农学类专业遗传学实验教学改革探索与实践

王玉萍　张俊莲　杨红羽

[摘 要] 实验教学改革是高等农业院校遗传学教学体系改革的重要方面。本文通过分析甘肃农业大学农学类专业本科生传统遗传学实验教学中存在的主要问题，对该课程的实验教学改革进行了初步探讨。从注重培养学生素质教育和创新能力的角度出发，重新构建了实验教学体系和考核体系，采用形式多样的教学方法，提高了实验课教学质量，促进了学生综合能力的提高。

[关键词] 农学；遗传学；实验教学改革；创新能力；教学质量

[中图分类号] G642.0 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634（2015）01-0102-04

0 引言

遗传学是生命科学领域中一门十分重要的基础性学科之一，也是高等农业院校农学类专业重要的专业基础必修课之一。遗传学是一门以实验为基础的学科，实验教学在遗传学课程教学中占有十分重要的地位。遗传学实验既是对遗传学课堂知识的验证和巩固，又是培养学生实践能力、提高学生分析问题和解决问题能力的重要手段，也是培养学生自主创新能力的一个重要途径[1]。21世纪高校人才培养模式改革的重点是加强对学生的素质教育，特别是创新能力和实践能力的培养 [2，3]。如何适应新形势下素质教育的需要，结合学科发展趋势和专业特点，加强遗传学实验教学改革，是农学类学科建设的重要内容，也是培养高级农业科技人才和农业科研工作者的重要保证。以往遗传学的实验教学依附于理论教学，实验只是为了验证理论，存在重理论轻实践的误区，难以培养学生的实践能力和创新能力。为适应教学改革的要求，培养“厚基础，宽口径”复合型人才，笔者在分析甘肃农业大学设施农业科学与工程专业和园艺专业本科生传统遗传学实验教学中主要问题的基础上，对遗传学实验教学改革进行了初步探索，总结了从教学内容、教学方法和考核标准方面提高遗传实验学教学质量、增强学生动手能力和创新能力培养的措施。旨在为高校人才培养模式中实验课教学的改革提供参考。

1 传统遗传学实验教学中存在的问题

受学时、实验经费等因素所限，传统遗传学实验教学的主要问题如下。

1）对实验教学的环节重视度不足。实验教学的前期准备工作（包括实验过程的部分步骤，实验材料的培养与处理，药品试剂的配置及实验仪器的调试）都是由教师完成，学生只是按照实验指导进行其中的部分步骤，整个实验教学过程中学生处于被动地位，甚至对一些基本的实验技能都没有掌握，不利于培养学生分析问题和解决问题的能力。

2）实验内容陈旧，缺少创新（见表1），未能反映遗传学的发展及遗传规律的本质。实验内容基本上是对课堂教学中遗传规律和染色体理论的验证，缺少分子遗传学实验以及综合性和设计性实验。尽管验证性实验能加深学生对理论的理解和记忆，由于结果已知，不能调动学生的积极性和思维的创造性。

3）考核方法欠科学。实验成绩的评定完全依据上交的实验报告，而不考虑学生的实验操作能力以及实验态度等。使部分学生养成实验不认真，抄袭应付的不良现象，不能客观地反映学生的真实水平和实验操作能力。这种传统遗传学实验教学模式既不利于激发学生的学习兴趣，也不利于学生的创造性思维培养和发挥。

2 优化教学内容，建立实验教学新体系

为适应新世纪人才培养的要求，笔者结合遗传学科的发展趋势和农学类本科人才培养要求，遵循“厚基础”的原则，以基本技能培养为主，通过实验教学内容的整合并优化满足“宽口径”的要求，充分调动学生的主观能动性，提高学生发现问题和解决问题的科学思维方法及创造性的思维能力。即在保留部分验证性实验项目的基础上，增开综合性实验和设计性实验项目，形成验证性实验-综合性实验-设计性实验的多层次教学体系。

2.1 拓展基础性实验内容，增设分子遗传学基础 实验

通过拓宽验证性实验内容，组织学生参与实验准备工作，包括实验材料的准备、预处理、药品试剂配置、仪器调试等，既能保证实验的完整性和系统性，也能提高学生的动手操作能力和实验兴趣。例如，植物细胞有丝分裂实验，大蒜的发根、剪根、预处理、固定和试剂的配置完全由学生参与完成，使学生掌握试剂的配置方法和实验处理的关键技术。减数分裂的材料大葱花序由学生自己采集，固定处理。让学生参与到整个实验中，不仅加深了学生对实验的印象，也激发了学生对实验课的兴趣。由于染色体制片技术是遗传学实验的重要部分，也是基础性内容，“以学生为关注焦点，增加探索性”，调动了学生的积极性和主动性。“人类细胞中巴氏小体的制片与观察”，从学生自己身上取样进行，实验结果因人而异，具有探索性，激发了学生的兴趣。另外，实验项目的选择上要满足农学类专业需求[4]，除了经典遗传学、细胞遗传学的内容外，还应融入和专业直接相关的分子遗传学内容，如植物DNA提取、检测和PCR扩增技术等简单的分子遗传学基础实验，使学生通过实验理解遗传本质，培养适应就业发展要求的专业性人才。

2.2 减少验证性实验项目，适当增开综合性实验 项目

将一些相关联的验证性实验进行综合，有机结合在一起，使实验教学成为一个完整的体系，使学生能够系统地学习，并把所学知识条理化。如有丝分裂与减数分裂两个实验虽然实验材料不同，但实验方法基本相同，将两个合并在一起，作为植物细胞分裂综合实验。将实验材料提前处理准备好，在学生掌握染色体制片技术的基础上，同时观察染色体并绘图，可对两种分裂方式中不同时期染色体的动态变化进行对比。原单独做这两个实验需要6学时，合并后只需4学时，不仅提高了实验的效率，又增强了实验的综合性，有助于学生综合分析能力的提高。果蝇遗传学系列实验包括：果蝇生活史观察和果蝇唾腺染色体制片等实验。整合后将果蝇的饲养、生活史、遗传性状观察和唾腺染色体制片等内容一次性进行，把验证性实验与探索性实验相结合，极大地提高了实验效率，也提高了学生综合运用知识的能力。

2.3 实验教学与科研相结合，增开设计性实验

在遗传学实验教学过程中，可以依托教师的科研项目，让学生参与到与遗传学相关的项目中，使学生接触到本学科前沿，深化所学知识。指导老师提供实验题目，学生自主查阅文献资料，设计实验方案，教师审查后进行实验实施，自主完成实验过程，提交实验结果和分析报告。如植物多倍体的诱导及鉴定实验，要求学生自己查阅资料和设计方案，培养材料（如葡萄、马铃薯试管苗的继代繁殖等），通过设置不同浓度的秋水仙素进行诱导处理。在观察鉴定过程中要用到染色体制片方法，植物形态的观察分析以及电镜观察等遗传学、植物学方面的重点技术。这种以科研项目推动遗传学实验教学的方式，提高学生“学有所用”的认识，使学生不断提高实验技能，提高学生综合应用知识分析和解决问题能力，为将来进行科学研究奠定良好基础。

通过对实验教学内容的整合优化，将验证性实验减为2个，增开综合性实验2个，设计性实验1个（见表1），基本涵盖理论教学内容。

3 改进实验教学方法， 重视学生素质教育 和创新能力培养

通过启发式教学、鼓励学生进行实验方案设计以及结合多媒体辅助教学方法改进教学方法，将学生创新能力和科学素质的培养贯穿于所有的实验教学环节中。

3.1 以启发式教学为主，变“被动”实验为“主 动”实验

教师根据教学目的和教学内容的不同，引导和启发学生进行独立思考和操作。坚持以 “学生为主体、教师为主导”的教学模式，推进学生自主学习，充分发挥学生的积极性和创造性[5]。实验前注重预习，实验过程教师指导并示范关键性操作，要求每个学生必须亲自动手独立完成实验，针对具体操作过程中出现的问题，引导学生分析原因，改进实验方法。启发式教学方法使学生掌握基本实验技能，形成独立分析解决问题的能力。

3.2 鼓励学生自主进行实验方案设计

在实验教学中后期，结合遗传学课堂教学，选择一些实践性较强的课题。在教师指导下，让学生以小组为单位查阅相关资料、设计实验方案，自主完成实验过程，记录实验数据并分析实验结果，撰写实验报告。实验期间，教师做好督导工作，及时纠正出现的问题，在实验结束前完成实验论文。老师根据学生表现打分，最后作为一项考核指标列入实验总成绩中（表2）。设计性实验在研究结果上的不可预见性和适当难度，不仅能激发学生的兴趣和积极性，同时培养了学生综合运用知识能力及创新意识。

3.3 多媒体辅助实验教学，提高教学效果

运用多媒体直观动态地演示遗传学实验过程，帮助学生加深对实验过程和结果的感性认识，增强实验目的性，规范操作，从而提高实验课效率[6]。特别是对于一些较复杂无法完成的分子实验，如质粒的提取、酶切及连接系列试验、核酸探针的分子标记与分子杂交等，通过借助多媒体演示操作过程，既保证了实验教学的系统性，又加深了学生对分子遗传理论知识的理解，为专业实验课的学习奠定了基础。

4 重新构建实验教学考核体系，充分调动 学生的积极性

在考核方面，重新构建了以强化学生的动手能力，坚持实验操作与实验结果并重的考核体系，主要依据学生实验操作的规范性，实验结果的准确性、以及实验纪律态度和实验报告作为考评依据（见表2）。并将实验总成绩以所占比例20%纳入遗传学课程考核体系中。较全面、客观地考核学生的实验技能、创新能力、综合分析能力以及实验报告的质量，提高了学生对实验的重视程度和兴趣。

5 遗传学实验教学改革的效果

1）提高了大学生学习的积极性和主动性。改变了以往学生被动学习的局面，大大地激发了学生对遗传课的学习兴趣、责任心以及参与实验的积极性。由原来的“过程性学习”转变为 “探索性”学习，学生掌握了基本的遗传学实验技能，并能积极主动和教师探讨实验以及课堂理论课学习过程中出现的问题，教学效果良好。

2）培养了大学生各方面的综合素质和能力。通过开设综合性实验和设计性实验，学生的动手能力明显提高，并能对实验过程中的问题进行独立分析和解决，培养了学生创新思维能力、论文写作能力及科研协作能力等科研素质。毕业实习期间从事遗传学相关实验的本科生，实习实验难度和工作量都明显增加，本科毕业论文质量有很大提高。

3）提高了教师的专业素质及课堂教学质量。在遗传学课堂教学、实验教学、科学研究实践等一系列教学环节改革的实施过程中，要求教师必须及时熟悉理论知识的发展前沿，提升自己的专业素质和综合能力。在实验教学改革中不但使学生掌握了扎实的遗传学基础知识及较强的实验操作技能，而且充实了教师的专业知识，使理论知识与实践技能相结合，提高了遗传学课程教学质量。

6 结束语

实验教学是培养高素质创新型人才的重要环节，是提高大学生实践能力和创新能力的重要手段。遗传学实验教学的改革探索对加强理论知识与实践技能相结合，充分发挥大学生的主观能动性，培养学生的创新能力起了重要作用。由于受多方面条件所限，实验教学改革较理论教学改革的难度更大。因此，遗传学实验教学改革要因地制冝，按照专业及实验技能培养的层次，根据学生的兴趣需求进行培养和引导，提高大学生的实验技能和创新思维能力。本着以培养懂理论能实践具有创新能力的高级农业科技人才为目标，我校农学类专业遗传学实验教学模式的改革探索，既训练了学生的基本实验技能，又培养和锻炼了学生自主实验能力，创新思维能力和综合分析问题的能力，在学生的学习积极主动性、创新能力和综合素质培养方面收到良好的效果。总之，随着遗传学学科及实验技术的发展，进一步改进和完善遗传学实验教学方法仍然是一项长期而艰巨的任务，还有待于在教学实践中不断地去研究和探索。

参考文献

[1]马莲菊，卜宁，王升厚，郑国.开放式教学在遗传学实验教学中的探索与实践[J].沈阳师范大学学报，2010，28（3）：443-445.

[2]闫绍鹏，王秋玉，王晶英.遗传学实验教学改革的思考与实践[J].实验室研究与探索，2010，29（7）：275-277.

[3]朱正伟，刘东燕，何敏.加强高校实践教学的探索与实践[J].中国大学教育，2007，（1）：75-78.

[4]周勇，龚志云，田舜.农学类专业遗传学实验课教学改革的探索和思考[J].安徽农学通报，2013，19（8）：144-145.

[5]张学军，王锁萍.全面改革实验教学，培养学生创新能力[J].实验室研究与探索，2005，24（1）：4-6.

[6]张晓，齐志广，郭光艳，栢峰.遗传学实验教学改革初探[J].生物学杂志，2011，28（1）：99-101.