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淺談遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)踐及探索論文
隨著遺傳學(xué)的迅猛發(fā)展，遺傳學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)生的學(xué)習(xí)中占有越來(lái)越為重要的位置。在大學(xué)的生物教學(xué)中，由于課時(shí)的限制以及遺傳學(xué)課程的特點(diǎn)，往往有些實(shí)驗(yàn)課程在半天的實(shí)驗(yàn)課中見(jiàn)不到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，尤其是遺傳規(guī)律的研究，不僅需要時(shí)間長(zhǎng)，而且需要有相當(dāng)大的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，所以，有效整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果，使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)盡快提高實(shí)驗(yàn)技能越發(fā)顯得重要。在遺傳學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們盡可能地創(chuàng)造條件，提高開(kāi)放式教學(xué)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的比重，以提高學(xué)生分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以及解決問(wèn)題的綜合性能力。在這種教學(xué)理念下，我們主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的有益的改革與嘗試。
1、有效整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的系統(tǒng)性
將遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)化整合，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)教學(xué)教材的編寫(xiě)工作。使學(xué)生在學(xué)習(xí)中有系統(tǒng)地進(jìn)行，并把所學(xué)知識(shí)進(jìn)行有序地梳理，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠自成體系，而不是一個(gè)個(gè)支離破碎的片段。根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱要求和我校生物學(xué)科發(fā)展的特點(diǎn)，現(xiàn)將遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程分為四個(gè)系列：植物細(xì)胞遺傳學(xué)系列、動(dòng)物細(xì)胞遺傳學(xué)系列、果蠅遺傳學(xué)分析系列實(shí)驗(yàn)及分子遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)。在這四個(gè)組成部分中，彼此既獨(dú)立成章，又相互聯(lián)系，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中能夠從多方面提高綜合分析問(wèn)題的能力。
在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)體系中，以植物細(xì)胞遺傳學(xué)系列實(shí)驗(yàn)為例，實(shí)驗(yàn)中采取教師將相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、題目與學(xué)生共同探討決定的方法，所利用的實(shí)驗(yàn)材料盡量統(tǒng)一，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室條件，以一種實(shí)驗(yàn)材料經(jīng)過(guò)不同處理得到多方面、多層次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，利用不同的實(shí)驗(yàn)方法獲得所需要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。例如：通過(guò)蠶豆種子萌發(fā)后的不同實(shí)驗(yàn)處理，可以進(jìn)行以下幾方面的研究：
(1)進(jìn)行細(xì)胞周期觀察，研究不同因素對(duì)于細(xì)胞周期的影響作用；
(2)將根尖經(jīng)過(guò)低溫或8-羥基喹啉預(yù)處理，
(3)將根尖經(jīng)過(guò)適當(dāng)濃度的秋水仙堿溶液處理，可以獲得多倍體材料；
(4)將根尖經(jīng)過(guò)氯化鈷溶液進(jìn)行處理，可以獲得染色體結(jié)構(gòu)變異細(xì)胞；
(5)將根尖利用多因素進(jìn)行處理，可以進(jìn)行微核測(cè)試，研究各種因素對(duì)生物細(xì)胞的影響作用以及進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)。
從以上實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容來(lái)看，各實(shí)驗(yàn)之間具有一定的相關(guān)性，實(shí)驗(yàn)材料的培養(yǎng)方法一樣。但是處理方法不同，通過(guò)不同的處理，我們既對(duì)正常細(xì)胞的生活周期有所研究，并掌握了細(xì)胞核型的分析方法，同時(shí)，對(duì)異常情況下所引起的染色體畸變現(xiàn)象有所了解既包括了染色體的結(jié)構(gòu)變異，也包括了染色體的數(shù)量變異，并由此引申，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行拓展，學(xué)習(xí)關(guān)于環(huán)境監(jiān)測(cè)和污染指數(shù)測(cè)定的遺傳學(xué)方法，這是一項(xiàng)應(yīng)用非常廣泛且可行性極強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)方法。
在果蠅的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有以下幾個(gè)組成部分：①野生型果蠅的采集識(shí)別與鑒定；②實(shí)驗(yàn)果蠅的培養(yǎng)泡括培養(yǎng)基的配制)③觀察果蠅的生活史和不同的突變類型；④觀察果蠅唾腺染色體的數(shù)目、形態(tài)以及結(jié)構(gòu)特征；⑤果蠅的雜交實(shí)驗(yàn)（驗(yàn)證分離規(guī)律，自由組合規(guī)律，連鎖互換規(guī)律和伴性遺傳規(guī)律）⑥果蠅同工酶實(shí)驗(yàn)（分析研究果蠅群體基因頻率和基因型頻率，親子代之間性狀傳遞的規(guī)律等問(wèn)題)。
雖然同樣以果蠅作為實(shí)驗(yàn)材料，但是，通過(guò)不同的實(shí)驗(yàn)操作，可以在細(xì)胞水平、個(gè)體水平，以及群體水平進(jìn)行多層次、多角度的研究，獲得了非常好的實(shí)驗(yàn)效果。
2引入開(kāi)放式教學(xué)方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性
為了鍛煉學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、解決問(wèn)題的能力，我們加大了開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比重。由于開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要學(xué)生自己制定實(shí)驗(yàn)方案，所以，不但要求學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理、步驟，還需要通過(guò)對(duì)比、分析，以獲得最好的實(shí)驗(yàn)方案，這樣，非常有利于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，同時(shí)拓寬了學(xué)生的知識(shí)面；
在開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)中，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，教師有更多的時(shí)間與機(jī)會(huì)有針對(duì)性地進(jìn)行輔導(dǎo)，真正作到因材施教。實(shí)驗(yàn)中學(xué)生獲得了充分的自由度，以促使學(xué)生主觀能動(dòng)性的充分發(fā)揮即使在實(shí)驗(yàn)操作中有所失敗，這也同樣會(huì)促使學(xué)生積極思考，效成功，否定多于肯定，失敗、否定的意義絕不亞于成功與肯定。正如英國(guó)化學(xué)家戴維所說(shuō)：“我的那些最重要的發(fā)現(xiàn)是受到失敗的啟示而做出的”學(xué)生掌握不好的實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以多次進(jìn)行，這樣對(duì)于提高動(dòng)手能力是非常有益的；
同時(shí)，在開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)歷了千辛萬(wàn)苦，其必然會(huì)絞盡腦汁分析結(jié)果，推理得出合乎邏輯的解釋，當(dāng)然也就會(huì)得到一些意想不到的收獲。這樣就使得學(xué)生分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力得到了提高，而對(duì)于意外的收獲，又激發(fā)了學(xué)生進(jìn)一步探索的創(chuàng)新意識(shí)，想方設(shè)法去進(jìn)一步研究，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神。
人們?cè)诮虒W(xué)中往往將實(shí)驗(yàn)教學(xué)從內(nèi)容及目的上簡(jiǎn)單地分為“驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)”和“探索式實(shí)驗(yàn)”就目前而言，存在著一種否定驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而過(guò)分強(qiáng)調(diào)探索式實(shí)驗(yàn)的傾向。但是，無(wú)論哪一種教學(xué)內(nèi)容，其成效大小，是否成功，往往與教學(xué)方式、方法具有重要的關(guān)系。即使是“探索式實(shí)驗(yàn)”如果老師將實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、方法，設(shè)備等準(zhǔn)備得一應(yīng)俱全，學(xué)生在做完實(shí)驗(yàn)后，其效果也不會(huì)很好，學(xué)生只是進(jìn)行了照方抓藥；而對(duì)于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)而言，如果采用開(kāi)放式教學(xué)方法，同樣會(huì)使學(xué)生從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)到結(jié)果分析等多方面得到充分的鍛煉。
3有效整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性和實(shí)用性
隨著分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展，尤其是多種生物基因組計(jì)劃的實(shí)施，利用分子手段對(duì)遺傳基礎(chǔ)以及遺傳性狀進(jìn)行直接分析已經(jīng)成為可能。為提高學(xué)生對(duì)學(xué)科發(fā)展迅速的適應(yīng)，學(xué)習(xí)當(dāng)今最新科研成果，提高學(xué)生在分子研究中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力，在經(jīng)典遺傳學(xué)的基礎(chǔ)上非常有必要增加分子遺傳學(xué)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。將學(xué)科發(fā)展的最新科研成果和前沿知識(shí)有機(jī)地整合于實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，并將科研與教學(xué)相結(jié)合。其內(nèi)容既包括從蛋白質(zhì)水平對(duì)性狀的直接分析，也包括了對(duì)DNA進(jìn)行直接的操作。在目前條件下，由于實(shí)驗(yàn)室條件，實(shí)驗(yàn)課時(shí)等限制，有些實(shí)驗(yàn)還不能在本科實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行，我們就采取利用錄像、DVD等資料片的播放，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，使學(xué)生能夠比較直觀地獲得實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。
遺傳學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)性的學(xué)科，同時(shí)又是一門(mén)與人類生活密切相關(guān)的學(xué)科，尤其是人類遺傳學(xué)的研究。學(xué)生本身對(duì)關(guān)于自身的遺傳現(xiàn)象非常感興趣，因此，根據(jù)以往的研究成果，設(shè)計(jì)了一套關(guān)于人類的傳遞，人類遺傳病的傳遞。讓學(xué)生利用業(yè)余時(shí)間，在自己的親戚朋友的家庭中進(jìn)行調(diào)查，進(jìn)而總結(jié)和驗(yàn)證遺傳規(guī)律。這樣既可以強(qiáng)化所學(xué)知識(shí)，也對(duì)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)遺傳病的發(fā)生、遺傳病的防治起到指導(dǎo)作用，同時(shí)還有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合能力。
(1)關(guān)于人類正常性狀表現(xiàn)規(guī)律的研究這個(gè)問(wèn)題是一個(gè)非常有意思的題目。古往今來(lái)，人們一直對(duì)于自身的表現(xiàn)報(bào)以了極大的關(guān)注。當(dāng)一個(gè)性狀有不同表現(xiàn)的時(shí)候，并非一定有一個(gè)是正常的，而其它的表現(xiàn)是不正常的，實(shí)際上有可能這一性狀的多種表現(xiàn)都是正常的。例如人類的眼睛，有單眼皮和雙眼皮之分，我們就設(shè)計(jì)了一個(gè)方案，統(tǒng)計(jì)學(xué)生本人、兄弟姐妹、父母雙親、甚至包括祖父母、姑表親、姨表親的表現(xiàn)情況，最后得出了這樣一個(gè)結(jié)論：這一性狀表現(xiàn)是由單基因控制的遺傳，并且雙眼皮為顯性性狀，單眼皮為隱性性狀。但同時(shí)學(xué)生們也發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)有趣的問(wèn)題：就是有時(shí)一個(gè)人的兩只眼睛，一只眼為雙眼皮，另一只眼為單眼皮，這又是為什么呢?通過(guò)這一問(wèn)題的提出，學(xué)生們對(duì)此展開(kāi)了充分的討論，進(jìn)一步理解了遺傳的復(fù)雜性，包括反映規(guī)范、外顯律等問(wèn)題。而先天性耳聾系譜的調(diào)研，掌握了遺傳的異質(zhì)性問(wèn)題。如此等等，不僅強(qiáng)化了學(xué)生所學(xué)的知識(shí)，同時(shí)拓展了知識(shí)面，增強(qiáng)了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
(2)遺傳病的發(fā)病情況調(diào)查遺傳疾病的傳遞同樣具有一定的規(guī)律，學(xué)生通過(guò)對(duì)患者家系的調(diào)查，明確了某些疾病的遺傳方式、親子代之間同時(shí)發(fā)病的可能性，以及親代為表現(xiàn)正常但具有一定概率是攜帶者的可能情況下，子代患病的可能，為婚姻法中避免近親婚配提供了實(shí)際基礎(chǔ)，使學(xué)生對(duì)這一條文具有更加清楚的認(rèn)識(shí)。關(guān)于遺傳病的隔代表現(xiàn)、交叉遺傳以及限性遺傳和連續(xù)表現(xiàn)的遺傳機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)分析，使學(xué)生對(duì)遺傳病的發(fā)病基礎(chǔ)具有更加深刻的認(rèn)識(shí)。
4有效整合實(shí)驗(yàn)室資源，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行本科生立項(xiàng)研究
在校系兩級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的直接關(guān)心下，實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)得到了大力的支持，使我們的實(shí)驗(yàn)教改得到了物質(zhì)上的保證。在兩年中，先后進(jìn)行了四項(xiàng)實(shí)驗(yàn)教改立項(xiàng)。使學(xué)生在教師的幫助下，通過(guò)自己選題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)路線，統(tǒng)籌安排實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，進(jìn)行必要的研究探索，得出理想、準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)成果。
在研究立項(xiàng)的選題上，一方面注意與實(shí)驗(yàn)教學(xué)密切結(jié)合，與科研項(xiàng)目密切結(jié)合，促進(jìn)科研與項(xiàng)目的結(jié)合，為開(kāi)發(fā)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容做好充分的準(zhǔn)備工作。例如，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生進(jìn)行了動(dòng)物和植物細(xì)胞染色體的觀察，已經(jīng)掌握了必要的實(shí)驗(yàn)技術(shù)但是，由于條件和學(xué)時(shí)的限制，不可能每一個(gè)學(xué)生都進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果與電腦分析的對(duì)接，因此，我們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)立項(xiàng)，使一部分學(xué)生可以通過(guò)電腦分析，記錄下全部實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這樣，不僅使學(xué)生全面、系統(tǒng)地掌握了遺傳相關(guān)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，也為實(shí)驗(yàn)教學(xué)留下了完整的教學(xué)資料。另一方面，與實(shí)際應(yīng)用密切結(jié)合。例如，我們結(jié)合所學(xué)知識(shí)與北京市的環(huán)境保護(hù)以及綠色奧運(yùn)等方面進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，設(shè)計(jì)了北京部分水資源環(huán)保狀況的調(diào)查分析；結(jié)合人體遺傳與健康問(wèn)題，進(jìn)行了維生素與一些微量元素對(duì)細(xì)胞分裂周期以及染色體結(jié)構(gòu)等方面作用效應(yīng)的研究。這些題目的確立，深受學(xué)生的歡迎。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放立項(xiàng)的研究，學(xué)生提高了應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，其成效顯著。并撰寫(xiě)出具有一定水平的科研水平，在校級(jí)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放立項(xiàng)成果的評(píng)比中得到肯定。
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中從多方面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，是我們教學(xué)中的宗旨。通過(guò)教學(xué)體系的改革，開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索，為學(xué)生進(jìn)行自主性學(xué)習(xí)創(chuàng)造了條件，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)不再是簡(jiǎn)單的照方抓藥，按圖索驥，而是在充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維活動(dòng)的基礎(chǔ)上，鍛煉培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，分析能力，使學(xué)生的綜合水平得到了較大的提高。
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