“金課”背景下“遺傳學”課程建設(shè)的探索與思考

黃成 徐瑩 張昊 劉雄倫 羅紅兵

[摘 要] “遺傳學”是農(nóng)林類高等院校農(nóng)學類專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，對培養(yǎng)學生的實踐及創(chuàng)新能力、提高其綜合素質(zhì)具有重要作用。經(jīng)過多年的教學發(fā)展，湖南農(nóng)業(yè)大學“遺傳學”課程取得了良好的教學效果，但在實踐教學中仍然存在一些突出問題，有待進一步改革和完善。因此，通過分析湖南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學類專業(yè)“遺傳學”課程的教學現(xiàn)狀及當前教學過程中面臨的問題，提出了相應的解決方案，旨在進一步提高“遺傳學”課程的教學質(zhì)量和水平，為建設(shè)一流學科奠定基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞] 遺傳學;金課;教學;改革

[基金項目] 2020年度湖南省普通高等學校教學改革研究項目“‘金課’建設(shè)背景下農(nóng)學專業(yè)主干課程建設(shè)的創(chuàng)新與實踐研究——以《遺傳學及實驗技術(shù)》課程為例”（HNJG-2020-0309）

[作者簡介] 黃 成（1989—），男，湖南益陽人，博士，湖南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院講師，碩士生導師，主要從事玉米遺傳育種研究;徐 瑩（1988—），女，湖北漢川人，博士，湖南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院講師（通信作者），碩士生導師，主要從事農(nóng)業(yè)生態(tài)研究;張 昊（1980—），男，湖南益陽人，博士，湖南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院講師，碩士生導師，主要從事花生遺傳育種與栽培研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）03-0101-04 [收稿日期] 2021-06-16

為深入貫徹落實新時代全國高等學校本科教育工作會議精神，加快振興本科教育，構(gòu)建高水平人才培養(yǎng)體系，全面提高高校人才培養(yǎng)能力，教育部在2018年8月發(fā)布了《關(guān)于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》（教高函〔2018〕8號）。文件明確提出，各高校要全面梳理各門課程的教學內(nèi)容，淘汰“水課”、打造“金課”，合理提升學業(yè)挑戰(zhàn)度、增加課程難度、拓展課程深度，切實提高課程教學質(zhì)量。要切實加強學習過程考核，加大過程考核成績在課程總成績中的比重，嚴格考試紀律、嚴把畢業(yè)出口關(guān)，堅決取消“清考”制度[1]。這是教育部文件中首次提出“金課”這一概念，也對“金課”建設(shè)提出了具體的要求。

遺傳學是21世紀生命科學領(lǐng)域發(fā)展最快、最具活力的基礎(chǔ)學科之一，對探索生命的起源和本質(zhì)，以及推動生命科學的發(fā)展起著重要的作用[2]。“遺傳學”既是農(nóng)林類高等院校農(nóng)學類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是指導植物、動物和微生物育種工作的理論基礎(chǔ)，又是一門理論緊密聯(lián)系生產(chǎn)實踐的課程?！斑z傳學”課程包括理論教學和實驗教學兩個部分，將理論課程與實驗技術(shù)相結(jié)合，不僅可以有效提高學生對遺傳學基本理論和基本知識的理解，提升“遺傳學”的教學效果，而且還可以鍛煉學生的專業(yè)技能，提高學生分析問題和解決問題的能力，對培養(yǎng)學生的實踐及創(chuàng)新能力、提高綜合素質(zhì)具有重要作用[3-5]。因此，本文通過介紹筆者所在院校農(nóng)學類專業(yè)“遺傳學”課程的教學現(xiàn)狀，分析了當前教學過程中面臨的突出問題，并提出了相應的解決方案，旨在進一步提高我?！斑z傳學”課程的教學質(zhì)量和水平，為建設(shè)一流學科奠定基礎(chǔ)。

一、教學現(xiàn)狀

我校農(nóng)學類專業(yè)“遺傳學”課程涉及農(nóng)學、草業(yè)、種子、茶學、煙草、園藝、生物信息學、植物保護、園藝教育、農(nóng)學教育十個專業(yè)?！斑z傳學”課程包括理論教學和實驗教學兩個部分，經(jīng)過多年的教學發(fā)展，我校農(nóng)學類專業(yè)的“遺傳學”課程從專業(yè)實際特點出發(fā)，選擇了浙江大學朱軍主編的《遺傳學》（第四版，中國農(nóng)業(yè)出版社，ISBN：9787109247901）作為理論教學的教材，浙江大學祝水金主編的《遺傳學實驗指導》（第三版，中國農(nóng)業(yè)出版社，ISBN：9787109243262）作為實驗教學的教材。

“遺傳學”理論教學課時為54學時，教學內(nèi)容主要包括：緒論、遺傳的細胞學基礎(chǔ)、遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)、孟德爾規(guī)律、連鎖遺傳和性連鎖、染色體變異、細菌和病毒的遺傳、基因的表達與調(diào)控、基因工程和基因組學、基因突變、細胞質(zhì)遺傳、數(shù)量性狀遺傳、群體遺傳與進化。

“遺傳學”實驗教學課時為20學時，包括1次綜合大實驗和3次小實驗。綜合大實驗的內(nèi)容包括：蠶豆根尖有絲分裂臨時片的制作與觀察、蠶豆根尖染色體結(jié)構(gòu)變異臨時片制作與觀察、蠶豆根尖染色體多倍體永久片制作與觀察;小實驗1的內(nèi)容為：植物細胞分裂與染色體形態(tài)觀察;小實驗2的內(nèi)容為：以玉米F2材料驗證自由組合規(guī)律;小實驗3的內(nèi)容為：蠶豆染色體組型分析。

二、教學中面臨的突出問題

經(jīng)過多年的發(fā)展，我?！斑z傳學”課程取得了良好的教學效果，但在實踐教學中仍然存在一些突出問題，有待進一步改革和完善。

（一）教學內(nèi)容相對陳舊

遺傳學是一門綜合性學科。一方面，“遺傳學”與“育種學”“現(xiàn)代分子生物學”“細胞生物學”“微生物學”“生物化學”“植物學”“植物生物技術(shù)”等課程相互滲透，緊密結(jié)合，導致“遺傳學”課程中的部分內(nèi)容與其他相關(guān)課程內(nèi)容重復，進而在實踐教學過程中難以調(diào)動學生的學習積極性。例如，第二章中細胞的結(jié)構(gòu)和功能在前期的細胞生物學課程中已系統(tǒng)學習，第三章中核酸的化學結(jié)構(gòu)在前期的生物化學課程中已系統(tǒng)學習。因此，如果在后期的“遺傳學”教學過程中再重復詳細講授這些內(nèi)容，容易使學生產(chǎn)生厭倦和枯燥感，難以激發(fā)學生的學習興趣和積極性，導致教學效果較差。

另一方面，隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應用，“遺傳學”的內(nèi)容和知識體系也發(fā)生著日新月異的變化，新技術(shù)和新方法不斷涌現(xiàn)，但《遺傳學》教材的內(nèi)容卻相對滯后，主要原因是教材的編寫和印刷出版周期較長，導致很多新的研究成果未能及時編入教材，進而導致《遺傳學》教材的更新速度永遠趕不上知識更新的速度。例如，近年來快速發(fā)展的基于細菌和古細菌基因組中規(guī)律成簇的間隔短回文重復序列（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats， CRISPR）及CRISPR相關(guān)蛋白9（CRISPR-associated protein9， Cas9）發(fā)展而來的新型基因編輯技術(shù)（CRISPR-Cas9）在遺傳學研究領(lǐng)域得到了廣泛的應用[6，7]，但《遺傳學》教材中并沒有編入CRISPR-Cas9技術(shù)的內(nèi)容。因此，高校教師應不斷學習前沿科學知識并及時更新教學內(nèi)容，以解決教學內(nèi)容相對陳舊的問題。

（二）教學模式單一

目前，“遺傳學”理論和實驗教學主要采用“以教師為中心”的傳統(tǒng)教學模式。教師主動講授知識而學生被動接受知識，主要表現(xiàn)在教師講、學生聽，教師寫、學生抄，教師考、學生背。這種傳統(tǒng)的教學模式可以讓學生在短時間內(nèi)接收大量知識，且教師也可以最大效率地系統(tǒng)講授知識。然而，這種教學模式也存在以下四個方面的不足：（1）教師在課堂上只是一味地將大量書本知識講授給學生，而沒有考慮學生的學習基礎(chǔ)、學習方式和接受能力，難以達到良好的教學效果;（2）學生處于被動接受知識的地位，主觀能動性得不到充分調(diào)動和發(fā)揮，創(chuàng)新能力也得不到培養(yǎng);（3）學生對于抽象或難以理解的知識只能機械性記憶，導致很多學生不能真正理解和運用知識，跟不上課堂學習進度，進而產(chǎn)生緊張、厭倦甚至畏懼的心理;（4）課堂上出現(xiàn)教師“一言堂”現(xiàn)象，導致課堂氣氛沉悶，教師和學生之間得不到交流互動，教學效率低下。

因此，隨著現(xiàn)代教育理念和技術(shù)的發(fā)展，如何提高學生學習的興趣和積極性，消除學生對“遺傳學”課程的厭煩和畏懼感，真正將教學模式從以教師為中心轉(zhuǎn)變到以學生為主體，是當前“遺傳學”教學中亟待解決的問題。

三、教學改革的策略

為適應遺傳學學科的快速發(fā)展，進一步提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，針對上述存在的問題，需從以下四個方面進行教學改革。

（一）大膽取舍，提高效率

因為“遺傳學”課程中的部分內(nèi)容與其他相關(guān)課程重復，所以在“遺傳學”課程的教學過程中應有所側(cè)重。如果不加選擇地將所有內(nèi)容都面面俱到地從頭講到尾，則不僅教學效率低，而且教學效果也差。因此，在制定教學計劃時，要多與其他相關(guān)課程的任課教師溝通交流，做到各相關(guān)課程間相互協(xié)調(diào)，不重復一般性內(nèi)容，也不遺漏重點和難點內(nèi)容。對于這部分內(nèi)容，教師可以通過隨堂問答、隨堂測驗和回憶再現(xiàn)等形式了解學生對相關(guān)知識的掌握情況，然后根據(jù)學生的反饋及時調(diào)整教學策略，著重講解學生尚未掌握的重點和難點內(nèi)容，既提高了教學效率，又豐富了教學形式。

（二）探索實驗，創(chuàng)新培養(yǎng)

“遺傳學”實驗是“遺傳學”課程學習的重要組成部分，對激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的動手能力、合作能力和創(chuàng)新能力都具有重要的作用。教師在教學過程中要摒棄“先教后學”的教學模式，這種單向的模仿學習容易使學生在固定的模式下機械性地重復實驗步驟，而對實驗原理不理解，對實驗目的不明確，進而敷衍實驗操作，最終失去學習興趣。因此，教師在教學過程中可以采用學生分組討論或師生互動的方式引導學生開展實驗，積極調(diào)動學生的主觀能動性，充分發(fā)揮學生的主體作用，著重培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。此外，隨著分子遺傳學技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域日漸廣泛的應用，也對“遺傳學”實驗教學內(nèi)容提出了新的要求。在整合優(yōu)化現(xiàn)有實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，可以適當增加“分子遺傳學”實驗內(nèi)容。例如，提取植物基因組脫氧核糖核酸（Deoxyribonucleic acid， DNA）、聚合酶鏈式反應（Polymerase chain reaction， PCR）、瓊脂糖凝膠電泳等。

（三）結(jié)合科研，豐富內(nèi)容

教學與科研是一種相互促進、相互依存的關(guān)系，教學為科研提供新的研究思路，科研為教學提供新的知識源泉。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的快速發(fā)展，遺傳學領(lǐng)域出現(xiàn)了許多的新技術(shù)和新成果，而教材的內(nèi)容則相對滯后。因此，教師在“遺傳學”課程的教學過程中可以結(jié)合自身的科研項目和公開發(fā)表的文獻知識進行講授，這樣更容易激發(fā)學生的學習興趣和拓寬學生的知識視野。例如，在講授第六章染色體變異時，本人結(jié)合在科研過程中遇到的玉米染色體發(fā)生倒位而降低了倒位區(qū)段內(nèi)發(fā)生重組的概率，進而阻礙了利用圖位克?。∕ap-based cloning）的方法在倒位區(qū)段內(nèi)精細定位目標基因。在講授第七章細菌和病毒的遺傳時，筆者以2019年新型冠狀病毒（2019 novel coronavirus， 2019-nCoV）為例，講述病毒的結(jié)構(gòu)、侵染和增殖的過程，并結(jié)合全球疫情防控的形勢及措施開展教學，取得了良好的教學效果。這種將科研內(nèi)容和社會熱點與課堂講授相結(jié)合的方式，能有效激發(fā)學生的學習興趣，提高學生學習的積極性。

（四）改善教法，打造“金課”

要淘汰“水課”、打造“金課”，就需要改革傳統(tǒng)的“以教師為中心”的教學模式，突出學生的主體地位，建立以學生為中心的教學模式。在教學過程中，教師除了采用PowerPoint（PPT）課件演示外，還可以借用卡片、掛圖、實物、模型、動畫、視頻、音頻等多種輔助工具，這樣既可以讓“遺傳學”教學課堂變得豐富活躍，又可以激發(fā)學生的學習興趣，讓學生對知識的感知和理解更加生動形象。此外，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，多個網(wǎng)絡(luò)平臺為開展“遺傳學”線上線下混合式教學提供了條件。教師可以充分利用超星學習通、雨課堂、騰訊課堂、智慧樹等網(wǎng)絡(luò)平臺資源開展在線課程建設(shè)，這不僅有利于學生合理安排個性化的學習時間，培養(yǎng)學生自主學習的能力，而且通過與線下課堂教學相結(jié)合，能有效提升教學效果。

“遺傳學”作為農(nóng)林類高等院校農(nóng)學類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，對學生學習其他相關(guān)課程和學業(yè)發(fā)展至關(guān)重要[8]。結(jié)合教學實踐，我校“遺傳學”教學團隊在課程內(nèi)容、教學方法及人才建設(shè)等方面進行了有效的實踐和探索，以期培養(yǎng)專業(yè)知識扎實、創(chuàng)新意識強烈、能滿足社會需求的高素質(zhì)人才。雖然“遺傳學”課程教學改革在不斷發(fā)展和推進，但當前教學中面臨的問題依然突出[9，10]。因此，本文針對我校在“遺傳學”教學過程中存在的教學內(nèi)容相對陳舊和教學模式單一等突出問題，提出了四項改革策略，以進一步提升我?！斑z傳學”課程的教學效果：（1）大膽取舍，提高效率;（2）探索實驗，創(chuàng)新培養(yǎng);（3）結(jié)合科研，豐富內(nèi)容;（4）改善教法，打造“金課”。對“遺傳學”課程進行教學改革是“雙一流”建設(shè)背景下打造“遺傳學”“金課”的必然要求。作為人民教師，我們在“遺傳學”教學過程中應積極主動探索，在改革中積累教學經(jīng)驗，不斷提升教學效果，為國家和社會培養(yǎng)更多高質(zhì)量創(chuàng)新型人才。

參考文獻

[1]吳巖.建設(shè)中國“金課”[J].中國大學教學，2018（12）：4-9.

[2]張永清，薛勇彪.遺傳學：生命科學領(lǐng)域的引領(lǐng)學科[J].遺傳，2018（10）：791-793.

[3]郭玉華，曹秀云，呂文彥.農(nóng)業(yè)高校遺傳學教學中學生思維能力的培養(yǎng)[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2001（2）：63-64.

[4]李婉濤，王文靜.遺傳學教學中學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2003（6）：61-62.

[5]張昊，劉雄倫，羅紅兵，等.農(nóng)學類“遺傳學實驗”課程的改革與實踐[J].教育教學論壇，2020（20）：334-336.

[6]劉耀光，李構(gòu)思，張雅玲，等.CRISPR/Cas植物基因組編輯技術(shù)研究進展[J].華南農(nóng)業(yè)大學學報，2019（5）：38-49.

[7]王福軍，趙開軍.基因組編輯技術(shù)應用于作物遺傳改良的進展與挑戰(zhàn)[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2018（1）：1-16.

[8]田恩堂.大學農(nóng)學專業(yè)《遺傳學》課程授課方法淺談[J].教育教學論壇，2019（8）：217-218.

[9]李興鋒，仵允峰，王樹蕓，等.基于翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的遺傳學實驗教改實踐[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2017（5）：65-67.

[10]劉向東，丁效華，張澤民，等.依托學科建設(shè)，不斷改革創(chuàng)新，打造一流精品課程——農(nóng)學類國家精品課程遺傳學的建設(shè)與體會[J].中國農(nóng)業(yè)教育，2009（2）：11-13.

Exploration and Reflection on the Construction of Genetics Course under the Background of “Golden Course” Construction

HUANG Cheng， XU Ying， ZHANG Hao， LIU Xiong-lun， LUO Hong-bing

（College of Agronomy， Hunan Agricultural University， Changsha， Hunan 410128， China）

Abstract： Genetics is one of the most important basic professional courses for agronomy majors in agriculture and forestry colleges and universities， which plays an important role in cultivating students’ innovation and practical ability and improving their comprehensive quality. Over the years， the Genetics course of Hunan Agricultural University has achieved good teaching results， but there are still some outstanding problems in practical teaching， which need to be further reformed and improved. Therefore， this paper introduces the current teaching status of Genetics course for agronomy majors in our school， analyzes the problems faced in the teaching processes， and proposes some solutions to the problems. This aims at further improving the teaching quality and level of Genetics course in our school and laying the foundation for the construction of first-class discipline.

Key words： Genetics; “gold course”; teaching; reform