《减数分裂》课程教学改革初探

刘 冰，刘侣含

(中南民族大学 生命科学学院，湖北 武汉 430074)

1 引言

从17世纪英国科学家虎克发现细胞，到19世纪30年代德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出里程碑式的细胞学说，描述性生物学阶段开始，细胞生物学由此拉开帷幕。细胞生物学是在显微、亚显微和分子等多层次水平上，研究细胞结构、功能和生命规律，并解释相关生命现象的学科；其与分子生物学、神经生物学和生态学是我国基础科学发展规划生命科学领域的四大基础学科。随着显微技术的发展，细胞生物学进入超微结构阶段，尤其是电子显微镜的发明，细胞研究由显微、亚显微水平迅速进入分子水平，细胞生物学从而跨入分子细胞生物学阶段。21世纪是生命科学的时代，也是各学科互相渗透的时代，从目前发展状况来看，细胞生物学介于生物学和个体生物学之间，是一门承上启下的学科，和分子生物学一起同是现代生命科学的基础，并广泛应用到遗传学、发育生物学、生殖生物学、神经生物学和免疫生物学等的研究中，和农业、医学、生物高新技术的发展有密切的关系。因此，学习细胞生物学理论课程对学生而言，是夯实生命科学理论基础的必不可少的一环。在高等教育中，使生命科学相关专业的本科生掌握扎实的细胞生物学理论知识，对于接轨创新性研究生人才的培养[1，2]，以及国家生命科学理论研究型人才的培养至关重要[3]。

减数分裂是发生有性生殖的高等生物的一种重要细胞活动。在减数分裂过程中，染色体DNA只复制一次，而染色体分离两次，最终形成具有染色体数目减半的雌雄配子。因此，减数分裂不仅对于维持物种基因组的稳定至关重要；同时，在减数分裂前期同源染色体之间发生重组，形成新的非等位基因组合，对于种群遗传多样性以及适应环境变化具有重要意义[4]。减数分裂不是一门很好理解的学科，它的抽象性注定了学生需要花费大量的时间去钻研。同时，在细胞生物学相关教材中，减数分裂相关教学内容所占的比重还不足以让学生透彻、详尽地掌握相关知识，以至于无法对将来在遗传学或其他与减数分裂有关的科学研究中打下深厚的基础[5]。在此，根据以上问题对改革减数分裂理论知识教学进行了初步探讨，旨在让学生有目的、有资源、有方法地迈入减数分裂领域的大门[6]。

2 充分认识《减数分裂》课程

减数分裂主要涉及同源重组、染色体分离以及胞质分裂三个主要的细胞学过程。同源重组导致同源染色体间遗传信息交换的发生，使非等位基因自由组合，形成具有新的遗传信息组成的后代配子细胞，从而催化了后代群里中遗传多样性的发生[4]。在当今的作物及动物育种工作中，创造含有多种优良基因组合的种质资源是一项重要任务。因此，通过合理“操控”减数分裂过程中同源重组在染色体上发生的频率和位点，对于优质种质育种具有重要的理论指导意义。另一方面，正常的染色体分裂和胞质分裂的发生，对于染色体数目减半配子的形成十分关键。通过合理利用基因编辑技术，诱导多倍体配子的形成，从而进行多倍体育种，也是一个具有潜在价值的育种策略。然而，所有的这些育种工作，都基于减数分裂理论知识的更新与拓展。因此，在高等教育中使生命科学专业的学生牢固掌握经典的减数分裂基本理论知识，以及接受日新月异的理论创新，对于培养新时代细胞生物学理论研究型人才和应用型育种工作者有着重要的意义[7]。

3 增加减数分裂相关理论知识的覆盖度

减数分裂过程中染色体行为十分复杂，并受到精细的遗传(包括表观遗传)调控。然而，在目前常用的细胞生物学高等教育教材中，减数分裂理论知识所占的比重相对较少，仅限于减数分裂各个时期染色体行为的介绍，这对于学生全面地理解减数分裂的细胞学特点和其中的关键细胞学过程有一定的限制。因此，授课老师在课堂上应该不完全依赖教材的内容，讲授一些重要而又没有被教材包含在内的知识。例如，在动、植物中，减数分裂过程容易受环境变化的影响，发生一系列细胞及生理水平的变化。这些变化表明环境能通过影响减数分裂过程，对物种遗传稳定性和多样性造成影响。增加类似知识的讲授，不仅可以使学生对减数分裂有更全面的理解，还能够通过增加问题的新颖性来更好地吸引学生参与课堂互动。此外，使学生对减数分裂的理论知识有更全面地了解，能够使高等教育后从事研究生学习的学生提前掌握前言的研究发现，有助于他们后期的学习。

4 教学方式多元化

想要学生学好减数分裂相关知识，在理论教学过程中，课堂讲授的教学方法有待进一步丰富[8]。可以从心理引导入手，培养学生的学科兴趣，根据教学对象的认知心理和感知心理的特征，在奥苏贝尔的认知教育心理学理论和布鲁纳的发现学习理论基础之上，强调教师主导作用及学生主动作用，强调培养学生思维发展，通过现代媒体信息技术辅助贯穿。教师应该教会学生怎样学，关键是要让学生自己掌握学习的主动权，让学生自主学习、个性化学习。只有让学生动起来，学生才会主动参与到课堂教学之中，这样学生的思维活动才能被调动[9]。

4.1 调动学生主动性思考

教师教学过程中不应过于依赖教材，应更多地引导学生对科学问题进行主动思考[10]。例如，对于减数分裂过程中染色体的动态过程的学习，大部分学生都能理解接受。但教学中教师常忽略提出开放性的、能够让学生独立思考的问题：染色体数目为什么要减半？因此，教师可以在课堂上增加“生物学问题-理论知识教学-生物学意义”这种模式的授课方式，增强学生的思考能力和对问题的理解能力[11]。

4.2 开设配套的选修课程

减数分裂过程复杂，由于学时的限制，教师很难在有限的教学课时内向感兴趣的学生传授足够的信息量。因此，教师可设计相应配套的选修课程，为感兴趣的学生讲授更加详细和前言的理论知识，例如带领学生一起学习减数分裂相关的经典以及最新发表的文献。

4.3 增加实验环节

目前，有关减数分裂的实验主要是通过细胞核染色观察动、植物减数分裂细胞中染色体的行为。这类实验设计对于学生更好地理解课堂上接受的理论知识有一定的帮助[12]。然而，若能在实验内容的多样性和难易程度上进行进一步优化，则能够更加激发学生的兴趣[13，14]。例如除了让学生观察正常的减数分裂染色体行为之外，若能使学生能够观察在胁迫条件或突变体背景下减数分裂细胞的染色体动态行为，相信学生对减数分裂过程的理解会更加深刻[15，16]。

4.4 邀请国内外减数分裂领域优秀博士或专家讲学

高等教育其中一个目的在于为研究生教育培养新鲜血液。励志通过从事科学研究来为国家科技进步做出贡献，并同时实现自己的科研理想的学生，在科研初期往往需要前辈或科学家的鼓励。因此，有条件的学校或教师也许能邀请减数分裂领域的优秀青年博士，或领域内的知名专家前来讲学。这样一方面可以让学生接触更专业更权威的相关知识传授者，获取更丰富的理论知识；另一方面也能在学习中得到鼓励，坚定他们在后期学习和科研过程中的决心。

5 改革效果的预期

与细胞生物学教学中其他理论知识一样，减数分裂内容的教学既要求学生对理论知识能够有较好的掌握；同时，由于生物学是实验性质的科学，因此也应着重培养学生对细胞生物学实验的兴趣和素养。正是因为这些教学目的和要求，减数分裂教学不管是在内容上还是在方法上都应该不断地改革和创新。通过让学生充分认识减数分裂对于生物的重要性，以及对于人类农业活动的重要性，很大程度上能够使学生更重视减数分裂理论知识的学习。同时，在全球科研合作愈发成熟的条件下，理论知识的更新也愈发加快。因此，高校教师在传授减数分裂理论知识的时候不能局限于教材所包含的内容，而是应该与时俱进，使学生接触更前言的理论创新结果。这样学生渴求新知识的欲望也能够被更好地激发。此外，教学是一个老师与学生，以及学生与知识互动的过程。因此，教师的教学方式也应该多元化；教学过程应以让学生更好地掌握知识为出发点，以提高学生学习效率为目标。通过多元化的教学方式，学生能够通过不同层次，不同方式和更高的效率获得知识。

6 结论与讨论

减数分裂相关的理论知识是细胞生物学教学中的难点，也是细胞生物学科研工作和农业生产工作中的重点理论基础。因此，在高校教学过程中，教材编写以及教师教学的内容和方式均需要不断改革和完善。鉴于减数分裂具有重要的理论意义和实践指导价值，旨在能够更好地培养理论研究型人才，笔者针对减数分裂教学改革提出了几点初步的探讨：一方面，通过促使学生更好地认识减数分裂理论知识的重要性，同时增加减数分裂在细胞生物学教材中的占比以及理论知识的扩充，使学生更加全面地掌握减数分裂知识；另一方面，通过增加或改进教学方式，提高教师与学生，以及学生与知识之间的互动，培养学生对理论知识和研究的兴趣，并逐步培养良好的科研素养，为将来研究生阶段的学习和科研工作打下良好的基础。这些改革的探讨将为高校培养理论研究型人才(减数分裂领域)提供潜在的策略依据。