農學類“遺傳學實驗”課程的改革與實踐

張昊 劉雄倫 羅紅兵 李林 劉登望

[摘 要]“遺傳學實驗”是農學類專業一門重要的專業基礎實驗課程，在我校有著較長的教學歷史，取得了良好的教學效果。但在多年的教學實踐過程中仍存在不足之處，因此，本教學團隊針對問題進行了相關教學改革。筆者首次提出三個制片的基本要求、臨時片制作永久片3個或5個的原則、組長制以及排序式評分方法，以期促進農學類學生學習與操作本門實驗課程的積極性、提高學習效果，為我校“雙一流”建設中的學生培養模式及實踐課環節提供有益的參考。

[關鍵詞] 遺傳學實驗;教學改革;組長制;排序式評分方法

“遺傳學”是農業領域的重要學科之一，是高等院校農學類專業的一門專業基礎課程，而“遺傳學實驗”是其重要的組成部分，是獲得遺傳學知識的重要方法和手段。通過實驗，不但可以使學生加深對“遺傳學”基本知識、理論的理解，而且還可以得到專業技能的鍛煉，提高觀察、分析和解決問題的能力，對學生更好地認識農業、提高綜合素質與創新能力等都具有重要的作用[1-2]。

一、我校農學類“遺傳學實驗”課程的基本情況

我校農學類專業的“遺傳學實驗”課程分為三次小實驗與綜合大實驗。小實驗1的內容為：生物材料永久片的觀察，以往的內容為典型植物細胞有絲分裂、減數分裂以及果蠅唾腺染色體永久片的觀察與繪圖。小實驗2的內容為：自由組合規律的驗證，主要是通過對玉米F2材料進行調查分析以驗證自由組合規律。小實驗3的內容為：蠶豆染色體組型分析[3]。以往綜合大實驗內容包括植物細胞有絲分裂臨時片的制作與觀察、植物細胞染色體結構變異永久片制作及觀察、植物細胞染色體多倍體（數目變異）永久片制作及觀察、孚爾根反應實驗等內容[3]。

我校農學類專業的“遺傳學實驗”課程涉及農學、植物科學與技術、種子、煙草、草業、園藝、茶學、植物保護、生物信息學、農學教育、園藝教育等十一個專業。經過多年的教學過程，“遺傳學實驗”課程取得了良好的教學效果。但在教學實踐過程仍存在不足之處，如實驗內容設置不科學、評分方法不合理等。因此，近年來，針對這些問題進行了的相關教學改革，以期促進農學類學生學習與操作本門實驗課程的積極性，提高學習的效果，為我校“雙一流”建設中學生培養模式及實踐課環節提供有益的參考。

二、我校農學類“遺傳學實驗”課程存在的問題

（一）實驗內容設置不科學

小實驗1中對植物有絲分裂永久片觀察與大實驗中植物材料有絲分裂臨時片的制作與觀察內容重復。小實驗2中缺少對小組實驗材料的調查分析。大實驗中沒有設置植物細胞減數分裂臨時片制作。

（二）評分方法不合理

以往的評分方法僅對學生提交的實驗報告進行評分。但是，有少數學生對實驗不夠重視，在實驗中不認真聽課、操作，基本技能掌握得不好，卻能通過抄襲寫出理想的實驗報告，如果僅對實驗報告進行評分，顯然有失公平，因此，考核指標不能單一化[4-6]。

三、我校農學類“遺傳學實驗”改革與總結

（一）遺傳學小實驗的改革

小實驗1：因為在綜合大實驗中安排了植物細胞有絲分裂臨時片制作及觀察，而且，有絲分裂相對于減數分裂時期少，過程簡單，容易學習與理解，所以，現已取消了小實驗1中對植物細胞有絲分裂觀察的內容。

小實驗2：《遺傳學實驗指導》教課書上僅安排每個同學對單個玉米果穗進行調查，由于單個果穗上的樣本數相對較少，可能會影響實驗的結果，因此，現已增加對小組（6-8個同學）實驗材料匯總的調查分析，以期增大樣本數，使實驗結果更加準確。

小實驗3：教學過程中一定要結合蠶豆染色體的放大圖片對每條染色體進行詳細說明，特別是要強調應按照二個步驟查找同源染色體：首先是根據染色體的相對長度進行查找;其次是對于相對長度數值接近的幾條染色體，根據染色體短臂的外觀形態以及結合臂比值確定同源染色體。

（二）遺傳學綜合大實驗的改革

學生通過親自動手制作植物材料臨時片和永久片，一是熟悉植物細胞染色體永久片的制作過程，二是加深對不同類型染色體的認識和理解。現將相關的改革內容和教學經驗總結如下：

1.強調植物細胞制片的三個基本要求。在大實驗講解中要首先強調制作植物細胞臨時片的三個基本要求：①使處于分裂期的細胞數盡可能地多一些，以便于觀察目的細胞，達到實驗的目的。需要特別強調的是，臨時片制作永久片目的細胞數量的要求為：3個或5個的原則，即在顯微鏡一個視野中一個臨時片上至少有3個目的細胞，或者一個臨時片上至少有5個目的細胞，才能制作永久片;②通過適當地壓片、敲片盡量使植物細胞呈單層、分散狀態;③通過烤片等操作盡量使細胞質所染顏色變淺，加深染色體的顏色，便于觀察。

2.增加植物細胞減數分裂臨時片制作及觀察實驗。細胞減數分裂是生物遺傳與變異的基礎，包含了遺傳學三大規律的細胞學基礎，在遺傳學課程中非常重要。因此，要增加學生自己制作并觀察植物細胞減數分裂臨時片的內容，以加深其理解。

3.優化大實驗步驟。以往的大實驗中要求學生完成植物細胞染色體結構變異及數目變異永久片各一張，近年來，對相關操作進行了優化，要求學生只要在植物細胞染色體結構變異及數目變異兩張臨時片中選擇效果最理想的一張制作永久片。具體操作中可將兩部分實驗中先完成的臨時片集中放置在冰箱中（4℃）保存，盡量避免環境溫度對臨時片中植物材料的影響。既能鍛煉學生制作永久片的能力，達到實驗的目的，也能適當地節省實驗耗材。

4.加大顯微互動系統的應用。應全面使用顯微互動系統輔助實驗教學，一方面，教師能實時觀察學生的實驗進度，便于進行監督;另一方面還能及時地將典型的圖片進行展示，幫助學生觀察與識別目的細胞，以提高實驗效果[7-8]。

5.實行組長制。每一個實驗大組（一般為8個同學）確定1名組長，在小實驗中為完成實驗最快的同學（由教師驗收確定），然后，由組長檢查、修改其他同學的實驗報告，再交給教師驗收，這樣既可以鍛煉優秀學生的觀察、分析與判斷能力，又能通過學生之間的相互幫助，促進學生完成小實驗的積極性，提高效率[9]。在綜合大實驗中，由每一個實驗大組學生們選擇1名認真負責的同學擔任組長，負責本大組實驗材料的統一處理和溶液的配置，從而更有效地利用實驗資源，提高效率。

6.采用排序式評分方法。為了克服評分方法不合理的弊端，必須在學生完成每部分實驗內容后，由教師對學生完成實驗的先后順序進行排序、登記，并根據完成排名以及實驗報告進行綜合評分，這樣既考查了學生現場實驗的動手能力，又考慮了學生寫作實驗報告的認真程度和分析水平，能有效地提高學生完成大實驗的積極性。

四、結束語

在經典遺傳學實驗中，目的是重點關注植物材料染色體的觀察和遺傳學三大規律的分析與驗證。但是，隨著遺傳學的快速發展，尤其是分子遺傳學的突飛猛進，在國內外本科教學中使用的遺作學教材中，分子遺傳學內容已經占了相當大的比重。分子遺傳學理論內容的大量增加要求有足夠的實驗教學來支撐，分子遺傳學實驗手段已成為全世界各個遺傳學研究單位和實驗室中使用最多的常規分析手段，而本科生對此不了解、不掌握，肯定是不行的[ 10-11 ]。

目前，在我校農學類專業的遺傳學實驗課程中，還沒有開展DNA和RNA的提取、限制性內切酶消化、DNA的凝膠電泳等分子遺傳學的實驗內容。因此，除了在我校農學類專業的遺傳學實驗課程中繼續采用上述的改革方法之外，還應盡快增加分子遺傳學方面的實驗內容，這將為農學類專業的學生更好地掌握遺傳學理論與實驗技能服務，也必將為培養創新性人才提供有益的借鑒，同時也將為我校“雙一流”建設中學生培養模式及實踐課環節提供有益的參考。

參考文獻

[1]李雅軒，趙昕，胡英考.遺傳學實驗教學改革的實踐與探索[J].實驗技術與管理，2006（3）：99-101.

[2]羅志高，陳昌國，鄭澤根.在實驗教學中實施創新教育[J].實驗技術與管理，2005（5）：17-19.

[3]王林輝，羅紅兵，劉雄倫.遺傳學實驗教學改革初探[J].湖南人文科技學院學報，2007（2）：133-135.

[4]潘麗娜.遺傳學實驗課程教學與考核方式改革探索[J].實驗室科學，2018（2）：148-150.

[5]程羅根，朱媛媛，周洲，等.遺傳學實驗課程改革的實踐與探索[J].教育教學論壇，2013（8）：101-102.

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[7]黃體冉，郭蓓，呂鶴書，等.數碼顯微互動系統在遺傳學實驗教學中的應用——以果蠅唾液腺染色體的制片技術和觀察為例[J].高校生物學教學研究（電子版），2018（4）：50-54.

[8]陳紅英，陳笑霞，黃燕.數碼顯微互動系統在遺傳學實驗教學中的應用[J].高校生物學教學研究（電子版），2018（2）：52-54.

[9]徐淑紅，李新玲，王艷杰，等.優化遺傳學實驗體系改革的設計[J].教書育人，2005（11）：55-56.

[10]黃體冉，郭蓓，劉玉芬，等.改革遺傳學實驗教學，提高人才培養質量[J].實驗科學與技術，2017（3）：91-93.

[11]何世斌，王翔伍，吉逢逢，等.遺傳學實驗教學的改進與實踐[J].實驗室研究與探索，2019（2）：156-159.