农学类专业遗传学实验教学改革探索与实践
农学类专业遗传学实验教学改革探索与实践内容摘要：
第 38 卷 第 1 期 教学研究 2015 年 1 月 Vol. 38 No. 1 Research in Teaching Jan. 2015 农学类专业遗传学实验教学改革探索与实践 王玉萍 张俊莲 杨红羽 （甘肃农业大学 园艺学院，甘肃 兰州 730070） [摘 要] 实验教学改革是高等农业院校遗传学教学体系改革的重要方面。本文通过分析甘肃农业大学农 学类专业本科生传统遗传学实验教学中存在的主要问题，对该课程的实验教学改革进行了初步探讨。从注重培 养学生素质教育和创新能力的角度出发，重新构建了实验教学体系和考核体系，采用形式多样的教学方法，提 高了实验课教学质量，促进了学生综合能力的提高。 [关键词] 农学；遗传学；实验教学改革；创新能力；教学质量 [中图分类号] 0 G642.0 [文献标志码] A 1005-4634 (2015) 01-0102-04 验教学的主要问题如下。 引言 遗传学是生命科学领域中一门十分重要的基 础性学科之一，也是高等农业院校农学类专业重要 的专业基础必修课之一。遗传学是一门以实验为基 础的学科，实验教学在遗传学课程教学中占有十分 重要的地位。遗传学实验既是对遗传学课堂知识的 验证和巩固，又是培养学生实践能力、提高学生分 析问题和解决问题能力的重要手段，也是培养学生 自主创新能力的一个重要途径 [1]。21 世纪高校人 才培养模式改革的重点是加强对学生的素质教育， 特别是创新能力和实践能力的培养 [2,3]。如何适应 新形势下素质教育的需要，结合学科发展趋势和专 业特点，加强遗传学实验教学改革，是农学类学科 建设的重要内容，也是培养高级农业科技人才和农 业科研工作者的重要保证。以往遗传学的实验教学 依附于理论教学，实验只是为了验证理论，存在重 理论轻实践的误区，难以培养学生的实践能力和创 新能力。为适应教学改革的要求，培养“厚基础， 宽口径”复合型人才，笔者在分析甘肃农业大学设 施农业科学与工程专业和园艺专业本科生传统遗 传学实验教学中主要问题的基础上，对遗传学实验 教学改革进行了初步探索，总结了从教学内容、教 学方法和考核标准方面提高遗传实验学教学质量、 增强学生动手能力和创新能力培养的措施。旨在为 高校人才培养模式中实验课教学的改革提供参考。 1 [文章编号] 传统遗传学实验教学中存在的问题 受学时、实验经费等因素所限，传统遗传学实 1）对实验教学的环节重视度不足。实验教学 的前期准备工作（包括实验过程的部分步骤，实验 材料的培养与处理，药品试剂的配置及实验仪器的 调试）都是由教师完成，学生只是按照实验指导进 行其中的部分步骤，整个实验教学过程中学生处于 被动地位，甚至对一些基本的实验技能都没有掌 握，不利于培养学生分析问题和解决问题的能力。 2）实验内容陈旧，缺少创新（见表 1），未能 反映遗传学的发展及遗传规律的本质。实验内容基 本上是对课堂教学中遗传规律和染色体理论的验 证，缺少分子遗传学实验以及综合性和设计性实 验。尽管验证性实验能加深学生对理论的理解和记 忆，由于结果已知，不能调动学生的积极性和思维 的创造性。 3）考核方法欠科学。实验成绩的评定完全依 据上交的实验报告，而不考虑学生的实验操作能力 以及实验态度等。使部分学生养成实验不认真，抄 袭应付的不良现象，不能客观地反映学生的真实水 平和实验操作能力。这种传统遗传学实验教学模式 既不利于激发学生的学习兴趣，也不利于学生的创 造性思维培养和发挥。 2 优化教学内容，建立实验教学新体系 为适应新世纪人才培养的要求，笔者结合遗传 学科的发展趋势和农学类本科人才培养要求，遵循 “厚基础”的原则，以基本技能培养为主，通过实 验教学内容的整合并优化满足“宽口径”的要求， [收稿日期] 2014-09-16 [作者简介] 王玉萍（1974-）, 女，甘肃天水人。副教授，博士，主要研究方向为遗传学的教学与研究。 第1期 王玉萍 张俊莲 杨红羽 农学类专业遗传学实验教学改革探索与实践 103 表 1 遗传学实验教学内容的创新 实验名称 学时数 改革前 植物细胞有丝分裂染色体制片 3 验证性 (总 18 学时) 植物细胞减数分裂观察 3 验证性 改革后 (总 18 学时) 实验类别 果蝇生活史观察 3 验证性 果蝇唾腺染色体观察 3 验证性 孟德尔遗传规律验证 3 验证性 染色体组型分析 3 验证性 综合性 植物细胞分裂及染色体制片 4 果蝇生活史观察及唾腺染色体制片 4 综合性 人类细胞中巴氏小体观察 3 验证性, 探索性 高等植物 DNA 提取和纯化 3 验证性 染色体数目变异的诱导及鉴定 4 综合性, 设计性 充分调动学生的主观能动性，提高学生发现问题和 解决问题的科学思维方法及创造性的思维能力。即 合在一起，使实验教学成为一个完整的体系，使学 生能够系统地学习，并把所学知识条理化。如有丝 在保留部分验证性实验项目的基础上，增开综合性 实验和设计性实验项目，形成验证性实验－综合性 实验－设计性实验的多层次教学体系。 分裂与减数分裂两个实验虽然实验材料不同，但实 验方法基本相同，将两个合并在一起，作为植物细 胞分裂综合实验。将实验材料提前处理准备好，在 学生掌握染色体制片技术的基础上，同时观察染色 体并绘图，可对两种分裂方式中不同时期染色体的 动态变化进行对比。原单独做这两个实验需要 6 学 时，合并后只需 4 学时，不仅提高了实验的效率， 又增强了实验的综合性，有助于学生综合分析能力 的提高。果蝇遗传学系列实验包括：果蝇生活史观 察和果蝇唾腺染色体制片等实验。整合后将果蝇的 饲养、生活史、遗传性状观察和唾腺染色体制片等 内容一次性进行，把验证性实验与探索性实验相结 合，极大地提高了实验效率，也提高了学生综合运 用知识的能力。 2.1 拓展基础性实验内容，增设分子遗传学基础 实验 通过拓宽验证性实验内容，组织学生参与实验 准备工作，包括实验材料的准备、预处理、药品试 剂配置、仪器调试等，既能保证实验的完整性和系 统性，也能提高学生的动手操作能力和实验兴趣。 例如，植物细胞有丝分裂实验，大蒜的发根、剪 根、预处理、固定和试剂的配置完全由学生参与完 成，使学生掌握试剂的配置方法和实验处理的关键 技术。减数分裂的材料大葱花序由学生自己采集， 固定处理。让学生参与到整个实验中，不仅加深了 学生对实验的印象，也激发了学生对实验课的兴 趣。由于染色体制片技术是遗传学实验的重要部 分，也是基础性内容，“以学生为关注焦点，增加 探索性”，调动了学生的积极性和主动性。 “人类细 胞中巴氏小体的制片与观察”，从学生自己身上取 样进行，实验结果因人而异，具有探索性，激发了 学生的兴趣。另外，实验项目的选择上要满足农学 类专业需求 [4]，除了经典遗传学、细胞遗传学的内 容外，还应融入和专业直接相关的分子遗传学内 容，如植物 DNA 提取、检测和 PCR 扩增技术等 简单的分子遗传学基础实验，使学生通过实验理解 遗传本质，培养适应就业发展要求的专业性人才。 2.2 减少验证性实验项目，适当增开综合性实验 项目 将一些相关联的验证性实验进行综合，有机结 2.3 实验教学与科研相结合，增开设计性实验 在遗传学实验教学过程中，可以依托教师的科 研项目，让学生参与到与遗传学相关的项目中，使 学生接触到本学科前沿，深化所学知识。指导老师 提供实验题目，学生自主查阅文献资料，设计实验 方案，教师审查后进行实验实施，自主完成实验过 程，提交实验结果和分析报告。如植物多倍体的诱 导及鉴定实验，要求学生自己查阅资料和设计方 案，培养材料（如葡萄、马铃薯试管苗的继代繁殖 等），通过设置不同浓度的秋水仙素进行诱导处理。 在观察鉴定过程中要用到染色体制片方法，植物形 态的观察分析以及电镜观察等遗传学、植物学方面 的重点技术。这种以科研项目推动遗传学实验教学 的方式，提高学生“学有所用”的认识，使学生不 断提高实验技能，提高学生综合应用知识分析和解 教学研究 104 决问题能力，为将来进行科学研究奠定良好基础。 3.3 多媒体辅助实验教学，提高教学效果 通过对实验教学内容的整合优化，将验证性实 运用多媒体直观动态地演示遗传学实验过程， 验减为 2 个，增开综合性实验 2 个，设计性实验 1 个（见表 1），基本涵盖理论教学内容。 帮助学生加深对实验过程和结果的感性认识，增强 实验目的性，规范操作，从而提高实验课效率 [6]。 特别是对于一些较复杂无法完成的分子实验，如质 3 改进实验教学方法， 重视学生素质教育 和创新能力培养 粒的提取、酶切及连接系列试验、核酸探针的分子 标记与分子杂交等，通过借助多媒体演示操作过 程，既保证了实验教学的系统性，又加深了学生对 通过启发式教学、鼓励学生进行实验方案设计 以及结合多媒体辅助教学方法改进教学方法，将学 生创新能力和科学素质的培养贯穿于所有的实验 分子遗传理论知识的理解，为专业实验课的学习奠 定了基础。 教学环节中。 4 重新构建实验教学考核体系，充分调动 学生的积极性 3.1 以启发式教学为主，变“被动”实验为“主 动”实验 教师根据教学目的和教学内容的不同，引导和 启发学生进行独立思考和操作。坚持以 “学生为 主体、教师为主导”的教学模式，推进学生自主学 习，充分发挥学生的积极性和创造性 [5]。实验前注 重预习，实验过程教师指导并示范关键性操作，要 求每个学生必须亲自动手独立完成实验，针对具体 操作过程中出现的问题，引导学生分析原因，改进 实验方法。启发式教学方法使学生掌握基本实验技 能，形成独立分析解决问题的能力。 在考核方面，重新构建了以强化学生的动手能 力，坚持实验操作与实验结果并重的考核体系，主 要依据学生实验操作的规范性，实验结果的准确 性、以及实验纪律态度和实验报告作为考评依据 （见表 2）。并将实验总成绩以所占比例 20%纳入遗 传学课程考核体系中。较全面、客观地考核学生的 实验技能、创新能力、综合分析能力以及实验报告 的质量，提高了学生对实验的重视程度和兴趣。 3.2 鼓励学生自主进行实验方案设计 在实验教学中后期，结合遗传学课堂教学，选 择一些实践性较强的课题。在教师指导下，让学生 以小组为单位查阅相关资料、设计实验方案，自主 完成实验过程, 记录实验数据并分析实验结果，撰 写实验报告。实验期间，教师做好督导工作，及时 纠正出现的问题，在实验结束前完成实验论文。老 师根据学生表现打分，最后作为一项考核指标列入 实验总成绩中（表 2）。设计性实验在研究结果上 的不可预见性和适当难度，不仅能激发学生的兴趣 和积极性，同时培养了学生综合运
