林木遗传学课程教学改革探索

李萍 孙蕊 于安民

摘 要：林木遗传学是我国高等农林院校林学专业本科生的一门专业必修课，同时也是学生普遍反映最难的课程之一。结合林木遗传学课程特点、林学专业学生的知识背景及林业人才的培养目标等，该文从突破传统的讲授式教学方式、提升学生课堂学习的积极性、增加学生学习的参与度等方面进行了探讨，以期为提升林木遗传学教学质量提供参考。

关键词：林木遗传学;改革方法;效果;林学专业

中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2022）06-0191-03

1 引言

遗传学是高等院校生命科学相关专业的基础学科，而林木遗传学是国内各高等农林院校林学专业学生的必修课程之一，同时也为分子生物学、基因工程等课程学习奠定了基础，并逐渐成为林业及生命科学人才必备素养[1]。林木遗传学是一门理论课与实验课相结合的课程，作为西南林业大学林学专业学生的专业必修课程，包含32个理论学时、16个实验学时。与其他课程相比，林木遗传学理论繁多、定律广泛、公式多，学生普遍认为其内容枯燥、难于理解和掌握[2]。因此，如何在较短的学时内让学生掌握遗传学基本知识，利用多样教学手段提高学生兴趣与参与度，是提高课程教学质量首要考虑的问题。为此，本文结合前人和同行老师们的经验及自身教学实践提出了一些思考和建议，以期为提高林木遗传学教学质量提供参考。

2 教学过程中存在的问题

2.1 理论教学中存在的问题 林木遗传学课程知识覆盖面广、知识难度大，要想在32个理论课时内完成理论知识的基本教学，对于教师是一大挑战。遗传学中遗传定律及遗传公式是其知识架构的核心，这也使专业知识背景薄弱的学生望而生畏。目前课程教学主要采用讲授式方法，将公式与定律通过文字及语言表述方式进行教授，难以提高学生的学习兴趣，更难以达到预期教学效果。课程改革重点是提升学生的学习积极性，同时增强其对理论及知识的应用。新时代林业及生命科学领域的人才培养，不仅要求学生掌握基础知识，更重要的是能够学以致用。

2.2 实验教学中存在的问题 实验教学是为了使学生掌握知识与操作技能，但目前实验课程存在教师罗列实验课题，学生没有参与性和选择性等问题。教师对实验课程一般会提前完成课题设计及实验前期准备，导致学生仅按照实验步骤操作，主动性与积极性不高。这一现象一般是由于实验课程时长有限及实验场地、仪器等原因引起的，致使学生掌握程度不高，理论与实验脱节。实验课程的改革，不仅要增强学生的动手能力，更重要的是让学生将理论应用于实验过程，在实验过程中巩固知识、回顾原理、发现问题并解决问题。

3 教学改革探索

3.1 理论教学改革

3.1.1 把握教学内容 短时间内完成教学首先要把握教学内容、分清主次、有所取舍。（1）绪论是带学生进入遗传学学习的第一课，一方面要讲解遗传学发展史中的大事记，另一方面要凸显遗传学的意义，提升学生对本课程的认识程度，需要在教学中引起重视。（2）核心基础知识的把握：遗传的细胞学基础、分子基础、遗传三大定律是核心与基础，这3个部分存在极强的关联性，具备细胞基本组成与结构，为遗传物质发挥作用提供了基础;遗传信息传递需要细胞核、细胞器等客观环境，而突破环境束缚进行信息传递需要小分子及信号物质提供助力。这些章节讲授要循序渐进、环环相扣、讲解透彻。（3）遗传学演变讲解：遗传与变异是遗传学发展的核心，在掌握遗传基础知识后进行不同水平变异（基因、染色体等）介绍，能够让学生有因果关系领悟——遗传是变异发生的前提，变异服务于遗传、为遗传提供多种可能性;不同遗传方式是遗传学在生物中发挥作用的个体差异，进行遗传延伸介绍（细胞质遗传、细菌病毒遗传等）能够让学生明白遗传的多变性。（4）讲述遗传的应用：基因组学、遗传图谱等章节是遗传学常见应用，结合遗传学基础知识进行讲解能够让学生巩固基础知识、体会遗传学重要性。遗传学课程内容不是独立的，章节与章节之间具有关联性，教师要把握课程教学内容，合理安排课时，尽可能“多”“精”的进行知识传授。

3.1.2 改进教学方法

3.1.2.1 探索精神感染学生 遗传学是人类探索生命的过程，每一个物质和结构的发现都是科学家探索的过程;一个定律的提出更是需要几载甚至几十载持续钻研。林业人才也是生命科学的人才，探索与发现是必备的精神。课程基础内容的每一个章节之初及衔接点几乎都会有不同国籍科学家前辈事例。例如，DNA分子双螺旋结构发现者的意外邂逅能让学生了解推测与验证的辩证关系;遗传物质发现研究，及在科学家间的反复论证，能让学生感受发现与成功的相辅相成;而遗传定律发现的8年持续探索也为学生科研与探索提供了榜样。在课程讲述过程中可以融入诸如上述科学家探索发现故事，进行“知识起源”故事解读，一方面，用艰苦背景下的伟大发现感染学生，提升学生对课堂的兴趣;另一方面，科学家坚忍的意志也是对学生进行德育教育的良好素材。

3.1.2.2 实例启发与思考 单纯讲授式教学会引发一定程度的听课疲劳，让学生参与到课堂教学可以进一步提升学习兴趣与参与度。传统教学中课堂提问是常用方法，可以让学生警醒。为了促进学生思考，课堂提问可以不局限于课本知识，选择一些遗传热点话题让学生展开讨论，如基因诊断、DNA指纹、转基因、基因工程药物等，可以丰富学生知识、提升课堂参与度。对于包含基础知识话题，教师可以在学生讨论过程中加入适当引导及知识解惑;对于辩证性课题则可以让学生分成正反双方进行辩论，辩论双方无谓对错，能用遗传基本理论验证自己观点是最终目的。针对遗传定律，在讲述知识点后可以直接引入思考题，让学生们进行思考和计算。对于公式，在讲述公式意义和定义后，让学生参与例题计算，一方面可以缓解讲述过程的枯燥，另一方面能够及时巩固知识、发现问题。

3.1.2.3 科研进展解析 科学精神是探索的精神，在遗传学教学中教师会讲述很多科学探索案例。“反转课堂”让学生讲述科研探索过程，能够增强学生参与度及对遗传问题的理解程度。结合遗传学及分子生物学等学科发表的科研论文是遗传探索的实例[3]。教师可以结合所授知识点选择代表性论文，让学生分组进行论文解读，通过科研论文“研究目的-材料与方法-结果与讨论”的解析，让学生进一步了解科学问题探索解决过程，同时对遗传学知识有更加深入地了解。例如：利用DNA指纹构建可以检测植物杂交;利用分子标记可以绘制植物遗传图谱同时进行植物鉴定及抗病、抗逆性预测;通过转录组等组学测序及分析可以进一步预测植物性状相关调控机制;而对基因结构及功能的实验验证更是深入了解植物基因结构及功能的便捷途径;这些近期研究进展都为遗传学教学开展提供了良好素材[4-10]。而科研论文即完整的科研過程也是高等学校对理、工、农林类毕业生的基本要求。

3.1.2.4 考核方式改革 考核不仅是对教学的检验，也是对学生掌握程度的检验。传统考核一般以试卷为主，但遗传学除基础知识外，对学生的理解应用能力也有一定的要求，结合新教学目标、教学方法，可以增加新的考核方式。保留试卷测试形式，但测试题目要兼顾基础知识点与计算及应用能力，采用判断、简答、计算、论述等多样化题型进行;课堂教学的实例问答及科研进展解析也可以在考核中占有一定比例，这样可以增加学生课堂学习的动力，按比例分布各项考核分值综合评判学生的学习能力及学习成效。

3.2 实验教学改革

3.2.1 提升实验参与度 遗传学基础知识中的结构与功能，遗传物质多样化，遗传物质存在形式等都是遗传学的基础。传统遗传学实验设置会通过观察减数分裂、有丝分裂等过程了解遗传物质传递的基本过程，但由于时间限制，很多观察玻片制备并不是由学生完成的，学生实验很多仅是对老师制作玻片的观察和记录，这样的实验让学生缺乏动手机会[11，12]。对于这类基础实验，可以考虑增加实践环节，让学生参与到实验课准备及规划过程中，一方面可以通过调研方式了解植物细胞状态，汇总可以观测到有丝分裂及减数分裂的细胞及其生长状态;另一方面可以整理实验过程，包括材料准备过程及实验过程中可能存在的突发状况及解决措施，这样学生不再是学习单个实验的观察而是进行实验流程的学习，加以教师指导可以提高学生实验设计技能。对于杂交、授粉、花粉萌发力等实验也可以采用类似流程，把仅利用实验课时完成实验观察扩展为课本知识巩固、课前调研、实验设计与结果分析，进一步完善学生的科研素养。

3.2.2 系统化设置实验 现阶段，林木遗传学实验设置多为针对单个知识点的独立实验，实验之间缺乏连贯性，教研室仪器使用不充分，针对遗传学知识的通用性与连贯性等特点可以按课题设置实验[13]。参考理论课程中科研案例进行系统实验设置，例如：要完成某植物基因功能解析如何设置实验？完成物种性状与遗传信息关联分析如何设置实验？筛选优良性状植物材料如何设置实验等。类似这些实验课题的提出与解决，一方面是对理论课知识点的巩固，另一方面也是对知识的应用，可以结合已教授知识与技能进行组合汇总，完成实验思路及实验流程的设置，增强学生科研意识。系统性课题的开展同时也可以充分利用教学实验室仪器设备，结合细胞学、植物学、植物生理学、分子生物学、遗传学等多学科知识、技能进行课题设计与研究。最终实验结果可以作为实验知识与技能掌握与否的参考，但实验流程设计思路才是遗传学实验成绩鉴定的核心。

4 结语

遗传学是生命科学的基础学科，为了使学生能够更好地掌握与应用遗传学，在教学过程中急需一些行之有效的方法，进行适当的改革和调整是新时代林业人才的培养需要。在把握遗传学教学内容前提下，利用遗传学发展中的探索精神感染学生，寻找实例启发学生，让学生通过科研进展解析了解遗传学探索过程等都为林木遗传学教学工作的开展提供了参考;提升学生参与感的实验调研与流程解析及系统性课题设计与研究，为更好地掌握遗传学知识提升学生的科研精神与素养提供参考。

参考文献

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（责编：张宏民）