门课程要称得上“ 精品” , 首要条件是具备科学性、先进性、创新性和导向性的特征^{[2, 14]}。在“ 种子生物学” 教学上, 结合生产实际, 实地参观种子检验站、种子加工厂、种子低温库和常温库, 使学生既掌握扎实的理论知识, 又掌握熟练的实践技能, 提高学生的理论和实际结合能力。在授课过程中, 穿插一些生产、科研、社会实践中遇到的有趣现象或问题, 以引发学生的思考; 同时, 注重国际国内新资料、新技术的掺入, 特别是结合自己的科研体验, 把能体现当代学科发展特征、多学科间的知识交叉与渗透恰当地反映到教学内容中去, 使学生能及时了解到学科发展的最新动态, 为其探索新事物、培养独立思考和创新能力奠定基础。

3.2.4 提供教学参考书 为了提高学生主动学习的能力, 我们在教学中为学生提供20多本中英文参考资料, 包括《种子健康测定原理和技术》、《杂交水稻种子工程学》、《现代种子经营和管理》等, 同时提供了与种子科学有关的国内外相关刊物, 如《Seed Science Research》、《Seed Science and Technology》和网站, 这些学习资料在学校图书馆可以借阅或上网阅读。学生反映这些参考资料能够更好地帮助他们学习和理解种子生物学课程知识, 拓宽视野, 有利于培养学生的创新灵感。

通过这些教学模式的改革, 让学生积极参与思考与探究, 培养学生独立思考、探索新事物和创新的能力, 提高了学生自主学习的能力, 使其由知识的被动接受者变为学习的研究者。

实践教学是提高本科生的综合素质和创新精神的重要环节^{[15, 16]}。因此, 为达到提高大学生实践能力和创新思维能力的目的, 改善重理论、轻实践, 理论课时偏重, 实践、实习学时偏少的现象, 我们在注重课堂教学的基础上, 增加实践教学内容。

首先, 在实验教学过程中, 为了优化种子生物学相关实验内容, 将种子学、种子生物学、种子生产学、种子检验学的实验内容整合在一起进行实验教学, 加大验证型实验比重, 突出种子生理代谢, 种子休眠调控、种子抗逆性、衰老测定等, 其中“ 种子生物学” 的实验学时分配为17学时(表2)。通过实验教学实践, 不仅使学生全面掌握种子生物学相关的实验理论和操作方法, 强化学生的技能训练和创新设计, 而且提高了学生的实践创新能力, 培养了独立分析问题、解决问题的能力。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 种子生物学实验内容、学时分配和实验性质 Table 2 The main content of experiments, class hours and experimental properties of Seed Biology 实验项目 Experiment Item 实验性质 Experiment Property 学时数 Class hours/h 主要作物种子形态结构观察 Morphological observation of main crop seeds 验证性 Comfirmatory 2 种子水分的测定— — 高温烘干法 Determination of water content in seeds— — High temperature drying method 种子水分的测定— — 水分仪测定法 Determination of water content in seeds— — Moisture meter method 验证性 Comfirmatory 4 种子生活力的— — 四唑法 Viability determination of seed— — Tetrazol measurement 种子活力测定— — 电导率的测定 Determination of seed vigor— — Measurement of electrical conductivity 验证性 Comfirmatory 4 种子发芽试验 Seed germination experiment 验证性 Comfirmatory 4 玉米种子淀粉含量的测定 Determination of starch content in maize seeds 验证性 Comfirmatory 3

表2 种子生物学实验内容、学时分配和实验性质 Table 2 The main content of experiments, class hours and experimental properties of Seed Biology

其次, 鼓励学生参与教师的科研项目, 主持或参与本科生科研训练计划项目(SRTP), 锻炼其工作能力和创新能力。通过该项目的实施, 学生学习课程的兴趣与信心得到了明显提高, 同时也培养了学生科研动手能力、分析问题能力和团结协作的精神。

此外, 在校外建立实习基地。我们通过与武威金苹果股份有限公司、景泰五谷种业股份有限公司实习单位等合作, 实现“ 从课堂到课外、从被动到主动、从个体到协作” 的课外学习新模式, 以校外教学基地为平台, 以充分发挥学生的主观能动性和创造力, 推动了教学质量和教育水平的全面提升。

通过实践教学改革, 培养了学生的专业学习兴趣, 锻炼了学生将理论应用于实践的工作能力和创新能力, 让学生看到学习的不足, 并从中得到宝贵的经验和体验。

考试是检查学生对所学知识掌握情况的重要手段。合理的考试对培养学生的创新意识、创新精神和创新能力具有重要意义^[17]。为避免学生们不重视课堂教学, 从而造成缺课、旷课以及对知识的理解和应用能力不足等问题, 在种子生物学理论课程的考核中, 设置了学生的综合成绩构成, 即综合成绩=平时成绩× 20%+课程论文成绩× 20%+期末考试成绩× 60%。平时成绩主要从出勤、课堂讨论、课件制作、学生互评等方面对学生进行综合的评价。课程论文成绩主要针对目前种子生物学学科发展的相关内容, 完成1篇课程论文, 学生可以在写作课程论文的过程中针对一些问题发表自己的观点, 说出自己的想法, 同时培养学生独立分析问题、解决问题的能力。期末考试主要考察学生对基本理论知识的记忆与理解能力, 按常规方法实行闭卷考试。实验教学的考核方式我们采用实验报告占50%, 平时成绩占50%的考核方式。通过改革课程考核, 引导学生进行自主、探究式学习, 改变了过去突击应付期末考试的现象, 促进了学生学习的主动性, 形成了较好的学习风气。