遺傳學實驗課程改革的實踐與探索

程羅根　朱媛媛　周洲　顧曙余

摘要：遺傳學是一門發展速度很快的生物學基礎學科，也是一門實驗性和應用性很強的學科。在遺傳學實驗課的教學過程中，如何在驗證遺傳規律的同時，結合遺傳學科的特點，培養學生學習的主觀能動性和創造性是提高遺傳學實驗課程教學質量的關鍵目標之一。

關鍵詞：遺傳實驗；創新；教學質量

中圖分類號：G642.423 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）08-0101-02

遺傳實驗課程歷史悠久，隨著科技的進步和科學的發展，實驗內容在不斷地擴充、更新與深化，從早期的細胞遺傳學實驗、微生物遺傳學實驗發展到現代的分子遺傳學實驗。但是，在遺傳史上的一些經典實驗仍需要保留，因為這些實驗的原理和設計精髓對現代生物學研究仍然有著不可替代的科學意義。當然，保留這些傳統實驗不是要幾十年甚至幾百年機械地簡單重復，這樣做不僅不能培養學生的求知欲與創新意識，反而會使學生產生厭倦情緒。如何在傳統實驗中引入創新設計和創新思想，這是遺傳學實驗課程改革的一項重要課題。

一、精選經典實驗，培養創新能力

遺傳學實驗是生物、農學、醫學、藥學等專業的重要專業基礎課，在開設遺傳實驗課的高校中，大多數高校（包括南京師范大學）都保留了“果蠅的性狀、生活史觀察及飼養”、“果蠅雜交”、“果蠅的伴性遺傳”和“果蠅唾腺染色體標本的制備與觀察”等傳統實驗內容。大家仍然選擇果蠅的實驗內容，主要是因為果蠅具有材料易得、有多種突變類型、容易培養、繁殖速度快、性狀易于觀察等許多優點，在較短的時間內能夠完成分離規律、自由組合規律和連鎖互換規律的驗證以及伴性遺傳、絞花遺傳現象分析和染色體分析等研究內容。但是這些實驗往往都是在老師的指導下，學生根據實驗教材的步驟一步步地去操作、去驗證，學生能夠發揮創造性的機會很小，導致學生做實驗的熱情不夠高。為了克服這個缺點，我們只提供給學生黑體小翅焦剛毛白眼和灰體長翅直剛毛紅眼兩種果蠅品系，在果蠅的這四對性狀中，控制眼睛顏色、翅的形狀和剛毛類型的基因位于X染色體，控制身體顏色的基因位于常染色體，然后讓學生自己去設計雜交實驗驗證三大遺傳規律并觀察伴性遺傳和絞花遺傳現象，最后將實驗結果形成一個綜合報告。經過幾屆學生的實踐，我們發現效果非常好，學生可以選擇不同的雜交方式、選擇不同的基因去進行分析，既驗證了相關的遺傳理論，又發揮了自己的創造性。

二、注重綜合性實驗，強化操作能力

綜合性實驗教學是指實驗內容涉及本課程的綜合知識或與本課程相關的其他課程多個知識點的實驗，是使學生綜合已學的知識來設計和操作實驗，對學生實驗技能和實驗方法進行綜合訓練的一種復合型實驗。其主要特點是實驗技能的綜合性，主要是培養學生的綜合分析能力、實驗動手能力、數據處理能力、查閱資料能力以及運用多學科知識解決問題的能力，學會應用不同的方法和技術來完成預定的實驗內容。在綜合能力和創造性思維鍛煉方面我們也進行了有益的探索。我們設計了“人類基因組DNA的檢測與分析”實驗，讓學生提取自己的基因組DNA，然后進行瓊脂糖凝膠電泳和圖像分析。推薦指甲和毛囊作為提取基因組DNA的材料，讓學生通過實驗進行比較和評價，然后進行瓊脂糖凝膠電泳和拍照，應用圖像分析軟件對照片上的圖形進行測量，構建DNA片段大小回歸方程，并且根據回歸方程計算出各未知DNA的相對含量。因為是對自己的DNA進行分析，所以學生對實驗的熱情都很高。

三、優選研究型（設計型）實驗，激發科研興趣

研究型（或設計性）實驗是結合課程教學或獨立于課程教學而進行的一種探索性實驗。其主要特點是實驗過程的研究性，整個實驗由學生獨立設計、獨立操作、獨立創新。研究型實驗屬個性化培養范疇，主要培養學生的創新能力，激發學生的學習興趣和從事科學研究的熱情，要求學生綜合多門學科的知識和多種實驗原理來設計實驗方案，并充分運用已學到的遺傳學基礎知識和基本技能發現新問題、分析新問題和解決新問題。根據研究型實驗的要求，我們布置了一個“人體身高遺傳度調查與分析”的實驗，要求學生調查自己家庭的身高情況、自己周圍家庭的身高情況和全班同學的身高情況，讓學生從查閱相關資料開始，設計實驗方案，試、分析數據，構建回歸方程，估算人體身高的遺傳力，并寫出小論文式的實驗報告。通過這個研究型實驗，學生們熟悉了查閱資料，獲取、整理和分析數據，總結問題和解決問題等科學研究的基本過程，為將來完成本科階段的畢業論文（或設計）的工作打下了良好的基礎。

四、加強實驗指導，提升實驗教學要求

遺傳學實驗是遺傳學課程的重要內容和重要環節，為了凸顯遺傳學實驗課程的重要性，我們將遺傳學實驗作為一門獨立的必修課程，放在與遺傳學理論課程同樣重要的位置，而且要求理論課程教學的老師必須上實驗課，與專門從事實驗教學的老師一起確定實驗課程內容、制訂授課計劃、準備實驗材料和進行預實驗，很好地實現了理論課與實驗課的銜接。除任課老師外，每個實驗組還配備2～3名從事教育實習的研究生，協助老師在學生實驗過程中對每一段操作和實驗設計都進行觀察和指導，大大地提高了實驗課程的教學質量。

五、完善評價方法，提高學習自覺性

合理的考核評價方法對學生的學習能起到積極的督促作用。所謂合理主要有兩層含義，一是指考核的內容應該能夠比較公正合理地評價學生的能力。實驗課不僅反映學生的學習能力，還反映學生的思維能力、操作能力、分析問題和解決問題等多方面的能力。但是，有相當一部分的學生對實驗技能不夠重視，他們在實驗中不認真操作，基本技能掌握不好，但卻可以寫出很好的實驗報告來。因此，考核指標不能單一。為了克服這種不良傾向，我們采用綜合評分（平時成績與期末考試成績）的方法來評定學生的遺傳學實驗成績。平時成績中包括出勤、實驗態度、動手能力、實驗結果和實驗報告的質量等要素，期末考試采取筆試或實際操作考試等形式，各種考核的內容按照一定的比例計入總分。二是考核形式要能夠客觀公正地評價學生的情況。由于考核的指標比較多，在這些指標中有的是硬性指標，有的是彈性指標，為了盡可能地客觀公正，我們規定期末考試成績比例不能低于50%。在期末考試中，我們著重考察學生的基本實驗技能和分析、解決實驗基本問題的能力，通過考核基本可以看出學生掌握遺傳學實驗技能的程度，明顯調動了學生動手的積極性，對于少數不重視技能訓練的學生效果尤為顯著。

總而言之，本科階段的遺傳學實驗課程，如何達到驗證遺傳規律、理解遺傳現象、鞏固理論知識的目的，實現培養學生創新意識、鍛煉分析問題和解決問題的目標，這是遺傳學實驗課程教學改革的重要任務，需要全體教師和主管部門的共同努力。

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基金項目：國家基礎科學人才培養基金（J1103507）項目、《遺傳學》精品課程建設研究與實踐（南京師范大學重點項目）和南京師范大學（遺傳學）研究性教學示范課程

作者簡介：程羅根（1963-），男，漢族，安徽安慶人，博士，教授，碩士生導師，南京師范大學生命科學學院，主要從事遺傳學領域的教學和研究工作。