黃體冉，郭 蓓，劉玉芬，呂鶴書，孫 振，申曉鴻

（1.北京農(nóng)學(xué)院生物科學(xué)與工程學(xué)院，北京 昌平區(qū) 102206 2.農(nóng)業(yè)部都市農(nóng)業(yè)（北方）重點實驗室，北京 海淀區(qū) 102206）

改革遺傳學(xué)實驗教學(xué)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量

黃體冉，郭 蓓，劉玉芬，呂鶴書，孫 振，申曉鴻

（1.北京農(nóng)學(xué)院生物科學(xué)與工程學(xué)院，北京 昌平區(qū) 102206 2.農(nóng)業(yè)部都市農(nóng)業(yè)（北方）重點實驗室，北京 海淀區(qū) 102206）

為提高遺傳學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量，夯實專業(yè)基礎(chǔ)知識，該文立足于都市型高等農(nóng)業(yè)院校遺傳學(xué)實驗教學(xué)實際，分析總結(jié)了教研室在樹立正確的實驗教學(xué)理念、精選實驗教學(xué)內(nèi)容和優(yōu)化實驗教學(xué)方法方面對遺傳學(xué)實驗教學(xué)進行改革的主要措施，為解決有限的實驗教學(xué)學(xué)時與無限的實驗教學(xué)內(nèi)容之間的矛盾，提供了實踐經(jīng)驗和理論基礎(chǔ)。實踐證明，以精選基礎(chǔ)性、驗證性實驗內(nèi)容，增加綜合性大實驗、增設(shè)自主設(shè)計實驗為主題的遺傳學(xué)實驗教學(xué)改革在創(chuàng)新實驗教學(xué)模式，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量方面取得了顯著成績。

遺傳學(xué)；實驗教學(xué)內(nèi)容；實驗教學(xué)方法；人才培養(yǎng)質(zhì)量；改革

遺傳學(xué)是研究生物遺傳和變異規(guī)律的科學(xué)，是都市型高等農(nóng)業(yè)院校多個專業(yè)（生物學(xué)、農(nóng)學(xué)、植保、園藝、種子等）的一門主干基礎(chǔ)課［1］。實驗教學(xué)不僅是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的重要方面，而且是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新思維的重要環(huán)節(jié)［2］，是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和動手能力必不可少的重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)行的遺傳學(xué)實驗驗證性實驗安排較多，探索性實驗少，不利于學(xué)生主觀能動性的發(fā)揮，很大程度上制約著都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。改革遺傳學(xué)實驗教學(xué)有助于提高都市型高等農(nóng)業(yè)院校相關(guān)課程的教學(xué)質(zhì)量，進而夯實人才培養(yǎng)基礎(chǔ)。因此，建立健全遺傳學(xué)實驗教學(xué)體系，培養(yǎng)具有實踐意識和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才，是都市型高等農(nóng)業(yè)院校農(nóng)業(yè)和生命科學(xué)教育面臨的一個重要問題。

1 樹立正確實驗教學(xué)理念，促進實驗教學(xué)改革

高校實驗教學(xué)中心是進行教學(xué)、科研、實驗、開發(fā)的重要基地，是提高辦學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)高標準、高質(zhì)量人才的基本條件之一［3］。實驗教學(xué)不僅僅是單純地向?qū)W生傳授和灌輸知識，而是要逐步確立和發(fā)展學(xué)生在實驗過程中的主體地位，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，使學(xué)生順利實現(xiàn)“掌握基本操作技能—獨立完成實驗—獨立設(shè)計實驗”三部曲的轉(zhuǎn)變［4］。遺傳學(xué)實驗教師應(yīng)緊密結(jié)合時代發(fā)展對遺傳學(xué)人才的需求，及時消化吸收遺傳學(xué)領(lǐng)域最新研究進展，更新教學(xué)觀念，并不斷調(diào)整實驗教學(xué)方法和內(nèi)容，才能更好地開展遺傳學(xué)實驗教學(xué)工作。

2 合理安排實驗教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生綜合素質(zhì)

實驗教學(xué)是理論教學(xué)的進一步深化。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生一方面可以驗證課堂獲得的理論知識，而且還可以通過動手操作，觀察實驗現(xiàn)象、分析實驗數(shù)據(jù)、總結(jié)實驗結(jié)果，從而補充完善理論課上獲得的知識和技能［5］。

2.1 精選基礎(chǔ)性、驗證性實驗的內(nèi)容，鞏固理論課教學(xué)質(zhì)量

驗證性實驗以驗證經(jīng)典遺傳理論為主，其內(nèi)容包括兩大塊。1）驗證性實驗，主要包括三大遺傳規(guī)律的驗證實驗，所用的實驗材料是玉米果穗；果蠅雌雄鑒別和突變類型觀察，所用突變體果蠅主要有白眼、黑檀體、黃體、殘翅、短翅等，以及群體基因頻率的估算等。2）細胞遺傳學(xué)實驗，內(nèi)容包括染色體形態(tài)特征觀察；有絲分裂和減數(shù)分裂的識別與觀察等實驗。驗證性實驗重在鞏固和加深理論學(xué)習內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生遺傳分析的能力。為此，在安排實驗教學(xué)時，教研室適當減少了驗證性實驗的學(xué)時數(shù)，同時將一些在內(nèi)容上有交叉的實驗進行了合并，以最大限度地使學(xué)生在有限的實驗學(xué)時內(nèi)全面掌握基本的遺傳學(xué)實驗技能。

2.2 增加綜合性大實驗，提高學(xué)生動手能力

開設(shè)綜合性實驗是當前遺傳學(xué)實驗教學(xué)改革的重要內(nèi)容。所謂“綜合”包括將學(xué)科間或?qū)W科內(nèi)知識的組合和實驗形式的組合兩個方面的內(nèi)容。綜合性實驗的選取一方面要適應(yīng)學(xué)科發(fā)展的要求；另一方面還應(yīng)能夠切實提高學(xué)生的實驗操作能力。為此，教研室以根尖染色體的制片、花粉母細胞涂抹制片以及果蠅唾腺染色體制片技術(shù)為依托，培養(yǎng)學(xué)生顯微制片的能力，夯實學(xué)生對遺傳基本實驗技能掌握，進而提高學(xué)生的實驗操作能力。

根尖染色體的制片包括臨時制片和永久制片兩部分。臨時制片旨在使學(xué)生學(xué)習對植物組織、細胞的固定、解離、染色、壓片方法，掌握顯微制片的基本原理和步驟。具體實驗時，首先將全班同學(xué)分成兩大組若干小組，其中一大組直接將材料進行固定，另一大組先進行秋水仙素處理，再進行固定。然后各小組按照解離、染色、壓片等步驟完成臨時制片的制作。鏡檢時，各小組分別觀察兩種方法的臨時制片，并思考哪種制片是有絲分裂的制片，哪種制片是染色體制片，分析為什么？最后將分裂相良好的臨時片通過脫蓋玻片、脫水透明和封片等步驟制作成永久片。

2.3 增設(shè)自主設(shè)計實驗，培養(yǎng)學(xué)生科研創(chuàng)新思維

鼓勵學(xué)生自己設(shè)計實驗，創(chuàng)造條件使學(xué)生盡可能早地參與教師的科研工作。設(shè)計性實驗是開放性的實驗，有助于啟發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維。設(shè)計性實驗一般在具有較強應(yīng)用性的實驗中選取。在自主設(shè)計實驗中，清洗玻璃器皿、配制試劑、選取實驗材料、調(diào)試維護實驗儀器、收集、整理、分析實驗數(shù)據(jù)等每一個步驟都應(yīng)由學(xué)生自己完成。這樣就給了學(xué)生充分的自主權(quán)，有利于培養(yǎng)學(xué)生通過查閱文獻資料獨立設(shè)計實驗的能力，進而鍛煉了學(xué)生獨立自主處理實驗中出現(xiàn)的問題的能力，為學(xué)生今后獨立開展工作奠定了堅實基礎(chǔ)。

隨著重組DNA技術(shù)和PCR技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，遺傳學(xué)實現(xiàn)了由經(jīng)典遺傳學(xué)到現(xiàn)代分子遺傳學(xué)階段的轉(zhuǎn)換。為使學(xué)生能夠了解和掌握現(xiàn)代分子遺傳學(xué)的基本實驗技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新思維，必須增設(shè)分子遺傳學(xué)實驗的內(nèi)容。鑒于此，遺傳學(xué)教研組精心設(shè)置了真核細胞DNA的提取與檢測技術(shù)實驗。實驗材料的選取和準備不是由老師提前準備好，而是完全由同學(xué)自己決定，這極大地提高了學(xué)生做實驗的興趣和主動性。教師根據(jù)學(xué)生選取的實驗材料有針對性地進行講解，進而啟發(fā)學(xué)生思考用同一技術(shù)操作規(guī)程提取的不同植物材料DNA數(shù)量和質(zhì)量是否一致的問題？通過課前查閱相關(guān)文獻資料，學(xué)生已經(jīng)基本掌握了DNA提取的技術(shù)和原理，經(jīng)過親自動手操作，再通過把自己的實驗結(jié)果與其他組同學(xué)的實驗結(jié)果進行比較，不但能夠加深學(xué)生對真核生物DNA的提取與檢測技術(shù)的掌握，而且可以大大提高學(xué)生的動手能力。

3 優(yōu)化教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量

學(xué)會一些基本實驗方法和進行實驗的基本技能的訓(xùn)練不是遺傳學(xué)實驗教學(xué)的根本目的，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的科學(xué)思維方法及創(chuàng)造性思維的能力才是遺傳學(xué)實驗教學(xué)的要旨所在。改變了長期以來形成的學(xué)生在實驗中被動接受，實驗教師唱主角的教學(xué)方式，從而使學(xué)生主動參與到實驗教學(xué)中來，為培養(yǎng)學(xué)生從提出問題、思考問題、分析問題到解決問題的良性思維模式奠定了堅實基礎(chǔ)。

3.1 變被動為主動，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性

遺傳學(xué)是一門實驗性很強的學(xué)科，現(xiàn)行的實驗教學(xué)大多以教師為中心，著重強調(diào)教師的“教”，全部的實驗設(shè)計都是圍繞“教”而展開，出現(xiàn)了教師準備多，學(xué)生操作少，學(xué)生只是處于被動接受的一種狀態(tài)［6］。學(xué)生的主要精力放在對實驗步驟的簡單操作、實驗結(jié)果的觀察驗證和實驗報告的撰寫完成上，而對于如何設(shè)計一個完整的實驗，如何合理安排實驗各個步驟，以及如何處理實驗中可能出現(xiàn)的問題卻很陌生［7］。

為了充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習主動性，改變學(xué)生被動接受實驗的現(xiàn)象，教研室設(shè)計了真核細胞DNA提取和瓊脂糖凝膠電泳技術(shù)檢測DNA兩個經(jīng)典的分子遺傳學(xué)實驗。與一般DNA提取實驗不同的是，本實驗植物材料的選取、提取緩沖液的設(shè)計以及DNA提取方法的選擇完全由學(xué)生自主設(shè)計，獨立完成，教師的主要任務(wù)是指導(dǎo)學(xué)生進行實驗。由于不同植物甚至是同一種類植物組織材料的來源、部位、形態(tài)等外在性質(zhì)的不同以及化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)等內(nèi)在特點的差異，在提取基因組DNA時就需要選擇不同的方法或作一些特殊的處理［8］。如提取緩沖液的成分應(yīng)根據(jù)分離對象的不同而做一定的調(diào)整，特別是緩沖液的pH值、保護劑和表面活性劑都要根據(jù)不同樣品進行優(yōu)化［9］。學(xué)生只有在實驗前充分熟悉實驗原理、內(nèi)容、實驗步驟等的前提下，才能有效開展實驗。這樣就徹底改變了學(xué)生只是簡單盲目地加樣，而不知道每次加入不同試劑的作用的奇怪現(xiàn)象，進而使學(xué)生的主觀能動性得到充分發(fā)揮。

3.2 因材施教，充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)

在進行遺傳學(xué)實驗之前，充分了解每位學(xué)生的教育背景，了解學(xué)生所掌握不同的實驗技能以及他們形成的對實驗和問題獨到的解決方法和思想，以此進行教學(xué)方式和方法的調(diào)整。如對基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生采取精講與示范相結(jié)合的教學(xué)方法，對其余學(xué)生則變?yōu)橥怀鲋攸c，有所提升的教學(xué)方法。在實驗教學(xué)中除了常用的顯微鏡、解剖鏡、培養(yǎng)箱等儀器設(shè)備外，還要將現(xiàn)代化的信息技術(shù)、移動終端設(shè)備等應(yīng)用到實驗教學(xué)中，以營造輕松和諧的教學(xué)氛圍。

此外，教研室還致力于充分利用現(xiàn)代先進的計算機等教育信息技術(shù)，將各種規(guī)范的基本實驗操作以及實驗室暫時難以開設(shè)的科學(xué)實驗以Flash動畫、視頻以及虛擬仿真的形式展示出來，逐步建立建成虛擬仿真實驗室。學(xué)生不僅可以利用虛擬仿真實驗室學(xué)習鞏固基本實驗操作，而且可以學(xué)習了解更為系統(tǒng)深入的遺傳學(xué)國際前沿的實驗教學(xué)內(nèi)容。教師提倡并引導(dǎo)學(xué)生合理利用實驗等待時間，學(xué)習學(xué)科前沿的實驗操作技能，以迅速提高學(xué)生的實驗?zāi)芰?。在此基礎(chǔ)上，遺傳學(xué)教研室結(jié)合遺傳學(xué)實驗教學(xué)的特點，在全校率先啟動了顯微互動系統(tǒng)的建設(shè)工作。目前，顯微互動系統(tǒng)建設(shè)已完成論證，儀器設(shè)備基本到位，其他各項工作也穩(wěn)步進行中。這一系統(tǒng)的建立將會使實驗教學(xué)過程中的師生互動更加完善。

3.3 改革實驗教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

在大學(xué)教學(xué)中，教育知識具有高深性、前沿性和探索性，教學(xué)與科研結(jié)合十分緊密，教學(xué)過程是學(xué)習已知與探索未知相統(tǒng)一的過程［10］。采用課堂教學(xué)與課外實驗技能訓(xùn)練相結(jié)合的模式。在實驗課上教師只講解重點、難點和易錯點，以給學(xué)生充分的自主學(xué)習交流時間。教師的主要任務(wù)是通觀全局，發(fā)現(xiàn)學(xué)生實驗中存在不規(guī)范或不正確的操作，及時予以糾正，以提高實驗教學(xué)效率。為此，學(xué)院還專門增設(shè)了實驗室技能訓(xùn)練課程，課程規(guī)定每個學(xué)生每年修完30學(xué)時的實驗室基本技能訓(xùn)練，其中實驗教學(xué)中心10學(xué)時，科研實驗室20學(xué)時。在實驗教學(xué)中心，學(xué)生被要求在教師的指導(dǎo)下參與實驗教學(xué)的準備，如試劑的配制，玻璃器皿的清洗等。在科研實驗室，讓學(xué)生了解實驗室研究方向，掌握實驗室常用儀器設(shè)備的使用及保養(yǎng)方法。通過這一系列訓(xùn)練，學(xué)生不僅鞏固和提高了基本的實驗技能，以及提出問題、分析問題、解決問題的能力，而且還可以提前加入教師的科研團隊，為今后繼續(xù)深造打下堅實的基礎(chǔ)。教學(xué)模式的變化并不等于教育環(huán)節(jié)的缺失，相反，教師更加重視并嚴格規(guī)范實驗教學(xué)的各個環(huán)節(jié)。比如每節(jié)課開始前都通過提問的形式檢查學(xué)生的課前預(yù)習情況，課中嚴格規(guī)范學(xué)生的實驗操作，課后要求學(xué)生認真撰寫實驗報告，并在報告中寫出實驗的收獲與體會。

3.4 完善考核制度，客觀評價學(xué)生的綜合素質(zhì)

為真實全面地對學(xué)生的綜合能力進行評價，教研室在多年實驗教學(xué)中不斷完善考核評價標準，逐步建立了突出學(xué)生實驗過程的評價的理念?？己嗽u價按照實驗操作（50）、實驗報告或?qū)嶒炞髌罚?0）相結(jié)合的方式進行綜合評定。其中實驗操作采取教師根據(jù)學(xué)生的實驗結(jié)果進行現(xiàn)場打分的方式，如果對教師給自己打的分數(shù)不滿意，可以申請重新進行實驗，直到自己對分數(shù)滿意為止。此外，還參照出勤率、實驗室工作規(guī)范、學(xué)生實驗參與度、實驗理論的理解與掌握等因素，這部分的表現(xiàn)目前作為加分因素考慮。今后將隨著遺傳學(xué)實驗教學(xué)改革的深入，對目前的加分因素賦予一定的考核比重，以達到全面客觀評價學(xué)生的目的。實踐證明，這種評價方式不僅極大地提高了學(xué)生學(xué)習的積極性，而且也為學(xué)生的實驗操作技能等綜合素質(zhì)的提升奠定了堅實基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

隨著分子遺傳學(xué)實驗技術(shù)的普及，以及都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展對高素質(zhì)人才的需求越來越大，迫切需要對遺傳學(xué)實驗教學(xué)方法進行探索和實踐。遺傳學(xué)教研室通過精選基礎(chǔ)性、驗證性實驗，增加綜合性大實驗，增設(shè)自主設(shè)計性實驗，增強師生互動教學(xué)交流等方式，不斷改革遺傳學(xué)實驗教學(xué)，旨在培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識的高素質(zhì)人才。但是遺傳學(xué)實驗的教學(xué)改革是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、教師和學(xué)生的共同努力，其中學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的重視和經(jīng)費支持的力度是前提，教師和學(xué)生的努力投入是關(guān)鍵。教師必須深入鉆研教學(xué)內(nèi)容，積極參與科學(xué)研究，緊跟學(xué)科發(fā)展的步伐，才能得心應(yīng)手地指導(dǎo)學(xué)生，為培養(yǎng)更多的具有創(chuàng)新精神的遺傳學(xué)人才做出應(yīng)有的貢獻。

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Reform ing Genetics Experiment Teaching for Improving the Quality of Personnel Training

HUANG Tiran，GUO Bei，LIU Yufen，LU Heshu，SUN Yizhen，SHEN Xiaohong
（1.Beijing University of Agriculture College of Biological Sciences and Engineering，Changping 102206，China；2.Key Laboratory of Urban Agriculture（North）of Ministry of Agriculture People s Republic of China，Haidian 102206，China）

In order to improve the quality of genetics experiment teaching and reinforce the basic knowledge of the specialty，this paper is based on the practice of genetics experiment teaching in urban agricultural colleges and universities，summarized the teaching and research department in establishing the correct experimental teaching idea，selected the experimental teaching content and opti mized the experimental teaching methods to reform the teaching of genetics experimental measures to solve the limited experimental teaching hours and infinite experimental teaching contentbetween the contradictions，provides a practical experience and theoreticalba sis.Practice has proved that the selection of basic，verified experimental content，increased the comprehensive experiment，added in dependent design experiment as the theme of genetics experimental teaching reform in the innovative experimental teaching mode，which are all improved the quality of personnel training hasmade remarkable achievements of talent training.

genetics；experiment teaching content，experimental teachingmethod，quality of personnel training，reforming

Q3－3

A

10.3969／j．issn．1672－4550.2017.03.024

2016－01－22；修改日期：2016－02－23

北京農(nóng)學(xué)院2015年人才培養(yǎng)質(zhì)量提高經(jīng)費——遺傳學(xué)教學(xué)團隊（5046516538／01）。

黃體冉（1986－），男，碩士，實驗師，主要從事實驗教學(xué)與管理、植物分類學(xué)的研究。