整体优化_遗传学实验内容的整体优化与探索

遗传学实验内容的整体优化与探索

《遗传学》是生物科学专业的基础课之一，是一门运用严密逻辑推理和大 量实验论证来揭示生命奥秘的学科。实践教学是大学生素质养成和能力培养的重 要环节，是沟通理论与实践的桥梁，是培养创新能力的源头。遗传学实验课是高 等学校生物学科一门实践性很强的学科，内容博大，涉及的知识面广，尤其是分 子生物学的快速发展从广度和深度等层面极大地丰富和拓展了经典遗传学的内容。

近年来，为了全面开展素质教育，体现实验内容改革以学生为中心，逐步培养学 生创新能力和创新思维的教学理念，我系认真分析现有遗传学实验内容的现状和 特点，并进行有益的探索和尝试，为学习分子生物学实验技术和基因工程实验技 术打下良好的基础。

一、遗传学实验内容的现状和特点 高校实验教学的目标是训练学生有较强的动手操作能力，提高设计实 验和分析解决实验问题的能力[1]。遗传学实验教学服从于理论教学，当前遗传 学实验内容主要存在以下问题：教学内容陈旧，验证实验较多，综合设计实验较 少，缺乏新技术、新方法的内容[2]，因此，不能满足学生掌握新技术、新方法 的要求，学生分析问题解决问题的能力得不到锻炼。

为了跟上现代遗传学的快速发展，进一步提高实验教学质量，培养具 有创新精神和实践能力的人才，必须进行实验体系和教学内容的改革。新体系主 要以加强基础、重视应用、开拓思维、培养能力、提高素质为核心，重新整合实 验内容，将原有实验内容分成经典遗传学、细胞遗传学、分子遗传学和群体遗传 学四个模块，每个模块的实验内容进行整合优化，让学生参与到实验的各个环节， 提高其解决实际问题和动手操作能力，为实际应用和从事科研工作打下基础[3]。

二、遗传学实验内容的整体优化 1.经典遗传学模块。传统的经典遗传学实验包括果蝇饲养以及生活史 观察、果蝇的性别鉴定及突变体观察、果蝇唾腺染色体的制备与观察、果蝇单因子实验、果蝇的双因子实验、果蝇的伴性遗传和基因的连锁交换及三点测交等实 验内容，整合优化后改为果蝇杂交大实验，见图1。实验材料为黑腹果蝇的纯系 野生型(红眼、长翅、灰身、直刚毛)和突变型(白眼、长翅、灰身;白眼、小翅、 焦刚毛;红眼、残翅、黑檀体)。并告诉同学们眼色位于果蝇的X染色体上;体色、 翅型、刚毛形态均为于常染色体上。让学生根据所学的分离定律、自由组合定律、 连锁互换定律、伴性遗传、三点测验等理论知识设计实验，例如正交：檀黑身(雌)× 灰身小翅焦刚毛白眼;反交：灰身小翅焦刚毛白眼(雌)×檀黑身。学生通过设计实 验一方面能加深对理论知识理解和应用，另一方面锻炼了学生实验设计能力。学 生自己培养果蝇，观察记录，写出实验报告，并运用理论分析实验结果。

学生在实验过程中出现的问题或发现的现象可以先查阅相关资料，然 后与指导老师商量，写出具体解决方案，这个过程锻炼了学生独立思考问题、解 决问题的能力。传统的教学将这些实验分开来做，而且都是提前告知学生怎么做， 去验证一些现象或规律等，整合后，将验证实验改为综合实验，并具有一定的连 续性，学生还可以自己动手参与进来，尽管实验内容没有变，学生积极性却提高 了，不仅培养了学生多种实验技能，而且增强了学生的综合素质。

2.细胞遗传学模块。细胞遗传学模块中植物细胞有丝分裂的制片和观 察、植物微核实验、姊妹染色单体分染技术、植物染色体核型分析和植物多倍体 的诱发及细胞学鉴定等实验内容主要是锻炼学生培养材料、制片、染色、观察、 分析。整合后的内容改为蚕豆根尖细胞不同处理后的观察与分析，见图2。实验 前将学生分组，把实验步骤和注意事项讲清楚，让学生自己培养材料，并鼓励学 生材料和处理试剂自选，如“多倍体诱发与鉴定”实验，让学生自主选用不同的实 验材料，摸索秋水仙素适宜浓度和最佳处理时间，研究探讨影响染色体加倍效果 的不同因素[4]。

这样学生实验的兴趣大大地激发，主动性得到发挥，并且学生在实验 过程中还会发明一些小装置，例如：在暖壶盖边缘一圈打孔穿线，做成网状，然 后在孔上滴蜡封孔，制备水培的培养瓶，简单、耐用、环保、经济。

传统教学内容中，这些实验分开讲解，尽管观察的实验结果不同但是 实验步骤大同小异，学生就会感觉实验过程单一，没有创新，没有兴趣，从而影 响实验效果。整合后学生分组培养材料，同时制片观察实验结果，同一时间内就 可完成几个实验的内容，不仅解决了实验学时少的现实问题，而且将枯燥单一的 实验教学改为灵活多变的内容，提高了学生的积极性，加深了学生对理论知识的 掌握。另外，学生还可以自选材料进行相应的设计研究，培养学生查阅资料、分析问题和解决问题的能力，教学效果也提高了。

3.分子遗传学模块。分子遗传学的实验主要包括突变型的筛选与检出、 突变型的鉴定、DNA提取及纯化和PCR扩增及检测，整合后改为大肠杆菌基因突 变型的筛选与鉴定，学生从突变体的诱导，到鉴定，每一步都需要自己查阅资料， 理论联系实际进行操作。比如突变体的诱导可以通过多种方法(包括物理的和化 学的)，学生可以任选一种进行诱导。突变具有多方向性，实验结果没有唯一性， 这样学生实验内容灵活多样，学生的主观能动性，积极主动性得到很好发挥。

4.群体遗传学模块。群体遗传学的实验主要包括人类ABO血型的群体 遗传学分析、人类指纹的群体遗传学分析和人类对苯硫脲尝味能力的遗传分析， 这些实验的主要目的是通过对人类群体遗传性状基因频率的分析，了解群体基因 频率测算的一般方法;加深理解遗传平衡定律，了解改变群体平衡的因素。保证 教学目的不变的情况下，将3个实验整合为人类群体一些遗传性状的调查和分析， 学生可以任选某一感兴趣的遗传性状进行调查、分析，写出相应的调查报告。

三、教学效果 我系遗传学实验内容整合以后，经过2年的尝试，学生普遍反映良好。

实验内容灵活，学生自由选择，大大激发了学生的探索热情，提高了学生的学习 积极性与主动性。学生实验过程中会发现很多问题，通过查阅资料和教师讨论， 得到结果，锻炼了学生科学思维的能力。大多实验是分组完成，学生在实验过程 中意识到团队协作的重要性，懂得了实验的成功需要每个成员积极配合，团结协 作。对今后的科学研究有一定的帮助。尽管实验内容整合以后大多数变成了综合 型实验，学生参与机会多了，但是教师应该在实验前做好实验指导的关键环节， 使学生在实验思想和态度的培养、实验方法和条件的确定等方面都受到系统的训 练。保证实验顺利开展。同时，教师也需要不断学习和探索新的实验方法，完善 教学内容，改革考核制度，跟上学科发展的步伐。

作者：秦永燕 刘瑞祥 李云玲 连鹏 来源：教育教学论坛 2014年51 期