提升大学生综合实践能力的“遗传学”实验教学改革

陈建珍 蔡威威 陈卉

摘    要：“遗传学”是生物学中一门重要的基础课程。“遗传学”实验教学改革是通过优化实验内容、创新教学方法和考核方式，锻炼和提升学生的综合实践能力。从教学效果分析，整合和优化实验内容有利于学生实验技能和科研能力的提升，有利于高校专业化和层次化育人;学生为主的实验教学可以激发学生的主观能动性和探索精神，促进实验室安全文化建设和大型仪器的开放共享;强化过程评价可以客观真实地反映学生的科研思维和操作技能，促进学风建设。

关键词：教学体系;“遗传学”实验;综合实践能力;解决问题;过程评价

中图分类号：G642      文献标识码：A      文章编号：1002-4107（2022）01-0077-02

“双一流”建设是高校由教学型向教学研究型转型发展的重要战略工程。2019年长江大学获批为“国内一流大学建设高校”，提升高等教育综合实力、区域竞争力和国际影响力，是长江大学今后的发展方向。“遗传学”作为“双一流”建设高校农科类专业的重要基础课，在加强理论知识学习的基础上，更要强化动手能力，分析、解决问题的能力，科研思维能力和综合实践能力的培养。“遗传学”实验教学是理论教学的重要组成部分，直观性、操作性和综合性较强，是提高学生综合素质的重要途径。然而，原有的传授式教学方式，学生都是机械、盲目地按照教师讲的实验步骤操作，教师按照实验报告评定成绩，既打消了学生的积极性和主动性，又不利于创新思维的培养和综合实践能力的提升。所以，改革和创新教学内容、教学方法和考核方式，加强学生综合实践能力和科研素养的提升，对于“双一流”高校的建设和新农科人才的培养都是非常必要的。

一、地方高校实验教学存在的主要问题

“遗传学”实验教学存在的主要问题有：经典遗传学实验和验证性实验内容偏多，紧跟时代前沿的现代遗传学内容以及与现代化农业生产实际相关的内容较少;教学方法和成绩评定方式单一;实验课时数较少，学生不能了解作物生长、生产的全部环节;实验操作多沿用过去的方法，按照教师示范和实验指导书完成，未引进新的实验操作手段和教学手段，无法激发学生学习的主动性、探索性和创新性;教学评价方式单一，重结果，轻过程。这些问题严重制约了学生素质教育实施和综合实践能力提升。

二、实验教学改革新举措

“遗传学”是一门和“分子生物学”“细胞生物学”紧密结合的学科，该课程必须紧跟科学前沿，在保留经典实验内容的基础上增设综合性和探索性项目，构建开放的、自主學习的教学模式。长江大学农学院为湖北省首批综合改革试点学院，在加强硬件设施建设的基础上，鼓励教师积极参加教学比赛、教学改革和大学生创新创业大赛等，使教师的教学水平、学生的实践动手能力和创新能力得到明显提高。作者就“遗传学”实验教学改革新举措进行详细分析。

（一）整合和优化实验内容，完善实验教学体系

长江大学农学院实施个性化培养与模块化培养相结合的方式，建立“1+1+2”分段模块化人才培养模式，即一、二年级为公共课和专业基础课阶段，三、四年级按照学术研究型、技术服务型和社会管理型三种模块培养。学院根据基础性实验和综合性实验侧重点的不同，结合学生的学习层次和专业特点，整合和优化实验项目，录制微视频，展示实验背景、科研动态和生产需求，保证教学内容和教学过程既体现专业化和层次化，又与生产实际和岗位需求衔接。优化实验内容使学生在掌握基本实验方法的基础上，自主设计实验，激发了学生学习的自觉性和创新能力，提高了其综合实践能力，使不同专业、不同实验能力层次的学生均得到锻炼和提升。如《植物多倍体的诱导与鉴定》，农学专业学生选用不同浓度的秋水仙素诱导蚕豆和洋葱的根尖，植物保护学专业学生选用2～3种除草剂进行诱导。和职高班相比，卓产班学生基础好，验证性实验所占比重较小，综合性、设计性和创新性实验比重较大。对于此类学生，实验项目拓展为《植物多倍体的诱导、鉴定和多倍体种质资源的发掘》，学生可以调查水稻、小麦和玉米等常规粮食作物的种质资源。新的教学设计在落实教育部提出的在本科生专业实验教学中开设并加强“三性（综合性、设计性和研究创新性）实验”的基础上，强化了学生对专业知识的深层次了解，提高了专业兴趣，提升了不同层次学生的主动性、科研能力和实践动手能力，使得主动申请进入实验室的学生明显增加，占全年级总人数的65.47%，学生的实验技能、科研素养、安全意识和监督意识等也明显提升，基本上都能严格遵守实验室的规章制度和仪器的操作程序，助推了实验室安全文化建设和大型仪器设备的开放共享，仪器设备利用率和共享率分别提高51.31%和12.5%。

（二）开展线上线下教学，积极推进学生全程参与实验

“遗传学”实验课时数较少，学生无法全程参与实验的设计、优化和所有操作环节，仅制作切片、观察实验结果和书写实验报告。其弊端是学生机械性地完成实验操作，不清楚实验原理，更谈不上探讨和创新。

现在的“遗传学”实验教学主要采用问题导向式教学和RBL教学两种模式，学生主导、教师辅导、师生线上线下互动交流。教学过程中，教师授课后，学生结合实验主题自主探究完成实验设计和操作。

基础性实验以探求问题的方式开展，如《植物细胞的有丝分裂、多倍体的诱导与观察》，从筛选材料、优化处理方法和染色方法、制定实验方案、操作实验到分析结果、撰写报告都由学生自主完成。以问题为导向的全程参与式教学方式可以让学生了解每个实验药品、每步实验操作的作用，加深对理论和实验原理的理解，把握实验的关键步骤，锻炼和提升了学生主动思考和自主探索的能力，为今后的科研和工作奠定基础。此外，教师在指导学生的过程中不断发现问题，改进实验操作手段，探索新的实验教学方法，构建基于科研和生产实际的实验教学体系。

综合性实验如《果蝇的形态观察和杂交》，以小课题《麻醉剂对果蝇个体行为的影响》的形式开展。教师提前一周将实验内容和一些重要文献推送给学生，学生自由分组分工、查阅文献、观看网上教学视频、制定初步的实验方案，然后师生论证，确定最终方案。实验前，学生在虚拟仿真实验平台上操作部分实验内容，利用课堂和课后的时间自主实验、记錄并分析实验结果，然后按照规范的格式撰写论文，完成答辩。综合性实验使学生在分析解决问题的过程中，学会查阅文献、设计实验、用科学用语撰写论文，培养了团队意识、探索意识和创新意识，不断提升分析解决问题的能力、综合实践能力和语言表达能力;使教师在引导学生设计和完成实验项目的过程中，不断提升自我的教学水平和组织能力，积累和扩充教学案例，开发教学资源。

教学实践证明，“三位一体”的开放式自主教学模式，激发了学生探求知识的积极性，培养了学生分析问题和解决问题的能力，科研素养逐渐提高，同时深化了实践教学内容，提高了教学质量。

（三）加强实验过程评价，完善考核方式

教与学的提升离不开实验室的硬件设施，学校和学院立足于本科生素质教育，以培养和提升学生的科研素养和核心竞争力为目标，在实验室统一安装显微互动系统，方便师生的教与学，如《植物多倍体的诱导与鉴定》，教师根据切片资料、教学录像和国家精品课程在线学习平台直观地讲解实验现象;学生观察永久切片和往届学生的切片，掌握不同时期的染色体特征，快速锁定观察目标，更好地寻找和识别不同时期的染色体;教师通过互动系统实时观察学生的实验操作，分享好的切片、录制视频、互动交流。通俗、直观的可视化教学方式激发了学生自主学习的动机，提高了实验教学质量。

实验考核采用过程考核为主、实验报告为辅的方式，考核项目因实验类型而异。基础实验的成绩按照考勤10%+课前预习20%+实验操作与课堂互动50%+实验报告20%计算;综合性、设计性实验成绩按照考勤5%+查阅和整理文献25%+实验操作55%+论文撰写15%计算。新的考核方式激发了学生的学习兴趣，真实反映了学生对实验原理和实验操作技能的掌握程度以及教师的教学水平，营造了良好的教学氛围，实现了教学相长。

培养和提升学生的科研素养和综合实践能力是国家对新时代高等教育提出的要求。“遗传学”实验教学是训练学生实验技能和提升科研创新能力的实践平台，需要优化和整合经典实验，不断深化和创新实验内容，改革教学方法和考核标准。

从教学改革的实施情况来看，在优化和整合实验内容、完善教学体系的基础上，问题导向式教学，RBL教学和专业化、层次化教学模式提高了学生全程参与实验的积极性、主动性，锻炼和提升了学生的科研思维能力、综合实践能力、创新能力和语言表达能力，提高了实验教学质量和人才培养质量。

参考文献：

[1]李敏，王颖莉，李睿，等.遗传学实验教学中RBL模式的探索[J].中国中医药现代远程教育，2019，17（13）：156.

[2]魏莹莹.“以学生为主导”的专业能力提升的教学设计[J].教育现代化，2020，7（35）.[2020-12-20].https：//kns.cnki.net/kns8/defaultresult/index.

[3]姚舒宁，乔守怡，皮妍.混合式教学在遗传学实验教学中的探索与实践[J/OL].高校生物学教学研究（电子版），2019，9（4）：10[2020-12-20].https：//chn.oversea.cnki.net/kns/defaultresult/index.

[4]何世斌，王翔伍，吉逢逢，等.遗传学实验教学的改进与实践[J].实验室研究与探索，2019，38（2）：157-158.

[5]廖欢，王玉山.探索实验教学改革对应用型人才培养的作用[J].黑龙江教育（理论与实践），2017，71（1/2）：69.

■ 编辑∕陈晶

收稿日期：2020-12-20                                                          修回日期：2021-03-04

作者简介：陈建珍（1978—），女，山西寿阳人，长江大学农学院实验师，博士，研究方向：实验室管理和教学研究。

基金项目：全国高校实验室工作研究会农业高校分会研究项目“地方高校农科类实验室安全文化建设”（NYSY1902）