應(yīng)用型大學(xué)農(nóng)業(yè)專業(yè)《遺傳實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)改革研究與探索

趙 強(qiáng)，杜艷麗，張文慧，陸 旺，于 崧，張翼飛，杜吉到

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院 黑龍江，大慶 163000）

隨著科技的進(jìn)步和中國改革開放進(jìn)程的不斷推進(jìn)，中國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、區(qū)域布局、生產(chǎn)方式和生產(chǎn)力水平發(fā)生了翻天覆地的變化?！靶罗r(nóng)科”背景下的應(yīng)用型農(nóng)業(yè)人才的培養(yǎng)方向應(yīng)更加注重學(xué)科的融合、動(dòng)手能力的融合、綜合素質(zhì)的融合、知識(shí)和道德的融合。遺傳學(xué)是21 世紀(jì)生命科學(xué)領(lǐng)域中發(fā)展快速、多學(xué)科交叉融合較好的一門理論科學(xué)，其基本原理的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展對于整個(gè)生物科學(xué)領(lǐng)域都具有重要的推動(dòng)作用。其中，遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)是遺傳學(xué)課程的重要組成部分，對于學(xué)生鞏固和驗(yàn)證課堂理論內(nèi)容，鍛煉實(shí)踐動(dòng)手能力具有重要作用。

與醫(yī)學(xué)、生物學(xué)專業(yè)不同，農(nóng)學(xué)專業(yè)的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容主要是對理論課程中有絲分裂、減數(shù)分裂和多倍體誘導(dǎo)等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行的驗(yàn)證性試驗(yàn)，課程內(nèi)容較為基礎(chǔ)，課時(shí)較少，僅12 個(gè)學(xué)時(shí)。同時(shí)，受學(xué)時(shí)不足和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)條件等的限制，實(shí)驗(yàn)課程中大部分的準(zhǔn)備工作，包括材料的種植、收集和處理，試劑的準(zhǔn)備，儀器的調(diào)試，實(shí)驗(yàn)條件的選擇等均由實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備員完成，學(xué)生只需按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)進(jìn)行操作即可，上課過程簡單，導(dǎo)致部分學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程缺乏興趣。同時(shí)，現(xiàn)代大學(xué)生從小缺乏勞動(dòng)鍛煉，動(dòng)手意愿和動(dòng)手能力較差，對于實(shí)驗(yàn)課的參與熱情低。再者，由于遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課的考核機(jī)制不完善，學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課不重要，即使實(shí)驗(yàn)失敗了也沒有關(guān)系，抄好報(bào)告冊就能順利通過，導(dǎo)致部分學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)過程敷衍了事，操作不標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)技能沒有得到鍛煉，使得實(shí)驗(yàn)課失去了其本來的意義。因此，針對以上問題，筆者根據(jù)本學(xué)校的辦學(xué)條件，結(jié)合本校的辦學(xué)特色和生源情況，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、評價(jià)制度等方面對遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)進(jìn)行了一系列的改革和探索，也取得了初步的成效。本文旨在為地方農(nóng)業(yè)院校的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革提供參考。

1 重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，反哺理論課堂

遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)立初衷是讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象的觀察過程加深學(xué)生對理論知識(shí)的印象和理解能力，鍛煉學(xué)生的邏輯思考能力，培養(yǎng)動(dòng)手能力，提高分析、理解和解決問題的能力。由于課時(shí)數(shù)的限制，目前本校農(nóng)學(xué)專業(yè)的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容只包含植物根尖有絲分裂和壓片技術(shù)、花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂及涂抹制片技術(shù)、孚爾根核反應(yīng)染色法、永久片制作和一個(gè)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容安排順序由簡單到復(fù)雜，有利于學(xué)生循序漸進(jìn)的掌握實(shí)驗(yàn)技能。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程的安排時(shí)，我們將其與理論課程的授課進(jìn)度一致。例如講授完植物有絲分裂和細(xì)胞周期后，安排植物根尖有絲分裂觀察實(shí)驗(yàn)；而孚爾根實(shí)驗(yàn)則安排在細(xì)胞質(zhì)遺傳之后。學(xué)生通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論知識(shí)進(jìn)行聯(lián)系，鍛煉學(xué)生的邏輯思考能力，從而達(dá)到鞏固理論教學(xué)內(nèi)容的目的。

同時(shí)，在筆者的實(shí)際授課過程中發(fā)現(xiàn)，很多的學(xué)生由于性格的原因，在理論課堂上與教師的互動(dòng)較少，理論教學(xué)課堂氣氛不活躍，但是在實(shí)驗(yàn)課堂上卻截然相反，大部分同學(xué)相對較為活潑。因此，教師應(yīng)重視實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)過程，通過教學(xué)過程拉近師生之間的距離，從而反哺理論課堂教學(xué)，提升教學(xué)效果。在授課過程中，首先教師通過講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、操作步驟和注意事項(xiàng)，再由學(xué)生進(jìn)行具體操作，在顯微鏡觀察時(shí)，由教師進(jìn)行一一點(diǎn)評，最終完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫。教師的指導(dǎo)貫穿整個(gè)的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)環(huán)節(jié)，這種授課方式能夠保證每位同學(xué)都能親自動(dòng)手進(jìn)行操作，有利于培養(yǎng)學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)的興趣，保障實(shí)驗(yàn)的順利完成。就筆者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，良好的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)氛圍能夠有效加強(qiáng)師生之間的交流，活躍課堂氣氛，從而提高理論課堂的教學(xué)效果。

2 利用現(xiàn)代教學(xué)手段，優(yōu)化教學(xué)方式

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段的不斷發(fā)展和中國高等教育的不斷改革，現(xiàn)代化教學(xué)手段在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中得到廣泛的應(yīng)用。在傳統(tǒng)的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師往往通過板書的方式，講解實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材中的相關(guān)內(nèi)容。這種授課過程與理論教學(xué)相類似，無法良好的展示實(shí)驗(yàn)的全過程，細(xì)節(jié)和現(xiàn)象描述不生動(dòng)，學(xué)生理解程度較差。在本校農(nóng)學(xué)專業(yè)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中采取“翻轉(zhuǎn)課堂”的方式進(jìn)行課程的改革，取得了良好的教學(xué)效果。在課前，教師錄制實(shí)驗(yàn)操作微視頻，在實(shí)際操作過程中講解實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和注意事項(xiàng)，并展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。讓學(xué)生在課前進(jìn)行預(yù)習(xí)，并完成預(yù)設(shè)的對于實(shí)驗(yàn)失敗現(xiàn)象的思考題，供學(xué)生進(jìn)行分析和思考。通過“翻轉(zhuǎn)課堂”方式，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)課堂的授課時(shí)間，將更多的時(shí)間分配給實(shí)驗(yàn)操作，提高教學(xué)效率。同時(shí)，由于學(xué)生已經(jīng)對實(shí)驗(yàn)過程和需要觀察的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有了生動(dòng)的認(rèn)識(shí)，操作過程更加清晰，能夠及時(shí)的糾正和解決問題，得到良好的實(shí)驗(yàn)效果。

同時(shí)，我們還利用數(shù)碼互動(dòng)顯微鏡教學(xué)系統(tǒng)，對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行拍照、保存和分享。通過該方式，指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程，并對學(xué)生的優(yōu)秀結(jié)果進(jìn)行大屏幕展示，提升學(xué)生對于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣和自信心。利用該系統(tǒng)，學(xué)生可對自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行保存和分享，使學(xué)生增加成就感，提高對實(shí)驗(yàn)課程的參與積極性。

3 合理利用課余時(shí)間，提高學(xué)生參與度

本校農(nóng)學(xué)專業(yè)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程所使用的實(shí)驗(yàn)材料均為植物樣品。在以往的實(shí)驗(yàn)過程中，為保障實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)材料的種植、收集和處理均由實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備員完成，學(xué)生參與度極低。這導(dǎo)致學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)材料收集和取樣過程不清晰，甚至導(dǎo)致部分學(xué)生不會(huì)取樣、配制試劑等，既增加了學(xué)生的懶惰情緒，也不利于以后獨(dú)立開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)和工作。例如，花粉減數(shù)分裂過程觀察實(shí)驗(yàn)中所需要的玉米和小麥的花序，取樣時(shí)期分別為喇叭口期前一周和挑旗期，若沒有親身參與，很難理解和把握正確取樣時(shí)期，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。因此，在實(shí)驗(yàn)課程開始前，我們安排學(xué)生進(jìn)行分組，利用課余時(shí)間，參與整個(gè)實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備過程。利用本校的溫室基地，進(jìn)行玉米、小麥的種植和水稻、大豆的種子萌發(fā)。通過教師指導(dǎo)材料收集、配制試劑、預(yù)處理樣品等過程，使學(xué)生全面的了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，鍛煉學(xué)生的吃苦耐勞精神，提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)藥品、試劑使用的規(guī)范與安全意識(shí)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)參與感，有效的提升教學(xué)效果。對于取樣和預(yù)處理問題導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)失敗現(xiàn)象進(jìn)行歸納和總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思，加深其對實(shí)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)性的重視，培養(yǎng)其科學(xué)素養(yǎng)。

4 改革考核評價(jià)機(jī)制，提升教學(xué)效果

受到授課教師人數(shù)、課時(shí)和平臺(tái)條件的限制，本校農(nóng)學(xué)專業(yè)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程未單獨(dú)成課，為遺傳學(xué)課程的一部分，占總成績的20%。為避免某些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中“渾水摸魚”和“投機(jī)取巧”，我們將實(shí)驗(yàn)成績的考核內(nèi)容分為4部分，分別為出勤率、課堂表現(xiàn)和報(bào)告冊撰寫，占比分別為10%、45%和45%。在實(shí)驗(yàn)課程中，對學(xué)生的操作座位和顯微鏡座位進(jìn)行固定，教師在授課過程中可隨時(shí)觀察學(xué)生的操作步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、試劑和設(shè)備使用情況，甚至監(jiān)督課后衛(wèi)生情況。通過該方式，有利于教師全面掌握和評價(jià)學(xué)生的課堂表現(xiàn)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任感和良好的科研素養(yǎng)。利用數(shù)碼互動(dòng)顯微鏡教學(xué)系統(tǒng)隨時(shí)觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程，對學(xué)生上傳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖片采取星級標(biāo)注法，即時(shí)評價(jià)學(xué)生課堂表現(xiàn)。對于報(bào)告冊的撰寫，杜絕千篇一律，注重考察學(xué)生對實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊撰寫的規(guī)范性、準(zhǔn)確性和對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的思考。教師及時(shí)批改報(bào)告冊，發(fā)現(xiàn)問題，在下一次上課時(shí)與學(xué)生一起對存在的問題進(jìn)行分析和討論。在實(shí)際教學(xué)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的考核制度能夠充分的培養(yǎng)學(xué)生的各種科學(xué)素養(yǎng)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

5 開放本科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，鼓勵(lì)研究性實(shí)驗(yàn)

研究性（或設(shè)計(jì)性）實(shí)驗(yàn)是一種將遺傳學(xué)理論教學(xué)內(nèi)容或其他學(xué)科知識(shí)相結(jié)合的探索性實(shí)驗(yàn)。研究性實(shí)驗(yàn)必須由學(xué)生單獨(dú)操作，學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、操作和創(chuàng)新，不需要任何導(dǎo)師的幫助。在遺傳學(xué)課程的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生學(xué)會(huì)了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用方法，掌握了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)方法和操作技術(shù)，其中包括：（1）種子的種植、取樣時(shí)期的選擇和材料的選取等；（2）玻璃器皿的洗滌、藥品的稱量、試劑的配制等基本操作；（3）顯微鏡的使用和維護(hù)等。在教學(xué)過程中，通過設(shè)立自主實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生利用已掌握的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行研究性實(shí)驗(yàn)。我們將學(xué)生進(jìn)行分組，通過小組討論的方式選擇研究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，自主查閱文獻(xiàn)，按照論文的格式書寫實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)材料培養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)處理和實(shí)驗(yàn)步驟等。與教師討論實(shí)驗(yàn)的可行性后，由教師提供種子、藥品和耗材，由學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，并撰寫實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和討論。通過該方式鍛煉學(xué)生的自主科研能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。實(shí)驗(yàn)的地點(diǎn)選擇在本科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)時(shí)間由學(xué)生自主設(shè)定，有利于一些耗時(shí)較長的實(shí)驗(yàn)的開展。

同時(shí)，本?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)包含各種儀器設(shè)備，能夠支撐學(xué)生開展生理學(xué)實(shí)驗(yàn)、微生物實(shí)驗(yàn)和分子生物學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)。對于學(xué)習(xí)興趣強(qiáng)、精力豐富的學(xué)生，鼓勵(lì)其開展創(chuàng)新性研究實(shí)驗(yàn)，或者輔助研究生進(jìn)行科學(xué)研究工作，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。最終使遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程不僅僅成為一門簡單的課程，而是延伸到學(xué)生的學(xué)習(xí)和科研工作中。通過對于本科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的開放，筆者已經(jīng)指導(dǎo)20余位學(xué)生完成了小組創(chuàng)新性研究實(shí)驗(yàn)，并參與“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”和“互聯(lián)網(wǎng)+”比賽，5位同學(xué)成功保研。

6 結(jié)語

遺傳學(xué)是農(nóng)學(xué)專業(yè)的主干課程，也是一門發(fā)展十分迅速的學(xué)科，是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程，而遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)是遺傳學(xué)課程的重要組成部分。通過對本校農(nóng)學(xué)專業(yè)遺傳學(xué)課程教學(xué)的改革，提高了學(xué)生對于遺傳學(xué)課程的接受能力，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，最終提高了教學(xué)效果。隨著科學(xué)技術(shù)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、辦學(xué)需求、教師資源等的不斷發(fā)展和完善，遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)工作也要與時(shí)俱進(jìn)的進(jìn)行改革，使其使其更具實(shí)用性、專業(yè)性、系統(tǒng)性和開放性，為“新農(nóng)科”背景下特色應(yīng)用型農(nóng)學(xué)人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。