農(nóng)林高校《動(dòng)物遺傳學(xué)》課程教學(xué)的改革與探索

藍(lán)賢勇， 黃永震， 黨瑞華， 雷初朝， 袁 明， 陳 宏

(西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

遺傳學(xué)經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已成為了現(xiàn)代生命科學(xué)的基石和核心學(xué)科，而動(dòng)物遺傳學(xué)則是其中最重要分支之一，發(fā)展迅速，逐年都有重要突破與創(chuàng)新，這直接促進(jìn)了近年來各高等院?！秳?dòng)物遺傳學(xué)》課程的普及。為適應(yīng)當(dāng)前國情下對(duì)人才培養(yǎng)的要求，農(nóng)林高校需培養(yǎng)兼具科學(xué)與人文思維的復(fù)合型人才，提升學(xué)生創(chuàng)新能力，立德樹人，強(qiáng)化專業(yè)課程教育的全面化，是農(nóng)林高校改革與創(chuàng)新的重點(diǎn)目標(biāo)。本文著眼于《動(dòng)物遺傳學(xué)》課程現(xiàn)狀與特點(diǎn)，比較與同類課程的異同，利用一系列教學(xué)改革手段，與人文思想相結(jié)合，淺談進(jìn)一步提高《動(dòng)物遺傳學(xué)》教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果的幾點(diǎn)探索，以期為相關(guān)農(nóng)業(yè)院校進(jìn)行課程教學(xué)建設(shè)提供建議與參考。

1 農(nóng)林高?！秳?dòng)物遺傳學(xué)》課程教學(xué)的現(xiàn)狀及存在問題

1.1 《動(dòng)物遺傳學(xué)》課程教學(xué)的現(xiàn)狀

作為高等教育生命科學(xué)領(lǐng)域的基石核心，《動(dòng)物遺傳學(xué)》課程講授涉及生物的遺傳變異，基因結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，及遺傳信息的變異、傳遞與表達(dá)的機(jī)制與規(guī)律。西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院所開設(shè)的《動(dòng)物遺傳學(xué)》課程已有80多年的教學(xué)傳承，是動(dòng)物科學(xué)、水產(chǎn)養(yǎng)殖和生物科學(xué)(創(chuàng)新學(xué)院)的核心基礎(chǔ)課程。近年來筆者所在課題組《動(dòng)物遺傳學(xué)》課程教學(xué)厚積薄發(fā)，取得了較好的教學(xué)成果，一方面于2009年獲評(píng)“國家精品課程”，2013年被評(píng)為國家精品共享課并于2016年被評(píng)審?fù)ㄟ^；另一方面，在多年的實(shí)踐教學(xué)中，也發(fā)現(xiàn)了一些學(xué)科建設(shè)中的問題，為此，提高動(dòng)物遺傳學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，提升立德樹人的教學(xué)效果，是近幾年課題組著力探索的重點(diǎn)方向。因此，課題組總結(jié)了在教學(xué)中存在的幾點(diǎn)問題，結(jié)合全國農(nóng)林高校該課程教學(xué)的情況，進(jìn)行了動(dòng)物遺傳學(xué)課程知識(shí)與思想政治工作的試點(diǎn)結(jié)合，取得了較好效果與改革經(jīng)驗(yàn)。

1.2 《動(dòng)物遺傳學(xué)》課程教學(xué)中存在問題

當(dāng)前，在農(nóng)林高校的《動(dòng)物遺傳學(xué)》實(shí)際教學(xué)中，主要存在如下三點(diǎn)問題：(1)教材知識(shí)深度與學(xué)科當(dāng)前研究深度不協(xié)調(diào)。作為基礎(chǔ)課程，《動(dòng)物遺傳學(xué)》課程所選用教材一般強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)性，但隨著學(xué)科的飛速發(fā)展，在知識(shí)廣度與深度上已難以匹配當(dāng)前學(xué)科發(fā)展的前沿性。例如近年來逐漸發(fā)展壯大的表觀遺傳學(xué)、生物信息學(xué)等分支學(xué)科，其基礎(chǔ)背景與研究機(jī)制在各類教材中都罕有涉及，這就限制了課程本身的全面性與實(shí)用性；(2)實(shí)驗(yàn)教學(xué)局限性高?！秳?dòng)物遺傳學(xué)》課程涉及細(xì)胞有絲分裂與減數(shù)分裂、染色體制備與遺傳分析等諸多性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)材料一方面縮短了實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備周期，但另一方面也導(dǎo)致了部分實(shí)驗(yàn)“照單配藥”，無法吸引學(xué)生注意力與興趣。此外，部分新興遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室常用技術(shù)及數(shù)據(jù)庫檢索分析也急需作為補(bǔ)充拓展激發(fā)學(xué)生科研興趣；(3)人文思想教育不足。習(xí)總書記提出，要結(jié)合時(shí)代背景，發(fā)掘高等教育課程中所蘊(yùn)含的核心價(jià)值觀與中華民族的優(yōu)秀文化內(nèi)涵，此前課程教學(xué)未充分結(jié)合人文思想進(jìn)行德育與專業(yè)知識(shí)的兼并教學(xué)。

2 農(nóng)林高?！秳?dòng)物遺傳學(xué)》教學(xué)改革途徑

《動(dòng)物遺傳學(xué)》課程教學(xué)中，本課題組選用的是由李寧院士主編，課題組陳宏教授參編的全國高等農(nóng)林院校十一五規(guī)劃教材《動(dòng)物遺傳學(xué)(第3版)》，該教材系統(tǒng)全面，是目前農(nóng)林院校相關(guān)專業(yè)廣泛使用的課程教材[1]。本課題組根據(jù)該教材的章節(jié)設(shè)置及學(xué)科交叉，結(jié)合教學(xué)中存在的問題，在實(shí)踐中摸索出以下幾條改革途徑，并取得一定的效果。

2.1 多媒介學(xué)科全面化導(dǎo)學(xué)與小組匯報(bào)

針對(duì)《動(dòng)物遺傳學(xué)》教材的章節(jié)設(shè)置與課程特點(diǎn)，為協(xié)調(diào)教材知識(shí)深度與當(dāng)前科研深度，采取多媒介進(jìn)行學(xué)科橫向擴(kuò)展，采取小組匯報(bào)形式進(jìn)行學(xué)科內(nèi)容的縱向延伸。一方面充分發(fā)揮課題組已建設(shè)的精品資源共享課網(wǎng)站[2]，針對(duì)各章節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容設(shè)計(jì)導(dǎo)學(xué)問答，并將表觀遺傳學(xué)、生物信息學(xué)等新興分支學(xué)科內(nèi)容整理編寫后形成網(wǎng)站電子版教材及課堂講授PPT，再融入實(shí)驗(yàn)課程中，形成“網(wǎng)絡(luò)—課堂—實(shí)驗(yàn)”的全面化良性學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)[2]，便于學(xué)生全面掌握學(xué)科概況，針對(duì)難點(diǎn)還可提供部分網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充材料與前沿文獻(xiàn)便于課后回顧理解并拓展視野，激發(fā)興趣；另一方面，發(fā)揮小組討論學(xué)習(xí)的既有優(yōu)點(diǎn)，融入片段化的“翻轉(zhuǎn)課堂”模式[3]，促進(jìn)學(xué)生以團(tuán)體形式深入了解學(xué)科前沿，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。在實(shí)際教學(xué)中，全面化導(dǎo)學(xué)起到了很好的引導(dǎo)作用，與小組匯報(bào)結(jié)合，成功將課堂教學(xué)由被動(dòng)灌輸轉(zhuǎn)向主動(dòng)探究的理想模式，充分激發(fā)了學(xué)生的興趣。

2.2 課程實(shí)驗(yàn)應(yīng)用化與全程化

針對(duì)以往《動(dòng)物遺傳學(xué)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)局限性的問題，一方面，適當(dāng)選擇既貼近生活又充分體現(xiàn)課程教學(xué)目的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；另一方面，加入生物信息學(xué)初步實(shí)踐及部分遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室常用技術(shù)，真正讓學(xué)生體驗(yàn)到學(xué)以致用。在遺傳學(xué)飛速發(fā)展的今天，各種新理論與技術(shù)層出不窮，如何將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容貼近學(xué)生日常學(xué)習(xí)生活？立足點(diǎn)就是選材源于學(xué)生在學(xué)習(xí)生活中可接觸的事物，例如，從鮮牛奶中提取DNA，以日常飲用的牛奶為原料，取材源于生活，實(shí)驗(yàn)又體現(xiàn)了遺傳學(xué)基礎(chǔ)理論與知識(shí)。課題組根據(jù)西北農(nóng)林科技大學(xué)及地方畜牧產(chǎn)業(yè)特色，提高動(dòng)物遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。選擇了陜西省特色品種秦川牛的牛肉為原料，開展肌肉DNA提取實(shí)驗(yàn)；選取西農(nóng)薩能奶山羊乳汁及耳組織中提取DNA；以及選取關(guān)中黑豬進(jìn)行毛囊DNA提取[4]。既能在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)到遺傳學(xué)技術(shù)，并在不同物種、組織中理解到DNA含量與分布的差異，又能使學(xué)生體會(huì)到實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)用性。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，試劑的配制，實(shí)驗(yàn)設(shè)備與工具的準(zhǔn)備等都由老師一手包辦，雖然提高了實(shí)驗(yàn)課程的效率，但也導(dǎo)致了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備階段的認(rèn)識(shí)和理論知識(shí)理解不夠充分，因此，本課題組在“果蠅唾腺染色體的制備”實(shí)驗(yàn)時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生參與果蠅培養(yǎng)過程，在DNA提取實(shí)驗(yàn)前，鼓勵(lì)學(xué)生參與樣品采集過程等等，通過鼓勵(lì)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，重塑學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的全面理解，有利于學(xué)生珍惜實(shí)驗(yàn)材料、儀器與試劑,培養(yǎng)全面的科研意識(shí)。此外，課題組還大膽嘗試，刪除、合并了部分陳舊實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，補(bǔ)充了例如序列查找與引物設(shè)計(jì)、DNA提取及細(xì)胞分裂的相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容[5]。

2.3 課堂人文思想教育的融入

(1)遺傳物質(zhì)、定律及信息傳遞與改變——事物發(fā)展規(guī)律與辯證唯物主義教育。遺傳物質(zhì)的最終確定過程及在隨后發(fā)展過程中逐步確定的遺傳學(xué)基本定律等無一不體現(xiàn)著一代代遺傳學(xué)家的求知求真與在探索過程中的嚴(yán)謹(jǐn)思維與辯證思考；遺傳信息的傳遞及非正常的改變則是生命為維持自身遺傳信息完整性和可傳遞性所形成的種種修復(fù)機(jī)制與遺傳過程，也充分體現(xiàn)了維持事物發(fā)展的思想內(nèi)涵。(2)基因工程與基因組學(xué)——?jiǎng)?chuàng)新精神教育。通過對(duì)遺傳學(xué)各過程、機(jī)制的深入了解，目前遺傳學(xué)已發(fā)展出各類新興的基因工程技術(shù)與基因組學(xué)研究模式，這無一不是在知識(shí)積累的基礎(chǔ)上進(jìn)行的創(chuàng)新與實(shí)踐，能夠?qū)χR(shí)進(jìn)行舉一反三，培養(yǎng)創(chuàng)新精神也是《動(dòng)物遺傳學(xué)》思政教育的要點(diǎn)之一[6]。(3)表觀遺傳學(xué)——生命教育與質(zhì)量互變教育。質(zhì)量互變規(guī)律揭示了事物發(fā)展的兩種狀態(tài)，以及由于事物內(nèi)部矛盾所決定的由量變到質(zhì)變，再到新的量變的發(fā)展過程。這一規(guī)律提供了事物發(fā)展是質(zhì)變和量變的統(tǒng)一、連續(xù)性和階段性的統(tǒng)一的觀察原則和方法。而表觀遺傳學(xué)的主要內(nèi)容則是圍繞著遺傳物質(zhì)的修飾程度的變化及累計(jì)，最終導(dǎo)致表型的改變。其次，表觀遺傳學(xué)又多與癌癥相關(guān)，可在普及防癌抗癌知識(shí)的同時(shí)，倡導(dǎo)學(xué)生樹立正確人生觀，珍愛生命[7]。(4)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程——求真務(wù)實(shí)與科研啟蒙教育。通過在課程學(xué)習(xí)各章節(jié)中設(shè)立的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，重復(fù)經(jīng)典的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)，并帶入遺傳學(xué)當(dāng)前各方向的研究前沿，激發(fā)學(xué)生好奇心與求知欲，倡導(dǎo)學(xué)生按照辯證唯物主義的方法去思考問題，提高實(shí)際動(dòng)手能力，學(xué)習(xí)科研過程中的邏輯思維與嚴(yán)謹(jǐn)思想。

3 結(jié)束語

闡明動(dòng)物遺傳和變異的現(xiàn)象及規(guī)律，探索遺傳與變異的原因及其物質(zhì)基礎(chǔ)，掌握分子遺傳學(xué)基本理論和方法，進(jìn)而指導(dǎo)動(dòng)物育種與醫(yī)學(xué)實(shí)踐是《動(dòng)物遺傳學(xué)》課程的教學(xué)目標(biāo)，在《動(dòng)物遺傳學(xué)》的教學(xué)改革與創(chuàng)新中，必須重視和加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用，為本科生在博士、碩士生課題研究中奠定堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)[8]。為此，進(jìn)行《動(dòng)物遺傳學(xué)》中表觀遺傳學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革與創(chuàng)新，對(duì)教師自身水平的提高、學(xué)生素質(zhì)的提高以及實(shí)踐教育方法和實(shí)踐教學(xué)手段的提高，都具有非常重要的理論意義、實(shí)踐價(jià)值，必將在將來的理論和實(shí)踐中取得良好的預(yù)期效益[9]。通過改革探索的實(shí)施，有利于提高教師思考和改進(jìn)自身的教學(xué)方法、教學(xué)手段，不斷豐富教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從而在眾多的教學(xué)方法和手段中找到適合自己的最佳方式，達(dá)到最佳實(shí)驗(yàn)教育效益；而且，以上改革舉措有助于提高學(xué)生動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生興趣，達(dá)到主動(dòng)學(xué)習(xí)，熱愛學(xué)習(xí)的目的。我們的教學(xué)理念是在完成課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，逐步培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并解決問題的能力。鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)課題,在老師的指導(dǎo)下逐漸完善,再到實(shí)驗(yàn)室去探究遺傳學(xué)的奧秘，為進(jìn)一步的碩士研究生、博士研究生的深造奠定堅(jiān)實(shí)的理論實(shí)踐基礎(chǔ)，為培養(yǎng)將來的生命科學(xué)領(lǐng)域頂尖級(jí)專業(yè)研究大師作了良好的鋪墊[10]。