農(nóng)林院校遺傳學(xué)案例教學(xué)體系構(gòu)建及實(shí)施模式初探*

喬利仙，唐艷艷，朱 虹，隋炯明

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山東 青島 266109）

遺傳學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域中的基礎(chǔ)核心學(xué)科，也是農(nóng)林院校生物及農(nóng)學(xué)相關(guān)專業(yè)的必修專業(yè)課之一。該課程理論性和實(shí)踐性兼具，屬于生物類課程中內(nèi)容抽象復(fù)雜難理解的課程之一。要學(xué)好這門課程，學(xué)生首先需要很好地理解遺傳學(xué)的理論體系，如遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)、經(jīng)典的三大遺傳規(guī)律、數(shù)量遺傳的分析方法、基因突變以及染色體畸變、細(xì)胞質(zhì)遺傳與雜種優(yōu)勢利用等理論知識，還需要掌握應(yīng)用遺傳學(xué)知識解決生產(chǎn)及科研中的實(shí)際問題。在傳統(tǒng)的教師課堂講授式的教學(xué)模式下，學(xué)生主要通過被動聽講和做課后作業(yè)來進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的積極性不高、學(xué)習(xí)效果不理想，考試不及格比例較大[1]。由于對所學(xué)專業(yè)知識的領(lǐng)會不夠深入，只停留在表面認(rèn)識階段，并沒有實(shí)現(xiàn)知識的真正內(nèi)化，更不能用學(xué)過的遺傳學(xué)知識去分析和解決實(shí)際問題。

因此，改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，開創(chuàng)有效促進(jìn)教學(xué)的教學(xué)觀念、方法、手段以及培養(yǎng)模式的改變勢在必行。教師如何通過改變教學(xué)方法提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出不僅能精深掌握專業(yè)知識與技能，而且對所學(xué)學(xué)科和專業(yè)充滿熱愛的專業(yè)型人才，才是大學(xué)教育的真正目的所在[2]。大學(xué)課堂，并不僅局限于簡單地傳授知識，還包括對學(xué)生學(xué)術(shù)認(rèn)知和學(xué)術(shù)思想的影響，當(dāng)課程結(jié)束時，學(xué)生會因?yàn)槔蠋煹囊龑?dǎo)對這門課程乃至這個行業(yè)產(chǎn)生興趣，老師真正做到教書又育人。

案例教學(xué)法，是指教師依據(jù)教學(xué)大綱及教學(xué)目的編制教學(xué)案例，并組織學(xué)生學(xué)習(xí)探討案例，針對案例中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題展開討論和交流，挖掘出案例中所包含的知識體驗(yàn)，同時培養(yǎng)學(xué)生通過所學(xué)知識分析解決實(shí)際問題的能力，加深對所學(xué)知識的理解和應(yīng)用[3]。在案例教學(xué)過程中，教師提供案例、提出問題，學(xué)生思考、討論、查閱書本等資料，師生共同完成知識的構(gòu)建，這種教學(xué)形式注重培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力，而且培養(yǎng)訓(xùn)練了學(xué)生的創(chuàng)造性思維[4-5]。國內(nèi)外高校教學(xué)實(shí)踐證明，案例教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，提高學(xué)生汲取知識、探索知識和應(yīng)用知識解決實(shí)際問題的能力[6-7]。作者根據(jù)多年的遺傳學(xué)教學(xué)和科研經(jīng)驗(yàn)，在本校農(nóng)學(xué)專業(yè)遺傳學(xué)教學(xué)中開展案例教學(xué)法，旨在提高課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，提高學(xué)生運(yùn)用遺傳學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生對這門課程乃至相關(guān)領(lǐng)域的興趣和熱愛。

1 案例的選擇及案例庫的構(gòu)建

建立豐富適用的教學(xué)案例庫是實(shí)施案例教學(xué)法的前提。教學(xué)案例庫的建設(shè)應(yīng)緊密圍繞教學(xué)大綱展開，收集相關(guān)案例資料，并編寫成為適于教學(xué)使用的教學(xué)案例，保證案例具有知識性、趣味性和適用性。作者根據(jù)本校農(nóng)學(xué)專業(yè)教學(xué)大綱及教學(xué)內(nèi)容設(shè)置的經(jīng)典案例（圖1）。

圖1 遺傳學(xué)教學(xué)案例設(shè)置框架

所使用的案例包括遺傳學(xué)發(fā)展中的經(jīng)典案例，如孟德爾在教堂利用業(yè)余時間進(jìn)行豌豆雜交試驗(yàn)長達(dá)8年（沒有熱愛是無法完成的），根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果通過抽象思維提出遺傳假說，再用不同的方法進(jìn)行驗(yàn)證，然后提出遺傳規(guī)律，并撰寫論文發(fā)表。但在當(dāng)時的時代背景下，他提出的遺傳規(guī)律遠(yuǎn)遠(yuǎn)超前于當(dāng)時科學(xué)界的認(rèn)知水平，很多權(quán)威人士都不認(rèn)可他的工作。孟德爾在闡述遺傳規(guī)律中遇到了種種困難及不公正待遇，他在后期研究中因所選取研究材料不當(dāng)甚至帶來更大的質(zhì)疑。1884年孟德爾英年早逝，直到去世后16年（1900年）遺傳規(guī)律才重新被他人發(fā)現(xiàn)[8-9]。因此，分離規(guī)律和獨(dú)立分配規(guī)律的發(fā)現(xiàn)本身就是一部很好的遺傳學(xué)史學(xué)學(xué)習(xí)材料。通過此案利的剖析，學(xué)生猶如回到了過去，見證了歷史，能夠真正領(lǐng)悟到歷史人物的偉大之處以及遺傳學(xué)規(guī)律對遺傳學(xué)的超前引領(lǐng)作用。其實(shí)每個偉大的發(fā)現(xiàn)都是一個個曲折的、扣人心弦的歷史事件。像講故事一樣給學(xué)生講授相關(guān)專業(yè)知識，學(xué)生不僅掌握了專業(yè)知識，而且學(xué)習(xí)到了研究方法和研究思路。既熟知了研究過程，也讓學(xué)生明白了科研工作的艱辛和不易，即使是天才有時也難避免悲慘的命運(yùn)。因此，在選擇專業(yè)和工作時首先要心隨我愿，有了興趣和愛好就不會懼怕挫折，在遇到困難的時候就不會停滯不前，妄自頹廢。再如摩爾根被稱為“數(shù)果蠅的教授”，視果蠅為掌上明珠，對果蠅的關(guān)注程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了對自己孩子的關(guān)愛，尤其是那一只經(jīng)過誘變獲得的白眼雄性果蠅“查理一世”，由于是來源于輻射誘變的突變體，“查理一世”很虛弱，隨時都有死亡的可能，摩爾根對它是百般呵護(hù)，“查理一世”最終在與一只紅眼雌果蠅交配后死去；F1代“查理二世”全部為紅眼；F2代“查理三世”中觀察到了紅眼與白眼3∶1的分離，這與孟德爾的分離規(guī)律完全符合，從此摩爾根從一個孟德爾定律的反對者變成為一個忠實(shí)的支持者和擁護(hù)者。而且摩爾根發(fā)現(xiàn)“查理三世”中白眼全部為雌蠅，據(jù)此提出白眼基因跟隨X染色體遺傳的現(xiàn)象叫做“伴性遺傳”。隨后，摩爾根通過雜交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了基因的連鎖現(xiàn)象并提出了第3個遺傳學(xué)規(guī)律——連鎖遺傳規(guī)律，完善了孟德爾遺傳規(guī)律，與孟德爾并列成為遺傳學(xué)的奠基人[8-9]。摩爾根本來出生于1866年，成名后的摩爾根對外宣稱自己誕生于1865年，一是因?yàn)閺纳飳W(xué)角度來講，一個新生命的誕生起源于受精卵;二是因?yàn)?865年孟德爾提出了遺傳學(xué)的兩個基本定律，摩爾根后來繼承了孟德爾所開創(chuàng)的遺傳學(xué)說，并將其發(fā)展成為現(xiàn)代經(jīng)典遺傳學(xué)理論，他好像就是為了繼續(xù)孟德爾的研究而來到了這個世界。除此之外，還有發(fā)現(xiàn)玉米轉(zhuǎn)座子的美國女科學(xué)家芭芭拉·麥克林托克（Barbara McClintock），以及為DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)做出卓越貢獻(xiàn)但并未共同分享諾貝爾獎的美國女科學(xué)家羅莎琳德·富蘭克林（Rosalind Elsie Franklin）。通過這些在遺傳學(xué)發(fā)展上做出突出貢獻(xiàn)的世界偉人及其相關(guān)研究工作經(jīng)典案例的剖析和使用，使枯燥生澀的遺傳學(xué)知識變得形象化，放到特定史實(shí)背景中去理解每個經(jīng)典發(fā)現(xiàn)的遺傳學(xué)及社會學(xué)意義，使得相關(guān)知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)猶如聽故事，學(xué)生不再僅僅局限于去理解教材上羅列的生澀難懂的文字描述，文字描述變成了故事就如增添了生命力變得鮮活起來。這樣的案例教學(xué)不僅使學(xué)生學(xué)到了專業(yè)知識，而且知曉了相關(guān)研究方法和研究過程，了解了科學(xué)發(fā)展史，整體上提升了科學(xué)素質(zhì)和科研認(rèn)知水平。

遺傳學(xué)理論與實(shí)踐為作物育種提供了理論指導(dǎo)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。2021年5月22日，袁隆平院士辭世，告別了他熱愛和奉獻(xiàn)了一生的水稻事業(yè)，全國上下都在緬懷袁先生。此時正值遺傳學(xué)課程教學(xué)進(jìn)度到“植物雄性不育系”相關(guān)內(nèi)容。袁隆平院士從最初發(fā)現(xiàn)水稻具有雜種優(yōu)勢、發(fā)現(xiàn)水稻雄性不育株、建立三系配套及三系法雜交水稻；到建立二系法雜交水稻、一系法雜交水稻、超高產(chǎn)株型、超級雜交稻“種三產(chǎn)四”豐產(chǎn)工程以及耐鹽堿雜交水稻；最后提出利用遺傳工程技術(shù)開展第三代雜交水稻研究的倡議[10]。袁先生一生的水稻事業(yè)就是雜交水稻從無到有再到超高產(chǎn)發(fā)展的全過程，是遺傳學(xué)課程中植物雄性不育、雜種優(yōu)勢以及數(shù)量遺傳學(xué)等教學(xué)內(nèi)容的完美體驗(yàn)與成功應(yīng)用。通過袁先生與雜交水稻的故事，把這些不同章節(jié)的內(nèi)容串聯(lián)起來，不僅有利于學(xué)生理解掌握相關(guān)專業(yè)知識，而且能了解如何將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)踐，切實(shí)解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際問題，并進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)農(nóng)愛農(nóng)以及投身于科技領(lǐng)域和農(nóng)業(yè)建設(shè)的情懷，為我國農(nóng)業(yè)建設(shè)和發(fā)展儲備科技人才。除此之外，還有為我國農(nóng)業(yè)做出突出貢獻(xiàn)的李振聲院士、戴景瑞院士、喻樹迅院士，他們的研究經(jīng)歷本身就是一部科學(xué)發(fā)展史，是遺傳學(xué)知識在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域成功應(yīng)用的典范。由于受到課堂教學(xué)學(xué)時的限制，只能選取個別的經(jīng)典案例進(jìn)行教學(xué)，其他類似的案例教師只需要引導(dǎo)學(xué)生課后自己查閱資料撰寫案例，根據(jù)案例挖掘其中所包含的遺傳學(xué)內(nèi)容，因?yàn)槊總€案例都有其獨(dú)特的特定點(diǎn)，不一定是使用了同一個遺傳學(xué)規(guī)律。同一個遺傳學(xué)規(guī)律的應(yīng)用也不是只有一個案例，學(xué)生通過自己查閱資料發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行學(xué)習(xí)和歸納總結(jié)，不僅鍛煉了總結(jié)概括的能力和寫作水平，而且大大提高了認(rèn)知能力，認(rèn)識到真正的學(xué)習(xí)絕不能停留在書本上，書本知識只有應(yīng)用于實(shí)踐才能夠發(fā)揮其真正作用，實(shí)踐才是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

遺傳學(xué)和我們的日常生活密切相關(guān)，生活中的案例亦無處不在。比如錯換人生28年所涉及的遺傳學(xué)問題，以及整容所帶來的親子鑒定風(fēng)波，全球?qū)剐鹿诜窝椎姆椒ê褪侄?，轉(zhuǎn)基因技術(shù)的核心本質(zhì)以及其面臨的尷尬境地，克隆及代孕所涉及的遺傳學(xué)問題等等。作為一名農(nóng)林乃至生物學(xué)專業(yè)的本科生，我們學(xué)習(xí)過遺傳學(xué)，相對于大眾來講就是專家，如何利用所學(xué)知識做出科學(xué)的分析和引導(dǎo)，而不是憑著感覺盲目信謠傳謠，這是每個學(xué)習(xí)者的一種社會責(zé)任。雖然未來我們不一定從事遺傳學(xué)相關(guān)的專業(yè)，但是經(jīng)過這門課程的學(xué)習(xí)，我們要有遺傳學(xué)的科學(xué)素養(yǎng)，以及利用所學(xué)知識分析和解決實(shí)際問題的能力，這才是真正意義上的有效的學(xué)習(xí)[11]。因此，教學(xué)案例庫的范圍可以是非常廣泛的，包括歷史經(jīng)典、研究課題、社會熱點(diǎn)等各個方面。學(xué)習(xí)無止境，大學(xué)課堂絕不僅僅是簡單地傳授書本知識，而是要讓書本知識動起來、活起來從而具有了新的生命力，這些知識的本質(zhì)內(nèi)涵是什么？有何實(shí)際應(yīng)用價值？如何影響我們的生活？我們?nèi)绾卫盟鶎W(xué)知識來解決生產(chǎn)和生活實(shí)際中存在的問題？遇到瓶頸問題時又如何從理論上去突破？基礎(chǔ)研究的目的究竟在哪里？為何科技落后就要被卡脖子或者被動挨打？新時期青年一代的使命是什么？自然科學(xué)和人文教育是不應(yīng)該脫節(jié)的，因?yàn)榻逃氖姑怯耍詰?yīng)培養(yǎng)具有科學(xué)及人文素養(yǎng)的新一代接班人。

2 案例教學(xué)的組織實(shí)施

教學(xué)案例可以有多種形式，從簡單實(shí)例列舉到復(fù)雜的項目研究案例，案例的具體實(shí)施要根據(jù)教學(xué)需求多種形式并用。對于簡單舉例可以由教師在講授時直接引入，學(xué)生現(xiàn)場反饋其所承載的知識點(diǎn)，學(xué)生反饋不夠的教師及時給予分析補(bǔ)充。對于重要卻不復(fù)雜的案例可以采取課堂現(xiàn)場提問和討論的方式，現(xiàn)場提出問題讓學(xué)生直接討論后再對學(xué)生進(jìn)行提問，教師根據(jù)學(xué)生回答情況進(jìn)行總結(jié)點(diǎn)評。對于復(fù)雜案例教師可以在課堂講授時引出案例，然后讓學(xué)生在課后查閱資料、分析總結(jié)，再經(jīng)小組討論后以論文的形式上交，教師根據(jù)論文情況進(jìn)行總結(jié)點(diǎn)評，論文成績可記為平時考核成績。由于教學(xué)學(xué)時數(shù)限制，案例不可能都占用課堂時間，可利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺或班級課程微信公眾號發(fā)布案例，學(xué)生可根據(jù)自身學(xué)習(xí)情況選擇自己感興趣或者未完全理解掌握的相關(guān)內(nèi)容案例進(jìn)行在線作答或反饋，教師根據(jù)作答及反潰情況進(jìn)行線上點(diǎn)評和成績評定。還可以讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣和學(xué)習(xí)情況主動編制案例，然后交由教師修改和點(diǎn)評，經(jīng)修改后有代表性的優(yōu)秀案例可以引入案例庫直接用于教學(xué)。

3 案例教學(xué)的效果評價

本次遺傳學(xué)案例教學(xué)是首次針對本校農(nóng)學(xué)專業(yè)、在總教學(xué)學(xué)時數(shù)未增加的情況下全面系統(tǒng)地實(shí)施案例教學(xué)。在學(xué)期末進(jìn)行了問卷調(diào)查，學(xué)生普遍認(rèn)為案例教學(xué)法激發(fā)了自身興趣，學(xué)習(xí)主動性極大提高，學(xué)習(xí)的東西記憶深難忘記，有興趣的同學(xué)也愿意投入更多的時間進(jìn)行擴(kuò)展性學(xué)習(xí)，和教師進(jìn)行專業(yè)知識交流的時候話題也多了，對經(jīng)典及現(xiàn)存的遺傳學(xué)相關(guān)案例甚至于有了自己的理解和見解，真正實(shí)現(xiàn)了專業(yè)知識的內(nèi)化升級，學(xué)習(xí)的過程也不再枯燥難懂，反而變得輕松愉快起來。教師通過對學(xué)生學(xué)習(xí)案例的相關(guān)知識進(jìn)行記錄評分，在期末考試之后將學(xué)生的案例學(xué)習(xí)成績與相關(guān)知識點(diǎn)的得分成績進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，結(jié)果表明凡是在案例學(xué)習(xí)中能系統(tǒng)總結(jié)領(lǐng)會相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容的同學(xué)，其相關(guān)知識失分點(diǎn)顯著減少，成績顯著提高。課程結(jié)束后半年再對這些學(xué)生進(jìn)行追蹤評價，雖然也存在知識淡化和遺忘的現(xiàn)象，但是當(dāng)讓他們把當(dāng)時上交的案例論文拿出來讀一遍，大部分的內(nèi)容都很快就能回憶起來；而當(dāng)時沒有上交相關(guān)案例論文的同學(xué)，通過閱讀教材和查閱教學(xué)課件，能想起來的相關(guān)知識卻是支離破碎難回憶，需要投入更多的復(fù)習(xí)時間才能重新掌握。這兩組學(xué)生對知識掌握程度的差別就在于枯燥的知識的確難理解難記憶，而案例教學(xué)把相關(guān)知識點(diǎn)都編制到具體的案例中，學(xué)案例猶如聽故事，再經(jīng)過主動學(xué)習(xí)和思索內(nèi)化，自然印象深刻記得牢固。因此，案例教學(xué)就猶如給枯燥生澀的專業(yè)知識披上了色彩斑斕的外衣，適宜在全校其他專業(yè)中進(jìn)行推廣應(yīng)用。

4 存在的問題與展望

大學(xué)教學(xué)現(xiàn)在面臨的關(guān)鍵問題在于學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高、缺乏學(xué)習(xí)的內(nèi)在驅(qū)動力，加之受手機(jī)等網(wǎng)絡(luò)媒體的影響，網(wǎng)絡(luò)短視頻、網(wǎng)絡(luò)游戲、網(wǎng)絡(luò)文學(xué)、社交媒體、熱點(diǎn)報道等，任何一項都比教師的課堂教學(xué)要更有吸引力。所以如何將枯燥的專業(yè)知識盡可能地包裝成能吸引學(xué)生注意力的形式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和內(nèi)在驅(qū)動力成為新時期教學(xué)改革的新目標(biāo)。目前，新發(fā)展的翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)等均是基于這樣的教學(xué)目的和要求，案例教學(xué)法也是其中的一種教學(xué)形式。案例教學(xué)法的實(shí)施主體是教師，其實(shí)施效果取決于教師的專業(yè)素養(yǎng)、授課水平、個人魅力等多方面因素。這對教師提出了更高的要求，要求教師不僅要有深厚的學(xué)識基礎(chǔ)，還要與時俱進(jìn)不斷學(xué)習(xí)、變更教學(xué)模式，更要有認(rèn)真執(zhí)著的敬業(yè)精神和奉獻(xiàn)精神，以及培養(yǎng)下一代接班人的責(zé)任感。

案例教學(xué)的目的在于通過給專業(yè)知識加載合適的載體來引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性。因教學(xué)學(xué)時數(shù)限制，案例“宜精不宜多”[6]，簡單案例可涉及一到幾個知識點(diǎn)，復(fù)雜案例可以涉及多個知識點(diǎn)。簡單案例僅需要引入，不需要講透，可以留給學(xué)生課后學(xué)習(xí)和思考的空間；復(fù)雜案例也可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容分為以教師為主的講授式和以學(xué)生為主的學(xué)習(xí)討論式。案例教學(xué)的目的不在案例本身，所以一定要針對案例進(jìn)行分析解剖、挖掘出所包含專業(yè)知識的核心內(nèi)容。所以案例教學(xué)切勿停留在簡單地講故事層面，透過案例分析核心知識點(diǎn)才是案例教學(xué)的真正目的所在。案例覆蓋的范圍要盡可能地廣泛，學(xué)生可以根據(jù)自己對相關(guān)知識的掌握情況自主選擇學(xué)習(xí)案例。科學(xué)引導(dǎo)督促學(xué)生正確使用教學(xué)案例，并對案例教學(xué)的效果進(jìn)行科學(xué)評價。所以說，教師的作用絕不僅限于傳授專業(yè)知識，更應(yīng)注重于引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)術(shù)思想，以及培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)，為學(xué)生后期的職業(yè)規(guī)劃進(jìn)行引導(dǎo)和提供幫助。農(nóng)學(xué)專業(yè)在本科招生中本已遇冷，盡力把學(xué)生培養(yǎng)成熱愛農(nóng)業(yè)并能投身農(nóng)業(yè)的高級農(nóng)業(yè)人才，是學(xué)校和教師的共同目標(biāo)和責(zé)任。教師要充分利用有限且寶貴的課堂時間，不僅有效地傳授專業(yè)知識，更要注重引導(dǎo)學(xué)生成才，培養(yǎng)新時期農(nóng)業(yè)科技人才，為我國實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化輸送合格人才。