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【摘要】遺傳實驗是遺傳學課程教學的重要內(nèi)容，是培養(yǎng)農(nóng)學專業(yè)本科生實踐能力、思維能力、創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)最常見、最有效的教學手段。針對農(nóng)學專業(yè)遺傳學試驗教學中的種種問題，從教學內(nèi)容、教學方式、評價機制等方面對本課程進行了改革和探索，旨在為應(yīng)用型高等院校農(nóng)學專業(yè)遺傳學實驗課程建設(shè)和改革提供參考。

【關(guān)鍵詞】應(yīng)用型農(nóng)學；遺傳學實驗；教學改革；教學策略；創(chuàng)新性實驗

隨著科技的進步和中國改革開放進程的不斷推進，中國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、區(qū)域布局、生產(chǎn)方式和生產(chǎn)力水平發(fā)生了翻天覆地的變化[1，2]。“新農(nóng)科”背景下的應(yīng)用型農(nóng)業(yè)人才的培養(yǎng)方向應(yīng)更加注重學科的融合、動手能力的融合、綜合素質(zhì)的融合、知識和道德的融合[3]。遺傳學是21世紀生命科學領(lǐng)域中發(fā)展快速、多學科交叉融合較好的一門理論科學，其基本原理的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展對于整個生物科學領(lǐng)域都具有重要的推動作用[4]。其中，遺傳學實驗是遺傳學課程的重要組成部分，對于學生鞏固和驗證課堂理論內(nèi)容，鍛煉實踐動手能力具有重要作用[5]。與醫(yī)學、生物學專業(yè)不同，農(nóng)學專業(yè)的遺傳學實驗課程內(nèi)容主要是對理論課程中有絲分裂、減數(shù)分裂和多倍體誘導(dǎo)等相關(guān)內(nèi)容進行的驗證性試驗，課程內(nèi)容較為基礎(chǔ)，課時較少，僅12個學時。同時，受學時不足和實驗平臺條件等的限制，實驗課程中大部分的準備工作，包括材料的種植、收集和處理，試劑的準備，儀器的調(diào)試，實驗條件的選擇等均由實驗準備員完成，學生只需按照實驗指導(dǎo)進行操作即可，上課過程簡單，導(dǎo)致部分學生對實驗過程缺乏興趣。同時，現(xiàn)代大學生從小缺乏勞動鍛煉，動手意愿和動手能力較差，對于實驗課的參與熱情低。再者，由于遺傳學實驗課的考核機制不完善，學生認為實驗課不重要，即使實驗失敗了也沒有關(guān)系，抄好報告冊就能順利通過，導(dǎo)致部分學生對于實驗過程敷衍了事，操作不標準，實驗技能沒有得到鍛煉，使得實驗課失去了其本來的意義。因此，針對以上問題，筆者根據(jù)本學校的辦學條件，結(jié)合本校的辦學特色和生源情況，從教學內(nèi)容、教學方式、評價制度等方面對遺傳學實驗課程教學進行了一系列的改革和探索，也取得了初步的成效。本文旨在為地方農(nóng)業(yè)院校的遺傳學實驗課程改革提供參考。

1重視實驗教學過程，反哺理論課堂

遺傳學實驗課程的設(shè)立初衷是讓學生通過實驗操作和現(xiàn)象的觀察過程加深學生對理論知識的印象和理解能力，鍛煉學生的邏輯思考能力，培養(yǎng)動手能力，提高分析、理解和解決問題的能力[6]。由于課時數(shù)的限制，目前本校農(nóng)學專業(yè)的遺傳學實驗課程內(nèi)容只包含植物根尖有絲分裂和壓片技術(shù)、花粉母細胞減數(shù)分裂及涂抹制片技術(shù)、孚爾根核反應(yīng)染色法、永久片制作和一個學生自主設(shè)計實驗，實驗課程的內(nèi)容安排順序由簡單到復(fù)雜，有利于學生循序漸進的掌握實驗技能。在進行實驗課程的安排時，我們將其與理論課程的授課進度一致。例如講授完植物有絲分裂和細胞周期后，安排植物根尖有絲分裂觀察實驗；而孚爾根實驗則安排在細胞質(zhì)遺傳之后。學生通過對實驗現(xiàn)象進行觀察，將實驗結(jié)果與理論知識進行聯(lián)系，鍛煉學生的邏輯思考能力，從而達到鞏固理論教學內(nèi)容的目的。同時，在筆者的實際授課過程中發(fā)現(xiàn)，很多的學生由于性格的原因，在理論課堂上與教師的互動較少，理論教學課堂氣氛不活躍，但是在實驗課堂上卻截然相反，大部分同學相對較為活潑。因此，教師應(yīng)重視實驗課程的教學過程，通過教學過程拉近師生之間的距離，從而反哺理論課堂教學，提升教學效果。在授課過程中，首先教師通過講解實驗?zāi)康摹嶒炘?、操作步驟和注意事項，再由學生進行具體操作，在顯微鏡觀察時，由教師進行一一點評，最終完成實驗報告的撰寫。教師的指導(dǎo)貫穿整個的實驗課教學環(huán)節(jié)，這種授課方式能夠保證每位同學都能親自動手進行操作，有利于培養(yǎng)學生對于實驗的興趣，保障實驗的順利完成。就筆者的教學經(jīng)驗，良好的實驗課教學氛圍能夠有效加強師生之間的交流，活躍課堂氣氛，從而提高理論課堂的教學效果。

2利用現(xiàn)代教學手段，優(yōu)化教學方式

隨著現(xiàn)代科學技術(shù)手段的不斷發(fā)展和中國高等教育的不斷改革，現(xiàn)代化教學手段在遺傳學實驗課程中得到廣泛的應(yīng)用[7]。在傳統(tǒng)的遺傳學實驗教學中，教師往往通過板書的方式，講解實驗指導(dǎo)教材中的相關(guān)內(nèi)容。這種授課過程與理論教學相類似，無法良好的展示實驗的全過程，細節(jié)和現(xiàn)象描述不生動，學生理解程度較差。在本校農(nóng)學專業(yè)遺傳學實驗課程中采取“翻轉(zhuǎn)課堂”的方式進行課程的改革，取得了良好的教學效果。在課前，教師錄制實驗操作微視頻，在實際操作過程中講解實驗細節(jié)和注意事項，并展示實驗結(jié)果。讓學生在課前進行預(yù)習，并完成預(yù)設(shè)的對于實驗失敗現(xiàn)象的思考題，供學生進行分析和思考。通過“翻轉(zhuǎn)課堂”方式，節(jié)省了實驗課堂的授課時間，將更多的時間分配給實驗操作，提高教學效率。同時，由于學生已經(jīng)對實驗過程和需要觀察的實驗結(jié)果有了生動的認識，操作過程更加清晰，能夠及時的糾正和解決問題，得到良好的實驗效果。同時，我們還利用數(shù)碼互動顯微鏡教學系統(tǒng)，對學生的實驗結(jié)果進行拍照、保存和分享。通過該方式，指導(dǎo)學生的實驗過程，并對學生的優(yōu)秀結(jié)果進行大屏幕展示，提升學生對于科學實驗的興趣和自信心。利用該系統(tǒng)，學生可對自己的實驗結(jié)果進行保存和分享，使學生增加成就感，提高對實驗課程的參與積極性。

3合理利用課余時間，提高學生參與度

本校農(nóng)學專業(yè)遺傳學實驗課程所使用的實驗材料均為植物樣品。在以往的實驗過程中，為保障實驗的順利進行，實驗材料的種植、收集和處理均由實驗準備員完成，學生參與度極低。這導(dǎo)致學生對于實驗材料收集和取樣過程不清晰，甚至導(dǎo)致部分學生不會取樣、配制試劑等，既增加了學生的懶惰情緒，也不利于以后獨立開展相關(guān)實驗和工作。例如，花粉減數(shù)分裂過程觀察實驗中所需要的玉米和小麥的花序，取樣時期分別為喇叭口期前一周和挑旗期，若沒有親身參與，很難理解和把握正確取樣時期，導(dǎo)致實驗失敗。因此，在實驗課程開始前，我們安排學生進行分組，利用課余時間，參與整個實驗材料的準備過程。利用本校的溫室基地，進行玉米、小麥的種植和水稻、大豆的種子萌發(fā)。通過教師指導(dǎo)材料收集、配制試劑、預(yù)處理樣品等過程，使學生全面的了解整個實驗過程，鍛煉學生的吃苦耐勞精神，提高學生對實驗藥品、試劑使用的規(guī)范與安全意識，提高學生的動手能力和實驗參與感，有效的提升教學效果。對于取樣和預(yù)處理問題導(dǎo)致的實驗失敗現(xiàn)象進行歸納和總結(jié)，引導(dǎo)學生進行反思，加深其對實驗嚴謹性的重視，培養(yǎng)其科學素養(yǎng)。

4改革考核評價機制，提升教學效果

受到授課教師人數(shù)、課時和平臺條件的限制，本校農(nóng)學專業(yè)遺傳學實驗課程未單獨成課，為遺傳學課程的一部分，占總成績的20%。為避免某些學生在實驗課程中“渾水摸魚”和“投機取巧”，我們將實驗成績的考核內(nèi)容分為4部分，分別為出勤率、課堂表現(xiàn)和報告冊撰寫，占比分別為10%、45%和45%。在實驗課程中，對學生的操作座位和顯微鏡座位進行固定，教師在授課過程中可隨時觀察學生的操作步驟、實驗結(jié)果、試劑和設(shè)備使用情況，甚至監(jiān)督課后衛(wèi)生情況。通過該方式，有利于教師全面掌握和評價學生的課堂表現(xiàn)，同時培養(yǎng)學生的責任感和良好的科研素養(yǎng)。利用數(shù)碼互動顯微鏡教學系統(tǒng)隨時觀察學生的實驗過程，對學生上傳的實驗結(jié)果圖片采取星級標注法，即時評價學生課堂表現(xiàn)。對于報告冊的撰寫，杜絕千篇一律，注重考察學生對實驗報告冊撰寫的規(guī)范性、準確性和對實驗結(jié)果的思考。教師及時批改報告冊，發(fā)現(xiàn)問題，在下一次上課時與學生一起對存在的問題進行分析和討論。在實際教學過程中，筆者發(fā)現(xiàn)改進后的考核制度能夠充分的培養(yǎng)學生的各種科學素養(yǎng)，提升學生的學習積極性。

5開放本科基礎(chǔ)實驗室，鼓勵研究性實驗

研究性（或設(shè)計性）實驗是一種將遺傳學理論教學內(nèi)容或其他學科知識相結(jié)合的探索性實驗[8-10]。研究性實驗必須由學生單獨操作，學生獨立完成實驗的設(shè)計、操作和創(chuàng)新，不需要任何導(dǎo)師的幫助。在遺傳學課程的基礎(chǔ)實驗中，學生學會了基礎(chǔ)實驗設(shè)備的使用方法，掌握了基礎(chǔ)實驗方法和操作技術(shù)，其中包括：（1）種子的種植、取樣時期的選擇和材料的選取等；（2）玻璃器皿的洗滌、藥品的稱量、試劑的配制等基本操作；（3）顯微鏡的使用和維護等。在教學過程中，通過設(shè)立自主實驗項目，鼓勵學生利用已掌握的理論知識和實驗技能進行研究性實驗。我們將學生進行分組，通過小組討論的方式選擇研究性實驗內(nèi)容，自主查閱文獻，按照論文的格式書寫實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗材料培養(yǎng)、實驗處理和實驗步驟等。與教師討論實驗的可行性后，由教師提供種子、藥品和耗材，由學生獨立完成實驗，并撰寫實驗結(jié)果分析和討論。通過該方式鍛煉學生的自主科研能力和團隊協(xié)作精神。實驗的地點選擇在本科基礎(chǔ)實驗室內(nèi)進行，實驗時間由學生自主設(shè)定，有利于一些耗時較長的實驗的開展。同時，本?；A(chǔ)實驗室內(nèi)包含各種儀器設(shè)備，能夠支撐學生開展生理學實驗、微生物實驗和分子生物學相關(guān)實驗。對于學習興趣強、精力豐富的學生，鼓勵其開展創(chuàng)新性研究實驗，或者輔助研究生進行科學研究工作，鍛煉和培養(yǎng)學生的科研能力。最終使遺傳學實驗課程不僅僅成為一門簡單的課程，而是延伸到學生的學習和科研工作中。通過對于本科基礎(chǔ)實驗室的開放，筆者已經(jīng)指導(dǎo)20余位學生完成了小組創(chuàng)新性研究實驗，并參與“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”和“互聯(lián)網(wǎng)+”比賽，5位同學成功保研。

6結(jié)語

遺傳學是農(nóng)學專業(yè)的主干課程，也是一門發(fā)展十分迅速的學科，是一門理論與實踐相結(jié)合的課程，而遺傳學實驗是遺傳學課程的重要組成部分。通過對本校農(nóng)學專業(yè)遺傳學課程教學的改革，提高了學生對于遺傳學課程的接受能力，鍛煉了學生的動手能力，培養(yǎng)了學生的科學素養(yǎng)，最終提高了教學效果。隨著科學技術(shù)、實驗設(shè)備、辦學需求、教師資源等的不斷發(fā)展和完善，遺傳學實驗課程的教學工作也要與時俱進的進行改革，使其使其更具實用性、專業(yè)性、系統(tǒng)性和開放性，為“新農(nóng)科”背景下特色應(yīng)用型農(nóng)學人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

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作者：趙強 杜艷麗 張文慧 陸旺 于崧 張翼飛 杜吉到