遺傳學研究性教學示范課程的實踐與體會

摘要：遺傳學作為生命科學本科階段所要學習的一門基礎(chǔ)的專業(yè)必修課程，遺傳學課程建設情況、教學水平和研究水平， 是衡量生物學相關(guān)學科、專業(yè)整體水平的一個重要標準。因此， 加強遺傳學課程的建設與教育教學創(chuàng)新， 是高校學科建設的重要內(nèi)容。本文總結(jié)了我校在遺傳學研究性教學示范課程建設方面的一些探索性工作，旨在與廣大同行進行交流與探討。

關(guān)鍵詞：遺傳學；研究性教學；示范課程

由于現(xiàn)代生物學的飛速發(fā)展，遺傳學尤其是分子遺傳學部分的內(nèi)容更新很快，單純依靠教科書乃至書本參考書，都會跟不上知識更新的速度；另外，遺傳學的研究領(lǐng)域?qū)拸V，與眾多學科交叉融合，形成了許多分支學科。因此，繼續(xù)采用老師講學生被動學的模式進行遺傳學的教學已不能滿足遺傳學飛速發(fā)展的需要，在遺傳學的教學中開展研究性教學勢在必行。

研究性課程以其獨特的創(chuàng)新品格和實踐魅力，深受課程研制者和實踐者所關(guān)注，成為二期課改的亮點，但同時它又是當前課改的難點。為搞好我校遺傳學課程的研究性教學，我們進行了如下的探索：

一、對課程體系和教學內(nèi)容進行整合和優(yōu)化

遺傳學是我校生命科學學院的主干課程，包括《遺傳學》和《遺傳學實驗》兩門獨立課程，《遺傳學》的教學課時數(shù)是54學時（3個學分），《遺傳學實驗》的課時是36學時（1個學分）。但是遺傳學的教學內(nèi)容幾乎涉及到了遺傳學科的方方面面，這就造成了知識容量大而課時少的矛盾；其次，隨著學校教育體制的

改革和辦學方向的戰(zhàn)略性調(diào)整，生命科學院由原來單純的師范專業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在的

生物教育專業(yè)、生物技術(shù)專業(yè)、生物工程專業(yè)和海洋專業(yè)，同時還有國家理科基

地；另外，遺傳學的授課對象除了生命科學院的各專業(yè)學生外，還有中北學院和強化部的學生。由于各專業(yè)的培養(yǎng)目標有所側(cè)重，學生的知識結(jié)構(gòu)和專業(yè)基礎(chǔ)差異較大。因此，遺傳學的教學工作面臨著許多困難與挑戰(zhàn)。

根據(jù)遺傳學的學科特色和遺傳學教學的實際需要，我們對國內(nèi)外目前比較普遍使用的遺傳學教材的內(nèi)容體系進行了系統(tǒng)的比較和研究，對本校生物專業(yè)已修完遺傳學課程的本科生和研究生進行了訪談，對中學的新課改，以及中學的生物學教學要求進行了調(diào)研，聽取他們對高校遺傳學教材體系構(gòu)建和遺傳學教學過程的建議和要求。在此基礎(chǔ)上，我們編寫了《遺傳學》和《遺傳學實驗》兩部教材，由科學出版社于2013年6月出版發(fā)行，這兩部教材都被遴選為南京師范大學重點教材。

新編教材在保持現(xiàn)有教材風格和優(yōu)點的基礎(chǔ)上，通過全體編著人員的共同努力，形成了如下特色：

（一）凸顯遺傳學的學科特色，凡是在其他相關(guān)教材中應該闡述清楚的內(nèi)容均不列入本教材，例如，細胞的結(jié)構(gòu)、細胞分裂、DNA的結(jié)構(gòu)、DNA的復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程等。

（二）以基因為主線，按照基因概念的形成和發(fā)展的順序，系統(tǒng)介紹基因的結(jié)構(gòu)、功能、定位、重組、突變、基因工程和調(diào)控等核心內(nèi)容。

（三）連鎖與交換是整個遺傳學的靈魂。本教材以最大的篇幅對連鎖與交換的概念、連鎖與交換規(guī)律、連鎖與交換的證據(jù)、連鎖與交換的意義、連鎖遺傳分析、連鎖遺傳圖的繪制、真核生物的連鎖與交換、細菌和噬菌體的連鎖與交換、真菌的連鎖與交換等內(nèi)容進行了比較全面和系統(tǒng)的闡述。

（四）基因定位是研究基因功能和進行遺傳操作的關(guān)鍵，本教材將其獨立成章，對各種遺傳標記和基因定位的常規(guī)技術(shù)和方法進行歸納和介紹，不僅使學生明確相關(guān)概念，同時了解各種基因定位方法。

（五）孟德爾定律是遺傳學科的基石，但是由于當時理論和技術(shù)的局限，孟德爾的假說也存在許多缺陷，為了幫助學生系統(tǒng)學習孟德爾的遺傳規(guī)律，同時將細胞遺傳學與現(xiàn)代遺傳學密切地聯(lián)系在一起，在介紹孟德爾遺傳規(guī)律之后，進一步對孟德爾的遺傳規(guī)律進行了補充和發(fā)展。

（六）細胞遺傳和分子遺傳是遺傳學科的兩條主線，本教材對這兩部分內(nèi)容都進行了擴充。在細胞遺傳學部分加入了“核型與核型分析”的內(nèi)容，在分子遺傳學部分加入了“基因組與基因組學”、“蛋白質(zhì)組與蛋白質(zhì)組學”和“生物信息學”等內(nèi)容。

（七）我們學習和掌握遺傳學知識的目的，除了開發(fā)和利用基因資源為人類服務之外，還應該加強遺傳保護，減緩重要遺傳資源衰退或滅絕的速度，保持遺傳多樣性。因此，在本教材中引入“保護遺傳學”這一章，增強學生保護遺傳資源的意識。

（八）《遺傳學實驗》教材的內(nèi)容選擇和實驗安排緊扣《遺傳學》教材的知識體系，實驗內(nèi)容涵蓋細胞遺傳、分子遺傳、群體遺傳、數(shù)量遺傳、人類遺傳、動物遺傳、植物遺傳、微生物遺傳等不同領(lǐng)域，各個實驗的取材方便，操作簡潔，涉及的內(nèi)容與日常生活息息相關(guān)。

二、將創(chuàng)造性和自主性學習的要求貫穿于整個教學過程中

在研究性教學中，教師不僅要傳授知識，而且要遵循認知規(guī)律，以學生為中心，設計教學過程、提供教學資源、提供學習建議，對整個學習過程進行控制，關(guān)鍵環(huán)節(jié)上對學生進行啟發(fā)、激勵、引導和指導，并及時對學習效果進行評價，使學生從理解和接受式的被動學習轉(zhuǎn)變?yōu)樘剿骱脱芯渴降淖灾鲗W習。

為了激發(fā)學生學習熱情和對遺傳學科的學習興趣，在每章開始之前都向?qū)W生提出一些前瞻性問題，讓學生借助網(wǎng)絡和學校數(shù)據(jù)資源進行預習，在課堂教學中對一些熱點問題進行隨堂討論，在每章結(jié)束之后布置一些重點問題讓學生進行探究，使學生的學習不再是死記硬背，而是主動地去進行探索。

三、精選實驗內(nèi)容，激發(fā)學生的學習興趣和研究熱情

遺傳實驗課程歷史悠久，隨著科技的進步和科學的發(fā)展，實驗內(nèi)容在不斷地擴充、更新與深化，但是，在遺傳史上的一些經(jīng)典實驗仍然需要保留，因為這些實驗的原理和設計精髓對現(xiàn)代生物學研究仍然有著不可替代的科學意義。然而，遺傳學實驗課的學時數(shù)又很少，如何解決這個矛盾？在遺傳學實驗課程的教學中，我們主要進行了如下的探索：

（一）精選經(jīng)典實驗，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

像果蠅的雜交這樣的傳統(tǒng)實驗，它的實驗原理和設計精髓對現(xiàn)代生物學研究仍然有著不可替代的科學意義，因此仍然需要保留，但是我們絕對不能像以前那樣，讓學生一步步地按照實驗教材的步驟去操作、去驗證，學生能夠發(fā)揮創(chuàng)造性的機會很小，而且有些學生可能在中學就做過了這樣的實驗。為了克服傳統(tǒng)實驗的不足，培養(yǎng)學生的探究意識和創(chuàng)新能力，我們只給學生提供果蠅品系和研究目標，讓學生自己去設計實驗方案，在規(guī)定的時間內(nèi)自己確定研究進程，最終將整個研究過程形成一個綜合報告。經(jīng)過幾屆學生的實踐，我們發(fā)現(xiàn)效果非常好，學生可以選擇不同的雜交方式、選擇不同的基因去進行分析，既驗證了相關(guān)的遺傳理論，又發(fā)揮了自己的創(chuàng)造性。

（二） 注重綜合性實驗，強化操作能力

綜合性實驗教學是指實驗內(nèi)容涉及本課程的綜合知識或與本課程相關(guān)的其它課程多個知識點的實驗， 要求學生綜合已學的知識來設計和操作實驗。主要目標是培養(yǎng)學生的綜合分析能力、實驗動手能力、數(shù)據(jù)處理能力、查閱資料能力以及運用多學科知識解決問題的能力， 學會應用不同的方法和技術(shù)來完成預定的實驗內(nèi)容。在研究性遺傳學實驗示范課程的教學中，我們設計了多個綜合性實驗，例如， “人類基因組DNA 的檢測與分析”實驗，推薦學生用自己的指甲、口腔粘膜和毛囊作為材料，提取自己的基因組DNA，進行瓊脂糖凝膠電泳，應用圖像分析軟件對照片上的圖形進行測量，構(gòu)建DNA 片段大小回歸方程，并且根據(jù)回歸方程計算出各未知DNA 的相對含量，比較和評價各種材料的實驗結(jié)果。因為是對自己的DNA 進行分析，所以學生對實驗的熱情都很高。

四、培養(yǎng)學生科技文獻獲取和利用能力

遺傳學的內(nèi)容更新很快，單純靠教科書和參考書，跟不上知識更新的速度，因此閱讀科技文獻成為獲取最新學術(shù)進展的最佳方法。另外，每個學生將來走向工作崗位后，都可能從事一定的科研或教學活動，利用科技文獻的機會是在所難免的。所以獲取和利用科技文獻的能力應在大學階段得以充分培養(yǎng)。我們主要采取了如下措施：

（一）向?qū)W生介紹國內(nèi)外的一些與遺傳學相關(guān)的重要雜志名錄、科技文獻的檢索方法、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫及其使用方法等；

（二）要求學生完成1篇課程論文。教師只提出論文的寫作和格式要求，但不擬定具體的題目，由學生根據(jù)自己的興趣或最關(guān)注的問題自定選題，然后查閱文獻，在課程結(jié)束之前，每個學生都必修提交1篇與遺傳學相關(guān)的綜述文章，并按照一定比例計入最終成績。

（三）鼓勵學生參與遺傳學任課教師的課題，在老師指導下，積極申報江蘇省和南京師范大學的大學生實踐創(chuàng)新項目。在科研訓練方面，已經(jīng)取得了理想的成果，每位遺傳學任課教師每年都指導由學生自動組成的課題組，成功申請了江蘇省和南京師范大學的大學生實踐創(chuàng)新項目，而且取得了很好的研究成果，已有多個課題組在國內(nèi)權(quán)威期刊上發(fā)表了相關(guān)的研究論文。

總之，通過遺傳學各任課教師的共同努力，我校的遺傳學研究性示范教學工作取得了明顯的成效，初步達到了創(chuàng)造性教與學的目的，教學質(zhì)量有了進一步的提高，為進一步做好我校的遺傳學教學工作、不斷提高我校的遺傳學教學質(zhì)量奠定了良好基礎(chǔ)。我校的遺傳學研究性示范教學實踐表明，高校的課程教學只有通過改革，緊跟社會和科學發(fā)展步伐，才能充滿生機活力，獲得教學雙贏。

基金項目：遺傳學研究性教學示范課程項目（南京師范大學）

作者簡介：程羅根 （1963―），男， 漢族，安徽省安慶市人。南京師范大學生命科學學院，博士，教授。主要從事遺傳學領(lǐng)域的教學和研究。