在遺傳學實驗中開放式、研究性教學的探索與實踐

譚娟　劉良科　佘朝文　趙麗娟

摘要：以人類遺傳性狀調查實驗為例，結合我校地方特色以及教師科學研究方向，開展以不同民族的遺傳性狀為研究內容，通過自主選題、獨立查閱文獻、撰寫方案、開放預實驗、集中實踐、集中匯報等一系列措施形成不同程度開放的新型教學模式，并取得了較好的教學效果。

關鍵詞：遺傳學實驗 開放式 研究性 實施與效果

實驗是理論的來源。實驗教學培養的是人才的較高層次的能力。學生通過實驗教學的各個環節，眼、手、腦并用，培養運用知識的能力、分析與綜合能力以及創造性思維的能力。根據2014年教育部專業培養要求，遺傳學為生物科學專業核心課程，但其理論是通過嚴密的邏輯推理和統計數據分析得出，內容相對枯燥、晦澀難懂。遺傳學實驗有利于學生對其理論知識理解透徹并靈活應用。但是，目前許多地方院校由于師資、設備等多種原因開設的遺傳學實驗多為驗證性的經典實驗項目，如有絲分裂、減數分裂的觀察等，學生普遍缺乏主動思考及創新。

人類遺傳性狀調查作為一個經典實驗項目，傳統教學內容通常只對1～3個單基因遺傳性狀進行調查，傳統教學模式即在實驗室以班上同學為實驗對象，參照教材步驟，按部就班，得到實驗結果，再分析討論。實驗效果可想而知，由于群體數量有限，相對性狀簡單，學生缺乏思考、缺乏創新，只是純粹完成任務，沒有達到培養學生能力的效果。因此，為了培養學生的創新精神和實踐能力，結合院系實際情況，我們改革課堂教學模式，采用研究性開放式教學，經過4屆學生實驗結果的比較和反饋，我們在“人類遺傳性狀調查實驗”項目中，收到了良好的教學效果，具體做法如下：

1實驗項目實施過程

1.1明確實驗目的，指導學生選題

為了提高學生實驗興趣，獲得比較多的樣本數，我們將此項目的取樣對象擴大到全校師生，由于懷化是一個多民族地區，懷化學院的學生也有很多是少數民族，而且學校也有多位老師長期從事少數民族群體遺傳學的相關研究，因此我們可以結合地方特色，開展少數民族群體遺傳性狀的調查研究。故本項目是通過學生帶有研究性質的目的相對獨立開展一系列調查活動，從調查研究中分析理解此基因的遺傳平衡規律。選題前先公布部分選題內容，如ABO血型及Rh陰陽性鑒定、面部或頭部手部遺傳性狀、味覺或嗅覺敏感性等，學生也可另選自己感興趣的內容。學生自由分組（4～6人），老師根據選題情況進行協調，確定實驗內容。

1.2撰寫實驗方案，老師逐一審核

選題確定后，各小組組員分工合作，通過廣泛查閱資料，撰寫實驗方案，包括實驗目的，實驗原理，實驗創新點，研究意義，實驗耗材及藥品，實驗步驟，實驗結果統計表，小組成員分工等等。在規定時間內完成實驗方案設計后，由指導老師審核，主要審核包括以下內容：（1）實驗項目是否可行，如有些同學設計一套遺傳病的調查，比如紅綠色盲，這本屬于個人隱私不容侵犯，同時紅綠色盲也可能是其它遺傳病的早期癥狀，不是單一基因控制，實際操作不可行；（2）實驗內容是否系統、全面，如實驗對象基本資料填寫時未考慮到父母親的民族，調查頭發卷直時未考慮到后天人工卷發的問題等等；（3）實驗步驟是否正確，如血型鑒定時如何對指尖進行消毒，指紋如何分類，每種類型如何測量等；（4）各小組實驗內容是否沖突，如有重復，老師與組長協商進行微調；（5）藥品耗材考慮是否周全，是否符合實際用量等諸多問題。若實驗方案不合理或考慮不周全，則返修，直至合理可行。

1.3學生分組充分準備，老師指導關鍵步驟

實驗方案審核通過后，學生即可著手準備。準備包括兩方面內容，一是相關藥品及所需耗材，二是掌握相關的專業知識和技能，要求每個組員不僅要理解相應的遺傳學理論，更要求能用淺顯的語言解釋給非生物專業的同學，使他們覺得此實驗很有意思、有意義，從而調動他們參與到實驗中來。準備過程中學生如有實在無法解決的難題可以向老師咨詢，需要物品報告給實驗老師準備。同時，指導老師也須對各小組準備的情況進行檢查，包括對業務知識進行考核，對關鍵步驟進行操作考核，以及對預實驗結果審核。比如ABO血型鑒定，學生必須確保結果準確無誤，而且操作要熟練，同時還要做好消毒工作。

1.4擴大影響，提升興趣，集中完成調查報告

實驗之前應做好宣傳工作，集中調查研究，擴大人類遺傳性狀調查的影響，使廣大師生都了解這個項目的意義，積極參與。實驗過程中學生充滿自信并耐心地給參與者講解。指導老師現場查看，觀察并對突發狀況進行指導，比如有同學出現暈血現象等等，老師要指導學生妥善處理。要求每個小組至少采集200份數據。原始數據采集后，分類統計，計算基因頻率，檢驗，結合實際狀況分析原因，完成實驗報告。

1.5集中匯報，交流經驗，老師總結

集中匯報包括實驗結果的匯報和心得體會匯報。每組以PPT形式匯報實驗結果，內容包括目的、原理、創新點、方法、步驟、結果及分析討論，匯報后由老師和同學進行提問。心得體會匯報前要求每位同學提交一篇500字左右的心得體會，內容不限，可以是實驗感想，或是知識總結、技能總結，也可以是優缺點總結等等。組長對每小組心得體會整理總結，歸納后匯報交流。兩項內容匯報完畢后，老師依次點評，并對涉及的主要理論知識點——遺傳平衡規律進行系統闡述，使學生結合實踐對這一規律加深理解。

1.6成績評定

以往該項目的成績都根據上交的實驗報告評分而來，作為實驗教學成績應更加注重實驗操作過程，而開放性教學模式由于老師可能無法全面了解每個學生的實際操作情況，因此采取“分散比重，多方考查”模式評分。最終成績及各部分比例如下：總分=實驗方案（25%）+實驗前準備工作抽查（15%）+調查研究過程表現（25%）+實驗報告（20%）+心得體會（15%）+另外加分（匯報、組長等）。

2教學效果

自2011年開始將人類遺傳性狀調查實驗教學模式改革為開放性教學模式，每年有60人左右參與開放性實驗，同時有30人左右采用傳統教學模式。3年來，通過開放性實驗教學模式，學生寫出了40多份研究報告，近百份心得體會，近百人登上講臺匯報，取得了良好的教學效果。

在人類遺傳性狀調查開放性實驗項目中，因研究內容由學生自主選題，學生有機會就自己感興趣的內容進行探索，同時項目調查內容貼近實際，學生對實驗對象可見、可觸、可感、可嗅或可嘗，學生學習興趣大大提高。同時，學生通過獨立查閱文獻、設計實驗方案，了解了科學研究的過程，學會了嚴謹、全面地考慮并解決一個個科研問題，并在語言表達能力及寫作能力方面都得到了顯著提高。另外，由于是一次集體大型活動，各小組之間以及組員之間資源共享，相互討論，互相幫助，互相監督，緊密合作，在規定時間完成各項任務，集中匯報，學生在團結協作、人際交往等各方面都得到了鍛煉和提高，也大大加強了同學之間的情感交流。

3總結

研究性開放式實驗教學模式在培養創新型、實踐型人才中起著舉足輕重的作用，能充分發揮學生的主觀能力性，培養學生思考問題、解決問題等各種能力，值得廣大遺傳學實驗教學工作者不斷改革和探索。但不同高校辦學條件不同，研究內容以及開放模式不能照搬照抄。各個學校要結合本校實際情況和優勢，開展適當內容的研究項目，采用有效合理的開放模式，最大限度發掘學生的潛力，培養出復合型高素質人才。

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基金項目：懷化學院教改課題：“基礎生物學實驗開放式教學與學生能力培養的探索”（項目編號：201228）。