在遺傳學教學中加強學生科研素質培養

宋崴+賈瀟凌+李舟

摘要：遺傳學是研究遺傳和變異的一門學科，是生物醫學工程、醫學、生命科學等領域的重要基礎學科。在高校遺傳學教學過程中，教師應該充分利用現代化的教學手段，通過追蹤熱點問題激發學生的探索欲望，通過融入科技前沿培養學生的創新思維，通過科研項目支持教學培養學生的實踐能力，從而在遺傳學教學中，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，提高學生的科研素質。

關鍵詞：遺傳學；教學；科研素質

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）49-0045-02

深化教育改革，全面推進素質教育已成為新時期大學教育的重點。科研素質作為素質教育的重要方面應融入專業教學之中。遺傳學是研究遺傳和變異的一門學科，是生物醫學工程、醫學、生命科學等領域的重要基礎學科。隨著生命科學的飛速發展，科學技術在學科進一步分化、深化的同時，多學科之間交叉、滲透、融合的趨勢愈來愈強烈，遺傳和變異已成為當今生命科學的研究熱點之一。如何利用現代化的教學手段，通過專業知識的學習培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，提高學生的科研素質，是未來專業教育需要探索的問題。

一、追蹤熱點問題，激發探索欲望

興趣是最好的老師，也是做科研的原動力。興趣激發學生內心的求知欲望，推動他們主動學習、認真思考、勇于探索。因而，如何在教學過程中引入學生感興趣的熱點問題，使他們感受到自己學習的不僅僅是書本上一成不變的專業知識，而是一門具有旺盛生命力的學科，進而促使他們積極地去認識未知的世界。

在講到基因突變的時候，恰好發生了美國好萊塢影星安吉麗娜·朱莉接受雙側乳腺切除手術的事件。同學們對這則新聞非常關注，課間的時候就在紛紛議論，因此筆者在課上抽出一些時間讓學生對此進行了熱烈的討論。BRCA1基因定位于人類17號染色體q21，以常染色體顯性遺傳方式遺傳，具有較高的外顯率，其與乳腺癌之間的密切關系近年來受到了越來越廣泛的關注[1]。安吉麗娜·朱莉的母親與癌癥進行了近十年的戰斗，不幸在56歲那年去世。而安吉麗娜·朱莉本人由于攜帶BRCA1基因突變有87%的患乳腺癌的風險、50%的患卵巢癌的風險，為了降低自己患乳腺癌的風險，她接受了雙側乳腺切除手術，術后她患乳腺癌的幾率從87%下降到5%以下。

針對安吉麗娜·朱莉的新聞，筆者又在課上簡要介紹了現在基因診斷的發展狀況。基因是一段具有特定功能的DNA片段，DNA作為遺傳物質，一半來自父親，一半來自母親。我們在繼承父母遺傳物質的同時也繼承了一些“病根”。正因如此，基因診斷能在人健康的時候預測患某些疾病的可能性。如BRCA1基因陽性的人，在65歲時有80%的可能性得乳腺癌。除了遺傳因素，出生后環境中的電磁輻射、化學物質、病毒感染等也會損傷DNA，引起基因突變[2]。

基因檢測除了進行疾病診斷，還可以預防疾病。基因診斷最經典的例子是苯丙酮尿癥的篩查和預防。苯丙酮尿癥由于苯丙氨酸羥化酶的缺陷，苯丙氨酸在體內不能正常代謝，導致苯丙氨酸及其酮酸蓄積，影響患兒神經和智力發育，甚至癡呆[3]。對于出生后篩查基因異常的新生兒，如果不吃含苯丙氨酸的食物即可預防苯丙酮尿癥。八歲前不吃這類食物，智力可恢復到中等程度；二十歲前不吃，智力則無異于常人。通過對這些熱點問題的關注與追蹤，激發學生濃厚的學習興趣，有利于培養他們學科學、愛科學的情感，培養他們對科學問題的深入思考和不斷探索。

二、融入科技前沿，培養創新思維

在生命科學飛速發展的今天，遺傳學是生命科學中發展最快、最活躍的學科之一。新理論、新技術和新方法的不斷涌現更使得遺傳學的研究領域不斷拓展，研究內容也不斷深化，從而使得遺傳學教學內容越來越豐富，并且不斷和生物化學、細胞生物學、分子生物學、免疫學等學科交叉、融合，課程信息量加大，難度加深，嚴重影響教學效果，也阻礙了學生素質的進一步提高。因此，如何緊跟科技和科研發展的腳步，選擇合適的教學內容，有效地組織課堂教學，探索進一步提高學生創新能力的教學方式是一項緊迫的任務。

在教學過程中根據教學內容和課程進度選擇適當的時機，采用講述、文字、圖片、視頻等教學手段向學生介紹與課堂內容相關的科技領域的新發現和新進展。如在講述“染色體結構改變及其遺傳學效應”時可以引入關于癌癥病因的最新討論。目前，主流觀點認為是某些重要調控基因發生了突變，擾亂了細胞的自我調節機制，從而導致癌癥。但是一些新的觀點卻發現，雖然在癌癥發生過程中確實發生了某些基因突變，但更重要的卻是染色體出現了諸如復制失常、斷裂、結構重排、缺失等問題[4]。越來越多的證據表明，染色體的混亂狀態并非惡性腫瘤轉化的結果，很有可能是癌癥發生的直接原因。當染色體發生改變后，其所攜帶的數千個基因同時發生了變化，打亂了細胞內的平衡，使染色體的混亂狀態更加嚴重，從而導致惡性腫瘤的產生[5]。通過對這些科技前沿的講述使學生明白，普遍公認的觀點會隨著時代的變遷而不斷發生變化，寫在教科書里的知識也在不斷更新，要勇于向權威挑戰。科學就是需要不斷地探索和創新。

三、科研支持教學，培養實踐能力

教學與科研總是相輔相成的，如果教師能將自己的科研成果融入到課堂教學和實踐教學中，將會拓寬學生的專業知識面，培養學生的科研素質，促進教學質量的提高；反過來對于教學內容的理解和更新，以及與學生充分交流過程中不斷涌現的靈感也會促進科研工作的繼續深入，充分體現教學相長的力量。作為一名合格的高校教師，除了傳授給學生書本上的知識以外，更重要的是培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。學生是未來科研的新生力量，他們思維活躍、個性十足，普遍更愿意跟給自己上過課的教師交流，愿意了解教師的科研項目與未來學科的發展方向。在與學生的交流過程中，如果學生表現出對相關研究的興趣，那么可以吸收部分學有余力的本科生參與到教師的科研工作中。

現在，國家越來越重視學生的素質教育，每年撥出專項基金用于支持大學生的創新創業、科研訓練等項目。學生對此類項目也非常感興趣，會帶著一定的想法來和教師進行交流，或者在教師的科研課題中尋找突破口。據此機會，教師也可指導學生積極、認真地撰寫課題標書，參與課題答辯，課題申報成功后學生跟隨教師進行相關課題的實驗研究，結題時在教師的指導下撰寫論文和研究報告。通過參加課題申報，親自參與實驗設計、實驗結果的統計學處理和分析以及撰寫論文等各個環節，可以提高學生的實踐能力，使他們親身感受將想法付諸實踐的過程，在親自實踐的過程中感悟科研的真諦。

像遺傳學這樣的實驗和理論密切結合的科學和我們的生活密切相關，在學習過程中學生會對很多問題產生濃厚的興趣，如人體中存在長壽基因嗎？我們是像父親還是像母親？基因可以決定我們的性格嗎？等等。興趣是學習的最佳推動力，但是課堂學習時間畢竟有限，科研項目也有限，對于這些問題可以按學生感興趣的程度來分配科研項目，引入開放式的教學方法，互換師生角色，充分調動學生的學習積極性和主動性。學生在課后進行調研，充分利用網絡信息，查找科研文獻，對于感興趣的知識進行歸納，寫出教案，并在課堂上留出一些時間和其他同學一起分享調研的結果。對于一些有可行性的想法也可以支持學生在課后進行一些探索。

參考文獻：

[1]Kim H，Choi DH.Distribution of BRCA1 and BRCA2 Mutations in Asian Patients with Breast Cancer.J Breast Cancer，2013，（16）：357-365.

[2]Fasching PA，Ekici AB，Adamietz BR，Wachter DL，Hein A，Bayer CM，H？berle L，Loehberg CR，Jud SM，Heusinger K，Rübner M，Rauh C，Bani MR，Lux MP，Schulz-Wendtland R，Hartmann A，Beckmann MW.Breast Cancer Risk - Genes，Environment and Clinics.Geburtshilfe Frauenheilkd，2011，71（12）：1056-1066.

[3]Robert M1，Rocha JC，van Rijn M，Ahring K，Bélanger-Quintana A，MacDonald A，Dokoupil K，Gokmen Ozel H，Lammardo AM，Goyens P，Feillet F.Micronutrient status in phenylketonuria.Mol Genet Metab，2013，（110）：6-17.

[4]Duesberg P，Li R，Fabarius A，Hehlmann R.The chromosomal basis of cancer.Cellular Oncology，2005，（27）：293-318.

[5]Byrne M，Wray J，Reinert B，Wu Y，Nickoloff J，Lee SH，Hromas R，Williamson E.Mechanisms of oncogenic chromosomal translocations.Ann N Y Acad Sci，2014，3（1310）：89-97.