基于低碳理念的药用植物育种学课程教学改革与实践
李丹丹，梁 瑾，罗春丽，李金玲，王华磊，刘红昌，黄明进，罗夫来
（贵州大学农学院 贵州，贵阳 550025）
低碳教育是通过教育手段灌输低碳发展理念，提高学生低碳意识，使其掌握低碳生产和低碳生活知识与技能，树立正确的环境价值观和态度的教育科学[1]。在经济全球化发展和全球气候变暖大背景下，发展绿色、低碳经济已成为全世界各国普遍共识，低碳理念不断活跃在人们视野中。党的十八大以来，国家高度重视生态文明建设，随着社会发展和人类命运共同体推进，低碳理念不断深入各行各业，2021年出台的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，进一步要求立足新发展阶段，要贯彻新发展理念，构建新发展格局，需坚持系统观念，处理好发展和减排、整体和局部、短期和中长期的关系，把碳达峰、碳中和纳入经济社会发展全局，要推动产业结构优化升级，加快推进农业绿色发展，促进农业固碳增效[2]。在低碳发展的过程中，大学生群体始终作为国家人才资源储备力量，是社会与民族责任的主要承担者，当前世界发展绿色低碳经济的大潮对大学生的综合素质提出了新的要求，课程教学对学生的知识获得、信仰培养等有决定性影响，众多研究认为，在现代教育中应融入低碳理念，强调低碳教育[3-5]。药用植物育种学是一门研究选育和繁殖药用植物优良品种的科学，该课程是综合农学、药用植物学、栽培学、育种学、生态学等学科知识的交叉应用学科，同时作为促进中医药传承创新的核心课程，具有很强的理论性和实践性[6]。近年来，国家对发展中医药事业不断重视，出台了系列纲领性文件，并专门印发了《关于促进中医药传承创新发展的意见》，这对高校培养符合中医药事业新发展需求的创新性人才提出了新的更高要求[7]。创新是引领发展的第一动力，为此，我们努力探索药用植物育种学教学的改革与实践，将低碳理念融入药用植物育种学课程教学，进一步激发学生的学习兴趣，增强学生的创新能力，同时培养大学生低碳发展观念和提升对生态的责任感，以期进一步提高药用植物育种学教学质量，培养更多适应新时代发展需求和能肩负中医药传承创新的复合人才。
在药用植物育种学课程教学过程中融入思政教育，可有机结合思政教育与课程中蕴含的求真务实与科学思辨等内涵，更好帮助学生树立正确的人生观、世界观和价值观[8]。药用植物育种学具有较强理论性、实践性和应用性特点，根据培养目标，本校在该课程中共设置理论课24学时，实验16学时，实践教学16学时，仅从有限的学时进行教学，学生很难全面主动掌握相关知识，难以培育学生低碳意识、创新精神和创新能力，因此在教学中常根据专业学科特点和现有教学条件，结合时代发展需要不断探讨课程教学方式方法[9]。为达到基于低碳理念的药用植物育种学课程教学改革目标，培养具有综合素质高，低碳意识和创新意识强，满足新时代发展需要和肩负中医药传承创新的复合型人才，融入课程思政可有效引导在教学各环节中始终做到坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，帮助药用植物育种学课程不断优起来、教师不断强起来、学生不断忙起来、管理不断严起来、效果不断实起来。教师做到深刻理解融入课程思政对教学的重大意义，准确把握将思政教育融入课程全过程的可行性，切实将低碳理念真正与课程教学通过课程思政将二者统筹协调起来。按照教育部提出的关于加强构建高等教育高质量发展体系，培养高质量人才相关要求，结合进入新时代新发展阶段的时代背景，在教学中始终贯彻新发展理念，并基于低碳理念不断深入全面系统梳理药用植物育种学课程中所蕴含的思想政治教育元素，分章节教学内容、分教学重点难点筛选低碳思政案例，努力实现思政教育与专业教育良性互动，将低碳理念潜移默化传递给学生，更好激励学生在中医药事业传承的基础上基于低碳理念不断挑战创新，帮助学生树立低碳意识，培育学生创新精神，更好推动中医药事业实现高质量发展。
药用植物育种具有与其他植物育种不同的特殊性，在教学内容中除了讲授植物育种的基本理论和技术外，还要重点讲授药用植物育种在保证中药材品质重要性方面的内容。当前受新冠疫情影响，中医药在疫情防控发挥的重要作用表现来看，社会对中医药的重视显著提高，市场对中药材的需求量也显著增强，但受到环境污染和能够且适宜种植中药材的土地资源限制，根据中药材生长特性和种植环境特点，采用科学技术手段，合理利用生态环境，以实现中药材优质高产高效与生态文明建设协调发展为目的，选育适宜中药材生态种植的中药材品种和适宜发展中药材生态农业的中药材品种任务急切，亟待基于低碳理念在实际中组织开展中药材生产工作和药用植物育种工作。
在开展药用植物育种学教学过程中，教材作为教学的重要载体，对教学有根本性指导作用，自2022年3月开始，对教材选择进行了变更，采用了高等教育出版社2020年出版的杨生、郭巧生主编的《药用植物育种学》教材，尽管该教材系统展现了药用植物育种的技术和方法，也根据近年来的药用植物最新育种成果对教材内容进行了更新，但随着社会发展需求的不断提高，教学内容除了教材本身内容以外，仍然需要根据实际和时代变化特征以及科学技术不断发展进行与时俱进，这也是对教育工作者常态化丰富教学内容的基本要求。当前我国社会发展进入新时代新发展阶段，同时受到国际国内环境变化影响和耕地面积限制，如何协调粮食与中药材生产间的关系和问题，如何实现低碳化集约化高效化开展中药材生产，从育种角度实现 “不向农田抢地，不与草虫为敌，不惧山高林密，不负山青水绿” 的目标[10]，在教学内容上除了育种的基本原理和方法外，要结合学科发展趋势，紧跟中医药事业、中药材产业和药用植物新品种选育的发展方向，不断强化低碳理念内容，融合最新研究成果，不断加深学生低碳理念，促进学生创新意识不断增强。中药材种质资源是中药材遗传改良及新品种选育的物质基础，做好中药材种质资源保护和高效利用可促进中药本身质量提升和产业高质量发展[11]，开展药用植物育种工作离不开种质资源收集利用工作，讲授种质资源相关内容时，补充了部分全国第四次中药资源普查的最新研究成果。品质育种、抗性育种是药用植物育种中基于一定的育种程序和途径开展的以关键育种目标导向性育种，随着中药材需求量增加，药用植物栽培面积扩大，连作障碍越发普遍，很多药用植物都存在化感自毒作用，影响药材产量和质量，利用杂交育种、诱变育种及基因工程育种技术选育抗自毒作用强的药用植物品种[12]，能够适应于连作不断恶化的土壤环境，对提高药用植物抗性和产量、质量，促进药用植物低碳绿色可持续发展有重要意义。此外，利用组织培养技术开展药用植物次级代谢产物生产、开发利用非药用部位的有效成分等途径也能够有效缓解药用植物资源和土地资源压力，实现产业低碳发展。通过结合新时代需要和实际案例讲述育种知识，达到了强化学生低碳理念和促进学生创新意识的作用。
在教学过程中，帮助学生拓展对低碳理念的认识，在药用植物育种学的学习中不断激发学生的学习热情、创新热情，对于理论性强、理论教学内容枯燥的课程[13]，无疑是教师教学的一大难点。多年教学效果来看，如果不改变过去以教师讲授为主，学生学习相对被动的状态，就不会改变学生学习兴趣不浓，自学能力不足，学习缺乏主观能动性的现状，很难达到基于低碳理念的课程教学改革目标，激发学生创新热情，培养学生中医药事业的传承创新精神。
为拓展学生对低碳的认识，激发学生学习兴趣和创新热情，近年来在教学中积极调整教学方式，通过多种途径和方法，调动学生的积极性。建立本门课程专用教学微信群，在课程前适当布置一些任务，让学生课前对即将讲授的部分有初步概念和相关领域的认识，便于在课程中进一步加深理解。在药用植物育种学教学方法上适当引入任务驱动模式、案例模式、雨课堂模式和翻转课堂教学模式等多种教学方法，将低碳理念润物细无声的渗透到教学活动当中。课堂教学中在讲授具体育种理论和方法的时候，引入一些近年来在药用植物育种上运用低碳理念的经典案例，如黄精、天麻、石斛等新品种选育过程。教学中充分利用贵州大学智慧教室平台，开发多样化教学法，打造优质课堂，这也是一种低碳理念的重要体现。例如情景设计教学法，在讲述第九章 “生物技术育种” 中原生质体的作用时，采用清新课堂随机点名让同学们回答原生质体的概念及有哪些作用，检验同学们的预习效果，通过两个情景的设计，让同学们继续思考并深刻理解原生质体在研究药用植物次生代谢产物生物合成及扩大植物杂交范围的重要作用。再如寓教于乐法，在讲述基因工程技术在药用植物育种中的应用时，引入多幅漫画，使同学们在欢乐的氛围中复习前面所学的系统选育、杂交、诱变育种途径，使同学们理解基因工程技术可实现植物品种的定向遗传改良。课后给学生布置一些基于低碳理念开展药用植物育种工作的设计作业，加深学生对育种方法重要性的理解，激发学生探索创新能力。
“去中心化” 教学可让学生成为课堂的主人，提高学生课堂参与度，建设高效课堂。如课程各论环节，在学生掌握育种目标的制定、育种方法和途径的基础上，将学生分成若干小组，要求学生任选一种药用植物，通过查阅文献资料，理清该种药用植物目前生产中有哪些主要品种，有哪些主要性状需要改良，带着这些问题，制定该植物品种具体而细化的育种目标，制定育种计划，探索尽可能多的育种方法和途径，并分析优缺点、可能实现的效果及可能的风险等，各小组成员对最终成果进行PPT展示及答疑，其余学生认真听讲并提问，同时组间轮流当评委，对台上同学的讲授进行点评和打分，作为考核成绩的一部分。教学方法的改变，让学生在不同角色的切换中，学会换位思考，去提点别人的同时，也在不断审视和完善自己，提高学生学习积极性，激发学习热情，使学生能够在欢乐的氛围中强化自己的知识体系，打造优质高效课堂，以翻转课堂形式告别 “填鸭式” “念书式” 的高能耗低效课堂。
实践教学平台是进行教学、科研和示范推广的重要基础建设[14]。专业学科经过多年建设，目前已建成并能用于开展药用植物育种学的实践平台有贵州省药用植物繁育与种植重点实验室、贵州省中药材繁育与种植实训基地、药用植物标本实验室以及中草药栽培与鉴定专业教学农场等。经过专业培养目标调整后[15]，在教学中不断提升药用植物育种学课程实践教学平台，始终倡导致力于低碳理念和低碳行为的方向持续夯实创新阵地，结合实验室存在的节能减排意识不强和实验室使用不规范等现象，进一步建立健全实践平台管理规章制度，通过构建更加科学合理的实践教学体系，用低碳理念，建设更加绿色、创新、协调、开放、共享的实践教学环境，所有实践教学平台面向各年级学生开放，定期组织开展安全知识培训、节约能源宣传。同时，结合中医药事业传承创新要求和乡村振兴战略及生态文明建设的不断深入推进，积极拓展适宜开展药用植物育种学教学实践资源，与地方企业或生产园区签订教学实践基地协议，共建产学研训实践教学基地，专业课任教师根据科研需求建设的试验基地也作为学生开展药用植物育种学实践教学重要平台，如到本专业教师建设的石斛繁育生产基地，学生可以了解石斛生态化种植的各种常见栽培模式和创新栽培模式外，还能了解从各地收集的不同品种石斛种质资源，了解不同资源的特征特性，结合低碳理念，学生可以拓展了解石斛一些新品种选育过程。每年根据实际情况，也会组织学生到毕节大方天麻和蜜环菌生产基地开展教学实习，到赤水了解金钗石斛如何围绕统筹好山、水、林、人协调发展开展野外生态环境下人工繁育，用最贴近实际的药用植物繁育过程帮助学生更结合实际和生产需求深入领会课程知识点，熟悉实际生产工作，启发学生创新灵感。通过实践平台建设和提升打造，在良好的实践平台和实践环节中，更好帮助学生理解低碳理念，了解中医药发展政策，更好掌握和运用药用植物育种学基本理论和方法，分析和解决实际问题的能力。
药用植物育种学作为一门实践性强的课程，实践教学是一个重要的教学环节，积极挖掘药用植物育种学课程内容与低碳理念的结合点，设计并完善该课程的实践教学环节，使学生能够在认识低碳理念基础上，通过校内与校外的实践活动，增强学生与自然、社会的广泛联系，使学生能够做到知行合一，从内心深处践行低碳理念，促进创新能力提升，更好发挥专业优势。
针对药用植物育种学课程实践教学进行性优化，近年来构建了 “基础实验—综合实验—设计性试验” 多层次的实验教学体系，将低碳理念潜移默化的融入到实践教学当中，调动学生在低碳实践环节中的主体作用，实现低碳理念与实验内容的紧密联结，使学生在实践环节运用专业知识的过程中，能够自觉践行低碳理念，增强责任感，同时促进建设低碳校园。例如开设的 “多花黄精材料的优株选择” “天麻不同变型的自交与杂交” 等综合性实验，以基础实验 “花粉形态观察及生活力测定” 为依托，强化同学们对植物传粉方式与育种途径的相关性的理解。根据教学科研任务结合特定某种药用植物组织学生设计包括资源收集、标本制作、材料保存、资源圃建立、资源综合性评价结合起来的综合性试验，帮助学生更加系统掌握药用植物育种学相关知识。学生实验课程通常在室内进行，要求学生们及时清洗玻璃器皿，做到循环利用，节约水电，及时打扫卫生等，并将此纳入实验环节考核指标中去。如在开展药用植物评价中，对其有效成分进行回流提取时，可以对冷凝水进行收集重复利用，节约水资源。在药用植物种质资源的识别及鉴定时，改变以往保姆式实践教育，即教师将不同种质资源材料准备好，学生在实验室简单测定种质资源的主要差异性指标，而是让学生全流程参与，学生也亲自参与1～2次种质资源采集，在采集野生药用植物资源的过程中践行低碳理念，不可采用破坏式进行资源采集，如资源收集时可收集种子、珠芽、根茎等。此外，教学中也会积极响应学院号召，始终做到以学生为本，围绕低碳理念，积极鼓励本科学生在二年级开始提前参与到教师的科研项目和研究生的具体试验中，如参与黄精资源收集、性状考察、有效成分测定等，参与白芨、石斛等药用植物组织培养，以及天麻、石斛等药用植物仿野生繁育，也参与开展草珊瑚抑菌活性物质筛选、石斛碱相关基因克隆与功能验证等，从早培养学生科研意识、创新意识。专业教师每年也会积极指导本科生结合药用植物育种学理论知识和生产实际申报创新创业项目、学校SRT项目和创新性实验项目，通过学生主动参与，进一步提升学生的创新能力。
随着生态文明建设的不断深入推进，在促进中医药传承创新的征途上，药用植物育种工作任重道远。立足新发展要求，贯彻新发展理念，提高教学质量，培养符合中医药事业新发展需求的创新性复合人才，是一项长期而艰巨的任务。本文根据药用植物育种学的课程特点，结合当前新发展形势和要求，基于低碳理念，总结了药用植物育种学课程教学的初步改革和实践。随着科学技术的不断迅猛发展，也需要教师进一步加强政策理论学习，把握新时代发展需要，基于低碳理念提升自身科研能力和水平，同时结合实际进一步丰富教学内容，优化教学方法，提升实践教学平台和改进实践教学环节，与学生形成良性互动，不断提高药用植物育种学课程教学质量，更好激发学生创新意识、培育学生创新精神，为培养更多适应新时代发展需要、能准确贯彻新发展理念和能肩负中医药传承创新的药用植物育种优秀人才做出应有贡献。
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