遺傳學實驗教學改革的思考與實踐

李紅強　郭振清　林小虎　董洪平

摘 要： 遺傳學實驗不僅是遺傳學理論教學不可或缺的部分，還擔負培養學生實驗技能和嚴謹科學態度的任務。文章針對目前遺傳學實驗中存在的較為普遍的問題，結合我校實際，在實驗室建設、實驗內容、教學方法、評定方法等方面進行探索，旨在建立一門符合學生自身條件的實驗課程，培養學生的實驗技能和探索研究科學問題的能力。

關鍵詞： 遺傳學實驗 教學改革 實驗教學

遺傳學是生物科學中最基本的、發展最迅速的，并與其他分支學科都有密切聯系的基礎學科，是一門主要研究各種生物的遺傳信息傳遞及遺傳信息如何決定各種生物學性狀發育的學科[1]。經過一百多年科學技術水平的發展和幾代科學家的艱苦努力，遺傳學已從個體水平向細胞、細胞核、染色體和基因層次縱深發展，向家族的、群體的、進化的橫向水平進行研究[2]。它的每一步發展都以實驗作為基礎，在仔細觀察原有的生物現象條件下，發現現象中存在的問題，結合當時生物學知識大膽提出引起該現象的新理論，科學設計實驗驗證理論，認真觀察實驗現象、分析實驗數據驗證理論是否成立。遺傳學實驗顯得十分重要。目前，各高校所開設的遺傳學實驗課，不僅能使學生對遺傳學的基本理論和基本概念有更深刻的認識，還能使學生初步掌握遺傳學研究的基本方法和手段，更重要的是能培養學生觀察問題、分析問題、解決問題和理解問題的能力，提高實際操作水平[3]-[4]。本文分析了遺傳學實驗課存在的問題，結合我校實際，改革遺傳學實驗課程。

1.遺傳學實驗課程普遍存在的問題

1.1輕視實驗課。

根據我國長期的傳統教學模式和思維，形成重視理論教育，輕視實驗程教育的現象。結合多年教學經驗，我們發現一些教學工作者把實驗課僅僅視為驗證和加深理解課堂講授的理論，沒有把實驗課當做培養學生發現問題、分析問題、解決問題能力的環節。實際上，實驗課是培養具有創新能力的高素質人才不可缺少的一個重要環節[5]。隨著現代遺傳學的飛速發展，新的遺傳學現象和理論不斷增加，新的遺傳學研究方法和手段不斷涌現。為了多給理論課時間，許多高校不斷修改實驗內容、實驗時間、實驗課時，大大違背了實驗設立的初衷。

1.2硬件設備較落后。

由于重理論，輕實驗的思想和經費不足等諸多原因，導致遺傳學實驗的設備老化，數量不足。隨著新的實驗技術和研究手段不斷涌現，更使遺傳學實驗的硬件設施顯得落后。在很多高校，由于儀器設備的限制，只能開展一些相對簡單的實驗。

1.3實驗內容不利于學生發展。

受傳統教學理念的影響，一些高校設置的遺傳學實驗內容不符合遺傳學發展要求。實驗內容的總體情況可總結為三多三少[6]：一是經典遺傳實驗內容多，分子遺傳實驗內容少；二是驗證性實驗多，綜合設計實驗少；三是課外補助的實驗多，課堂計劃學時的實驗少。

1.4教學方式較為單一化。

受傳統的教學模式和硬件設備等各方面因素的影響，教師將實驗課的教學方式設置得較為單一，一般模式為，老師在上課前把實驗試劑、實驗材料等事先一應俱全地準備好，然后講解實驗目的、實驗原理、實驗步驟、注意事項、結果的預測等，學生按照步驟往下做。這樣的教學方式，學生幾乎是機械、被動完成實驗內容，不能發揮主觀能動性，實驗做完后腦中一片空白，收獲甚微。

1.5成績評定需多樣化。

實驗課成績是評定學生實驗質量的直接體現，也是檢驗所設立遺傳學成功與否的直接方式。傳統的實驗考核方式過于單一，僅憑書面實驗報告和預習報告作為評定實驗成績的依據，沒有突出實驗操作，不能全面真實地反映學生的實驗水平和教師的實驗教學質量。

2.遺傳學實驗課程改革的探索

針對當今遺傳學實驗課程存在的普遍問題，結合多年教學經驗，我對遺傳學實驗課程提出以下改革措施，由教學實踐來看，教學質量大大提高，取得了較好的成績。

2.1提高實驗地位，改善實驗條件。

針對當前遺傳學實驗課依附于理論課，課時數較少且科研經費、實驗經費匱乏的情況，我們采取以下改革措施：首先，修改了本科生培養方案。根據調增后的培養方案，遺傳學一共72學時，實驗課20學時，增加了實驗課的比重和課時數，能夠較好地滿足要求。其次，高水平的實驗室不僅是科學研究的基地，而且起著提升辦學水平和加強人才培養的重要作用。過去我校遺傳學實驗室設備極其簡陋，場地極其有限，很多想開展的實驗都無法進行。經過多年努力，并與其他實驗室相結合，現在情況得到較大改善。一些分子遺傳學的實驗相繼開展，比如，PCR擴增實驗、RNA提取，等等。

2.2改革實驗內容，培養學生能力。

實驗內容是育人理念的直接反映，我們本著適應學科發展，結合自身實際，培養學生能力的態度和思想，逐漸建立了逐層遞進的實驗教學體系，即基礎性實驗——綜合性實驗——研究型實驗。

2.2.1基礎性實驗

主要目的是使學生認識實驗室常用儀器設備，并正確規范使用，熟悉遺傳學常用的實驗方法，等等。該階段主要以驗證性實驗為主，實驗時間安排方面要與理論課相協調。實驗課前要讓學生預習，上課初檢查學生預習情況，只有很好地熟悉實驗內容，才能做好實驗。在上課過程中，著重強調實驗重點和注意事項，及時糾正錯誤和不規范的操作。課后認真批改實驗報告，檢查實驗效果。

在很多實驗改革意見文獻中，認為該部分對提高學生能力沒有太大作用。實際上，學生們掌握好基本的實驗操作技術，在后續的實驗中就能得心應手，較順利進行。比如顯微鏡的使用，很多學生不知道顯微鏡實驗結束后哪個目鏡對著通光孔。又如，很多學生在使用移液管時，不知道哪個手指進行調節，等等。為了避免上述情況出現，這一模塊，老師更應該認真對待。

2.2.2綜合性實驗

設立綜合性實驗的目的是結合遺傳學理論課程的多個知識點和本專業相關課程，對學生實驗技能和方法進行綜合訓練。該模塊旨在培養學生的綜合分析能力、實驗動手能力、數據處理能力、查閱資料能力和運用多學科知識解決問題的能力[7]。我們設計了果蠅遺傳學綜合實驗，涉及果蠅的野外采集，培養和生活史觀察，果蠅唾腺染色體的觀察，以及果蠅同工酶的分析實驗。通過該綜合實驗，學生較詳細地掌握了果蠅遺傳學方面的知識[8]-[9]。

2.2.3研究型實驗

結合課程教學或獨立于課程教學而進行的一種探索性實驗，主要特點是整個實驗由學生獨立設計、獨立操作、獨立創新。實驗指導老師制定幾個指導性研究題目（方向），讓學生自己選擇題目（方向），自己完成實驗材料的選擇和準備、實驗方案的設計（實驗流程、影響實驗結果的因素等）、實驗操作和實驗結果的分析，并撰寫研究論文（報告）。

我們結合自身實際和學生感興趣的話題，對人體手部皮紋進行遺傳學分析。指紋的遺傳特征十分突出，被用作個人身份調查取證的重要線索，根據個體差異分析，產生了“DNA指紋”。通過常見染色體患者皮膚紋理的分析，學生展開了充分討論，進一步理解了遺傳的復雜性。如此，不僅加深了學生對所學知識的印象，拓寬了知識面，而且增強了學生分析問題、解決問題的能力。

2.3改變教學手段，激發學習興趣。

傳統的授課模式，不利于學生興趣的激發和能力的培養。針對這種情況，我們分模塊進行教學改革，對于基礎性實驗，任課老師利用多媒體，先讓學生觀看有關實驗的錄像片，對實驗形成生動而清晰的直觀認識。課堂上教師負責解決實驗過程中出現的問題和糾正不規范操作。對于綜合實驗課程，老師多用啟發式授課方式，多問學生為什么，引導和鼓勵學生發現疑難，提出問題，積極思維，尋求答案。另外，采取開放式教學模式，學生設計好實驗方案，在老師的監督下，把實驗室交給學生，讓學生自行配置實驗試劑，準備實驗材料，等等，使其真正參與科研中。對于研究型實驗課程，我們結合我院大豆育種科研項目的優勢，積極組織學生參與課題，培養學生能力。

2.4完善評定形式，提高教學質量。

以往，實驗考核方式過于單一，僅憑書面實驗報告和預習報告作為評定實驗成績的依據，沒有突出實驗操作，不能全面真實反映學生的實驗水平和教師的實驗教學質量。因此，遺傳學實驗課程考試成績應由以下幾部分組成：首先，學生課前的預習情況，通過課前預習報告和老師上課前的提問給分。其次，看學生的課堂表現，由于人數比較多，多數情況老師不能一一打分，針對這種情況，我們設立操作考核和平時考勤記錄，真實反映學生的掌握水平。再次，通過實驗報告給學生打分，要求學生用確切簡明的形式，將實驗結果完整、真實地表達出來。對實驗總結報告，要求文字通順、簡明扼要、字跡端正、圖表清晰、分析合理、結論正確。

3.結語

實驗課程不僅是加深理論課的知識點，更是學生發現問題、提出問題、解決問題的重要途徑，是培養學生科研素養的必經之路。高校老師應充分重視實驗課程。

參考文獻：

[1]楊業華.普通遺傳學[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2]張飛雄.普通遺傳學（第二版）[M].北京：科學出版社，2010.

[3]陳曉蕓，林鴻生，林燕文.加強遺傳學實驗教學改革提高學生實驗綜合技能[J].中山大學學報論叢，2006，26（6）：27-29.

[4]李雅軒，趙昕，胡英考，等.遺傳學實驗教學改革的實踐與探索[J].實驗技術與管理，2006，23（4）：99-101.

[5]Xuanwei Zhou，Juan Lin，Yizhou Yin，et al，Participation in Research Program：A Novel Course in Undergraduate Education of Life Science[J].Biochemistry and Molecular Biology Education，2007，35（5）：322-3271.

[6]林娟，郭濱，蔡新中，等.綜合性大學遺傳學實驗教學內容的改革[J].高等理科教育2008，80（4）：88-91.

[7]肖愛萍.綜合性和設計性實驗教學淺談[J].中山大學學報論叢，2006，26（7）：229-2311.

[8]楊大翔.遺傳學實驗[M].北京：科學出版社，2004.9.

[9]李雅軒，趙昕.遺傳學綜合實驗[M].北京：科學出版社，2006.

項目資助：河北省遺傳學精品課項目