農林高校《動物遺傳學》課程教學的改革與探索

藍賢勇， 黃永震， 黨瑞華， 雷初朝， 袁 明， 陳 宏

(西北農林科技大學動物科技學院，陜西 楊凌 712100)

遺傳學經過一個多世紀的發(fā)展，已成為了現(xiàn)代生命科學的基石和核心學科，而動物遺傳學則是其中最重要分支之一，發(fā)展迅速，逐年都有重要突破與創(chuàng)新，這直接促進了近年來各高等院校《動物遺傳學》課程的普及。為適應當前國情下對人才培養(yǎng)的要求，農林高校需培養(yǎng)兼具科學與人文思維的復合型人才，提升學生創(chuàng)新能力，立德樹人，強化專業(yè)課程教育的全面化，是農林高校改革與創(chuàng)新的重點目標。本文著眼于《動物遺傳學》課程現(xiàn)狀與特點，比較與同類課程的異同，利用一系列教學改革手段，與人文思想相結合，淺談進一步提高《動物遺傳學》教學質量與教學效果的幾點探索，以期為相關農業(yè)院校進行課程教學建設提供建議與參考。

1 農林高校《動物遺傳學》課程教學的現(xiàn)狀及存在問題

1.1 《動物遺傳學》課程教學的現(xiàn)狀

作為高等教育生命科學領域的基石核心，《動物遺傳學》課程講授涉及生物的遺傳變異，基因結構與功能的關系，及遺傳信息的變異、傳遞與表達的機制與規(guī)律。西北農林科技大學動物科技學院所開設的《動物遺傳學》課程已有80多年的教學傳承，是動物科學、水產養(yǎng)殖和生物科學(創(chuàng)新學院)的核心基礎課程。近年來筆者所在課題組《動物遺傳學》課程教學厚積薄發(fā)，取得了較好的教學成果，一方面于2009年獲評“國家精品課程”，2013年被評為國家精品共享課并于2016年被評審通過；另一方面，在多年的實踐教學中，也發(fā)現(xiàn)了一些學科建設中的問題，為此，提高動物遺傳學的教學質量，提升立德樹人的教學效果，是近幾年課題組著力探索的重點方向。因此，課題組總結了在教學中存在的幾點問題，結合全國農林高校該課程教學的情況，進行了動物遺傳學課程知識與思想政治工作的試點結合，取得了較好效果與改革經驗。

1.2 《動物遺傳學》課程教學中存在問題

當前，在農林高校的《動物遺傳學》實際教學中，主要存在如下三點問題：(1)教材知識深度與學科當前研究深度不協(xié)調。作為基礎課程，《動物遺傳學》課程所選用教材一般強調學科知識點的基礎性，但隨著學科的飛速發(fā)展，在知識廣度與深度上已難以匹配當前學科發(fā)展的前沿性。例如近年來逐漸發(fā)展壯大的表觀遺傳學、生物信息學等分支學科，其基礎背景與研究機制在各類教材中都罕有涉及，這就限制了課程本身的全面性與實用性；(2)實驗教學局限性高。《動物遺傳學》課程涉及細胞有絲分裂與減數(shù)分裂、染色體制備與遺傳分析等諸多性實驗內容，傳統(tǒng)實驗指導設計的標準化實驗材料一方面縮短了實驗準備周期，但另一方面也導致了部分實驗“照單配藥”，無法吸引學生注意力與興趣。此外，部分新興遺傳學實驗室常用技術及數(shù)據(jù)庫檢索分析也急需作為補充拓展激發(fā)學生科研興趣；(3)人文思想教育不足。習總書記提出，要結合時代背景，發(fā)掘高等教育課程中所蘊含的核心價值觀與中華民族的優(yōu)秀文化內涵，此前課程教學未充分結合人文思想進行德育與專業(yè)知識的兼并教學。

2 農林高校《動物遺傳學》教學改革途徑

《動物遺傳學》課程教學中，本課題組選用的是由李寧院士主編，課題組陳宏教授參編的全國高等農林院校十一五規(guī)劃教材《動物遺傳學(第3版)》，該教材系統(tǒng)全面，是目前農林院校相關專業(yè)廣泛使用的課程教材[1]。本課題組根據(jù)該教材的章節(jié)設置及學科交叉，結合教學中存在的問題，在實踐中摸索出以下幾條改革途徑，并取得一定的效果。

2.1 多媒介學科全面化導學與小組匯報

針對《動物遺傳學》教材的章節(jié)設置與課程特點，為協(xié)調教材知識深度與當前科研深度，采取多媒介進行學科橫向擴展，采取小組匯報形式進行學科內容的縱向延伸。一方面充分發(fā)揮課題組已建設的精品資源共享課網站[2]，針對各章節(jié)重點內容設計導學問答，并將表觀遺傳學、生物信息學等新興分支學科內容整理編寫后形成網站電子版教材及課堂講授PPT，再融入實驗課程中，形成“網絡—課堂—實驗”的全面化良性學習結構[2]，便于學生全面掌握學科概況，針對難點還可提供部分網絡補充材料與前沿文獻便于課后回顧理解并拓展視野，激發(fā)興趣；另一方面，發(fā)揮小組討論學習的既有優(yōu)點，融入片段化的“翻轉課堂”模式[3]，促進學生以團體形式深入了解學科前沿，加深對知識點的理解。在實際教學中，全面化導學起到了很好的引導作用，與小組匯報結合，成功將課堂教學由被動灌輸轉向主動探究的理想模式，充分激發(fā)了學生的興趣。

2.2 課程實驗應用化與全程化

針對以往《動物遺傳學》課程實驗教學局限性的問題，一方面，適當選擇既貼近生活又充分體現(xiàn)課程教學目的實驗內容；另一方面，加入生物信息學初步實踐及部分遺傳學實驗室常用技術，真正讓學生體驗到學以致用。在遺傳學飛速發(fā)展的今天，各種新理論與技術層出不窮，如何將實驗內容貼近學生日常學習生活？立足點就是選材源于學生在學習生活中可接觸的事物，例如，從鮮牛奶中提取DNA，以日常飲用的牛奶為原料，取材源于生活，實驗又體現(xiàn)了遺傳學基礎理論與知識。課題組根據(jù)西北農林科技大學及地方畜牧產業(yè)特色，提高動物遺傳學實驗教學效果。選擇了陜西省特色品種秦川牛的牛肉為原料，開展肌肉DNA提取實驗；選取西農薩能奶山羊乳汁及耳組織中提取DNA；以及選取關中黑豬進行毛囊DNA提取[4]。既能在實驗中學習到遺傳學技術，并在不同物種、組織中理解到DNA含量與分布的差異，又能使學生體會到實驗課程的實用性。傳統(tǒng)的實驗教學中，試劑的配制，實驗設備與工具的準備等都由老師一手包辦，雖然提高了實驗課程的效率，但也導致了學生對實驗前準備階段的認識和理論知識理解不夠充分，因此，本課題組在“果蠅唾腺染色體的制備”實驗時，鼓勵學生參與果蠅培養(yǎng)過程，在DNA提取實驗前，鼓勵學生參與樣品采集過程等等，通過鼓勵學生參與實驗準備工作，重塑學生對實驗的全面理解，有利于學生珍惜實驗材料、儀器與試劑,培養(yǎng)全面的科研意識。此外，課題組還大膽嘗試，刪除、合并了部分陳舊實驗內容，補充了例如序列查找與引物設計、DNA提取及細胞分裂的相關實驗內容[5]。

2.3 課堂人文思想教育的融入

(1)遺傳物質、定律及信息傳遞與改變——事物發(fā)展規(guī)律與辯證唯物主義教育。遺傳物質的最終確定過程及在隨后發(fā)展過程中逐步確定的遺傳學基本定律等無一不體現(xiàn)著一代代遺傳學家的求知求真與在探索過程中的嚴謹思維與辯證思考；遺傳信息的傳遞及非正常的改變則是生命為維持自身遺傳信息完整性和可傳遞性所形成的種種修復機制與遺傳過程，也充分體現(xiàn)了維持事物發(fā)展的思想內涵。(2)基因工程與基因組學——創(chuàng)新精神教育。通過對遺傳學各過程、機制的深入了解，目前遺傳學已發(fā)展出各類新興的基因工程技術與基因組學研究模式，這無一不是在知識積累的基礎上進行的創(chuàng)新與實踐，能夠對知識進行舉一反三，培養(yǎng)創(chuàng)新精神也是《動物遺傳學》思政教育的要點之一[6]。(3)表觀遺傳學——生命教育與質量互變教育。質量互變規(guī)律揭示了事物發(fā)展的兩種狀態(tài)，以及由于事物內部矛盾所決定的由量變到質變，再到新的量變的發(fā)展過程。這一規(guī)律提供了事物發(fā)展是質變和量變的統(tǒng)一、連續(xù)性和階段性的統(tǒng)一的觀察原則和方法。而表觀遺傳學的主要內容則是圍繞著遺傳物質的修飾程度的變化及累計，最終導致表型的改變。其次，表觀遺傳學又多與癌癥相關，可在普及防癌抗癌知識的同時，倡導學生樹立正確人生觀，珍愛生命[7]。(4)遺傳學實驗課程——求真務實與科研啟蒙教育。通過在課程學習各章節(jié)中設立的遺傳學實驗，引導學生動手實踐，重復經典的遺傳學實驗，并帶入遺傳學當前各方向的研究前沿，激發(fā)學生好奇心與求知欲，倡導學生按照辯證唯物主義的方法去思考問題，提高實際動手能力，學習科研過程中的邏輯思維與嚴謹思想。

3 結束語

闡明動物遺傳和變異的現(xiàn)象及規(guī)律，探索遺傳與變異的原因及其物質基礎，掌握分子遺傳學基本理論和方法，進而指導動物育種與醫(yī)學實踐是《動物遺傳學》課程的教學目標，在《動物遺傳學》的教學改革與創(chuàng)新中，必須重視和加強實踐教學環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生動手能力，增強學生對理論知識的理解和應用，為本科生在博士、碩士生課題研究中奠定堅實的實驗基礎[8]。為此，進行《動物遺傳學》中表觀遺傳學理論與實驗的教學改革與創(chuàng)新，對教師自身水平的提高、學生素質的提高以及實踐教育方法和實踐教學手段的提高，都具有非常重要的理論意義、實踐價值，必將在將來的理論和實踐中取得良好的預期效益[9]。通過改革探索的實施，有利于提高教師思考和改進自身的教學方法、教學手段，不斷豐富教師的教學經驗，從而在眾多的教學方法和手段中找到適合自己的最佳方式，達到最佳實驗教育效益；而且，以上改革舉措有助于提高學生動手能力，激發(fā)學生興趣，達到主動學習，熱愛學習的目的。我們的教學理念是在完成課程內容的基礎上，逐步培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)并解決問題的能力。鼓勵學生自己設計課題,在老師的指導下逐漸完善,再到實驗室去探究遺傳學的奧秘，為進一步的碩士研究生、博士研究生的深造奠定堅實的理論實踐基礎，為培養(yǎng)將來的生命科學領域頂尖級專業(yè)研究大師作了良好的鋪墊[10]。