農(nóng)學(xué)類“遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程的改革與實(shí)踐

張昊 劉雄倫 羅紅兵 李林 劉登望

[摘 要]“遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)”是農(nóng)學(xué)類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，在我校有著較長的教學(xué)歷史，取得了良好的教學(xué)效果。但在多年的教學(xué)實(shí)踐過程中仍存在不足之處，因此，本教學(xué)團(tuán)隊(duì)針對(duì)問題進(jìn)行了相關(guān)教學(xué)改革。筆者首次提出三個(gè)制片的基本要求、臨時(shí)片制作永久片3個(gè)或5個(gè)的原則、組長制以及排序式評(píng)分方法，以期促進(jìn)農(nóng)學(xué)類學(xué)生學(xué)習(xí)與操作本門實(shí)驗(yàn)課程的積極性、提高學(xué)習(xí)效果，為我?！半p一流”建設(shè)中的學(xué)生培養(yǎng)模式及實(shí)踐課環(huán)節(jié)提供有益的參考。

[關(guān)鍵詞] 遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn);教學(xué)改革;組長制;排序式評(píng)分方法

“遺傳學(xué)”是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的重要學(xué)科之一，是高等院校農(nóng)學(xué)類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，而“遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)”是其重要的組成部分，是獲得遺傳學(xué)知識(shí)的重要方法和手段。通過實(shí)驗(yàn)，不但可以使學(xué)生加深對(duì)“遺傳學(xué)”基本知識(shí)、理論的理解，而且還可以得到專業(yè)技能的鍛煉，提高觀察、分析和解決問題的能力，對(duì)學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)農(nóng)業(yè)、提高綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力等都具有重要的作用[1-2]。

一、我校農(nóng)學(xué)類“遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程的基本情況

我校農(nóng)學(xué)類專業(yè)的“遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程分為三次小實(shí)驗(yàn)與綜合大實(shí)驗(yàn)。小實(shí)驗(yàn)1的內(nèi)容為：生物材料永久片的觀察，以往的內(nèi)容為典型植物細(xì)胞有絲分裂、減數(shù)分裂以及果蠅唾腺染色體永久片的觀察與繪圖。小實(shí)驗(yàn)2的內(nèi)容為：自由組合規(guī)律的驗(yàn)證，主要是通過對(duì)玉米F2材料進(jìn)行調(diào)查分析以驗(yàn)證自由組合規(guī)律。小實(shí)驗(yàn)3的內(nèi)容為：蠶豆染色體組型分析[3]。以往綜合大實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括植物細(xì)胞有絲分裂臨時(shí)片的制作與觀察、植物細(xì)胞染色體結(jié)構(gòu)變異永久片制作及觀察、植物細(xì)胞染色體多倍體（數(shù)目變異）永久片制作及觀察、孚爾根反應(yīng)實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容[3]。

我校農(nóng)學(xué)類專業(yè)的“遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程涉及農(nóng)學(xué)、植物科學(xué)與技術(shù)、種子、煙草、草業(yè)、園藝、茶學(xué)、植物保護(hù)、生物信息學(xué)、農(nóng)學(xué)教育、園藝教育等十一個(gè)專業(yè)。經(jīng)過多年的教學(xué)過程，“遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程取得了良好的教學(xué)效果。但在教學(xué)實(shí)踐過程仍存在不足之處，如實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置不科學(xué)、評(píng)分方法不合理等。因此，近年來，針對(duì)這些問題進(jìn)行了的相關(guān)教學(xué)改革，以期促進(jìn)農(nóng)學(xué)類學(xué)生學(xué)習(xí)與操作本門實(shí)驗(yàn)課程的積極性，提高學(xué)習(xí)的效果，為我校“雙一流”建設(shè)中學(xué)生培養(yǎng)模式及實(shí)踐課環(huán)節(jié)提供有益的參考。

二、我校農(nóng)學(xué)類“遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程存在的問題

（一）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置不科學(xué)

小實(shí)驗(yàn)1中對(duì)植物有絲分裂永久片觀察與大實(shí)驗(yàn)中植物材料有絲分裂臨時(shí)片的制作與觀察內(nèi)容重復(fù)。小實(shí)驗(yàn)2中缺少對(duì)小組實(shí)驗(yàn)材料的調(diào)查分析。大實(shí)驗(yàn)中沒有設(shè)置植物細(xì)胞減數(shù)分裂臨時(shí)片制作。

（二）評(píng)分方法不合理

以往的評(píng)分方法僅對(duì)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)分。但是，有少數(shù)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)不夠重視，在實(shí)驗(yàn)中不認(rèn)真聽課、操作，基本技能掌握得不好，卻能通過抄襲寫出理想的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，如果僅對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)分，顯然有失公平，因此，考核指標(biāo)不能單一化[4-6]。

三、我校農(nóng)學(xué)類“遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)”改革與總結(jié)

（一）遺傳學(xué)小實(shí)驗(yàn)的改革

小實(shí)驗(yàn)1：因?yàn)樵诰C合大實(shí)驗(yàn)中安排了植物細(xì)胞有絲分裂臨時(shí)片制作及觀察，而且，有絲分裂相對(duì)于減數(shù)分裂時(shí)期少，過程簡單，容易學(xué)習(xí)與理解，所以，現(xiàn)已取消了小實(shí)驗(yàn)1中對(duì)植物細(xì)胞有絲分裂觀察的內(nèi)容。

小實(shí)驗(yàn)2：《遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》教課書上僅安排每個(gè)同學(xué)對(duì)單個(gè)玉米果穗進(jìn)行調(diào)查，由于單個(gè)果穗上的樣本數(shù)相對(duì)較少，可能會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，因此，現(xiàn)已增加對(duì)小組（6-8個(gè)同學(xué)）實(shí)驗(yàn)材料匯總的調(diào)查分析，以期增大樣本數(shù)，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。

小實(shí)驗(yàn)3：教學(xué)過程中一定要結(jié)合蠶豆染色體的放大圖片對(duì)每條染色體進(jìn)行詳細(xì)說明，特別是要強(qiáng)調(diào)應(yīng)按照二個(gè)步驟查找同源染色體：首先是根據(jù)染色體的相對(duì)長度進(jìn)行查找;其次是對(duì)于相對(duì)長度數(shù)值接近的幾條染色體，根據(jù)染色體短臂的外觀形態(tài)以及結(jié)合臂比值確定同源染色體。

（二）遺傳學(xué)綜合大實(shí)驗(yàn)的改革

學(xué)生通過親自動(dòng)手制作植物材料臨時(shí)片和永久片，一是熟悉植物細(xì)胞染色體永久片的制作過程，二是加深對(duì)不同類型染色體的認(rèn)識(shí)和理解。現(xiàn)將相關(guān)的改革內(nèi)容和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下：

1.強(qiáng)調(diào)植物細(xì)胞制片的三個(gè)基本要求。在大實(shí)驗(yàn)講解中要首先強(qiáng)調(diào)制作植物細(xì)胞臨時(shí)片的三個(gè)基本要求：①使處于分裂期的細(xì)胞數(shù)盡可能地多一些，以便于觀察目的細(xì)胞，達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。需要特別強(qiáng)調(diào)的是，臨時(shí)片制作永久片目的細(xì)胞數(shù)量的要求為：3個(gè)或5個(gè)的原則，即在顯微鏡一個(gè)視野中一個(gè)臨時(shí)片上至少有3個(gè)目的細(xì)胞，或者一個(gè)臨時(shí)片上至少有5個(gè)目的細(xì)胞，才能制作永久片;②通過適當(dāng)?shù)貕浩?、敲片盡量使植物細(xì)胞呈單層、分散狀態(tài);③通過烤片等操作盡量使細(xì)胞質(zhì)所染顏色變淺，加深染色體的顏色，便于觀察。

2.增加植物細(xì)胞減數(shù)分裂臨時(shí)片制作及觀察實(shí)驗(yàn)。細(xì)胞減數(shù)分裂是生物遺傳與變異的基礎(chǔ)，包含了遺傳學(xué)三大規(guī)律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)，在遺傳學(xué)課程中非常重要。因此，要增加學(xué)生自己制作并觀察植物細(xì)胞減數(shù)分裂臨時(shí)片的內(nèi)容，以加深其理解。

3.優(yōu)化大實(shí)驗(yàn)步驟。以往的大實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生完成植物細(xì)胞染色體結(jié)構(gòu)變異及數(shù)目變異永久片各一張，近年來，對(duì)相關(guān)操作進(jìn)行了優(yōu)化，要求學(xué)生只要在植物細(xì)胞染色體結(jié)構(gòu)變異及數(shù)目變異兩張臨時(shí)片中選擇效果最理想的一張制作永久片。具體操作中可將兩部分實(shí)驗(yàn)中先完成的臨時(shí)片集中放置在冰箱中（4℃）保存，盡量避免環(huán)境溫度對(duì)臨時(shí)片中植物材料的影響。既能鍛煉學(xué)生制作永久片的能力，達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的，也能適當(dāng)?shù)毓?jié)省實(shí)驗(yàn)耗材。

4.加大顯微互動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用。應(yīng)全面使用顯微互動(dòng)系統(tǒng)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，一方面，教師能實(shí)時(shí)觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，便于進(jìn)行監(jiān)督;另一方面還能及時(shí)地將典型的圖片進(jìn)行展示，幫助學(xué)生觀察與識(shí)別目的細(xì)胞，以提高實(shí)驗(yàn)效果[7-8]。

5.實(shí)行組長制。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)大組（一般為8個(gè)同學(xué)）確定1名組長，在小實(shí)驗(yàn)中為完成實(shí)驗(yàn)最快的同學(xué)（由教師驗(yàn)收確定），然后，由組長檢查、修改其他同學(xué)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，再交給教師驗(yàn)收，這樣既可以鍛煉優(yōu)秀學(xué)生的觀察、分析與判斷能力，又能通過學(xué)生之間的相互幫助，促進(jìn)學(xué)生完成小實(shí)驗(yàn)的積極性，提高效率[9]。在綜合大實(shí)驗(yàn)中，由每一個(gè)實(shí)驗(yàn)大組學(xué)生們選擇1名認(rèn)真負(fù)責(zé)的同學(xué)擔(dān)任組長，負(fù)責(zé)本大組實(shí)驗(yàn)材料的統(tǒng)一處理和溶液的配置，從而更有效地利用實(shí)驗(yàn)資源，提高效率。

6.采用排序式評(píng)分方法。為了克服評(píng)分方法不合理的弊端，必須在學(xué)生完成每部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后，由教師對(duì)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的先后順序進(jìn)行排序、登記，并根據(jù)完成排名以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行綜合評(píng)分，這樣既考查了學(xué)生現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手能力，又考慮了學(xué)生寫作實(shí)驗(yàn)報(bào)告的認(rèn)真程度和分析水平，能有效地提高學(xué)生完成大實(shí)驗(yàn)的積極性。

四、結(jié)束語

在經(jīng)典遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)中，目的是重點(diǎn)關(guān)注植物材料染色體的觀察和遺傳學(xué)三大規(guī)律的分析與驗(yàn)證。但是，隨著遺傳學(xué)的快速發(fā)展，尤其是分子遺傳學(xué)的突飛猛進(jìn)，在國內(nèi)外本科教學(xué)中使用的遺作學(xué)教材中，分子遺傳學(xué)內(nèi)容已經(jīng)占了相當(dāng)大的比重。分子遺傳學(xué)理論內(nèi)容的大量增加要求有足夠的實(shí)驗(yàn)教學(xué)來支撐，分子遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)手段已成為全世界各個(gè)遺傳學(xué)研究單位和實(shí)驗(yàn)室中使用最多的常規(guī)分析手段，而本科生對(duì)此不了解、不掌握，肯定是不行的[ 10-11 ]。

目前，在我校農(nóng)學(xué)類專業(yè)的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中，還沒有開展DNA和RNA的提取、限制性內(nèi)切酶消化、DNA的凝膠電泳等分子遺傳學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。因此，除了在我校農(nóng)學(xué)類專業(yè)的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中繼續(xù)采用上述的改革方法之外，還應(yīng)盡快增加分子遺傳學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這將為農(nóng)學(xué)類專業(yè)的學(xué)生更好地掌握遺傳學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)技能服務(wù)，也必將為培養(yǎng)創(chuàng)新性人才提供有益的借鑒，同時(shí)也將為我?！半p一流”建設(shè)中學(xué)生培養(yǎng)模式及實(shí)踐課環(huán)節(jié)提供有益的參考。

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