遺傳學(xué)實(shí)驗教學(xué)改革的思考與實(shí)踐論文
1引言
遺傳學(xué)是農學(xué)、林學(xué)、醫學(xué)、生物學(xué)和生物技術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域的一門(mén)極其重要的專(zhuān)業(yè)基礎課程，又是一門(mén)發(fā)展迅速、實(shí)踐性很強的學(xué)科，學(xué)科研究范圍正在不斷拓寬和深化，新技術(shù)、新方法不斷涌現。根據這一特點(diǎn)，近年來(lái)，許多高等院校對遺傳學(xué)實(shí)驗內容、實(shí)驗項目和實(shí)驗指導教材進(jìn)行了及時(shí)的調整和改革，取得了良好的教學(xué)效果。目前，著(zhù)重于培養學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生創(chuàng )新意識的實(shí)驗教學(xué)改革正在進(jìn)一步深化，對遺傳學(xué)實(shí)驗教學(xué)提出了更高的要求。因此，如何在有限的課時(shí)中既讓學(xué)生掌握遺傳學(xué)實(shí)驗的基本理論和基本方法，又能了解掌握遺傳學(xué)學(xué)科發(fā)展中產(chǎn)生的新技術(shù)、新方法，提高學(xué)生的創(chuàng )新能力，是擺在遺傳學(xué)實(shí)驗教學(xué)工作者面前的重要課題。這需要我們加深對新形勢下實(shí)驗教學(xué)理念的理解并對實(shí)驗教學(xué)方法做出新的改革嘗試。
2原實(shí)驗教學(xué)體系存在的問(wèn)題
高校實(shí)驗教學(xué)的目標是訓練學(xué)生有較強的動(dòng)手操作能力，提高設計實(shí)驗和分析解決實(shí)驗問(wèn)題的能力。當前遺傳學(xué)實(shí)驗教學(xué)主要存在以下問(wèn)題：教學(xué)內容陳舊，驗證性實(shí)驗多，探究性實(shí)驗少，不能滿(mǎn)足學(xué)生掌握新技術(shù)、新方法的要求；實(shí)驗課和理論課脫節，教學(xué)評價(jià)體系不合理。實(shí)驗課通常是教師先講解實(shí)驗原理和步驟，學(xué)生按照實(shí)驗指導按部就班地操作，最后得到統一的結論，這樣的實(shí)驗課程不能適應現代遺傳學(xué)快速發(fā)展需要，對于學(xué)生的創(chuàng )新能力起不到提升作用。
創(chuàng )新人才的培養是現代科技教育的核心目標，是適應現代科技和經(jīng)濟快速發(fā)展的必然要求，而創(chuàng )新能力的培養是創(chuàng )新人才出現的基本途徑。近年來(lái)，各高校相繼開(kāi)展了一些遺傳學(xué)實(shí)驗教學(xué)改革，并取得了一定的成果和效益。為了跟上現代遺傳學(xué)的快速發(fā)展，進(jìn)一步提高實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量，培養具有創(chuàng )新精神和實(shí)踐能力的人才，必須進(jìn)行實(shí)驗教學(xué)體系和教學(xué)內容的改革。
3實(shí)驗教學(xué)內容的調整基礎性實(shí)驗
配合遺傳學(xué)經(jīng)典理論課程教學(xué)，精選基礎性、驗證性實(shí)驗的內容。驗證性實(shí)驗以驗證經(jīng)典遺傳理論為主，其內容包括：①驗證三大遺傳規律的實(shí)驗，所用材料可以是水稻、玉米等植物材料，也可以是果蠅、粗糙鏈孢霉等動(dòng)物或微生物材料；②細胞遺傳學(xué)實(shí)驗，所訓練的實(shí)驗技術(shù)主要是染色體制片技術(shù)，包括有絲分裂和減數分裂的觀(guān)察、核型分析、染色體結構和數目的變異等實(shí)驗。驗證性實(shí)驗屬于常規實(shí)驗內容，沒(méi)有反映出學(xué)科的新進(jìn)展。但這些實(shí)驗對于培養學(xué)生的遺傳分析能力是不可缺少的，因此必須保留。驗證性實(shí)驗課時(shí)可以進(jìn)行較大壓縮，教師可將一些在內容上有關(guān)聯(lián)的實(shí)驗項目歸并，使學(xué)生在有限時(shí)間內得到更多的訓練。例如，可將植物細胞的有絲分裂和植物染色體組型分析實(shí)驗歸并為一個(gè)實(shí)驗完成，直接選取較好的壓片照相后進(jìn)行核型分析。
除了對經(jīng)典實(shí)驗的歸并、壓縮外，還可以利用現代新技術(shù)對簡(jiǎn)單的驗證性實(shí)驗進(jìn)行內容的拓展，利用分子遺傳學(xué)手段進(jìn)行深入研究。如遺傳學(xué)實(shí)驗中的人類(lèi)AO血型鑒定實(shí)驗，由于其內容少、操作簡(jiǎn)單，開(kāi)設高校較少、一些高校干脆取消。如果設想，是否可以通過(guò)現代的分子遺傳學(xué)手段進(jìn)一步鑒定出每個(gè)學(xué)生的血液的基因型，最后統計全年級學(xué)生的血型，進(jìn)行周?chē)巳篈O血型的群體平衡分析。這樣即可將一個(gè)簡(jiǎn)單的遺傳學(xué)驗證性實(shí)驗轉變成綜合性實(shí)驗。且其實(shí)驗材料來(lái)自學(xué)生自身，學(xué)生實(shí)驗積極性較高。
3。1設計性實(shí)驗
設計性實(shí)驗是開(kāi)發(fā)學(xué)生創(chuàng )新能力的有力工具。設計性實(shí)驗可以在應用性較強的實(shí)驗中選取。例如，當前許多高校都開(kāi)設了微核實(shí)驗，而微核實(shí)驗是用于檢測環(huán)境污染程度的的一種快速、簡(jiǎn)便的方法。微核是真核生物細胞經(jīng)輻射和化學(xué)誘變產(chǎn)生的，在細胞分裂期間游離于主核之外的一種異常機構。講清楚這些原理后，教師可以要求學(xué)生設計實(shí)驗檢測某一特定環(huán)境的污染程度，所用植物材料種類(lèi)、實(shí)驗方案由學(xué)生自行選擇設計，比較不同植物材料用于微核檢測的效率、比較不同化學(xué)藥物的誘變效率等。實(shí)驗的每個(gè)環(huán)節，如試劑配制、實(shí)驗儀器的調整維護、實(shí)驗數據的收集和分析整理等都由學(xué)生自己完成。這樣就給了學(xué)生充足的創(chuàng )新空間，増強了學(xué)生查閱資料、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為學(xué)生今后獨立開(kāi)展工作奠定基礎。
3。2綜合性實(shí)驗
開(kāi)設綜合性實(shí)驗是當前教學(xué)改革的重要內容。綜合性實(shí)驗并不是簡(jiǎn)單的將多個(gè)內容相近、相關(guān)的實(shí)驗項目湊合在一起，而是指學(xué)科間或學(xué)科內知識的綜合，還可以指實(shí)驗形式的綜合。綜合性實(shí)驗的選取要適應學(xué)科發(fā)展的要求。隨著(zhù)分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及在子遺傳學(xué)水平。因此，遺傳學(xué)的綜合性實(shí)驗必須増設分子遺傳學(xué)實(shí)驗的內容。
可以安排這樣2個(gè)綜合性實(shí)驗：①SSR分子標記遺傳分析1M1，在教學(xué)中利用己經(jīng)構建水稻、玉米等植物的遺傳分離群體作為實(shí)驗材料，利用微衛星（smpeSequenceRepeasSSR）分子標記技術(shù)指導學(xué)生通過(guò)實(shí)驗學(xué)習SR分子標記的原理和方法，應用SR指紋圖譜進(jìn)行親緣關(guān)系鑒定；還可以利用生物信息學(xué)技術(shù)進(jìn)行分子標記遺傳連鎖圖構建。這個(gè)實(shí)驗綜合了多項研究?jì)热菁胺肿舆z傳學(xué)中的多項實(shí)驗技術(shù)，如DNA提取與純化、PC反應、DNA電泳、生物信息學(xué)等。這些技術(shù)的熟練掌握將為學(xué)生走上工作崗位奠定堅實(shí)的基礎；②熒光原位雜交實(shí)驗|101。熒光原位雜交是一項嶄新的分子細胞遺傳學(xué)技術(shù)實(shí)驗主要包括染色體玻片標本的制作、探針的標記、雜交、洗脫等步驟。這個(gè)實(shí)驗的綜合性更強，對于培養學(xué)生的全面實(shí)驗能力是十分有益的。
3。3實(shí)驗材料的拓展
通常在不同專(zhuān)業(yè)的遺傳學(xué)實(shí)驗教學(xué)中，實(shí)驗材料和實(shí)驗內容多受專(zhuān)業(yè)的限制，如農學(xué)、林學(xué)、草業(yè)等專(zhuān)業(yè)多側重以植物材料進(jìn)行遺傳學(xué)實(shí)驗，而畜牧獸醫等專(zhuān)業(yè)則多注重以動(dòng)物為材料的實(shí)驗教學(xué)。雖然這種側重無(wú)可厚非，但從純粹遺傳學(xué)研究的角度講，不同類(lèi)型的生物材料（如微生物中的大腸桿菌、鏈孢霉、噬菌體，高等動(dòng)物中的果蠅和人類(lèi)，高等植物中的玉米、水稻和擬南芥等）在遺傳分析中各有其優(yōu)勢和局限性，對簡(jiǎn)單生物或模式生物的遺傳分析有助于對復雜生物的研究。另一方面，現代遺傳學(xué)分析方法己經(jīng)打破了動(dòng)物、植物和微生物之間的界限，可以直接對親緣關(guān)系遠近不同的生物種類(lèi)進(jìn)行遺傳比較和分析，還可通過(guò)突變和遺傳轉化技術(shù)，改變了以往從性狀到基因的分析方法，而是從基因到性狀的逆向遺傳學(xué)的遺傳分析方法。
4實(shí)驗教學(xué)形式和方法的多樣化
在教學(xué)形式和方法的創(chuàng )新中，如何激發(fā)并維持學(xué)生的學(xué)習興趣和用什么手段來(lái)達到較好的教學(xué)效果是必須解決的2個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題。實(shí)驗教學(xué)改革中必須改變傳統的教師先講解、學(xué)生完全按實(shí)驗指導書(shū)操作的單一模式，而應改用靈活多樣、雙向的教學(xué)形式。
�。�1）堅持以學(xué)生為主體的教育觀(guān)。培養學(xué)生思維的新穎性、獨特性、發(fā)展學(xué)生的思維風(fēng)格。改單向接受式的教學(xué)為雙向互動(dòng)式的教學(xué)模式，在遺傳學(xué)實(shí)驗中應以遺傳分析為主線(xiàn)，鼓勵學(xué)生參與實(shí)驗的全過(guò)程，培養學(xué)生創(chuàng )造性思維的能力，同時(shí)培養學(xué)生團結合作的團隊精神。在實(shí)驗課上教師只講解重點(diǎn)和難點(diǎn)，將大遺傳學(xué)教學(xué)中的廣泛應用，經(jīng)典遺傳學(xué)己步入現代分部分時(shí)間留給學(xué)生。自己分析、i寸論、發(fā)言。教師隨時(shí)糾正學(xué)生在實(shí)驗中的不規范做法，以提高課時(shí)的利用效率；同時(shí)要求學(xué)生在課外活動(dòng)中訓練基本的實(shí)驗技能。
�。�2）規范實(shí)驗教學(xué)的各個(gè)環(huán)節。要求學(xué)生課前認真預習，在實(shí)驗報告中寫(xiě)出實(shí)驗的收獲與體會(huì )，針對具體問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，在不斷摸索中提高實(shí)驗技能。對于綜合性實(shí)驗，要求實(shí)驗報告采取科研論文式報告形式，鍛煉學(xué)生的論文寫(xiě)作能力。如實(shí)驗失敗，具體分析實(shí)驗失敗原因。
�。�3）充分應用現代教育技術(shù)。將現代化的電教手段引入實(shí)驗課，以營(yíng)造輕松和諧的課堂氛圍。對一些費時(shí)且需較多設備的實(shí)驗，可制作錄像在學(xué)生實(shí)驗操作前示范，如制作熒光原位雜交實(shí)驗的教學(xué)錄像。這既彌補了實(shí)驗課的不足，又拓寬了學(xué)生的知識面。網(wǎng)絡(luò )教學(xué)是課堂教學(xué)的補充和延伸，將一些較煩瑣的實(shí)驗做成演示課件放在網(wǎng)上可以實(shí)現教學(xué)資源的共享。教師還可以通過(guò)電子郵件與學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)上交流，通過(guò)網(wǎng)上信息反饋不斷提高教學(xué)質(zhì)量。
�。�4）考核是督促學(xué)生學(xué)習的重要手段。要使學(xué)生重視實(shí)驗課的學(xué)習，就必須提高實(shí)驗課的地位，將實(shí)驗課作為單獨的一門(mén)課程進(jìn)行考核�？己瞬皇呛�(jiǎn)單地給出分數，而必須對學(xué)生的知識、能力和素質(zhì)進(jìn)行全面評價(jià)�？己吮仨氊灤┰诮虒W(xué)的全過(guò)程中。首先，在實(shí)驗過(guò)程中考查學(xué)生實(shí)驗操作的熟練程度，其次，檢查實(shí)驗報告的寫(xiě)作水平和實(shí)驗結果的準確性，對綜合性實(shí)驗和設計性實(shí)驗，要著(zhù)重考查學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力�？己耸且粋�(gè)綜合評定過(guò)程，要從上述幾個(gè)方面建立操作性很強的考核指標體系，最好根據實(shí)驗中的重要環(huán)節給出評分點(diǎn)，特別注意増加設計性實(shí)驗和綜合性實(shí)驗的權重，考核中要注重發(fā)揮獎勵的激勵作用，對實(shí)驗中有創(chuàng )新表現的學(xué)生給予分數上的獎勵。
5結語(yǔ)
實(shí)驗教學(xué)的改革必須有一定的措施來(lái)保證：①必須面向學(xué)生開(kāi)放實(shí)驗室，鼓勵學(xué)生自由安排時(shí)間，多進(jìn)實(shí)驗室，多做、勤思考；②加大設計性實(shí)驗的的強度，要求學(xué)生參與實(shí)驗的全過(guò)程，學(xué)生從實(shí)驗的設計、準備、開(kāi)展，直至拿出一個(gè)滿(mǎn)意的實(shí)驗結果，以保證實(shí)驗的系統性和完整性；③教師要做好學(xué)生實(shí)驗的后勤工作，在實(shí)驗中給學(xué)生提供必需的藥品和器材，并給予必要的理論知識指導和幫助�？傊�，遺傳學(xué)實(shí)驗的教學(xué)改革需要多方的共同努力來(lái)完成。
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