林木遺傳學課程教學改革探索

李萍 孫蕊 于安民

摘 要：林木遺傳學是我國高等農林院校林學專業本科生的一門專業必修課，同時也是學生普遍反映最難的課程之一。結合林木遺傳學課程特點、林學專業學生的知識背景及林業人才的培養目標等，該文從突破傳統的講授式教學方式、提升學生課堂學習的積極性、增加學生學習的參與度等方面進行了探討，以期為提升林木遺傳學教學質量提供參考。

關鍵詞：林木遺傳學;改革方法;效果;林學專業

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2022）06-0191-03

1 引言

遺傳學是高等院校生命科學相關專業的基礎學科，而林木遺傳學是國內各高等農林院校林學專業學生的必修課程之一，同時也為分子生物學、基因工程等課程學習奠定了基礎，并逐漸成為林業及生命科學人才必備素養[1]。林木遺傳學是一門理論課與實驗課相結合的課程，作為西南林業大學林學專業學生的專業必修課程，包含32個理論學時、16個實驗學時。與其他課程相比，林木遺傳學理論繁多、定律廣泛、公式多，學生普遍認為其內容枯燥、難于理解和掌握[2]。因此，如何在較短的學時內讓學生掌握遺傳學基本知識，利用多樣教學手段提高學生興趣與參與度，是提高課程教學質量首要考慮的問題。為此，本文結合前人和同行老師們的經驗及自身教學實踐提出了一些思考和建議，以期為提高林木遺傳學教學質量提供參考。

2 教學過程中存在的問題

2.1 理論教學中存在的問題 林木遺傳學課程知識覆蓋面廣、知識難度大，要想在32個理論課時內完成理論知識的基本教學，對于教師是一大挑戰。遺傳學中遺傳定律及遺傳公式是其知識架構的核心，這也使專業知識背景薄弱的學生望而生畏。目前課程教學主要采用講授式方法，將公式與定律通過文字及語言表述方式進行教授，難以提高學生的學習興趣，更難以達到預期教學效果。課程改革重點是提升學生的學習積極性，同時增強其對理論及知識的應用。新時代林業及生命科學領域的人才培養，不僅要求學生掌握基礎知識，更重要的是能夠學以致用。

2.2 實驗教學中存在的問題 實驗教學是為了使學生掌握知識與操作技能，但目前實驗課程存在教師羅列實驗課題，學生沒有參與性和選擇性等問題。教師對實驗課程一般會提前完成課題設計及實驗前期準備，導致學生僅按照實驗步驟操作，主動性與積極性不高。這一現象一般是由于實驗課程時長有限及實驗場地、儀器等原因引起的，致使學生掌握程度不高，理論與實驗脫節。實驗課程的改革，不僅要增強學生的動手能力，更重要的是讓學生將理論應用于實驗過程，在實驗過程中鞏固知識、回顧原理、發現問題并解決問題。

3 教學改革探索

3.1 理論教學改革

3.1.1 把握教學內容 短時間內完成教學首先要把握教學內容、分清主次、有所取舍。（1）緒論是帶學生進入遺傳學學習的第一課，一方面要講解遺傳學發展史中的大事記，另一方面要凸顯遺傳學的意義，提升學生對本課程的認識程度，需要在教學中引起重視。（2）核心基礎知識的把握：遺傳的細胞學基礎、分子基礎、遺傳三大定律是核心與基礎，這3個部分存在極強的關聯性，具備細胞基本組成與結構，為遺傳物質發揮作用提供了基礎;遺傳信息傳遞需要細胞核、細胞器等客觀環境，而突破環境束縛進行信息傳遞需要小分子及信號物質提供助力。這些章節講授要循序漸進、環環相扣、講解透徹。（3）遺傳學演變講解：遺傳與變異是遺傳學發展的核心，在掌握遺傳基礎知識后進行不同水平變異（基因、染色體等）介紹，能夠讓學生有因果關系領悟——遺傳是變異發生的前提，變異服務于遺傳、為遺傳提供多種可能性;不同遺傳方式是遺傳學在生物中發揮作用的個體差異，進行遺傳延伸介紹（細胞質遺傳、細菌病毒遺傳等）能夠讓學生明白遺傳的多變性。（4）講述遺傳的應用：基因組學、遺傳圖譜等章節是遺傳學常見應用，結合遺傳學基礎知識進行講解能夠讓學生鞏固基礎知識、體會遺傳學重要性。遺傳學課程內容不是獨立的，章節與章節之間具有關聯性，教師要把握課程教學內容，合理安排課時，盡可能“多”“精”的進行知識傳授。

3.1.2 改進教學方法

3.1.2.1 探索精神感染學生 遺傳學是人類探索生命的過程，每一個物質和結構的發現都是科學家探索的過程;一個定律的提出更是需要幾載甚至幾十載持續鉆研。林業人才也是生命科學的人才，探索與發現是必備的精神。課程基礎內容的每一個章節之初及銜接點幾乎都會有不同國籍科學家前輩事例。例如，DNA分子雙螺旋結構發現者的意外邂逅能讓學生了解推測與驗證的辯證關系;遺傳物質發現研究，及在科學家間的反復論證，能讓學生感受發現與成功的相輔相成;而遺傳定律發現的8年持續探索也為學生科研與探索提供了榜樣。在課程講述過程中可以融入諸如上述科學家探索發現故事，進行“知識起源”故事解讀，一方面，用艱苦背景下的偉大發現感染學生，提升學生對課堂的興趣;另一方面，科學家堅忍的意志也是對學生進行德育教育的良好素材。

3.1.2.2 實例啟發與思考 單純講授式教學會引發一定程度的聽課疲勞，讓學生參與到課堂教學可以進一步提升學習興趣與參與度。傳統教學中課堂提問是常用方法，可以讓學生警醒。為了促進學生思考，課堂提問可以不局限于課本知識，選擇一些遺傳熱點話題讓學生展開討論，如基因診斷、DNA指紋、轉基因、基因工程藥物等，可以豐富學生知識、提升課堂參與度。對于包含基礎知識話題，教師可以在學生討論過程中加入適當引導及知識解惑;對于辯證性課題則可以讓學生分成正反雙方進行辯論，辯論雙方無謂對錯，能用遺傳基本理論驗證自己觀點是最終目的。針對遺傳定律，在講述知識點后可以直接引入思考題，讓學生們進行思考和計算。對于公式，在講述公式意義和定義后，讓學生參與例題計算，一方面可以緩解講述過程的枯燥，另一方面能夠及時鞏固知識、發現問題。

3.1.2.3 科研進展解析 科學精神是探索的精神，在遺傳學教學中教師會講述很多科學探索案例。“反轉課堂”讓學生講述科研探索過程，能夠增強學生參與度及對遺傳問題的理解程度。結合遺傳學及分子生物學等學科發表的科研論文是遺傳探索的實例[3]。教師可以結合所授知識點選擇代表性論文，讓學生分組進行論文解讀，通過科研論文“研究目的-材料與方法-結果與討論”的解析，讓學生進一步了解科學問題探索解決過程，同時對遺傳學知識有更加深入地了解。例如：利用DNA指紋構建可以檢測植物雜交;利用分子標記可以繪制植物遺傳圖譜同時進行植物鑒定及抗病、抗逆性預測;通過轉錄組等組學測序及分析可以進一步預測植物性狀相關調控機制;而對基因結構及功能的實驗驗證更是深入了解植物基因結構及功能的便捷途徑;這些近期研究進展都為遺傳學教學開展提供了良好素材[4-10]。而科研論文即完整的科研過程也是高等學校對理、工、農林類畢業生的基本要求。

3.1.2.4 考核方式改革 考核不僅是對教學的檢驗，也是對學生掌握程度的檢驗。傳統考核一般以試卷為主，但遺傳學除基礎知識外，對學生的理解應用能力也有一定的要求，結合新教學目標、教學方法，可以增加新的考核方式。保留試卷測試形式，但測試題目要兼顧基礎知識點與計算及應用能力，采用判斷、簡答、計算、論述等多樣化題型進行;課堂教學的實例問答及科研進展解析也可以在考核中占有一定比例，這樣可以增加學生課堂學習的動力，按比例分布各項考核分值綜合評判學生的學習能力及學習成效。

3.2 實驗教學改革

3.2.1 提升實驗參與度 遺傳學基礎知識中的結構與功能，遺傳物質多樣化，遺傳物質存在形式等都是遺傳學的基礎。傳統遺傳學實驗設置會通過觀察減數分裂、有絲分裂等過程了解遺傳物質傳遞的基本過程，但由于時間限制，很多觀察玻片制備并不是由學生完成的，學生實驗很多僅是對老師制作玻片的觀察和記錄，這樣的實驗讓學生缺乏動手機會[11，12]。對于這類基礎實驗，可以考慮增加實踐環節，讓學生參與到實驗課準備及規劃過程中，一方面可以通過調研方式了解植物細胞狀態，匯總可以觀測到有絲分裂及減數分裂的細胞及其生長狀態;另一方面可以整理實驗過程，包括材料準備過程及實驗過程中可能存在的突發狀況及解決措施，這樣學生不再是學習單個實驗的觀察而是進行實驗流程的學習，加以教師指導可以提高學生實驗設計技能。對于雜交、授粉、花粉萌發力等實驗也可以采用類似流程，把僅利用實驗課時完成實驗觀察擴展為課本知識鞏固、課前調研、實驗設計與結果分析，進一步完善學生的科研素養。

3.2.2 系統化設置實驗 現階段，林木遺傳學實驗設置多為針對單個知識點的獨立實驗，實驗之間缺乏連貫性，教研室儀器使用不充分，針對遺傳學知識的通用性與連貫性等特點可以按課題設置實驗[13]。參考理論課程中科研案例進行系統實驗設置，例如：要完成某植物基因功能解析如何設置實驗？完成物種性狀與遺傳信息關聯分析如何設置實驗？篩選優良性狀植物材料如何設置實驗等。類似這些實驗課題的提出與解決，一方面是對理論課知識點的鞏固，另一方面也是對知識的應用，可以結合已教授知識與技能進行組合匯總，完成實驗思路及實驗流程的設置，增強學生科研意識。系統性課題的開展同時也可以充分利用教學實驗室儀器設備，結合細胞學、植物學、植物生理學、分子生物學、遺傳學等多學科知識、技能進行課題設計與研究。最終實驗結果可以作為實驗知識與技能掌握與否的參考，但實驗流程設計思路才是遺傳學實驗成績鑒定的核心。

4 結語

遺傳學是生命科學的基礎學科，為了使學生能夠更好地掌握與應用遺傳學，在教學過程中急需一些行之有效的方法，進行適當的改革和調整是新時代林業人才的培養需要。在把握遺傳學教學內容前提下，利用遺傳學發展中的探索精神感染學生，尋找實例啟發學生，讓學生通過科研進展解析了解遺傳學探索過程等都為林木遺傳學教學工作的開展提供了參考;提升學生參與感的實驗調研與流程解析及系統性課題設計與研究，為更好地掌握遺傳學知識提升學生的科研精神與素養提供參考。

參考文獻

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（責編：張宏民）