动物遗传学课程教学改革探索

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　　摘要 动物遗传学是动物科学专业本科生的一门重要专业基础课。由于近年高校改革和本学科的飞速发展，该课程教学的改革已成为必然趋势。为了能够更好地改进该课程教学，适应学科发展，使授课质量得到进一步提高，从教学内容的优化与重组，选择合适教材，改革完善课程的理论和实验教学方法和教学手段及完善考核评价制度等方面提出了改革设想。
　　关键词 动物遗传学，理论教学，实验教学，课程考核制度，教学改革
　　中图分类号 S-01文献标识码 A文章编号 0517-6611（2020）06-0276-04
　　Abstract Animal genetics is an important basic course for undergraduate of animal science majors. Due to the reform of colleges and universities and the rapid development of this subject in recent years， the teaching reform of this course has become an inevitable trend. In order to better improve the teaching of the course， and adapt to the development of the subject， and further improve the teaching quality， this paper put forward some tentative ideas from the aspects of optimizing and reorganizing the teaching content， reforming and perfecting the theoretical and experimental teaching methods and teaching means， and perfecting the examination and evaluation system.
　　Key words Animal genetics，Theoretical teaching，Experimental teaching，Curriculum examination system，Teaching reform
　　動物遗传学是研究动物遗传和变异规律的一门学科，是生命科学中一门十分重要的基础性和前沿性学科，也是理论性很强的学科[1]。该课程与畜禽的保种、选育利用和畜牧生产关系十分密切，是为动物科学专业本科生开设的一门重要专业基础课。该课程的教学任务是让学生掌握有关动物遗传学的基本概念、基本理论和基本的实验操作，具备一定的能够在畜牧生产中应用遗传学理论知识解决实际问题的能力。该课程的学习可为动物科学专业本科后续课程，特别是家畜育种学课程的学习提供理论基础，也为今后从事畜牧领域专业工作打下坚实的遗传学理论基础[2]。
　　1 存在的问题及教学改革的必要性
　　在生物学理论与生物技术飞速发展的今天，遗传学的学科中心地位凸显。对动物遗传学基本理论和技术的掌握，关系到畜禽种质资源的保存与利用、新品种的培育，在畜牧学科领域中显得越来越重要。该课程的教学内容十分丰富，包括经典遗传学、细胞遗传学、分子遗传学、基因组学、表观遗传学、群体遗传学和数量遗传学等方面的内容，具有概念多、理论性强、逻辑严密、内容抽象、涉及面广、信息量大等特点，这给该课程的教学和学生的学习增加了很大的难度。近年来，为了适应社会发展和高校改革的需要，各高校增设了本科教学的课程数量，同时压缩了传统课程的课时数[2-3]。课时不足和教学内容增多之间的矛盾凸显，使得动物遗传学教学内容的深度和广度难以兼顾。从动物科学专业动物生产专业方向来看，动物遗传学课程的总学时逐步压缩为56学时，其中理论课40学时、实验课16学时。同时，随着基因组学和分子生物学技术的发展，遗传学学科与其他相关学科相互渗透、交叉发展，产生了很多新的知识和技术，使得课程的教学内容不断更新或内容迅猛增加，信息量加大。在新形势下，上述问题的存在促使对该课程的理论与实验教学作出改革已成为必然趋势。在学时压缩的情况下，如何在保证教学质量的情况下，使学生系统掌握动物遗传学的基本概念和基本理论并有一定的应用能力？在分子遗传学和基因组学迅猛发展和分子生物学技术日趋完善的条件下，过去未曾涉及的理论与实验教学内容如何设计和开展？作为发展最为迅速的学科，如何让学生了解最新发展动态？如何在课堂教学中体现出专业特色？这些都是在新形势下动物遗传学课程建设和教学改革所面临的问题。鉴于此，进行该课程理论与实验教学的深入研究，在优化课程教学内容的基础上，开展该课程教学方法、教学手段和实验的教学改革，探讨合适的课程考核评价制度，对于提升教学效果、保证教学质量非常必要。
　　2 教学改革的具体设想与措施
　　针对目前动物遗传学课程教学中遇到的新形势与新问题，笔者所在课程组设想从对教学内容的优化与重新组织，更新教学文件，选择合适教材，调整课程教学方法、教学手段和教学模式及完善考核评价方式、制度等方面采取措施进行改革，以便能够更好地提高该课程的教学质量，达成预期的课程目标及教学效果。
　　2.1 优化教学内容、革新教学文件，并选择合适的教材
　　动物遗传学课程是为动物科学专业本科生开设的一门重要专业基础课。应认真分析该专业学生的知识结构，深入研究该专业培养目标及培养计划中动物遗传学课程及与之相关课程的教学内容，并结合现今遗传学理论与技术的发展，优化该课程教学内容体系，制定合理的动物遗传学课程教学大纲。通过课程教学内容体系的优化改革，合理调整、整合、活化授课内容，拓展新的教学内容，在此基础上进一步革新教案和完善教学讲义及课件，使教学内容能反映现代动物遗传学学科近年的知识积累和最新研究进展。这对于该课程增加教学内容容量，保证教学质量，跟上现代遗传学学科的发展具有重要意义。 　　以往动物遗传学课程的教学内容主要集中于经典遗传学的介绍及群体遗传学、数量遗传学基础等内容，对于分子遗传学的内容虽有涉及但内容有限。近年由于分子遗传学、基因组学和表观遗传学等学科的产生和发展，改变了整个生物学面貌，使动物遗传学的教学内容猛增，也使动物遗传学在畜牧学科中的地位变得日益重要。因此，在该课程教学内容体系的优化和重新组织过程中，将经典遗传学的教学内容重点放在连锁互换和遗传重组内容的介绍上，对可遗传变异的介绍重点放在生物变异的染色体和分子机制上，有关分子遗传学的教学内容更新增加了基因的结构与功能、遗传信息的传递、基因的表达调控及表观遗传学和基因组学等内容，在群体遗传学、数量遗传学部分增加了由于分子遗传学、基因组学的发展而产生的对数量性状的新认识、新进展等内容。在教学内容优化调整的基础上，课程组制定出了新的动物遗传学课程教学大纲作为该课程教学的指导性文件，大纲内容包括课程基本信息、课程介绍、课程目标、教学内容、课程学时分配、课程要求、考核与成绩评定和参考教材及相关资料等。在此基础上课程组相应地更新完善了该课程的教案、教学讲议及课件。
　　教材是教师开展教学活动的主要依据，它为教师备课、上课、布置作业等教学活动的组织提供了基本依据和素材，也是学生在教学过程中获取知识、进行学习的主要材料。教材不仅可以帮助学生学习掌握教师讲授的教学内容，也便于学生预习、复习和做作业。因此，选择一本适合的教材非常重要，教材选择的合适与否直接关系到教学质量及教学效果。目前，有关动物遗传学和遗传学的教材种类繁多，各具特色。根据动物科学专业的实际情况和新的动物遗传学课程教学大纲要求，兼顾学科知识结构系统性和前沿性、培养学生具有深厚专业理论基础的考量，经过教研组讨论决定以吴常信院士主编的《动物遗传学》教材开展教学，并指定2本其他遗传学教材作为教学的参考书。在选择合适教材的同时，还有必要引导学生按照动物遗传学课程各章节的教学内容和教学大纲的要求，有效地使用教材，发挥教材的最大作用。在教学过程中，要求学生在认真阅读教材和指定参考书的基础上，撰写读书笔记并将之纳入考核内容是一项非常有效的督促学生学习的措施。
　　2.2 教学方法改革探索
　　动物遗传学课程的一个突出特点就是概念多，而且理论相对抽象，需要学生具备一定的逻辑思维和推理能力，还应具备一定的化学和数学基础，加之该领域新概念、新理論和新技术的迅猛增长，以往那种教师站在讲台上填鸭式、灌注式的被动教学方法已不能适应动物遗传学课程教学的需要。这种教学方式一方面会让学生感到教学内容枯燥乏味，学起来很难，学习的积极性很难调动，导致教学效果差，另一方面，老旧的教学方式很难适应知识爆炸时代的要求，在有限的学时下很难完成教学任务。因此，在教学过程中，尝试采用启发式、互动式、探究式和参与式等多种教学方法，充分调动学生学习的主观能动性是十分必要的。
　　启发式教学就是根据教学目的、教学内容的需要，基于学生的知识结构和认知规律，教师在教学过程中引导、启发学生在教学内容上积极思维，使学生在思考过程中掌握知识，加深对知识的理解，进而培养学生的思考和探究能力的教学方法[4-6]。启发式教学不仅是一种教学方法，更是一种普遍采用的教学原则[5-6]。传统的“注入式”教学，不注重启发学生思维，培养出的学生缺乏独立思考能力，而启发式教学对理论性强的动物遗传学课程来说，能够启发学生学习的兴趣，充分发挥其学习的主动性，应贯穿于整个动物遗传学教学过程的始终。互动式教学要求教师在组织教学过程中通过营造“教”与“学”双方互动的教学情境，在任课教师与学生之间双方平等沟通探讨的过程中，达到不同观点碰撞感应，进而激发学生学习的主动性和潜能，达到提高教学效果的目的[7]。具体操作时教师可根据动物遗传学每次的授课内容进行一些设问讨论，还可以专门针对一些章节设置具体问题进行讨论，也可以采用电子邮件、建立教学用QQ群和微信群等形式在课下与学生进行互动交流。在动物遗传学课程有些章节的教学过程中，可以采用探究式教学，以便加强学生的主体地位和学习的主动性。教师可通过一些具体案例提出问题，让学生自己通过阅读教材和查阅资料、讨论等过程去主动思考、探究，搞清动物遗传学原理或相应知识点的脉络及内部的联系，从中建立起该课程的知识架构[6，8]。例如，笔者在讲授性别决定理论时，就预先通过泰国人妖案例提出一些问题：怎样看待性别？性别是遗传还是环境因素决定的？性别在个体发育过程中会不会改变？以作业或小论文的形式布置下去，让学生在广泛查阅资料、思考的基础上完成。这一主题学生非常感兴趣，都能认真准备，正式上课时可采用小组讨论发言或课堂提问形式，提供答案，教师加以引导并认真总结，取得了较好的教学效果。参与式教学法顾名思义就是教师在教学过程中为调动学生学习的主动性和积极性，使学生由被动的知识接受者，成为教学活动的积极参与者、实践者的教学方法[7，9]。这种方法的出发点是以学生为中心，充分应用灵活多样、直观形象的教学手段，鼓励学生积极参与到教学过程中来，成为其中的积极成分。这种方法在动物遗传学课堂教学中的应用，改变了传统灌输式的教学模式，活跃了课堂气氛，增加了学生对该课程的学习兴趣，使学生能深刻地领会和掌握所学的动物遗传学理论。在具体教学过程中，可通过课堂设问、小组讨论、案例分析和作业等方式进行。
　　任何教学过程都不是千篇一律的，而是在尊重教学规律的基础上，为了达成预期的教学目标和教学效果，应将多种教学方法灵活应用到教学过程中来。上述各种教学方法是相互关联相互渗透的，在动物遗传学教学过程中可根据不同章节的教学目的和要求加以灵活组织应用，达到最佳的教学效果。
　　2.3 将多媒体教学和互联网资源应用到教学过程中
　　教学手段是教学过程中传递教学内容信息的各类工具、媒介或设备，直接影响教学效率和教学效果。传统的教学内容通常是教师通过一本教材、一只粉笔、一块黑板、几幅挂图或投影胶片等进行展示。自20世纪90年代以来，多媒体技术的产生由于其具有多方面的优点，使之得到迅猛发展，已成为现今主要的的教学手段。多媒体教学信息量大、内容容量大，与传统教学手段相比，可节约大量空间和时间，生动形象，可大幅度提高教学效率[10-11]。这对于动物遗传学教学内容大幅度增加的今天，是一种非常合适的教学手段。在开展动物遗传学教学过程中，应根据教学目标和教学对象的特点，充分利用现代多媒体技术的便捷、生动、直观、灵活、可重复性、互动性强等特点[10-11]，通过创造性的教学设计，合理选择和运用现代多媒体教学，并与传统教学手段有机组合，共同参与教学全过程，以多种信息作用于学生，使得教学过程变得丰富多彩，从而激发学生学习的积极性和主动性，达到最优化的教学效果。教师是多媒体教学的设计者，无论是课件的设计、制作，还是解决教学过程中的具体问题，都需要教师精心准备安排。笔者所在课程组近年来在教学过程中采用多媒体教学，取得了较好的教学效果。 　　随着近年全面网络化和信息化的大数据时代来临，基于网络平台的各种共享的教学资源日益增多。这为动物遗传学教学和学生学习提供了更好的平台，也为解决动物遗传学课程学时有限与课程内容增多、难度增大之间的矛盾提供了直接有效的途径[12-13]。例如，以百度百科（https：//baike.baidu.com/）、互动百科（http：//www.baike.com/）等为代表的中文百科全书平台可为该课程的教学和学习提供便利[12]，该课程相关的一些概念、理论及相关问题都可以通过这些平台进行查阅。还有一些公益性的在线开放课程平台，例如，在教育部重点支持建设的国家精品开放课程共享系统“爱课程”网上就拥有扬州大学、中国农业大学、西北农林科技大学、河南农业大学4所高校提供的动物遗传学课程视频，这些视频课程各具特色可作为该课程教学的参照和补充[12]，此外，遗传学作为生命科学中一门的基础课，国内外与之相关的免费开放的微课程和MOOC资源十分丰富，可与动物遗传学课程的教学内容互补[12]。以上教学资源可以有效充实丰富该课程教学内容，为学生自主学习提供了很好的平台。在具体教学过程中，可将动物遗传学课程的有些教学内容布置给学生，让学生自主学习，能有效解决课堂时间不足的问题，也可以将该课程较难的教学内容在课堂教学后，让学生在网上进一步学习，与课堂教学内容相对照，以加深理解和掌握。另外，从2009年开始云南农业大学就逐渐建立和完善了网络教学及课程建设平台，该平台包含教学大纲、教学课件、习题练习等教学资源，学生可以利用这一公共平台开展课程学习，增强理论与实践素养。
　　2.4 实验课教学改革
　　动物遗传学实验课是理论与实践相结合的教学过程，对于课堂理论教学而言，它是教学内容的继续、补充和深化，是动物遗传学课程教学过程必不可少的重要环节，对学生加深遗传学理论知识的理解、培养动手应用能力具有重要意义，在整个动物遗传学课程教学中占有十分重要的地位。
　　近年来，随着分子遗传学和基因组学迅猛发展，增加了很多新的实验教学内容。这些实验内容具有较高的技术含量，需要的仪器较精密，实验成本相对较高，对任课教师的要求更高。因此，在新的形势下，探讨动物遗传学实验教学内容、教学方法和教学手段改革的新思路也是十分必要的。动物遗传学实验教学内容的改革应加大分子遗传学、基因组学和生物信息学的实验内容，使学生掌握现代遗传学的基本技术和操作。对于过去设置的有些经典的部分实验内容可尝试通过播放录像片或利用网络遗传学实验微课程的学习来代替，可解决实验课的课时少的问题，以保证将实验课学时更多地用于完成教学内容更新产生的新的实验内容。在教学方法上，要启发学生思考，创造必要的条件，给学生更多的参与和独立操作的机会。对于分子遗传学、基因组学的方面的实验，可利用目前网络遗传学实验微课程的便利条件，让学生在实验前进行实验微课程的学习，熟悉相关实验原理、操作步骤和基本要领等，在实验时启发学生思考和比较，规范实验操作，有利于学生更好地掌握实验内容，提高学生从事实验的兴趣，增强了学生科学观察、思考、发现创新和解决问题的能力。对于生物信息学有关的实验内容，可利用网络生物信息资源和生物大分子数据库来开展教学。
　　2.5 改革课程的考核评价制度
　　探讨合适的动物遗传学课程考核评价制度，对于提高学生学习的主动性和积极性，促进教学效果具有重要意义。该课程的考核评价分期末考试和平时考核两部分。为了提高该课程的教学效果，加大平时考核力度，势在必行。为此，该课程在改革实践中，期末考核占总评成绩的60%，平时考核成绩占总评成绩的40%。
　　该课程在实践过程中，为了使期末考试客观反映实际的教学水平和教学目标的达成效果，笔者所在课程组建立了完善的动物遗传学试题库。试题库中试题的设计要求具有客观性和科学性，考查基本概念、基本理论和知识点的题目占60%，要求具有一定的综合、归纳和辨析能力和解决实际问题能力的题目占40%。在命题时要求做到题型种类多样化，包括填空、选择、判断（改错）、名词解释、简答、论述、遗传分析和计算题等题型。每次考试的试题从试题库中临时抽选组题，保证主观和能力试题占有一定比例。平时考核是提高课程目标达成度的关键环节，要紧密围绕教学内容和教学目标进行，使学生将学习功夫用在平时，防止了考前突击应付考试，考试结束迅速遗忘现象的发生，对于加强该课程的教学效果、培养学生专业基础具有重要意义。平时考核包括考勤、提问、章节测验、期中考试、作业和读书笔记的撰写等内容。平时的提问、章节测验、期中考试对于督促学生及时复习学过的章节具有促进作用，布置一定数量的作业有助于加强和培养学生对所学知识的运用能力，读书笔记的撰写有助于使学生将所学的知识系统化和条理化，消化和深刻领会教学内容，同时能培养学生阅读书籍和总结归纳能力。任课教师可根据教学章节对学生作业和读书笔记进行批改，并记录归入平时成绩。实践证明，通过动物遗传学课程考核和学习评价制度的实施，对于督促学生学习、提高学生学习的主动性、促进学生全面掌握该课程的理论和方法、提高教学质量具有重要意义。
　　3 结语
　　动物遗传学课程的教学改革已成为必然趋势。教学改革可从该课程教学内容的优化和重建入手，开展教学方法和教学手段等的研究，将最佳的教学理念、方法和教学手段引入到课程教学中来，使多媒体教学、互联网资源等在课程的理论教学中得到应用，同时，要改革和更新动物遗传学实验内容和教学模式，探索该课程的最佳考核评价制度，从而能够更好地完善该课程的理论和实验教学，适应学科发展，使授课质量得到进一步提高。该课程的教学改革，要求任课教师具有渊博的知识和较强的教学组织能力。这就要求任课教师不断学习，充实自己，勇于实践，跟上时代的发展步伐，使教学水平不断提高。
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