遗传学实验教学改革的实践与探索-李雅轩.docx

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1、 中国科技论文统计源期刊 (中国科技核心期刊 ） 实 验 技 术 与 管 理 EXPERIMENTAL TECHNOLOGY AND MANAGEMENT Y .23 No, 4 APR. 2006 遗传学实验教学改革的实践与探索 李雅轩，赵昕，胡英考，张飞雄，晏月明 (首都师范大学生命科学学院，北京 100037) 摘要：遗传学实验课是大学生物教学中一门非常重要的实验课程。构建一种在坚持教师的主导作用的同时 , 可以积极发挥学生的主体作用的开放式教学模式，有效整合实验教学系统，引入开放式教学方法，这些在实 验教学中都具有重要的意义。实践证明：遗传学实验教学模式的改革，使学生的综合素质得到了有

2、效的提髙。 关键词：遗传学实验；教改；素质教育 中图分类号： G420 文献标识码： A 文章编号： 10024956(2006)04-0099-03 The Practice and Exploration in the Innovation of the Genetics Experiment Teaching LIYa-xuan, ZHAO Xin, HUYing-kao, ZHANG Fei-xiong, YAN Yue-ming (College of Life Science, Capital Normal University, Beijing 100037, China) Ab

3、stract ； Genetics experiment is a veiy impiortant course of college biology teaching. It is important to form an open teaching mode while the teacher is playing the leading function and to give free rein to the students. This mode can effectively organize conformity didactical system and introdnee a

4、n opening teaching method. It is proved that the innovation of the teaching mcxJe of the genetics experiment has effectively improved the students * integrative diathesis. Key words； genetics experiment; teaching reform； diathesis education 随着遗传学的迅猛发展，遗传学的实验教学在 学生的学习中占有越来越为重要的位置。在大学的 生物教学中，由于课时的限制以及

5、遗传学课程的特 点，往往有些实验课程在半天的实验课中见不到实 验结果，尤其是遗传规律的研究，不仅需要时间长 , 而且需要有相当大的统计数字，所以，有效整合实 验教学内容，提高教学效果，使学生在有限的时间 内尽快提高实验技能越发显得重要。在遗传学的实 验教学中，我们尽可能地创造条件，提髙开放式教 学在实验教学中的比重，以提高学生分析问题 、设 计实验以 及解决问题的综合性能力。在这种教学理 念下，我们主要进行了以下几个方面的有益的改革 与尝试。 1有效整合实验教学体系，增强学生对知 识掌握的系统性 将遗传学实验教学内容进行系统化整合，并进 收稿日期： 2005-06-29修改日期： 2005-0

6、9- 16 作者简介：李雅轩（ 1光 5 ），女，硕士，副教授，研究方向：分 子细胞遗传学 基金项目： 2003年首都师范大学教学改革课题 （ 03530667). 行了实验教学教材的编写工作。使学生在学习中有 系统地进行，并把所学知识进行有序地梳理，使实 验教学能够自成体系，而不是一个个支离破碎的片 段。根据实验教学大纲要求和我校生物学科发展的 特点，现将遗传学实验课程分为四个系列：植物细 胞遗传学系列、动物细胞遗传学系列、果蝇遗传学 分析系列实验及分子遗传学实验在这四个组成部 分中，彼此既独立成章，又相互联系，使学生在学 习中能够从多方面提高综合分析问题的能力。 在遗传学实验体系中，以植物

7、细胞遗传学系列 实验为例，实验中采取教师将相关实验内容、题目 与学生共同探讨决定的方法，所利用的实验材料尽 量统一，结合实验室条件，以一种实验材料经过不 同处理得到多方 面、多层次的实验结果，利用不同 的实验方法获得所需要的实验结果。例如：通过蚕 豆种子萌发后的不同实验处理，可以进行以下几方 面的研究： (1) 进行细胞周期观察，研究不同因素对于细 胞周期的影响作用； (2) 将根尖经过低温或 8-羟基喹啉预处理， 可以获得良好的组型分析玻片标本； (3) 将根尖经过适当浓度的秋水仙碱溶液处 理，可以获得多倍体材料； (4) 将根尖经过氯化钻溶液进行处理，可以获 得染色体结构变异细胞； (5)

8、 将根尖利用多因素进行处理，可以进行微 核测试，研究各种因素对生物细胞的影响作用以及 进行环境监测。 从以上实验的内容来看，各实验之间具有一定 的相关性，实验材料的培养方法一样。但是处理方 法不同，通过不同的处理，我们既对正常细胞的生 活周期有所研究，并掌握了细胞核型的分析方法 , 同时，对异常情况下所引起的染色体畸变现象有所 了解，既包括了染色体的结构变异，也包括了染色 体的数量变异，并由此引申，结合实际应用进行拓 展，学习关于环境监测和污染指数测定的遗传学方 法，这是一项应用非常广泛且可行性极强的实验 方法。 在果蝇的遗传学实验中，实验内容有以下几个 组成部分： 野生型果蝇的采集，识别与鉴

9、定； 实验果蝇的培养（包括培养基的配制 ）； 观察果 蝇的生活史和不同的突变类型； 观察果蝇唾腺染 色体的数目、形态以及结构特征； 果蝇的杂交实 验（验证分离规律，自由组合规律，连锁互换规 律和伴性遗传规律 ）； 果蝇同工酶实验 （ 分析研 究果蜗群体基因频率和基因型频率，亲子代之间性 状传递的规律等问题 )。 虽然同样以果蝇作为实验材料，但是，通过不 同的实验操作，可以在细胞水平、个体水平，以及 群体水平进行多层次、多角度的研究，获得 了非常 好的实验效果。 2引入开放式教学方法，提高学生学习的 积极性和主动性 为了锻炼学生设计实验、解决问题的能力，我 们加大了开放式实验教学的比重 。由 于

10、开放式实验 教学需要学生自己制定实验方案，所以，不但要求 学生掌握实验原理、步骤，还需要通过对比、分 析，以获得最好的实验方案，这样，非常有利于培 养学生的自学能力，同时拓宽了学生的知识面； 在开放式实验中，培养了学生的动手能力，教 师有更多的时间与机会有针对性地进行辅导，真正 作到因材施教。实验中学生获得了充分的自由度， 以促使学生主观能动性的充分发挥， 即使在实验操 作中有所失败，这也同样会促使学生积极思考，效 果同样重要。因为科学研究的特征是失败往往多于 万方数据 成功，否定多于肯定，失败、否定的意义绝不亚于 成功与肯定。正如英国化学家戴维所说： “我的那 些最重要的发现是受到失败的启示

11、而做出的 ” 。学 生掌握不好的实验过程可以多次进行，这样对于提 高动手能力是非常有益的； 同时，在开放式实验教学中，学生在实验中经 历了千辛万苦，其必然会绞尽脑汁分析结果，推理 得出合乎逻辑的解释，当然也就会得到一些意想不 到的收获。这样就使得学生分析问题，解决问题的 能力得到了提髙，而对于意外的收获，又激发了学 生进一步探索的创新意识，想方设法去进一步研 究，培养了学生的创新精神。 人们在教学中往往将实验教学从内容及目的上 简单地分为 “验证性实验 ” 和 “ 探索式实验 就 目前而言，存在着一种否定验证性实验，而过分强 调探索式实验的倾向。但是，无论哪一种教学内 容，其成效大小，是否成功

12、，往往与教学方式、方 法具有重要的关系。即使是 “ 探索式实验 ” ，如果 老师将实验的内容、方法，设备等准备得一应俱 全，学生在做完实验后，其效果也不会很好，学生 只是进行了照方抓药；而对于验证性实验 而言，如 果采用开放式教学方法，同样会使学生从实验设计 到结果分析等多方面得到充分的锻炼。 3有效整合实验内容，增强实验的趣味性 和实用性 随着分子生物学的迅猛发展，尤其是多种生物 基因组计划的实施，利用分子手段对遗传基础以及 遗传性状进行直接分析已经成为可能。为提高学生 对学科发展迅速的适应，学习当今最新科研成果， 提髙学生在分子研究中的实验设计能力和动手能 力，在经典遗传学的基础上非常有必

13、要增加分子遗 传学的相关实验。将学科发展的最新科研成果和前 沿知识有机地整合于实验教学改革中，并将科研与 教学相结合 。其内容既包括从蛋白质水平对性状的 直接分析，也包括了对 DNA进行直接的操作。在 目前条件下，由于实验室条件，实验课时等限制， 有些实验还不能在本科实验中进行，我们就采取利 用录像、 DVD等资料片的播放，增强学生的感性 认识，使学生能够比较直观地获得实验经验。 遗传学是一门实验性的学科，同时又是一门与 人类生活密切相关的学科，尤其是人类遗传学的研 究。学生本身对关于自身的遗传现象非常感兴趣， 因此，根据以往的研究成果，设计了一套关于人类 遗传现象的实验方案，内容包括人体一些

14、正常性状 的传递，人类遗传病的传递 让学生利用业余时 间，在自己的亲戚朋友的家庭中进行调査，进而总 结和验证遗传规律。这样既可以强化所学知识，也 对学生正确认识遗传病的发生、遗传病的防治起到 指导作用，同时还有利于提高学生的学习兴趣和锻 炼学生分析问题、解决问题的综合能力。 (1) 关于人类正常性状表现规律的研 究这个 问题是一个非常有意思的题目。古往今来，人们一 直对于自身的表现报以了极大的关注。当一个性状 有不同表现的时候，并非一定有一个是正常的，而 其它的表现是不正常的，实际上有可能这一性状的 多种表现都是正常的。例如人类的眼睛，有单眼皮 和双眼皮之分，我们就设计了一个方案，统计学生 本

15、人、兄弟姐妹、父母双亲、甚至包括祖父母、姑 表亲、姨表亲的表现情况，最后得出了这样一个结 论：这 一 性状表现是由单基因控制的遗传，并且双 眼皮为显性性状，单眼皮为隐性性状。但同时学生 们也发现了另一个有趣的问题：就是有时一个人的 两只眼睛 ，一 只眼为双眼皮，另一只眼为单眼皮 ， 这又是为什么呢？通过这一问题的提出，学生们对 此展开了充分的讨论，进一步理解了遗传的复杂 性，包括 反映规范、外显律等问题。而先天性耳聋 系谱的调研，掌握了遗传的异质性问题。如此等 等，不仅强化了学生所学的知识，同时拓展了知识 面，增强了学生分析问题、解决问题的能力。 (2) 遗传病的发病情况 调查遗传疾病的传递

16、同样具有一定的规律，学生通过对患者家系的调 查，明确了某些疾病的遗传方式、亲子代之间同时 发病的可能性，以及亲代为表现正常但具有一定概 率是携带者的可能情况下，子代患病的可能，为婚 姻法中避免近亲婚配提供了实际基础，使学生对这 一条文具有更加清楚的认识。关于遗传病的隔代表 现、交叉遗传以及限性遗传和连续表 现的遗传机制 进行了系统分析，使学生对遗传病的发病基础具有 更加深刻的认识。 4有效整合实验室资源，开放实验室，进 行本科生立项研究 在校系两级领导的直接关心下，实验经费得到 了大力的支持，使我们的实验教改得到了物质上的 保证。在两年中，先后进行了四项实验教改立项。 使学生在教师的帮助下，通

17、过自己选题，设计实验 路线，统筹安排实验经费，进行必要的研究探索， 得出理想、准确的实验成果。 在研究立项的选题上，一方面注意与实验教学 密切结合，与科研项目密切结合，促进科研与项目 的结合，为开发新的实验教学内容做好充分的准备 工作。例如，在实验教学中学生进行了动物和植物 细胞染色体的观察，已经掌握了必要的实验技术， 但是 ，由 于条件和学时的限制，不可能每一个学生 都进行实验结果与电脑分析的对接，因此，我们进 行了实验立项，使一部分学生可以通过电脑分析， 记录下全部实验结果。这样，不仅使学生全面、系 统地掌握了遗传相关实验的结果，也为实验教学留 下了完整的教学资料。另一方面，与实际应用密切

18、 结合。例如，我们结合所学知识与北京市的环境保 护以及绿色奥运等方面进行有机的结合，设计了北 京部分 水资源环保状况的调査分析；结合人体遗传 与健康问题，进行了维生素与一些微量元素对细胞 分裂周期以及染色体结构等方面作用效应的研究。 这些题目的确立，深受学生的欢迎。通过实验室开 放立项的研究，学生提髙了应用所学知识解决实际 问题的能力，其成效显著。并撰写出具有一定水平 的科研小论文，在校级实验室开放立项成果的评比 中得到肯定。 在实验教学中从多方面提高学生的综合素质， 是我们教学中的宗旨。通过教学体系的改革，开放 式实验教学的探索，为学生进行自主性学习创造了 条件，使学生的实验活动不再是简单的

19、照方抓药， 按 图索骥，而是在充分调动学生的思维活动的基础 上，锻炼培养学生的动手能力，分析能力，使学生 的综合水平得到了较大的提高。 参考文献 【 References): 1 钟启泉 -现代教学论发展 M.北京：教育科学出版社， 1992. 2 杨凤珍 .专 实验研究一强化学生创新能力，提供个性发展空 间的手段 J.实验技术与管理， 2 1, 18 (5): 83-87. 3 张肀 .创新教育本质论 J.教育参考， 2000 ( 5). 4 李曼铭，王延枝 .搞好生物化学实验室建设提高教学质量 J.实验技术与管理， 1999, 16 (5): 40-42. 5 罗建平，周建芹，姜绍通，等 .改革生物化学实验教学提高学 生动手能力 J.实验技术与管理， 2003, 20 (4) 101-104. 深入学习贯彻党的十六大和十六届五中全会精神，以科学发展观统领教育的改革与发展。 摘自教育部 2006年工作要点