现代遗传学课程模块化教学的改革与思考

李玉晖，刘业好

（1.合肥学院生物与环境工程系，安徽合肥230601；2.安徽医科大学公共卫生学院，安徽合肥230032）

现代遗传学课程是从分子水平研究基因的结构和功能、生物遗传和变异规律、探索生命起源和生物进化机制的科学，是生物学科中十分重要的基础科学之一。本课程系统地讲授普通遗传学和分子生物学研究领域的研究内容、研究方法和已经取得的研究成果，让学生全面系统掌握普通遗传学和分子生物学的基本知识、基本概念、基本原理和方法、遗传物质及其传递过程、遗传物质和环境的关系、基因表达与调控的模式，正确理解生物的遗传和变异的规律、分子基础及辨证关系，了解现代遗传学的发展趋势及应用前景。并通过实验课训练学生的实践动手能力和启发学生的研究思维，使学生能够运用遗传变异理论和分子生物学技术分析和解决生产实践中的实际问题。

本课程主要在《普通生物学》《生物化学》《细胞生物学》《微生物学》等课程之后开设，这样才能使学生具备足够的生物专业基础知识，能够理解生物在细胞或分子水平的遗传、变异的规律及特征，更好地把理论知识和实践应用联系在一起，提高学生将现代遗传学知识和技术应用于生产实践的能力。本课程总学时为160学时，其中理论课时64学时，实验课时24学时，自主学习课时72学时。然而，由于本课程所涉及的知识面较广，要求学生具有一定的生物学基础。同时它又是一门注重实践性的学科，理论知识和生产实践联系紧密。此外，本课程讲授的知识发展迅猛，新理论和新技术层出不穷，如何对新进展与基础知识进行选择和加工，然后传授给学生，使其牢固掌握本课程的基础知识，为今后进一步深入学习及在生产实践中解决问题打下一个坚实的基础，是摆在我们现代遗传学教育工作者面前的一项艰巨任务[1]。现针对当前存在的问题，作者以自己在教学工作中的体会提出一些建议及思考。

一、传统课程教学中存在的问题

传统的遗传学课程在教学内容、教学方法、教学过程和考核方式等方面都存在一些问题。（图1）

图1 传统教学中存在的问题示意图

（一）教学内容与其它课程有重复并且衔接性不强

《现代遗传学》有一部分内容与《生物化学》和《细胞生物学》重复，生物类专业课之间虽然有一定的联系，但都各成体系，往往过于强调本门专业课程知识的系统性，导致授课内容的重复和课程先后顺序不够合理。依据人才培养方案的要求，各专业课之间要有紧密的联系。但是由于当前的教学模式存在一定的局限性，导致一些明显有先后顺序的课程很难根据实际安排，只能平行甚至颠倒顺序排课，导致不同课程间有紧密联系的知识无法有效地衔接。

（二）理论与实践脱节，学生的实验能力有待提高

本课程内容偏重基础理论、原理、概念，缺乏对生物工程专业实际应用的内容。同时，传统的课程教学方式主要是以教材为主导进行单一的理论知识的传授，而且教学手段单一，所以理论教学相对比较枯燥，对学生来说是一门非常头疼的课程，学生普遍有厌学心理。此外，实验教学中存在实验课内容安排不合理、综合性不强等问题，致使基础性和验证性实验比例过高。学生缺乏实验热情，只能按部就班地操作，主动分析问题并解决问题的能力欠缺，特别是一旦在实验过程中出现异常结果，则直接废弃并重新开始。因此，传统的实验课不利于培养学生的动手能力和综合应用所学知识解决问题的能力。

（三）课程考核方式僵化，过于侧重理论知识

学生的最终成绩通常采用平时考核（出勤率5%，课堂表现5%，实验课成绩30%，合计40%）和笔试成绩（60%）组成。学生虽然凭借考前死记硬背都能基本过关，但高分考生所占比例较少，考过之后很快就忘记，无法真正在后续各专业课的学习和实践中应用本学科的知识。

基于以上存在的问题，传统的《遗传学》和《分子生物学》教学已经不能很好的培养学生在专业实践中应用本学科各知识点的能力，不能满足应用型人才培养的要求，故而对授课手段及考核方式的改革势在必行。

有鉴于此，我校从2011年开始，引入模块化教学，通过建立模块化教学体系，并根据课程的特点优化教学方法，将该课程的教学改革逐步深化。

二、模块化教学建设的目标

首先，构建教学内容使其满足“地方性、应用型”人才培养目标要求，建设体系新、特色鲜明的课程内容体系；其次，形成“通俗易懂、易教易学、解决问题”的生物工程素质教学模式；再次，优化课程教学内容，引进新的教学研究成果，合理安排理论体系，克服教学内容的局限性和不适应性；最后，推进教学方法和教学手段的改革并积极开展考试方式的探索与实践。

三、模块化教学内容和方法的改革

（一）调整课堂教学内容，优化教学内容体系

本课程模块属于生物工程专业模块化人才培养方案的第二模块——生物学基础模块中的一部分，旨在拓宽学生的遗传学和分子生物学基础，使学生具有本学科较好的遗传学和分子生物学基础知识结构体系，将现代分子生物技术与原有的普通遗传学内容、生产实践内容有机结合，为适应企业需求，培养掌握生物遗传工程及其产业化的科学原理、工艺技术过程和工程设计等基础理论、基本技能，具备能在生物技术与工程领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发能力的应用型人才。

通过调研，确定现行课程内容和教材体系；修订教学大纲，改革传统教学内容。先后到安徽华恒生物工程有限公司、安徽江淮园艺种业股份有限公司等企业进行调研，了解社会上对生物工程专业人才现代遗传学知识背景的要求（图2）；并与国内同类院校遗传学和分子生物学课程的设置和教学内容要求进行比较；另外，还收集了学生对现代遗传学教学内容和教学方法的建议。

图2 企业需求与模块化的对应关系示意图

鉴于理论教学学时非常有限，我们在实际教学中将内容进行有机组合，大胆地删减相关专业课程中重复的内容。考虑到本课程模块授课之前该专业学生已经主修过《普通生物学》《生物化学》《细胞生物学》《微生物学》等课程模块，以及在本课程模块授课之后该专业学生还将主修《基因工程》课程模块，故本模块进行了课程内容的调整，把与已修模块及后续模块中重叠的内容删除掉（图3）。例如，染色体的形态、结构和数目及其在细胞有丝分裂、减数分裂过程中的动态变化规律几部分在《细胞生物学》模块中讲述，在本模块中不再讲授；DNA的结构、DNA的复制、RNA的转录和蛋白质的翻译过程，以及转座子的分类、结构、转座机理和遗传学效应几部分内容在《生物化学》模块中讲授过，细菌和噬菌体的遗传和转导内容在《微生物学》模块中讲授过，DNA重组技术相关内容在《基因工程》模块中将详细讲述，在本模块中均不再讲授。

（二）开展教学方法和教学手段的革新与实践，提高教学效果

图3 现代遗传学模块化课程设置示意图

本课程模块理论课授课在多媒体教室中进行，在教学方法上，逐步改变传统的以理论知识传授为主、满堂灌、单一测试等方式，借鉴翻转课堂以及PBL(Problem-based learning)教学等先进教学理念[2,3]，引入案例讨论法、练习法、基于问题学习法、互动法、自助法等一系列动态性的、开放性的、师生互动的教学方法和手段，充分调动学生学习的主动性和积极性，培养学生的独立思考和创新能力[4]。在理论课的讲授过程中，在讲解完各模块后，预留一部分时间先提出与该模块相关的问题（实例），再将班级分成若干个小组，让每组学生对本模块的问题进行探究，在老师的协助下开展讨论，共同寻找解决问题的方法，创造出一套能解决问题的可行性方案，最后老师对提出的方案进行总结和点评。在实验课授课过程中，将实验分为基础模块、提高模块和综合设计模块，三大模块依次递进，强调实验的连贯性和渐进性。在实验前教师根据模块内容制作讲义和幻灯片，录制微视频并布置学习任务清单，通过建立微信群或QQ群将上述内容让学生共享。在实验过程中让学生自主进行实验，学生在整个实验过程中起主导作用，教师起辅导作用，只在学生遇到困难时才施以帮助。在实验课后让学生再次复习教师共享的课程资源，让学生与教师以及其他学生进行互动交流，分享各自在实验中遇到的问题及解决方法和心得，最后动手完成实验报告。通过以上措施，让学生直接地体会到这些模块是很实用和有效的，从而激发学生学习的浓厚兴趣。

（三）改革课程模块考核方法，激发学生自主学习兴趣

采取“N+2”考核方式，总成绩（100%）=期终笔试（40%）+笔记（10%）+实验成绩（20%）+过程考核N（30%），其中过程考核N包括三项考核内容：1次过程测试（采用开卷笔试，测试题目类型为名词解释题+填空题+判断题+选择题+计算题，时间为50分钟），1篇综述论文（让学生查阅文献，了解近三年现代遗传学各研究领域的进展情况，就自己感兴趣的领域写一篇综述论文）和1次专题汇报（针对教师给定的关于PCR及其衍生技术、核酶、人类基因组中转座子、基因治疗手段在癌症临床治疗上的应用、模式生物基因组测序等专题内容，全班同学分成若干小组讨论，每组任选一题，查阅文献，讨论并完成小组专题汇报）。通过课后习题训练及测试，督促学生深入学习现代遗传学知识，锻炼学生应用现代遗传学知识分析、解决实际问题的能力。通过小论文和专题汇报的考核方式，指导学生查阅科技文献，促使学生充分利用网络资源，拓宽学生的学术视野，使其了解现代遗传学领域研究的新进展，激发学生自主学习的兴趣，培养学生通过团队合作解决问题和学术交流的能力。罗培高等认为，在本科教学中应注重提高学生主动学习的能力，以提高学生自学能力和逻辑思维能力，为培养具有一定竞争力的复合型人才奠定坚实的基础[5,6]。

四、结语

以打好基础，专业够用为原则，通过一段时间的现代遗传学课程模块化建设，我们已制定出适合生物工程专业的《现代遗传学》模块；确立了“少教多学、精讲多练”的教学策略，研究实施了“案例导入式”“小组讨论式”“联想比喻式”等多种形式的教学方法；加强学习方法的研究和指导，鼓励学生进行合作式学习和讨论式学习；同时积极申报各类教、科研项目，以科研推动教学，鼓励学生参与教师科研实践，培养学生解决实际问题的能力。实践表明，《现代遗传学》模块化教学克服了传统教学的缺点，精简了课程内容，激发了学生的学习热情，显著提升了教学质量，对促进学生专业素养具有积极的意义。