基于現(xiàn)代信息技術(shù)的課程建設(shè)與實(shí)踐
——以“遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程為例

張瑞姣，周 偉，白雨婷

（信陽師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，河南 信陽 464000）

引言

遺傳學(xué)是研究生物遺傳和變異的科學(xué)，它是生物科學(xué)與技術(shù)中一門重要的基礎(chǔ)理論學(xué)科，也是高等院校教學(xué)計(jì)劃中的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。遺傳學(xué)作為生物科學(xué)與技術(shù)的一門基礎(chǔ)學(xué)科以及大學(xué)生命科學(xué)中的一門主干課程越來越顯示出其重要性。其主要任務(wù)是為學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)課程以及今后從事科研、教學(xué)、生產(chǎn)和開發(fā)工作建立比較牢固的遺傳學(xué)基礎(chǔ)。遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)是開展遺傳學(xué)研究的重要基礎(chǔ)，是生命科學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)且重要的實(shí)驗(yàn)課程，是生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)等學(xué)科相關(guān)專業(yè)本科生的一門專業(yè)必修課程，主要從個(gè)體、細(xì)胞和分子三個(gè)不同水平揭示遺傳學(xué)的基本現(xiàn)象和規(guī)律。

從20世紀(jì)開始，遺傳學(xué)是生物科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最快的學(xué)科之一，到21世紀(jì)初期，其研究領(lǐng)域不僅逐步從個(gè)體向細(xì)胞、細(xì)胞核、染色體和基因?qū)哟伟l(fā)展，而且橫向地滲透形成生物學(xué)的多個(gè)分支學(xué)科和交叉學(xué)科。遺傳學(xué)的研究?jī)?nèi)容和研究范疇不斷深化、拓寬。因此，培養(yǎng)具有遺傳學(xué)基本知識(shí)和創(chuàng)新能力的研究人才已迫在眉睫，遺傳學(xué)理論及實(shí)驗(yàn)課程的授課內(nèi)容已有明顯增加，與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系也更為緊密。遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容包括三個(gè)模塊：一是經(jīng)典遺傳學(xué)模塊，主要利用果蠅野生型和突變型的雜交來驗(yàn)證經(jīng)典的遺傳學(xué)規(guī)律，從個(gè)體水平上分析和深入理解遺傳學(xué)的基本原理；二是細(xì)胞遺傳實(shí)驗(yàn)?zāi)K，通過制備果蠅的唾腺染色體來觀察巨大染色體，從染色體水平觀察和理解遺傳的染色體基礎(chǔ)；三是分子遺傳實(shí)驗(yàn)?zāi)K，通過遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)的全面培養(yǎng)，學(xué)生不僅理解了遺傳學(xué)知識(shí)，掌握了先進(jìn)的研究技術(shù)，還提高了分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)了良好的科研素質(zhì)，為今后獨(dú)立開展相關(guān)科研工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

一、遺傳學(xué)教學(xué)中存在的問題

（一）教學(xué)實(shí)驗(yàn)與學(xué)生實(shí)際情況相結(jié)合

遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)的難易程度、耗時(shí)長(zhǎng)短、所包含的知識(shí)點(diǎn)需要與教學(xué)進(jìn)程緊密結(jié)合，通過基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)操作提升學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，基于此再進(jìn)一步設(shè)計(jì)較難的實(shí)驗(yàn)。例如綜合性的實(shí)驗(yàn)，包含多個(gè)小實(shí)驗(yàn)，以提高學(xué)生的綜合運(yùn)用能力，讓學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的相互連貫有更加深刻的認(rèn)知和了解。另外，出于對(duì)學(xué)生的保護(hù)，現(xiàn)在大多高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的手段比較保守，一般情況下，是教師準(zhǔn)備好相應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的各種材料，然后做好教案，設(shè)計(jì)好對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生只需要按部就班地跟著教師的實(shí)驗(yàn)操作，做出實(shí)驗(yàn)結(jié)果即可。可是這樣的教學(xué)模式雖然安全性很高，但是由于學(xué)生沒有參與實(shí)驗(yàn)的具體設(shè)計(jì)，缺乏思考、創(chuàng)新的能力。當(dāng)代學(xué)生應(yīng)更加注重現(xiàn)代信息技術(shù)運(yùn)用能力的培養(yǎng)，做到與時(shí)俱進(jìn)，不僅僅要提高動(dòng)手與獨(dú)立思考的能力，還要有運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的能力。與此同時(shí)，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，教師和學(xué)生的討論越來越少，因?yàn)殡S著電子技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的現(xiàn)代化的電子教學(xué)用具深入我們的學(xué)習(xí)生活中，多媒體教學(xué)讓教師的教學(xué)模式發(fā)生翻天覆地的變化。教師開始不用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，邊寫邊教邊思考的現(xiàn)象離教師日益遠(yuǎn)去。多媒體教學(xué)雖省去了教師的很多麻煩，但卻使教師少了更多的思考。由于沒有了板書的過程，教師在構(gòu)建自己的教學(xué)過程中少預(yù)設(shè)了很多的潛在問題，也由于少了寫字過程，思考變得淺顯，沒有達(dá)到講一遍增進(jìn)一次的效果。

我們要實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生“教學(xué)相長(zhǎng)以致遠(yuǎn)”的效果，才能使教師和學(xué)生共同進(jìn)步，有長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。此外，興趣傾向就學(xué)生而言，具有至關(guān)重要的影響。一般來講，教師生動(dòng)講解的教學(xué)模式比照本宣科更加吸引學(xué)生的注意力。教師在講解知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)加入自己的見解和體會(huì)，這樣深入淺出的教學(xué)更能俘獲學(xué)生的芳心。在教學(xué)中，教師不可一成不變地講解知識(shí)，也需要學(xué)生的參與，加入相應(yīng)的動(dòng)手環(huán)節(jié)、提問環(huán)節(jié)，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同理，這一點(diǎn)在教學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中更能直觀看到效果。學(xué)生的直觀感受比憑空的構(gòu)象來得更加真實(shí)，更加貼切學(xué)生的實(shí)際感受。所以，教學(xué)實(shí)驗(yàn)中教師應(yīng)注重具體情況，具體分析。

（二）教學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合

“遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)”作為生命科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)課程，在信陽師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院和國際教育學(xué)院多個(gè)專業(yè)（生物技術(shù)、生物科學(xué)、茶學(xué)、國教生物技術(shù)）中開設(shè)。通常情況下，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大都圍繞理論課程上的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，開展相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，也就是說理論課程為主，實(shí)驗(yàn)課程為輔。但究其本意，我們認(rèn)為二者同等重要：理論課程是開展實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，而實(shí)驗(yàn)的原理理應(yīng)包含在理論課程中。另外，實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)與理論課程是同一個(gè)教師，間隔的時(shí)間也要縮短，因?yàn)橥粋€(gè)教師可以全面了解相應(yīng)實(shí)驗(yàn)涉及的知識(shí)點(diǎn)和學(xué)生對(duì)此實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)程度。同時(shí)，學(xué)生很容易遺忘記憶的新知識(shí)，所以實(shí)驗(yàn)課程需要緊跟理論課程，幫助學(xué)生鞏固、復(fù)習(xí)，及時(shí)掌握相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)。相較于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生必做的傳統(tǒng)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)代科技結(jié)合也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)所用到的材料、工具、方法、理念、注意事項(xiàng)，都應(yīng)該值得教師和學(xué)生思考，是否有更新的技術(shù)來替代以前的技術(shù)方法，一方面可以讓我們的思考方式更加前沿化；另一方面有助于我們對(duì)于知識(shí)的變遷有更加深刻的見解。

自21世紀(jì)以來，遺傳學(xué)就開始進(jìn)軍到“后基因組時(shí)代”，進(jìn)一步地探究哺乳動(dòng)物及其他動(dòng)植物基因組編碼的蛋白質(zhì)的功能，探索DNA序列所包含遺傳信息的生物學(xué)的功能。同時(shí)，遺傳學(xué)是一門發(fā)展迅速的科學(xué)，每隔幾年就會(huì)有一次重大的突破，若我們的認(rèn)知僅僅停留在孟德爾、摩爾根時(shí)代，作為當(dāng)代大學(xué)生是否會(huì)有“一葉障目不見泰山”的感覺呢？迄今為止，現(xiàn)代遺傳學(xué)已發(fā)展出30多個(gè)分支，更加廣泛地應(yīng)用近代化學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)的演算，進(jìn)而可以由表及里、由簡(jiǎn)化難、從宏觀向微觀，逐步地深入研究。科技在進(jìn)步，科學(xué)在發(fā)展，我們更應(yīng)該在掌握基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)跟上科學(xué)發(fā)展的腳步。在教學(xué)內(nèi)容上要及時(shí)反映和吸收本學(xué)科領(lǐng)域的最新研究成果，積極整合優(yōu)秀教學(xué)成果，進(jìn)一步體現(xiàn)現(xiàn)代教育理念和時(shí)代要求，始終保持學(xué)科的先進(jìn)性。

（三）學(xué)生自身的綜合能力有待提高

近幾年來，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，生物學(xué)科得到快速發(fā)展，教學(xué)理念和教學(xué)大綱不斷改進(jìn)。創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求“以學(xué)生為中心，能力為導(dǎo)向”，堅(jiān)持“注重素質(zhì)、強(qiáng)化能力、面向未來、多元發(fā)展”的培養(yǎng)理念。由于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作全程在教師的關(guān)注下進(jìn)行，他們?nèi)狈ψ晕姨幚韱栴}的能力和思考問題有局限性，不能全方面地結(jié)合實(shí)際情況考慮問題。與此同時(shí)，學(xué)生并沒有參與到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程中，僅僅“知其然而不知其所以然”。同時(shí)，學(xué)生在面對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中涉及的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，表現(xiàn)也不盡如人意，不能很好地運(yùn)用自身所具備的條件、知識(shí)來解決問題。遺傳學(xué)雖然是一門十分重要的理論科學(xué)，但是它又是一門緊密聯(lián)系生活、生產(chǎn)的基礎(chǔ)科學(xué)。不難看出，科學(xué)家利用生物界遺傳規(guī)律的普遍性，在遺傳學(xué)理論的指導(dǎo)下開展品種選育和良種繁育工作。特別是在基因重組上，像超級(jí)水稻、抗蟲棉、抗除草劑的大豆等，充分說明了遺傳學(xué)貼近生活的一面，而學(xué)生對(duì)于各種由于基因重組出現(xiàn)的品種并沒有我們想象的敏感，習(xí)以為常地認(rèn)為本該如此。這是錯(cuò)誤的認(rèn)知，我們應(yīng)該對(duì)此現(xiàn)象敏感，并引發(fā)我們的深思。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、網(wǎng)絡(luò)信息的快速發(fā)展，我們漸漸地不再懷疑自己獲得信息的準(zhǔn)確性、正確性。現(xiàn)在很難聽到學(xué)生對(duì)于新技術(shù)、新發(fā)展提出質(zhì)疑，但往往一切新的發(fā)現(xiàn)都來源于“為什么”。此外，我們更應(yīng)該走進(jìn)自然、生活，讓自己所掌握的知識(shí)融入生活中的具體事物，而不是生硬地儲(chǔ)存在大腦中，僅僅為了面對(duì)考試而學(xué)習(xí)。

二、教學(xué)改革的具體措施

（一）教學(xué)內(nèi)容的改革

遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科，分支幾乎擴(kuò)展到生物學(xué)的所有領(lǐng)域，在遺傳學(xué)的教學(xué)任務(wù)中具有舉足輕重的地位。但長(zhǎng)期以來，遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)較少。通過建設(shè)有效、高質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，可引導(dǎo)學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)，同時(shí)發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的需要。其旨在推進(jìn)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)理論課程和實(shí)踐教學(xué)改革的同時(shí)，探索發(fā)展學(xué)生高階思維能力的研究性學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)的操作框架與實(shí)踐途徑。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，可以讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并且對(duì)于學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來演算實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)果以及操作的可行性。學(xué)生通過計(jì)算機(jī)模擬演算，分析自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是否有問題，分析它的可操作性，從而提高綜合性思考能力、創(chuàng)造能力。還有應(yīng)重視現(xiàn)代科技的應(yīng)用，對(duì)于很多現(xiàn)實(shí)生活中不能解決的問題，我們可以通過電子技術(shù)來設(shè)計(jì)、演算過程和結(jié)果，這在很大程度上解決了實(shí)驗(yàn)材料對(duì)于學(xué)生安全的不良影響。此外，要讓學(xué)生學(xué)會(huì)提出問題，發(fā)表自己的見解，深入了解知識(shí)本身。綜觀遺傳學(xué)的發(fā)展歷史，獲得重大突破研究成果的科學(xué)家，并不僅僅是生物學(xué)家，作為傳教士的孟德爾發(fā)現(xiàn)了分離規(guī)律和獨(dú)立分配規(guī)律、物理學(xué)家克里克聯(lián)合生物學(xué)家沃森提出了DNA分子結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型，等等。

（二）教學(xué)模式與過程的改革

要改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)方法。采用學(xué)生容易接受和理解的教學(xué)方式與方法，結(jié)合實(shí)際的例子，用生動(dòng)的形式和豐富的教學(xué)資料，激發(fā)學(xué)生的求知欲和解決問題的興趣；利用多樣化的教學(xué)方法，如講授和討論相結(jié)合、課后習(xí)題拓展等，因材施教，因人施教，實(shí)現(xiàn)授課教師與有關(guān)專家講座相結(jié)合。同時(shí)，要根據(jù)課程特點(diǎn)，引入現(xiàn)代信息技術(shù)（學(xué)習(xí)通、雨課堂），以促進(jìn)學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)，給遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)注入勃勃生機(jī)。利用網(wǎng)絡(luò)資源延伸課堂教學(xué)，強(qiáng)調(diào)以“學(xué)”為本的教學(xué)價(jià)值取向，培養(yǎng)學(xué)生“自主、自動(dòng)”的課外拓展學(xué)習(xí)習(xí)慣，培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才；從理論和實(shí)踐的角度，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，引入“學(xué)習(xí)通”、雨課堂等可以極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。學(xué)生也可以通過“學(xué)習(xí)通”、雨課堂向教師提出問題，教師通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)隨時(shí)隨地地解答學(xué)生的問題。當(dāng)然，對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)來說，教師講授實(shí)驗(yàn)課的理論部分，學(xué)生按部就班地照搬教師設(shè)定好的實(shí)驗(yàn)步驟操作進(jìn)行，然后得出結(jié)果。我們則可以設(shè)計(jì)出一種開放式的、研究性的教學(xué)模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的思考能力、主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生成為課堂的主導(dǎo)，教師起到引導(dǎo)、啟發(fā)的角色，同時(shí)兼顧輔助保護(hù)作用。通過開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生不僅可以獲得獨(dú)立思考的能力和掌握實(shí)驗(yàn)操作技能，而且能在更大程度上發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

（三）教學(xué)考核方式的改革

要采用傳統(tǒng)手段與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合的考核方式。實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)采用單獨(dú)考核的方式，主要包括相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作、問題解答能力、實(shí)驗(yàn)報(bào)告得分、考勤次數(shù)、課堂具體表現(xiàn)等，不能僅僅憑借實(shí)驗(yàn)報(bào)告來評(píng)定。同時(shí)，平時(shí)成績(jī)與期末考核的比例應(yīng)該做出相應(yīng)的調(diào)整，高分難得的情況可以激發(fā)學(xué)生更大的潛能。教師需要改變具體的考核方式，改變傳統(tǒng)教學(xué)模式中教與學(xué)的思維方式，以學(xué)生為主體地位，讓學(xué)生參與到學(xué)習(xí)的各個(gè)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生自主、獨(dú)立的思考模式。一旦學(xué)生開始獨(dú)立自主地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，教師要離開自己的舒適圈，解決來自學(xué)生的更多提問和疑惑，不斷加強(qiáng)自身的專業(yè)知識(shí)和技能。學(xué)校應(yīng)經(jīng)常組織教師參加培訓(xùn)，多聽取其他優(yōu)秀教師的意見，不斷地向外界汲取經(jīng)驗(yàn)，盡量地解決遺傳學(xué)教學(xué)中的實(shí)際問題。

本文主要闡述了信陽師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院基于現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)建的“遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程體系，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)方式中的不足。運(yùn)用雨課堂和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生對(duì)課程的全部學(xué)習(xí)過程有了更全面的認(rèn)識(shí)，對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的理解更加深刻，這在一定程度上提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)也為教師不斷改進(jìn)教學(xué)方式提供了新思路。