高職院校生物教育專業《遺傳學實驗》的教學實踐及改革探索

摘要：地方高職院校生物教育專業培養適合擔任小學科學教師、城鎮中學生物教師的師范生。筆者通過多年《遺傳學實驗》教學實踐，對實驗教學體系進行改革，對教學內容和教學操作流程、管理方法進行探索創新，開展綜合性、探究性實驗，增設分子遺傳學實驗模塊，適應了高職院校師范生的人才培養要求，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：高職；教學改革；分子遺傳學

中圖分類號：G712文獻標識碼：A文章編號：1005-1422（2013）11-0113-03

地方高職院校生物教育專業（師范類）主要是培養適合擔任小學科學教師、城鎮中學生物教師的師范生。根據人才培養方案的要求，應培養具有正確的價值觀、世界觀及人生觀，同時專業理論基礎扎實、專業實踐技能嫻熟、教育教學能力較強的師范生。遺傳學既是一門重要主干課程，又是21世紀以來發展最為迅速、最為活躍的前沿學科之一，在整個生命科學的教育傳播中起著舉足輕重的作用。

多年的《遺傳學實驗》教學實踐和研究工作中，筆者發現，按照傳統的實驗教學模式，每次實驗課只有3-4個學時，無法充分調動學生的學習興趣和使學生真正掌握遺傳學的基本實驗技能。因此，我們采用開放式的教學模式，開展綜合性實驗，如驗證遺傳學基本定律的果蠅雜交實驗，學生可與實驗老師預約時間，自行安排進入實驗室進行實驗，打破了傳統的實驗學時的限制，取得了良好的教學效果。在此基礎上，近三年來我們又在高職院校生物教育專業中開設分子遺傳學綜合實驗，適應學科發展的需要，同時又激發學生積極探索生命科學的熱情和信心，教學效果反映較好。

一、教學改革的必要性和內容設計

《遺傳學實驗》教材一直采用高等教育出版社《遺傳學實驗》（劉祖洞），根據教學大綱和當地實際教學條件情況，過去開設的基本實驗項目如表1所示。實驗材料結合當地實際情況進行優化，如《減數分裂》中采用玉米作為了解植物生殖細胞形成過程的材料，在學校苗圃實訓基地播種玉米、采集花蕾。又如《植物染色體壓片法》實驗材料采用的是大蒜根尖，提高了教學效果。

隨著《遺傳學》學科的迅猛發展，分子遺傳學實驗技術已成為生命科學研究的基本技術，沒有掌握分子遺傳學實驗技術尤其是基因操作的基本技術，將無法開展生命科學的前沿研究。為適應人才培養的要求，有必要對《遺傳學實驗》教學體系進行改革和優化，改革后實驗內容如表2所示，保留遺傳學的基本實驗技術如減數分裂、植物染色體壓片法，驗證遺傳學基本規律的果蠅的單因子遺傳和伴性遺傳實驗，重點增設了分子遺傳學模塊的綜合性、探究性實驗。

表1遺傳學基本實驗

實驗1項目名稱實驗一1減數分裂實驗二1果蠅的單因子實驗實驗三1果蠅的伴性遺傳實驗三1植物染色體壓片法實驗四1人工誘發多倍體植物實驗五1植物有性雜交技術實驗六1人類x染色質小體的檢測

在綜合實驗中，學生發揮主體作用，參與了實驗的設計和實驗材料的前期準備，遺傳學實驗室實行開放式管理。果蠅的雜交實驗的具體教學操作流程參照《高校遺傳學實驗課程改革——N+X模式嘗試》中的“x實驗”的方法。而在分子遺傳學模塊的綜合實驗中，重組質粒的構建、轉化和藍白篩選是整個基因工程的中心環節，通過這個實驗，能使學生了解和掌握基因工程的基本過程和核心技術。

表2遺傳學實驗體系改革

1實驗項目1教學目的基本實驗一1減數分裂1了解植物生殖細胞的形成過程、掌握制片方法基本實驗二1植物染色體壓片法1掌握植物染色體壓片技術，觀察植物染色體基本實驗三1人工誘發多倍體植物1了解人工誘發多倍體植物的原理、方法及其在植物育種上的意義。觀察多倍體植物，鑒別植物染色體數目的變化及引起植物其它器官的變異綜合實驗一1果蠅的雜交實驗1掌握果蠅的雜交技術，驗證遺傳的分離規律、自由組合規律和連鎖遺傳規律，加深對遺傳基本定律的認識和了解綜合實驗二1重組質粒的構建、轉化和藍白篩選1掌握DNA連接技術、感受態細胞制備技術、細胞轉化技術，加深對藍白斑篩選原理的理解

高職院校生物教育專業《遺傳學實驗》的教學實踐及改革探索

二、分子遺傳學模塊實驗教學過程的設計

分子遺傳學模塊綜合實驗的實驗流程如下：PCR獲得目的基因片段→質粒的雙酶切和目的基因片段的回收→DNA的連接→感受態細胞的制備→熱激轉化及藍白篩選。

筆者所在的學校每個年級生物教育專業約有50人，分為兩個大組。再以4名學生為一小組，各小組自行設計和整理實驗流程，在教師的指導下列出實驗過程中所需要的儀器和試劑，完成目的基因引物的設計，同時提出實驗過程中應注意的事項。各小組的實驗設計方案交與實驗指導教師，由教師核對和指正，各小組集中匯報討論后，方可開展實驗。

三、開放實驗過程的操作流程和管理方式

1.學生必須嚴格遵守學校《實驗室開放管理制度》，開放的遺傳學實驗室一天24小時開放，學生只要跟實驗管理老師預約，可以在預約的時間內自行安排實驗。對于實驗失敗的學生，可以再次預約時間重復實驗。

2.實驗指導教師和實驗室管理人員在實驗教學期間實行坐班制。學生在實驗期間遇到任何問題都可以向指導老師提問，實驗儀器及耗材使用方面遇到任何困難也能及時地向實驗室管理人員取得幫助。

3.綜合實驗以先進的儀器設備做為支撐，在分子遺傳學實驗這一模塊，我們所使用的儀器有PCR擴增儀、高速冷凍離心機、瓊脂糖凝膠電泳裝置、紫外分析儀、成像系統等。學生通過實驗能熟練掌握這些先進的儀器的使用方法和注意事項。在指導教師演示或小組匯報時采用多媒體教學演示系統，不但可以幫助教師講解時更加清晰地展示實驗難點，學生更加容易理解。同時，在小組匯報時更可以促進同學們之間的交流與總結。

4.藥品和試劑管理方面，實驗室中所用到的藥品，在保證實驗效果的前提下，盡量采用無毒低毒的藥品，如果蠅雜交實驗中的乙醚用乙醇代替，基因操作中的EB（溴化乙錠）用biotum的GelRed代替，以保證安全。藥品所使用的量，由實驗指導教師和實驗室管理人員嚴格核實和控制，節約使用。實驗室管理人員不定時檢查藥品使用情況。

5.實驗教學考核方式不再是傳統的只考察出勤率和實驗報告。綜合實驗以實驗方案的設計占10%、實驗過程（考勤、安全、實驗態度、操作規范、清潔衛生等）占40%、匯報和小論文占50%的形式進行考核。基本實驗的考核是實驗過程（考勤、安全、實驗態度、操作規范、清潔衛生等）占50%、實驗報告（結果分析）占60%。

四、教學效果分析

1.分子遺傳學實驗能夠促進學生探索生命微觀世界的熱情，掌握與我們的生活越來越息息想關的基因工程知識。生物教育專業高職學生（師范生）大多數表現出對這個綜合實驗的熱忱和強烈的興趣。通過此實驗能夠促進學生們對理論知識的理解和鞏固。基因工程、DNA重組技術、轉基因這些技術離我們不再遙遠。

2.綜合實驗的教學方式，學生不再是簡單地、被動地掌握某一實驗技能，而是通過自行設計實驗方案與步驟，能夠更加明確實驗目的和原理，實驗操作過程通過綜合性的連貫的實驗，操作技能得到反復鍛煉，真正熟悉和掌握實驗技能。3.在綜合實驗開出之前，指導老師就《實驗室安全制度》《開放實驗室管理制度》等相關制度和規范對學生進行安全教育，在整個實驗過程，學生必須本著高度負責的態度，在確保安全的提前下開展實驗，學生的安全意識和責任心得到了教育和體現，對于學生畢業后從事生命科學相關工作有很大的幫助。

4.綜合實驗帶動了綜合能力的培養，學生的查找資料、組織能力、團隊合作能力、統籌規劃能力等，以及發現問題、分析問題、解決問題的能力得到鍛煉。同時對于師范生來說，在綜合實驗過程必須匯報實驗方案、實驗結果、結果分析等，有助于進一步培養教師的職業能力。

五、展望與結論

綜合性、探究性實驗是各大高校《遺傳學》實驗教學改革的方向和趨勢。結合地方高職師范生人才培養的要求，我們對實驗教學體系進行改革，培養學生的專業技能，提高學生的綜合素質，符合高職教育應注重學生關鍵能力的培養。隨著學科的發展，我們的遺傳學教學團隊開展的教學改革仍需進一步深化，今后的方向可加強與其他學科之間的滲透與融合，如與《植物組織培養》實驗課程的結合，整合成跨學科綜合大實驗，從而激發學生的學習興趣，培養出更加優秀、更加適應時代發展需求的高素質生物專業師范生。

參考文獻：

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責任編輯何麗華