应用型地方高校遗传学混合式教学模式的探索与实践

唐文武，魏 超，陈 刚，吴秀兰

（肇庆学院 生命科学学院，广东 肇庆 526061）

遗传学是20世纪以来生命科学领域发展最快，最具活力的主干学科之一，在探索生命进化本质、增进人类健康福祉、提高农业产量品质等方面发挥了重要作用.从1900年孟德尔规律发现以来，遗传学研究从个体水平向细胞、染色体、基因水平不断深化，并随着基因组测序、表观遗传学、基因编辑等新技术、新方法的出现，遗传学研究的范畴不断拓宽，内容不断深化，目前已形成知识内容多，学科交叉融合，在医学农业等领域广泛应用的学科特点[1].遗传学是我国农林医学类专业的基础课程，也是普通院校生命科学类专业的核心必修课，在培养中学生物教师，生物医药行业科技人才等方面发挥重要支撑作用.

2018年全国高校本科教育工作会议提出加快振兴本科教育，构建高水平人才培养体系.教育部高等教育司吴岩提出要“以本为本、四个回归”，全面提高本科教学质量，淘汰“水课”，打造“金课”成为高校教学改革的重点[2].如何使遗传学课程内容反映学科前沿发展现状，增加学习难度和深度，培养学生分析解决复杂遗传问题能力，打造“高阶性、创新性、挑战度”的遗传学一流课程，成为当前我校遗传学教学改革的重点.作为地方应用型本科院校的遗传学教学团队，从2019年起根据“金课”建设要求，开展在线课程建设和线上线下混合式教学改革；重组教学内容，导入医学农业实践案例；挖掘课程思政元素.经过3年多的探索与实践，有效提高课程质量，实现课程融合思政，为建设遗传学一流课程奠定基础.

1 构建基于BOPPPS的线上线下混合式教学模式

课程团队依托自建的遗传学在线开放课程网站[3]和手机APP终端功能，探索构建了基于BOPPPS的线上线下混合式教学模式（图1），主要包括课前线上自主学习，课中案例分析学习，课后拓展复习等3个教学环节.我校生物科学、生物技术专业分别设置了16学时、24学时的线上学习课时，由学生自主安排时间在遗传学在线课程平台上进行以知识点为主的学习测验.线下课堂面授均为24学时，主要利用优学院APP的智慧课堂功能，开展基于BOPPPS的教学，将课前知识学习与课中能力素质培养有机结合起来.

图1 基于BOPPPS的遗传学线上线下混合式教学模式

在课前阶段，教师提前1周发布学习任务清单，并通过后台数据实时督促学生完成线上知识点学习和测验；同时教师也要根据学生线上学习表现，对线下课堂教学设计进行修改和调整.在课中环节，师生利用优学院2.0APP的智慧课堂功能，开展BOPPPS的线下课堂教学[4].先通过实践案例的导入，培养学生发现问题的能力；然后对导入案例进行小组讨论、案例分析、讲台演示、师生互动等参与式学习方式，培养学生分析、解决遗传学问题的应用能力；同时依托智慧课堂的考勤、互动打分、前测、后测等过程性考核方式，调动学生学习积极性和课堂参与度.在课后环节，依托优学院平台的作业和讨论区功能，进行课后习题的线上提交和批改，课后拓展题的线上讨论发言和打分，以及利用师生微信群，实时进行答疑互动.将学习空间从传统课堂拓展到课外和网络空间，实现全员、全程、全方位育人.

2 围绕“两性一度”要求，优化课程教学内容

为适应高素质应用型人才培养和“高阶性、创新性、挑战度”的一流课程要求，我们对传统教学内容体系进行优化重组.首先，将原13章46节的教学内容整理为43个知识点（见表1），录制成微课视频供学生线上自主学习.其次，导入16个医学农业等生产实践案例，通过线下课堂的分析讨论，培养学生分析、解决遗传学问题的应用能力.并针对学科交叉融合的复杂内容进行重构，设置水稻雄性不育及杂种优势利用等4个重组课堂，提高学生综合应用所学知识，解决遗传研究难题的能力素质.最后，在线下课堂的案例教学中，引入“CRISPR基因编辑技术”“水稻核质互作分子机理”“等位基因特异表达假说”“表观遗传学”等学科前沿热点和最新研究成果，提升课程的高阶性和挑战度.优化后的教学内容体系符合“两性一度”要求，适应新时代科技强国下培养具有解决复杂问题所需综合实践创新能力的应用型人才培养要求.

表1 课程教学内容优化及课程融思政

4.孟德尔定律及其扩展5.性别决定和伴性遗传4.1分离定律4.2自由组合定律4.3遗传数据的统计分析4.4 Mendel遗传比例的扩展5.1性别决定5.2伴性遗传5.3性别分化分离定律自由组合定律遗传数据的统计分析孟德尔定律的扩展性别决定性别分化伴性遗传4.1孟德尔定律在生产实践中的应用4.2孟德尔定律的扩展案例：喜马拉雅兔皮毛颜色[6]课程思政：“幸福都是奋斗出来”的价值观5.1性别决定（案例；龟鳖动物性别决定[7]5.2伴性遗传（案例；人类红绿色盲）课程思政：尊重自然、关爱弱势群体的价值观6.连锁互换与基因定位7.细菌和病毒的遗传8.数量性状遗传9.染色体的结构变异10.染色体的数目变异11.基因突变12.细胞质遗传13.群体遗传学6.1连锁与互换现象6.2交换值及其测定6.3基因定位6.4分子标记与连锁群7.1细菌和噬菌体的突变型7.2细菌的遗传与作图7.3病毒的遗传与作图8.1数量性状遗传特点8.2数量性状遗传的统计分析8.3遗传力及其估算8.4交配遗传分析9.1染色体结构变异的机制9.2缺失9.3重复与倒位9.4易位10.1整倍体变异10.2非整倍体变异10.3人类常见的染色体变异11.1基因突变的特点11.2突变的表现和检出11.3基因突变的分子机制11.4基因突变的修复12.1细胞质遗传的概念和特点12.2母性影响12.3细胞器基因组的遗传12.4植物雄性不育13.1群体的遗传结构13.2 Hardy-Weinberg定律13.3群体遗传结构的改变因素13.4生物进化学说及其发展连锁与交换两点测验三点测验转化接合性导转导数量性状遗传的特点遗传力及其估算近亲繁殖杂种优势缺失重复与倒位易位整倍体非整倍体人类常见的染色体变异基因突变的特点基因突变的分子基础基因突变的修复细胞质遗传的概念和特点母性影响叶绿体和线粒体的遗传植物雄性不育的遗传群体的遗传结构Hardy-Weinberg定律影响群体遗传结构因素6.1减数分裂与连锁交换定律（*内容重组）6.2基因定位的实践应用6.3分子标记与连锁图案例：水稻的连锁遗传图[8]7.1细菌遗传作图（案例：大肠杆菌质粒转化）7.2病毒的遗传与作图案例：新冠病毒SARS-CoV-2遗传[9]课程思政：伟大抗疫精神、求真务实的科学精神8.1数量性状与质量性状的区别8.2遗传率计算的实践应用8.3杂种优势理论及应用案例：袁隆平和杂交水稻[10]课程思政：家国情怀、职业使命感、科学探索精神9.1染色体变异的分子机制9.2整倍体变异（案例：普通小麦的进化[11]）9.3人类常见的染色体变异疾病案例：唐氏综合征[12]课程思政：关爱弱势人群、遵守生命伦理及职业规范10.1基因突变与医学健康（案例：抗肿瘤药物开发）10.2基因突变与农业育种案例：航天诱变育种[13]12.1人类线粒体遗传病案例：Leber遗传性视神经病[14]12.2水稻雄性不育及杂种优势应用（*内容重组）案例：三系配套的水稻杂交制种技术课程思政：家国情怀、科学精神、职业素养13.1 Hardy-Weinberg定律的实践应用13.2群体遗传结构的改变因素案例：华南的地中海贫血病[15]13.3人类进化及优生学的争议[16]（*内容重组）课程思政：辩证唯物主义的科学观方法论

3 挖掘遗传学思政元素，实现课程融合思政

课程团队通过挖掘百年遗传学科的科学家故事，农业、医学等实践案例中蕴含的德育和思政元素，整理出7个课程思政案例（见表1）.包括喜马拉雅兔变色案例分析，帮助学生塑造“反对躺平，幸福是奋斗出来”的价值观；通过红绿色盲和唐氏综合征案例，建立“尊重自然，关爱弱势人群，遵守生命伦理”的职业道德规范；通过袁隆平与杂交水稻故事，帮助学生建立“家国情怀，勇于探索”的科学精神；通过钟南山与新冠病毒故事，弘扬伟大抗疫精神和求真务实的科学精神；通过人类优生学争议话题，帮助学生建立辩证唯物主义的科学观和方法论.

在遗传学线下课堂面授中，通过师生分析讨论上述7个课程思政案例，将思政元素和教学内容“溶盐于水”，将“做人做事的基本道理，社会主义的核心价值观，以及生物人的理想和责任”，潜移默化，润物无声地传授给学生，实现科学探索、务实创新、职业素养、家国情怀的课程思政目标，达到“为党育人、为国育才”最终目标.

4 混合式教学改革成效

经过3年探索实践，遗传学混合式教学改革取得良好成效.首先，通过改革课程考核方式，建立过程性考核和期末考试各占50%比例的考核方式.其中过程性考核包括课前的微视频学习，章节测验，课后的作业练习，拓展讨论以及智慧课堂中的考勤、互动、前测、后测，小组合作等多角度课堂评价成绩.通过多维度的过程性考核方式，有效调动学生自主学习积极性和课堂活动参与度.以2021年秋季班为例，优学院后台数据显示：学生线上自主学习完成度达99.2%，平均线上学习时间为18 h29 min，提交了19次共1 350份作业，共有1 260人次参与了31次课堂讨论.

混合式教学改革有效提高了学习成绩和学生分析解决问题能力.以生物技术专业为例，相较于传统教学模式的2019级生物技术班，实行教改后的2020级生物技术专业，课程平均成绩提高了8.8分，高分段考生（80分以上）比例提高了23.4%，低分段考生（60分以下）比例降低了8.2%，呈现以70~80分为高峰的正态成绩分布，体现出良好的考核区分度.对学生的网络问卷调查显示，90.8%学生认为提高学习自主性，89.5%学生认为教学质量更好，75.8%学生认为师生互动交流加强，80.4%学生认为专业创新和应用能力有很大帮助，教改后学生对教学评价好，对课堂满意度高.依托教学改革创新，笔者先后获得校级课程思政比赛理工组第1名、广东省教师教学创新大赛优秀奖、广东省首批本科高校课程思政改革优秀案例等荣誉，进一步发挥了课程引领示范作用，有效提高了课堂教学质量.