遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)初探

摘要：為了全方位培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，從優(yōu)化實(shí)驗(yàn)組合到知識(shí)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)幾個(gè)方面，在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行了初步探索。

關(guān)鍵詞：遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新能力；培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：Q331 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）09-0274-02

遺傳學(xué)是一門歷史悠久的基礎(chǔ)學(xué)科和發(fā)展迅速的前沿學(xué)科，在生命科學(xué)領(lǐng)域中占有十分重要的位置。同時(shí)，遺傳學(xué)還是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，學(xué)生通過(guò)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，既能夠掌握基本的經(jīng)典遺傳學(xué)技術(shù)，還能夠了解和學(xué)習(xí)一些新的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力、綜合分析能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是十分必要和有益的。

一、創(chuàng)新能力是遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本要求之一

國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見(jiàn)》（國(guó)辦發(fā)〔2015〕36號(hào)）指出，各高校要根據(jù)人才培養(yǎng)定位和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育目標(biāo)要求促進(jìn)專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有機(jī)融合，調(diào)整專業(yè)課程設(shè)置，挖掘和充實(shí)各類專業(yè)課程的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育資源，在傳授專業(yè)知識(shí)的過(guò)程中加強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育[1]。

我校遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)大綱中對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)提出了四大基本要求，即獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的能力、分析與研究的能力、理論聯(lián)系實(shí)際的能力和創(chuàng)新能力。其中，創(chuàng)新能力由創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法、創(chuàng)新環(huán)境和創(chuàng)新意志五部分組成[2]。而在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要求學(xué)生在專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，能夠?qū)W習(xí)、吸收前人的思想和方法，嘗試做前人沒(méi)有做過(guò)的實(shí)驗(yàn)，初步完成具有研究性或創(chuàng)意性內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)。

二、精心安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)組合

綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生掌握科學(xué)思維方法、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度與獨(dú)立的科研動(dòng)手能力的重要環(huán)節(jié)和手段，也是提高學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑[3-7]。

在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)中，一項(xiàng)綜合性實(shí)驗(yàn)可能會(huì)涉及多個(gè)知識(shí)領(lǐng)域或者綜合應(yīng)用多種實(shí)驗(yàn)手段與技術(shù)[8]。綜合性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)及實(shí)驗(yàn)方法、技能能夠綜合運(yùn)用，并綜合分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的初步訓(xùn)練，要求學(xué)生在基礎(chǔ)性和綜合性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行拓展性、探究性以及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)研究[9]，并撰寫(xiě)出研究報(bào)告。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的題目和方案由教師擬定，或是教師和學(xué)生共同商議后擬定，還可以由學(xué)生自擬。題目和方案確定后，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程。因此，我校根據(jù)課程特點(diǎn)和現(xiàn)行的實(shí)驗(yàn)條件，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分類整合后，分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)三大類。其中綜合性實(shí)驗(yàn)又分為三類：（1）細(xì)胞遺傳綜合實(shí)驗(yàn)，以染色體的制片技術(shù)為核心內(nèi)容，觀察動(dòng)植物及人類細(xì)胞中的染色體，包括有絲分裂、減數(shù)分裂、多倍體的人工誘發(fā)、蟾蜍骨髓細(xì)胞及人體外周血淋巴細(xì)胞的培養(yǎng)與觀察等。（2）果蠅遺傳綜合實(shí)驗(yàn)，以果蠅為主要研究對(duì)象，學(xué)習(xí)遺傳學(xué)中的一些經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)方法，包括果蠅的生活史及唾腺染色體的觀察、果蠅的雜交實(shí)驗(yàn)等。（3）人類遺傳綜合實(shí)驗(yàn)以人類自身作為研究對(duì)象，包括組型分析、皮膚紋理分析、PTC味盲基因頻率的分析以及X染色質(zhì)的觀察等。而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容項(xiàng)目主要包括本地常見(jiàn)動(dòng)植物染色體的組型分析、兩棲動(dòng)物血細(xì)胞培養(yǎng)的染色體觀察、環(huán)境致突變因子對(duì)生物遺傳物質(zhì)的損傷、人類若干遺傳性狀的調(diào)查與分析、核酸的提取及性質(zhì)鑒定等。

三、全方位、多途徑培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，為了全方位培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，我們主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了一些探索性工作。

1.知識(shí)準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)前，要求學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)，并對(duì)相關(guān)的知識(shí)進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，將資料收集后可以進(jìn)行相互交流，在提交的預(yù)習(xí)報(bào)告中每人至少提出2—3個(gè)問(wèn)題并進(jìn)行解答。例如，在“人類染色體組型分析”實(shí)驗(yàn)中，相關(guān)的理論知識(shí)，如：人類染色體的數(shù)目、人類染色體結(jié)構(gòu)的異態(tài)性、人類染色體的命名法、性染色質(zhì)和萊昂假說(shuō)、染色體病、染色體畸變和腫瘤、產(chǎn)前診斷、人類基因定位、人類基因組計(jì)劃等，都可以作為問(wèn)題提出，并自行解答，其目的是為學(xué)生今后的科技活動(dòng)和畢業(yè)論文打下基礎(chǔ)。

2.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。有了知識(shí)儲(chǔ)備后，下一步就是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的能力，使學(xué)生逐步掌握科學(xué)思想和科學(xué)方法，對(duì)于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備工作要求包括以下幾步：明確目的—確定選題—實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)—預(yù)備實(shí)驗(yàn)。以“環(huán)境致突變因子對(duì)生物遺傳物質(zhì)的損傷”這一實(shí)驗(yàn)題目為例，該實(shí)驗(yàn)廣泛應(yīng)用于輻射損傷、輻射防護(hù)、化學(xué)誘變劑、新藥試驗(yàn)、染色體遺傳疾病、癌癥前期診斷及環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面?！碍h(huán)境致突變因子”可以選擇的范圍很廣，包括：各種理化因素、輕化工產(chǎn)品、食品添加劑以及不同飲食習(xí)慣（如吸煙、腌制食品等）、保健品、藥品、農(nóng)用產(chǎn)品、氣體、水體等，這些因素廣泛存在于人們的生產(chǎn)與生活中，可以激發(fā)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)的興趣[10]。實(shí)驗(yàn)前，使學(xué)生在充分理解實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，讓其自行發(fā)現(xiàn)并選取自己最感興趣的問(wèn)題確定選題，要求學(xué)生設(shè)計(jì)出教師認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)習(xí)并掌握環(huán)境因子遺傳毒性檢測(cè)的一般方法，用檢測(cè)試劑對(duì)動(dòng)物或植物進(jìn)行處理，并分析所用檢測(cè)試劑對(duì)動(dòng)物或植物遺傳物質(zhì)的損傷程度[11]。與此同時(shí)，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)儀器，對(duì)于相關(guān)的試驗(yàn)器材、試劑的配制等，要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下準(zhǔn)備妥當(dāng)。

3.開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)。遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課是理論聯(lián)系實(shí)踐，培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)思維能力和獨(dú)立動(dòng)手能力的重要環(huán)節(jié)和手段，在教學(xué)方法上，主要采用開(kāi)放式、研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，特別是在進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們?nèi)旌蜷_(kāi)放（包括時(shí)間、場(chǎng)地和內(nèi)容的開(kāi)放）實(shí)驗(yàn)室。例如，“減數(shù)分裂”這一實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果與取材的關(guān)系密切相關(guān)，取材時(shí)間不合適或者材料固定不好都無(wú)法觀察到顯著的減數(shù)分裂過(guò)程。在常規(guī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中常常選擇蠶豆花作為材料，為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，我們要求學(xué)生自行確定幾種正在花期的校園植物作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)切片或壓片觀察，探索出不同植物減數(shù)分裂的有效取材方法和材料固定處理方法。一般的遺傳學(xué)要求就是取材、前處理、固定、解離、壓片制片觀察，而開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的本意是不限制方案，若學(xué)生提出觀察其中的基因表達(dá)譜的差異，似乎也應(yīng)該允許?？傊?，步驟取決于學(xué)生設(shè)定的方案。

四、結(jié)語(yǔ)

根據(jù)國(guó)家對(duì)人才培養(yǎng)定位和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育目標(biāo)要求的需要，遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生掌握了基本的實(shí)驗(yàn)技能，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探索精神和創(chuàng)新能力。在教學(xué)實(shí)踐中，開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)性及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，有利于大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

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