12月17日下午,趁着没课间隙,华中农业大学大二学生蒲若影一头扎进实验室。尽管三天后要考试,她还是把课余时间优先分配给大学生科技创新基金项目“小麦幼穗发育过程中亚基因组特异转录因子调控网络及其分化机制研究”。
蒲若影和同学一起种植的小麦材料。华中农业大学供图
立项不到两个月,蒲若影和同组4名同学一起,种植了2批小麦材料,完成了34个小麦参考基因组的基因信息提取等工作。兼顾课程学习的同时,完成这些工作,蒲若影和同学们投入了很多时间和精力,但她认为“这种学习方式特别有意思。”
今年九月份开学以来,华中农业大学植物科学技术学院88名同学开启了像蒲若影这样的探究式学习之旅。他们通过项目制课程、创新创业项目、大学生生命科学竞赛等形式,分组参与小麦科研课题相关研究,成为“双抗优质小麦遗传改良驱动的三位一体改革”项目的一部分。作为这项改革的负责人,植物科学技术学院教授鄢文豪希望吸纳部分本科生,从第三学期开始在真实科研场景中开展前沿探索和学习实践。
小麦团队“三位一体”改革,是华中农业大学今年组织实施的首批13个“三位一体”改革试点项目之一,其中的一个重要目标就是在真实的科研场景中,以高水平科学研究带动高水平人才培养,探索成建制自主培养拔尖创新人才。
这项聚焦攻克赤霉病等重大病害、打造小麦抗病优质智慧育种科研和人才培养高地的改革行动,早在六年前就已悄然萌芽。2019年9月,回国半年的鄢文豪,组建了一支6人团队,平均年龄35岁。如何才能为国家农业做点实实在在的贡献?他们选择深入小麦主产区襄阳寻求突破。
当年十月份,小麦团队在襄阳市襄州区伙牌镇布局小麦种质创新实验,在深入探讨有组织科研的过程中,团队逐渐明确了“抗赤霉病、抗锈病、抗逆、高产、高质”小麦绿色生产的主攻目标。2023年1月,小麦团队决定依托华中农业大学襄阳书院全面布局小麦抗病、优质小麦种质创新和实践人才培养。
2020年抢收材料后部分师生田间合影。华中农业大学供图
深入小麦主产区,鄢文豪越来越强烈地感受到,吸引优秀本科生长周期从事科研是培养拔尖创新人才和攻克科研难题的关键。如何激发本科生的科研兴趣?
他决定从课程改革入手。为智慧农业专业本科生讲授《现代遗传学》时,他和课程团队尝试用基因组学、现代生物技术最新进展提升改造传统遗传学,引入基因编辑、合成生物学、基因组学、表观遗传学等知识,形成解释生命、认识生命和创造生命的知识链条。
在课程内容更新的基础上,他和课程团队进一步改革教学方法和课程评价制度,更加注重综合考核。比如,举办前沿讲座、小组汇报、课程论文、课堂辩论等。尽管课程颇具挑战性,但学生从不抱怨,许多学生上完课后希望进入实验室继续学习研究。
鄢文豪认为,这个面向生物育种实践的的课程,只改革理论部分显然是不够的,实验课改革亟待破题和条件支撑。
本科生在襄阳书院实验室。华中农业大学供图
今年六月,进一步深化课程改革的契机终于出现。华中农业大学部署新农科新工科2.0、时代英才培育行动,推出教育、科技、人才一体改革项目。校长严建兵教授表示,实施项目制改革,要把学生成建制、有组织地放在“闻得到硝烟、听得见炮声”的地方,融入一流的科研团队和重大科技攻关项目,探索全链条、多学科交叉融合的项目式培养,让学生在干中学、学中干。
小麦团队迅速响应,半个月内就形成了方案,依托《现代遗传学》课程开展“现代遗传学-功能基因克隆项目制实践”,是其中的一项重要内容。该项目制课程从原来的20学时延长至64学时,鄢文豪一度担心没人愿意选课,但是八月份上线选课系统后,“惊奇地发现这门课居然选爆了!”
12月5日,项目制课程第四次实践课。和往常一样,课程从晚上七点钟开始,但却一直持续到凌晨一点多钟才结束。“30位同学迸发的热情,是我作为一个老师最珍视最感动的。”鄢文豪饱含深情地描述了这次授课体验。
项目制课程第四次实践课持续到凌晨一点,师生合影留念。华中农业大学供图
“这次上到很晚的实践课,就是针对同学们前期通过数据分析和文献查阅筛选的目标基因构建CRISPR-Cas9载体并将连接产物转入大肠杆菌培养,耗时很长。”智慧农业2405班付琳恋表示,课外还需要抽出很多时间去实验室学习研究。在她看来,正是因为科研项目的牵引,每个人都需要学会学习、探究,每个人都需要真正成长为学习的主人。
“课程中有意思的地方很多,比如我们需要跑胶看自己的实验结果,反复实验,不停跑胶,看到实验成功的条带时,那一瞬间无比激动。”智慧农业2405班司小龙毫不掩饰自己对这门课程的喜爱,“和以前的学习完全不一样,同学们在这个项目制课程的探究式、研究性学习中对基因编辑、数据挖掘等前沿技术有了更多了解和认识,甚至还额外掌握了R语言、高光谱数据分析等跨学科工具。”
这项改革还通过新开实践类课程、围绕应用场景构建项目制教学等重构课程体系,开发《智慧农业探究式教程》新型教材,同步建设活页式案例库,推行双轨授课模式,取消标准化答案,设立“创新学分”制度等。
鄢文豪表示,尽管改革项目启动不久,但已经看到同学们更加愿意专注于开展具有探索性和创新性的工作。他表示,对于全新的探索,他和团队成员一定会与学生双向奔赴,依托双抗优质高产小麦新品种智能培育应用场景打造智慧化实践育人平台,科教融合、产教融通,以科研场景培育拔尖人才,以一流人才培养支撑科研创新。
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