基于成果導(dǎo)向的《普通遺傳學(xué)》教學(xué)改革研究

(山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250100)

遺傳學(xué)是涉農(nóng)專業(yè)一門十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，知識(shí)點(diǎn)多且較為繁雜，部分內(nèi)容與細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、微生物學(xué)、基因工程等學(xué)科交叉滲透，多數(shù)內(nèi)容比較抽象，需要縝密的推理才能理解掌握，其教學(xué)質(zhì)量對(duì)于《植物育種學(xué)》、《動(dòng)物育種學(xué)》、《分子育種學(xué)》等課程的教學(xué)和學(xué)生的知識(shí)構(gòu)成、動(dòng)手能力、科研技能的提高有重要的作用。

目前農(nóng)業(yè)院校的遺傳學(xué)教學(xué)，一方面學(xué)生水平參差不齊、基礎(chǔ)薄弱、學(xué)習(xí)興趣不高，另一方面面臨課程學(xué)時(shí)減少與教學(xué)內(nèi)容增加、傳統(tǒng)教學(xué)手段與現(xiàn)代教學(xué)手段的不融合矛盾。如何構(gòu)建遺傳學(xué)的理論教學(xué)體系，提高教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，是遺傳學(xué)教學(xué)亟需解決的現(xiàn)實(shí)問題。

1 成果導(dǎo)向教學(xué)模式(OBE)與課程

成果導(dǎo)向教育OBE(Outcomes-based Education)是一種以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向的工程教育認(rèn)證下人才培養(yǎng)的核心理念，其教學(xué)活動(dòng)是圍繞明確的學(xué)習(xí)成果來組織，從教學(xué)目標(biāo)制定、教學(xué)內(nèi)容完善、教學(xué)計(jì)劃實(shí)施到教學(xué)結(jié)果評(píng)價(jià)都圍繞學(xué)生需要達(dá)到的知識(shí)、素質(zhì)、能力來組織實(shí)施[1-2]。

在《普通遺傳學(xué)》課程總課時(shí)不變的情況下，如何利用OBE理念對(duì)課程反向設(shè)計(jì)，把以“教”為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴皩W(xué)”為中心，明確每一章節(jié)的預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出，圍繞產(chǎn)出成果來設(shè)定教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法、考核方式等，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

2 基于OBE理念的遺傳學(xué)教學(xué)改革

2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

遺傳學(xué)是生物領(lǐng)域中發(fā)展最快的學(xué)科之一，研究范疇不斷拓寬，內(nèi)容不斷深化，知識(shí)積累越來越多，這就需要秉承“以學(xué)生為中心、以成果產(chǎn)出為導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的OBE理念建立教學(xué)內(nèi)容體系3，整合和優(yōu)化《普通遺傳學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容(表1)，以提高課堂教學(xué)效率4。

2.1.1 根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)取舍教學(xué)內(nèi)容

遵從以學(xué)生為中心的理念，按照強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)的原則，從專業(yè)特點(diǎn)實(shí)際出發(fā)取舍教學(xué)內(nèi)容，舍棄數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、遺傳與發(fā)育等內(nèi)容，讓學(xué)生課下自學(xué);重點(diǎn)講授遺傳學(xué)三大定律方面內(nèi)容(貫穿遺傳學(xué)整本教材);連鎖遺傳部分重點(diǎn)講解三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)，可使學(xué)生很好地理解掌握構(gòu)建遺傳連鎖圖、數(shù)量性狀位點(diǎn)作圖、微生物遺傳分析等內(nèi)容。學(xué)生掌握了遺傳學(xué)基本原理和分析方法，才能更好的學(xué)習(xí)其他的知識(shí)單元，更好地了解遺傳學(xué)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)和成果;才會(huì)在后面學(xué)習(xí)植物育種和栽培類專業(yè)課程時(shí)得心應(yīng)手。

2.1.2 整合有關(guān)章節(jié)內(nèi)容

涉農(nóng)科專業(yè)的遺傳學(xué)內(nèi)容注重生產(chǎn)實(shí)踐與學(xué)科前沿的緊密結(jié)合，著重講授經(jīng)典遺傳學(xué)、數(shù)量遺傳學(xué)、群體遺傳學(xué)、分子遺傳學(xué)及基因組學(xué)等內(nèi)容，要求教師在教學(xué)過程中要總體把握，整合關(guān)鍵章節(jié)，如將“基因的表達(dá)調(diào)控”與“基因工程”和“基因突變”進(jìn)行知識(shí)再組合，從而形成對(duì)基因的全面理解、應(yīng)用以及遺傳機(jī)制的掌握。通過整合有關(guān)章節(jié)內(nèi)容，在壓縮課時(shí)的情況下，不影響學(xué)生對(duì)遺傳學(xué)知識(shí)系統(tǒng)的掌握。

2.1.3 調(diào)整有關(guān)內(nèi)容講授順序

傳統(tǒng)遺傳學(xué)的內(nèi)容編排是按照遺傳學(xué)的學(xué)科發(fā)展順序安排，遺傳與變異、細(xì)胞水平與分子水平交叉進(jìn)行，不利于學(xué)生對(duì)遺傳知識(shí)的系統(tǒng)掌握。在講授過程中，可調(diào)整講授順序，比如在講授突變內(nèi)容時(shí)，把基因突變、染色體結(jié)構(gòu)變異、染色體數(shù)目變異放在一起講授，學(xué)生可以理解變異從小到大的變異類型，也為植物多倍體、輻射、不育系等育種方法打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。再如把數(shù)量遺傳的內(nèi)容安排在后半部分進(jìn)行講授，將經(jīng)典遺傳學(xué)的孟德爾遺傳、基因表達(dá)調(diào)控、質(zhì)量性狀等知識(shí)點(diǎn)也融入到本章節(jié)中，使學(xué)生能從整體上把控現(xiàn)代遺傳學(xué)的內(nèi)容及發(fā)展方向，對(duì)于遺傳工程、基因組學(xué)等內(nèi)容也會(huì)有直觀地理解。

表1 基于OBE理念改革后的《普通遺傳學(xué)》教學(xué)內(nèi)容

2.2 改革教學(xué)方法

2.2.1 課堂講授和實(shí)驗(yàn)相融合

對(duì)于交叉學(xué)科知識(shí)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，可采取課堂講授和實(shí)驗(yàn)融合進(jìn)行的方法，如對(duì)于有絲分裂、減數(shù)分裂、染色體結(jié)構(gòu)變異、植物雄性不育特征等教學(xué)內(nèi)容，可讓學(xué)生攜帶教材進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，同時(shí)完成理論知識(shí)的講授和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐中驗(yàn)證理論的能力。

2.2.2 建立完善翻轉(zhuǎn)課堂

傳統(tǒng)教學(xué)是課堂上教師進(jìn)行“知識(shí)傳授”，課后學(xué)生自主進(jìn)行“吸收內(nèi)化”。翻轉(zhuǎn)課堂以學(xué)生的“學(xué)”為主，強(qiáng)調(diào)的是課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。學(xué)生首先通過網(wǎng)站上的課件與視頻進(jìn)行預(yù)習(xí)、提出問題，然后在課堂中一起討論解決這些問題，針對(duì)遺傳學(xué)中經(jīng)典、難懂的問題和習(xí)題，如連鎖遺傳定律、物理圖譜的構(gòu)建、染色體的結(jié)構(gòu)變異與數(shù)量變異等，就比較適合翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。在教學(xué)過程中錄成單獨(dú)的小視頻，通過二維碼或網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，視頻具有暫停、多次回放等優(yōu)點(diǎn)，便于學(xué)生課后鞏固和復(fù)習(xí)。這種“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式可使學(xué)生根據(jù)自身情況主動(dòng)調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度。

2.2.3 傳統(tǒng)、現(xiàn)代教學(xué)方法相結(jié)合

在微課[5]、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂[6]、在線教學(xué)盛行的當(dāng)下，教師也傾向于采用多媒體授課，如各種染色體結(jié)構(gòu)變異以及配子異常的機(jī)理、DNA復(fù)制、mRNA轉(zhuǎn)錄、翻譯、基因工程等都可用ppt、動(dòng)畫來形象展示，以加深學(xué)習(xí)印象。但多媒體課件信息量大，展示的時(shí)間短，導(dǎo)致學(xué)生跟不上教師的授課進(jìn)度，往往出現(xiàn)一個(gè)環(huán)節(jié)沒弄懂而影響整堂內(nèi)容學(xué)習(xí)的現(xiàn)象，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自信心，對(duì)教學(xué)產(chǎn)生負(fù)面影響。對(duì)于邏輯性較強(qiáng)的遺傳學(xué)課程而言，傳統(tǒng)教學(xué)過程中板書內(nèi)容保留的時(shí)間比多媒體課件長(zhǎng)，各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在邏輯可以通過板書過程很好地展示.把遺傳關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)和它們相互關(guān)系設(shè)計(jì)成板書，整節(jié)課堂教學(xué)過程中一直呈現(xiàn)在學(xué)生面前。例如在講解三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)時(shí)，可以將三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)的5個(gè)關(guān)鍵步驟設(shè)計(jì)成板書呈現(xiàn)在黑板上，學(xué)生可以錄制視頻或拍成照片，根據(jù)實(shí)際情況課下可反復(fù)學(xué)習(xí)。又如在講授數(shù)量遺傳中的遺傳力時(shí)，教師采用板書逐步導(dǎo)出公式，分析并解釋公式中各部分的含義，可顯著加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解掌握。板書可以突出知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在邏輯，便于教師把控課堂節(jié)奏。因此，在遺傳學(xué)教學(xué)過程中，正確處理好粉筆、黑板、普通教具、多媒體等教學(xué)手段之間的關(guān)系，可以更好地實(shí)現(xiàn)的教學(xué)目標(biāo)。

2.2.4 多種教學(xué)方法相結(jié)合

遺傳學(xué)主要研究配子形成過程中的基因及其傳遞規(guī)律，無法直接觀測(cè)，只能根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行推理，學(xué)習(xí)過程抽象，這就要求教師在教學(xué)過程中基于問題學(xué)習(xí)(PBL，Problem Based Learning)，采用提問、啟發(fā)式、討論式、分享式的教學(xué)方式[7]，從具體現(xiàn)象開始，引導(dǎo)學(xué)生逐步思考，最終掌握遺傳規(guī)律。比如連鎖遺傳部分的學(xué)習(xí)，通過香豌豆花色和花粉形態(tài)兩對(duì)相對(duì)性狀的遺傳不符合自由組合定律，進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生思考控制性狀的基因可能通過什么方式傳遞，然后導(dǎo)出連鎖遺傳這一新概念，讓學(xué)生討論怎樣判定兩對(duì)基因獨(dú)立遺傳還是連鎖遺傳。

2.2.5 及時(shí)對(duì)課程內(nèi)容歸納總結(jié)

針對(duì)農(nóng)業(yè)院?！哆z傳學(xué)》的具體章節(jié)、內(nèi)容，采取總結(jié)式的教學(xué)方法，深入地分析各個(gè)部分的聯(lián)系和區(qū)別，如總結(jié)遺傳學(xué)核心內(nèi)容是配子的形成，總結(jié)分離定律中的幾種關(guān)系(表2)、遺傳三大規(guī)律的主要內(nèi)容和相互聯(lián)系(表3)、質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀、細(xì)胞質(zhì)遺傳和細(xì)胞核遺傳的聯(lián)系和區(qū)別等等，以達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

表2 分離定律中的幾種關(guān)系

表3 三大遺傳規(guī)律的主要內(nèi)容和相互聯(lián)系

2.2.6 加強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

由于遺傳學(xué)內(nèi)容日益豐富，目前僅靠老師講、學(xué)生記筆記的傳統(tǒng)教學(xué)方法已經(jīng)不能滿足和適應(yīng)課堂教學(xué)的需要。因此，在囊括基本遺傳學(xué)理論教學(xué)的同時(shí)，教師針對(duì)與高中《生物學(xué)》重疊知識(shí)(分離定律和自由組合定律)和交叉學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容8，如細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)、分離定律、獨(dú)立分配定律、蛋白質(zhì)組學(xué)、基因組學(xué)等內(nèi)容提前給學(xué)生列出一些課外閱讀書籍，讓學(xué)生選擇一個(gè)問題去研讀9，要求學(xué)生做好ppt或撰寫專題論文，并安排在相應(yīng)內(nèi)容節(jié)次上臺(tái)分享，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)有關(guān)知識(shí)、閱讀文獻(xiàn)、新聞等的能力，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)遺傳知識(shí)的系統(tǒng)化掌握10。

2.3 改進(jìn)課程考核內(nèi)容和考核方式

涉農(nóng)類專業(yè)遺傳學(xué)課程的考核突出過程考核、自主學(xué)習(xí)能力考核等與課堂教學(xué)改革相匹配的綜合性考核體系，主要考核學(xué)生對(duì)遺傳基本概念、規(guī)律、理論等知識(shí)的掌握，又要注重考核學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)遺傳學(xué)知識(shí)分析、解決問題的能力11。

課程考核組成為：閉卷筆試成績(jī)(60%)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)(20%)+課堂平時(shí)成績(jī)(20%)12。在閉卷命題中，注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，靈活多變，少出“死記硬背”題、多出“遺傳分析”和“理解應(yīng)用”題，其中基礎(chǔ)知識(shí)占60%，綜合性考察知識(shí)占40%，使卷面成績(jī)能夠充分體現(xiàn)學(xué)生的基礎(chǔ)和遺傳分析能力;實(shí)驗(yàn)成績(jī)包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告(25%)、實(shí)驗(yàn)操作能力(30%)、觀察能力(15%)、創(chuàng)新能力(15%)、分析解決問題的能力(15%);課堂平時(shí)成績(jī)包括出勤率(40%)、自學(xué)情況(30%)、課堂表現(xiàn)情況 (10%)、課堂回答問題積極性(10%)、正確與否(10%)。通過過程性考核，可提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增強(qiáng)學(xué)生利用所學(xué)遺傳知識(shí)解決分析實(shí)際問題的能力。

3 結(jié)語(yǔ)

本研究以《普通遺傳學(xué)》為例，根據(jù)涉農(nóng)專業(yè)特點(diǎn)，為使遺傳學(xué)教學(xué)緊貼農(nóng)業(yè)需求和學(xué)科發(fā)展要求，基于OBE理念改革《普通遺傳學(xué)》課程教學(xué)。但遺傳學(xué)教學(xué)的改革是一項(xiàng)任重而道遠(yuǎn)的工作，在教學(xué)實(shí)踐過程中，面對(duì)不斷出現(xiàn)的新問題，需不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)調(diào)整教學(xué)思路及教學(xué)方法，改革優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和考核評(píng)價(jià)方式，穩(wěn)步提升教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)效果，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，以培養(yǎng)滿足社會(huì)需求的高素質(zhì)應(yīng)用型農(nóng)業(yè)人才。