基于現代信息技術的課程建設與實踐
——以“遺傳學實驗”課程為例

張瑞姣，周 偉，白雨婷

（信陽師范學院 生命科學學院，河南 信陽 464000）

引言

遺傳學是研究生物遺傳和變異的科學，它是生物科學與技術中一門重要的基礎理論學科，也是高等院校教學計劃中的一門專業基礎課程。遺傳學作為生物科學與技術的一門基礎學科以及大學生命科學中的一門主干課程越來越顯示出其重要性。其主要任務是為學生學習有關課程以及今后從事科研、教學、生產和開發工作建立比較牢固的遺傳學基礎。遺傳學實驗是開展遺傳學研究的重要基礎，是生命科學領域基礎且重要的實驗課程，是生命科學、醫學、農學等學科相關專業本科生的一門專業必修課程，主要從個體、細胞和分子三個不同水平揭示遺傳學的基本現象和規律。

從20世紀開始，遺傳學是生物科學領域發展最快的學科之一，到21世紀初期，其研究領域不僅逐步從個體向細胞、細胞核、染色體和基因層次發展，而且橫向地滲透形成生物學的多個分支學科和交叉學科。遺傳學的研究內容和研究范疇不斷深化、拓寬。因此，培養具有遺傳學基本知識和創新能力的研究人才已迫在眉睫，遺傳學理論及實驗課程的授課內容已有明顯增加，與相關學科的聯系也更為緊密。遺傳學實驗課程內容包括三個模塊：一是經典遺傳學模塊，主要利用果蠅野生型和突變型的雜交來驗證經典的遺傳學規律，從個體水平上分析和深入理解遺傳學的基本原理；二是細胞遺傳實驗模塊，通過制備果蠅的唾腺染色體來觀察巨大染色體，從染色體水平觀察和理解遺傳的染色體基礎；三是分子遺傳實驗模塊，通過遺傳學實驗的全面培養，學生不僅理解了遺傳學知識，掌握了先進的研究技術，還提高了分析問題和解決問題的能力，培養了良好的科研素質，為今后獨立開展相關科研工作打下堅實的基礎。

一、遺傳學教學中存在的問題

（一）教學實驗與學生實際情況相結合

遺傳學實驗教學中實驗的難易程度、耗時長短、所包含的知識點需要與教學進程緊密結合，通過基礎性的實驗操作提升學生的實際動手能力，基于此再進一步設計較難的實驗。例如綜合性的實驗，包含多個小實驗，以提高學生的綜合運用能力，讓學生對知識點的相互連貫有更加深刻的認知和了解。另外，出于對學生的保護，現在大多高校實驗教學的手段比較保守，一般情況下，是教師準備好相應實驗中的各種材料，然后做好教案，設計好對應的實驗步驟，學生只需要按部就班地跟著教師的實驗操作，做出實驗結果即可。可是這樣的教學模式雖然安全性很高，但是由于學生沒有參與實驗的具體設計，缺乏思考、創新的能力。當代學生應更加注重現代信息技術運用能力的培養，做到與時俱進，不僅僅要提高動手與獨立思考的能力，還要有運用現代信息技術與傳統實驗相結合的能力。與此同時，隨著現代信息技術的發展，教師和學生的討論越來越少，因為隨著電子技術的進步，越來越多的現代化的電子教學用具深入我們的學習生活中，多媒體教學讓教師的教學模式發生翻天覆地的變化。教師開始不用傳統的教學模式，邊寫邊教邊思考的現象離教師日益遠去。多媒體教學雖省去了教師的很多麻煩，但卻使教師少了更多的思考。由于沒有了板書的過程，教師在構建自己的教學過程中少預設了很多的潛在問題，也由于少了寫字過程，思考變得淺顯，沒有達到講一遍增進一次的效果。

我們要實現教師和學生“教學相長以致遠”的效果，才能使教師和學生共同進步，有長遠的發展。此外，興趣傾向就學生而言，具有至關重要的影響。一般來講，教師生動講解的教學模式比照本宣科更加吸引學生的注意力。教師在講解知識點的同時加入自己的見解和體會，這樣深入淺出的教學更能俘獲學生的芳心。在教學中，教師不可一成不變地講解知識，也需要學生的參與，加入相應的動手環節、提問環節，更能激發學生的學習興趣。同理，這一點在教學實驗過程中更能直觀看到效果。學生的直觀感受比憑空的構象來得更加真實，更加貼切學生的實際感受。所以，教學實驗中教師應注重具體情況，具體分析。

（二）教學實驗應與教學內容相結合

“遺傳學實驗”作為生命科學領域的基礎課程，在信陽師范學院生命科學學院和國際教育學院多個專業（生物技術、生物科學、茶學、國教生物技術）中開設。通常情況下，實驗內容大都圍繞理論課程上的內容進行設計，開展相對應的實驗，也就是說理論課程為主，實驗課程為輔。但究其本意，我們認為二者同等重要：理論課程是開展實驗、設計實驗的基礎，而實驗的原理理應包含在理論課程中。另外，實驗課程應與理論課程是同一個教師，間隔的時間也要縮短，因為同一個教師可以全面了解相應實驗涉及的知識點和學生對此實驗的認識程度。同時，學生很容易遺忘記憶的新知識，所以實驗課程需要緊跟理論課程，幫助學生鞏固、復習，及時掌握相應的知識點。相較于傳統實驗，學生必做的傳統遺傳學實驗與現代科技結合也應該與時俱進。傳統實驗所用到的材料、工具、方法、理念、注意事項，都應該值得教師和學生思考，是否有更新的技術來替代以前的技術方法，一方面可以讓我們的思考方式更加前沿化；另一方面有助于我們對于知識的變遷有更加深刻的見解。

自21世紀以來，遺傳學就開始進軍到“后基因組時代”，進一步地探究哺乳動物及其他動植物基因組編碼的蛋白質的功能，探索DNA序列所包含遺傳信息的生物學的功能。同時，遺傳學是一門發展迅速的科學，每隔幾年就會有一次重大的突破，若我們的認知僅僅停留在孟德爾、摩爾根時代，作為當代大學生是否會有“一葉障目不見泰山”的感覺呢？迄今為止，現代遺傳學已發展出30多個分支，更加廣泛地應用近代化學、物理學、數學的演算，進而可以由表及里、由簡化難、從宏觀向微觀，逐步地深入研究?？萍荚谶M步，科學在發展，我們更應該在掌握基礎知識的同時跟上科學發展的腳步。在教學內容上要及時反映和吸收本學科領域的最新研究成果，積極整合優秀教學成果，進一步體現現代教育理念和時代要求，始終保持學科的先進性。

（三）學生自身的綜合能力有待提高

近幾年來，隨著信息技術的發展，生物學科得到快速發展，教學理念和教學大綱不斷改進。創新型人才的培養要求“以學生為中心，能力為導向”，堅持“注重素質、強化能力、面向未來、多元發展”的培養理念。由于學生的實驗操作全程在教師的關注下進行，他們缺乏自我處理問題的能力和思考問題有局限性，不能全方面地結合實際情況考慮問題。與此同時，學生并沒有參與到設計實驗的過程中，僅僅“知其然而不知其所以然”。同時，學生在面對現實生活中涉及的遺傳學實驗時，表現也不盡如人意，不能很好地運用自身所具備的條件、知識來解決問題。遺傳學雖然是一門十分重要的理論科學，但是它又是一門緊密聯系生活、生產的基礎科學。不難看出，科學家利用生物界遺傳規律的普遍性，在遺傳學理論的指導下開展品種選育和良種繁育工作。特別是在基因重組上，像超級水稻、抗蟲棉、抗除草劑的大豆等，充分說明了遺傳學貼近生活的一面，而學生對于各種由于基因重組出現的品種并沒有我們想象的敏感，習以為常地認為本該如此。這是錯誤的認知，我們應該對此現象敏感，并引發我們的深思。隨著科學技術的進步、網絡信息的快速發展，我們漸漸地不再懷疑自己獲得信息的準確性、正確性?，F在很難聽到學生對于新技術、新發展提出質疑，但往往一切新的發現都來源于“為什么”。此外，我們更應該走進自然、生活，讓自己所掌握的知識融入生活中的具體事物，而不是生硬地儲存在大腦中，僅僅為了面對考試而學習。

二、教學改革的具體措施

（一）教學內容的改革

遺傳學實驗是一門實踐性非常強的學科，分支幾乎擴展到生物學的所有領域，在遺傳學的教學任務中具有舉足輕重的地位。但長期以來，遺傳學實驗教學內容以驗證性實驗為主，綜合性、設計性實驗較少。通過建設有效、高質的網絡教學平臺，可引導學生參與教學活動，同時發揮教師的主導作用，滿足學生自主學習的需要。其旨在推進遺傳學實驗理論課程和實踐教學改革的同時，探索發展學生高階思維能力的研究性學習教學設計的操作框架與實踐途徑。通過網絡教學平臺，可以讓學生通過網絡教學系統來設計實驗，并且對于學生設計的實驗，利用計算機技術來演算實驗過程、結果以及操作的可行性。學生通過計算機模擬演算，分析自己設計的實驗是否有問題，分析它的可操作性，從而提高綜合性思考能力、創造能力。還有應重視現代科技的應用，對于很多現實生活中不能解決的問題，我們可以通過電子技術來設計、演算過程和結果，這在很大程度上解決了實驗材料對于學生安全的不良影響。此外，要讓學生學會提出問題，發表自己的見解，深入了解知識本身。綜觀遺傳學的發展歷史，獲得重大突破研究成果的科學家，并不僅僅是生物學家，作為傳教士的孟德爾發現了分離規律和獨立分配規律、物理學家克里克聯合生物學家沃森提出了DNA分子結構的雙螺旋模型，等等。

（二）教學模式與過程的改革

要改變傳統的教學模式和教學方法。采用學生容易接受和理解的教學方式與方法，結合實際的例子，用生動的形式和豐富的教學資料，激發學生的求知欲和解決問題的興趣；利用多樣化的教學方法，如講授和討論相結合、課后習題拓展等，因材施教，因人施教，實現授課教師與有關專家講座相結合。同時，要根據課程特點，引入現代信息技術（學習通、雨課堂），以促進學生的研究性學習，給遺傳學實驗注入勃勃生機。利用網絡資源延伸課堂教學，強調以“學”為本的教學價值取向，培養學生“自主、自動”的課外拓展學習習慣，培養創新型、應用型人才；從理論和實踐的角度，隨著現代信息技術的不斷發展，引入“學習通”、雨課堂等可以極大地提高學生學習的主動性。學生也可以通過“學習通”、雨課堂向教師提出問題，教師通過網絡教學平臺隨時隨地地解答學生的問題。當然，對于傳統教學來說，教師講授實驗課的理論部分，學生按部就班地照搬教師設定好的實驗步驟操作進行，然后得出結果。我們則可以設計出一種開放式的、研究性的教學模式，充分調動學生的思考能力、主觀能動性，讓學生成為課堂的主導，教師起到引導、啟發的角色，同時兼顧輔助保護作用。通過開展實驗教學，學生不僅可以獲得獨立思考的能力和掌握實驗操作技能，而且能在更大程度上發現問題、解決問題。

（三）教學考核方式的改革

要采用傳統手段與現代信息技術相結合的考核方式。實驗課程應采用單獨考核的方式，主要包括相應的實驗操作、問題解答能力、實驗報告得分、考勤次數、課堂具體表現等，不能僅僅憑借實驗報告來評定。同時，平時成績與期末考核的比例應該做出相應的調整，高分難得的情況可以激發學生更大的潛能。教師需要改變具體的考核方式，改變傳統教學模式中教與學的思維方式，以學生為主體地位，讓學生參與到學習的各個環節，培養學生自主、獨立的思考模式。一旦學生開始獨立自主地設計實驗，教師要離開自己的舒適圈，解決來自學生的更多提問和疑惑，不斷加強自身的專業知識和技能。學校應經常組織教師參加培訓，多聽取其他優秀教師的意見，不斷地向外界汲取經驗，盡量地解決遺傳學教學中的實際問題。

本文主要闡述了信陽師范學院生命科學學院基于現代信息技術構建的“遺傳學實驗”課程體系，以彌補傳統教學方式中的不足。運用雨課堂和網絡學習平臺，學生對課程的全部學習過程有了更全面的認識，對相關實驗的理解更加深刻，這在一定程度上提高了學生自主學習的積極性，同時也為教師不斷改進教學方式提供了新思路。