林木遺傳學(xué)課程教學(xué)改革探索

李萍 孫蕊 于安民

摘 要：林木遺傳學(xué)是我國(guó)高等農(nóng)林院校林學(xué)專業(yè)本科生的一門(mén)專業(yè)必修課，同時(shí)也是學(xué)生普遍反映最難的課程之一。結(jié)合林木遺傳學(xué)課程特點(diǎn)、林學(xué)專業(yè)學(xué)生的知識(shí)背景及林業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)等，該文從突破傳統(tǒng)的講授式教學(xué)方式、提升學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極性、增加學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度等方面進(jìn)行了探討，以期為提升林木遺傳學(xué)教學(xué)質(zhì)量提供參考。

關(guān)鍵詞：林木遺傳學(xué);改革方法;效果;林學(xué)專業(yè)

中圖分類號(hào) G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2022）06-0191-03

1 引言

遺傳學(xué)是高等院校生命科學(xué)相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)學(xué)科，而林木遺傳學(xué)是國(guó)內(nèi)各高等農(nóng)林院校林學(xué)專業(yè)學(xué)生的必修課程之一，同時(shí)也為分子生物學(xué)、基因工程等課程學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，并逐漸成為林業(yè)及生命科學(xué)人才必備素養(yǎng)[1]。林木遺傳學(xué)是一門(mén)理論課與實(shí)驗(yàn)課相結(jié)合的課程，作為西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)必修課程，包含32個(gè)理論學(xué)時(shí)、16個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。與其他課程相比，林木遺傳學(xué)理論繁多、定律廣泛、公式多，學(xué)生普遍認(rèn)為其內(nèi)容枯燥、難于理解和掌握[2]。因此，如何在較短的學(xué)時(shí)內(nèi)讓學(xué)生掌握遺傳學(xué)基本知識(shí)，利用多樣教學(xué)手段提高學(xué)生興趣與參與度，是提高課程教學(xué)質(zhì)量首要考慮的問(wèn)題。為此，本文結(jié)合前人和同行老師們的經(jīng)驗(yàn)及自身教學(xué)實(shí)踐提出了一些思考和建議，以期為提高林木遺傳學(xué)教學(xué)質(zhì)量提供參考。

2 教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題

2.1 理論教學(xué)中存在的問(wèn)題 林木遺傳學(xué)課程知識(shí)覆蓋面廣、知識(shí)難度大，要想在32個(gè)理論課時(shí)內(nèi)完成理論知識(shí)的基本教學(xué)，對(duì)于教師是一大挑戰(zhàn)。遺傳學(xué)中遺傳定律及遺傳公式是其知識(shí)架構(gòu)的核心，這也使專業(yè)知識(shí)背景薄弱的學(xué)生望而生畏。目前課程教學(xué)主要采用講授式方法，將公式與定律通過(guò)文字及語(yǔ)言表述方式進(jìn)行教授，難以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更難以達(dá)到預(yù)期教學(xué)效果。課程改革重點(diǎn)是提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)增強(qiáng)其對(duì)理論及知識(shí)的應(yīng)用。新時(shí)代林業(yè)及生命科學(xué)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)，不僅要求學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，更重要的是能夠?qū)W以致用。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題 實(shí)驗(yàn)教學(xué)是為了使學(xué)生掌握知識(shí)與操作技能，但目前實(shí)驗(yàn)課程存在教師羅列實(shí)驗(yàn)課題，學(xué)生沒(méi)有參與性和選擇性等問(wèn)題。教師對(duì)實(shí)驗(yàn)課程一般會(huì)提前完成課題設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備，導(dǎo)致學(xué)生僅按照實(shí)驗(yàn)步驟操作，主動(dòng)性與積極性不高。這一現(xiàn)象一般是由于實(shí)驗(yàn)課程時(shí)長(zhǎng)有限及實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、儀器等原因引起的，致使學(xué)生掌握程度不高，理論與實(shí)驗(yàn)脫節(jié)。實(shí)驗(yàn)課程的改革，不僅要增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，更重要的是讓學(xué)生將理論應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)過(guò)程，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中鞏固知識(shí)、回顧原理、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題。

3 教學(xué)改革探索

3.1 理論教學(xué)改革

3.1.1 把握教學(xué)內(nèi)容 短時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)首先要把握教學(xué)內(nèi)容、分清主次、有所取舍。（1）緒論是帶學(xué)生進(jìn)入遺傳學(xué)學(xué)習(xí)的第一課，一方面要講解遺傳學(xué)發(fā)展史中的大事記，另一方面要凸顯遺傳學(xué)的意義，提升學(xué)生對(duì)本課程的認(rèn)識(shí)程度，需要在教學(xué)中引起重視。（2）核心基礎(chǔ)知識(shí)的把握：遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)、分子基礎(chǔ)、遺傳三大定律是核心與基礎(chǔ)，這3個(gè)部分存在極強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，具備細(xì)胞基本組成與結(jié)構(gòu)，為遺傳物質(zhì)發(fā)揮作用提供了基礎(chǔ);遺傳信息傳遞需要細(xì)胞核、細(xì)胞器等客觀環(huán)境，而突破環(huán)境束縛進(jìn)行信息傳遞需要小分子及信號(hào)物質(zhì)提供助力。這些章節(jié)講授要循序漸進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣、講解透徹。（3）遺傳學(xué)演變講解：遺傳與變異是遺傳學(xué)發(fā)展的核心，在掌握遺傳基礎(chǔ)知識(shí)后進(jìn)行不同水平變異（基因、染色體等）介紹，能夠讓學(xué)生有因果關(guān)系領(lǐng)悟——遺傳是變異發(fā)生的前提，變異服務(wù)于遺傳、為遺傳提供多種可能性;不同遺傳方式是遺傳學(xué)在生物中發(fā)揮作用的個(gè)體差異，進(jìn)行遺傳延伸介紹（細(xì)胞質(zhì)遺傳、細(xì)菌病毒遺傳等）能夠讓學(xué)生明白遺傳的多變性。（4）講述遺傳的應(yīng)用：基因組學(xué)、遺傳圖譜等章節(jié)是遺傳學(xué)常見(jiàn)應(yīng)用，結(jié)合遺傳學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行講解能夠讓學(xué)生鞏固基礎(chǔ)知識(shí)、體會(huì)遺傳學(xué)重要性。遺傳學(xué)課程內(nèi)容不是獨(dú)立的，章節(jié)與章節(jié)之間具有關(guān)聯(lián)性，教師要把握課程教學(xué)內(nèi)容，合理安排課時(shí)，盡可能“多”“精”的進(jìn)行知識(shí)傳授。

3.1.2 改進(jìn)教學(xué)方法

3.1.2.1 探索精神感染學(xué)生 遺傳學(xué)是人類探索生命的過(guò)程，每一個(gè)物質(zhì)和結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)都是科學(xué)家探索的過(guò)程;一個(gè)定律的提出更是需要幾載甚至幾十載持續(xù)鉆研。林業(yè)人才也是生命科學(xué)的人才，探索與發(fā)現(xiàn)是必備的精神。課程基礎(chǔ)內(nèi)容的每一個(gè)章節(jié)之初及銜接點(diǎn)幾乎都會(huì)有不同國(guó)籍科學(xué)家前輩事例。例如，DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)者的意外邂逅能讓學(xué)生了解推測(cè)與驗(yàn)證的辯證關(guān)系;遺傳物質(zhì)發(fā)現(xiàn)研究，及在科學(xué)家間的反復(fù)論證，能讓學(xué)生感受發(fā)現(xiàn)與成功的相輔相成;而遺傳定律發(fā)現(xiàn)的8年持續(xù)探索也為學(xué)生科研與探索提供了榜樣。在課程講述過(guò)程中可以融入諸如上述科學(xué)家探索發(fā)現(xiàn)故事，進(jìn)行“知識(shí)起源”故事解讀，一方面，用艱苦背景下的偉大發(fā)現(xiàn)感染學(xué)生，提升學(xué)生對(duì)課堂的興趣;另一方面，科學(xué)家堅(jiān)忍的意志也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行德育教育的良好素材。

3.1.2.2 實(shí)例啟發(fā)與思考 單純講授式教學(xué)會(huì)引發(fā)一定程度的聽(tīng)課疲勞，讓學(xué)生參與到課堂教學(xué)可以進(jìn)一步提升學(xué)習(xí)興趣與參與度。傳統(tǒng)教學(xué)中課堂提問(wèn)是常用方法，可以讓學(xué)生警醒。為了促進(jìn)學(xué)生思考，課堂提問(wèn)可以不局限于課本知識(shí)，選擇一些遺傳熱點(diǎn)話題讓學(xué)生展開(kāi)討論，如基因診斷、DNA指紋、轉(zhuǎn)基因、基因工程藥物等，可以豐富學(xué)生知識(shí)、提升課堂參與度。對(duì)于包含基礎(chǔ)知識(shí)話題，教師可以在學(xué)生討論過(guò)程中加入適當(dāng)引導(dǎo)及知識(shí)解惑;對(duì)于辯證性課題則可以讓學(xué)生分成正反雙方進(jìn)行辯論，辯論雙方無(wú)謂對(duì)錯(cuò)，能用遺傳基本理論驗(yàn)證自己觀點(diǎn)是最終目的。針對(duì)遺傳定律，在講述知識(shí)點(diǎn)后可以直接引入思考題，讓學(xué)生們進(jìn)行思考和計(jì)算。對(duì)于公式，在講述公式意義和定義后，讓學(xué)生參與例題計(jì)算，一方面可以緩解講述過(guò)程的枯燥，另一方面能夠及時(shí)鞏固知識(shí)、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

3.1.2.3 科研進(jìn)展解析 科學(xué)精神是探索的精神，在遺傳學(xué)教學(xué)中教師會(huì)講述很多科學(xué)探索案例?！胺崔D(zhuǎn)課堂”讓學(xué)生講述科研探索過(guò)程，能夠增強(qiáng)學(xué)生參與度及對(duì)遺傳問(wèn)題的理解程度。結(jié)合遺傳學(xué)及分子生物學(xué)等學(xué)科發(fā)表的科研論文是遺傳探索的實(shí)例[3]。教師可以結(jié)合所授知識(shí)點(diǎn)選擇代表性論文，讓學(xué)生分組進(jìn)行論文解讀，通過(guò)科研論文“研究目的-材料與方法-結(jié)果與討論”的解析，讓學(xué)生進(jìn)一步了解科學(xué)問(wèn)題探索解決過(guò)程，同時(shí)對(duì)遺傳學(xué)知識(shí)有更加深入地了解。例如：利用DNA指紋構(gòu)建可以檢測(cè)植物雜交;利用分子標(biāo)記可以繪制植物遺傳圖譜同時(shí)進(jìn)行植物鑒定及抗病、抗逆性預(yù)測(cè);通過(guò)轉(zhuǎn)錄組等組學(xué)測(cè)序及分析可以進(jìn)一步預(yù)測(cè)植物性狀相關(guān)調(diào)控機(jī)制;而對(duì)基因結(jié)構(gòu)及功能的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證更是深入了解植物基因結(jié)構(gòu)及功能的便捷途徑;這些近期研究進(jìn)展都為遺傳學(xué)教學(xué)開(kāi)展提供了良好素材[4-10]。而科研論文即完整的科研過(guò)程也是高等學(xué)校對(duì)理、工、農(nóng)林類畢業(yè)生的基本要求。

3.1.2.4 考核方式改革 考核不僅是對(duì)教學(xué)的檢驗(yàn)，也是對(duì)學(xué)生掌握程度的檢驗(yàn)。傳統(tǒng)考核一般以試卷為主，但遺傳學(xué)除基礎(chǔ)知識(shí)外，對(duì)學(xué)生的理解應(yīng)用能力也有一定的要求，結(jié)合新教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法，可以增加新的考核方式。保留試卷測(cè)試形式，但測(cè)試題目要兼顧基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)與計(jì)算及應(yīng)用能力，采用判斷、簡(jiǎn)答、計(jì)算、論述等多樣化題型進(jìn)行;課堂教學(xué)的實(shí)例問(wèn)答及科研進(jìn)展解析也可以在考核中占有一定比例，這樣可以增加學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的動(dòng)力，按比例分布各項(xiàng)考核分值綜合評(píng)判學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及學(xué)習(xí)成效。

3.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

3.2.1 提升實(shí)驗(yàn)參與度 遺傳學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)中的結(jié)構(gòu)與功能，遺傳物質(zhì)多樣化，遺傳物質(zhì)存在形式等都是遺傳學(xué)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)置會(huì)通過(guò)觀察減數(shù)分裂、有絲分裂等過(guò)程了解遺傳物質(zhì)傳遞的基本過(guò)程，但由于時(shí)間限制，很多觀察玻片制備并不是由學(xué)生完成的，學(xué)生實(shí)驗(yàn)很多僅是對(duì)老師制作玻片的觀察和記錄，這樣的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生缺乏動(dòng)手機(jī)會(huì)[11，12]。對(duì)于這類基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，可以考慮增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)課準(zhǔn)備及規(guī)劃過(guò)程中，一方面可以通過(guò)調(diào)研方式了解植物細(xì)胞狀態(tài)，匯總可以觀測(cè)到有絲分裂及減數(shù)分裂的細(xì)胞及其生長(zhǎng)狀態(tài);另一方面可以整理實(shí)驗(yàn)過(guò)程，包括材料準(zhǔn)備過(guò)程及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能存在的突發(fā)狀況及解決措施，這樣學(xué)生不再是學(xué)習(xí)單個(gè)實(shí)驗(yàn)的觀察而是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)流程的學(xué)習(xí)，加以教師指導(dǎo)可以提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)技能。對(duì)于雜交、授粉、花粉萌發(fā)力等實(shí)驗(yàn)也可以采用類似流程，把僅利用實(shí)驗(yàn)課時(shí)完成實(shí)驗(yàn)觀察擴(kuò)展為課本知識(shí)鞏固、課前調(diào)研、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析，進(jìn)一步完善學(xué)生的科研素養(yǎng)。

3.2.2 系統(tǒng)化設(shè)置實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)階段，林木遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)置多為針對(duì)單個(gè)知識(shí)點(diǎn)的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)之間缺乏連貫性，教研室儀器使用不充分，針對(duì)遺傳學(xué)知識(shí)的通用性與連貫性等特點(diǎn)可以按課題設(shè)置實(shí)驗(yàn)[13]。參考理論課程中科研案例進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)置，例如：要完成某植物基因功能解析如何設(shè)置實(shí)驗(yàn)？完成物種性狀與遺傳信息關(guān)聯(lián)分析如何設(shè)置實(shí)驗(yàn)？篩選優(yōu)良性狀植物材料如何設(shè)置實(shí)驗(yàn)等。類似這些實(shí)驗(yàn)課題的提出與解決，一方面是對(duì)理論課知識(shí)點(diǎn)的鞏固，另一方面也是對(duì)知識(shí)的應(yīng)用，可以結(jié)合已教授知識(shí)與技能進(jìn)行組合匯總，完成實(shí)驗(yàn)思路及實(shí)驗(yàn)流程的設(shè)置，增強(qiáng)學(xué)生科研意識(shí)。系統(tǒng)性課題的開(kāi)展同時(shí)也可以充分利用教學(xué)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備，結(jié)合細(xì)胞學(xué)、植物學(xué)、植物生理學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)等多學(xué)科知識(shí)、技能進(jìn)行課題設(shè)計(jì)與研究。最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以作為實(shí)驗(yàn)知識(shí)與技能掌握與否的參考，但實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì)思路才是遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)成績(jī)鑒定的核心。

4 結(jié)語(yǔ)

遺傳學(xué)是生命科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，為了使學(xué)生能夠更好地掌握與應(yīng)用遺傳學(xué)，在教學(xué)過(guò)程中急需一些行之有效的方法，進(jìn)行適當(dāng)?shù)母母锖驼{(diào)整是新時(shí)代林業(yè)人才的培養(yǎng)需要。在把握遺傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容前提下，利用遺傳學(xué)發(fā)展中的探索精神感染學(xué)生，尋找實(shí)例啟發(fā)學(xué)生，讓學(xué)生通過(guò)科研進(jìn)展解析了解遺傳學(xué)探索過(guò)程等都為林木遺傳學(xué)教學(xué)工作的開(kāi)展提供了參考;提升學(xué)生參與感的實(shí)驗(yàn)調(diào)研與流程解析及系統(tǒng)性課題設(shè)計(jì)與研究，為更好地掌握遺傳學(xué)知識(shí)提升學(xué)生的科研精神與素養(yǎng)提供參考。

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（責(zé)編：張宏民）