“不同水稻品种的品质鉴定和综合评价”创新性实验课程设计与教学实践
王芳 刘超
摘 要：传统作物学实验教学中存在实验项目综合性不强、教学模式单一、实验课堂配备不足等问题，影响了学生创新实践能力的培养。华中农业大学植物科技学院依托现有教学团队的科研优势，从学科前沿和应用实际出发，开设了“不同水稻品种的品质鉴定和综合评价”创新性实验，并连续多年面向本科生授课，提升了学生的创新能力和综合素质。
关键词：创新性实验;水稻品质鉴定;课程设计;教学实践
中图分类号 G642.0文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）07-0163-02
创新性是衡量高校一流本科人才培养的重要指标[1，2]。自2007年开始，教育部就实施了“高等学校本科教学质量与教学改革工程”，各高校陆续进行了国家大学生创新创业基金、创新性实验（实习实训）项目等尝试，以项目为中心，开展系统研究，训练学生的科研素质，激发学生的创新意识和创新思维，形成创新教育氛围，全面提高人才培养质量[3]。华中农业大学是教育部立项资助的创新性实验计划的60所高校之一，目前已形成了一套科学、规范的工作流程和运行机制[3，4]，从创新性实验项目的申请立项、建设验收到正式开课每个环节都有严格的审批及监督机制。充足的研究经费、开放性的实验教学条件以及优质的师资力量等保证了各项创新性实验的顺利实施。“不同水稻品种的品质鉴定和综合评价”创新性实验教学项目是立足农业发展，结合学校农科学科特色，以专业知识为主线，注重多学科交叉融合和多领域知识综合集成的一门创新性实验教学项目。笔者对该项目的设计思路、实施方法以及实施效果进行了实践和探索。
1 传统实验课程存在的问题
作物学综合实验是面向华中农业大学植物科技学院农科学生开设的主要专业核心实验课程之一。该课程以多种农作物为主要农事材料，通过课堂讲授和田间操作，完成育种、栽培、耕作和种子多学科的基础实验技能及实验技术原理和方法的实践培养。该实验课程开设时间长，总学时多，涵盖内容广泛。学生通过该门课程的学习，能够加深对专业基础知识的理解，提升动手操作能力。但多年来该课程的教学理念、教学内容和教学模式变化不大，已经与当前快速发展的农学学科培养模式不相匹配，主要表现为：各实验项目之间相对独立，综合性和系统性不强，学生难以在不同实验项目之间建立有效的知识衔接，难以形成体系化的知识构架;作物的杂交技术、栽培指标测定等演示性和验证性实验项目居多，而与农业生产密切相关的作物品质分析和鉴定等综合性和研究性实验项目开展偏少，实验难度和挑战度较小，不利于學生综合素质和科研素质的提升;“老师讲课—学生操作”的单一教学模式使学生学习始终处于被动地位，学习的主动性和趣味性不强，影响实验教学质量;每次实验课堂人数在30人以上，有限的仪器设备资源以及较低的师资配比使得通过该实验提高学生动手能力的程度受到很大限制。
2 创新性实验设计思路
针对以往教学中存在的问题，依托现有教学团队的科研优势，从学科前沿和应用实际出发，以提升学生创新能力和综合素质为目标，设计了“不同水稻品种的品质鉴定和综合评价”创新性实验。
2.1 选题的前沿性和应用性 水稻是世界上最重要的粮食作物，其品质优劣直接关系到品种推广和商业价值[5]。由于产地和来源的不同以及当地栽培气候条件的影响等，大米品质参差不齐，外观品质主要依靠人为判断，而食味品质则需要品尝后才知道，因此建立科学、客观和完善的大米评价体系，对指导育种实践以及正确选购大米都具有较大的理论和实践意义。水稻品质鉴定和综合评价已经成为水稻研究团队的成熟课题，将其合理设计转化为创新性实验进行以研助教，体现了实验教学的先进性。同时实验选题切合生产实际，具有良好的应用性。
2.2 实验内容的系统性和综合性 实验内容围绕水稻品质的不同方面展开，包含碾磨品质、外观品质、蒸煮实用品质、营养品质等的分析鉴定和综合评价。实验体系完整，各实验项目之间有机衔接，内容涉及多学科知识点。
2.3 实验方案的选择性和灵活性 水稻外观品质和蒸煮实用品质测定等实验项目的实验方案不具有唯一性，学生可以自由选择仪器设备或传统理化方法进行测定，这在一定程度上提升了实验的灵活度。
2.4 教学模式的自主性和主体性 改变传统教学方式，以学生为主体，通过查阅专业资料撰写实验方案，审核通过后可进行自主实验，指导老师全程参与，但仅发挥引导和辅助作用。
3 创新性实验的实施方法
3.1 授课对象和时间 “不同水稻品种的品质鉴定和综合评价”总学时30学时，每学年上学期开课1次，主要面向华中农业大学农学相关专业的中高年级学生开设。因为该类选课对象具备了一定的农科理论基础知识，撰写过课程小论文，具备初步的文献资料查阅和总结归纳能力;同时，这部分学生也经过了一些基础性实验的培训和锻炼，能够在教师协助下独立完成综合性的小课题。授课时间主要集中在周末。
3.2 授课方式 与传统实验课程不同，学生在该实验项目中发挥主体和主导作用。
3.2.1 实验前 选课学生以2～3人自由组合为1个小组，指导教师划分少量学时将项目内容整体简单讲解，鼓励小组成员查阅相关课题资料后设计实验方案。该项目实验材料种类丰富，来源各异，部分来自该校科研团队，还有一部分从全国各地收集，包括了不同品质等级的籼稻、粳稻、旱稻、糯稻、黑米水稻、红米水稻，每组成员可以从中选择4种进行测定。部分实验项目有多种测定方法，如稻米蒸煮实用品质中直链淀粉含量测定实验，可以选择使用近红外谷物品质分析仪进行测定，也可以依据农业行业标准规定的理化指标测定等方法进行测定。学生可根据资料查阅及实验条件等设计出不同的实验方案，只要经指导教师审核可行后即可根据自己感兴趣的材料和方法独立操作。实验选题上给予学生很大的自主性和自由度，这在很大程度上激发了学生的科研兴趣。
3.2.2 开始实验 实验方案审阅修改后，实验在作物学国家级实验教学中心开放性实验室进行。实验室管理员可以通过门禁预约系统对学生一卡通进行授权管理，这大大提高了学生实验时间的灵活性。实验开始前对学生进行开放性实验室使用制度的培训，提醒学生注意实验室使用和仪器设备操作的规范性和安全性。实验的试剂配制等实验前准备工作要求学生和指导老师一起参与，培养学生独立完成1个完整实验项目的能力，为研究生阶段从事科研课题奠定基础。实验过程中，指导教师除了对一些难度较大的实验环节进行提前演示外，其他操作均为小组成员协商共同完成。
3.2.3 实验后 实验操作完成后，每组学生需对自己的实验数据进行整理，对选定的水稻材料品質进行综合评价，并与相关实验小组结果进行比较分析，完成书面实验报告。整个实验过程中学生都是实验的探索者和研究者，教师只发挥了辅助的配角功能。这种教学模式不固化学生的想象力和创造力，为学生提供了一个真正开放的实验课题和实验环境，对其创新能力的培养大有裨益。
3.3 考核方式 创新性实验的考核模式要与教学模式相匹配，才能体现出考核评价结果的公平公正，同时客观真实地反映课程的授课效果。因此考核不再局限于对实验结果的考核，而是将整个实验流程按照合理的比例进行划分，全部纳入考核体系。最终的考核方式为：满分100分，实验方案设计占20%，实验操作规范性占20%，实验结果占20%，实验报告分析与撰写占20%，实验协作占20%。这样的考核模式降低了实验结果的考核占比，更注重考核学生的创新能力、动手操作能力、科研写作能力以及团结协作能力等，与创新性实验的设立宗旨一致。
4 创新性实验的教学成效
创新性实验教学项目着力在实验课堂教学中让学生从被动训练转化为主动实践，为学生今后开展科技创新作好角色转变，有力促进了学生的自主学习[4，6]。该创新性实验已连续开设3年，取得了较好的成效：（1）创新性实验项目由科研项目演化而成，有利于本科生在今后进行研究生学习时快速融入新课题，开展科学研究。（2）学生通过该项目学习，将以前多学科的基础理论知识运用到综合性、系统性更强的实践操作，加强了知识之间的融会贯通，提高了学生的综合素质。（3）自主的实验设计和独立的实验操作使学生从“被老师牵着鼻子走”的被动学习中走出来，真正成为课堂的主体和主人，大大激发了学生对实验课程的兴趣;同时，学生自主选择不同的实验方案，获得不尽相同的实验结果，再分析这些差异产生的原因，大大激发了学生进行探究式学习的乐趣，而在探索的过程中又能迸发出新的科研思维，继续进行开放性的尝试，培养了学生的创新精神。（4）指导教师也从该项目的教学模式中获得教学启发，开始尝试在更多的实验项目中进行有效的教学改革，以实现创新性人才培养目标。今后的实验教学中，还应继续对创新性实验的教学环节进行补充和完善，力求不断提高实验教学质量，提高学生的创新能力，完善高校的创新学习氛围。
参考文献
[1]石景龙，汪雨冰，于永江，等.“双一流”背景下的创新人才培养与实验课建设融合创新[J].实验室科学，2020，23（4）：219-225.
[2]龚洪，陈亮.“双一流”建设下大学优势特色学科的发展理路[J].现代教育管理，2019（7）：60-65.
[3]王春潮，徐跃进，王平祥.强化实践，推进大学生创新性实验计划[J].实验室研究与探索，2009，28（6）：7-10.
[4]成协设，刘薇，王立金.开展创新性实验教学，实现理论到创新的有效对接[J].实验室科学，2011，l4（1）：200-202.
[5]何秀英，廖耀平，程永盛，等.水稻品质研究进展与展望[J].广东农业科学，2009（1）：11-16.
[6]刘薇，王立金，成协设，等.构建创新平台，完善过程管理，培养创新性人才[J].高等农业教育，2010，8（8）：40-42. （责编：徐世红）
