12月17日下午,趁著沒課間隙,華中農業大學大二學生蒲若影一頭扎進實驗室。盡管三天后要考試,她還是把課余時間優先分配給大學生科技創新基金項目“小麥幼穗發育過程中亞基因組特異轉錄因子調控網絡及其分化機制研究”。
蒲若影和同學一起種植的小麥材料。華中農業大學供圖
立項不到兩個月,蒲若影和同組4名同學一起,種植了2批小麥材料,完成了34個小麥參考基因組的基因信息提取等工作。兼顧課程學習的同時,完成這些工作,蒲若影和同學們投入了很多時間和精力,但她認為“這種學習方式特別有意思。”
今年九月份開學以來,華中農業大學植物科學技術學院88名同學開啟了像蒲若影這樣的探究式學習之旅。他們通過項目制課程、創新創業項目、大學生生命科學競賽等形式,分組參與小麥科研課題相關研究,成為“雙抗優質小麥遺傳改良驅動的三位一體改革”項目的一部分。作為這項改革的負責人,植物科學技術學院教授鄢文豪希望吸納部分本科生,從第三學期開始在真實科研場景中開展前沿探索和學習實踐。
小麥團隊“三位一體”改革,是華中農業大學今年組織實施的首批13個“三位一體”改革試點項目之一,其中的一個重要目標就是在真實的科研場景中,以高水平科學研究帶動高水平人才培養,探索成建制自主培養拔尖創新人才。
這項聚焦攻克赤霉病等重大病害、打造小麥抗病優質智慧育種科研和人才培養高地的改革行動,早在六年前就已悄然萌芽。2019年9月,回國半年的鄢文豪,組建了一支6人團隊,平均年齡35歲。如何才能為國家農業做點實實在在的貢獻?他們選擇深入小麥主產區襄陽尋求突破。
當年十月份,小麥團隊在襄陽市襄州區伙牌鎮布局小麥種質創新實驗,在深入探討有組織科研的過程中,團隊逐漸明確了“抗赤霉病、抗銹病、抗逆、高產、高質”小麥綠色生產的主攻目標。2023年1月,小麥團隊決定依托華中農業大學襄陽書院全面布局小麥抗病、優質小麥種質創新和實踐人才培養。
2020年搶收材料后部分師生田間合影。華中農業大學供圖
深入小麥主產區,鄢文豪越來越強烈地感受到,吸引優秀本科生長周期從事科研是培養拔尖創新人才和攻克科研難題的關鍵。如何激發本科生的科研興趣?
他決定從課程改革入手。為智慧農業專業本科生講授《現代遺傳學》時,他和課程團隊嘗試用基因組學、現代生物技術最新進展提升改造傳統遺傳學,引入基因編輯、合成生物學、基因組學、表觀遺傳學等知識,形成解釋生命、認識生命和創造生命的知識鏈條。
在課程內容更新的基礎上,他和課程團隊進一步改革教學方法和課程評價制度,更加注重綜合考核。比如,舉辦前沿講座、小組匯報、課程論文、課堂辯論等。盡管課程頗具挑戰性,但學生從不抱怨,許多學生上完課后希望進入實驗室繼續學習研究。
鄢文豪認為,這個面向生物育種實踐的的課程,只改革理論部分顯然是不夠的,實驗課改革亟待破題和條件支撐。
本科生在襄陽書院實驗室。華中農業大學供圖
今年六月,進一步深化課程改革的契機終于出現。華中農業大學部署新農科新工科2.0、時代英才培育行動,推出教育、科技、人才一體改革項目。校長嚴建兵教授表示,實施項目制改革,要把學生成建制、有組織地放在“聞得到硝煙、聽得見炮聲”的地方,融入一流的科研團隊和重大科技攻關項目,探索全鏈條、多學科交叉融合的項目式培養,讓學生在干中學、學中干。
小麥團隊迅速響應,半個月內就形成了方案,依托《現代遺傳學》課程開展“現代遺傳學-功能基因克隆項目制實踐”,是其中的一項重要內容。該項目制課程從原來的20學時延長至64學時,鄢文豪一度擔心沒人愿意選課,但是八月份上線選課系統后,“驚奇地發現這門課居然選爆了!”
12月5日,項目制課程第四次實踐課。和往常一樣,課程從晚上七點鐘開始,但卻一直持續到凌晨一點多鐘才結束?!?0位同學迸發的熱情,是我作為一個老師最珍視最感動的?!臂澄暮里柡钋榈孛枋隽诉@次授課體驗。
項目制課程第四次實踐課持續到凌晨一點,師生合影留念。華中農業大學供圖
“這次上到很晚的實踐課,就是針對同學們前期通過數據分析和文獻查閱篩選的目標基因構建CRISPR-Cas9載體并將連接產物轉入大腸桿菌培養,耗時很長。”智慧農業2405班付琳戀表示,課外還需要抽出很多時間去實驗室學習研究。在她看來,正是因為科研項目的牽引,每個人都需要學會學習、探究,每個人都需要真正成長為學習的主人。
“課程中有意思的地方很多,比如我們需要跑膠看自己的實驗結果,反復實驗,不停跑膠,看到實驗成功的條帶時,那一瞬間無比激動?!敝腔坜r業2405班司小龍毫不掩飾自己對這門課程的喜愛,“和以前的學習完全不一樣,同學們在這個項目制課程的探究式、研究性學習中對基因編輯、數據挖掘等前沿技術有了更多了解和認識,甚至還額外掌握了R語言、高光譜數據分析等跨學科工具。”
這項改革還通過新開實踐類課程、圍繞應用場景構建項目制教學等重構課程體系,開發《智慧農業探究式教程》新型教材,同步建設活頁式案例庫,推行雙軌授課模式,取消標準化答案,設立“創新學分”制度等。
鄢文豪表示,盡管改革項目啟動不久,但已經看到同學們更加愿意專注于開展具有探索性和創新性的工作。他表示,對于全新的探索,他和團隊成員一定會與學生雙向奔赴,依托雙抗優質高產小麥新品種智能培育應用場景打造智慧化實踐育人平臺,科教融合、產教融通,以科研場景培育拔尖人才,以一流人才培養支撐科研創新。
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