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摘要:文章首先概述了内蒙古农业大学种子科学与工程专业课程体系组成,然后论述了新农科背景下种子科学与工程专业实践教学体系构建,最后阐述了新农科背景下种子科学与工程专业实践教学体系构建成效与反思。
关键词:种子科学与工程专业,专业实践教学体系,新农科
“国以农为本,农以种为先,一粒种子可以改变世界”,种子产业是21世纪最具发展潜力的产业之一,在农业生产中具有非常重要的地位[1]。种子对我国粮食增产的贡献率已超过43%,是确保粮食安全的基石,故种业的快速发展、壮大和种业科技创新关乎我国的粮食安全战略[2],也是我国实施“乡村振兴战略”的重要组成部分[3],特别是2021年《中共中央国务院关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见》和2022年《中共中央国务院关于做好2022年全面推进乡村振兴重点工作的意见》两份文件的发布,更是明确了种业的国家战略性地位和重要性,对与种业发展息息相关的种业人才培养提出了更高的要求。种子科学与工程本科专业培养目标是培养从事与种业有关的教学科研、研究与开发、技术服务与推广、种子生产与管理、种子加工储藏和营销贸易等工作的复合型人才[4]。自2002年中国农业大学率先在国内成立种子科学与工程专业以来,目前全国近30多所大专院校先后开设了该专业[5]。
内蒙古农业大学(以下简称“我校”)是一所以农林为主,以草原畜牧业为特色,国家林草原局和内蒙古自治区人民政府“省部共建”的地方农业类院校,2013年进入国家“中西部高等教育振兴计划”支持院校行列,是较早一批开设种子科学与工程专业的本科院校。自2004年我校种子科学与工程专业开始招生以来,累计培养毕业生1 008人,为内蒙古自治区及国家培养了大批从事作物遗传育种及种子经营和管理的人才,成为具有区域特色的高层次人才培养基地。我校种子科学与工程专业在办学、人才培养过程中,针对专业实践教学逐步形成了一套切实可行、教学效果好、梯次实践的实践教学体系,办学成果得到了社会的广泛认可和好评。本文以我校种子科学与工程专业正在实施的2020版人才培养方案为例,谈谈在新农科背景下专业实践教学体系的有效构建,以期为农业类院校种子科学与工程专业实践教学改革提供参考。
一、内蒙古农业大学种子科学与工程专业课程体系组成
我校种子科学与工程专业正在实施的2020版人才培养方案的专业课程体系主要包括三部分内容:第一部分为专业核心课程,包括遗传学、作物育种学、生物统计、分子生物学、种子生产学、种子生物学、种子检验技术、种子加工与贮藏、种子经营管理9门课程;第二部分为主要专业实验,包括作物育种学实验、种子生产学实验、种子生物学实验、种子检验技术实验、植物组织培养实验5门专业课程实验;第三部分为主要实践性教学环节,包括农事操作、植物生产基础、作物育种学实践、生产实习、毕业论文(设计)5个方面。
二、新农科背景下种子科学与工程专业实践教学体系构建
我校种子科学与工程专业人才培养方案涉及的主干学科为作物学,以专业认同、综合应用及科研训练为切入点,着力激发和培养学生的创新意识、探索性思维,以及发现和解决问题的能力。专业实践性课程(农事操作、植物生产基础、作物育种学实践、生产实习、毕业论文设计)总学分数为18.5,累计592学时,如表1所示。为了实现“复合应用型”人才培养目标,教学中采取了分段梯次培养方式,即一年级设置农事操作实践、二年级设置植物生产基础实践、三年级设置作物育种实践和生产实习环节、四年级完成毕业论文,实现了四年无中断的实践教学。
(一)农事操作课程实践
农事操作是为帮助学生进一步学习作物栽培学、耕作学、作物育种学、种子生产学等专业课而独立开设的偏重实践的专业技能培训,同时也是专业课程的补充。该课程的设置旨在根据种子科学与工程专业的人才培养要求,传授学生农事基础知识,扩大学生感性认识,提高学生实践技能,同时使其树立劳动观念和生产观念,建立和巩固专业思想,初步培养学生在生产实际中分析和解决问题的能力。为了避免教学过程中实践内容单一、实践不系统等问题,本课程设置了农事操作1和农事操作2两个模块,分别在第2学期和第3学期(一年级第2学期和二年级第1学期)进行,其中农事操作1为1.5学分,48个学时;农事操作2为0.5学分,16个学时。课程总体上分两个学期来完成,即春季和秋季,教学周恰好能完整涵盖作物的一个生长周期,保证了学生能够全面经历春种、夏管、秋收、冬藏的实践过程。实践过程主要围绕以下三个方面开展:一是我国农业发展趋势和科技创新在农业发展中的作用;二是主要农作物的植物学特征;三是主要农作物生产过程中的主要农事操作环节、基本栽培技术。具体的实践教学内容包括传统农具及现代农机的识别与应用、农田耕作技术、农作物的幼苗形态识别、农作物的栽培与收获技术、农田杂草病虫害防控技术等方面。本教学环节在校内教学农场实践基地进行,教学中注重农机具使用和主要农作物播种、田间管理和收获技术的掌握,教学中采用田间现场讲解和分组实践的方式来完成实践过程。农事操作的第一堂课从参观农耕文化展厅开始,引导学生通过识别传统农具(耧、耱、犁等)和现代农机具,了解农具、农机具的用途、功能,感受我国传统农耕文化和现代农业的发展历程,进而提升耕读文化素养和培植“知农、爱农、为农”的专业情怀;在接下来的具体实践中,首先在农作物标本田中设计出传统农具作业区(应用传统农具作业)和现代农具作业区(应用现代农具作业),让学生对比两种作业区的实践效果,从而启发学生对现代农业装备的感性认识。本门课程以综合考查的方式评定学生最终成绩:总评成绩=实习报告成绩×40%+出勤成绩×20%+实践表现成绩×20%+实习态度成绩×10%+实践操作结果成绩×10%。通过本课程实践,可以帮助学生增强感性认识,提高实践技能和动手能力,同时有助于学生树立劳动观念和生产观念,提高专业认同感,培养在生产实际中初步分析和解决问题的能力。
(二)植物生产基础课程实践
植物生产基础是种子科学与工种专业学生进入二年级后的必修实践课程,通过该课程的实践教学可使学生掌握必备的专业基础知识、基本技能及作物生产各个环节的基本技术。同时通过该课程的实践教学,学生能够学会运用所学基本理论和基本技能,并且能在教师指导下进行初步的科学研究工作,为理论指导实践和毕业论文的科学试(实)验打下坚实的基础。该课程的教学实施中,教师要根据教学农场的实际,结合农事季节、作物生育进程安排教学活动。
本课程设置了植物生产基础1和植物生产基础2,分别在第4学期和第5学期(二年级第2学期和三年级第1学期)进行,其中植物生产基础1为1.5学分,48个学时;植物生产基础2为0.5学分,16个学时。本课程总体上也是分两个学期来完成的,即从春季播前整地开始,到秋季收获贮藏结束,课程内容涵盖了作物全生育期。课程实践内容主要包括:①作物生产田土地整理、生产面积测量、土壤质地和墒情简易识别、土壤肥力测定、整地农机具的应用和地下害虫的监测调查;②作物种子包衣、种子播种量计算,种肥种类及施用量、苗期肥料种类及追肥量、病虫草害识别诊断与防治;③作物生育进程识别与栽培管理;④作物收获测产、贮藏及品质测定分析。
本教学环节在校内教学农场实践基地进行,教学中主要注重学生动手能力的锻炼和对田间管理、栽培技术的掌握与运用。实践教学让学生分组进行,每组4—5人,要求每组学生参与实践全程,包括实践的课前准备工作,如测定(测量)种子千粒重、种子发芽率、种植面积、土壤基础肥力,以及农机具调试、播种量计算、种子处理、整地等,同时要求各组学生根据课前准备,独立设计播种方案并实施播种计划。作物生育期内,学生要完成作物物候期记载、病虫害识别与防治效果对比分析,以及收获期的品质分析。学生独立完成实验操作、实验报告和数据处理,可以更好地实现预期实践教学效果和提高学生的自主学习能力,进而提高教学质量。本门课程以综合考查的方式评定学生最终成绩,实习报告完成情况占40%、出勤占20%、课堂生产实践表现占20%、实习态度占10%、现场实践结果占10%,各项成绩均按照百分制计分,按照权重计算最终成绩。
(三)作物育种实践
作物育种实践是种子科学与工程专业三级学生在学习作物育种学、遗传学等专业课之后开展的实践教学活动。现场教学中,在教师指导下,学生要进行小麦、玉米、向日葵、马铃薯、胡麻五种作物的杂交、自交育种技术及杂交后代选择实践,从而掌握必需的主要农作物杂交技术,进一步巩固作物遗传、作物育种方面的知识,这能培养学生的遗传理论应用和解决实际问题的能力。
本实践课程包括课前准备和课中实践两个环节。首先是课前准备环节,即指导教师根据课程实践目标,准备好播种材料、教案,并引导学生准备好实践方案,主要包括以下三个方面。①性状存在显著差异的种子材料准备。主要是根据育种技术和杂交操作实际,选择株高、株型、花色、叶片形状、籽粒性状等农艺性状存在显著差异的育种材料作为实践对象。②学生根据实践内容(如株高性状改良、株型性状改良、籽粒性状改良等)制定杂交实践方案,具体要求学生以小组为单位,通过查阅资料设计作物杂交方案,并在课前进行可行性分析讨论。③学生制定作物杂交育种计划书。在前两项的基础上,教师指导学生完善育种实践方案和制定杂交育种计划书,包括针对育种目标的杂交亲本选配、杂交操作技术注意事项、花粉保存、杂交后代选择方法及种子繁殖等。课中环节在校内科技园区进行,田间教学中以班级为单位现场讲解小麦、玉米、向日葵、马铃薯等主要农作物的花器结构、授粉方式、花粉活力检测方法及杂交技术。在花期以小组为单位进行杂交实践操作。
本课程设置在第6学期(三年级第2学期),课程总计16个学时,0.5学分。课程成绩评定以综合考查的方式进行,即总评成绩=出勤成绩×20%+实习报告成绩×30%+田间实践表现成绩×20%+现场考核成绩×30%,各项成绩均按照百分制计分,按照权重计算最终成绩。通过该课程的实践教学,更好地激发了学生学习的主动性和积极性,可促使学生将作物育种学、作物遗传学理论知识与实践技能有机结合起来,并能准确地运用所学作物育种学知识反映育种问题和解决作物育种中的实际问题,在这一过程中,学生的创新意识和能力得到了较好的锻炼和提高[6]。
(四)生产实习
生产实习是我校种子科学与工程专业三年级学生在学完1、2年级农事操作、植物生产基础等实践课程和作物育种学、作物栽培学、耕作学等专业课之后,一个非常重要的教学环节,是将学生课堂上所学的基础理论知识、专业知识与实际应用相结合的实践过程,是提高学生实践技能与素质、使其适应就业环境、培养高级种业人才的重要教学环节。本课程通过让学生深入种子企业,以顶岗实习的方式完成教学过程,实习中学生通过参与企业的种子生产、种子加工工作,可在实践中巩固所学专业理论知识,从而提高生产技能,以及发现、分析和解决问题的能力;同时培养学生的吃苦耐劳精神,从而为毕业后参加工作奠定良好基础。
本课程设置在第6学期(三年级第2学期),课程总计192个学时,6.0学分。在组织实习时,首先是实习教师组的教师负责联系企事业单位,了解实习的基本条件、任务内容和要求,再根据学生人数和实习单位的实际情况,对学生进行分组,确保与实习岗位用人需求协调统一,同时企业针对实习岗位配备相应的负责人作为学生的实习导师。此外,根据实习单位工作内容的要求,在与实习单位协调的基础上,可选择一次性完成实习任务或分段式完成实习任务;在整个顶岗实习环节,实习教师组全程参与并进行指导。顶岗实习期间,每位学生要每天填写学院统一发放的《内蒙古农业大学农学院本科生顶岗实习日志》,并详细记录实习内容、实习中遇到的问题及解决办法,以及实习收获、实习心得等,以期积累专业知识,培养自己对专业和行业的兴趣,为走上工作岗位以后尽快进入角色奠定基础。实习结束后每位实习生要提交1份字数不低于5 000字的实习总结报告,对自己顶岗实习期间应用的技术进行全面总结,并总结实习过程中值得肯定和不足的地方,以及实习收获和实习心得体会等。
实习期间,实习企业单位导师对学生实习岗位的基本素质和专业技能的应用能力进行考核,实习带队指导教师对学生的考核内容包括实习日志、实习总结报告、实习纪律、实习考勤、实习总体表现。实习总评成绩结构为:企业导师考核占总成绩的50%,专业实习指导教师对学生的考核占总成绩的50%(其中考勤占15%,实习日志占15%,实习总结占15%,实习总体表现占5%)。学生通过顶岗实习,既可以了解农业生产中种子的重要性及种子生产企业的运行模式,掌握主要农作物种子生产关键技术及质量控制原则;还可以掌握种子加工与贮藏技术,并能够有针对性地解决作物种子生产中的基本问题。
(五)毕业论文
种子科学与工程专业学生的毕业论文撰写环节是培养学生综合利用所学专业知识、专业技能进行科学研究的最后教学环节,具有其他教学环节难以起到的特殊作用。在本专业的毕业论文撰写中,要求毕业论文导师和学生必须紧密结合种业领域科研和生产实际进行论文选题。本专业毕业论文撰写在第6—8学期进行,即从三年级第2学期春播开始,到四年级第2学期毕业结束;课程为8.0学分,计256学时。毕业论文撰写全程包括以下五个环节。①论文选题与开题环节。要求论文选题与开题是在导师结合科研课题和种业生产中存在问题提出毕业论文题目后,学生自主选择或由导师指定;导师指导学生根据课题要求查阅、收集相关文献资料,制定毕业论文工作计划,并结合课程论文撰写完成开题报告。②研究实施环节。研究实施环节是指学生在导师的指导下,根据开题报告制定的方案开展相关研究,获取各项研究试(实)验数据。③中期检查环节。在此阶段,导师检查学生毕业论文的进展情况提出意见,并针对存在的问题提出解决的方案。④论文撰写与修改环节。在此过程,导师要指导学生完成试(实)验数据的整理、统计分析和毕业论文初稿的撰写;重点抓好论文格式、图表制作、数据分析、语言文字描述的准确性及学术诚信等主要内容。⑤毕业论文答辩环节。在完成论文修改、论文定稿,且教师评阅通过后,学生可申请答辩。
试验(实验)过程是种子科学与工程专业毕业论文(设计)是实践教学中难度最大的实践环节。学生在进行试验(实验)中会遇到诸多困难,所以需要指导教师及时答疑解惑、修正试验(实验)方案和跟踪研究进度,特别是在研究关键环节上引导好、指导好学生,以确保试验(实验)进展,从而使学生通过毕业设计环节在独立解决科研问题能力、专业素质等方面得到提升。基于此,其宗旨是通过毕业设计使学生实现以下目标:一是了解现代种业生产和种子科学技术的发展趋势;二是熟悉科技文献检索的基本方法和农业科学研究的过程;三是掌握开展种业相关研究的基本技能,并具备科技论文写作和专业英语应用能力。
三、新农科背景下种子科学与工程专业实践教学体系构建成效与反思
(一)成效
我校种子科学与工程专业建设立足边疆,为适应现代种业发展需求,针对实践教学中的薄弱环节,创建了大学四年不断线的“亲本圃、选种圃、鉴定圃、预试圃、品种比较圃”5个类型育种田和“农事操作、植物生产基础、作物育种实践、参与式生产实习”的“5田4课”;构建了一整年全农时的参与导师科研项目的毕业论文设计模式。如上实践教学体系为更好地提升学生专业实践技能和培养复合应用型种业人才奠定了重要基础。
纵观我校种子科学与工程专业的培养体系可以发现,专业实践从第2学期开始,至第8学期结束,覆盖了培养全过程,人才培养卓见成效。近年来,学生在创新创业大赛中获得国家金奖1项、银奖3项、铜奖1项,内蒙古自治区金奖5项、银奖2项、铜奖1项;5名学生获得国家励志奖学金,8名学生获得企业奖学金;在校生创办运营公司3家。就业升学方面,毕业生的升学率为41.7%,就业率为52.4%,自主创业率为5.9%。毕业生培养质量的外部评价表明,就读外校研究生学生的导师对其综合表现表示满意或很满意的达到100.0%;就业学生所在单位对毕业生的思想道德、专业技能、心理承受力、综合素质等方面满意度达到96.1%以上,学生的吃苦耐劳精神和动手实践能力得到所在单位高度赞扬。
(二)反思
现阶段,我校种子科学与工程专业人才培养取得了卓有成效的成绩,学生包括实践能力在内的综合素质得到了极大提升,对就业、创业、升学深造和专业认同有了更加深刻的认识。但专业实践中尚存在一些问题仍需要进一步解决:一是优质型校外实践基地偏少的问题;二是硬件设备购置费投入较少的问题,表现为设备陈旧、更新滞后,缺少世界先进的种子检验、种子加工、种子清选、种子包衣、种子定量包装等机器设备,导致不能完全满足新农科背景下的实践教学需求,在一定程度上影响了专业实践教学效果。针对上述存在的问题,需要从学校、学院层面进一步整合校内外教学资源,进一步完善专业实践教学体系,拓展学校与名优企业的合作途径。通过“引企入教、产教融合”的具体实施,在弥补优质型校外实践基地偏少问题的同时,依托企业先进的仪器设备优势,有效解决学校种子加工仪器、设备陈旧的问题,同时这有助于学生开阔视野,增强实践技能,不但可以保证实践效果,还将有助于学生在顶岗实践中得到更好的锻炼,提升学生的职业能力,拓宽学生的就业范围和发展空间。
四、结语
“种铸基石,粮安天下”,种子是保障农业安全生产的“压舱石”;种业则是国家战略性、基础性核心产业,而种业振兴的新征程离不开高素质种业人才的培养[7]。实践教学是种子科学与工程专业人才培养的重要组成环节,是培养学生理论联系实际,提高学生综合素质、实践能力和创新能力的重要教学过程,是巩固理论知识、加深理论认识的有效途径[8]。通过实践教学,学生不但可以将掌握的理论知识实践化,还能够不断增强专业认同感和锻炼动手操作能力,掌握专业知识和技能,提高实践能力,同时这有助于培养学生的创造性、探索性思维等综合素养[9]。目前,种子科学与工程专业已入选内蒙古自治区一流本科专业建设点,特别是在新时代、新农科建设形势下,我校在近3年的种子科学与工程专业建设中,不断投入经费支持,完善了校内科技园区、教学农场等3个实训基地,提升了实验条件及升级了实验(实训)设备;依托我校种业协同创新联盟中心与企业合作,探索了强化学生实践能力的新途径,将“教学、科研、生产”三结合落到实处。以上举措,为适应现代种业发展的高素质专业人才培养提供了保障[10]。
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