地方應用型本科院校遺傳學實驗教學改革探討

韓偉 李均祥 陳瑞嬌 陳珺霞

摘? 要 遺傳學實驗是生物類專業(yè)的一門基礎實驗課，對提高生物類專業(yè)學生的理論知識水平和實踐技能發(fā)揮著重要的作用，是其他實驗課不能替代的。如何提高遺傳學實驗的教學質(zhì)量，是地方應用型本科院校實踐教學改革一直探討的問題。根據(jù)教學經(jīng)驗，從實驗課程設置、考核方式、授課形式、實驗準備、實驗項目開設及加大實驗室開放等方面進行探討，為遺傳學實驗教學提供參考。

關鍵詞 地方應用型本科院校;遺傳學實驗;教學改革;數(shù)碼顯微互動實驗室;果蠅;實驗室

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）14-0111-03

1 引言

遺傳學是高等院校生命科學類專業(yè)的一門核心基礎課，又是必修課程。遺傳學實驗是遺傳學課程建設的重要部分。遺傳學實驗內(nèi)容豐富，包含細胞遺傳學實驗、數(shù)量遺傳學實驗和分子遺傳學實驗等方面，既能豐富生物類專業(yè)學生的理論知識，又能提高實踐技能。遺傳學實驗作為基礎課程實驗，在地方應用型本科院校，要通過提高遺傳學實驗教學質(zhì)量，進而豐富學生的基礎知識，提高實踐能力及所學知識的應用能力，就應該探討出一個合適的教學理念，建立一套行之有效的教學思想。探索對遺傳學實驗教學的改革顯得尤其重要。本文根據(jù)實際教學經(jīng)驗，探討地方高等院校提高遺傳學實驗教學的舉措，為其他院校提供參考和借鑒。

2 重視實驗教學，單獨設課

韶關學院早在2011年就對遺傳學實驗單獨設課，將遺傳學實驗和遺傳學理論課分開，成為一門獨立課程，32學時，1個學分。獨立設課，重視遺傳學實驗教學，設置實驗項目具有靈活性，可以根據(jù)課程需要、學科發(fā)展及人才培養(yǎng)的需要設置實驗項目，充分提高學生的實踐能力。

3 加強實驗考核，采取多樣化考核

遺傳學實驗與理論課考核分開，單獨考核。實驗課從出勤率占5%，參與實驗的準備程度占5%，實驗操作規(guī)范、認真和熟練程度占10%，平時實驗報告書寫是否規(guī)范占10%，實驗考試占70%等多個方面進行考核。實驗考試采取操作題、問答題或論文的形式（表1）。針對實驗課程編制課程標準，安排合理的項目，制定單獨的課程考核辦法。

4 采用先進教學手段進行實驗授課

早期實驗授課方式采用板書進行實驗教學，關鍵的實驗細節(jié)和實驗現(xiàn)象無法提供給學生，學生對實驗結(jié)果和現(xiàn)象沒有形象感，實驗出現(xiàn)的問題不容易解釋，接受能力較弱。如果蠅的唾腺，只能通過教師描述，不能形象地展現(xiàn)在學生面前。教學手段比較古板，教學設備落后。

1）采用現(xiàn)代教育技術手段進行教學。授課教師可以將學生預計要觀察的實驗結(jié)果，通常是往屆學生做得比較好的實驗結(jié)果提前給展示出來，使學生有一個很清晰的意向，能夠根據(jù)提示，查找自己的實驗出現(xiàn)的問題，及時糾正和解決，達到理想的實驗結(jié)果。

2）利用現(xiàn)代教學設備觀察實驗結(jié)果。以往用普通的光學顯微鏡觀察實驗現(xiàn)象，沒有拍照系統(tǒng)，學生的實驗結(jié)果不能很好地保存。近幾年利用數(shù)碼顯微互動實驗室進行授課，提高了學生的觀察能力。數(shù)碼互動顯微鏡在遺傳學實驗教學中有較好的應用，已有不少的文獻報道[1-3]。數(shù)碼互動顯微鏡實驗室有教學軟件、拍照系統(tǒng)，上傳實驗結(jié)果及實驗教師的同步觀察，增加了師生之間的交流。特別是細胞遺傳學實驗，需用顯微鏡觀察實驗結(jié)果，明顯地提高了實驗的教學質(zhì)量，如減數(shù)分裂、多倍體觀察、唾腺染色體等實驗教學效果良好。

3）利用網(wǎng)絡資源，使學生自主學習和協(xié)作學習，如了解實驗原理、設計實驗方案、分析實驗結(jié)果。利用微信群，開展實驗教學效果監(jiān)控、實驗準備分工、實驗問題解答。

5 重視實驗準備，提高實驗教學質(zhì)量

以往實驗課所有的實驗材料和實驗藥品都是由實驗教師提前準備好，上實驗課時學生直接用。實驗教師按部就班地講解完實驗細節(jié)后，學生按照實驗步驟操作。實驗課結(jié)束后，學生很快就會忘記實驗細節(jié)，對于實驗中存在的問題，很難進行結(jié)果分析，實驗印象不深刻，同理論課學習一樣容易忘記。經(jīng)常發(fā)現(xiàn)學生臨近畢業(yè)時不會配制試劑，教育實習時，做演示實驗不會配制果蠅培養(yǎng)基、培養(yǎng)果蠅和區(qū)分雌雄。為了提高學生的動手能力，安排學生參與遺傳學實驗材料和藥品的準備，主要是果蠅的培養(yǎng)和材料的處理。

實驗材料需要提前采購? 如用于減數(shù)分裂實驗的韭菜花，南方3—4月份需到菜市場購買，這時含苞未放的韭菜花可作為減數(shù)分裂實驗合適的材料;或者采集大蔥[4]、紫竹梅[5]、紫鴨跖草[6]、麥冬[7]等幾種植物的花藥?；认x可通過電商網(wǎng)平臺購買，也可動員學生夏季或?qū)嵙晻r捕抓。果蠅的采購，如春季開設遺傳學實驗，年前開始準備培養(yǎng)果蠅，放到培養(yǎng)箱里培養(yǎng)，年后才有足夠的果蠅擴大繁殖。寒假期間更換培養(yǎng)基不方便，可把培養(yǎng)箱溫度調(diào)低，溫度調(diào)至16 ℃左右，可保持45天。溫度設置為20～25 ℃，此環(huán)境下果蠅繁殖快，如不及時換培養(yǎng)基，果蠅繁殖太多，生存空間小，短時間內(nèi)會導致果蠅存活率低。根尖多倍體的誘發(fā)，常用大蒜、洋蔥或玉米的根尖作為材料。大蒜和洋蔥很多地方為了便于存放，常促進其休眠，防止其長根和出芽，需要解決好不易生根的問題。

學生參與實驗準備

1）實驗活體材料的準備。

①果蠅培養(yǎng)基的準備。以往教師把果蠅培養(yǎng)基配制好，雜交實驗時學生直接把果蠅放進培養(yǎng)基里就完成任務了?，F(xiàn)在雜交實驗所用的培養(yǎng)基由學生配制，學生自行分組，選出一個組長，實驗教師對組長培訓配制果蠅培養(yǎng)基和轉(zhuǎn)接果蠅，然后組長教會每個組員，并安排好人員及時配制培養(yǎng)基。果蠅培養(yǎng)基采用麥麩、玉米粉培養(yǎng)基[8]。這樣就使學生從被動做實驗轉(zhuǎn)為主動做實驗。

②果蠅的培養(yǎng)。在每個果蠅雜交實驗前三周將果蠅品系分給每個組，組長安排好每組配制培養(yǎng)基，擴大繁殖果蠅。大量繁殖果蠅需選擇較大的容器，選用240 ml玻璃組培瓶，用棉塞塞住瓶口。

③雌雄蠅的鑒別。果蠅的生活史觀察及雌雄蠅的鑒別實驗，提前教會每個學生雌雄蠅的鑒別方法。各組取雌雄蠅用作雜交實驗材料之前，實驗教師召集組長講解取雌雄蠅需要注意的問題，特別強調(diào)要在12 h之內(nèi)分取，由組長安排好取雌雄蠅的人員及時間。

④實驗材料的預處理。在實驗人員指導下，按照實驗項目的要求，查找資料，設計實驗方案，主要包括細胞遺傳學實驗的實驗材料、實驗藥品和實驗步驟。經(jīng)實驗人員審核后，在實驗人員的指導下獨立完成實驗材料的前期準備，然后在實驗課堂上完成實驗過程，觀察和統(tǒng)計結(jié)果，寫出實驗報告（圖1）。對于實驗的要求，不再是簡單地在課堂上做個實驗得出個結(jié)果，重要的是學生參與了整個實驗過程，學生對整個實驗過程的實驗方法熟練掌握，讓學生自己在準備實驗中發(fā)現(xiàn)問題和分析問題，尋求解決問題的方法和技術，培養(yǎng)學生的實踐動手能力和解決問題的綜合能力。如根尖誘導多倍體可以利用低溫或秋水仙素處理的時間和濃度，讓學生設計實驗進行探討。同時，實驗教師也準備部分材料以備待用。

2）實驗藥品的準備。提前配制合適的試劑。遺傳學實驗所用的試劑相對較少，但個別試劑需要提前配制。如改良苯酚品紅染色液，實驗當中此染色液使用較多，一般配制好至少需要放置兩周時間，效果方可達到。因此，一般在上學期末指導學生提前配制。

6 調(diào)整實驗項目，實行模塊化教學

實驗類別相同的項目放到一起，進行模塊化實驗教學，使實驗內(nèi)容由單一的實驗項目變?yōu)榫哂羞B貫性和系統(tǒng)性的實驗項目。實驗時間的安排上，爭取一段時間里完成一個系統(tǒng)實驗（表2）。如果蠅的生活史和形態(tài)性別觀察，與果蠅的四個經(jīng)典雜交實驗放到一起進行教學。學生每準備和完成一個模塊實驗項目，對實驗結(jié)果、不同的實驗材料、不同的方法進行對比，能夠系統(tǒng)地掌握這方面的實驗內(nèi)容，印象比較深刻，達到訓練和提高實踐技能的目的，從而達到提高實驗教學質(zhì)量。

7 做好實驗室開放，滿足學生準備實驗的需要

遺傳學實驗所需的材料是鮮活材料，都需要提前準備。實驗材料的準備前后持續(xù)時間較長，尤其是果蠅的傳代培養(yǎng)、雌雄蠅的獲取、三齡幼蟲的獲得、大蒜根尖和花藥材料等，因此需要開放實驗室完成。在實驗教學期間，為了學生進出實驗室方便，也是為了提高學生的實踐動手能力和探索能力，遺傳學實驗室進行全天候開放，滿足學生做實驗的需要。此外，對實驗中心的其他實驗室采取預約開放的形式，為學生提供充分的條件和平臺，完成實驗教學的需要?！?/p>

參考文獻

[1]趙丹.數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)在遺傳學實驗教學中的應用：以人工誘發(fā)染色體畸變的觀察為例[J].現(xiàn)代農(nóng)村科技，

2019（2）：88-89.

[2]黃體冉，郭蓓，呂鶴書，等.數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)在遺傳學實驗教學中的應用：以果蠅唾液腺染色體的制片技術和觀察為例[J/OL].高校生物學教學研究（電子版），

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[3]陳紅英，陳笑霞，黃燕.數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)在遺傳學實驗教學中的應用[J/OL].高校生物學教學研究（電子版），

2018（2）：52-54.

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[6]周伯春，鄧麗萍.減數(shù)分裂的好材料：紫鴨跖草[J].廣州師院學報（自然科學版），2000（5）：89-91.

[7]潘新法.介紹一種觀察植物細胞減數(shù)分裂材料：麥冬[J].生物學通報，1995（1）：34.

[8]王金發(fā)，戚康標，何炎明.遺傳學綜合實驗教程[M].北京：科學出版社，2012：17.