遗传学实验教学改革的思考与实践

李红强　郭振清　林小虎　董洪平

摘 要： 遗传学实验不仅是遗传学理论教学不可或缺的部分，还担负培养学生实验技能和严谨科学态度的任务。文章针对目前遗传学实验中存在的较为普遍的问题，结合我校实际，在实验室建设、实验内容、教学方法、评定方法等方面进行探索，旨在建立一门符合学生自身条件的实验课程，培养学生的实验技能和探索研究科学问题的能力。

关键词： 遗传学实验 教学改革 实验教学

遗传学是生物科学中最基本的、发展最迅速的，并与其他分支学科都有密切联系的基础学科，是一门主要研究各种生物的遗传信息传递及遗传信息如何决定各种生物学性状发育的学科[1]。经过一百多年科学技术水平的发展和几代科学家的艰苦努力，遗传学已从个体水平向细胞、细胞核、染色体和基因层次纵深发展，向家族的、群体的、进化的横向水平进行研究[2]。它的每一步发展都以实验作为基础，在仔细观察原有的生物现象条件下，发现现象中存在的问题，结合当时生物学知识大胆提出引起该现象的新理论，科学设计实验验证理论，认真观察实验现象、分析实验数据验证理论是否成立。遗传学实验显得十分重要。目前，各高校所开设的遗传学实验课，不仅能使学生对遗传学的基本理论和基本概念有更深刻的认识，还能使学生初步掌握遗传学研究的基本方法和手段，更重要的是能培养学生观察问题、分析问题、解决问题和理解问题的能力，提高实际操作水平[3]-[4]。本文分析了遗传学实验课存在的问题，结合我校实际，改革遗传学实验课程。

1.遗传学实验课程普遍存在的问题

1.1轻视实验课。

根据我国长期的传统教学模式和思维，形成重视理论教育，轻视实验程教育的现象。结合多年教学经验，我们发现一些教学工作者把实验课仅仅视为验证和加深理解课堂讲授的理论，没有把实验课当做培养学生发现问题、分析问题、解决问题能力的环节。实际上，实验课是培养具有创新能力的高素质人才不可缺少的一个重要环节[5]。随着现代遗传学的飞速发展，新的遗传学现象和理论不断增加，新的遗传学研究方法和手段不断涌现。为了多给理论课时间，许多高校不断修改实验内容、实验时间、实验课时，大大违背了实验设立的初衷。

1.2硬件设备较落后。

由于重理论，轻实验的思想和经费不足等诸多原因，导致遗传学实验的设备老化，数量不足。随着新的实验技术和研究手段不断涌现，更使遗传学实验的硬件设施显得落后。在很多高校，由于仪器设备的限制，只能开展一些相对简单的实验。

1.3实验内容不利于学生发展。

受传统教学理念的影响，一些高校设置的遗传学实验内容不符合遗传学发展要求。实验内容的总体情况可总结为三多三少[6]：一是经典遗传实验内容多，分子遗传实验内容少；二是验证性实验多，综合设计实验少；三是课外补助的实验多，课堂计划学时的实验少。

1.4教学方式较为单一化。

受传统的教学模式和硬件设备等各方面因素的影响，教师将实验课的教学方式设置得较为单一，一般模式为，老师在上课前把实验试剂、实验材料等事先一应俱全地准备好，然后讲解实验目的、实验原理、实验步骤、注意事项、结果的预测等，学生按照步骤往下做。这样的教学方式，学生几乎是机械、被动完成实验内容，不能发挥主观能动性，实验做完后脑中一片空白，收获甚微。

1.5成绩评定需多样化。

实验课成绩是评定学生实验质量的直接体现，也是检验所设立遗传学成功与否的直接方式。传统的实验考核方式过于单一，仅凭书面实验报告和预习报告作为评定实验成绩的依据，没有突出实验操作，不能全面真实地反映学生的实验水平和教师的实验教学质量。

2.遗传学实验课程改革的探索

针对当今遗传学实验课程存在的普遍问题，结合多年教学经验，我对遗传学实验课程提出以下改革措施，由教学实践来看，教学质量大大提高，取得了较好的成绩。

2.1提高实验地位，改善实验条件。

针对当前遗传学实验课依附于理论课，课时数较少且科研经费、实验经费匮乏的情况，我们采取以下改革措施：首先，修改了本科生培养方案。根据调增后的培养方案，遗传学一共72学时，实验课20学时，增加了实验课的比重和课时数，能够较好地满足要求。其次，高水平的实验室不仅是科学研究的基地，而且起着提升办学水平和加强人才培养的重要作用。过去我校遗传学实验室设备极其简陋，场地极其有限，很多想开展的实验都无法进行。经过多年努力，并与其他实验室相结合，现在情况得到较大改善。一些分子遗传学的实验相继开展，比如，PCR扩增实验、RNA提取，等等。

2.2改革实验内容，培养学生能力。

实验内容是育人理念的直接反映，我们本着适应学科发展，结合自身实际，培养学生能力的态度和思想，逐渐建立了逐层递进的实验教学体系，即基础性实验——综合性实验——研究型实验。

2.2.1基础性实验

主要目的是使学生认识实验室常用仪器设备，并正确规范使用，熟悉遗传学常用的实验方法，等等。该阶段主要以验证性实验为主，实验时间安排方面要与理论课相协调。实验课前要让学生预习，上课初检查学生预习情况，只有很好地熟悉实验内容，才能做好实验。在上课过程中，着重强调实验重点和注意事项，及时纠正错误和不规范的操作。课后认真批改实验报告，检查实验效果。

在很多实验改革意见文献中，认为该部分对提高学生能力没有太大作用。实际上，学生们掌握好基本的实验操作技术，在后续的实验中就能得心应手，较顺利进行。比如显微镜的使用，很多学生不知道显微镜实验结束后哪个目镜对着通光孔。又如，很多学生在使用移液管时，不知道哪个手指进行调节，等等。为了避免上述情况出现，这一模块，老师更应该认真对待。

2.2.2综合性实验

设立综合性实验的目的是结合遗传学理论课程的多个知识点和本专业相关课程，对学生实验技能和方法进行综合训练。该模块旨在培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理能力、查阅资料能力和运用多学科知识解决问题的能力[7]。我们设计了果蝇遗传学综合实验，涉及果蝇的野外采集，培养和生活史观察，果蝇唾腺染色体的观察，以及果蝇同工酶的分析实验。通过该综合实验，学生较详细地掌握了果蝇遗传学方面的知识[8]-[9]。

2.2.3研究型实验

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，主要特点是整个实验由学生独立设计、独立操作、独立创新。实验指导老师制定几个指导性研究题目（方向），让学生自己选择题目（方向），自己完成实验材料的选择和准备、实验方案的设计（实验流程、影响实验结果的因素等）、实验操作和实验结果的分析，并撰写研究论文（报告）。

我们结合自身实际和学生感兴趣的话题，对人体手部皮纹进行遗传学分析。指纹的遗传特征十分突出，被用作个人身份调查取证的重要线索，根据个体差异分析，产生了“DNA指纹”。通过常见染色体患者皮肤纹理的分析，学生展开了充分讨论，进一步理解了遗传的复杂性。如此，不仅加深了学生对所学知识的印象，拓宽了知识面，而且增强了学生分析问题、解决问题的能力。

2.3改变教学手段，激发学习兴趣。

传统的授课模式，不利于学生兴趣的激发和能力的培养。针对这种情况，我们分模块进行教学改革，对于基础性实验，任课老师利用多媒体，先让学生观看有关实验的录像片，对实验形成生动而清晰的直观认识。课堂上教师负责解决实验过程中出现的问题和纠正不规范操作。对于综合实验课程，老师多用启发式授课方式，多问学生为什么，引导和鼓励学生发现疑难，提出问题，积极思维，寻求答案。另外，采取开放式教学模式，学生设计好实验方案，在老师的监督下，把实验室交给学生，让学生自行配置实验试剂，准备实验材料，等等，使其真正参与科研中。对于研究型实验课程，我们结合我院大豆育种科研项目的优势，积极组织学生参与课题，培养学生能力。

2.4完善评定形式，提高教学质量。

以往，实验考核方式过于单一，仅凭书面实验报告和预习报告作为评定实验成绩的依据，没有突出实验操作，不能全面真实反映学生的实验水平和教师的实验教学质量。因此，遗传学实验课程考试成绩应由以下几部分组成：首先，学生课前的预习情况，通过课前预习报告和老师上课前的提问给分。其次，看学生的课堂表现，由于人数比较多，多数情况老师不能一一打分，针对这种情况，我们设立操作考核和平时考勤记录，真实反映学生的掌握水平。再次，通过实验报告给学生打分，要求学生用确切简明的形式，将实验结果完整、真实地表达出来。对实验总结报告，要求文字通顺、简明扼要、字迹端正、图表清晰、分析合理、结论正确。

3.结语

实验课程不仅是加深理论课的知识点，更是学生发现问题、提出问题、解决问题的重要途径，是培养学生科研素养的必经之路。高校老师应充分重视实验课程。

参考文献：

[1]杨业华.普通遗传学[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2]张飞雄.普通遗传学（第二版）[M].北京：科学出版社，2010.

[3]陈晓芸，林鸿生，林燕文.加强遗传学实验教学改革提高学生实验综合技能[J].中山大学学报论丛，2006，26（6）：27-29.

[4]李雅轩，赵昕，胡英考，等.遗传学实验教学改革的实践与探索[J].实验技术与管理，2006，23（4）：99-101.

[5]Xuanwei Zhou，Juan Lin，Yizhou Yin，et al，Participation in Research Program：A Novel Course in Undergraduate Education of Life Science[J].Biochemistry and Molecular Biology Education，2007，35（5）：322-3271.

[6]林娟，郭滨，蔡新中，等.综合性大学遗传学实验教学内容的改革[J].高等理科教育2008，80（4）：88-91.

[7]肖爱萍.综合性和设计性实验教学浅谈[J].中山大学学报论丛，2006，26（7）：229-2311.

[8]杨大翔.遗传学实验[M].北京：科学出版社，2004.9.

[9]李雅轩，赵昕.遗传学综合实验[M].北京：科学出版社，2006.

项目资助：河北省遗传学精品课项目