淺談遺傳學實驗教學改革的實踐及探索論文

淺談遺傳學實驗教學改革的實踐及探索論文

　　隨著遺傳學的迅猛發展，遺傳學的實驗教學在學生的學習中占有越來越為重要的位置。在大學的生物教學中，由于課時的限制以及遺傳學課程的特點，往往有些實驗課程在半天的實驗課中見不到實驗結果，尤其是遺傳規律的研究，不僅需要時間長，而且需要有相當大的統計數字，所以，有效整合實驗教學內容，提高教學效果，使學生在有限的時間內盡快提高實驗技能越發顯得重要。在遺傳學的實驗教學中，我們盡可能地創造條件，提高開放式教學在實驗教學中的比重，以提高學生分析問題、設計實驗以及解決問題的綜合性能力。在這種教學理念下，我們主要進行了以下幾個方面的有益的改革與嘗試。

　　1、有效整合實驗教學體系，增強學生對知識掌握的系統性

　　將遺傳學實驗教學內容進行系統化整合，并進行了實驗教學教材的編寫工作。使學生在學習中有系統地進行，并把所學知識進行有序地梳理，使實驗教學能夠自成體系，而不是一個個支離破碎的片段。根據實驗教學大綱要求和我校生物學科發展的特點，現將遺傳學實驗課程分為四個系列：植物細胞遺傳學系列、動物細胞遺傳學系列、果蠅遺傳學分析系列實驗及分子遺傳學實驗。在這四個組成部分中，彼此既獨立成章，又相互聯系，使學生在學習中能夠從多方面提高綜合分析問題的能力。

　　在遺傳學實驗體系中，以植物細胞遺傳學系列實驗為例，實驗中采取教師將相關實驗內容、題目與學生共同探討決定的方法，所利用的實驗材料盡量統一，結合實驗室條件，以一種實驗材料經過不同處理得到多方面、多層次的實驗結果，利用不同的實驗方法獲得所需要的實驗結果。例如：通過蠶豆種子萌發后的不同實驗處理，可以進行以下幾方面的研究：

　　(1)進行細胞周期觀察，研究不同因素對于細胞周期的影響作用；

　　(2)將根尖經過低溫或8-羥基喹啉預處理，

　　(3)將根尖經過適當濃度的秋水仙堿溶液處理，可以獲得多倍體材料；

　　(4)將根尖經過氯化鈷溶液進行處理，可以獲得染色體結構變異細胞；

　　(5)將根尖利用多因素進行處理，可以進行微核測試，研究各種因素對生物細胞的影響作用以及進行環境監測。

　　從以上實驗的內容來看，各實驗之間具有一定的相關性，實驗材料的培養方法一樣。但是處理方法不同，通過不同的處理，我們既對正常細胞的生活周期有所研究，并掌握了細胞核型的分析方法，同時，對異常情況下所引起的染色體畸變現象有所了解既包括了染色體的結構變異，也包括了染色體的數量變異，并由此引申，結合實際應用進行拓展，學習關于環境監測和污染指數測定的遺傳學方法，這是一項應用非常廣泛且可行性極強的實驗方法。

　　在果蠅的遺傳學實驗中，實驗內容有以下幾個組成部分：①野生型果蠅的采集識別與鑒定；②實驗果蠅的培養泡括培養基的配制)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目、形態以及結構特征；⑤果蠅的雜交實驗（驗證分離規律，自由組合規律，連鎖互換規律和伴性遺傳規律）⑥果蠅同工酶實驗（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律等問題)。

　　雖然同樣以果蠅作為實驗材料，但是，通過不同的實驗操作，可以在細胞水平、個體水平，以及群體水平進行多層次、多角度的研究，獲得了非常好的實驗效果。

　　2引入開放式教學方法，提高學生學習的積極性和主動性

　　為了鍛煉學生設計實驗、解決問題的能力，我們加大了開放式實驗教學的比重。由于開放式實驗教學需要學生自己制定實驗方案，所以，不但要求學生掌握實驗原理、步驟，還需要通過對比、分析，以獲得最好的實驗方案，這樣，非常有利于培養學生的自學能力，同時拓寬了學生的知識面；

　　在開放式實驗中，培養了學生的動手能力，教師有更多的時間與機會有針對性地進行輔導，真正作到因材施教。實驗中學生獲得了充分的自由度，以促使學生主觀能動性的充分發揮即使在實驗操作中有所失敗，這也同樣會促使學生積極思考，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。正如英國化學家戴維所說：“我的那些最重要的發現是受到失敗的啟示而做出的”學生掌握不好的實驗過程可以多次進行，這樣對于提高動手能力是非常有益的；

　　同時，在開放式實驗教學中，學生在實驗中經歷了千辛萬苦，其必然會絞盡腦汁分析結果，推理得出合乎邏輯的解釋，當然也就會得到一些意想不到的收獲。這樣就使得學生分析問題，解決問題的能力得到了提高，而對于意外的收獲，又激發了學生進一步探索的創新意識，想方設法去進一步研究，培養了學生的創新精神。

　　人們在教學中往往將實驗教學從內容及目的上簡單地分為“驗證性實驗”和“探索式實驗”就目前而言，存在著一種否定驗證性實驗，而過分強調探索式實驗的傾向。但是，無論哪一種教學內容，其成效大小，是否成功，往往與教學方式、方法具有重要的關系。即使是“探索式實驗”如果老師將實驗的內容、方法，設備等準備得一應俱全，學生在做完實驗后，其效果也不會很好，學生只是進行了照方抓藥；而對于驗證性實驗而言，如果采用開放式教學方法，同樣會使學生從實驗設計到結果分析等多方面得到充分的鍛煉。

　　3有效整合實驗內容，增強實驗的趣味性和實用性

　　隨著分子生物學的迅猛發展，尤其是多種生物基因組計劃的實施，利用分子手段對遺傳基礎以及遺傳性狀進行直接分析已經成為可能。為提高學生對學科發展迅速的適應，學習當今最新科研成果，提高學生在分子研究中的實驗設計能力和動手能力，在經典遺傳學的基礎上非常有必要增加分子遺傳學的相關實驗。將學科發展的最新科研成果和前沿知識有機地整合于實驗教學改革中，并將科研與教學相結合。其內容既包括從蛋白質水平對性狀的直接分析，也包括了對DNA進行直接的操作。在目前條件下，由于實驗室條件，實驗課時等限制，有些實驗還不能在本科實驗中進行，我們就采取利用錄像、DVD等資料片的播放，增強學生的感性認識，使學生能夠比較直觀地獲得實驗經驗。

　　遺傳學是一門實驗性的學科，同時又是一門與人類生活密切相關的學科，尤其是人類遺傳學的研究。學生本身對關于自身的遺傳現象非常感興趣，因此，根據以往的研究成果，設計了一套關于人類的傳遞，人類遺傳病的傳遞。讓學生利用業余時間，在自己的親戚朋友的家庭中進行調查，進而總結和驗證遺傳規律。這樣既可以強化所學知識，也對學生正確認識遺傳病的發生、遺傳病的防治起到指導作用，同時還有利于提高學生的學習興趣和鍛煉學生分析問題、解決問題的綜合能力。

　　(1)關于人類正常性狀表現規律的研究這個問題是一個非常有意思的題目。古往今來，人們一直對于自身的表現報以了極大的關注。當一個性狀有不同表現的時候，并非一定有一個是正常的，而其它的表現是不正常的，實際上有可能這一性狀的多種表現都是正常的。例如人類的眼睛，有單眼皮和雙眼皮之分，我們就設計了一個方案，統計學生本人、兄弟姐妹、父母雙親、甚至包括祖父母、姑表親、姨表親的表現情況，最后得出了這樣一個結論：這一性狀表現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。但同時學生們也發現了另一個有趣的問題：就是有時一個人的兩只眼睛，一只眼為雙眼皮，另一只眼為單眼皮，這又是為什么呢?通過這一問題的提出，學生們對此展開了充分的討論，進一步理解了遺傳的復雜性，包括反映規范、外顯律等問題。而先天性耳聾系譜的調研，掌握了遺傳的異質性問題。如此等等，不僅強化了學生所學的知識，同時拓展了知識面，增強了學生分析問題、解決問題的能力。

　　(2)遺傳病的發病情況調查遺傳疾病的傳遞同樣具有一定的規律，學生通過對患者家系的調查，明確了某些疾病的遺傳方式、親子代之間同時發病的可能性，以及親代為表現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際基礎，使學生對這一條文具有更加清楚的認識。關于遺傳病的隔代表現、交叉遺傳以及限性遺傳和連續表現的遺傳機制進行了系統分析，使學生對遺傳病的發病基礎具有更加深刻的認識。

　　4有效整合實驗室資源，開放實驗室，進行本科生立項研究

　　在校系兩級領導的直接關心下，實驗經費得到了大力的支持，使我們的實驗教改得到了物質上的保證。在兩年中，先后進行了四項實驗教改立項。使學生在教師的幫助下，通過自己選題，設計實驗路線，統籌安排實驗經費，進行必要的研究探索，得出理想、準確的實驗成果。

　　在研究立項的選題上，一方面注意與實驗教學密切結合，與科研項目密切結合，促進科研與項目的結合，為開發新的實驗教學內容做好充分的準備工作。例如，在實驗教學中學生進行了動物和植物細胞染色體的觀察，已經掌握了必要的實驗技術但是，由于條件和學時的限制，不可能每一個學生都進行實驗結果與電腦分析的對接，因此，我們進行了實驗立項，使一部分學生可以通過電腦分析，記錄下全部實驗結果。這樣，不僅使學生全面、系統地掌握了遺傳相關實驗的結果，也為實驗教學留下了完整的教學資料。另一方面，與實際應用密切結合。例如，我們結合所學知識與北京市的環境保護以及綠色奧運等方面進行有機的結合，設計了北京部分水資源環保狀況的調查分析；結合人體遺傳與健康問題，進行了維生素與一些微量元素對細胞分裂周期以及染色體結構等方面作用效應的研究。這些題目的確立，深受學生的歡迎。通過實驗室開放立項的研究，學生提高了應用所學知識解決實際問題的能力，其成效顯著。并撰寫出具有一定水平的科研水平，在校級實驗室開放立項成果的評比中得到肯定。

　　在實驗教學中從多方面提高學生的綜合素質，是我們教學中的宗旨。通過教學體系的改革，開放式實驗教學的探索，為學生進行自主性學習創造了條件，使學生的實驗活動不再是簡單的照方抓藥，按圖索驥，而是在充分調動學生的思維活動的基礎上，鍛煉培養學生的動手能力，分析能力，使學生的綜合水平得到了較大的提高。

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