植物细胞工程实验课程综合研究性实验项目的设计与实施

曹颖 胡尚连 卢学琴唐运来 西南科技大学生命科学与工程学院

基金项目：西南科技大学教学改革项目（12xn0043）和实验技术改革项目（13syjs36）。

摘要：为进一步培养和提高学生思维能力、动手能力、分析解决问题能力，我们在近年的《植物细胞工程实验》教学实践过程中，优化和整合原有的实验课内容，改变过去以基础实验和验证性实验为主的做法，面对不同专业，研究开发了一些综合研究性实验项目，并对实验过程和考核形式进行了改革，对学生的实验技能和科研能力进行了较全面的综合训练，取得了较好的效果。

关键词：植物细胞工程实验；综合研究性实验项目；实验过程；考核形式

《植物细胞工程》是一门以植物组织培养和细胞的离体操作为基础的实验性、实践性很强的学科，是许多综合性大学生物类专业的必修课。该课程体系由理论教学、实验教学及课程教学实习三个环节组成。其中，《植物细胞工程实验》课程要求学生掌握植物细胞工程各分支学科的常用实验技术基础，如植物培养基的配制与灭菌、植物材料离体培养的无菌操作技术、不同组织和器官离体诱导培养技术以及植物脱毒和快速繁殖技术等。以往的实验主要以针对教师指定的实验材料进行操作，学生只是按照实验指导书所提供的步骤和方法按部就班地进行，遇到实际样品时经常表现为不知所措，不知道取植物的那个部分作为外植体，是否需要进行预处理，选择哪种培养基。究其原因，主要是旧式的实验教学模式为学生提供框架内的实验动手操作内容，而依靠学生自己思考综合处理问题的机会很少。

因此，为进一步培养和提高学生思维能力、动手能力、分析问题和解决问题能力，我们在近年的《植物细胞工程实验》教学实践过程中，优化和整合原有的实验课内容，改变过去以基础实验和验证性实验为主的做法，研究开发了一些综合研究性实验项目，对学生的实验技能进行了比较全面的综合性训练，取得了较好的效果。

一、综合研究性实验项目的设计和开发

我们在《植物细胞工程实验》教学实践过程中，保留基础性实验内容，如培养基的配置、成熟胚或幼胚愈伤组织诱导、细胞悬浮培养和花药培养等，以培养和训练学生最基本实验技术。同时根据本地实际情况设计和开发了一些综合性和设计性实验。如北川花魔芋是四川省绵阳市（学校所在地）北川羌族自治县的著名特产，具有与其他地域魔芋产品的不同优异产品特性，获得了农业部颁发的农产品地理标志证书，进入我国农产品地理标志保护行列。但由于缺乏稳定的良种繁育体系，以及因种芋带病与病原物累积，使病害逐年加重，种芋的数量和质量已经成为北川花魔芋生产发展的瓶颈。组织培养是目前加快魔芋快速繁殖，提供的无病优质种苗的有效途径。因此，我们在《植物细胞工程实验》课程中，设立了“北川魔芋脱毒快繁体系的建立”的综合设计性实验项目，分别以北川花魔芋的叶鞘、嫩叶和叶柄为材料，探讨植物生长素和细胞分裂素的配比，对组培方法进行优化。同时，因为试管芋具有比试管苗容易成活，不受季节限制，当年可形成商品芋的种芋的优势，所以同时也设立了 “北川花魔芋的微型试管芋（拟球茎）培养技术探讨“的实验设计题目。另外，结合植物细胞工程理论课的课程设计和一些专业，如农学园艺专业的特点，设立了“观赏植物如百合、月季和蝴蝶兰等的离体快繁”、“园艺植物如葡萄、果桑等的脱毒快繁”等项目；针对生物技术专业自身特点，将植物细胞工程实验基本操作和生物技术手段结合，还设立了“农杆菌介导抗病基因遗传转化”、“无性系变异的诱导及鉴定”等综合性试验项目研究小组。学生自主选题，查阅文献，设计实验方案，对实验结果进行分析，逐步提高学生的科学实验能力及分析能力。

二、实验过程的改革

传统的实验教学沿用理论课教学方法，课前教师准备好实验材料，实验开始前，教师讲解实验步骤，学生按部就班的去做，就能得到正确的结果。本应学生完成的部分，教师代劳了；学生学到的只能是理论内容和不要损坏仪器。实验中没有失败的体验和成功的喜悦，学生不能领会到实验的真谛。学生自行设计实验，可将自己的思考所得结论付诸实验进行检验。遇到疑难问题，师生共同解决，调动学生的积极性和培养了独立科研能力。在综合设计性实验中，学生以小组形式（2-4 人）自由选题。每个研究小组选材不同和研究目的的不同，导致培养基和培养方法的差异。因此，可以变部分过程性实验为全部过程性实验。从培养容器的清洗、母液配制、培养基灭菌、培养材料的外植体等全部由学生自己选择，完成实验全部过程。

同时，将综合设计性实验与实验室开放、国家和校级的大学生科技创新项目和挑战杯项目或专业生产实习相结合，使实验设计更有目的性和实效性，并提高了实验室和实验设备的利用率。

三、考核形式改革以研究论文代替实验报告。综合实验完成后，要求学生根据所有的实验记录，按照研究论文的格式完成一份综合性的大实验报告，包括实验题目、实验目的意义、材料和方法、结果与讨论、参考文献，同时附上每次的实验记录，以培养学生主动思考问题和系统分析问题的能力，提高学生的综合能力，为以后科研论文的书写奠定基础。学生在完成综合性实验设计后的心得体会中谈到：同时通过自己动手操作一切实验步骤，更加熟悉了实验室的基本操作流程，同时规范了自我操作实验的技术。在实习过程中也碰到了一些问题，如外植体接种时的污染及对褐变材料未能进行及时处理而导致实验失败，在此方面，在日后的学习操作过程中有待提高。总之，这一次自我探索实验实习，学会和了解到许多课本上难以理解的知识大大提升了自己的动手操作能力。

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