地方高校遺傳學(xué)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

劉瑞祥，秦永燕，侯沁文

（長治學(xué)院 生化系，山西 長治 046011）

地方高校遺傳學(xué)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

劉瑞祥，秦永燕，侯沁文

（長治學(xué)院 生化系，山西 長治 046011）

遺傳學(xué)是生物學(xué)中最富于綜合性的中心學(xué)科之一，是高等院校生物科學(xué)專業(yè)的一門基礎(chǔ)必修課。隨著高校教育改革的深入，遺傳學(xué)課程體系及教學(xué)內(nèi)容的改革也在不斷深化。文章圍繞遺傳學(xué)教學(xué)結(jié)合地方特色，從適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容以及與學(xué)時(shí)安排之間的矛盾、改革教材內(nèi)容、加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)際應(yīng)用，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力等方面，探討了遺傳學(xué)教學(xué)改革的一些新思路和具體實(shí)踐。

遺傳學(xué)；教學(xué)改革；應(yīng)用；實(shí)踐

遺傳學(xué)是當(dāng)今生命科學(xué)領(lǐng)域中一門十分重要的基礎(chǔ)和前沿學(xué)科，在本科整個(gè)理論體系中屬后續(xù)課程，是生物學(xué)科中綜合性較強(qiáng)的中心學(xué)科。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著《遺傳學(xué)》教材改革的不斷深化和《遺傳學(xué)》國家精品課程建設(shè)，我國的遺傳學(xué)教學(xué)步入了一個(gè)新的發(fā)展階段，主要體現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容更新、教學(xué)手段多元、學(xué)生自主學(xué)習(xí)、注重創(chuàng)新實(shí)踐等方面。作為一所地方綜合性本科院校，多年來，我們對遺傳學(xué)教學(xué)結(jié)合地方特色進(jìn)行了有益的探索和實(shí)踐，本文從適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，合理解決教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排之間的矛盾，改革教材內(nèi)容，加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)際應(yīng)用，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力等幾方面進(jìn)行探討。

1 調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，合理分配學(xué)時(shí)

《遺傳學(xué)》教材內(nèi)容豐富、知識點(diǎn)多、信息量大，由于分子遺傳學(xué)內(nèi)容擴(kuò)展，教學(xué)難度也明顯增大，這使得教師在內(nèi)容選擇和教學(xué)時(shí)數(shù)的安排上矛盾日益凸顯[1]。為了能夠有效地進(jìn)行遺傳學(xué)教學(xué)，我們在認(rèn)真分析《遺傳學(xué)》課程體系和內(nèi)容的基礎(chǔ)上，將教學(xué)內(nèi)容分為三大模塊，并對模塊內(nèi)每一部分的知識結(jié)構(gòu)建立了框架分解表。三大模塊分別為：經(jīng)典遺傳學(xué)模塊、分子遺傳學(xué)模塊、數(shù)量和群體遺傳學(xué)模塊。經(jīng)典遺傳學(xué)模塊包括：孟德爾定律；染色體學(xué)說；概率與統(tǒng)計(jì)；性別決定、性連鎖與系譜分析；真核生物連鎖和遺傳學(xué)圖；原核生物和噬菌體連鎖及遺傳學(xué)圖。分子遺傳學(xué)模塊包括：基因的化學(xué)本質(zhì)；基因表達(dá)及其調(diào)控；克隆和序列分析；染色體畸變和基因突變；核外遺傳。數(shù)量和群體遺傳學(xué)模塊包括：數(shù)量性狀遺傳；Hardy-Weinberg遺傳平衡；進(jìn)化理論；物種形成。知識框架結(jié)構(gòu)包括知識群、知識亞群和若干知識點(diǎn)以及說明。現(xiàn)以“孟德爾定律”一章為例進(jìn)行知識結(jié)構(gòu)框架分解（見表1）。

小結(jié)：①基因是分離單位控制個(gè)體的性狀；②孟德爾分離和自由組合定律的實(shí)質(zhì)在于等位基因的分離及非等位基因間的自由組合；③顯性是等位基因間的相互作用。同樣，把非等位基因間的相互作用稱為上位；④基因通過控制酶的作用從而決定特定的生化過程。

通過模塊劃分和知識結(jié)構(gòu)框架的構(gòu)建，既能對繁雜的知識體系加以分解，又可以對相關(guān)知識結(jié)構(gòu)的整合，讓學(xué)生在有效時(shí)間內(nèi)既能理清遺傳學(xué)脈絡(luò)，在不同水平層次上掌握知識要點(diǎn)同時(shí)又對相關(guān)的背景知識有所了解。具體做法是在講解每一章后，介紹本章內(nèi)容的參考書目和相關(guān)文獻(xiàn)，學(xué)生在課后自我完成，也可和教師共同完成。其意義在于一方面加強(qiáng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，另一方面也為課堂教學(xué)贏得了時(shí)間，可較好地解決教學(xué)內(nèi)容安排和學(xué)時(shí)分配的矛盾。

2 改革教材內(nèi)容，加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)際應(yīng)用

遺傳學(xué)作為自然科學(xué)的一門基礎(chǔ)學(xué)科，一開始就與生產(chǎn)實(shí)踐緊密結(jié)合。理論上從孟德爾雜交試驗(yàn)到摩爾根的性別決定與伴性遺傳；從DNA雙螺旋到中心法則；從遺傳密碼的破譯到基因的克??；從基因組計(jì)劃到解讀蛋白質(zhì)等無論在各個(gè)發(fā)展階段還是在研究的各個(gè)層次和水平都與實(shí)際應(yīng)用密切相關(guān)。實(shí)踐上農(nóng)業(yè)方面的雜交育種、品種改良；工業(yè)方面的菌種篩選、能源開發(fā)；醫(yī)藥方面的疾病診斷、基因治療；環(huán)境方面的污染治理、監(jiān)測評價(jià)等無不與遺傳學(xué)密不可分。遺傳學(xué)知識還滲入到了社會人文科學(xué)領(lǐng)域和人們的日常生活當(dāng)中。例如“DNA指紋”是親子鑒定和識別罪犯的有力證據(jù)；DNA包含的個(gè)人遺傳信息的隱私權(quán)，同商業(yè)、法律、婚姻等息息相關(guān)；生殖細(xì)胞的基因治療、由哺乳動物體細(xì)胞克隆聯(lián)想到人的克隆、胚胎干細(xì)胞的研究與應(yīng)用等，更是引發(fā)了倫理學(xué)的爭議。

遺傳學(xué)教材中的確有不少實(shí)際應(yīng)用的例子，但在實(shí)際教學(xué)中存在以下問題：一是由于地域所限，大多數(shù)學(xué)生對材料缺乏感性認(rèn)識，理解上有一定困難；二是單純講解，生搬硬套，缺乏趣味性。學(xué)生普遍反映“即使掌握了理論知識，大多用不上，而有趣實(shí)用的內(nèi)容又沒有實(shí)際操作，所以課程一結(jié)束還是什么也不會”。針對以上情況，我們在教學(xué)中采取了“保、精、砍、增”的原則。保：保證學(xué)生能夠掌握遺傳學(xué)的基本規(guī)律、基本理論、基本概念和基本研究方法；精：精簡或調(diào)整前面已開相關(guān)課程的重復(fù)內(nèi)容以及實(shí)際應(yīng)用價(jià)值不大的內(nèi)容；砍：砍掉與培養(yǎng)目標(biāo)相距甚遠(yuǎn)的內(nèi)容；增：增加遺傳學(xué)、特別是基因工程和基因組學(xué)方面的新進(jìn)展和新動態(tài)，始終把學(xué)生的遺傳分析能力放在首位，此外，還結(jié)合教學(xué)內(nèi)容增加一些取材方便、具有可操作性并且能鍛煉學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力的內(nèi)容。如“伴性遺傳”一節(jié)，在講解人的伴性遺傳特點(diǎn)后，發(fā)動學(xué)生在一定的人群范圍內(nèi)開展色盲患者的家系調(diào)查，通過分析調(diào)查結(jié)果使學(xué)生能夠充分認(rèn)識X-連鎖隱性遺傳病的遺傳特點(diǎn)。又如“細(xì)胞分裂”一節(jié)，有關(guān)機(jī)理已在細(xì)胞生物學(xué)中掌握，沒有必要重復(fù)，重要的是利用其機(jī)理進(jìn)行遺傳現(xiàn)象的解釋和分析。植物中的分根、扦插、嫁接等是無性繁殖，不進(jìn)行減數(shù)分裂，所以沒有分離，后代的基因型完全一樣，遺傳特性也非常一致。因此我們就知道了，有了減數(shù)分裂，才有分離現(xiàn)象，減數(shù)分裂不僅是不同對的染色體彼此獨(dú)立分離，而且同源染色體間又可相互部分交換，這就形成多種配子，因而造成多種合子，這是生物變異的主要原因之一，也為生物進(jìn)化或培養(yǎng)新品種提供了豐富的素材[2]。在《群體遺傳學(xué)》一章，采用適當(dāng)?shù)钠ぜy印取方法開展人手指紋與血型的相關(guān)性調(diào)查研究[3]，統(tǒng)計(jì)各種血型的指紋頻率、各種血型男女指紋型頻率、各種血型各手指紋型頻率等，這樣的課堂教學(xué)不僅充分體現(xiàn)了教與學(xué)的雙邊教學(xué)活動，而且極大地增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，突出地方特色，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)

隨著遺傳學(xué)課程建設(shè)和教學(xué)改革的不斷深入，遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革力度也逐步加大[4，5]。我們對現(xiàn)有的遺傳學(xué)配套實(shí)驗(yàn)教材在內(nèi)容上也作了較大幅度的調(diào)整，總體上可歸納為：減少純粹的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，歸并類同性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增加設(shè)計(jì)性、綜合性、應(yīng)用性等較為先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)是對學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的具體實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)需由學(xué)生自己查閱資料，擬定具體的實(shí)驗(yàn)方案。近年來，我們在和地方單位橫向合作的前提下開辟了一部分應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)，取得了初步成效。以微核實(shí)驗(yàn)為例來說明。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簯?yīng)用植物微核技術(shù)監(jiān)測水質(zhì)污染。

實(shí)驗(yàn)原理：水環(huán)境中的致突變物可誘發(fā)植物細(xì)胞微核，以微核出現(xiàn)的頻率計(jì)算污染指數(shù)，測定水環(huán)境的污染狀況。

表1 孟德爾定律知識結(jié)構(gòu)框架分解表Table 1 Knowledge structure's frame decomposition ofMendelian law

實(shí)驗(yàn)材料：蠶豆根尖；紫露草花蕾。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：查閱文獻(xiàn)→擬定實(shí)驗(yàn)方案→水樣采集→處理、對照實(shí)驗(yàn)→參數(shù)統(tǒng)計(jì)及分析→結(jié)論及建議。

實(shí)際應(yīng)用：長治市濁漳河水質(zhì)污染監(jiān)測[6]；合成氨工業(yè)廢水毒性檢測[7]。

拓展應(yīng)用：藥品、食品添加劑、農(nóng)藥、化妝品、洗滌劑、環(huán)境污染物等遺傳毒性檢測[8]。

通過植物微核實(shí)驗(yàn)，可將實(shí)驗(yàn)教材中有絲分裂、減數(shù)分裂、Feulgen染色法、染色體組型分析等相關(guān)實(shí)驗(yàn)綜合在一起。實(shí)驗(yàn)過程本身也不再是一個(gè)單純的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而是一個(gè)較為完整的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)[9]。緊密結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，取樣方便、方法簡單、可操作性強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)周期短、效果明顯、應(yīng)用廣泛，所以又是一個(gè)值得推廣的應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)。此類實(shí)驗(yàn)也屬于開放性實(shí)驗(yàn)，需要室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和室外實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，通過實(shí)驗(yàn)探究不僅加深了學(xué)生對理論知識的認(rèn)識，而且提高了其分析、綜合和抽象概括的能力，更為重要的是拓展了學(xué)生視野，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識和解決實(shí)際問題的能力。

綜上所述，遺傳學(xué)教學(xué)不能千篇一律，但最終目的是最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)遺傳學(xué)的興趣，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)遺傳學(xué)的積極性和主動性。因此，我校對《遺傳學(xué)》教學(xué)經(jīng)過多年的探索，根據(jù)辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，合理安排學(xué)時(shí)，加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)際應(yīng)用，突出地方特色，注重學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，努力培養(yǎng)出“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的本科實(shí)用型人才。

［1］石春海，吳建國，馬秋蘭，肖建富，洪彩霞.《遺傳學(xué)》課程的建設(shè)與優(yōu)化［J］.遺傳，2005，27（6）：980-983.

［2］劉祖洞.遺傳學(xué)（第二版）［M］.北京：高等教育出版社，1991.

［3］申永福，劉瑞祥.380例漢族人手指紋與血型的相關(guān)性研究［J］.晉東南師范?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2001，18（3）：9-11.

［4］熊大勝，席在星.本科生遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革探討［J］.遺傳，2005，27（5）：811-814.

［5］李宗蕓，潘沈元，朱必才，高建國，王秀琴，屈艾.改革遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2005，24（12）：64-66.

［6］劉瑞祥，?；蓰?用蠶豆根尖細(xì)胞微核技術(shù)監(jiān)測濁漳河水污染［J］.山西大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002，25（3）：260-262.

［7］劉瑞祥，齊永平，呂敏.蠶豆根尖細(xì)胞微核技術(shù)檢測合成氨工業(yè)水的遺傳毒性［J］.生物技術(shù)，2007，17（1）：58-60.

［8］曹佳.微核試驗(yàn)在中國的應(yīng)用、發(fā)展與展望［J］.遺傳，2003，25（1）：73-76.

［9］劉瑞祥，李云玲，秦永燕，任嘉紅.植物微核實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2009，26（8）：146-148.

Abstract：Genetics is considered as a key group for synthetic course in Biology，and a basic compulsory course in Biological sciences of high colleges.Along with education reforMof high colleges，the reforMin Genetic course systeMand teaching contents is the further deepening.In order tomeet the requirements of talent cultivation the text focuses on reasonable adjusting of teaching contents，dealing with contradiction between teachingmaterials and the schedule of class hours rationally，reforming in teaching contents，intensifying actual application of the teaching contents，enhancing the creative and practical ability of university students，mainly around Genetics teaching and local features and propose to discussing on some latest thoughts and the concrete practice aboutgenetics teaching reform.

Keywords：genetics；teaching reform；application；practice

（責(zé)任編輯 王璟琳）

Practices and Exp loration on Genetics Teaching ReforMof Local Colleges

LIU Rui-Xiang，QIN Yong-Yan and HOU Qin-Wen
（Department of Biology and Chemistry，ChangzhiUniversity，Changzhi Shanxi 046011）

Q3

A< class="emphasis_bold">文章編號：1

1673-2014（2010）02-0060-03

2008—12—23

山西省教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃課題（GH-09067）；山西省普通本科高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目資助

劉瑞祥（1964— ），男，副教授，主要從事遺傳毒理學(xué)研究。