《遗传学》实验教学与创新能力提高的探索与实践

宋喜悦，张玲丽，胡 甘

(西北农林科技大学 农学院，陕西 杨凌 712100)

《遗传学》是农林院校农学院、林学院、园艺学院、葡萄酒学院、动物科技学院、生命科学学院和创新实验学院等专业的必修课程和主干课程，《遗传学》基本原理是探讨各种生命活动不可或缺的、共同的理论基础。《遗传学》又是植物生产类学科的专业基础课，为后续的《植物育种学》《作物学》《园艺育种学》《草业育种学》《植物保护学》《分子遗传学》《植物细胞工程》《基因工程》《种子工程》和《生物信息学》等课程打下基础，对培养具有广博的基础知识和扎实的专业知识及科研创新能力的创新型人才培养中起着重要作用［1］。

1 《遗传学》实验课程教学改革的必要性

《遗传学》作为生命科学的基础课程，已应用于各研究领域，包括动物遗传改良、植物新品种的培育和人类健康等各个方面，以达到改造自然、造福人类的目的。同时，它又是一门与人们日常生活密切相关的应用性很强的学科。随着生物技术的飞速发展，遗传学课程的相关内容也随之发展迅速，教科书内容扩充明显，使得遗传学实验教学内容也随之相应变化。

1)遗传学科相关课程的设置，要求遗传学实验课内容相应的跟进。如《分子遗传学》《细胞遗传学》《分子生物学》《细胞工程》和《基因工程》等课程的设置，其相对应的课程实验项目的增加和内容的丰富，必然要求作为基础性学科的《遗传学》在实验教学内容上做出相应的调整，以适应学科设置的需要。

2)实验教学环境的变化，迫使实验课程内容和教学进行相应的调整。实验教学环境的变化，主要体现为教学课时和教学对象的变化。为进行本科课程体系优化，在增加总的课程内容的同时相应压缩了传统课程的教学课时，实验课程的教学时数必然做出相应调整，以适应教学计划指导下的遗传学教学要求［2］。另外，随着学生人数的增加带来的单位教学任务加重，在实验学时和实验覆盖面有限的情况下，如何调动学生在实验教学中的积极性和主动性，提高学生在有限的学时的创新能力是教师首先要解决的问题。

3)实验教学方式和手段的丰富多样化，为开展丰富、多样的实验课提供了展示平台，提高了授课的积极性和学生进一步学习和探索实验的兴趣。实验教学研究成果的引入、实验教学观念的更新、实验教学方式的改进，以及依托信息技术、实验教学手段的进一步完善，如启发式、探究式、讨论式、参与式教学，充分调动了学生学习积极性。科研与教学的互动，科研成果及时转化为实验教学内容。本科生参与科研活动，早进课题、早进实验室、早进团队等。教学手段，多媒体教学和计算机辅助教学带来了遗传学实验教学的革命性变革，使传统实验教学难以呈现的实验教学内容直观、形象地呈现出来，给《遗传学》实验教学带来极大方便，减轻了实验教学过程的负担。同时基于网络教学平台的实验辅助教学也日趋重要。上述这些已然存在和未来尚不知的挑战，要求《遗传学》教师针对自身面临的问题做出相应的探索和创新。

2 《遗传学实验》教学改革思路

培养高素质创新型人才是实验实践教学改革的最终目标。本研究认为，《遗传学实验》教学的改革的基本点是:(1)系统化实验课程教学，培养学生的基本实验技能，掌握实验技巧;(2)系统构建创新实验课程的教学模式，对学生进行创新精神与科研实践的培养;(3)形成完善的“线性”实验教学新体系。

2.1 《遗传学实验教学》改革思路

基础实验思路:(1)配合遗传学的教学，通过基础实验，使学生巩固和加深对遗传学基本概念和基本原理的理解和掌握;(2)适应现代遗传学的发展，让学生掌握现代遗传学研究所必需的基本实验技术;(3)开设综合性、设计性和创新性实验，鼓励学生自己设计、自己完成实验。

应用实验思路:为配合《遗传学》和相关课程的课堂教学，建议在《遗传学实验》教学相应滞后，在其他相关课程，如《分子遗传学》《分子生物学》《细胞工程》《生物技术》《细胞遗传学》和《基因工程》等开设的基础上，以遗传学实验为主线，其他相关课程为支线，根据学时、课程需要进行适当增加或减少，进行实验教学内容的调整，做到相互补充，进而形成网络化的实验教学体系。通过系列性实验，使学生不仅掌握了现代生物学分析技术，也培养了学生的动手能力和独立设计实验的能力，更实现了理论类课程与实践训练类课程的有序衔接，同时完善了学生从认知实践到科研实践的创新精神培养体系。

2.2 《遗传学实验》课程内容优化

随着《遗传学》的发展和学科建设的需要，必须对《遗传学》现有的传统实验教学内容进行一系列相应的改革。已有的实验方法是，将遗传学实验分为经典遗传验证实验和细胞遗传实验综合大实验，新增分子遗传基础实验［3］，或将遗传学实验分为经典遗传、细胞遗传、分子遗传等综合实验必修模块及群体遗传实验选修模块［4］。我们以往根据专业特点，在研究已有的实验改革方案的基础上，设置实验模块:

1)经典遗传学实验模块，5学时。实验项目有:(1)1、2对因子的遗传分析;(2)果蝇观察与饲养;(3)果蝇伴性遗传分析。

2)细胞遗传学实验教学模块，5学时。实验项目有:(1)根类有丝分裂的制片技术;(2)花粉母细胞减数分裂的制片技术;(3)果蝇唾腺染色体的制片技术;(4)植物多倍体诱导技术。

3)分子生物学教学模块，6学时。实验项目有:(1)DNA简易提取技术;(2)PCR扩增技术;琼脂糖电泳技术。

具体实验操作则采用由教师指定或者学生自选实验项目，然后教师课前概要讲授，学生再具体实验这样的实验操作规程进行实验。这样的实验设置使得整个实验教学过程学生是一种被动的、机械性的验证实验，实验当中缺乏创新性，因此，也很难调动学生的积极性和主动参与性。为了改变现有的遗传学实验课设置和教学模式，我们根据不同学院专业设置的特点，同相关专业的科研工作进行有机的结合，依托三年级教学实习安排，遗传学实验授课在时间安排上适当滞后，以方便与其他相关课程内容衔接，形成一种设计性、探讨性的实验如表1所示。该实验内容以遗传学实验为主线，以相关学科为支线，对遗传学实验教学内容做出了以下具体调整。

创新实验学院、农学院、园艺学院、动物科技学院等，根据专业特点，结合植物育种学知识，设计相关实验。例如:植物育性的遗传分析，以此作为《遗传学实验》的主线。具体为通过配制杂交组合(不育系//保持系/恢复系)，期间了解植物雄性不育的类型(孢子体不育或配子体不育);对花粉母细胞进行制片观察，了解植花粉母细胞的减数分裂形成与发育过程;通过对该组合的育性调查，了解孟德尔遗传规律的实际应用。通过DNA提取、PCR扩增及琼脂糖电泳的实际操作、基因的分子标记的应用等相关分子生物学实验的补充，进一步完善和丰富遗传学实验教学。

表1 遗传学线性实验教学

植物保护学院，根据学生所学的病理知识，配制相应的杂交组合，(抗病品种/感病品种)F2，对植物的抗病性进行遗传分析，学生无论在田间还是进入实验室都独立完成实验整个过程，将模块化的教学内容分散在遗传学主线内。这样有效地调动了学生学习遗传学基本知识的积极性和对开展科学研究的热情。

2.3 《遗传学实验》教学方法和教学手段改革

众所周知，教学活动是由教师的“教”和学生的“学”两部分构成的，教师是否能顺利地将知识传授给学生，让学生掌握所要学习的知识，这是教学的关键。因此，在实验教学活动中，针对实验课程特点和学生的学习情况，使用相关的实验教学方法也显得十分重要［4］。目前，在传统教学方法的基础上，引用不同的教学方法和手段，如，多媒体技术的使用、建构主义教学法的实施［5］等，均获得积极的效果。对本科遗传学的教学水平教学进一步提升。

1)实验教学模式由传统讲授改为学生独立完成模式。采用研究生的自主培养模式，即学生通过网络教学平台下载相关实验指导，理解和熟知实验目的、原理及操作步骤，依托三年级教学实习，掌握相应的专业知识。根据不同学院不同专业，如植物保护学院，学生根据所学的病理知识，配制相应的杂交组合，对植物的抗病性进行遗传分析，学生无论在田间还是进入实验室都独立完成实验整个过程，学生转变角色成为主体，教师为辅。实验过程中分别从实验设计与亲代扩繁，中期实验和实验结果进行讨论与交流。教师协调、督促和指导，以确保学生实验顺利进行［6］。通过开设本实验，不仅加深对理论知识的理解，真正了解遗传物质的本质;而且可以掌握最基本的操作技术，有利于培养学生的学习兴趣，提高学习的积极性。

2)加强《遗传学实验》网络教学平台建设，更新和充实《遗传学实验》课程多媒体教学课件，为学生课下自学提供了丰富的资料。学生可以根据需要下载相关课件，加深对实践中教学内容的理解，同时在网上看到实验相关的Flash动画，网络课程平台的知识弥补了实验教学学时少，学生难理解知识的不足。

3 结束语

当前高等学校教育的基本原则是厚基础、宽口径、多方向、强能力，也就是要加强学生基础理论知识的学习和基本实践能力的训练，夯实学生的基础素质平台，提升学生的发展后劲。通过《遗传学实验》课程的设置，希望学生能够牢固掌握遗传学的基本知识和技能，拓宽知识面，跟上现代生命科学发展的脚步。

经过长期遗传学实验教学探索和实践，通过进一步对实验教学内容进行优化，引导学生在已有知识的基础上构建深层的知识体系，达到全面培养的目的;在课堂教学的基础上，通过学生全过程、全方位的线性化实验，进一步提高了学生的自主创新能力;同时充分利用网络辅助实验教学手段，为师生之间的教学互动提供了一个良好的互动平台。教师可以随时进行教学检查及时了解学生对实验的理解和实验进程状况，并对实验内容和实验进度进行适度地调整，起到优化实验教学过程的作用。通过实验教学模式的创新，使《遗传学》的实验教学过程由简单的知识传授教学方式转化为指导探索性教学过程，充分发挥学生的主观能动性;相应地提高学生的创新能力，全面提升本科《遗传学》教学水平。

［1］石春海，吴建国，马秋兰，等.《遗传学》课程的建设与优化［J］.遗传，2005，27(6):980－983.

［2］王彬，韩赞平，张泽民，等.《遗传学》课程建设的实践与思考［J］.洛阳师范学院学报，2008(5):141－143.

［3］冯九焕，张桂权.本科遗传学实验课开设模式探讨［J］.中国农业研究，2003(1):50.

［4］熊大胜，席在星.本科生遗传学实验教学的改革探讨［J］.遗传，2005，27(5):811－814.

［5］蔡明夷，王志勇.内容与方法兼顾——关于“遗传学”教学的思考［J］.厦门教育学院学报，2007，9(4):40－42.

［6］钱远槐，张菁，曾庆韬，等.果蝇综合大实验改革探讨［J］.湖北大学学报:自然科学版，1996，18(1):90－93.