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(fā)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(jié)果，尤其是遺傳規(guī)律的研究，不僅需要時間長，而且需要有相當大的統(tǒng)計數(shù)字，所以，有效整合實驗教學內(nèi)容，提高教學效果，使學生在有限的時間內(nèi)盡快提高實驗技能越發(fā)顯得重要。在遺傳學的實驗教學中，我們盡可能地創(chuàng)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(shè)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(tǒng)性

　　將遺傳學實驗教學內(nèi)容進行系統(tǒng)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(tǒng)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(jù)實驗教學大綱要求和我校生物學科發(fā)展的特點，現(xiàn)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(lián)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(guān)實驗內(nèi)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(tǒng)一，結(jié)合實驗室條件，以一種實驗材料經(jīng)過不同處理得到多方面、多層次的實驗結(jié)果，利用不同的實驗方法獲得所需要的實驗結(jié)果。例如：通過蠶豆種子萌發(fā)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(jīng)過低溫或8-羥基喹啉預(yù)處理，

　　(3)將根尖經(jīng)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(jīng)過氯化鈷溶液進行處理，可以獲得染色體結(jié)構(gòu)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(huán)境監(jiān)測。

　　從以上實驗的內(nèi)容來看，各實驗之間具有一定的相關(guān)性，實驗材料的培養(yǎng)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(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)合實際應(yīng)用進行拓展，學習關(guān)于環(huán)境監(jiān)測和污染指數(shù)測定的遺傳學方法，這是一項應(yīng)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(nèi)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(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果蠅的雜交實驗（驗證分離規(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(guī)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(shè)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(yǎng)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(yǎng)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(dǎo)，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(fā)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(fā)現(xiàn)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(jīng)歷了千辛萬苦，其必然會絞盡腦汁分析結(jié)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(fā)了學生進一步探索的創(chuàng)新意識，想方設(shè)法去進一步研究，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新精神。

　　人們在教學中往往將實驗教學從內(nèi)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(diào)探索式實驗的傾向。但是，無論哪一種教學內(nèi)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(guān)系。即使是“探索式實驗”如果老師將實驗的內(nèi)容、方法，設(shè)備等準備得一應(yīng)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(shè)計到結(jié)果分析等多方面得到充分的鍛煉。

　　3有效整合實驗內(nèi)容，增強實驗的趣味性和實用性

　　隨著分子生物學的迅猛發(fā)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(chǔ)以及遺傳性狀進行直接分析已經(jīng)成為可能。為提高學生對學科發(fā)展迅速的適應(yīng)，學習當今最新科研成果，提高學生在分子研究中的實驗設(shè)計能力和動手能力，在經(jīng)典遺傳學的基礎(chǔ)上非常有必要增加分子遺傳學的相關(guān)實驗。將學科發(fā)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(jié)合。其內(nèi)容既包括從蛋白質(zhì)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(jīng)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(guān)的學科，尤其是人類遺傳學的研究。學生本身對關(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)計了一套關(guān)于人類的傳遞，人類遺傳病的傳遞。讓學生利用業(yè)余時間，在自己的親戚朋友的家庭中進行調(diào)查，進而總結(jié)和驗證遺傳規(guī)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(fā)生、遺傳病的防治起到指導(dǎo)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(guān)于人類正常性狀表現(xiàn)規(guī)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(xiàn)報以了極大的關(guān)注。當一個性狀有不同表現(xiàn)的時候，并非一定有一個是正常的，而其它的表現(xiàn)是不正常的，實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)計了一個方案，統(tǒng)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(xiàn)情況，最后得出了這樣一個結(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。但同時學生們也發(fā)現(xiàn)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(fù)雜性，包括反映規(guī)范、外顯律等問題。而先天性耳聾系譜的調(diào)研，掌握了遺傳的異質(zhì)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(fā)病情況調(diào)查遺傳疾病的傳遞同樣具有一定的規(guī)律，學生通過對患者家系的調(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際基礎(chǔ)，使學生對這一條文具有更加清楚的認識。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)的遺傳機制進行了系統(tǒng)分析，使學生對遺傳病的發(fā)病基礎(chǔ)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(lǐng)導(dǎo)的直接關(guān)心下，實驗經(jīng)費得到了大力的支持，使我們的實驗教改得到了物質(zhì)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(shè)計實驗路線，統(tǒng)籌安排實驗經(jīng)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(jié)合，與科研項目密切結(jié)合，促進科研與項目的結(jié)合，為開發(fā)新的實驗教學內(nèi)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(jīng)掌握了必要的實驗技術(shù)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(jié)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(jié)果。這樣，不僅使學生全面、系統(tǒng)地掌握了遺傳相關(guān)實驗的結(jié)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(yīng)用密切結(jié)合。例如，我們結(jié)合所學知識與北京市的環(huán)境保護以及綠色奧運等方面進行有機的結(jié)合，設(shè)計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(jié)構(gòu)等方面作用效應(yīng)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(yīng)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(zhì)，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(chuàng)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(diào)動學生的思維活動的基礎(chǔ)上，鍛煉培養(yǎng)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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