高校遗传学实验课程改革——n+x模式尝试

王剑峰

(沈阳大学生物与环境工程学院城市有害生物治理与生态安全辽宁省重点实验室,辽宁沈阳 110044)

高校遗传学实验课程改革
——n+x模式尝试

王剑峰

(沈阳大学生物与环境工程学院城市有害生物治理与生态安全辽宁省重点实验室,辽宁沈阳 110044)

分析了遗传学实验教学中存在的问题,在实际教学中进行改革尝试,采用n+x的教学新模式:设置n个基本的验证型或综合型大纲内实验,同时增加多个可供学生自主选择甚至设计的大纲外实验——x方案。在保证正常实验教学的同时,克服了学时不足的缺点,同时充分激发了学生的积极性和创造性,有效地推动了遗传学教学的效果。

遗传学;实验教学;教学改革;n+x模式

遗传学是一门快速发展的生物学分支学科,是从宏观到微观两方面解释遗传学现象和应用规律的学科,具有较强的理论性和推理性。仅仅依靠理论讲授无法让学生更加直观和深入地了解遗传学的研究方法和内容,因此,遗传学实验就承载着验证规律并加以应用的双重作用。

一、遗传学实验教学现状

1.实验设置

遗传学实验是生物、农学、医学类等专业的重要课程,全国各综合性大学、师范、医学或农科类大学均开设有遗传学实验课程。从现有的文献资料来看,很多高校根据各自的专业要求及设备条件,开设的遗传学实验主要包括两大内容:一是验证遗传学基本规律的实验,如玉米或果蝇的杂交实验,链孢霉的分离和交换等。二是与遗传学有关的染色体操作技术实验,如细胞有丝分裂、减数分裂、压片法、植物的杂交、植物多倍体的诱发等[1]。

实验课时设置多为2～4学时,这对于像细胞有丝分裂、减数分裂制片和观察等简单的操作技术实验课来说学时足够,但对于像果蝇或玉米杂交等验证遗传学基本规律的实验课,短短的2～4学时则远远无法满足实验要求。因为动植物每完成一个世代,通常都具有较长的生长周期,如果蝇完成一个世代通常就需要12天[2]。因此,众多高校教师也尝试进行相关改革,如增设8～10学时的综合性大实验[3],根据动植物的不同生长周期,在4～5周内分配学时完成实验。这样设计在一定程度上可以解决一些问题,但通过实际教学发现,仅仅10个学时还远远不够,增加的6～8学时仅能够让学生简单地看到阶段性结果,而对于详细认知动植物每个生长阶段的发育和遗传规律还是不足。

2.实验讲授和考核

在实验讲授和考核方面,传统的实验教学也存在一定缺陷。如传统教学过程一般是由教师详细讲解,全程示范,学生模仿操作,验证已知结果,缺乏主动性且效果不佳。而对学生实验的考核,通常仅依据实验是否缺勤和守纪律,实验报告的撰写是否工整,思考题是否回答正确,等等。

3.存在的问题

综上,目前各高校实验课程的设置主要存在两方面的问题:一方面是学时不足。一般遗传学实验学时通常为2～4学时,现有学时设计远不能满足遗传学课程的要求,如何确保有效学时,验证遗传学基本规律是急需解决的一个问题。第二方面,传统遗传学实验课程教师教授方式单一,学生被动地参与实验,照抄实验报告,严重缺乏主动性,做完实验后对需要掌握的实验技术和验证的遗传学规律仍然只是一知半解。因此,对遗传学实验加以改革就显得尤为重要。

二、n+x实验课改革

1.目的及优点

实验教学不仅是为了验证课堂上所学的理论和掌握一些实验操作技术,而是为了在巩固理论知识的同时,提高学生的科学思维能力、研究能力,培养学生的探索精神、创新意识和创新能力[4]。因此,实验教学要从以前的“验证型实验”向“创新型实验”转变[5],这也是时代提出的新要求。通过近两年的改革尝试,笔者认为,应用n+x的教学新模式,可以很好地解决上述遗传学实验课程的两个缺点:首先,充分利用了学生的课余时间,克服了学时不足的缺点;其次,由学生自主设计和完成实验,充分激发了学生的积极性和创造性,发挥了实验教学的特殊功能。

2.n+x实验设计

n+x教学模式的具体设置主要包括两部分:①根据各自的专业要求及设备条件,设置n个(n=4～8)基本的验证型和综合型实验课程,作为大纲内课程,如细胞有丝分裂、减数分裂制片和观察等实验;②根据学生兴趣,增加x个(x≤4)可供学生选择甚至自主设计的实验方案,作为大纲外课程,主要涉及到验证遗传学三大定律等周期较长的实验,如果蝇和玉米杂交实验等;③增加的自主设计实验,应当在基本实验中予以渗透讲解,以确保学生能顺利地完成相应实验。

3.具体改革尝试

在两年的遗传学教学过程中,笔者针对生物技术2个年级的学生,进行了遗传学实验n+x教学改革尝试。本专业遗传学课程大纲设置48学时,其中36学时讲授,12学时实验。

(1)大纲规定n个实验项目。按照专业特点,把12学时设置为4个大纲内实验:植物细胞有丝分裂制片和观察(2学时),果蝇培养基制备和形态观察(4学时),果蝇唾液腺染色体制片和观察(2学时),果蝇杂交实验(4学时),作为大纲规定实验。

(-)“x实验”举例——果蝇杂交实验。验证遗传学规律,仅依靠大纲规定的12个学时是远远不够的,因此,设置了x(x=2)个供自选的实验:果蝇杂交实验和玉米杂交实验,由学生自己选择设计,主要在课堂外的时间完成。下面我们以“果蝇杂交实验”作为“x实验”,将n和x的具体实施做一个简单说明(按16周教学周计划):①大纲实验中设置的“果蝇培养基制备和形态观察”及“果蝇杂交”共6学时实验,作为完成x实验的基础课程,熟悉基本技术和实验方法。第4～5周完成。②果蝇杂交实验——作为学生自主设计完成的“x实验”,为学生提供了包括野生型在内的不少于10个果蝇突变型以供选择,可供参考的实验内容包括:验证分离定律、验证自由组合定律、验证基因的连锁交换定律、性连锁遗传定律,学生可以任选其一,或者自己独立设计。教师只需交代实验所选择的相对性状和各性状的果蝇的外形特征,以及饲养果蝇要注意的事项。③具体实验步骤。A.学生熟悉三大遗传学定律及定律的验证方法,查阅相关资料,自主设计实验方案,提出详细的实验计划;B.选择待验证遗传学定律;C.选取应用的实验材料,如选择红眼野生型果蝇、突变型白眼果蝇等;D.具体果蝇杂交的实验方法可参考刘祖洞等[2]和周玉萍等的教材[6],同时每日需要观察和统计,记录实验数据,并且对每一世代进行归纳总结。如验证分离定律,需得到至少F2代果蝇,实验第5～14周完成,并利用学生课余时间加以饲养完成;E.得到结果,进行总结并分析比较,“发现”是否符合孟德尔遗传定律,整个实验过程可以自己独立完成,也可以结组协助完成,最后提交详细的各具特色的实验报告。④预期效果。A.学生的基本实验操作能力得以锻炼;B.验证遗传学理论讲授内容,学生的自学和查阅文献的能力得到提高;C.激发了学生的积极性,培养了学生的创新精神和创新能力。

(3)考核。实验成绩包括三部分内容:①平时成绩(占5%)包括:实验操作是否正确规范,学习态度是否认真,实验结果如何,是否符合逻辑,清扫值日等方面;②n实验成绩(占45%)包括:实验报告的格式是否正确,绘图是否规范,原理是否论述清楚,实验结果分析讨论是否正确,报告字迹是否清楚等;③x实验(50%)包括:实验的设计思路,设计可行性,结果的分析讨论是否合理等。

三、改革取得的效果

本课题组尝试采用n+x的教学新模式,在两年的教学实践中,学生们总共自主设计了12组杂交实验组合,包括:果蝇的单因子实验,两对因子的自由组合,伴性遗传,基因的连锁与互换等独立杂交实验等,分别用于验证遗传学三大定律,选取材料涉及果蝇的10个突变型。此次改革尝试主要解决了两方面的问题:①通过“x实验”的设置,充分调动了同学的积极性,利用课余时间解决了实验课时不足的缺陷;②实验中,学生从查阅有关的资料,掌握相关的理论知识,到撰写好一份正确详细的科学实验计划以及实际操作,最后进行结果分析和总结,均独立完成,并且对整个实验认真观察,具备了一丝不苟和持之以恒的科学实验精神。整个过程有效地加强了学生实验技能的培养,使之灵活变通地使用器材,并充分激发了学生的积极性和创造性,培养了学生的创新精神和创新能力,从而提高了遗传学教学的效果。

[1]吴瑞娟.遗传学综合性、设计性实验课程的开设与研究[J].东华理工大学学报:社会科学版,2008,27:84-86.

[2]刘祖洞,江绍慧.遗传学实验[M].2版.北京:高等教育出版社,1987:1-560.

[3]余光辉,覃瑞,王春台,等.遗传学实验教学改革中的多策略整合[J].实验科学与技术,2008,7:109-110.

[4]胡玉佳.培养敢于向廿一世纪生命科学技术挑战的人才——迎挑战、探新路、育新人[M].广州:中山大学出版社, 1996:163-671.

[5]张玲,胡尚连.生物技术专业实验教学改革的尝试[J].实验科学与技术,2005,2:58-59.

[6]周玉萍,田长恩,周伯春,等.黑腹果蝇杂交实验的教学改革[J].遗传,2002,24:345-348.

Genetics Experimental Curriculum Reform—n+xPattern

WANG Jian-feng
(College of Biological and Environmental Engineering,LiaoningKey Laboratory of Urban Integrated Pest Management and Ecological Security,Shenyang University,Shenyang 110044,China)

The problems iNGenetic experiment teaching are analyzed.An attempt of reform in practical teaching—n+xpattern is put forward:setting upnbasic number experimental course; adding more experiments for students to choose or design—xscheme.It is pointed out that this pattern overcomes the disadvantage of lacking class hours as well as ensures the normal experiment teaching.The students’initiatives and creativity are fully inspired and the genetics teaching is promoted effectively.

genetics;experiment teaching;teaching reform;n+xpattern

G 642.423

A

1008-3863(2011)04-0051-03

2011-01-14

辽宁省精品课建设项目资助(2004046)。

王剑峰(1980-),男,河北张家口人,沈阳大学讲师,博士。

【责任编辑 王立欣】