《遺傳學(xué)》課程教學(xué)改革與探索

邢冉冉 陳曉陽 張雪海 黃俊龍 馬星月 付志遠(yuǎn)

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 河南鄭州 450046)

自1900年孟德爾遺傳規(guī)律被重新發(fā)現(xiàn)，遺傳學(xué)理論知識及相關(guān)研究發(fā)展之迅速顯而易見[1]。因此，學(xué)好遺傳學(xué)的基本概念、原理和方法并進(jìn)一步系統(tǒng)掌握遺傳學(xué)知識，了解其發(fā)展歷程和最新進(jìn)展，并學(xué)會利用遺傳學(xué)的基本原理、基本技術(shù)以及研究方法，分析和闡述有關(guān)遺傳現(xiàn)象，對于相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，在以后的學(xué)習(xí)和工作中大有幫助。如何能夠在有限的課時安排下，使學(xué)生能夠收獲更多的知識，更加深層次地理解遺傳學(xué)的重要作用及對未來的發(fā)展，同時又能保證緊跟時代前沿，使學(xué)生未來能夠在競爭日趨激烈的科研和育種工作中打下良好的理論基礎(chǔ)，是目前遺傳學(xué)課程改革實踐的一個關(guān)鍵和任務(wù)所在。遺傳學(xué)的特點是理論扎實、實用性強、技術(shù)領(lǐng)先，同時還是一門學(xué)科交叉學(xué)科[2]。該課程宗旨是掌握基本概念、熟悉經(jīng)典實驗、了解廣泛背景、領(lǐng)悟科研方法。課程目標(biāo)是掌握遺傳學(xué)的規(guī)律，利用遺傳學(xué)知識進(jìn)行論文設(shè)計和科學(xué)研究。此外，通過遺傳學(xué)課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生具有一種科研精神，即知道什么是科學(xué)研究、如何開始科研學(xué)研究、如何評價科學(xué)研究、如何閱讀和撰寫科學(xué)文章[3-4]。因此，該文就遺傳學(xué)課程的教學(xué)實踐，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段及教學(xué)方法等方面進(jìn)行探討，使學(xué)生更加深刻地理解、學(xué)好和應(yīng)用好遺傳學(xué)，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程及今后從事科研、教學(xué)、遺傳育種等工作打下牢固的遺傳學(xué)基礎(chǔ)。

1 教學(xué)內(nèi)容

1.1 合理設(shè)計課程結(jié)構(gòu)，突出重點

遺傳學(xué)教材使用劉慶昌主編的《遺傳學(xué)》第4 版，全書共分為16 章，包括遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)、遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)、孟德爾遺傳、連鎖遺傳和性連鎖、基因突變、染色體結(jié)構(gòu)變異、染色體數(shù)目變異、數(shù)量性狀的遺傳、近親繁殖和雜種優(yōu)勢、細(xì)菌和病毒的遺傳、細(xì)胞質(zhì)遺傳、基因工程、基因組學(xué)、基因表達(dá)的調(diào)控、遺傳與發(fā)育、群體遺傳與進(jìn)化[2]。現(xiàn)如今，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)包括遺傳學(xué)在內(nèi)的諸多課程在總教學(xué)內(nèi)容不變，但總課時減少的情況下，需要教師合理安排教學(xué)內(nèi)容，控制側(cè)重點。遺傳學(xué)課程的各章節(jié)相互獨立，又彼此聯(lián)系，共同構(gòu)成了遺傳學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容。所有專業(yè)均為40 個理論課時，在課時有限的情況下，考慮到其他課程會對基因工程、基因組學(xué)和遺傳與發(fā)育等章節(jié)進(jìn)行重點講解，因此我們在實際授課中刪除了這三章內(nèi)容。理論教學(xué)內(nèi)容的順序和課時分配情況如表1 所示。因此，對學(xué)習(xí)這門課程的不同專業(yè)的學(xué)生來說，適當(dāng)調(diào)整學(xué)習(xí)的側(cè)重點顯得格外重要。合理調(diào)整、合理適配，與時俱進(jìn)，就需要任課教師在教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，合理安排教學(xué)內(nèi)容，突出重點和難點，將學(xué)生所學(xué)專業(yè)可能涉及的問題研究透、研究扎實，保證遺傳學(xué)知識的學(xué)習(xí)有條理、有順序、分重點地進(jìn)行。

1.2 適時與最新研究成果接軌

遺傳學(xué)學(xué)科發(fā)展至今，所涉及的方方面面都在不斷的發(fā)展與進(jìn)步。遺傳學(xué)本身所包含的內(nèi)容已經(jīng)不僅僅限于課本上那一方小小的天地。將遺傳學(xué)課程與最新研究成果和研究方向接軌，近年來，隨著測序技術(shù)的發(fā)展，關(guān)聯(lián)分析已成為熱門研究[5]。因此，課程團(tuán)隊在之前的教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上增加了全基因組關(guān)聯(lián)分析的理論內(nèi)容和實驗教學(xué)，具體情況如表1 所示。一方面能夠理論聯(lián)系實際，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中明白這一課程的作用及魅力所在；另一方面能夠增強課堂活力，激發(fā)學(xué)生們的興趣。

表1 遺傳學(xué)理論教學(xué)內(nèi)容及課時分配

2 教學(xué)方法及手段

2.1 充分利用時代發(fā)展紅利，將多媒體教學(xué)融入學(xué)生學(xué)習(xí)過程中

在依靠板書的時代，教師在一節(jié)課所能給學(xué)生帶來的內(nèi)容極其有限，且對知識的擴(kuò)展性也不高。而如今在設(shè)備齊全的多媒體教室，學(xué)生可以從多方面去了解和把握遺傳學(xué)的內(nèi)涵，這時就需要教師通過諸如PPT演示等方式，集聲色文于一體，通過現(xiàn)代化教學(xué)工具將抽象的、枯燥的知識轉(zhuǎn)變?yōu)樾蜗蟮?、易于理解的知識。對多媒體教學(xué)的合理使用，將對遺傳學(xué)課程教學(xué)效果的體現(xiàn)起到很大幫助。比如：超星學(xué)習(xí)通App所提供的課堂簽到，課程任務(wù)等功能值得借鑒，尤其是課程任務(wù)，教師發(fā)布后，可隨時跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，讓學(xué)生在僅有手機(jī)的情況下，即可完成任務(wù)，獲得平時成績。此外，也可以借助中國大學(xué)MOOC、雨課堂等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺[6-7]，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，總之，一切做法均是為了學(xué)生能更好地理解和掌握遺傳學(xué)知識。

2.2 加強互動，共同探討

教師的教學(xué)風(fēng)格往往能影響班級對相應(yīng)課程的學(xué)習(xí)風(fēng)氣[8]。教師在教學(xué)時，一方面要以課件為基礎(chǔ)，講授為主，啟發(fā)為輔，不能一味地為了趕課時而減少應(yīng)有的教學(xué)內(nèi)容。由于總課時的減少，部分教師為了追趕教學(xué)進(jìn)度而不得不對課堂上本該介紹的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行縮水，導(dǎo)致學(xué)生對知識的理解只停留在表面，造成了保量不保質(zhì)的情況。這就需要教師合理把握教學(xué)內(nèi)容，在課時有限的背景下，能夠最大化地帶給學(xué)生們更豐富、更全面的教學(xué)內(nèi)容。

教師與學(xué)生之間的互動，學(xué)生與學(xué)生之間的互動（也可以是微信群、QQ群等）對教學(xué)效果的體現(xiàn)上也占有很大的一個方面。在許多鮮活的優(yōu)秀教學(xué)事例中，都能發(fā)現(xiàn)課堂上的一個共通點，即老師與學(xué)生之間有豐富的互動[9]。互動可以拉近師生間的距離，一方面教師能夠更容易地去發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問題，另一方面又能夠及時地去解決學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的問題。學(xué)生與學(xué)生之間的互動可以通過適當(dāng)?shù)胤纸M形式實現(xiàn)，教師可以通過發(fā)布適當(dāng)?shù)娜蝿?wù)去引導(dǎo)和激勵學(xué)生去勇敢地探索遺傳學(xué)學(xué)習(xí)過程中存在的問題，同時還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增強班級凝聚力。例如：該學(xué)期通過引導(dǎo)學(xué)生分組翻譯學(xué)術(shù)論文并在課堂上通過PPT展示論文內(nèi)容，既鍛煉了學(xué)生們對于知識探索的能力，又能讓學(xué)生將課內(nèi)外知識有機(jī)地結(jié)合，起到了很好的成效。

2.3 課堂理論教學(xué)與實驗教學(xué)的有機(jī)結(jié)合

遺傳學(xué)課程不只是一門理論課程，它還與相應(yīng)的實驗教學(xué)緊密結(jié)合，在遺傳學(xué)課程教學(xué)過程中，以理論教學(xué)為基礎(chǔ)輔以相對應(yīng)的實驗教學(xué)是一種很好的模式，而實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)[10]。理論教學(xué)，可以讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)的遺傳學(xué)知識，而實驗教學(xué)則可以檢驗學(xué)生們對理論的學(xué)習(xí)效果。將課堂所學(xué)運用到實踐中，這同時也鍛煉了學(xué)生們的動手能力，對于以后想要從事科研的學(xué)生們來說起到了一定的助推作用，例如課堂上對有絲分裂、減數(shù)分裂的制片進(jìn)行觀察，并用χ2測定，均通過讓學(xué)生們實際操作的方式去感受遺傳學(xué)課堂的魅力，學(xué)生們能夠更加深刻地理解一些抽象的概念或者動態(tài)變化過程。對一些操作難度較大的實驗，學(xué)生們還會互相交流心得，攻堅克難，這對鍛煉學(xué)生們的品格也起到了很大的作用。

3 思政元素融入與學(xué)生興趣的引導(dǎo)

遺傳學(xué)也是生物科學(xué)專業(yè)方向的一門基礎(chǔ)性學(xué)科。針對大多本科生對科研理解不深這一實際情況，教師要身體力行，通過實際行動去積極引導(dǎo)學(xué)生接觸和了解科研，讓學(xué)生懂得科研對生活發(fā)展的巨大影響[11]。教師可以通過引導(dǎo)有興趣的學(xué)生提前接觸相關(guān)的科學(xué)研究，比如大二的雙向?qū)熯x擇時，根據(jù)學(xué)生的興趣安排相關(guān)遺傳學(xué)實驗作為其科研課題，培養(yǎng)學(xué)生對科研的興趣，也能更快地將所學(xué)知識與最新的研究成果結(jié)合起來。讀史使人明智，學(xué)習(xí)遺傳學(xué)應(yīng)該遵循一定的方法：追尋歷史的腳印、揣度偉人的思維、欣賞偉人的實驗、牢記偉人的結(jié)論、運用我們的知識、拓寬我們的視野。此外，還可以挖掘遺傳學(xué)的思政元素，以潤物無聲的方式，將思政元素融入遺傳學(xué)教學(xué)中[12]。比如：在遺傳學(xué)具體章節(jié)，可以引入以下故事。（1）減數(shù)分裂：討論“你”是怎么來的。（2）分離和自由組合定律：以養(yǎng)羊人的尷尬，引出遺傳學(xué)問題，然后引入孟德爾的故事，告訴同學(xué)們，做科研要有鍥而不舍的精神；通過“為何有人比他早做實驗沒有發(fā)現(xiàn)遺傳學(xué)二大定律，而孟德爾卻能發(fā)現(xiàn)？”這一問題，讓大家知道努力學(xué)習(xí)、勤奮思考和學(xué)科交叉的重要性；講述為何孟德爾當(dāng)時沒被人認(rèn)可，而34 年后才被世人接受的原因和歷史背景，讓同學(xué)們討論孟德爾遺傳定律的發(fā)現(xiàn)及其對科學(xué)的追求給我們的啟示。（3）連鎖定律：給同學(xué)們介紹孟德爾研究的7個性狀的基因，以及是否位于豌豆的7條染色體上，討論為何控制豆莢形狀的基因和控制莖高的基因位于同一染色體且離得很近，孟德爾卻沒有發(fā)現(xiàn)連鎖定律？通過查閱文獻(xiàn)，給同學(xué)布置課后作業(yè)，讓同學(xué)們課后理解三對基因間連鎖與自由組合等不同情況時（并區(qū)分是否有雙交換情況），F(xiàn)1測交后代性狀的可能表現(xiàn)及比例，以加深對遺傳學(xué)三大定律的理解及其對作物育種的指導(dǎo)。（4）轉(zhuǎn)座子：講芭芭拉·麥克林托克的生平故事，并問課堂上女同學(xué)有感想。（5）細(xì)菌病毒：結(jié)合去年的新冠肺炎引入話題，讓同學(xué)們知道研究病毒的重要性。（6）雜種優(yōu)勢：可簡單介紹張啟發(fā)院士近40 年的雜種優(yōu)勢工作，以其大會報告的題目“癡情不改，白頭偕老——與汕優(yōu)63的苦戀”，告訴大家原來科研還可以這么“浪漫”。（7）細(xì)胞質(zhì)遺傳：以摩梭人納西族的走婚習(xí)俗引出話題，然后讓同學(xué)們討論誰偷走了納西族人核基因組，加深同學(xué)們對該章內(nèi)容的理解。（8）雄性不育：如果沒有袁隆平，你能否來到這個世界？我們能否吃飽飯？以袁隆平院士的故事和三系水稻為例進(jìn)行講解?？傊还芤牒畏N故事，盡可能挖掘思政元素，融入課堂，使學(xué)生在掌握專業(yè)知識的同時，達(dá)到立德樹人的目的。

4 思維導(dǎo)圖的引入

思維導(dǎo)圖是又稱腦圖或心智圖，一種革命性的思維工具，20世紀(jì)60年代由東尼·博贊所提出，因其有助于理清思緒，重塑更加有序的知識體系，倍受國內(nèi)外教育工作者關(guān)注。鑒于其可將繁雜無序的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為條理清晰的樹狀圖，便于教師歸納和總結(jié)，也便于學(xué)生記憶，近年來，在高校課堂廣泛盛行[13]。《遺傳學(xué)》課程涉及的內(nèi)容繁多，加上新的理論和技術(shù)不斷涌現(xiàn)導(dǎo)致新研究成果的日益更新，給任課教師備課也提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。針對這一現(xiàn)象,在實際教學(xué)中，引入思維導(dǎo)圖創(chuàng)建新的教學(xué)模式，使其在學(xué)生預(yù)習(xí)、教師課堂指導(dǎo)等教學(xué)環(huán)節(jié)中發(fā)揮作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂效率，幫助學(xué)生歸納總結(jié)，理清思考過程，疏通解題思路，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力與創(chuàng)造或發(fā)散思維能力[14]?？傊?，教師應(yīng)立足于當(dāng)前《遺傳學(xué)》課堂教學(xué)中存在的諸多弊端，結(jié)合思維導(dǎo)圖的特點，在課堂教學(xué)中有效運用，充分發(fā)揮思維導(dǎo)圖的價值，不斷提升課堂教學(xué)效果。

5 結(jié)語

要想讓學(xué)生理解并掌握遺傳學(xué)知識，除了在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段及教學(xué)方法上進(jìn)行創(chuàng)新，在教學(xué)設(shè)施及教師個人等方面都得下功夫。通過線下教學(xué)與線上輔導(dǎo)相結(jié)合；理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合；面向整體與面向個體不同教學(xué)方法的結(jié)合；基礎(chǔ)知識與最新研究成果相結(jié)合，由淺入深合理布局，讓學(xué)生全方位學(xué)習(xí)和理解遺傳學(xué)，為以后打下堅實的基礎(chǔ)。