农学类“遗传学实验”课程的改革与实践
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[摘 要]“遗传学实验”是农学类专业一门重要的专业基础实验课程，在我校有着较长的教学历史，取得了良好的教学效果。但在多年的教学实践过程中仍存在不足之处，因此，本教学团队针对问题进行了相关教学改革。笔者首次提出三个制片的基本要求、临时片制作永久片3个或5个的原则、组长制以及排序式评分方法，以期促进农学类学生学习与操作本门实验课程的积极性、提高学习效果，为我校“双一流”建设中的学生培养模式及实践课环节提供有益的参考。
[关键词] 遗传学实验;教学改革;组长制;排序式评分方法
“遗传学”是农业领域的重要学科之一，是高等院校农学类专业的一门专业基础课程，而“遗传学实验”是其重要的组成部分，是获得遗传学知识的重要方法和手段。通过实验，不但可以使学生加深对“遗传学”基本知识、理论的理解，而且还可以得到专业技能的锻炼，提高观察、分析和解决问题的能力，对学生更好地认识农业、提高综合素质与创新能力等都具有重要的作用[1-2]。
一、我校农学类“遗传学实验”课程的基本情况
我校农学类专业的“遗传学实验”课程分为三次小实验与综合大实验。小实验1的内容为：生物材料永久片的观察，以往的内容为典型植物细胞有丝分裂、减数分裂以及果蝇唾腺染色体永久片的观察与绘图。小实验2的内容为：自由组合规律的验证，主要是通过对玉米F2材料进行调查分析以验证自由组合规律。小实验3的内容为：蚕豆染色体组型分析[3]。以往综合大实验内容包括植物细胞有丝分裂临时片的制作与观察、植物细胞染色体结构变异永久片制作及观察、植物细胞染色体多倍体（数目变异）永久片制作及观察、孚尔根反应实验等内容[3]。
我校农学类专业的“遗传学实验”课程涉及农学、植物科学与技术、种子、烟草、草业、园艺、茶学、植物保护、生物信息学、农学教育、园艺教育等十一个专业。经过多年的教学过程，“遗传学实验”课程取得了良好的教学效果。但在教学实践过程仍存在不足之处，如实验内容设置不科学、评分方法不合理等。因此，近年来，针对这些问题进行了的相关教学改革，以期促进农学类学生学习与操作本门实验课程的积极性，提高学习的效果，为我校“双一流”建设中学生培养模式及实践课环节提供有益的参考。
二、我校农学类“遗传学实验”课程存在的问题
（一）实验内容设置不科学
小实验1中对植物有丝分裂永久片观察与大实验中植物材料有丝分裂临时片的制作与观察内容重复。小实验2中缺少对小组实验材料的调查分析。大实验中没有设置植物细胞减数分裂临时片制作。
（二）评分方法不合理
以往的评分方法仅对学生提交的实验报告进行评分。但是，有少数学生对实验不够重视，在实验中不认真听课、操作，基本技能掌握得不好，却能通过抄袭写出理想的实验报告，如果仅对实验报告进行评分，显然有失公平，因此，考核指标不能单一化[4-6]。
三、我校农学类“遗传学实验”改革与总结
（一）遗传学小实验的改革
小实验1：因为在综合大实验中安排了植物细胞有丝分裂临时片制作及观察，而且，有丝分裂相对于减数分裂时期少，过程简单，容易学习与理解，所以，现已取消了小实验1中对植物细胞有丝分裂观察的内容。
小实验2：《遗传学实验指导》教课书上仅安排每个同学对单个玉米果穗进行调查，由于单个果穗上的样本数相对较少，可能会影响实验的结果，因此，现已增加对小组（6-8个同学）实验材料汇总的调查分析，以期增大樣本数，使实验结果更加准确。
小实验3：教学过程中一定要结合蚕豆染色体的放大图片对每条染色体进行详细说明，特别是要强调应按照二个步骤查找同源染色体：首先是根据染色体的相对长度进行查找;其次是对于相对长度数值接近的几条染色体，根据染色体短臂的外观形态以及结合臂比值确定同源染色体。
（二）遗传学综合大实验的改革
学生通过亲自动手制作植物材料临时片和永久片，一是熟悉植物细胞染色体永久片的制作过程，二是加深对不同类型染色体的认识和理解。现将相关的改革内容和教学经验总结如下：
1.强调植物细胞制片的三个基本要求。在大实验讲解中要首先强调制作植物细胞临时片的三个基本要求：①使处于分裂期的细胞数尽可能地多一些，以便于观察目的细胞，达到实验的目的。需要特别强调的是，临时片制作永久片目的细胞数量的要求为：3个或5个的原则，即在显微镜一个视野中一个临时片上至少有3个目的细胞，或者一个临时片上至少有5个目的细胞，才能制作永久片;②通过适当地压片、敲片尽量使植物细胞呈单层、分散状态;③通过烤片等操作尽量使细胞质所染颜色变浅，加深染色体的颜色，便于观察。
2.增加植物细胞减数分裂临时片制作及观察实验。细胞减数分裂是生物遗传与变异的基础，包含了遗传学三大规律的细胞学基础，在遗传学课程中非常重要。因此，要增加学生自己制作并观察植物细胞减数分裂临时片的内容，以加深其理解。
3.优化大实验步骤。以往的大实验中要求学生完成植物细胞染色体结构变异及数目变异永久片各一张，近年来，对相关操作进行了优化，要求学生只要在植物细胞染色体结构变异及数目变异两张临时片中选择效果最理想的一张制作永久片。具体操作中可将两部分实验中先完成的临时片集中放置在冰箱中（4℃）保存，尽量避免环境温度对临时片中植物材料的影响。既能锻炼学生制作永久片的能力，达到实验的目的，也能适当地节省实验耗材。
4.加大显微互动系统的应用。应全面使用显微互动系统辅助实验教学，一方面，教师能实时观察学生的实验进度，便于进行监督;另一方面还能及时地将典型的图片进行展示，帮助学生观察与识别目的细胞，以提高实验效果[7-8]。
5.实行组长制。每一个实验大组（一般为8个同学）确定1名组长，在小实验中为完成实验最快的同学（由教师验收确定），然后，由组长检查、修改其他同学的实验报告，再交给教师验收，这样既可以锻炼优秀学生的观察、分析与判断能力，又能通过学生之间的相互帮助，促进学生完成小实验的积极性，提高效率[9]。在综合大实验中，由每一个实验大组学生们选择1名认真负责的同学担任组长，负责本大组实验材料的统一处理和溶液的配置，从而更有效地利用实验资源，提高效率。 6.采用排序式评分方法。为了克服评分方法不合理的弊端，必须在学生完成每部分实验内容后，由教师对学生完成实验的先后顺序进行排序、登记，并根据完成排名以及实验报告进行综合评分，这样既考查了学生现场实验的动手能力，又考虑了学生写作实验报告的认真程度和分析水平，能有效地提高学生完成大实验的积极性。
四、结束语
在经典遗传学实验中，目的是重点关注植物材料染色体的观察和遗传学三大规律的分析与验证。但是，随着遗传学的快速发展，尤其是分子遗传学的突飞猛进，在国内外本科教学中使用的遗作学教材中，分子遗传学内容已经占了相当大的比重。分子遺传学理论内容的大量增加要求有足够的实验教学来支撑，分子遗传学实验手段已成为全世界各个遗传学研究单位和实验室中使用最多的常规分析手段，而本科生对此不了解、不掌握，肯定是不行的[ 10-11 ]。
目前，在我校农学类专业的遗传学实验课程中，还没有开展DNA和RNA的提取、限制性内切酶消化、DNA的凝胶电泳等分子遗传学的实验内容。因此，除了在我校农学类专业的遗传学实验课程中继续采用上述的改革方法之外，还应尽快增加分子遗传学方面的实验内容，这将为农学类专业的学生更好地掌握遗传学理论与实验技能服务，也必将为培养创新性人才提供有益的借鉴，同时也将为我校“双一流”建设中学生培养模式及实践课环节提供有益的参考。
参考文献
[1]李雅轩，赵昕，胡英考.遗传学实验教学改革的实践与探索[J].实验技术与管理，2006（3）：99-101.
[2]罗志高，陈昌国，郑泽根.在实验教学中实施创新教育[J].实验技术与管理，2005（5）：17-19.
[3]王林辉，罗红兵，刘雄伦.遗传学实验教学改革初探[J].湖南人文科技学院学报，2007（2）：133-135.
[4]潘丽娜.遗传学实验课程教学与考核方式改革探索[J].实验室科学，2018（2）：148-150.
[5]程罗根，朱媛媛，周洲，等.遗传学实验课程改革的实践与探索[J].教育教学论坛，2013（8）：101-102.
[6]李丽萍，杨艳琼，唐然，等.遗传学实验成绩的影响因素分析及教学改革建议[J].云南农业大学学报（社会科学版），2018（6）：100-103.
[7]黄体冉，郭蓓，吕鹤书，等.数码显微互动系统在遗传学实验教学中的应用——以果蝇唾液腺染色体的制片技术和观察为例[J].高校生物学教学研究（电子版），2018（4）：50-54.
[8]陈红英，陈笑霞，黄燕.数码显微互动系统在遗传学实验教学中的应用[J].高校生物学教学研究（电子版），2018（2）：52-54.
[9]徐淑红，李新玲，王艳杰，等.优化遗传学实验体系改革的设计[J].教书育人，2005（11）：55-56.
[10]黄体冉，郭蓓，刘玉芬，等.改革遗传学实验教学，提高人才培养质量[J].实验科学与技术，2017（3）：91-93.
[11]何世斌，王翔伍，吉逢逢，等.遗传学实验教学的改进与实践[J].实验室研究与探索，2019（2）：156-159.
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