提升大學生綜合實踐能力的“遺傳學”實驗教學改革

陳建珍 蔡威威 陳卉

摘? ? 要：“遺傳學”是生物學中一門重要的基礎(chǔ)課程?！斑z傳學”實驗教學改革是通過優(yōu)化實驗內(nèi)容、創(chuàng)新教學方法和考核方式，鍛煉和提升學生的綜合實踐能力。從教學效果分析，整合和優(yōu)化實驗內(nèi)容有利于學生實驗技能和科研能力的提升，有利于高校專業(yè)化和層次化育人;學生為主的實驗教學可以激發(fā)學生的主觀能動性和探索精神，促進實驗室安全文化建設(shè)和大型儀器的開放共享;強化過程評價可以客觀真實地反映學生的科研思維和操作技能，促進學風建設(shè)。

關(guān)鍵詞：教學體系;“遺傳學”實驗;綜合實踐能力;解決問題;過程評價

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1002-4107（2022）01-0077-02

“雙一流”建設(shè)是高校由教學型向教學研究型轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要戰(zhàn)略工程。2019年長江大學獲批為“國內(nèi)一流大學建設(shè)高?！?，提升高等教育綜合實力、區(qū)域競爭力和國際影響力，是長江大學今后的發(fā)展方向?！斑z傳學”作為“雙一流”建設(shè)高校農(nóng)科類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，在加強理論知識學習的基礎(chǔ)上，更要強化動手能力，分析、解決問題的能力，科研思維能力和綜合實踐能力的培養(yǎng)?！斑z傳學”實驗教學是理論教學的重要組成部分，直觀性、操作性和綜合性較強，是提高學生綜合素質(zhì)的重要途徑。然而，原有的傳授式教學方式，學生都是機械、盲目地按照教師講的實驗步驟操作，教師按照實驗報告評定成績，既打消了學生的積極性和主動性，又不利于創(chuàng)新思維的培養(yǎng)和綜合實踐能力的提升。所以，改革和創(chuàng)新教學內(nèi)容、教學方法和考核方式，加強學生綜合實踐能力和科研素養(yǎng)的提升，對于“雙一流”高校的建設(shè)和新農(nóng)科人才的培養(yǎng)都是非常必要的。

一、地方高校實驗教學存在的主要問題

“遺傳學”實驗教學存在的主要問題有：經(jīng)典遺傳學實驗和驗證性實驗內(nèi)容偏多，緊跟時代前沿的現(xiàn)代遺傳學內(nèi)容以及與現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際相關(guān)的內(nèi)容較少;教學方法和成績評定方式單一;實驗課時數(shù)較少，學生不能了解作物生長、生產(chǎn)的全部環(huán)節(jié);實驗操作多沿用過去的方法，按照教師示范和實驗指導書完成，未引進新的實驗操作手段和教學手段，無法激發(fā)學生學習的主動性、探索性和創(chuàng)新性;教學評價方式單一，重結(jié)果，輕過程。這些問題嚴重制約了學生素質(zhì)教育實施和綜合實踐能力提升。

二、實驗教學改革新舉措

“遺傳學”是一門和“分子生物學”“細胞生物學”緊密結(jié)合的學科，該課程必須緊跟科學前沿，在保留經(jīng)典實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上增設(shè)綜合性和探索性項目，構(gòu)建開放的、自主學習的教學模式。長江大學農(nóng)學院為湖北省首批綜合改革試點學院，在加強硬件設(shè)施建設(shè)的基礎(chǔ)上，鼓勵教師積極參加教學比賽、教學改革和大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等，使教師的教學水平、學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力得到明顯提高。作者就“遺傳學”實驗教學改革新舉措進行詳細分析。

（一）整合和優(yōu)化實驗內(nèi)容，完善實驗教學體系

長江大學農(nóng)學院實施個性化培養(yǎng)與模塊化培養(yǎng)相結(jié)合的方式，建立“1+1+2”分段模塊化人才培養(yǎng)模式，即一、二年級為公共課和專業(yè)基礎(chǔ)課階段，三、四年級按照學術(shù)研究型、技術(shù)服務(wù)型和社會管理型三種模塊培養(yǎng)。學院根據(jù)基礎(chǔ)性實驗和綜合性實驗側(cè)重點的不同，結(jié)合學生的學習層次和專業(yè)特點，整合和優(yōu)化實驗項目，錄制微視頻，展示實驗背景、科研動態(tài)和生產(chǎn)需求，保證教學內(nèi)容和教學過程既體現(xiàn)專業(yè)化和層次化，又與生產(chǎn)實際和崗位需求銜接。優(yōu)化實驗內(nèi)容使學生在掌握基本實驗方法的基礎(chǔ)上，自主設(shè)計實驗，激發(fā)了學生學習的自覺性和創(chuàng)新能力，提高了其綜合實踐能力，使不同專業(yè)、不同實驗能力層次的學生均得到鍛煉和提升。如《植物多倍體的誘導與鑒定》，農(nóng)學專業(yè)學生選用不同濃度的秋水仙素誘導蠶豆和洋蔥的根尖，植物保護學專業(yè)學生選用2～3種除草劑進行誘導。和職高班相比，卓產(chǎn)班學生基礎(chǔ)好，驗證性實驗所占比重較小，綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗比重較大。對于此類學生，實驗項目拓展為《植物多倍體的誘導、鑒定和多倍體種質(zhì)資源的發(fā)掘》，學生可以調(diào)查水稻、小麥和玉米等常規(guī)糧食作物的種質(zhì)資源。新的教學設(shè)計在落實教育部提出的在本科生專業(yè)實驗教學中開設(shè)并加強“三性（綜合性、設(shè)計性和研究創(chuàng)新性）實驗”的基礎(chǔ)上，強化了學生對專業(yè)知識的深層次了解，提高了專業(yè)興趣，提升了不同層次學生的主動性、科研能力和實踐動手能力，使得主動申請進入實驗室的學生明顯增加，占全年級總?cè)藬?shù)的65.47%，學生的實驗技能、科研素養(yǎng)、安全意識和監(jiān)督意識等也明顯提升，基本上都能嚴格遵守實驗室的規(guī)章制度和儀器的操作程序，助推了實驗室安全文化建設(shè)和大型儀器設(shè)備的開放共享，儀器設(shè)備利用率和共享率分別提高51.31%和12.5%。

（二）開展線上線下教學，積極推進學生全程參與實驗

“遺傳學”實驗課時數(shù)較少，學生無法全程參與實驗的設(shè)計、優(yōu)化和所有操作環(huán)節(jié)，僅制作切片、觀察實驗結(jié)果和書寫實驗報告。其弊端是學生機械性地完成實驗操作，不清楚實驗原理，更談不上探討和創(chuàng)新。

現(xiàn)在的“遺傳學”實驗教學主要采用問題導向式教學和RBL教學兩種模式，學生主導、教師輔導、師生線上線下互動交流。教學過程中，教師授課后，學生結(jié)合實驗主題自主探究完成實驗設(shè)計和操作。

基礎(chǔ)性實驗以探求問題的方式開展，如《植物細胞的有絲分裂、多倍體的誘導與觀察》，從篩選材料、優(yōu)化處理方法和染色方法、制定實驗方案、操作實驗到分析結(jié)果、撰寫報告都由學生自主完成。以問題為導向的全程參與式教學方式可以讓學生了解每個實驗藥品、每步實驗操作的作用，加深對理論和實驗原理的理解，把握實驗的關(guān)鍵步驟，鍛煉和提升了學生主動思考和自主探索的能力，為今后的科研和工作奠定基礎(chǔ)。此外，教師在指導學生的過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題，改進實驗操作手段，探索新的實驗教學方法，構(gòu)建基于科研和生產(chǎn)實際的實驗教學體系。

綜合性實驗如《果蠅的形態(tài)觀察和雜交》，以小課題《麻醉劑對果蠅個體行為的影響》的形式開展。教師提前一周將實驗內(nèi)容和一些重要文獻推送給學生，學生自由分組分工、查閱文獻、觀看網(wǎng)上教學視頻、制定初步的實驗方案，然后師生論證，確定最終方案。實驗前，學生在虛擬仿真實驗平臺上操作部分實驗內(nèi)容，利用課堂和課后的時間自主實驗、記錄并分析實驗結(jié)果，然后按照規(guī)范的格式撰寫論文，完成答辯。綜合性實驗使學生在分析解決問題的過程中，學會查閱文獻、設(shè)計實驗、用科學用語撰寫論文，培養(yǎng)了團隊意識、探索意識和創(chuàng)新意識，不斷提升分析解決問題的能力、綜合實踐能力和語言表達能力;使教師在引導學生設(shè)計和完成實驗項目的過程中，不斷提升自我的教學水平和組織能力，積累和擴充教學案例，開發(fā)教學資源。

教學實踐證明，“三位一體”的開放式自主教學模式，激發(fā)了學生探求知識的積極性，培養(yǎng)了學生分析問題和解決問題的能力，科研素養(yǎng)逐漸提高，同時深化了實踐教學內(nèi)容，提高了教學質(zhì)量。

（三）加強實驗過程評價，完善考核方式

教與學的提升離不開實驗室的硬件設(shè)施，學校和學院立足于本科生素質(zhì)教育，以培養(yǎng)和提升學生的科研素養(yǎng)和核心競爭力為目標，在實驗室統(tǒng)一安裝顯微互動系統(tǒng)，方便師生的教與學，如《植物多倍體的誘導與鑒定》，教師根據(jù)切片資料、教學錄像和國家精品課程在線學習平臺直觀地講解實驗現(xiàn)象;學生觀察永久切片和往屆學生的切片，掌握不同時期的染色體特征，快速鎖定觀察目標，更好地尋找和識別不同時期的染色體;教師通過互動系統(tǒng)實時觀察學生的實驗操作，分享好的切片、錄制視頻、互動交流。通俗、直觀的可視化教學方式激發(fā)了學生自主學習的動機，提高了實驗教學質(zhì)量。

實驗考核采用過程考核為主、實驗報告為輔的方式，考核項目因?qū)嶒烆愋投??；A(chǔ)實驗的成績按照考勤10%+課前預習20%+實驗操作與課堂互動50%+實驗報告20%計算;綜合性、設(shè)計性實驗成績按照考勤5%+查閱和整理文獻25%+實驗操作55%+論文撰寫15%計算。新的考核方式激發(fā)了學生的學習興趣，真實反映了學生對實驗原理和實驗操作技能的掌握程度以及教師的教學水平，營造了良好的教學氛圍，實現(xiàn)了教學相長。

培養(yǎng)和提升學生的科研素養(yǎng)和綜合實踐能力是國家對新時代高等教育提出的要求?！斑z傳學”實驗教學是訓練學生實驗技能和提升科研創(chuàng)新能力的實踐平臺，需要優(yōu)化和整合經(jīng)典實驗，不斷深化和創(chuàng)新實驗內(nèi)容，改革教學方法和考核標準。

從教學改革的實施情況來看，在優(yōu)化和整合實驗內(nèi)容、完善教學體系的基礎(chǔ)上，問題導向式教學，RBL教學和專業(yè)化、層次化教學模式提高了學生全程參與實驗的積極性、主動性，鍛煉和提升了學生的科研思維能力、綜合實踐能力、創(chuàng)新能力和語言表達能力，提高了實驗教學質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

參考文獻：

[1]李敏，王穎莉，李睿，等.遺傳學實驗教學中RBL模式的探索[J].中國中醫(yī)藥現(xiàn)代遠程教育，2019，17（13）：156.

[2]魏瑩瑩.“以學生為主導”的專業(yè)能力提升的教學設(shè)計[J].教育現(xiàn)代化，2020，7（35）.[2020-12-20].https：//kns.cnki.net/kns8/defaultresult/index.

[3]姚舒寧，喬守怡，皮妍.混合式教學在遺傳學實驗教學中的探索與實踐[J/OL].高校生物學教學研究（電子版），2019，9（4）：10[2020-12-20].https：//chn.oversea.cnki.net/kns/defaultresult/index.

[4]何世斌，王翔伍，吉逢逢，等.遺傳學實驗教學的改進與實踐[J].實驗室研究與探索，2019，38（2）：157-158.

[5]廖歡，王玉山.探索實驗教學改革對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的作用[J].黑龍江教育（理論與實踐），2017，71（1/2）：69.

■ 編輯∕陳晶

收稿日期：2020-12-20? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 修回日期：2021-03-04

作者簡介：陳建珍（1978—），女，山西壽陽人，長江大學農(nóng)學院實驗師，博士，研究方向：實驗室管理和教學研究。

基金項目：全國高校實驗室工作研究會農(nóng)業(yè)高校分會研究項目“地方高校農(nóng)科類實驗室安全文化建設(shè)”（NYSY1902）