遺傳學實驗的自主性設計與教學效果

顏芳 李海明 譚艷平 劉新瓊 王春臺

摘? 要：以蠶豆微核實驗為例，從師生互動、實驗設計、實驗內(nèi)容、指導環(huán)節(jié)和實驗效果等方面介紹了遺傳學自主性設計實驗，在取得很好的教學效果的同時，對學生進行了日常生活的科普教育。

關鍵詞：遺傳學;自主性設計實驗;實踐;科普教育

中圖分類號 G642;Q94-4文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）04-0136-03

Abstract：Taking Micronucleus test of Vicia faba as an example，this paper introduced the practice of autonomic design experiment from the aspects of teacher-student interaction，experiment design，experiment content，guiding link and experiment effect in genetic。At the same time this reformation achieved good teaching results，the students in the daily life of science education were done.

Key words：Genetics;Autonomic design experiment;Practice;Science education

遺傳學是生物學科一門重要的分支學科，是一門與人類的生活和生產(chǎn)密切相關的學科，也是生物學科中最活躍的學科之一。遺傳學實驗是高等院校生物、農(nóng)學、醫(yī)學類等專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課實驗，同時又是一門技術精細的實驗課程，掌握其基本實驗技能是學習其他生物學實驗課程的基礎之一。實驗課是教學的重要組成部分，是獲得遺傳學知識的重要方法和手段。實踐教學是大學生素質(zhì)養(yǎng)成和能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。通過實驗過程及對實驗結果的分析，可以加深理解基本知識和基本理論，訓練專業(yè)技能，提高觀察、分析、綜合和解決問題的能力，對學生更好地認識生命、認清自我、理論與實踐相結合等都有非常重要的作用。

實驗教學的改革和創(chuàng)新是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的迫切需要。為了培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的學生，針對實驗教學中存在的問題，各高校都在進行實驗教學改革，從傳統(tǒng)的以教師為主體的封閉式實驗教學向以學生為中心的開放式實驗教學轉變。筆者多年來一直在摸索一條提高學生創(chuàng)新能力的實驗教學發(fā)展之路，提倡開放自主式教學，特別是近幾年提出的“先授課后實驗”[1]和“模塊化超市”[2]的教學模式，是以學生為主體的一種實驗教學形式的創(chuàng)新，對學生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有明顯的效果，同時也在積極探討實驗內(nèi)容的創(chuàng)新。

蠶豆有12條較大的染色體，數(shù)量適中，且第1對染色體具有隨體，其根尖是遺傳學實驗中細胞遺傳學實驗的最佳植物材料之一。早在1982年李淑嫻和郭寶江利用蠶豆根尖作材料，發(fā)現(xiàn)微核細胞率與染色體畸變率之間有非常顯著的相關性，認為微核細胞率可作為植物細胞輻射損傷的指標[3]。1984年金波等以水胺硫磷農(nóng)藥為指示劑，對14個蠶豆品種的根尖細胞進行微核測定，確定了松滋青皮豆是一個高敏感性品種，可用于檢測其他誘變劑及環(huán)境污染物的誘變效果[4]。目前微核測試已經(jīng)廣泛應用于輻射損傷、輻射防護、化學誘變劑、新藥試驗、染色體遺傳疾病及癌癥前期診斷等各方面。因此本課程采用的蠶豆微核檢測技術（VMT）是一套高度靈敏、技術簡單成熟的環(huán)境測試系統(tǒng)，在此基礎上以不同日常小食品及日用品進行自主性設計實驗便于學生理解和掌握，同時也對學生進行了科普教育。

1 實驗設計

在教師的指導下，學生選擇自己感興趣的、想知道是否有誘變作用的日常小食品及日用品，處理初生根長至1～2cm的松滋青皮豆。處理材料包括顏料、控油洗發(fā)水、洗發(fā)露、黑發(fā)霜、護發(fā)素、洗衣液、爽膚水、去角質(zhì)凝膠、防曬霜、花露水、隱形眼鏡護理液、眼藥水、頭痛藥、烤奶、泡面湯以及火鍋底料等共計17種（所有材料均購自大型生活超市），以自來水處理作對照（表1）。根據(jù)學生做的預備實驗結果，設計不同濃度及不同時間共31個處理，其他步驟按《圖解現(xiàn)代遺傳學實驗》進行[5]。

2 實驗結果與教學效果

2.1 實驗結果 用不同日常小食品及用品處理蠶豆根尖，常規(guī)制片后進行光學顯微鏡觀察，學生很容易觀察到染色體損傷（橋、斷片及微核）。統(tǒng)計結果（表1）表明，食品藥品中烤奶、可樂處理蠶豆根尖后，基本上找不到染色體損傷;而泡面湯（13.8‰）、頭痛藥（16.1‰）、火鍋底料（22.2‰）和眼藥水（33‰）處理，染色體損傷率高;爽膚水（25‰）、去角質(zhì)凝膠（16.7‰）、防曬霜（28.9‰）等化妝品處理，都對蠶豆根尖細胞染色體有較大損傷;洗漱用品中護發(fā)素（3.9‰）、隱形眼鏡護理液（4‰）對蠶豆根尖細胞染色體損傷較小，而洗衣液（11.3‰）、洗發(fā)露（11.3‰）、控油洗發(fā)水（15.8‰）和黑發(fā)霜損傷較大;尤其是黑發(fā)霜處理5min后根尖就變黑，制片后看到的細胞都已經(jīng)嚴重變形，看不到染色體或細胞核;花露水（5.6‰）對蠶豆根尖細胞染色體損傷較小，水彩顏料（31.5‰）對蠶豆根尖細胞染色體損傷很大。

2.2 教學效果 由于實驗是學生自主設計，從選材到根尖處理，學生表現(xiàn)出極大的熱情和積極性，克服了很多困難，從中學到了很多課本上學不到的、平時又不愿意聽的一些知識。

首先，學生了解了科學研究的過程。從查資料、收集材料、設計實驗方案、預備實驗、修改實驗方案、再預備實驗，經(jīng)歷了多次失敗，每次失敗后分析原因再對實驗方案進行修改。在這個過程中，學生學會了如何發(fā)現(xiàn)問題及怎么解決問題，了解了科學研究的難點，歷練了科學研究意志。

第二，極大地提高了學生的學習熱情和探索精神。由于是自主選擇材料，做實驗的積極性非常高，真正做到了人人動手。有個學生在發(fā)現(xiàn)自己攜帶的化妝品對蠶豆根尖細胞染色體有很大的損傷后，又重新做了1次實驗鑒定。

第三，對學生進行了科普教育。如黑發(fā)霜等染發(fā)劑對蠶豆根尖細胞有極大的損傷，讓學生認識到生活中應盡量少染發(fā)。水彩顏料有毒，一定不要吃到嘴里，少吃泡面及火鍋底料等。實驗讓學生了解了一些生活常識，盡量采用健康的生活方式。

參考文獻

[1]王春臺，劉學群，劉新瓊，等.遺傳學實驗“先授課后實驗”教學模式改革初探[J].民族高教研究，2006，1：39-41.

[2]王春臺，劉新瓊，龔漢雨，等.現(xiàn)代遺傳學實驗的“模塊化超市”教學模式初探[J].實驗技術與管理.2009，26（7）：15-18.

[3]李淑嫻，郭寶江.輻射誘發(fā)蠶豆微核細胞的初步研究[J].原子能農(nóng)業(yè)應用，1982，（4）：6-11.

[4]金波，歐光鑒，李明，等.蠶豆（Vicia faba）根尖微核試驗敏感品種的篩選[J].華中師院學報，1984（2）：101-108.

[5]王春臺，劉新瓊，劉學群.圖解現(xiàn)代遺傳學實驗[M].北京：化工出版社，2009.

（責編：徐世紅）