遺傳學(xué)教學(xué)要注重結(jié)合教師的科研理念和前沿知識(shí)的介紹

劉進(jìn)平 莊南生 王英 唐燕瓊 符文英 安邦 陳銀華

摘要：本文論述了遺傳學(xué)教學(xué)要注重結(jié)合教師的科研理念和前沿知識(shí)的介紹的重要性和必要性，并結(jié)合作者的教學(xué)實(shí)踐，提出了一些具體實(shí)施的方法。

關(guān)鍵詞：遺傳學(xué)教學(xué);科研理念;前沿知識(shí)

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2015）46-0165-02

遺傳學(xué)是生命科學(xué)中最核心的學(xué)科，也是發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一。例如差不多每期頂級(jí)期刊《細(xì)胞》（Cell）、《自然》（Nature）和《科學(xué)》（Science）（國(guó)內(nèi)簡(jiǎn)稱CNS）都會(huì)發(fā)表遺傳學(xué)方面重要突破的文章。但是遺傳學(xué)教材的內(nèi)容則相對(duì)滯后，原因是教材的編寫和出版周期較長(zhǎng)，加之教材內(nèi)容主要是結(jié)果比較確定的內(nèi)容，因此往往要比實(shí)際進(jìn)展滯后5～10年或者更長(zhǎng)時(shí)間。對(duì)遺傳學(xué)這樣發(fā)展極快的學(xué)科來說，如果課程內(nèi)容多年不更新，每年講同樣的內(nèi)容，恐怕是不恰當(dāng)?shù)?。另外，傳統(tǒng)課堂教學(xué)中注重知識(shí)傳授，忽視知識(shí)獲得方法的情況也顯著存在。

為了改善這種狀況，遺傳學(xué)教學(xué)要注重結(jié)合教師的科研理念和前沿知識(shí)的介紹，而且這兩方面差不多是統(tǒng)一的。有研究表明，教師的科研成果和教師的教學(xué)效果呈現(xiàn)較為顯著的正相關(guān)，表明大學(xué)教師的科研和教學(xué)存在相互促進(jìn)的關(guān)系。注重科研的教師，更會(huì)將學(xué)科最前沿的信息帶到課堂，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲和好奇心。這要比只會(huì)照本宣科的教師更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。老一代著名科學(xué)家錢偉長(zhǎng)先生早就指出：“教師的提高，不是靠聽課進(jìn)修，而是主要靠做科研工作，邊研究邊學(xué)習(xí)，這是積極有效的方法?！薄敖處煹慕?，主要不是把知識(shí)教給學(xué)生，而是要把獲取和處理知識(shí)的能力教給學(xué)生?！薄爸v課不應(yīng)只講具體的知識(shí)。具體的知識(shí)學(xué)生是很容易懂的，教師應(yīng)講重大的概念，講過去和當(dāng)前發(fā)展的情況，發(fā)展的趨勢(shì)和走向，講你自己的觀點(diǎn)，用你頭腦里的一把火去點(diǎn)燃千百學(xué)生頭腦里的一把火?！?/p>

不注重知識(shí)獲得過程，只注重結(jié)論的傳授，會(huì)阻礙學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解;而不注重前沿知識(shí)的教學(xué)，則容易造成科學(xué)教育的“片斷化”。前沿知識(shí)的教育，可以讓學(xué)生了解學(xué)科的迅速發(fā)展，結(jié)果日新月異，體驗(yàn)前沿激動(dòng)人心的進(jìn)展，能激發(fā)他們的認(rèn)知興趣，引發(fā)探究欲望。此外，注重課堂教學(xué)中滲透科研理念和前沿知識(shí)，可以防止學(xué)生對(duì)教材和書本的盲信盲從和過度依賴，有助于學(xué)生對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)和科學(xué)本質(zhì)深刻了解，養(yǎng)成科學(xué)精神。其實(shí)不止科學(xué)類課程是如此，文科教學(xué)也應(yīng)如此。在這方面一些文科方面的大師給我們做出了很好的榜樣。據(jù)歷史學(xué)大師陳寅恪學(xué)生和女兒的回憶：“寅師授課，創(chuàng)見（Discovery）極多，全非復(fù)本（Reproduction）。”“即使每年開同以前一樣的課程，每屆講授內(nèi)容都必須有更新，加入新的研究成果、新的發(fā)現(xiàn)，絕不能一成不變?！?/p>

教師在在課堂教學(xué)中結(jié)合自己的研究，適當(dāng)介紹研究對(duì)象的進(jìn)展情況，所用遺傳學(xué)方法的利用情況，將親身經(jīng)歷和體會(huì)告訴學(xué)生，是很能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握的。例如，結(jié)合我的科研工作，在遺傳學(xué)教學(xué)中適當(dāng)章節(jié)介紹互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)、分子標(biāo)記在基因克隆中的重要作用，以及上位性在進(jìn)行遺傳學(xué)分析和分子機(jī)理揭示方面的作用，都加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的印象，提高了教學(xué)效果。另外，本身是搞科研的教師，通常不會(huì)干巴巴介紹書本上的結(jié)論，有意注重經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的介紹。如Avery-MacLeod-McCarty的R型細(xì)胞向S型細(xì)胞轉(zhuǎn)化試驗(yàn)和Hershey-Chase的噬菌體侵染大腸桿菌（Escherichia coli）試驗(yàn)證明生物的遺傳物質(zhì)是DNA。Watson和Crick的DNA三維結(jié)構(gòu)模型，是在DNA堿基的Chargaff規(guī)律和DNA的X射線衍射照片的基礎(chǔ)上提出的。證明DNA和染色體的半保留復(fù)制，需要介紹Meselson-Stahl對(duì)大腸桿菌DNA的超速離心實(shí)驗(yàn)及利用BudR對(duì)復(fù)制染色體的標(biāo)記實(shí)驗(yàn)。三聯(lián)體密碼子的存在和解碼，需要介紹Crick利用噬菌體T4的rII突變體的遺傳分析，Nirenberg和Mathaei利用無(wú)細(xì)胞的體外翻譯方法破譯遺傳密碼。

在農(nóng)科遺傳學(xué)教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)很多前沿知識(shí)需要補(bǔ)充。目前隨著包括人類、果蠅、擬南芥、水稻等在內(nèi)的模式生物基因組測(cè)序工作的完成，遺傳學(xué)進(jìn)入了后基因組時(shí)代，即功能基因組學(xué)時(shí)代。在基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組等水平上的系統(tǒng)研究手段需要讓學(xué)生有所了解。此外，一些觀念需要更正。如在真核生物基因組中存在著大量的非編碼的DNA，原來以為它們沒有什么功能，稱之為“垃圾DNA”，現(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)事實(shí)并非如此，這些“垃圾DNA”可以通過編碼微RNA（microRNA，miRNA）而發(fā)揮功能。

在基因表達(dá)調(diào)控領(lǐng)域，是研究相當(dāng)活躍的遺傳學(xué)領(lǐng)域之一。表觀遺傳學(xué)（epigenetics）機(jī)制和微RNA的作用，都需要在適當(dāng)章節(jié)加以簡(jiǎn)介。不少遺傳學(xué)課本這方面的內(nèi)容極少，甚至有的課本提都不提。表觀遺傳是基因結(jié)構(gòu)未改變但基因表達(dá)發(fā)生變化或染色質(zhì)調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄水平改變的遺傳變化，主要內(nèi)容包括DNA甲基化作用（DNA methylation）、組蛋白修飾作用（histon modification）、染色質(zhì)重塑（chromatin remodeling）、遺傳印記（genetic imprinting）、X染色體失活（X chromosome inactivation）及非編碼RNA（non-coding RNA s）等，這些內(nèi)容對(duì)理解生物基因表達(dá)調(diào)控奧秘，運(yùn)用表觀遺傳學(xué)技術(shù)來改變或調(diào)整基因表達(dá)方面都具有重要意義。微RNA是一類在基因表達(dá)調(diào)控、細(xì)胞分化等過程中發(fā)揮重要的作用的RNA分子，大小約21-25個(gè)核苷酸，一般來源于染色體的非編碼區(qū)域。微RNA通過RNA干擾作用機(jī)制發(fā)揮生物學(xué)功能，是21世紀(jì)生命科學(xué)的重要發(fā)現(xiàn)。這些重要突破將來獲得諾貝爾獎(jiǎng)的可能性是很大的，呼聲也是很高的。

即使在經(jīng)典遺傳學(xué)領(lǐng)域，目前在揭示遺傳規(guī)律和遺傳現(xiàn)象發(fā)生機(jī)制方面也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。例如在講授孟德爾分離規(guī)律時(shí)，F(xiàn)1代表現(xiàn)顯性性狀，而不表現(xiàn)隱性性狀。我們可以提一下日本奈良尖端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)高山誠(chéng)司（Seiji Takayama）課題組2006年發(fā)表在《自然-遺傳學(xué)》和2010年發(fā)表在《自然》上的兩篇文章。他們的研究表明，顯性基因表達(dá)，而隱性基因表達(dá)被抑制的原因是，由于位于顯性基因附近的某種基因指導(dǎo)合成了一種順式作用的小分子非編碼RNA（24-nucleotide sRNA），導(dǎo)致隱性基因甲基化，從而隱性基因作用被遏制。

由于遺傳學(xué)教師的實(shí)際科研工作可能只集中在相關(guān)生物遺傳的某一個(gè)很窄的方面，如果要在課堂教學(xué)中滲透前沿學(xué)科知識(shí)，就需要經(jīng)常性閱讀遺傳學(xué)方面的國(guó)外版本更新較快的專著、教材如Krebs JE、Goldstein ES、Kilpatrick ST編寫的《基因》（Levins GENE XI），期刊如英國(guó)《自然》（Nature）、美國(guó)的《科學(xué)》（Science）和《細(xì)胞》（Cell）網(wǎng)頁(yè)中全文（或摘要）、科技新聞及評(píng)論。此外，遺傳學(xué)教師在有條件的情況下，宜泛覽《自然-遺傳學(xué)》（Nature genetics）、《自然綜述遺傳學(xué)》（Nature reviews genetics）、《遺傳學(xué)年評(píng)》（Annual Review of Genetics）、《遺傳學(xué)趨勢(shì)》（Trends in Genetics）、《美國(guó)人類遺傳學(xué)雜志》（American Journal of Human Genetics）、《基因組研究》（Genome Research）、《遺傳與發(fā)育新見》（Current Opinion in Genetics & Development）等國(guó)際著名的遺傳學(xué)期刊，并將最新的遺傳學(xué)領(lǐng)域最新和最重要的發(fā)現(xiàn)、進(jìn)展和動(dòng)態(tài)介紹給學(xué)生，這對(duì)開闊學(xué)生專業(yè)視野、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大有裨益。

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