“表型=基因型+環(huán)境”綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

邢彩虹 那冬晨

（山西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 山西臨汾 041000）

生物科學(xué)與日常生活息息相關(guān)，在教學(xué)中應(yīng)該注重理論與生活、生產(chǎn)實(shí)踐密切結(jié)合，使學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活情境中體驗(yàn)并學(xué)習(xí)有關(guān)生物科學(xué)知識(shí)，感受科學(xué)知識(shí)的重要性及其對(duì)生活、 生產(chǎn)實(shí)踐的指導(dǎo)作用。

《遺傳學(xué)》是高等院校生物學(xué)大類的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，實(shí)驗(yàn)性強(qiáng)，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，掌握有關(guān)實(shí)驗(yàn)原理、技術(shù)、結(jié)果分析方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和分析解決問(wèn)題能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是溝通理論與實(shí)踐的橋梁，通過(guò)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能讓學(xué)生掌握遺傳學(xué)基本實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力和綜合分析等能力［1］。傳統(tǒng)的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)是經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，向人們提供了科學(xué)史實(shí)，展示了很多科學(xué)理論，但是其過(guò)分依附于理論教學(xué)，學(xué)生只是跟著實(shí)驗(yàn)教材做實(shí)驗(yàn)，處于接受式被動(dòng)學(xué)習(xí)，其主觀能動(dòng)性得不到激發(fā)，創(chuàng)新思維得不到培養(yǎng)［2］，基于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的這一弊端，設(shè)計(jì)了“表型=基因型+環(huán)境”這一綜合實(shí)驗(yàn)，旨在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性，鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)、完成實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生綜合能力，培養(yǎng)符合當(dāng)今時(shí)代社會(huì)需要的綜合創(chuàng)新人才。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

一直以來(lái)，學(xué)生對(duì)于“表型=基因型+環(huán)境”這一抽象理論知識(shí)的學(xué)習(xí)方法只有機(jī)械記憶，只能通過(guò)教師講述和查找媒體資料加深映像，資料中也沒(méi)有精確的數(shù)據(jù)反映不同環(huán)境下表型的具體差異。為了讓學(xué)生更好地理解這一知識(shí)，筆者設(shè)計(jì)了“用數(shù)學(xué)方法分析環(huán)境對(duì)性狀的影響”綜合性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自體驗(yàn)，選擇了易受環(huán)境影響的性狀——皮膚含水量，該性狀因個(gè)體基因型不同而不同，并受空氣濕度、保濕護(hù)膚狀況的影響。本實(shí)驗(yàn)綜合了保濕護(hù)膚品制作、皮膚含水量測(cè)試、實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析3 個(gè)方面的方法與技能，均由學(xué)生自主完成。學(xué)生對(duì)這一實(shí)驗(yàn)很感興趣，每個(gè)環(huán)節(jié)都認(rèn)真進(jìn)行，最后的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，更令學(xué)生興奮，自己制作的面膜的保濕效果竟然超過(guò)了大眾公認(rèn)的蘆薈膠。該實(shí)驗(yàn)激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑫r(shí)具有啟發(fā)性，使學(xué)生受益匪淺。

2 實(shí)驗(yàn)實(shí)施

2.1 實(shí)驗(yàn)小組劃分 本實(shí)驗(yàn)以小組為單位進(jìn)行，5 名學(xué)生一組。

2.2 面膜的制作 各小組成員在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)自己的興趣愛(ài)好選擇不同的實(shí)驗(yàn)材料制作純天然環(huán)保型面膜，有冬瓜、西瓜、柚子、梨、葡萄等。

本文以梨面膜為例具體說(shuō)明測(cè)試與分析過(guò)程。

2.3 保濕效果測(cè)試 測(cè)試分為3 個(gè)處理：梨面膜（x）、蘆薈膠（y）、空白（z）對(duì)照。重復(fù)3 次。在測(cè)試者前臂上進(jìn)行測(cè)試。

首先，測(cè)試者清洗前臂，擦拭干凈后劃分3 個(gè)區(qū)域，區(qū)域1 涂抹梨面膜，區(qū)域2 涂抹蘆薈膠，區(qū)域3 不作任何處理，作為空白對(duì)照。30 min 后利用皮膚含水量測(cè)試儀測(cè)皮膚的含水量。重復(fù)3 次。

2.4 方差分析與多重比較 共測(cè)試55 人，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、多重比較，并初步估算基因型與環(huán)境效應(yīng)對(duì)該性狀表型的貢獻(xiàn)率。

2.4.1 方差分析 方差分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 梨面膜方差分析表

2.4.2 多重比較 多重比較結(jié)果見(jiàn)表2、表3。

表2 LSR 計(jì)算表

表3 梨面膜多重比較（q 檢驗(yàn)）表

2.4.3 基因型與環(huán)境效應(yīng)對(duì)表型的貢獻(xiàn)

1）基因型方差與總方差的估算。

根據(jù)方差公式得：

2）基因型與環(huán)境效應(yīng)對(duì)表型的貢獻(xiàn)。

基因型對(duì)表型的貢獻(xiàn)率為：24.44/105.94×100%=23.07%；

環(huán)境效應(yīng)對(duì)表型的貢獻(xiàn)率為：（105.94－24.44）/105.94×100%=76.93%。

2.5 結(jié)果分析從表1看 出，F(xiàn)=1404.83 ＞F0.01=10.90，表明3 個(gè)處理的皮膚含水量差異極顯著。

從表3看出，梨面膜與空白、蘆薈膠與空白的皮膚含水量差值分別為21.90、18.70，均大于LSR0.01=2.00（k=3），梨面膜與蘆薈膠的皮膚含水量差值為3.20，大于LSR0.01=1.66（k=2），表明梨面膜與空白、蘆薈膠與空白、梨面膜與蘆薈膠的皮膚含水量差異極顯著，涂過(guò)梨面膜的皮膚含水量最高（46.90），空白最?。?5.00），蘆薈膠居中（43.70）。

從基因型與環(huán)境效應(yīng)對(duì)表型的貢獻(xiàn)率看，該性狀在很大程度上受環(huán)境條件影響，基因型的作用很小。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1）處理30 min 后，涂過(guò)梨面膜的皮膚含水量顯著高于涂過(guò)蘆薈膠的皮膚含水量，說(shuō)明自制梨面膜的保濕效果顯著好于蘆薈膠。2）皮膚含水量性狀極易受環(huán)境條件影響，暴露在空氣中30 min 左右，皮膚含水量迅速降低，如果涂上保濕護(hù)膚品，能不同程度地保持皮膚角質(zhì)層的水分，防止皮膚干燥、粗糙、無(wú)光澤，長(zhǎng)期科學(xué)使用適合個(gè)人膚質(zhì)的環(huán)保型保濕護(hù)膚產(chǎn)品，可防止皮膚老化、減少皺紋。

3 討論

本實(shí)驗(yàn)收到了良好的效果，學(xué)生對(duì)于這一實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施給予了高度的肯定。

1）有助于學(xué)生理解遺傳學(xué)中抽象的理論知識(shí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生切身感受到“表型=基因型+環(huán)境”的真實(shí)含義。首先，學(xué)生明確了皮膚含水量是數(shù)量性狀，在梨面膜、蘆薈膠、空白3 種不同處理下，皮膚含水量存在極顯著差異，環(huán)境效應(yīng)對(duì)皮膚含水量的貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于基因型的貢獻(xiàn)。這一實(shí)驗(yàn)也使學(xué)生懂得了皮膚補(bǔ)水保濕的重要性，激發(fā)了濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

2）實(shí)驗(yàn)具有啟發(fā)性。以教材中的理論知識(shí)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了這一綜合實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中將理論知識(shí)與生活實(shí)際緊密聯(lián)系，在生活中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、獲取素材，應(yīng)用所學(xué)的理論知識(shí)解釋實(shí)際生活中的具體現(xiàn)象與問(wèn)題，并注意各相關(guān)學(xué)科知識(shí)的融會(huì)貫通，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研意識(shí)，提高學(xué)生觀察問(wèn)題、分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的綜合能力，適應(yīng)新時(shí)期創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標(biāo)［3］。

希望遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面進(jìn)行整合，例如精選基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)，增加探索性和創(chuàng)新性的自選實(shí)驗(yàn)比例，此外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也要采取靈活多變的教學(xué)方法，力圖培養(yǎng)出更多的創(chuàng)新人才［4］。