遺傳學實驗教學與學生創新能力培養初探

摘要：為了全方位培養學生的創新能力，從優化實驗組合到知識準備、實驗準備和開放式實驗幾個方面，在遺傳學實驗教學中進行了初步探索。

關鍵詞：遺傳學實驗；創新能力；培養

中圖分類號：Q331 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）09-0274-02

遺傳學是一門歷史悠久的基礎學科和發展迅速的前沿學科，在生命科學領域中占有十分重要的位置。同時，遺傳學還是一門實踐性很強的學科，學生通過遺傳學實驗的學習，既能夠掌握基本的經典遺傳學技術，還能夠了解和學習一些新的遺傳學實驗方法，因此實驗教學對學生動手能力、綜合分析能力和創新能力的培養是十分必要和有益的。

一、創新能力是遺傳學實驗教學的基本要求之一

國務院辦公廳印發的《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》（國辦發〔2015〕36號）指出，各高校要根據人才培養定位和創新創業教育目標要求促進專業教育與創新創業教育有機融合，調整專業課程設置，挖掘和充實各類專業課程的創新創業教育資源，在傳授專業知識的過程中加強創新創業教育[1]。

我校遺傳學實驗大綱中對學生能力培養提出了四大基本要求，即獨立實驗的能力、分析與研究的能力、理論聯系實際的能力和創新能力。其中，創新能力由創新意識、創新思維、創新方法、創新環境和創新意志五部分組成[2]。而在遺傳學實驗教學中，要求學生在專業知識學習的基礎上，能夠學習、吸收前人的思想和方法，嘗試做前人沒有做過的實驗，初步完成具有研究性或創意性內容的實驗。

二、精心安排實驗內容，設計優化實驗組合

綜合性、設計性實驗是培養和訓練學生掌握科學思維方法、實事求是的科學態度與獨立的科研動手能力的重要環節和手段，也是提高學生創新能力的重要途徑[3-7]。

在遺傳學實驗中，一項綜合性實驗可能會涉及多個知識領域或者綜合應用多種實驗手段與技術[8]。綜合性實驗要求學生對所學的專業知識及實驗方法、技能能夠綜合運用，并綜合分析實驗結果。而設計性實驗主要是對學生進行科學研究的初步訓練，要求學生在基礎性和綜合性實驗的基礎上，對所學知識進行拓展性、探究性以及創新性實驗研究[9]，并撰寫出研究報告。設計性實驗的題目和方案由教師擬定，或是教師和學生共同商議后擬定，還可以由學生自擬。題目和方案確定后，學生在教師的指導下獨立完成實驗的全過程。因此，我校根據課程特點和現行的實驗條件，將實驗內容分類整合后，分為基礎性實驗、綜合性實驗和設計性實驗三大類。其中綜合性實驗又分為三類：（1）細胞遺傳綜合實驗，以染色體的制片技術為核心內容，觀察動植物及人類細胞中的染色體，包括有絲分裂、減數分裂、多倍體的人工誘發、蟾蜍骨髓細胞及人體外周血淋巴細胞的培養與觀察等。（2）果蠅遺傳綜合實驗，以果蠅為主要研究對象，學習遺傳學中的一些經典的實驗方法，包括果蠅的生活史及唾腺染色體的觀察、果蠅的雜交實驗等。（3）人類遺傳綜合實驗以人類自身作為研究對象，包括組型分析、皮膚紋理分析、PTC味盲基因頻率的分析以及X染色質的觀察等。而設計性實驗的內容項目主要包括本地常見動植物染色體的組型分析、兩棲動物血細胞培養的染色體觀察、環境致突變因子對生物遺傳物質的損傷、人類若干遺傳性狀的調查與分析、核酸的提取及性質鑒定等。

三、全方位、多途徑培養學生的創新能力

在遺傳學實驗教學過程中，為了全方位培養學生的創新能力，我們主要從以下幾個方面進行了一些探索性工作。

1.知識準備。實驗前，要求學生進行預習，并對相關的知識進行文獻檢索，將資料收集后可以進行相互交流，在提交的預習報告中每人至少提出2—3個問題并進行解答。例如，在“人類染色體組型分析”實驗中，相關的理論知識，如：人類染色體的數目、人類染色體結構的異態性、人類染色體的命名法、性染色質和萊昂假說、染色體病、染色體畸變和腫瘤、產前診斷、人類基因定位、人類基因組計劃等，都可以作為問題提出，并自行解答，其目的是為學生今后的科技活動和畢業論文打下基礎。

2.實驗準備。有了知識儲備后，下一步就是進行實驗準備。為了培養學生的創新思維和獨立實驗的能力，使學生逐步掌握科學思想和科學方法，對于設計性實驗，準備工作要求包括以下幾步：明確目的—確定選題—實驗設計—預備實驗。以“環境致突變因子對生物遺傳物質的損傷”這一實驗題目為例，該實驗廣泛應用于輻射損傷、輻射防護、化學誘變劑、新藥試驗、染色體遺傳疾病、癌癥前期診斷及環境監測等方面。“環境致突變因子”可以選擇的范圍很廣，包括：各種理化因素、輕化工產品、食品添加劑以及不同飲食習慣（如吸煙、腌制食品等）、保健品、藥品、農用產品、氣體、水體等，這些因素廣泛存在于人們的生產與生活中，可以激發學生進行探究性學習的興趣[10]。實驗前，使學生在充分理解實驗原理的基礎上，讓其自行發現并選取自己最感興趣的問題確定選題，要求學生設計出教師認可的實驗方案，學習并掌握環境因子遺傳毒性檢測的一般方法，用檢測試劑對動物或植物進行處理，并分析所用檢測試劑對動物或植物遺傳物質的損傷程度[11]。與此同時，開放實驗儀器，對于相關的試驗器材、試劑的配制等，要求學生在教師的指導下準備妥當。

3.開放式實驗。遺傳學實驗課是理論聯系實踐，培養和訓練學生科學思維能力和獨立動手能力的重要環節和手段，在教學方法上，主要采用開放式、研究性實驗教學，特別是在進行設計性實驗時，我們全天候開放（包括時間、場地和內容的開放）實驗室。例如，“減數分裂”這一實驗，其結果與取材的關系密切相關，取材時間不合適或者材料固定不好都無法觀察到顯著的減數分裂過程。在常規的實驗教學中常常選擇蠶豆花作為材料，為了培養學生的創新能力，我們要求學生自行確定幾種正在花期的校園植物作為實驗對象，通過切片或壓片觀察，探索出不同植物減數分裂的有效取材方法和材料固定處理方法。一般的遺傳學要求就是取材、前處理、固定、解離、壓片制片觀察，而開放性實驗的本意是不限制方案，若學生提出觀察其中的基因表達譜的差異，似乎也應該允許。總之，步驟取決于學生設定的方案。

四、結語

根據國家對人才培養定位和創新創業教育目標要求的需要，遺傳學實驗教學使學生掌握了基本的實驗技能，更重要的是培養了學生的科學探索精神和創新能力。在教學實踐中，開設設計性及創新性實驗，改進實驗教學方法，有利于大學生科技創新能力的培養。

參考文獻：

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