遗传学实验课程改革的实践与探索

程罗根　朱媛媛　周洲　顾曙余

摘要：遗传学是一门发展速度很快的生物学基础学科，也是一门实验性和应用性很强的学科。在遗传学实验课的教学过程中，如何在验证遗传规律的同时，结合遗传学科的特点，培养学生学习的主观能动性和创造性是提高遗传学实验课程教学质量的关键目标之一。

关键词：遗传实验；创新；教学质量

中图分类号：G642.423 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）08-0101-02

遗传实验课程历史悠久，随着科技的进步和科学的发展，实验内容在不断地扩充、更新与深化，从早期的细胞遗传学实验、微生物遗传学实验发展到现代的分子遗传学实验。但是，在遗传史上的一些经典实验仍需要保留，因为这些实验的原理和设计精髓对现代生物学研究仍然有着不可替代的科学意义。当然，保留这些传统实验不是要几十年甚至几百年机械地简单重复，这样做不仅不能培养学生的求知欲与创新意识，反而会使学生产生厌倦情绪。如何在传统实验中引入创新设计和创新思想，这是遗传学实验课程改革的一项重要课题。

一、精选经典实验，培养创新能力

遗传学实验是生物、农学、医学、药学等专业的重要专业基础课，在开设遗传实验课的高校中，大多数高校（包括南京师范大学）都保留了“果蝇的性状、生活史观察及饲养”、“果蝇杂交”、“果蝇的伴性遗传”和“果蝇唾腺染色体标本的制备与观察”等传统实验内容。大家仍然选择果蝇的实验内容，主要是因为果蝇具有材料易得、有多种突变类型、容易培养、繁殖速度快、性状易于观察等许多优点，在较短的时间内能够完成分离规律、自由组合规律和连锁互换规律的验证以及伴性遗传、绞花遗传现象分析和染色体分析等研究内容。但是这些实验往往都是在老师的指导下，学生根据实验教材的步骤一步步地去操作、去验证，学生能够发挥创造性的机会很小，导致学生做实验的热情不够高。为了克服这个缺点，我们只提供给学生黑体小翅焦刚毛白眼和灰体长翅直刚毛红眼两种果蝇品系，在果蝇的这四对性状中，控制眼睛颜色、翅的形状和刚毛类型的基因位于X染色体，控制身体颜色的基因位于常染色体，然后让学生自己去设计杂交实验验证三大遗传规律并观察伴性遗传和绞花遗传现象，最后将实验结果形成一个综合报告。经过几届学生的实践，我们发现效果非常好，学生可以选择不同的杂交方式、选择不同的基因去进行分析，既验证了相关的遗传理论，又发挥了自己的创造性。

二、注重综合性实验，强化操作能力

综合性实验教学是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关的其他课程多个知识点的实验，是使学生综合已学的知识来设计和操作实验，对学生实验技能和实验方法进行综合训练的一种复合型实验。其主要特点是实验技能的综合性，主要是培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理能力、查阅资料能力以及运用多学科知识解决问题的能力，学会应用不同的方法和技术来完成预定的实验内容。在综合能力和创造性思维锻炼方面我们也进行了有益的探索。我们设计了“人类基因组DNA的检测与分析”实验，让学生提取自己的基因组DNA，然后进行琼脂糖凝胶电泳和图像分析。推荐指甲和毛囊作为提取基因组DNA的材料，让学生通過实验进行比较和评价，然后进行琼脂糖凝胶电泳和拍照，应用图像分析软件对照片上的图形进行测量，构建DNA片段大小回归方程，并且根据回归方程计算出各未知DNA的相对含量。因为是对自己的DNA进行分析，所以学生对实验的热情都很高。

三、优选研究型（设计型）实验，激发科研兴趣

研究型（或设计性）实验是结合课程教学或独立于课程教学而进行的一种探索性实验。其主要特点是实验过程的研究性，整个实验由学生独立设计、独立操作、独立创新。研究型实验属个性化培养范畴，主要培养学生的创新能力，激发学生的学习兴趣和从事科学研究的热情，要求学生综合多门学科的知识和多种实验原理来设计实验方案，并充分运用已学到的遗传学基础知识和基本技能发现新问题、分析新问题和解决新问题。根据研究型实验的要求，我们布置了一个“人体身高遗传度调查与分析”的实验，要求学生调查自己家庭的身高情况、自己周围家庭的身高情况和全班同学的身高情况，让学生从查阅相关资料开始，设计实验方案，试、分析数据，构建回归方程，估算人体身高的遗传力，并写出小论文式的实验报告。通过这个研究型实验，学生们熟悉了查阅资料，获取、整理和分析数据，总结问题和解决问题等科学研究的基本过程，为将来完成本科阶段的毕业论文（或设计）的工作打下了良好的基础。

四、加强实验指导，提升实验教学要求

遗传学实验是遗传学课程的重要内容和重要环节，为了凸显遗传学实验课程的重要性，我们将遗传学实验作为一门独立的必修课程，放在与遗传学理论课程同样重要的位置，而且要求理论课程教学的老师必须上实验课，与专门从事实验教学的老师一起确定实验课程内容、制订授课计划、准备实验材料和进行预实验，很好地实现了理论课与实验课的衔接。除任课老师外，每个实验组还配备2～3名从事教育实习的研究生，协助老师在学生实验过程中对每一段操作和实验设计都进行观察和指导，大大地提高了实验课程的教学质量。

五、完善评价方法，提高学习自觉性

合理的考核评价方法对学生的学习能起到积极的督促作用。所谓合理主要有两层含义，一是指考核的内容应该能够比较公正合理地评价学生的能力。实验课不仅反映学生的学习能力，还反映学生的思维能力、操作能力、分析问题和解决问题等多方面的能力。但是，有相当一部分的学生对实验技能不够重视，他们在实验中不认真操作，基本技能掌握不好，但却可以写出很好的实验报告来。因此，考核指标不能单一。为了克服这种不良倾向，我们采用综合评分（平时成绩与期末考试成绩）的方法来评定学生的遗传学实验成绩。平时成绩中包括出勤、实验态度、动手能力、实验结果和实验报告的质量等要素，期末考试采取笔试或实际操作考试等形式，各种考核的内容按照一定的比例计入总分。二是考核形式要能够客观公正地评价学生的情况。由于考核的指标比较多，在这些指标中有的是硬性指标，有的是弹性指标，为了尽可能地客观公正，我们规定期末考试成绩比例不能低于50%。在期末考试中，我们着重考察学生的基本实验技能和分析、解决实验基本问题的能力，通过考核基本可以看出学生掌握遗传学实验技能的程度，明显调动了学生动手的积极性，对于少数不重视技能训练的学生效果尤为显著。

总而言之，本科阶段的遗传学实验课程，如何达到验证遗传规律、理解遗传现象、巩固理论知识的目的，实现培养学生创新意识、锻炼分析问题和解决问题的目标，这是遗传学实验课程教学改革的重要任务，需要全体教师和主管部门的共同努力。

参考文献：

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基金项目：国家基础科学人才培养基金（J1103507）项目、《遗传学》精品课程建设研究与实践（南京师范大学重点项目）和南京师范大学（遗传学）研究性教学示范课程

作者简介：程罗根（1963-），男，汉族，安徽安庆人，博士，教授，硕士生导师，南京师范大学生命科学学院，主要从事遗传学领域的教学和研究工作。