《遗传学》课程教学改革与探索

邢冉冉 陈晓阳 张雪海 黄俊龙 马星月 付志远

(河南农业大学农学院 河南郑州 450046)

自1900年孟德尔遗传规律被重新发现，遗传学理论知识及相关研究发展之迅速显而易见[1]。因此，学好遗传学的基本概念、原理和方法并进一步系统掌握遗传学知识，了解其发展历程和最新进展，并学会利用遗传学的基本原理、基本技术以及研究方法，分析和阐述有关遗传现象，对于相关专业的学生，在以后的学习和工作中大有帮助。如何能够在有限的课时安排下，使学生能够收获更多的知识，更加深层次地理解遗传学的重要作用及对未来的发展，同时又能保证紧跟时代前沿，使学生未来能够在竞争日趋激烈的科研和育种工作中打下良好的理论基础，是目前遗传学课程改革实践的一个关键和任务所在。遗传学的特点是理论扎实、实用性强、技术领先，同时还是一门学科交叉学科[2]。该课程宗旨是掌握基本概念、熟悉经典实验、了解广泛背景、领悟科研方法。课程目标是掌握遗传学的规律，利用遗传学知识进行论文设计和科学研究。此外，通过遗传学课程的学习，培养学生具有一种科研精神，即知道什么是科学研究、如何开始科研学研究、如何评价科学研究、如何阅读和撰写科学文章[3-4]。因此，该文就遗传学课程的教学实践，从教学内容、教学手段及教学方法等方面进行探讨，使学生更加深刻地理解、学好和应用好遗传学，为学生学习后续课程及今后从事科研、教学、遗传育种等工作打下牢固的遗传学基础。

1 教学内容

1.1 合理设计课程结构，突出重点

遗传学教材使用刘庆昌主编的《遗传学》第4 版，全书共分为16 章，包括遗传的细胞学基础、遗传物质的分子基础、孟德尔遗传、连锁遗传和性连锁、基因突变、染色体结构变异、染色体数目变异、数量性状的遗传、近亲繁殖和杂种优势、细菌和病毒的遗传、细胞质遗传、基因工程、基因组学、基因表达的调控、遗传与发育、群体遗传与进化[2]。现如今，河南农业大学包括遗传学在内的诸多课程在总教学内容不变，但总课时减少的情况下，需要教师合理安排教学内容，控制侧重点。遗传学课程的各章节相互独立，又彼此联系，共同构成了遗传学的基础内容。所有专业均为40 个理论课时，在课时有限的情况下，考虑到其他课程会对基因工程、基因组学和遗传与发育等章节进行重点讲解，因此我们在实际授课中删除了这三章内容。理论教学内容的顺序和课时分配情况如表1 所示。因此，对学习这门课程的不同专业的学生来说，适当调整学习的侧重点显得格外重要。合理调整、合理适配，与时俱进，就需要任课教师在教学大纲的基础上，合理安排教学内容，突出重点和难点，将学生所学专业可能涉及的问题研究透、研究扎实，保证遗传学知识的学习有条理、有顺序、分重点地进行。

1.2 适时与最新研究成果接轨

遗传学学科发展至今，所涉及的方方面面都在不断的发展与进步。遗传学本身所包含的内容已经不仅仅限于课本上那一方小小的天地。将遗传学课程与最新研究成果和研究方向接轨，近年来，随着测序技术的发展，关联分析已成为热门研究[5]。因此，课程团队在之前的教学内容的基础上增加了全基因组关联分析的理论内容和实验教学，具体情况如表1 所示。一方面能够理论联系实际，让学生在学习过程中明白这一课程的作用及魅力所在；另一方面能够增强课堂活力，激发学生们的兴趣。

表1 遗传学理论教学内容及课时分配

2 教学方法及手段

2.1 充分利用时代发展红利，将多媒体教学融入学生学习过程中

在依靠板书的时代，教师在一节课所能给学生带来的内容极其有限，且对知识的扩展性也不高。而如今在设备齐全的多媒体教室，学生可以从多方面去了解和把握遗传学的内涵，这时就需要教师通过诸如PPT演示等方式，集声色文于一体，通过现代化教学工具将抽象的、枯燥的知识转变为形象的、易于理解的知识。对多媒体教学的合理使用，将对遗传学课程教学效果的体现起到很大帮助。比如：超星学习通App所提供的课堂签到，课程任务等功能值得借鉴，尤其是课程任务，教师发布后，可随时跟踪学生的学习进度，让学生在仅有手机的情况下，即可完成任务，获得平时成绩。此外，也可以借助中国大学MOOC、雨课堂等网络教学平台[6-7]，引导学生学习，总之，一切做法均是为了学生能更好地理解和掌握遗传学知识。

2.2 加强互动，共同探讨

教师的教学风格往往能影响班级对相应课程的学习风气[8]。教师在教学时，一方面要以课件为基础，讲授为主，启发为辅，不能一味地为了赶课时而减少应有的教学内容。由于总课时的减少，部分教师为了追赶教学进度而不得不对课堂上本该介绍的相关教学内容进行缩水，导致学生对知识的理解只停留在表面，造成了保量不保质的情况。这就需要教师合理把握教学内容，在课时有限的背景下，能够最大化地带给学生们更丰富、更全面的教学内容。

教师与学生之间的互动，学生与学生之间的互动（也可以是微信群、QQ群等）对教学效果的体现上也占有很大的一个方面。在许多鲜活的优秀教学事例中，都能发现课堂上的一个共通点，即老师与学生之间有丰富的互动[9]。互动可以拉近师生间的距离，一方面教师能够更容易地去发现教学中存在的问题，另一方面又能够及时地去解决学生在学习中存在的问题。学生与学生之间的互动可以通过适当地分组形式实现，教师可以通过发布适当的任务去引导和激励学生去勇敢地探索遗传学学习过程中存在的问题，同时还能激发学生学习的积极性，增强班级凝聚力。例如：该学期通过引导学生分组翻译学术论文并在课堂上通过PPT展示论文内容，既锻炼了学生们对于知识探索的能力，又能让学生将课内外知识有机地结合，起到了很好的成效。

2.3 课堂理论教学与实验教学的有机结合

遗传学课程不只是一门理论课程，它还与相应的实验教学紧密结合，在遗传学课程教学过程中，以理论教学为基础辅以相对应的实验教学是一种很好的模式，而实践是检验真理的唯一标准[10]。理论教学，可以让学生掌握基础的遗传学知识，而实验教学则可以检验学生们对理论的学习效果。将课堂所学运用到实践中，这同时也锻炼了学生们的动手能力，对于以后想要从事科研的学生们来说起到了一定的助推作用，例如课堂上对有丝分裂、减数分裂的制片进行观察，并用χ2测定，均通过让学生们实际操作的方式去感受遗传学课堂的魅力，学生们能够更加深刻地理解一些抽象的概念或者动态变化过程。对一些操作难度较大的实验，学生们还会互相交流心得，攻坚克难，这对锻炼学生们的品格也起到了很大的作用。

3 思政元素融入与学生兴趣的引导

遗传学也是生物科学专业方向的一门基础性学科。针对大多本科生对科研理解不深这一实际情况，教师要身体力行，通过实际行动去积极引导学生接触和了解科研，让学生懂得科研对生活发展的巨大影响[11]。教师可以通过引导有兴趣的学生提前接触相关的科学研究，比如大二的双向导师选择时，根据学生的兴趣安排相关遗传学实验作为其科研课题，培养学生对科研的兴趣，也能更快地将所学知识与最新的研究成果结合起来。读史使人明智，学习遗传学应该遵循一定的方法：追寻历史的脚印、揣度伟人的思维、欣赏伟人的实验、牢记伟人的结论、运用我们的知识、拓宽我们的视野。此外，还可以挖掘遗传学的思政元素，以润物无声的方式，将思政元素融入遗传学教学中[12]。比如：在遗传学具体章节，可以引入以下故事。（1）减数分裂：讨论“你”是怎么来的。（2）分离和自由组合定律：以养羊人的尴尬，引出遗传学问题，然后引入孟德尔的故事，告诉同学们，做科研要有锲而不舍的精神；通过“为何有人比他早做实验没有发现遗传学二大定律，而孟德尔却能发现？”这一问题，让大家知道努力学习、勤奋思考和学科交叉的重要性；讲述为何孟德尔当时没被人认可，而34 年后才被世人接受的原因和历史背景，让同学们讨论孟德尔遗传定律的发现及其对科学的追求给我们的启示。（3）连锁定律：给同学们介绍孟德尔研究的7个性状的基因，以及是否位于豌豆的7条染色体上，讨论为何控制豆荚形状的基因和控制茎高的基因位于同一染色体且离得很近，孟德尔却没有发现连锁定律？通过查阅文献，给同学布置课后作业，让同学们课后理解三对基因间连锁与自由组合等不同情况时（并区分是否有双交换情况），F1测交后代性状的可能表现及比例，以加深对遗传学三大定律的理解及其对作物育种的指导。（4）转座子：讲芭芭拉·麦克林托克的生平故事，并问课堂上女同学有感想。（5）细菌病毒：结合去年的新冠肺炎引入话题，让同学们知道研究病毒的重要性。（6）杂种优势：可简单介绍张启发院士近40 年的杂种优势工作，以其大会报告的题目“痴情不改，白头偕老——与汕优63的苦恋”，告诉大家原来科研还可以这么“浪漫”。（7）细胞质遗传：以摩梭人纳西族的走婚习俗引出话题，然后让同学们讨论谁偷走了纳西族人核基因组，加深同学们对该章内容的理解。（8）雄性不育：如果没有袁隆平，你能否来到这个世界？我们能否吃饱饭？以袁隆平院士的故事和三系水稻为例进行讲解。总之，不管引入何种故事，尽可能挖掘思政元素，融入课堂，使学生在掌握专业知识的同时，达到立德树人的目的。

4 思维导图的引入

思维导图是又称脑图或心智图，一种革命性的思维工具，20世纪60年代由东尼·博赞所提出，因其有助于理清思绪，重塑更加有序的知识体系，倍受国内外教育工作者关注。鉴于其可将繁杂无序的内容转换为条理清晰的树状图，便于教师归纳和总结，也便于学生记忆，近年来，在高校课堂广泛盛行[13]。《遗传学》课程涉及的内容繁多，加上新的理论和技术不断涌现导致新研究成果的日益更新，给任课教师备课也提出了严峻挑战。针对这一现象,在实际教学中，引入思维导图创建新的教学模式，使其在学生预习、教师课堂指导等教学环节中发挥作用，激发学生的学习兴趣，提高课堂效率，帮助学生归纳总结，理清思考过程，疏通解题思路，培养学生自学能力与创造或发散思维能力[14]。总之，教师应立足于当前《遗传学》课堂教学中存在的诸多弊端，结合思维导图的特点，在课堂教学中有效运用，充分发挥思维导图的价值，不断提升课堂教学效果。

5 结语

要想让学生理解并掌握遗传学知识，除了在教学内容、教学手段及教学方法上进行创新，在教学设施及教师个人等方面都得下功夫。通过线下教学与线上辅导相结合；理论教学与实践教学相结合；面向整体与面向个体不同教学方法的结合；基础知识与最新研究成果相结合，由浅入深合理布局，让学生全方位学习和理解遗传学，为以后打下坚实的基础。