遺傳學教學要注重結合教師的科研理念和前沿知識的介紹

劉進平 莊南生 王英 唐燕瓊 符文英 安邦 陳銀華

摘要：本文論述了遺傳學教學要注重結合教師的科研理念和前沿知識的介紹的重要性和必要性，并結合作者的教學實踐，提出了一些具體實施的方法。

關鍵詞：遺傳學教學;科研理念;前沿知識

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）46-0165-02

遺傳學是生命科學中最核心的學科，也是發(fā)展最為迅速的學科之一。例如差不多每期頂級期刊《細胞》（Cell）、《自然》（Nature）和《科學》（Science）（國內簡稱CNS）都會發(fā)表遺傳學方面重要突破的文章。但是遺傳學教材的內容則相對滯后，原因是教材的編寫和出版周期較長，加之教材內容主要是結果比較確定的內容，因此往往要比實際進展滯后5～10年或者更長時間。對遺傳學這樣發(fā)展極快的學科來說，如果課程內容多年不更新，每年講同樣的內容，恐怕是不恰當?shù)摹Ａ硗猓瑐鹘y(tǒng)課堂教學中注重知識傳授，忽視知識獲得方法的情況也顯著存在。

為了改善這種狀況，遺傳學教學要注重結合教師的科研理念和前沿知識的介紹，而且這兩方面差不多是統(tǒng)一的。有研究表明，教師的科研成果和教師的教學效果呈現(xiàn)較為顯著的正相關，表明大學教師的科研和教學存在相互促進的關系。注重科研的教師，更會將學科最前沿的信息帶到課堂，從而激發(fā)學生的求知欲和好奇心。這要比只會照本宣科的教師更有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力。老一代著名科學家錢偉長先生早就指出：“教師的提高，不是靠聽課進修，而是主要靠做科研工作，邊研究邊學習，這是積極有效的方法。”“教師的教，主要不是把知識教給學生，而是要把獲取和處理知識的能力教給學生。”“講課不應只講具體的知識。具體的知識學生是很容易懂的，教師應講重大的概念，講過去和當前發(fā)展的情況，發(fā)展的趨勢和走向，講你自己的觀點，用你頭腦里的一把火去點燃千百學生頭腦里的一把火。”

不注重知識獲得過程，只注重結論的傳授，會阻礙學生對科學本質的理解;而不注重前沿知識的教學，則容易造成科學教育的“片斷化”。前沿知識的教育，可以讓學生了解學科的迅速發(fā)展，結果日新月異，體驗前沿激動人心的進展，能激發(fā)他們的認知興趣，引發(fā)探究欲望。此外，注重課堂教學中滲透科研理念和前沿知識，可以防止學生對教材和書本的盲信盲從和過度依賴，有助于學生對科學發(fā)現(xiàn)和科學本質深刻了解，養(yǎng)成科學精神。其實不止科學類課程是如此，文科教學也應如此。在這方面一些文科方面的大師給我們做出了很好的榜樣。據(jù)歷史學大師陳寅恪學生和女兒的回憶：“寅師授課，創(chuàng)見（Discovery）極多，全非復本（Reproduction）。”“即使每年開同以前一樣的課程，每屆講授內容都必須有更新，加入新的研究成果、新的發(fā)現(xiàn)，絕不能一成不變。”

教師在在課堂教學中結合自己的研究，適當介紹研究對象的進展情況，所用遺傳學方法的利用情況，將親身經歷和體會告訴學生，是很能提高學生的學習興趣和加深學生對相關知識的掌握的。例如，結合我的科研工作，在遺傳學教學中適當章節(jié)介紹互補測驗、分子標記在基因克隆中的重要作用，以及上位性在進行遺傳學分析和分子機理揭示方面的作用，都加深了學生對所學知識的印象，提高了教學效果。另外，本身是搞科研的教師，通常不會干巴巴介紹書本上的結論，有意注重經典實驗的介紹。如Avery-MacLeod-McCarty的R型細胞向S型細胞轉化試驗和Hershey-Chase的噬菌體侵染大腸桿菌（Escherichia coli）試驗證明生物的遺傳物質是DNA。Watson和Crick的DNA三維結構模型，是在DNA堿基的Chargaff規(guī)律和DNA的X射線衍射照片的基礎上提出的。證明DNA和染色體的半保留復制，需要介紹Meselson-Stahl對大腸桿菌DNA的超速離心實驗及利用BudR對復制染色體的標記實驗。三聯(lián)體密碼子的存在和解碼，需要介紹Crick利用噬菌體T4的rII突變體的遺傳分析，Nirenberg和Mathaei利用無細胞的體外翻譯方法破譯遺傳密碼。

在農科遺傳學教學中，我們發(fā)現(xiàn)很多前沿知識需要補充。目前隨著包括人類、果蠅、擬南芥、水稻等在內的模式生物基因組測序工作的完成，遺傳學進入了后基因組時代，即功能基因組學時代。在基因組、轉錄組、蛋白質組等水平上的系統(tǒng)研究手段需要讓學生有所了解。此外，一些觀念需要更正。如在真核生物基因組中存在著大量的非編碼的DNA，原來以為它們沒有什么功能，稱之為“垃圾DNA”，現(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)事實并非如此，這些“垃圾DNA”可以通過編碼微RNA（microRNA，miRNA）而發(fā)揮功能。

在基因表達調控領域，是研究相當活躍的遺傳學領域之一。表觀遺傳學（epigenetics）機制和微RNA的作用，都需要在適當章節(jié)加以簡介。不少遺傳學課本這方面的內容極少，甚至有的課本提都不提。表觀遺傳是基因結構未改變但基因表達發(fā)生變化或染色質調節(jié)基因轉錄水平改變的遺傳變化，主要內容包括DNA甲基化作用（DNA methylation）、組蛋白修飾作用（histon modification）、染色質重塑（chromatin remodeling）、遺傳印記（genetic imprinting）、X染色體失活（X chromosome inactivation）及非編碼RNA（non-coding RNA s）等，這些內容對理解生物基因表達調控奧秘，運用表觀遺傳學技術來改變或調整基因表達方面都具有重要意義。微RNA是一類在基因表達調控、細胞分化等過程中發(fā)揮重要的作用的RNA分子，大小約21-25個核苷酸，一般來源于染色體的非編碼區(qū)域。微RNA通過RNA干擾作用機制發(fā)揮生物學功能，是21世紀生命科學的重要發(fā)現(xiàn)。這些重要突破將來獲得諾貝爾獎的可能性是很大的，呼聲也是很高的。

即使在經典遺傳學領域，目前在揭示遺傳規(guī)律和遺傳現(xiàn)象發(fā)生機制方面也取得了長足的進步。例如在講授孟德爾分離規(guī)律時，F(xiàn)1代表現(xiàn)顯性性狀，而不表現(xiàn)隱性性狀。我們可以提一下日本奈良尖端科學技術大學院大學高山誠司（Seiji Takayama）課題組2006年發(fā)表在《自然-遺傳學》和2010年發(fā)表在《自然》上的兩篇文章。他們的研究表明，顯性基因表達，而隱性基因表達被抑制的原因是，由于位于顯性基因附近的某種基因指導合成了一種順式作用的小分子非編碼RNA（24-nucleotide sRNA），導致隱性基因甲基化，從而隱性基因作用被遏制。

由于遺傳學教師的實際科研工作可能只集中在相關生物遺傳的某一個很窄的方面，如果要在課堂教學中滲透前沿學科知識，就需要經常性閱讀遺傳學方面的國外版本更新較快的專著、教材如Krebs JE、Goldstein ES、Kilpatrick ST編寫的《基因》（Levins GENE XI），期刊如英國《自然》（Nature）、美國的《科學》（Science）和《細胞》（Cell）網(wǎng)頁中全文（或摘要）、科技新聞及評論。此外，遺傳學教師在有條件的情況下，宜泛覽《自然-遺傳學》（Nature genetics）、《自然綜述遺傳學》（Nature reviews genetics）、《遺傳學年評》（Annual Review of Genetics）、《遺傳學趨勢》（Trends in Genetics）、《美國人類遺傳學雜志》（American Journal of Human Genetics）、《基因組研究》（Genome Research）、《遺傳與發(fā)育新見》（Current Opinion in Genetics & Development）等國際著名的遺傳學期刊，并將最新的遺傳學領域最新和最重要的發(fā)現(xiàn)、進展和動態(tài)介紹給學生，這對開闊學生專業(yè)視野、提高學生的學習興趣大有裨益。

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