1教學內(nèi)容精選與優(yōu)化。

遺傳學因為是基礎(chǔ)學科，所以有一部分內(nèi)容是屬于其他學科交叉內(nèi)容，那么在這些內(nèi)容的教學方面可以將其進行精選，挑重點講述，而對于遺傳學中較難理解的教學內(nèi)容，則選擇優(yōu)化教學方法，在授課的表述方面進行改進。也要注意補充一些遺傳學最新發(fā)展的內(nèi)容，讓同學們了解遺傳學的發(fā)展動向，激發(fā)學生的學習興趣。同學們將會對自己所學習的方向有一定的認識，為今后選擇個人研究方向奠定基礎(chǔ)。

2多種授課方式相結(jié)合。

2.1多媒體教學與傳統(tǒng)板書教學相結(jié)合。目前很多課程都傾向于多媒體教學，多媒體教學有著形式靈活多變，直觀形象的有點，但是展示信息時常常速度過快讓學生很難抓住重點，復(fù)習也很困難。而傳統(tǒng)的板書教學雖然展示的信息量小，但卻具有條理性，學生容易抓住要點。所以我們必須將傳統(tǒng)的板書教學與多媒體教學結(jié)合起來，讓這兩種方法互相彌補。

2.2適當?shù)牟捎肞BL教學方法。對于教師來說，在基礎(chǔ)學科上使用PBL教學方法是有著一定的難度的。特別是具有大量推理計算工作的遺傳學教學。但是對于某些章節(jié)來說還是可以嘗試采用PBL教學方法。比如在講解生物進化章節(jié)的時候，完全可以先給學生一個有關(guān)進化的例子，再讓學生回顧前幾章所學的知識來提出自己的想法。這樣可以提高學生對于遺傳學學習的興趣，有能夠培養(yǎng)他們用遺傳學的思想來思考問題，進一步檢驗了學生的學習情況。

3加強實驗教學的改革。

3.1增加綜合性試驗比例。目前高校所開展的學生實驗基本上都是驗證性實驗，都是老師先做好了，再講給學生聽，學生根據(jù)老師所講的再做，其結(jié)果是每個人的結(jié)論都相同。這些驗證性的實驗項目過多，實驗結(jié)果在未做之前就已經(jīng)知道，學生做與不做都已經(jīng)知道了實驗的結(jié)果，實驗過程不能調(diào)動學生的積極性、創(chuàng)造性，不利于學生的思考和發(fā)現(xiàn)。因此，我們在保留經(jīng)典的驗證性實驗的基礎(chǔ)上，增開了設(shè)計性、綜合性實驗。由老師指定一個實驗課題，由學生自己去設(shè)計實驗方案，充分調(diào)動學生們自己的主觀能動性，同時教師在某些環(huán)節(jié)上進行指導(dǎo)，這樣可以提高學生興趣，培養(yǎng)學生獨立分析問題與解決問題的能力。

3.2與其他學科一起開設(shè)實驗教學。遺傳學實驗除了經(jīng)典遺傳學實驗項目和細胞學實驗項目外還設(shè)計到分子生物學實驗。由于分子生物學也是生物技術(shù)專業(yè)的必修科目，所以在設(shè)計實驗方面可以綜合設(shè)計。這樣避免了開課的重復(fù)性，又能夠讓學生掌握技術(shù)，提高學生對科學研究的興趣。

遺傳學實驗是全國綜合性大學、師范、醫(yī)學或農(nóng)科大學中生物科學、生物技術(shù)、農(nóng)學、醫(yī)學類等專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課實驗［1］。遺傳學本身是一門實驗性很強的學科，現(xiàn)代分子遺傳學的迅速發(fā)展使得遺傳學課程的相關(guān)內(nèi)容也隨之發(fā)展迅速，教科書內(nèi)容更新擴充明顯，給遺傳學實驗的教學帶來了很大的挑戰(zhàn)，對實驗內(nèi)容的設(shè)置、教學方法及形式等也提出了更高的要求，因此，遺傳學實驗課的教學改革勢在必行。不少教師與時俱進，在遺傳學實驗教學中進行了大量的改革研究，取得了較好的研究成果。在此結(jié)合我校的實際情況，探討多方位遺傳學實驗教學改革的措施。

1在教學中發(fā)現(xiàn)的問題

遺傳學實驗是我校生物技術(shù)專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，是遺傳學理論教學的延伸和重要補充，是理論與實踐相結(jié)合的教學過程，擔負著培養(yǎng)學生實驗技能的任務(wù)［8］。在長期的教學和與同行的交流中發(fā)現(xiàn)，在我國長期的高等教育模式下，遺傳學實驗課教學存在諸多弊端，極不適應(yīng)學科本身的發(fā)展需要。具體表現(xiàn)在:

1．1實驗教學對理論教學的比重偏小長期以來，遺傳學實驗課的內(nèi)容、進度都要服從理論課的教學進展，實驗教學視為課堂教學內(nèi)容的驗證和加深，忽視了實驗課是培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)—分析—解決問題能力的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。近年來，隨著遺傳學的迅速發(fā)展，教材內(nèi)容越來越豐富，信息量越來越大，而總課時數(shù)卻沒有增長甚至處于壓縮狀態(tài)，使得教學內(nèi)容和時間上存在較大矛盾，為了完成教材內(nèi)容的完整講授，教師不得不減少實驗課的課時數(shù)，目前遺傳學的總課時量多為72—80學時，理論教學的課時量多為48學時，實驗課的課時量一般為24—32學時。

1．2實驗內(nèi)容陳舊，驗證性實驗比重過大由于教學理念的滯后和長期對實驗教學的重視不夠等原因，所開設(shè)的遺傳學實驗內(nèi)容不合理。染色體操作為代表的經(jīng)典遺傳實驗內(nèi)容與分子及群體遺傳實驗脫節(jié)。有關(guān)有絲分裂、減數(shù)分裂、孟德爾遺傳規(guī)律、伴性遺傳規(guī)律等經(jīng)典實驗比重過大。內(nèi)容單一具體的驗證性實驗多，綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗少，缺乏創(chuàng)造性，不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。另外，遺傳學實驗中分子遺傳學方面的實驗內(nèi)容過少，與遺傳學的發(fā)展嚴重脫節(jié)。

1．3受課時限制，學生無法完成實驗周期長的實驗一些實驗由于實驗周期長，只能由實驗員和學生共同完成，經(jīng)常發(fā)生學生對于實驗內(nèi)容一知半解的現(xiàn)象。例如植物有絲分裂過程中染色體行為的觀察，材料的預(yù)處理、固定和解離需要一上午的時間，由于課時限制，這部分實驗往往由實驗員老師完成，學生則從切取分生組織薄片開始進行染色、壓片和顯微鏡觀察。學生往往對材料的處理理解不深刻，在分析實驗結(jié)果時對預(yù)處理、固定和解離的影響分析不足。

1．4教學手段和考評形式單一遺傳學實驗課的教學仍然沿用教師先講解、學生按實驗指導(dǎo)書操作的模式，考評則主要以實驗報告的成績?yōu)橐罁?jù)，而實驗報告的抄襲情況日益嚴重，不足以衡量學生實驗完成的水平。

2理清思路，多方位教學改革

摘要：為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、激發(fā)學習興趣，利用重演實驗過程的視頻教學方法，制作總時長為24分13秒的實驗視頻，詳細介紹了植物基因組DNA提??；目的DNA的分離、純化；DNA體外重組和陽性克隆檢測及測序分析。通過課堂討論與實驗結(jié)果分析，引入最新研究技術(shù)，幫助學生理解和掌握遺傳學中基因的概念和基因工程章節(jié)的基本理論，豐富學生的知識，拓展學生的思維，培養(yǎng)學生解決科學問題的研究技能，探索實驗視頻在農(nóng)學類專業(yè)遺傳學教學中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：《遺傳學》；實驗視頻；基因工程

建立研究型大學如今已經(jīng)成為國內(nèi)綜合性大學的辦學目標，這集中體現(xiàn)了高等教育中科研與教學相互依賴、相互促進的關(guān)系[1]。眾所周知，培養(yǎng)研究型創(chuàng)新人才是研究型大學的教學目標之一，但對于《遺傳學》這類教學內(nèi)容復(fù)雜，專業(yè)性和實踐性強的學科如何進行教學與科研的互動，并進一步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力還處于探索階段[1-6]。《遺傳學》是實踐性、應(yīng)用性很強的學科，絕大部分知識點都是通過實驗獲得。同時，遺傳學與生物化學、微生物學、細胞生物學、數(shù)學及計算機科學等學科相互交叉滲透，但可供理論教學的課時數(shù)有限，涉及概念多且相對抽象，缺乏感性認識，難以理解。近年來，隨著生命科學研究領(lǐng)域的飛速發(fā)展，現(xiàn)代遺傳學的教學重點已從經(jīng)典遺傳學逐漸轉(zhuǎn)到基因的分子結(jié)構(gòu)與功能分析以及基因組學[7]。因此，在將遺傳學理論教學向教學科研結(jié)合轉(zhuǎn)變的實踐中，為了進一步啟發(fā)學生的思維，提高學生對科學研究的興趣，培養(yǎng)學生的實踐動手能力，課程組結(jié)合教師的科研工作，因地制宜，以《遺傳學》[8]課程中涉及《分子生物學》和《基因工程》的相關(guān)內(nèi)容為出發(fā)點，制作了總時長為24分13秒的實驗視頻。視頻涵蓋了植物基因組DNA提取→目的DNA（基因）的分離、純化→目的DNA和載體的連接及轉(zhuǎn)化→陽性克隆檢測及測序分析→質(zhì)粒DNA提取和酶切→擬南芥遺傳轉(zhuǎn)化，共6個內(nèi)容上相互關(guān)聯(lián)但又相對獨立的教學內(nèi)容，視頻引導(dǎo)學生在真實的情景中感受、體驗對遺傳物質(zhì)及基因所做的相關(guān)研究，通過獲取直接經(jīng)驗來加深對基本概念的認識和所學知識的理解與消化。結(jié)合學生實際觀看視頻的心得體會，文章對該教學視頻的主要內(nèi)容、特點及在教學實踐中對學生的引導(dǎo)、啟發(fā)進行了概述和總結(jié)，并通過視頻播放的效果評價，探討了重演實驗過程的視頻教學方法在農(nóng)學專業(yè)《遺傳學》及相關(guān)課程中的應(yīng)用問題。

一、視頻主要內(nèi)容與特點簡介

1.植物基因組DNA提取和檢測。視頻采用植物基因組DNA大量提取法，通過文字獨白和實驗展示的形式介紹了植物基因組DNA大量提取的過程和原理。在DNA提取中以近距離展示了50ml離心管中DNA在-20℃100%乙醇中析出時團起的場景，并將白色絮狀的DNA用移液器槍頭勾出，清晰地將遺傳物質(zhì)——DNA展示給學生?；蚪M總DNA的檢測和濃度測定結(jié)果由瓊脂糖凝膠電泳法和微量核酸蛋白測定儀共同完成。

2.目的DN段的獲得和純化。獲得目的DNA是基因工程的第一步，常用的方法有聚合酶鏈式反應(yīng)（Polymerasechainreaction，PCR）法、化學合成法、cD-NA文庫法等。其中PCR法是DNA擴增技術(shù)的主要手段之一。擴增的目的DNA通過電泳分離后，可以進行片段回收和純化。該視頻以特異引物PCR為主，詳細介紹了目的DN段獲得的各個操作環(huán)節(jié)，將PCR技術(shù)的全過程展示給了學生。在目的DN段純化中，對紫外燈照射下可以觀察到的橘紅色條帶給予特寫鏡頭，并將DNA純化結(jié)果用瓊脂糖凝膠電泳圖片顯示出來，使學生能身臨其境地感受目的DNA條帶的切割和后續(xù)使用試劑盒對切割條帶進行純化的全過程。

3.目的DNA和載體的連接及大腸桿菌的轉(zhuǎn)化實驗。純化后的目的DN段，需要選擇適當?shù)目寺≠|(zhì)粒載體，進行DN段與載體間的體外連接，獲得重組DNA分子。經(jīng)轉(zhuǎn)化的重組DNA可以進入到相應(yīng)的宿主菌中，用于對目的基因的擴增和表達，還可用于基因的序列分析和轉(zhuǎn)基因等相關(guān)研究。視頻對重組DNA分子的感受態(tài)細胞轉(zhuǎn)化進行了重點拍攝。內(nèi)容包括超凈工作臺的使用，固體LB培養(yǎng)基上菌液涂布實驗及藍白斑篩選。播放內(nèi)容一氣呵成，全面展示了重組DNA分子遺傳轉(zhuǎn)化的基本實驗過程和相關(guān)細節(jié)，具有重要的演示和示范作用，通過實驗過程的細致講解及演示，幫助學生理解實際的基因操作技術(shù)和基因工程的核心理論。

4.重組DNA分子的篩選和測序。重組DNA分子可以在蛋白質(zhì)水平和基因水平進行鑒定，蛋白質(zhì)水平鑒定有插入失活雙抗生素對照篩選和插入失活LacZ基因的藍白斑篩選等；基因水平的鑒定有PCR鑒定、酶切鑒定、核酸雜交和基因序列分析等。視頻四是在視頻三藍白斑篩選的基礎(chǔ)上進行陽性克隆的PCR檢測和基因序列分析，并將轉(zhuǎn)化子的瓊脂糖凝膠電泳檢測和陽性克隆測序結(jié)果展示為圖1。圖中具體顯示了轉(zhuǎn)化子陽性克隆和假陽性的瓊脂糖凝膠電泳檢測結(jié)果，結(jié)合陽性克隆菌液的DNA測序結(jié)果，可進一步分析重組DNA分子的基因序列。視頻四中介紹了目前基因及基因組學研究的前沿技術(shù)———DNA測序技術(shù)。該技術(shù)長期以來一直是基因分析相關(guān)研究中最常用的技術(shù)手段之一。測序技術(shù)在人類基因組計劃、微生物基因組測序、轉(zhuǎn)錄組分析、單核苷酸多態(tài)性分析及基因組學中的廣泛應(yīng)用，不但使該技術(shù)自身得到了快速、深入的發(fā)展，也最大限度地促進了其他生物學領(lǐng)域的研究和發(fā)展。

摘要：本文分析了醫(yī)學院校細胞生物學與遺傳學實驗教學中存在的不足，并從實驗準備視角提出開放實驗準備教學、優(yōu)化實驗教學內(nèi)容、提高實驗技術(shù)人員素質(zhì)三方面的改革措施。實踐證明，實驗教學改革能調(diào)動學生參與科學研究的積極性，增強學生的動手能力，提升學生的科研素質(zhì)和創(chuàng)新精神。

關(guān)鍵詞：實驗準備；細胞生物學；遺傳學；教學改革

一、引言

細胞生物學和遺傳學是現(xiàn)代生命科學的前沿學科，也是醫(yī)學院校重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。細胞生物學是研究細胞基本生命活動規(guī)律的科學，而遺傳學則從細胞分子水平揭示遺傳與變異的本質(zhì)，兩者都是實踐性很強的學科，其實驗技術(shù)的掌握是醫(yī)學生必備的基本技能。生物技術(shù)學院根據(jù)實際情況，開設(shè)了醫(yī)學細胞生物學和遺傳學實驗兩部分內(nèi)容。筆者就“十三五”期間我院緊緊圍繞培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型生物技術(shù)骨干人才的培養(yǎng)目標定位，以社會需求為導(dǎo)向，以素質(zhì)教育為基礎(chǔ)，以能力培養(yǎng)為核心，深化教育教學改革，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，認真分析了細胞生物學與遺傳學實驗教學的現(xiàn)狀和特點，從實驗準備視角提出幾點體會，對原有的實驗教學體系進行改進，做出有益的探索和嘗試，以期培養(yǎng)出高素質(zhì)專業(yè)型醫(yī)學人才。

二、從實驗準備視角提出實驗教學改革措施

（一）開展開放式實驗準備教學中山大學國家級生物實驗教學示范中心提出“細胞生物學與遺傳學實驗”創(chuàng)建的“開放式、研究性”實驗教學理念與模式，對本科生能力的培養(yǎng)具有重要的作用[1]。筆者就開展開放式實驗準備教學進行探索。實驗員的人力和能力資源增長幅度相對較小，這就造成實驗準備工作量大和實驗員資源不足之間的矛盾[2]。開放實驗準備環(huán)節(jié)既解決了實驗室人力資源不足的問題，培養(yǎng)學生的實驗素質(zhì)，又與學生教學相長，提高實驗室的使用效率和實驗員業(yè)務(wù)水平。隨著學校招生規(guī)模的擴大，在校高職生、本科生、研究生、留學生的數(shù)量增幅很大，受實驗教學學時限制，實驗前的準備工作，如實驗材料的準備、玻璃器皿的清洗、試劑的配制、預(yù)實驗等都是由實驗員來做，學生實際做的只是實驗內(nèi)容的一部分。學生上課只需要簡單的操作和觀察，看到的僅僅是實驗結(jié)果，難以學到完整的“實驗”，無法對實驗結(jié)果的成敗原因進行分析討論，更無法對整個實驗過程和內(nèi)容做出全面掌握。在實驗員的監(jiān)督指導(dǎo)下開放實驗準備教學，讓學生參與實驗準備內(nèi)容，很有必要。醫(yī)學細胞生物學的大部分實驗需要在顯微鏡下觀察細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)，并配制好各種試劑，如擦鏡液、固定液、秋水仙素溶液、環(huán)磷酰胺溶液等。這些試劑對人體有一定的毒害，在此過程中可教給學生如何做好防護措施；染液如吉姆薩染液、甲基綠-派洛寧混合染液、改良苯酚品紅染液等的配制質(zhì)量，直接關(guān)系到細胞染色的效果。學生可在參與實驗準備過程中，不斷摸索最佳配制條件和環(huán)境。而且，細胞生物學會用到各種實驗動物操作技術(shù)，如雞的靜脈采血、兔子的心臟取血、小白鼠的注射等，學生通過自己動手能掌握這些操作技巧。遺傳學實驗如人類染色體制備實驗，學生參與正式實驗前期的采血、細胞無菌培養(yǎng)及終止培養(yǎng)前的秋水仙素處理，能形成較強的無菌觀念和高精確度配制試劑濃度的科學態(tài)度；人類染色體的制備、DNA指紋的遺傳分析和生物性別決定的遺傳分析等實驗，從前期的試劑配制、材料培養(yǎng)及預(yù)處理等準備工作大約需要一周時間，讓學生全程參與可以學到完整的“實驗”；果蠅的保種和傳代需要長年累月的堅持，開展開放式實驗準備教學，讓學生自主、有組織、有步驟地參與配制培養(yǎng)基、恒溫培養(yǎng)、傳代等過程，更多地了解果蠅的生活習性和生長特性，從而對其雜交實驗起到很好的鋪墊作用，也有助于培養(yǎng)學生吃苦耐勞的素質(zhì)、一絲不茍的認真態(tài)度和敬業(yè)精神。嚴格要求學生做好實驗準備工作，能強化其專業(yè)技能，保證實驗的成功率。本著自愿原則組織學生參與實驗準備，比以往只按照實驗教材進行部分實驗操作，更有助于促進師生的溝通與交流，提高學生實驗的積極性和主動性，提高實驗教學質(zhì)量和水平。通過改革，學生的創(chuàng)新能力和競爭力有所提高，為畢業(yè)后從事教育教學及科研工作奠定堅實基礎(chǔ)。

（二）優(yōu)化《醫(yī)學細胞生物學和遺傳學》實驗課內(nèi)容細胞生物學、細胞遺傳學與細胞工程實驗有交叉和重復(fù)，對實驗課內(nèi)容進行重組和優(yōu)化，刪除或更新過時的項目，合并簡單且步驟相似的驗證性實驗內(nèi)容。例如，《醫(yī)學細胞生物學》刪除了“細胞的原代培養(yǎng)”、“傳代細胞的培養(yǎng)和觀察”，增加了設(shè)計性實驗“細胞凋亡的誘導(dǎo)及形態(tài)學檢測”、“應(yīng)用細胞融合技術(shù)制備染色體提前凝集標本”，從驗證性向探索性發(fā)展，激發(fā)學生的研究興趣和主動性，提升學生的創(chuàng)新思維和分析解決問題的能力。近年來，我?！哆z傳學》改革向著綜合性大實驗和學生獨立操作的方向推進。綜合設(shè)計性實驗如果蠅雜交試驗，在教師的指導(dǎo)下根據(jù)學生設(shè)計的實驗方案，以小組為單位，以果蠅作為模式生物，結(jié)合大學生創(chuàng)新實驗進行。實驗結(jié)果要求按照生物技術(shù)本科畢業(yè)論文的格式撰寫；增加綜合性實驗“微核制片技術(shù)及其應(yīng)用”、“DNA指紋的遺傳分析”，在“植物細胞有絲分裂及染色體行為的觀察”實驗的基礎(chǔ)上開設(shè)“植物多倍體的誘發(fā)和鑒定”這一綜合性實驗，把學生分成若干實驗小組，提前10天將實驗材料發(fā)給各小組進行誘發(fā)實驗，由學生自行準備，設(shè)置變量，實驗課上進行制片、觀察、分析。學生能夠?qū)W到經(jīng)典雜交、細胞遺傳學和分子遺傳學三個層次的基本操作，將綜合性、設(shè)計性的理念貫穿到試驗的各個環(huán)節(jié)，獨立安排實驗進程，配置試劑溶液，操作實驗過程。教師和實驗員只負責答疑和對實驗結(jié)果的把關(guān)，有效地培養(yǎng)學生的科研素質(zhì)和實踐創(chuàng)新能力。

（三）加強實驗技術(shù)人員隊伍綜合素質(zhì)建設(shè)過去，實驗技術(shù)人員從事的是簡單地進行管理以及學生實驗前簡單的體力勞動和重復(fù)準備工作，是培養(yǎng)學生實驗素質(zhì)的“局外人”。隨著高校教育改革的不斷深入，教師、學生科研能力的不斷提高及實驗室不斷向?qū)W生開放等，對實驗技術(shù)人員的綜合素質(zhì)提出更高的要求。

摘要:“翻轉(zhuǎn)課堂”從2007年發(fā)展至今，已經(jīng)引發(fā)了全球范圍內(nèi)的教學改革熱潮，在很多學科中應(yīng)用實踐并且教學成果顯著。遺傳學作為生命科學專業(yè)中十分重要的一門理論學科，因其內(nèi)容的系統(tǒng)性和嚴謹性，以及生命科學近年的快速發(fā)展，傳統(tǒng)教學存在課時安排與教學內(nèi)容沖突、學生學習積極性不高、考核評價方式單一等問題。引入翻轉(zhuǎn)課堂，通過制作多媒體微視頻、建立網(wǎng)絡(luò)教學平臺、課內(nèi)小組匯報和隨堂測驗等環(huán)節(jié)，提高遺傳學的教學質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:翻轉(zhuǎn)課堂;農(nóng)學;遺傳學

自20世紀末以來，在以互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)的推動下，人類社會日益進入信息時代。翻轉(zhuǎn)課堂就是在此背景下應(yīng)運產(chǎn)生的一種教學理念，起源于美國林地公園的兩名化學教師利用錄屏軟件錄制上課內(nèi)容并上傳至網(wǎng)絡(luò)，幫學生補課。2009年可汗學院成立，它免費提供的優(yōu)質(zhì)教學資源極大地推動了翻轉(zhuǎn)課堂的普及。2011年“MOOCs”(慕課)的井噴式發(fā)展，使翻轉(zhuǎn)課堂課前的教學內(nèi)容和教學形式都發(fā)生了很大的變化。MOOCs通過在課程視頻中穿插提問、隨堂測驗和開展專題討論等，增強了學習者的交流、互動和反饋，有著普通教學視頻無法比擬的學習效果。其實，單向傳授的教學視頻并非翻轉(zhuǎn)課堂的重點，教師與學生之間、學生與學生之間的交流和互動才是最應(yīng)關(guān)注的地方，因為這些有利于發(fā)展學生的深層次認知能力［1］。遺傳學是生命科學專業(yè)中一門十分重要的理論學科，主要探索生命起源和生物進化的機理。從縱向發(fā)展來看，遺傳學不斷向深層次發(fā)展，遺傳學逐步從個體向細胞、細胞核、染色體、基因?qū)訉由钊?從橫向上來看，逐步向生物學的各個分支學科滲透，細胞生物學、生物化學、微生物學、分子生物學等幾乎所有的生物學科都可與遺傳學形成交叉和滲透［2］。作為高校一門開設(shè)歷史較長的課程，其教學在長期的實踐過程中積累了豐富的成果和經(jīng)驗。但隨著教學內(nèi)容、教學環(huán)境和形式的轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的教學過程、教學方式和方法面臨著嚴峻挑戰(zhàn)，教學改革和創(chuàng)新成為必然［3］。然而迄今為止，翻轉(zhuǎn)課堂教學在農(nóng)學本科遺傳學課程的教學實踐方面未得到應(yīng)用。結(jié)合遺傳學多年的教學經(jīng)驗，筆者認為現(xiàn)階段遺傳學的教學方法應(yīng)在傳統(tǒng)教學的基礎(chǔ)上開拓新思路，探索翻轉(zhuǎn)課堂教學，實施最佳教學方案。

一、遺傳學課程教學存在的問題

遺傳學是農(nóng)學類專業(yè)的基礎(chǔ)課，在本科生教學計劃中占有十分重要的地位。但是由于學科本身的嚴謹性及理論的系統(tǒng)性，再加上新知識點和新發(fā)現(xiàn)不斷涌現(xiàn)，致使目前授課過程中，課時安排不合理、學生積極性不高等問題比較突出。

(一)課時安排與教學內(nèi)容相沖突遺傳學課程在實際教學過程中內(nèi)容多、難度大、課時不足，尤其是隨著分子遺傳學的迅速發(fā)展，新的知識點和新發(fā)現(xiàn)不斷涌現(xiàn)，教師需要花費大量時間講解新知識和新熱點，以實現(xiàn)教學與實踐的結(jié)合，培養(yǎng)具有先進遺傳學知識的人才，但是這樣勢必會增加授課壓力，對一些需要精講的部分也會感到時間緊張。遺傳學教學內(nèi)容多而雜，與細胞生物學、基因工程等學科交叉滲透［4］，所以教師應(yīng)在有限的課時條件下，優(yōu)化課程安排，梳理好該課程的側(cè)重點，避免課程之間的相互重復(fù)。

(二)學生的學習積極性不高遺傳學作為復(fù)雜抽象的學科之一，內(nèi)容多且艱澀難懂，需要縝密推理才能夠掌握，所以學生在學習之前很容易產(chǎn)生畏懼心理。由于班級人數(shù)眾多和傳統(tǒng)的教學形式，教師不可能及時疏通每一位學生的畏難情緒。困難和疑問的積累，導(dǎo)致學生失去學習的興趣和積極性。再加上課時限制問題，教師為了完成教學內(nèi)容，會增加授課講述的時間，師生和學生之間的交流互動時間則隨之減少，學生完全被動的接受知識，致使學習積極性不高。

(三)考核與評價方式單一在傳統(tǒng)教育模式下，考核方式主要是試卷考題，由于其具有效率高、易于操作和相對公平等優(yōu)勢，至今仍是許多遺傳學教育工作者所用的考核方式，用試題來檢驗學生的掌握水平。在這種考核評價模式下，學生通過死記硬背可以暫時應(yīng)付考試，但是考后甚至連基本概念都記不起，對遺傳學基本理論的理解和應(yīng)用遺傳學知識解釋問題的能力更是無從談起。所以傳統(tǒng)的考核模式無法了解學生的真實情況，也會對學生的發(fā)展起到限制作用。

《遺傳雜志》2015年第十二期

摘要:

遺傳漂變是《遺傳學》教學的難點之一，因其涉及隨機性和概率，特別容易引起誤解。定義中的抽樣誤差常被誤解為遺傳漂變是由于“抽樣”這一研究方法干擾才導(dǎo)致基因頻率的隨機變化。本文首先對國內(nèi)外《遺傳學》教材中的遺傳漂變定義進行了分析比較，發(fā)現(xiàn)“抽樣誤差”的定義最為各教材普遍采用，但只有少數(shù)教材對“抽樣誤差”概念進行了正確的解釋，多數(shù)未作進一步的說明。文章介紹了遺傳漂變的研究歷史，亦即Wright、Fisher和Kimura等學者對遺傳漂變研究的貢獻。進而，特別介紹了近年來國外關(guān)于本科生遺傳漂變教學的兩篇代表性教學研究論文，指出本科生在學習過程中容易出現(xiàn)錯誤理解是難以避免的現(xiàn)象，對此也提供了初步的解決辦法。作者最后結(jié)合自己的教學實踐，提出本科生教學中遺傳漂變?nèi)匀徊捎煤谐闃诱`差概念的定義，只是需要對抽樣誤差做進一步的解釋，指出抽樣誤差是等位基因世代傳遞過程中存在的、配子間的隨機結(jié)合,“相當于”對整個參與交配的配子庫中的配子進行的一次隨機抽樣，而與一般遺傳學研究中的人為抽樣行為無關(guān)。相信本文會對遺傳學教學有所幫助。

關(guān)鍵詞:

遺傳漂變;抽樣誤差;群體；等位基因頻率

隨著我國高等教育的發(fā)展，本科生教學受到越來越多的重視。遺傳學教學內(nèi)容和方法的進展報道不斷涌現(xiàn)[1~3]，一些在更深層次上對基本概念的解析也持續(xù)受到關(guān)注[4]，呈現(xiàn)出蓬勃的發(fā)展勢頭。這其中，釋疑解惑這一教師的基本職責一直激勵著同行學者對教學提高的執(zhí)著。筆者在《遺傳學》教學中發(fā)現(xiàn)，教材中的遺傳漂變概念常令學生費解。以戴灼華、王亞馥和粟翼玟主編的遺傳學教材為例，關(guān)于遺傳漂變的定義是這樣描述的：由于抽樣的隨機誤差所造成的基因頻率在小群體中的隨機波動，稱為隨機的遺傳漂變(Randomgeneticdrift)[5]。隨機的遺傳漂變簡稱遺傳漂變。該定義中的“抽樣的隨機誤差”在其他版本的教材中也有出現(xiàn)，有的冠以“取樣誤差”，有的則以“隨機抽樣”、“抽樣誤差”和“遺傳抽樣”等形式出現(xiàn)（表1）。多數(shù)教材關(guān)于定義中提及的“抽樣”概念并沒有進行深入的解釋和分析，因此很容易給初學者造成“遺傳漂變現(xiàn)象是由于抽樣導(dǎo)致的”印象。而抽樣的概念給人的直接印象就是對研究樣本進行隨機抽取選擇的過程，是生物學研究的具體方法。“難道基因頻率的隨機波動是由于研究工作者的研究行為（抽樣）干擾所致？”，這是最容易引發(fā)的疑問。筆者比較了國內(nèi)外、不同類型高等院校使用的幾種不同版本的遺傳學教材，發(fā)現(xiàn)普遍存在這一問題。故撰寫此文，試圖對此做一探討。

1國內(nèi)外教材對遺傳漂變概念的定義

表1列舉了國內(nèi)外廣泛選用的12種《遺傳學》教材，其中選取了國內(nèi)高等教育出版社、人民衛(wèi)生出版社和科學出版社出版的9種中文教材，還選取了分屬W.H.Freeman、McGraw-Hill和JohnWiley&Sons這3個國外出版社的3種英文教材。其中的中文教材又分屬于普通高校[5~7]、醫(yī)學院校[8~10]、師范院校[11]和農(nóng)林院校[12,13]類教材。由表1可見，在12本中外教材中，抽樣的概念在定義中出現(xiàn)了7次?？梢姡x中涉及抽樣概念的現(xiàn)象具有相當?shù)钠毡樾?但是大部分教材均未對抽樣概念作進一步的解釋，給充分和正確理解遺傳漂變概念制造了不必要的障礙。表1中只有1次對抽樣的概念進行了進一步的描述，即徐鋼標主編的《植物群體遺傳學》，編者對抽樣是這樣描述的：現(xiàn)實植物群體可看成是來自某個理想群體的一個隨機樣本。如果不考慮選擇、遷移和突變等進化因子影響，群體中等位基因從一個世代傳遞到下一個世代，類似于從親本群體形成的潛在無限大配子庫中一次隨機抽樣，這個過程稱為遺傳抽樣[13]。書中特別強調(diào)群體等位基因的傳遞是“類似于”對配子庫的“隨機抽樣”，這樣也就詮釋了抽樣這一概念在此處是“類似于”而非一般理解的概念。從該教材可以推知，其他幾種教材中提及的抽樣概念，也應(yīng)該是指等位基因代間傳遞過程中存在的、配子間的隨機結(jié)合，“相當于”對整個參與交配的配子庫中的配子進行的一次隨機抽樣，而與一般的遺傳學研究中的人為抽樣行為無關(guān)。除表1所列本科教材外，一些教學輔導(dǎo)書和研究專著對此問題也有論及。比如，由科學出版社出版的生命科學輔導(dǎo)叢書、名師點撥系列的《遺傳學》（梁前進主編）分冊對此概念是這樣描述的：個體數(shù)有限的群體在世代遺傳過程中，其等位基因僅僅受機會的原因而向后代傳遞，則群體中等位基因的頻率將隨機波動增減，這一現(xiàn)象叫遺傳漂變。遺傳漂變的結(jié)果，最終可使某些等位基因在群體中消失，或取代其他等位基因而固定下來[17]。該輔導(dǎo)書對遺傳漂變的解釋就沒有涉及抽樣的概念。而另一本群體遺傳和進化方面的專著，《群體遺傳學、進化與熵》則對遺傳漂變所涉及的抽樣概念有較為深入的論述[18]。作者袁志發(fā)寫道：生物的有性繁殖過程，本質(zhì)上是配偶或配子的抽樣過程。因而，有限群體中的基因頻率，在傳代過程中會受抽樣誤差影響而發(fā)生隨機變化，其變化方向是不可預(yù)測的，在群體遺傳學中稱為隨機遺傳漂變，是一種離散作用（Dispersiveprocess）。研究隨機遺傳漂變的數(shù)學模型是1931年SewallWright提出的Wright模型[19]。因此，遺傳漂變也叫萊特效應(yīng)（Wrighteffect）。這是一個分析有限群體中基因頻率隨世代隨機變化的數(shù)學模型，這個模型所描述的隨機遺傳漂變過程或離散過程可以看作一個抽樣過程?？梢?，抽樣誤差這個概念引入遺傳漂變概念中，是源于其數(shù)學模型的描述，因此在保留和使用上要格外注意，以免引起誤解。那么，為什么有的教材在定義中提及了抽樣的概念，而有些教材卻沒有涉及呢？這就需要從遺傳漂變概念的緣頭去探尋。

生物化學知識點需求。

學時最少的維生素相關(guān)內(nèi)容卻是目前社區(qū)衛(wèi)生院臨床醫(yī)師最常用的知識點(圖1)。經(jīng)典的三大代謝不僅常用也是臨床工作者希望詳細了解的知識點。社區(qū)醫(yī)院最大的患者群是退休的老年患者,患者群中糖尿病發(fā)病率居高不下,所以糖代謝、脂代謝等基本原理在社區(qū)臨床應(yīng)用中占很大比重。其次常用的是與生理相關(guān)的水電代謝及酸堿平衡,與生理學內(nèi)容有交叉與重復(fù)。癌基因與抑癌基因是醫(yī)學專業(yè)工作者目前最希望了解的知識點。腫瘤的高發(fā),腫瘤標志物檢驗技術(shù)在社區(qū)衛(wèi)生院的普及與開展,使臨床工作者迫切希望學習癌基因、抑癌基因這方面的知識,這也表明在教材編寫過程中要與時俱進,及時編入最新的醫(yī)學研究進展。

免疫及病原生物學知識點需求。

抗感染免疫是社區(qū)醫(yī)生最常用到的知識點(圖2)。社區(qū)醫(yī)院處于傳染病、地域性疾病、突發(fā)疫情的前沿陣地,對傳染病和突發(fā)疫情早發(fā)現(xiàn)、早隔離、早治療,對地域性疾病進行篩檢和治療,是其重要職責之一。而比較出乎教師意外的是即使是在農(nóng)村,由于目前生活水平的穩(wěn)步提高,寄生蟲學這一章節(jié)臨床醫(yī)生并不常用,對其要求不高?？贵w與補體是臨床醫(yī)生最希望詳細了解的知識點。臨床上不少檢測手段都需要用到免疫學的基本概念和原理,由此免疫學的應(yīng)用和技術(shù)需要做些概括性的講解,使學生在實際工作中遇到相關(guān)問題不至于太茫然。

細胞生物學知識點需求。

細胞生物學最常用的和希望了解的知識點均集中在細胞的活動上,即細胞水平的增殖、分化、衰老、壞死和凋亡。這些知識點與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)歸密切相關(guān),也與不少藥物的作用機制相關(guān)?？傮w而言細胞生物學與基層的醫(yī)學工作者并不是很密切。

課程整合初步大綱。

根據(jù)社區(qū)衛(wèi)生院臨床醫(yī)師對生物化學、病原生物學、免疫學、細胞生物學知識點的實際應(yīng)用情況和知識點的需求量,我們擬針對臨床專業(yè)(社區(qū)醫(yī)學方向)學生開設(shè)實用醫(yī)學生命科學課程,涵蓋以上學科部分知識點,力求達到在有限的學時內(nèi),傳授綜合性強,實用性強的知識點。

課程群間存在諸多銜接問題

在教學過程中，我們發(fā)現(xiàn)在課程群之間也存在諸多的遺漏、重復(fù)以及銜接不當?shù)膯栴}。如“化學－生物化學－分子生物學－基因工程”課程群中生物化學講授的線粒體與能量代謝、蛋白質(zhì)的合成與翻譯內(nèi)容，“人體結(jié)構(gòu)與功能學課程群”中的細胞生物學也涉及而且課時較多，而很多新穎的研究內(nèi)容卻由于課時限制無法傳授。

課程群內(nèi)部各門課程間存在較多重復(fù)及銜接問題

很多內(nèi)容課程群內(nèi)部多門課程都有涉獵，重復(fù)內(nèi)容較多，如DNA的復(fù)制、基因的轉(zhuǎn)錄與加工、蛋白質(zhì)的生物合成、原核與真核細胞的表達調(diào)控等諸多內(nèi)容在生物化學、分子生物學、基因工程等多門課程都有涉獵，而且都作為重點內(nèi)容，重復(fù)內(nèi)容較多，造成學生在學習中重復(fù)學習，學習興趣不高，而當前分子生物學與基因工程等最新的研究成果與進展等學生感興趣，希望學習的內(nèi)容卻由于課時限制無法傳授，存在較大的銜接性問題，迫切需要進行課程群各學科間教學內(nèi)容進行內(nèi)部優(yōu)化改革。另外，課程群實驗教學內(nèi)容也存在諸多紕漏，實驗內(nèi)容仍然滯后于學科發(fā)展，大多實驗課教學是與理論課教學相對應(yīng)的，以驗證性實驗為主，缺乏綜合性、設(shè)計性實驗，內(nèi)容單一、重復(fù)嚴重［6］。

課程群管理模式的滯后

雖然生物科學專業(yè)開展了課程群授課模式，但各門課程之間缺乏有效的溝通［7］。承擔各門課程的各個教研室分屬于不同的系科，不能充分的將各門課程有機的整合，尤其是缺少有效、科學的管理模式。重視年輕教師的培養(yǎng)，促進特色專業(yè)建設(shè)，推動合理的“專業(yè)課程群”課程管理模式。因此，要想在當前工作的基礎(chǔ)上使生物科學專業(yè)學生培養(yǎng)質(zhì)量全面提高到一個新的高度，迫切需要對生物科學課程群進行整合與優(yōu)化，系統(tǒng)規(guī)劃一個新的改革方案，切實有效的解決課程群間重復(fù)、銜接及課程群管理問題［8］。

蚌埠醫(yī)學院生物科學專業(yè)工作基礎(chǔ)

蚌埠醫(yī)學院生物科學專業(yè)課程群在2006年進行課程設(shè)置及培養(yǎng)方案修訂的時候，已打破了生物學和醫(yī)學各課程間各自獨立、互不聯(lián)系的狀況，率先建立學科課程群教學體系，鑒定了良好的工作基礎(chǔ)。通過不斷的優(yōu)化發(fā)展，已經(jīng)初具規(guī)模，具有一定的應(yīng)用基礎(chǔ)。在實行學分制的基礎(chǔ)上，設(shè)置課程模塊構(gòu)成課程體系結(jié)構(gòu)，課程模塊下由課程群構(gòu)成主體。1．人文社科課程模塊:安全教育、就業(yè)指導(dǎo)、體育、軍事理論和軍事技能、思想道德修養(yǎng)和法律基礎(chǔ)、形勢政策、中國近代史綱要、思想和中國特色社會主義理論體系概論、馬克思主義基本原理、英語、專業(yè)英語、文獻檢索、大學計算機基礎(chǔ)。2．自然科學課程模塊:化學課程群(含無機化學、有機化學、分析化學、儀器分析)。3．專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊:人體結(jié)構(gòu)與功能學、神經(jīng)生物學、病理學、免疫生物學、流式細胞技術(shù)、實驗核醫(yī)學、藥理學、醫(yī)學微生物學、生物信息學。4．專業(yè)課程模塊:生化與分子生物學課程群(含生物化學、分子生物學、基因工程、蛋白與酶工程)、遺傳學課程群(遺傳學、醫(yī)學遺傳學)、細胞生物學、發(fā)育生物學、生態(tài)學、生物制藥技術(shù)、生物制品概論、生物統(tǒng)計學、生物學綜合實驗(含生物化學實驗、生態(tài)學實驗、細胞生物學實驗、遺傳學實驗、分子生物學技術(shù)實驗、蛋白與酶工程實驗、現(xiàn)代生物學技術(shù)與探索性實驗)、臨床醫(yī)學概要。5．專業(yè)技能模塊:畢業(yè)實習、畢業(yè)論文。