藍賢勇,黨瑞華,潘傳英,袁 明,雷初朝,陳 宏
(西北農(nóng)林科技大學動物科技學院,陜西楊凌712100)
為推動高等學校優(yōu)質課程教學資源共建共享,“十二五”期間教育部啟動實施了精品資源共享課建設工作。以此為鍥機,西北農(nóng)林科技大學動物科技學院動物科學專業(yè)《動物遺傳學》課程,著眼于國際學科前沿,從學校建設世界一流農(nóng)業(yè)大學的目標定位出發(fā),積極開展了國家精品資源共享課建設工作,并在國家級、省級和校級等多個課程建設項目資助下[1],在2013年獲國家精品資源共享課建設立項。截至目前,該課程已進行了近一年的建設,為深入推進動科專業(yè)的專業(yè)基礎課建設,為更好地適應國家新形勢條件下高等教育改革與創(chuàng)新的要求,本文對《動物遺傳學》國家精品資源共享課改革與創(chuàng)新的必要性、成效與作用、舉措和建議等進行論述,期望為動物遺傳學課程的理論與實踐建設提供參考。
動物科學專業(yè)是西北農(nóng)林科技大學的老牌專業(yè)之一,其基礎雄厚,歷史悠久。作為狹義畜牧專業(yè)的延伸,涉及動物科學相關專業(yè)的廣義畜牧學一級學科被建立,包括動物遺傳育種學與繁殖等4個二級學科。作為動物科學專業(yè)的延伸,西北農(nóng)林科技大學動物遺傳育種與繁殖專業(yè)于1984年獲博士學位授予權,2007年被評為國家重點學科。隨著改革的深入,2005年西北農(nóng)林科技大學動物科技學院建立了教育部畜禽養(yǎng)殖與重大疾病防治“985”創(chuàng)新平臺,2007年獲批國家級實驗教學示范中心,2008年獲批國家肉牛改良中心,這些為近期承擔省級以上教改項目29項提供了強有力支撐,如:獲批國家級動物科學實驗教學示范中心(2007)、國家級第4批動物科學特色專業(yè)建設點(2009年)。隨著新形勢下我國高等學校課程改革與發(fā)展,動物科學專業(yè)相關課程建設不能完全適應國家對全面提高人才培養(yǎng)質量的總體要求和創(chuàng)建世界一流農(nóng)業(yè)大學的目標任務,為此,需要加大動物科學專業(yè)的專業(yè)基礎課和專業(yè)課程的建設。
動物遺傳學主要研究動物遺傳與變異,包括基因結構、功能及其變異、傳遞和表達規(guī)律等內容,是一門飛速發(fā)展的重要課程。近年來,該課程發(fā)展迅猛,在新理論、新概念、新技術、新方法方面日新月異。目前,動物科學專業(yè)的《動物遺傳學》課程建設取得了長足的進步與發(fā)展[1],但也發(fā)現(xiàn)不少問題,主要集中在以下四個方面:①經(jīng)典遺傳理論與實驗設置多,分子遺傳的理論與實驗設置少;②理論課時多,實驗課時少,而且理論與實驗結合不緊密;③課堂內講授多,課外任務少;④閱讀文獻能力差,講讀文獻能力弱;⑤人均教學經(jīng)費缺乏,尤其是實驗教學方面。為此,改革與創(chuàng)新《動物遺傳學》國家精品資源共享課,不僅非常必要,而且迫在眉睫。
針對《動物遺傳學》課程建設中存在的主要問題,實施了如下改革與創(chuàng)新舉措:
(1)壓縮經(jīng)典遺傳理論與實驗課時,增加分子遺傳學理論與實驗課時。將經(jīng)典遺傳學理論課授課時數(shù)由原來的12學時減少為8學時,同時考慮到高中生物學中涉及分離規(guī)律與自由組合規(guī)律,故本課程重點講解自由組合規(guī)律的延伸、連鎖交換部分;在實驗教學方面,新理論教學計劃中新增4學時的分子遺傳學教學內容,而且增加了相應的分子遺傳基礎實驗,即山羊肌肉組織DNA 的提取、PAGE 電泳、PCR 實驗。
(2)減少理論教學課時數(shù),增加計算機與網(wǎng)絡結合的動物遺傳學實驗教學內容,并使之合理結合。例如:筆者開設了“生物信息學理論與實踐初步”,其內容之一為“怎樣查找人、小鼠、牛、山羊和綿羊POU1F1基因序列?”。作為理論與實驗教學內容的這一選題,在理論上考察學生對基因結構及相關分子遺傳學概念的理解程度,在實踐上主要考察學生從NCBI數(shù)據(jù)庫中尋找基因序列的檢索能力、使用生物軟件設計引物的能力。又如:將“如何利用群體遺傳軟件研究牛TMEM95基因C161X 位點的等位基因頻率[2](從2014年《PLoS Genetics》的一篇SCI論文”A nonsense mutation in TMEM95encoding a nondescript transmembrane protein causes idiopathic male subfertility in cattle“中給定品種基因型頻率[2])?”作為綜合性理論與實踐教學的選題范圍,以此考察學生對基因分型的理解、對群體遺傳學的了解、對生物軟件的熟悉程度。
(3)增加大學生科技創(chuàng)新實驗時間,減少課堂理論講授時間,鼓勵學生充分利用課外時間。利用科創(chuàng)項目活動,講授申請書的撰寫、實驗前期準備、實驗技能操作、實施研究計劃、實驗結果分析和實驗總結等內容,并積極開發(fā)與利用“第二”課堂,增加學生的專業(yè)課程知識。指導動物遺傳學相關內容的大學生科創(chuàng)項目共計25項(含國家級3項),涉及本科生100人,提高了大學生的實踐操作能力。
(4)增加國內、外關于動物遺傳學最新研究進展的文獻閱讀量,訓練本科生講讀文獻(尤其是英文文獻)的能力。從2012年開始,開始引入英文講讀活動,并將此內容考核成績作為本科生《動物遺傳學》課程總成績的組成部分(一般占5%)[3]。通過近3年的改革實踐,本課程的教學效果得到了極大提升,一方面鍛煉了學生閱讀最新文獻的能力,跟進了學科研究進展,另一方面極大提升了學生講解學科前沿的能力。
(5)充分利用其他科研經(jīng)費,解決教學經(jīng)費匱乏問題。從國家精品資源共享課建設經(jīng)費、國家級動物科學實驗教學示范中心建設項目經(jīng)費和國家級科研經(jīng)費中適當資助《動物遺傳學》實驗教學活動,如購置實驗儀器等。
所謂“精品資源共享課”就是以高校教師和學生為服務主體,同時面向社會學習者的基礎課和專業(yè)課等各類網(wǎng)絡共享課程。該課程旨在推動高等學校優(yōu)質課程教學資源共建共享,著力促進教育教學觀念轉變、教學內容更新和教學方法改革,提高人才培養(yǎng)質量,服務學習型社會建設。圍繞“精品課程”和“資源共享”的建設思路,動物科技學院《動物遺傳學》教學團隊一直致力于全面、系統(tǒng)而深入的課程建設,逐步實現(xiàn)了優(yōu)質教學資源的開放與共享,持續(xù)促進了西北農(nóng)林科技大學教學水平的提高。目前,《動物遺傳學》課題組已成功建立了一個面向社會免費開放的網(wǎng)站,并完成了56學時的理論課與實驗課的視頻錄制,指導大學生畢業(yè)論文70余篇,培養(yǎng)了一批具有創(chuàng)新能力的本科生。此外,該課程建設還完成了教育部、陜西省、學校和學院的12項教改內容,發(fā)表了15篇與“動物遺傳學”相關的研究論文(包括3篇SCI論文)[1]。
隨著《動物遺傳學》課程的深入建設與發(fā)展,該課程已從“校級”成長為“國家級”,已從校內公開發(fā)展為國內免費開放,在國內具有很高的地位,同時,它在高質量師資隊伍培養(yǎng)、教學、科研、科研與教學結合等方面發(fā)揮了重要作用:①培育了高質量師資隊伍:4 位主講教師均具有博士學位、均為高級職稱人員、均具有海外留學經(jīng)歷;②極大提升了教學效果:豐富了教學形式與教學手段,緊密地將教學內容與學科前沿結合,增加了大學生的學習興趣,對教與學兩方面同時起到了積極促進作用。③極大推動了科研的進步:本課程組還承擔各類科研項目50余項,指導大學生科創(chuàng)項目25 項(其中國家級3項),研究內容涉及動物遺傳學體系中的基因遺傳變異、群體遺傳學、數(shù)量遺傳學、分子進化和基因工程,為提升西北農(nóng)林科技大學本科生實踐操作能力,起到了積極促進作用;④極大促進了教學與科研的有機融合:本課題組將許多動物遺傳學中最新研究成果融入教材、《動物遺傳學實驗指導》和《基因工程實驗技術》中,實現(xiàn)了科研與教學的融合。
隨著分子遺傳學技術的飛速發(fā)展,本課程已有的一些理論與實踐內容有些陳舊,需要發(fā)展更新。本課程建議將“有絲分裂”和“減數(shù)分裂”合并為一次實驗,即細胞分裂實驗;將“果蠅性狀觀察與雌雄鑒別”和“唾腺染色體制備”合并為一次實驗,即果蠅發(fā)育與唾腺染色體制備;將利用分子標記技術獲得的基因型遺傳效應分析替代質量性狀分析內容;增加分子遺傳學實驗的份量,如:從西農(nóng)薩能奶山羊或秦川牛肌肉組織中提取DNA。此外,刪除、合并經(jīng)典遺傳學中與過于簡單的分離規(guī)律與自由組合規(guī)律相關的內容,發(fā)展新的國際前沿內容,如:表觀遺傳學[3]。講解表觀遺傳學的概念、研究內容、特點、表觀遺傳學現(xiàn)象、表觀遺傳機制,以及表觀遺傳學的實際應用價值。
就教學效果來說,培養(yǎng)大學生的興趣極其重要。那么,如何選擇貼近生活的實例,是目前我國動物遺傳學教師需要認真思考的問題。筆者建議利用陜西省和學校特色,提高我校動物科學專業(yè)《動物遺傳學》課程的教學效果。如:以陜西地方品種、國內著名品種秦川牛為材料,研究肉牛功能相關基因,為陜西肉牛產(chǎn)業(yè)服務。
目前多數(shù)本科生已有很好的英語基礎,為此,建議適當增加遺傳學英語科技詞匯,提升學生對英文研究論文的解讀能力[4]。如此一來,本科生的國際視野可以開闊。由于現(xiàn)在實驗教學中涉及的生物技術具有數(shù)年滯后性,其技術的滯后性對本科生進入研究生層次的學習不利,而通過閱讀國際前沿實驗論文中涉及的生物技術、原理與方法,可以極大地拓展學生的思維,培養(yǎng)實驗嚴謹?shù)暮昧晳T,為進一步深造奠定良好基礎。
建議大學生參加“第二課程”的科研活動,充分利用課外時間,培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新能力。指導大學生科技創(chuàng)新實驗,培訓學生如何撰寫申請書、如何進行實驗前期準備、如何進行實驗技能操作、如何正式實施研究計劃、如何分析實驗結果、如何進行實驗總結,獲得良好效果。截止2014年5月,課題組已為16人(其中動科10人,生命6人)開設了暑假“第二課堂”,很好地訓練了他們的科研能力,其中6位同學順利保送到北京大學、清華大學、中山大學等國內一流大學攻讀碩、博士研究生。
[1]潘傳英,藍賢勇,陳 宏,等.《動物遺傳學》國家精品課程建設及其成效[J].西北農(nóng)林科技大學學報:社會科學版,2010(S1):99-102.
[2]Pausch H,K?lle S,Wurmser C,et al.A nonsense mutation in TMEM95encoding a nondescript transmembrane protein causes idiopathic male subfertility in cattle[J].PLoS Genet,2014,10(1):e1004044.
[3]Byler S,Sarkar S.Do epigenetic drug treatments hold the key to killing cancer progenitor cells[J].Epigenomics,2014,6(2):161-165.
[4]黨瑞華,衣雪梅,藍賢勇,等.英文文獻講讀在動物科學專業(yè)基礎課教學中的應用[J].中國牛業(yè)科學,2012,38(6):97-100.