案例教學法在遺傳學教學中的應用

摘 要：案例教學法能夠適應遺傳學發展迅速、知識體系龐大的特點。該文在簡析案例教學法內涵的基礎上，探討案例教學法運用于遺傳學教學的3點現實作用，換句話說具備可行性。接著，從教學的3個環節著手，提出教學路徑設計，即課前精選教學案例、課中全面研討案例、課后升華育人成效，從而提高遺傳學教學質量，以適應新時代人才培養的需求。

關鍵詞：案例教學法；遺傳學；現實作用；路徑設計；新時代人才

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）28-0127-04

Abstract： The case teaching method can adapt to the rapid development of Genetics and the huge knowledge system. Based on a brief analysis of the connotation of case teaching method， this paper discusses three practical functions of case teaching method in Genetics teaching， in other words， it is feasible. Then， starting from the three links of teaching， the author puts forward the design of teaching path， that is， select teaching cases before class， comprehensively discuss cases in class， and sublimates the effect of education after class， so as to improve the quality of Genetics teaching to meet the needs of talent cultivation in the new era.

Keywords： case teaching method; Genetics; practical effect; path design; talents in the new era

遺傳學既是21世紀生命科學領域發展的基礎學科又是領頭羊，是研究生物體遺傳與變異規律的一門學科，也是國內外高等院校生物專業、林學專業、農學專業及醫學專業本科生的必修課程[1]。隨著生命科學的發展，它不斷衍生出眾多分支學科，如分子遺傳學、醫學遺傳學、細胞遺傳學、動物遺傳學等等。人們對遺傳學的研究從個體水平到細胞水平再到分子水平，它的研究成果豐富了生命科學的理論，促進了現代生物技術的迅猛發展。與此同時，遺傳學發展形成龐博的知識體系與有限的課時給教師教學也帶來重大挑戰，即如何利用有限學時幫助學生理解生澀的遺傳學原理，又能實現前沿科學發現的正確引導，以滿足新時代創新人才的培養需求。然而，筆者了解到，傳統的遺傳學教學方式主要以教師課堂講授為主，學生課上被動聽講、課后完成相應的作業，學習積極性不高。課程結束后，學生所學知識沒有得到真正的內化，更不能用相關的遺傳學知識解釋日常生活現象，學習效果堪憂[2]。因此，改變傳統的教學模式，探索運用新型有效的遺傳學教學方法勢在必行，讓學生在大學課堂上不僅要獲得遺傳學知識，還要影響他們的學術認知和興趣，體現課程的育人價值。

一 案例教學法的內涵

案例教學法（Case-based Learning）源起于20世紀初的美國哈佛商學院，現已發展成為國內外教育領域的重要教學方法之一，具備較強的理論性、實踐性、綜合性。所謂的案例教學法，是教師依據教學目標和課程計劃，密切聯系教學內容和社會生活精選或者編寫適宜的教學案例，將其引入課堂教學中。教師針對案例提出與課程相關的問題，并組織學生研討案例中出現的現象，充分挖掘其中的知識以解決實際問題，同時學生在思考討論、查閱資料過程中鍛煉了知識遷移和問題解決能力[3]。此種教學方法區別于傳統的課堂教學模式，它充分體現了以學生為主體的教學理念。教師給予學生充足的發展空間，學生不再是“聽講族”“低頭族”“私聊族”，他們必須參與到案例研討中，進行討論、調查分析、總結等課堂活動。經國內外高等院校的教學實踐表明，案例教學法在激發學生的學習熱情和創新思維培養方面具備優勢，學生汲取知識和探索知識的能力得到提升[4]。由此可見，將案例教學法引入遺傳學課堂教學中具有可行性和現實意義，本文提出了實際教學的路徑設計，旨在提高遺傳學的教學質量乃至喚起學生的學術意識。

二 案例教學法應用于遺傳學教學的現實作用

（一） 提高學生的課堂參與度

遺傳學知識體系龐大，原理晦澀難懂，與細胞生物學等學科均有交叉，知識更新升級速度快。如若沿用傳統的教學模式，則教與學共鳴較低，原因是學生的狀態處于被動接受枯燥的理論知識[5]，學習內容以教師講授前人的間接經驗為主，違背了直接經驗和間接經驗相結合的教學原則，導致學生學習的興趣低。然而，將案例教學法應用于高校的遺傳學課堂，它能為學生的學習世界和現實生活世界搭建一座溝通的橋梁，同時案例的引入增強了學生參與遺傳學教與學的意識。在此教學模式下，學生不再是輕輕松松的“低頭族”“私聊族”“聽講族”，而是轉變成多種感官協調下的“討論族”“調查族”“匯報族”。輔以教師的科學引導，學生不僅獲得了間接經驗，即前人研究形成的理論知識，還能在案例情境中依據所學遺傳學知識分析和解決問題，獲取直接經驗，實現知識有意義的建構和內化，豐富了學生參與課堂的熱情。例如，教師引入熱點素材案例“新型冠狀病毒傳播的機制”，課堂上學生由病毒的快速變異中挖掘并積極參與討論基因突變的內容，課后再梳理全球各種突變株的突變位點及引發的遺傳學效應，進而延展了知識面。此案例的應用，使得學生討論的熱情高漲，極大調動了課堂學習氛圍，且拓寬了學生的全球視野及滲透了疫情下的公民責任意識教育。

（二） 將案例資源轉化為育人資源

為貫徹落實好教育部《高等學校課程思政建設指導綱要》的要求，包括遺傳學在內的所有課程需在課堂教學中滲透思政元素教育，與高校的思想政治課同向同行，實現課程的育人功能。遺傳學教學實踐中，呈現的案例一般是教師結合教學內容精選的真實或模擬的案例，如科研成果轉化的案例、經典遺傳學的案例、蘊含思政元素的案例、緊跟全球熱點的案例及生活化的案例。這些案例資源不僅蘊含科學家們敢于探索質疑的科學精神及求真務實的科學態度，還不乏科學倫理教育和科學思維方法的訓練，同時也是潛在的育人資源。主要原因是，課堂上學生通過對案例的剖析、復盤、演繹，可產生更直觀的感受[6]，領會案例情境中蘊含的價值觀，促進了學生樹立新時代正確的理想信念，錘煉其人格，乃至影響其學術認知，為高校創新性人才的培養奠定基礎。再者，教師深入挖掘遺傳學蘊含的思政元素并融入案例教學中，有助于加強學生的思想修養，拓寬理論視野，厚植愛國主義情懷，從而將案例資源逐步轉化為優質的育人資源，大大提升高校遺傳學課程的育人質量。

（三） 加強學生文獻查閱與自主學習能力

文獻閱讀素養高低與學術效能感成正相關，文獻檢索是當代大學生必須掌握的一門必修課，同時是掌握科學研究動態的重要途徑之一。根據相關調查數據顯示，不同年級的大學生信息檢索意識薄弱，專業文獻閱讀能力缺乏。部分大學生對學術搜索引擎和各類數據庫表示陌生，依然會首選百度搜索引擎來搜集資料，因此無法實時掌握精準的最新科研成果，這對他們學術興趣的培養存在阻礙。然而，教師可通過案例教學法設置經典的、罕見的遺傳學病例，激發學生的求知欲，引導學生自行檢索和閱讀專業文獻資料來解答病例的相關疑惑，學生的文獻查閱及自主學習能力得到提升。值得注意的是，教師不僅要引入案例，同時要給予學生有關文獻檢索與閱讀的技巧方法指導，否則會產生事倍功半的效果。通過文獻檢索和中英文文獻閱讀，可以促進學生對遺傳學原理的理解和掌握，及時跟蹤遺傳性疾病的前沿動態[7]。大學生是學術研究領域的好苗子，案例教學過程的文獻查閱既能促進學生自主學習并達到學以致用，還能激勵他們在前人研究基礎上提出獨到的創新性見解。

三 案例教學法應用于遺傳學教學的路徑設計

案例教學法實施效果的好壞取決于遺傳學教學路徑設計的科學化程度。實踐中，授課教師應當基于此教學法的基本規律，再遵循課前精選教學案例、課中全面研討案例、課后升華案例育人成效的三個環節逐步展開教學實踐，最終充分凸顯遺傳學課程的育人價值。因此，構建內容科學翔實、邏輯清晰、教學效果突出的高校遺傳學案例教學體系，其教學路徑設計的著力點具體體現如下。

（一） 課前準備階段：精選教學案例

課前準備是遺傳學案例教學的首要環節，而案例是其核心內容和課程效果的重要保障。此環節，教師首先要從案例庫中精選適配課程內容的案例，類型可包括經典遺傳學相關、蘊含思政元素、學術前沿轉化及密切聯系生活的案例，繼而設計好案例的切入時機及方式，為學生開展學習活動做好準備，邁出落實遺傳學課程育人的第一步。

1 經典遺傳學相關案例

遺傳學三大基本定律，即分離定律、自由組合定律、連鎖互換定律是現代遺傳學理論的精髓，是遺傳學發展史的一座里程碑。就高校大學生而言，他們已經有高中生物學的學習基礎，所以不難掌握三大定律的原理和相關計算問題，但對孟德爾和摩爾根的科學研究史料缺少認知，因此這也是值得教師引入課堂的經典遺傳學案例。眾所周知，孟德爾生前耗時8年進行豌豆雜交實驗，期間克服了種種困難，利用假說演繹法根據實驗結果提出假設，并不斷進行驗證，結合統計學的方法，最終發現了分離定律和自由組合定律。可是，當時他的遺傳學規律并沒有得到學術界權威人士的認知，在眾多質疑中不幸英年早逝，直到去世16年后他提出的遺傳學兩大基本定律才被世人認可，繼而被正名為“遺傳學之父”[8-9]。學生對此案例的深入剖析，猶如回到孟德爾生活的年代，見證了科學偉人艱辛的研究歷程，不僅習得科學家的研究方法和思路，更是堅定了勇于面對生活困難的信念和價值觀。再如“數果蠅的教授”摩爾根，對模式生物果蠅的呵護程度遠超過對自家孩子的關愛，從最初的孟德爾定律的反對者轉變成忠實的擁護者，所提出的基因的連鎖與互換規律為遺傳學的發展史添上重要一筆，并與孟德爾的研究成果一同發展成現代經典遺傳學理論[8-9]。通過對經典遺傳學相關研究工作案例的使用和剖析，學生猶如回到特定史實背景下領悟遺傳學發展的艱辛及其社會意義，學習不再局限于教材上羅列的文字描述，而是讓枯燥的知識故事化和形象化，提高課堂教學質量。

2 蘊含思政元素的案例

案例中融入思政元素的教學效果猶如鹽溶于水，可做到春風化雨，切實達到課程的育人成效。就生命科學領域而言，可融入的思政元素包含追求真理、嚴謹治學的科學精神，科研創新意識，愛國主義情懷，尊重自然敬畏生命的情懷及正確的科學倫理觀。例如，教師將“糧食安全掌握在自己手中——袁隆平院士雜交育種的故事”通過案例形式呈現，學生不僅明晰了水稻雜交育種方法及育種的前沿動態，還能深入領會到袁隆平院士的研究成果給全國乃至全世界人民帶來的福祉，無疑體現了他的家國情懷、科學擔當及追求真理的科學精神；再如，聚焦“基因編輯嬰兒事件——自然人還是工具人”，南方科技大學原副教授賀建奎2018年違背學術倫理和規范，開展國家明令禁止的以生殖為目的的人類胚胎基因編輯活動。教師將此震驚全球的新聞內容編寫成案例，引導學生討論基因調控與發育的關系，并針對基因編輯技術的應用范圍發表看法，案例教學實踐無形中滲透了有關法律及科學倫理觀的要求，讓遺傳學課程育人達到潤物細無聲的效果。

3 學術前沿轉化的案例

如何在有限學時內拓寬學生的遺傳學學術視野？筆者認為，梳理學術前沿研究成果，精心編寫成案例再引入課堂，也不失為一種科學、直接且高效的方法。教師可選擇有代表性的、學生感興趣的學術前沿案例，邊進行科學導讀，邊激勵學生辯證地剖析新知識的特點與研究前景。例如，編寫并引入卵巢癌的表觀遺傳學調控機制及研究進展案例。21世紀，表觀遺傳學的研究得到快速發展，許多疾病特別是腫瘤的發生都與表觀遺傳學調控有關。其中，表觀遺傳學調控方式DNA甲基化、組蛋白修飾、miRNA及RNA甲基化與卵巢癌的發生有關。近來有研究表明，卵巢癌中因啟動子低甲基化，與癌癥相關基因TUBB3和HOXA10表達增加；在上皮性卵巢癌中，腫瘤抑制因子BRCA1 高甲基化與 BRCA1表達缺失相關；部分miRNA還可以作為卵巢癌的篩選指標，如miR-200a在很大一部分的晚期卵巢癌患者體內表達水平上調，提示了miR-200a 表達水平異常促進了腫瘤的發展[10]。生活中大多數人談癌色變，故此案例增長了學生對癌癥發生機制的見識，引領學生開闊學術領域的視野，有助于領會遺傳學課程的樂趣。同時，表觀遺傳學是人教版高中生物學新教材的新增內容，作為未來教師的生物科學師范專業的學生，更應在此案例基礎上，大量閱讀文獻了解表觀遺傳學的最新研究動態，以便具備一名生物學教師該有的專業素質。學術前沿轉化的案例不勝枚舉，授課教師應該謹慎、合理地進行科學導讀和引導討論，幫助學生的知識結構迭代升級。

4 密切聯系生活的案例

選取密切聯系生活的案例進行遺傳分析，可為課堂增添幾分生命力，有助于激發學生全面研討案例的動機。例如，與分子遺傳學相關的案例——開棺尋親記：近幾年社會高度關注拐賣兒童案件，有一對父母在兒子被拐后，無法承受打擊而選擇輕生，留下5歲的女兒吳家雨，父母去世23年后，女兒為圓了父母尋子之夢寧愿背上不孝的罵名也要開棺提取父母的DNA做親子鑒定。在學生為此事唏噓之時，教師順勢提問“父母遺骸的牙齒及骨頭的細胞DNA嚴重降解，如何建立DNA指紋數據呢”，繼而引導學生就此案例查找和討論DNA親子鑒定技術的流程，同時領會PCR擴增技術的靈敏性給尋親家庭帶來的福音。再如，備受社會爭議的同性戀問題也可以作為案例引入緒論課，科學家們就同性戀是否由基因決定及是否存在同性戀基因的問題展開大量數據調查研究和激烈討論。1993年科學家Hamer等[11]提出人體內X染色體的Xq28片段可能是導致同性戀的基因之一。2019年Ganna等[12]測試了近48萬人的樣本，進行大規模全基因組關聯分析，試圖尋找與同性戀行為相關的基因，最終在《Science》上發表研究論文，表示他們發現了5個可能有關的基因位點。2021年，有一篇評論文章也對Ganna等的研究成果提出質疑，并就同性戀遺傳特性問題進行探討[13]。根據相關調查數據可知，動物界廣泛存在同性戀行為，同性戀的家族成員中兄弟所占比例最高。這些資料引發學生對同性戀的遺傳性問題產生新思考，人們是否應該通過生物技術干預和診斷同性戀行為？教師在開篇的遺傳學緒論課導入此生活案例，能讓學生體會到“生活處處皆遺傳”，以便對后續課程的學習產生濃厚的學習興趣。

（二） 課中實施階段：全面研討案例

案例教學法應用于遺傳學教學路徑設計的中心環節是課中實施階段，它是決定案例教學質量和課程育人成效的關鍵期。教師要扮演好課堂組織的引領者角色，從教學手段、學生情況、課堂氛圍等方面入手協調教學節奏，使得教學中知識傳遞和能力培養同向同行，爭取案例的使用效果實現最優化。課中實施階段全面研討案例的流程大致分為4步，即案例介紹—明確要求—現場討論—總結點評。首先，教師可借助文字描述、視頻動畫、網絡方式和口頭形式給學生介紹案例內容[6]，讓學生對案例背景有個全面了解，初步感知案例中隱藏的遺傳學理論知識，啟動思維過程。其次，為保證案例使用效果，教師就接下來的研討環節要提出明確而具體的要求：一是設置與課程學習內容緊密聯系的案例討論問題；二是制定獎勵機制，激勵學生在研討過程大膽表達想法，敢于批判、質疑、求證；三是提醒各小組緊扣學習主題展開討論，把控好討論時間，做好觀點記錄和匯總工作。然后，在現場討論環節，學生的主體地位要得到體現。他們可借助查閱資料、調查取證等形式，結合案例背景、思考題及已有的遺傳學理論知識來各抒己見，使得思維發生激烈碰撞。值得注意的是，教師一般不評價學生的討論和發言情況，主要任務是化解僵局和冷場，有效推進研討進程。最后，教師要在學生研討結束后對學生的觀點作簡要評析，強化案例中與課程內容相關的重、難點，拓展學生的學術視野，并提煉案例背景所引領的價值觀，促進案例教學中知識傳授與素養提升有機統一。

（三） 課后提升階段：升華育人成效

從某種程度上看，課后是總結升華案例育人成效的重要時機。就學生而言，他們要及時進行反思和撰寫案例學習報告[6]。一方面是重新梳理案例研討思路，找尋遺傳學理論知識漏洞并加以彌補，糾正不正確的邏輯思維，內化為科學的研究方法；另一方面是從價值觀念汲取的角度，反思案例背景中隱藏的科學精神、科學態度、家國情懷及人生態度對自身思想的洗禮，并在案例報告中分享體會。對于授課教師來說，課后要做好教學評價和教學反思的工作，積攢案例教學經驗，優化案例教學方案。一是制定評價項目和指標，再結合學生的課堂參與情況和案例學習報告給予每位學生中肯又明確的評價語，并以此了解案例教學效果；二是系統審視使用的案例與課程內容的適配度，及時更新重建案例庫，剔除無時效性、不科學的案例。總之，學生的課后總結梳理與教師的課后反思工作必須得到重視，兩者缺一不可，否則案例的育人成效會大打折扣。

四 結束語

為有效落實立德樹人的根本任務，培養新時代創新型人才，高校必須從課堂教學改革著手，倡導應用體現學生主體地位的教學模式，遺傳學課堂亦是如此。相關教學實踐表明，案例教學法具有一定的優勢，它不僅能提高學生課堂參與度、加強學生的自學能力、文獻檢索和閱讀能力，還可把優質的案例資源進一步轉化為育人資源，因而值得在高等院校的各學科課堂中推廣使用。值得注意的是，由于教學學時限制，授課教師課前應當構建案例庫，精選適配度高的案例，且使用的案例“求精不求泛”，達到教學效果即可。

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