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關(guān)鍵詞:生物科學(xué) 遺傳學(xué) 教學(xué)內(nèi)容 重復(fù)
中圖分類號(hào):G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.19.020
遺傳學(xué)是研究生物遺傳和變異規(guī)律的一門科學(xué)。它是現(xiàn)代生命科學(xué)教學(xué)中最重要的主干課程之一,是高等院校生物科學(xué)等相關(guān)專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課?,F(xiàn)今,遺傳學(xué)正以極快的速度向前發(fā)展,并不斷滲透到其它生物、醫(yī)學(xué)學(xué)科,這使得原本在遺傳學(xué)中講授的內(nèi)容也同時(shí)出現(xiàn)在其他課程的教學(xué)內(nèi)容中。這種現(xiàn)象反映了遺傳學(xué)在生命科學(xué)中的核心地位,也凸顯了高校遺傳學(xué)教學(xué)所面臨的教學(xué)內(nèi)容重復(fù)問題。事實(shí)上,為體現(xiàn)一門課程的系統(tǒng)性、完整性和先進(jìn)性,在編寫教材時(shí),學(xué)科之間有關(guān)內(nèi)容的相互滲透、交叉以至重復(fù)是不可避免的。但相同的內(nèi)容在多門課程的課堂教學(xué)中反復(fù)出現(xiàn)會(huì)使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣,浪費(fèi)寶貴的課時(shí),使教學(xué)效率大打折扣。本文將對(duì)該問題進(jìn)行分析,并提出一些對(duì)策供同行討論。
1 遺傳學(xué)與其它課程教學(xué)內(nèi)容重復(fù)的具體表現(xiàn)
目前,我國各大專院校生物、醫(yī)藥、農(nóng)林等專業(yè)均開設(shè)有遺傳學(xué)。雖然不同專業(yè)的教學(xué)重點(diǎn)有所不同,但核心內(nèi)容相對(duì)統(tǒng)一。遺傳學(xué)是筆者所在學(xué)院生物科學(xué)等專業(yè)本科生的一門必修課,這門課的任務(wù)是:引導(dǎo)學(xué)生牢固掌握遺傳學(xué)最重要的基本原理,熟悉各分支學(xué)科的主要理論與研究方法,了解遺傳學(xué)的重大理論與技術(shù)進(jìn)展,熟悉遺傳學(xué)研究技術(shù)與實(shí)驗(yàn)裝備,為學(xué)生畢業(yè)后在本學(xué)科以及相關(guān)學(xué)科中的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
除遺傳學(xué)外,我院還為生物科學(xué)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)有細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、基因工程、生物化學(xué)、微生物學(xué)等專業(yè)必修課。我們選用的遺傳學(xué)教材的內(nèi)容基本上涵蓋了遺傳學(xué)的各個(gè)發(fā)展階段,其中,遺傳物質(zhì)的細(xì)胞學(xué)和分子基礎(chǔ)、染色體的結(jié)構(gòu)變異、基因突變與DNA損傷修復(fù)、原核生物和真核生物基因表達(dá)的調(diào)控等章節(jié)[1]與上述幾門課程的教學(xué)內(nèi)容分別存在著不同程度的交叉(表1),有的甚至是其它課程的重點(diǎn)內(nèi)容。尤以分子生物學(xué)、基因工程這兩門課的教學(xué)內(nèi)容與遺傳學(xué)的相似度最高,這三門課幾乎都重復(fù)著共同的遺傳學(xué)問題――遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、調(diào)控、突變、重組等。另外,我院生物科學(xué)專業(yè)細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)的開課時(shí)間與遺傳學(xué)相同,這使得遺傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容重復(fù)的問題更加突出。
表1 遺傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容在其它課程中的分布
2 問題的根源
其它課程的教學(xué)內(nèi)容與遺傳學(xué)出現(xiàn)重復(fù)并不是偶然的,這種局面的形成與遺傳學(xué)自身的發(fā)展特點(diǎn)及其學(xué)科內(nèi)涵有很大的關(guān)系。
遺傳學(xué)的研究進(jìn)程按照不同歷史時(shí)期的學(xué)術(shù)水平和工作特點(diǎn),大體上可劃分為經(jīng)典遺傳學(xué)、生化遺傳學(xué)、分子遺傳學(xué)、基因工程學(xué)、基因組學(xué)和表觀遺傳學(xué)等數(shù)個(gè)既彼此相對(duì)獨(dú)立又前后互相交融的不同發(fā)展階段[2]。如果以半個(gè)多世紀(jì)前Watson和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)為界,也可以簡(jiǎn)單的將整個(gè)遺傳學(xué)的發(fā)展過程劃分為經(jīng)典遺傳學(xué)(classical genetics)和分子遺傳學(xué)(molecular genetics)兩大階段:經(jīng)典遺傳學(xué)以孟德爾遺傳學(xué)為基礎(chǔ),主要研究性狀在系譜中的傳遞,即基因在親代和子代之間的傳遞問題;分子遺傳學(xué)則是在分子水平上研究生物遺傳和變異機(jī)制的遺傳學(xué)分支,主要研究基因的本質(zhì)、基因的功能以及基因的變化等問題。
在整個(gè)遺傳學(xué)的發(fā)展史上,分子遺傳學(xué)的地位無疑是相當(dāng)重要的。它的興起使遺傳學(xué)的面貌煥然一新,既系統(tǒng)地繼承和發(fā)展了經(jīng)典遺傳學(xué)和生化遺傳學(xué)的研究脈絡(luò),又全面地影響并滲透到后繼學(xué)科的各個(gè)領(lǐng)域。從內(nèi)容上來看,分子遺傳學(xué)與分子生物學(xué)的學(xué)科界限十分模糊。通過對(duì)上述課程教學(xué)內(nèi)容的分析我們也不難發(fā)現(xiàn),那些重復(fù)的內(nèi)容有相當(dāng)一部分是分子遺傳學(xué)范疇的。另外,由于生化遺傳學(xué)和早期的分子遺傳學(xué)研究都以微生物為材料,因此遺傳學(xué)與微生物學(xué)、生物化學(xué)之間必然存在著千絲萬縷的聯(lián)系。而基因工程學(xué)、基因組學(xué)本身就是現(xiàn)代遺傳學(xué)的分支學(xué)科,它們成為生物科學(xué)專業(yè)的必修課或進(jìn)入課堂教學(xué)是高校課程設(shè)置不斷細(xì)化和專業(yè)化的結(jié)果,也難免會(huì)與同時(shí)開設(shè)的遺傳學(xué)存在教學(xué)內(nèi)容上的重疊。
3 解決教學(xué)內(nèi)容重復(fù)問題的對(duì)策
教學(xué)內(nèi)容重復(fù)無疑會(huì)影響教學(xué)效果。我們通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn),從授課內(nèi)容本身、教師和學(xué)生、以及教學(xué)方法等環(huán)節(jié)入手,能夠有效地避免重復(fù)對(duì)教學(xué)帶來的不利影響。
3.1 合理調(diào)整教學(xué)內(nèi)容
近些年來,同行們?cè)谶z傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整上作了大量的改革和探索。常見的做法是根據(jù)自己的理解及理論專長(zhǎng)跳躍式地分割講授,或根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容做出取舍,甚至有人提出只講經(jīng)典遺傳學(xué)而放棄分子遺傳學(xué)。上述做法并不能有效地解決遺傳學(xué)的教學(xué)內(nèi)容重復(fù)問題,相反會(huì)造成教學(xué)不成體系的局面,對(duì)“教”和“學(xué)”都很不利[3];而如果無視教學(xué)內(nèi)容重復(fù)的存在,貪多求全、面面俱到,對(duì)所有內(nèi)容蜻蜓點(diǎn)水般逐一講解,又無法實(shí)現(xiàn)大學(xué)遺傳學(xué)教學(xué)深度和難度的提升。
我們認(rèn)為,對(duì)遺傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行刪減是必要的,但必須遵循遺傳學(xué)的發(fā)展歷史和保持其完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系,不能大刀闊斧整章刪除,而應(yīng)在重復(fù)章節(jié)內(nèi)部進(jìn)行微調(diào),具體做法包括:精簡(jiǎn)繁雜冗長(zhǎng)的內(nèi)容,下放學(xué)生能看懂的內(nèi)容(自學(xué)),突出基礎(chǔ)性、應(yīng)用性的內(nèi)容,增加前瞻性的內(nèi)容等。這就要求教師有較高的遺傳學(xué)理論修養(yǎng),準(zhǔn)確把握各章節(jié)特別是重復(fù)內(nèi)容在整個(gè)遺傳學(xué)教學(xué)體系中的地位,做好教學(xué)內(nèi)容的層次劃分,根據(jù)層次選擇不同的授課側(cè)重點(diǎn)。
3.2 加強(qiáng)授課教師之間以及師生間的協(xié)調(diào)溝通
教學(xué)內(nèi)容重復(fù)已成為遺傳學(xué)等課程授課教師的共識(shí),對(duì)各自的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行刪減無疑成了最簡(jiǎn)單、最常用的一種解決方法。但如果大家在沒有交流的情況下對(duì)同樣的內(nèi)容都作了刪除,重復(fù)的內(nèi)容反而會(huì)變成被遺忘的內(nèi)容。因此,積極促成遺傳學(xué)與其他相關(guān)課程任課教師間的溝通十分必要。
我們認(rèn)為,集體備課是教師之間進(jìn)行相互溝通的一種有效形式。通過這種方式,相關(guān)課程的教學(xué)人員能夠坐下來共同研究教學(xué)內(nèi)容,在“知己知彼”的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌各自的授課章節(jié),明確重復(fù)內(nèi)容的教學(xué)分工,制訂滿足包括遺傳學(xué)在內(nèi)的多門課程教學(xué)需要的授課計(jì)劃,做到各有側(cè)重而又不失體系的完整性。這不僅可避免實(shí)際教學(xué)過程中的低級(jí)重復(fù),還能保證課程之間的相互銜接,有助于學(xué)生順利地掌握所有課程的教學(xué)內(nèi)容。另一方面,還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)授課教師和學(xué)生之間的課內(nèi)外交流。如:教師可在開課前召開師生座談會(huì),了解所教班級(jí)學(xué)生對(duì)重復(fù)內(nèi)容的掌握情況;開課后則根據(jù)學(xué)生的反饋,隨時(shí)調(diào)整教學(xué)方案。
3.3 優(yōu)選教學(xué)方法
為了保持遺傳學(xué)完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系,所謂的重復(fù)內(nèi)容不但不可不講,而且還要下功夫選擇合適的教學(xué)形式或方法來講。對(duì)于在其他課程已深入學(xué)過而在遺傳學(xué)中只需一般了解的內(nèi)容,通過簡(jiǎn)單的問答引導(dǎo)學(xué)生回顧這部分內(nèi)容即可;對(duì)于對(duì)遺傳學(xué)新知識(shí)點(diǎn)有重要鋪墊作用的其他課程的基礎(chǔ)性知識(shí),可采取布置學(xué)生課前或課中自學(xué)、再集中小結(jié)的方法幫助學(xué)生鞏固復(fù)習(xí)之,還要注意從遺傳學(xué)的角度闡明同一知識(shí)點(diǎn),突出遺傳學(xué)的學(xué)科特色;對(duì)于其他課程僅略有涉及但在遺傳學(xué)中須進(jìn)一步加深了解的內(nèi)容,宜先勾起學(xué)生對(duì)這部分知識(shí)的點(diǎn)滴回憶,同時(shí)指出學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)的不足,從而激發(fā)他們的求知欲,然后順理成章地講下去,在學(xué)生的高度關(guān)注中完成該知識(shí)點(diǎn)在遺傳學(xué)中的深入講授;對(duì)于一些有特殊作用的重復(fù)內(nèi)容,則要綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法將其講好講透,如:減數(shù)分裂在遺傳學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)的教材中均有詳細(xì)的描述,屬于重復(fù)的教學(xué)內(nèi)容,但卻是理解遺傳的連鎖交換和重組的一把鑰匙;在整個(gè)遺傳學(xué)的教學(xué)過程中,應(yīng)反復(fù)多次向?qū)W生強(qiáng)調(diào)和提及減數(shù)分裂過程中的染色體行為,將這部分知識(shí)遷移和滲透整合進(jìn)連鎖遺傳分析、真核生物遺傳分析、細(xì)菌和病毒的遺傳分析等多個(gè)章節(jié),使枯燥難懂的遺傳學(xué)分析過程變得易于理解,讓重復(fù)的內(nèi)容為新的知識(shí)點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)服務(wù)。
此外,遺傳學(xué)與其他課程之間還可以開展合作教學(xué)。如:我們嘗試將遺傳學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)這兩門專業(yè)基礎(chǔ)課的實(shí)驗(yàn)課合二為一,以綜合性大實(shí)驗(yàn)的形式開設(shè),從而將遺傳學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)關(guān)聯(lián)起來,有助于學(xué)生從整體上把握這兩門課程,實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源的整合,提高了教學(xué)效率,較好地化解了教學(xué)內(nèi)容重復(fù)的問題。
4 結(jié)語
遺傳學(xué)與多門課程教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)是客觀存在的,隨著生物科學(xué)專業(yè)課程設(shè)置專業(yè)化程度的提高,這種局面將變得愈來愈突出。因此,調(diào)整遺傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容勢(shì)在必行。但無論進(jìn)行怎樣的調(diào)整,都必須遵循遺傳學(xué)的發(fā)展歷史、保持基礎(chǔ)遺傳學(xué)完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系。作為遺傳學(xué)的授課教師,既要關(guān)心遺傳學(xué)研究的最新動(dòng)態(tài),又要加強(qiáng)對(duì)遺傳學(xué)理論體系的整體把握和理解,只有這樣才能合理有效地解決遺傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容重復(fù)的問題,從而節(jié)約教學(xué)資源,提高專業(yè)課教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
[1]戴灼華,王亞馥,粟翼玟.遺傳學(xué)[M].高等教育出版社,2008.
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[3]程焉平,劉春明,王洪振.尊重教學(xué)規(guī)律,保持遺傳學(xué)教學(xué)的系統(tǒng)性[J].吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2007,(2):82-84.
作者簡(jiǎn)介:袁茵(1981-),女,河南開封人,研究生,講師,從事遺傳學(xué)教學(xué)工作,廣東藥學(xué)院生命科學(xué)與生物制藥學(xué)院,廣東廣州 510006
陸幸妍,廣東藥學(xué)院生命科學(xué)與生物制藥學(xué)院,廣東廣州 510006
1 理論分子群體遺傳學(xué)的發(fā).展簡(jiǎn)史
經(jīng)典群體遺傳學(xué)最早起源于英國數(shù)學(xué)家哈迪和德國醫(yī)學(xué)家溫伯格于1908年提出的遺傳平衡定律。以后, 英國數(shù)學(xué)家費(fèi)希爾、遺傳學(xué)家霍爾丹(Haldane JBS)和美國遺傳學(xué)家賴特(Wright S)等建立了群體遺傳學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及相關(guān)計(jì)算方法, 從而初步形成了群體遺傳學(xué)理論體系, 群體遺傳學(xué)也逐步發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué)科。群體遺傳學(xué)是研究生物群體的遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳結(jié)構(gòu)變化規(guī)律的科學(xué), 它應(yīng)用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理和方法研究生物群體中基因頻率和基因型頻率的變化, 以及影響這些變化的環(huán)境選擇效應(yīng)、遺傳突變作用、遷移及遺傳漂變等因素與遺傳結(jié)構(gòu)的關(guān)系, 由此來探討生物進(jìn)化的機(jī)制并為育種工作提供理論基礎(chǔ)。從某種意義上來說, 生物進(jìn)化就是群體遺傳結(jié)構(gòu)持續(xù)變化和演變的過程, 因此群體遺傳學(xué)理論在生物進(jìn)化機(jī)制特別是種內(nèi)進(jìn)化機(jī)制的研究中有著重要作用[1]。
在20世紀(jì)60年代以前, 群體遺傳學(xué)主要還只涉及到群體遺傳結(jié)構(gòu)短期的變化, 這是由于人們的壽命與進(jìn)化時(shí)間相比極為短暫, 以至于沒有辦法探測(cè)經(jīng)過長(zhǎng)期進(jìn)化后群體遺傳的遺傳變化或者基因的進(jìn)化變異, 只好簡(jiǎn)單地用短期變化的延續(xù)來推測(cè)長(zhǎng)期進(jìn)化的過程。而利用大分子序列特別是DNA序列變異來進(jìn)行群體遺傳學(xué)研究后, 人們可以從數(shù)量上精確地推知群體的進(jìn)化演變, 并可檢驗(yàn)以往關(guān)于長(zhǎng)期進(jìn)化或遺傳系統(tǒng)穩(wěn)定性推論的可靠程度[1]。同時(shí), 對(duì)生物群體中同源大分子序列變異式樣的研究也使人們開始重新審視達(dá)爾文的以“自然選擇”為核心的生物進(jìn)化學(xué)說。20世紀(jì)60年代末、70年代初, Kimura[2]、King和Jukes[3]相繼提出了中性突變的隨機(jī)漂變學(xué)說: 認(rèn)為多數(shù)大分子的進(jìn)化變異是選擇性中性突變隨機(jī)固定的結(jié)果。此后, 分子進(jìn)化的中性學(xué)說得到進(jìn)一步完善[4], 如Ohno[5]關(guān)于復(fù)制在進(jìn)化中的作用假說: 認(rèn)為進(jìn)化的發(fā)生主要是重復(fù)基因獲得了新的功能, 自然選擇只不過是保持基因原有功能的機(jī)制; 最近Britten[6]甚至推斷幾乎所有的人類基因都來自于古老的復(fù)制事件。盡管中性學(xué)說也存在理論和實(shí)驗(yàn)方法的缺陷, 但是它為分子進(jìn)化的非中性檢測(cè)提供了必要的理論基礎(chǔ)[7]。目前, “選擇學(xué)說”和“中性進(jìn)化學(xué)說”仍然是分子群體遺傳學(xué)界討論的焦點(diǎn)。
1971年, Kimura[8]最先明確地提出了分子群體遺傳學(xué)這一新的學(xué)說。其后, Nei從理論上對(duì)分子群體遺傳學(xué)進(jìn)行了比較系統(tǒng)的闡述。1975年, Watterson[9]估算了基于替代模型下的DNA多態(tài)性的參數(shù)Theta(θ)值和期望方差。1982年, 英國數(shù)學(xué)家Kingman[10, 11]構(gòu)建了“溯祖”原理的基本框架, 從而使得以少量的樣本來代表整個(gè)群體進(jìn)行群體遺傳結(jié)構(gòu)的研究成為可能, 并可以進(jìn)一步推斷影響遺傳結(jié)構(gòu)形成的各種演化因素。溯祖原理的“回溯”分析使得對(duì)群體進(jìn)化歷史的推測(cè)更加合理和可信。1983年, Tajima[12]推導(dǎo)了核甘酸多樣度參數(shù)Pi(π)的數(shù)學(xué)期望值和方差值。此后, 隨著中性平衡的相關(guān)測(cè)驗(yàn)方法等的相繼提出[13~15], 分子群體遺傳學(xué)的理論及分析方法日趨完善[16]。
近20年來, 在分子群體遺傳學(xué)的基礎(chǔ)上, 又衍生出一些新興學(xué)科分支, 如分子系統(tǒng)地理學(xué)(molecular phylogeography)等。系統(tǒng)地理學(xué)的概念于1987年由Avise提出, 其強(qiáng)調(diào)的是一個(gè)物種的基因系譜當(dāng)前地理分布方式的歷史成因[17], 同時(shí)對(duì)物種擴(kuò)散、遷移等微進(jìn)化歷史等進(jìn)行有效的推測(cè)[18]。
2 實(shí)驗(yàn)植物分子群體遺傳研究?jī)?nèi)容及進(jìn)展
基于DNA序列變異檢測(cè)手段的實(shí)驗(yàn)分子群體遺傳學(xué)研究始于1983年, 以Kreitman[19]發(fā)表的“黑腹果蠅的乙醇脫氫酶基因位點(diǎn)的核苷酸多態(tài)性”一文為標(biāo)志。以植物為研究對(duì)象的實(shí)驗(yàn)分子群體遺傳學(xué)論文最早發(fā)表于20世紀(jì)90年代初期[20, 21], 但是由于當(dāng)時(shí)DNA測(cè)序費(fèi)用昂貴等原因, 植物分子群體遺傳學(xué)最初發(fā)展比較緩慢, 隨著DNA測(cè)序逐漸成為實(shí)驗(yàn)室常規(guī)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)之一以及基于溯祖理論的各種計(jì)算機(jī)軟件分析程序的開發(fā)和應(yīng)用, 實(shí)驗(yàn)分子群體遺傳學(xué)近10年來得到了迅速的發(fā)展, 相關(guān)研究論文逐年增多, 研究的植物對(duì)象主要集中在模式植物擬南芥(Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.)及重要的農(nóng)作物如玉米(Zea mays L.)、大麥(Hordeum vulgare L.), 水稻(Orazy sativa L.)、高粱(Sorghum bicolor L.)、向日葵(Helianthus annuus L.)等上[16]。其研究?jī)?nèi)容涵蓋了群體遺傳結(jié)構(gòu)(同源DNA分化式樣)、各種進(jìn)化力量如突變, 重組, 連鎖不平衡、選擇等對(duì)遺傳結(jié)構(gòu)的影響、群體內(nèi)基因進(jìn)化方式(中性或者適應(yīng)性進(jìn)化)、群體間的遺傳分化及基因流等。同時(shí), 通過對(duì)栽培物種與野生祖先種或野生近緣種的DNA多態(tài)性比較研究, 分子群體遺傳學(xué)在研究作物馴化的遺傳學(xué)原因及結(jié)果等也取得了重要的進(jìn)展, 如作物馴化的遺傳瓶頸, 人工選擇對(duì)“馴化基因”核苷酸多態(tài)性的選擇性清除(selective sweep)作用等等。
2.1 植物基因或基因組DNA多態(tài)性
分子群體遺傳學(xué)的研究基礎(chǔ)是DNA序列變異。同源DNA序列的遺傳分化程度是衡量群體遺傳結(jié)構(gòu)的主要指標(biāo), 其分化式樣則是理解群體遺傳結(jié)構(gòu)產(chǎn)生和維持的進(jìn)化內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力諸如遺傳突變、重組、基因轉(zhuǎn)換的前提。隨著DNA測(cè)序越來越快捷便利及分子生物學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展, 越來越多的全基因組序列或者基因序列的測(cè)序結(jié)果被發(fā)表, 基因在物種或群體中的DNA多態(tài)性式樣也越來越多地被闡明。
植物中, 對(duì)擬南芥和玉米基因組的DNA多態(tài)性的調(diào)查最為系統(tǒng), 研究報(bào)道也較多。例如, Nordborg等[22]對(duì)96個(gè)樣本組成的擬南芥群體中的876個(gè)同源基因片段(0.48 Mbp)的序列單核苷酸多態(tài)性進(jìn)行了調(diào)查, 共檢測(cè)到17 000多個(gè)SNP, 大約平均每30 bp就存在1個(gè)SNP位點(diǎn)。而Schmid等[23]的研究結(jié)果顯示: 擬南芥基因組核甘酸多態(tài)性平均為0.007( W)。Tenaillon等[24]對(duì)22個(gè)玉米植株的1號(hào)染色體上21個(gè)基因共14 420 bp序列的分析結(jié)果顯示玉米具有較高的DNA多態(tài)性(1SNP/27.6 bp、 =0.0096)。Ching等[25]研究顯示: 36份玉米優(yōu)系的18個(gè)基因位點(diǎn)的非編碼區(qū)平均核苷酸多態(tài)性為1SNP/31 bp, 編碼區(qū)平均為1SNP/124 bp, 位點(diǎn)缺矢和插入則主要出現(xiàn)在非編碼區(qū)。此外, 其他物種如向日葵、馬鈴薯(Solanum tuberosum)、高粱、火矩松(Pinus taeda L.)、花旗松(Douglas fir)等[26~30]中部分基因位點(diǎn)的DNA多態(tài)性也得到調(diào)查, 結(jié)果表明不同的物種的DNA多態(tài)性存在較大的差異。
繁育方式是顯著影響植物基因組的DNA多態(tài)性重要因素之一。通常來說, 自交物種往往比異交物種的遺傳多態(tài)性低, 這已經(jīng)被一些親緣關(guān)系相近但繁育方式不同的物種如Lycopersicon屬植物和Leavenworthia屬植物的種間比較研究所證實(shí)[31, 32]。但是在擬南芥屬中則不然, Savolainen等[33]比較了不同繁育方式的兩個(gè)近緣種Arabidopsis thaliana(自交種)和Arabidopsis lyrata(異交種)的乙醇脫氫酶基因(Alcohol Dehydrogenase)的核苷酸多態(tài)性, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)A. thaliana的核苷酸多態(tài)性參數(shù)Pi值為0.0069, 遠(yuǎn)高于A. lyrata的核苷酸多態(tài)性(Pi=0.0038)。
2.2 連鎖不平衡
不同位點(diǎn)的等位基因在遺傳上不總是獨(dú)立的, 其連鎖不平衡程度在構(gòu)建遺傳圖譜進(jìn)行分子育種及圖位克隆等方面具有重要的參考價(jià)值。Rafalski和Morgante等[34]在比較玉米和人類群體的連鎖不平衡和重組的異同時(shí)對(duì)連鎖不平衡的影響因素做了全面的闡述, 這些因素包括繁育系統(tǒng)、重組率、群體遺傳隔離、居群亞結(jié)構(gòu)、選擇作用、群體大小、遺傳突變率、基因組重排以及其他隨機(jī)因素等。物種的繁育系統(tǒng)對(duì)連鎖不平衡程度具有決定性的影響, 通常來說, 自交物種的連鎖不平衡水平較高, 而異交物種的連鎖不平衡水平相對(duì)較低。但是也有例外, 如野生大麥屬于自交物種, 然而它的連鎖不平衡水平極低[35~37]。
擬南芥是典型的自交植物, 研究表明: 擬南芥組基因大多數(shù)位點(diǎn)的連鎖不平衡存在于15~25 kb左右的基因組距離內(nèi)[22], 但是在特定位點(diǎn)如控制開花時(shí)間的基因及鄰接區(qū)域, 連鎖不平衡達(dá)到250 kb的距離[38]。擬南芥基因組高度變異區(qū)段同樣具有較強(qiáng)的連鎖不平衡[39]。這些研究結(jié)果說明擬南芥非常適合構(gòu)建連鎖圖譜, 因?yàn)橛蒙倭康臉颖揪涂梢越M成一個(gè)有效的作圖群體。除擬南芥外, 其它自交物種大多表現(xiàn)出較高的連鎖不平衡水平, 如大豆的連鎖不平衡大于50 kb[40]; 栽培高粱的連鎖不平衡大于15 kb[41]; 水稻的Xa位點(diǎn)連鎖不平衡可以達(dá)到100 kb以上[42]。
與大多數(shù)自交物種相比, 異交物種的連鎖不平衡程度則要低得多。例如, 玉米的1號(hào)染色體的體連鎖不平衡衰退十分迅速,大約200 bp距離就變得十分微弱[24], 但是在特定的玉米群體如遺傳狹窄的群體或者特定基因位點(diǎn)如受到人工選擇的位點(diǎn), 連鎖不平衡水平會(huì)有所增強(qiáng)[43~46]。野生向日葵中, 連鎖不平衡超過200 bp的距離就很難檢測(cè)到(r=0.10), 而栽培向日葵群體連鎖不平衡程度則可能夠達(dá)到約1 100 bp的距離(r=0.10)[26]。馬鈴薯的連鎖不平衡在短距離內(nèi)下降迅速(1 kb降到r2=0.2左右), 但在1Kb以外下降卻十分緩慢(10 cM降到r2=0.1)[27]。此外, 異交繁育類型的森林樹種如火矩松、花旗松等同樣顯示出低水平的連鎖不平衡[30, 31]。
轉(zhuǎn)貼于 2.3 基因組重組對(duì)DNA多態(tài)性的影響
基因組的遺傳重組是指二倍體或者多倍體植物或者動(dòng)物減數(shù)分裂時(shí)發(fā)生的同源染色體之間的交換或者轉(zhuǎn)換[47]。它通過打破遺傳連鎖而影響群體的DNA多態(tài)性式樣, 其在基因組具點(diǎn)發(fā)生的概率與該位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系, 基因組上往往存在重組熱點(diǎn)區(qū)域, 如玉米的bronze(bz)位點(diǎn), 其重組率高于基因組平均水平100倍以上[48]; 并且重組主要發(fā)生在染色體上的基因區(qū)域, 而不是基因間隔區(qū)[49, 50]。同時(shí), 在基因密度高的染色體區(qū)段比基因密度低的染色體區(qū)段發(fā)生重組的頻率也要高得多[41, 51]; 在不同的物種中, 基因組重組率平均水平也有很大的差異。如大麥群體基因組的重組率為 =7~8×10–3 [52],高于擬南芥( =2×10–4)40倍[27], 但只有玉米( =12~14×10–3)的一半左右[24]。
目前有很多關(guān)于重組和DNA多態(tài)性之間的相關(guān)關(guān)系的研究, 但是沒有得到一致的結(jié)論。部分研究顯示重組對(duì)DNA多態(tài)性具有較強(qiáng)的影響。如Tenaillon等[24]研究顯示玉米1號(hào)染色體的DNA多態(tài)性高低與重組率具有較高的相關(guān)性(r=0.65, P=0.007), 野生玉米群體、大麥及野生番茄也都存在同樣的現(xiàn)象[52~54]。而在擬南芥中, 重組對(duì)DNA多態(tài)性的貢獻(xiàn)率就非常低[22]。Schmid等[23]用大量的基因位點(diǎn)對(duì)擬南芥群體的核苷酸多態(tài)性進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn): 重組率與核苷酸多態(tài)性相關(guān)關(guān)系不顯著; Wright等[55]調(diào)查了擬南芥1號(hào)和2號(hào)染色體的6個(gè)自然群體序列變異式樣, 結(jié)果顯示, 在著絲粒附近重組被抑制的染色體區(qū)域, 核苷酸多態(tài)性并沒有隨之降低。說明了擬南芥基因組的重組率與DNA多態(tài)性并沒有必然的相關(guān)關(guān)系。Baudry等[31]對(duì)番茄屬內(nèi)5個(gè)種進(jìn)行了比較研究, 結(jié)果也顯示重組對(duì)種群間的DNA多態(tài)性的影響也不明顯。
2.4 基因進(jìn)化方式(中性進(jìn)化或適應(yīng)性進(jìn)化)
分子群體遺傳學(xué)有兩種關(guān)于分子進(jìn)化的觀點(diǎn): 一種是新達(dá)爾文主義的自然選擇學(xué)說, 認(rèn)為在適應(yīng)性進(jìn)化過程中, 自然選擇在分子進(jìn)化起重要作用, 突變起著次要的作用。新達(dá)爾文主義的主要觀點(diǎn)包括: 任何自然群體中經(jīng)常均存在足夠的遺傳變異, 以對(duì)付任何選擇壓力; 就功能來說, 突變是隨機(jī)的; 進(jìn)化幾乎完全取決于環(huán)境變化和自然選擇; 一個(gè)自然群體的遺傳結(jié)構(gòu)往往對(duì)它生存的環(huán)境處于或者接近于最適合狀態(tài); 在環(huán)境沒有發(fā)生改變的情況下, 新突變均是有害的[56]。另一種是日本學(xué)者Kimura為代表的中性學(xué)說, 認(rèn)為在分子水平上, 種內(nèi)的遺傳變異(蛋白質(zhì)或者DNA序列多態(tài)性)為選擇中性或者近中性, 種內(nèi)的遺傳結(jié)構(gòu)通過注入突變和隨機(jī)漂變之間的平衡來維持, 生物的進(jìn)化則是通過選擇性突變的隨機(jī)固定(有限群體的隨機(jī)樣本漂移)來實(shí)現(xiàn), 即認(rèn)為遺傳漂變是進(jìn)化的主要原因, 選擇不占主導(dǎo)地位[2~4]。這兩種學(xué)說, 在實(shí)驗(yàn)植物分子群體遺傳學(xué)的研究中都能得到一定的支持。
對(duì)植物基因在種內(nèi)進(jìn)化方式的研究主要集中在擬南芥菜、玉米、大麥等農(nóng)作物及少數(shù)森林樹種。Wright和Gaut[16]對(duì)2005以前發(fā)表的相關(guān)文章進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計(jì), 結(jié)果顯示: 擬南芥中大約有30%的基因表現(xiàn)為適應(yīng)性進(jìn)化; 玉米中大約有24%的基因表現(xiàn)為非中性進(jìn)化; 大麥的9個(gè)基因中, 有4個(gè)受到了選擇作用的影響。
選擇作用主要包括正向選擇、平衡選擇、背景選擇及穩(wěn)定選擇, 它們單獨(dú)或者聯(lián)合對(duì)特定基因的進(jìn)化方式產(chǎn)生影響。如花旗松中的控制木材質(zhì)量和冷硬性狀的基因[30]、火炬松的耐旱基因[29]、歐洲山楊(European aspen)的食草動(dòng)物誘導(dǎo)的蛋白酶抑制基因(Herbivore-induced Protease Inhibitor)等[57], 經(jīng)檢測(cè)在各自的群體受到了正向選擇、平衡選擇、背景選擇單獨(dú)或者多重影響。植物抗性基因(R基因)是研究得比較深入的一類基因, 大部分研究結(jié)果顯示抗性基因具有高度的多態(tài)性, 并經(jīng)受了復(fù)雜的選擇作用[58]。Liu和Burke[26]對(duì)栽培大麥和野生大麥群體中9個(gè)基因在調(diào)查顯示其中的8個(gè)基因受到穩(wěn)定選擇。Simko等[27]對(duì)47份馬鈴薯66個(gè)基因位點(diǎn)調(diào)查表明, 大部分基因位點(diǎn)在馬鈴薯群體進(jìn)化過程中受到了直接選擇或者分化選擇作用。以上對(duì)不同物種的不同基因位點(diǎn)的研究都強(qiáng)調(diào)了分子進(jìn)化的非中性的結(jié)果, 這說明選擇在基因的進(jìn)化過程中具有非常重要的作用; 另一方面, 中性進(jìn)化的結(jié)果報(bào)道較少, 或被有意或者無意地忽略, 事實(shí)上即使在強(qiáng)調(diào)選擇作用的研究文獻(xiàn)中, 仍然有相當(dāng)一部分基因表現(xiàn)為中性進(jìn)化, 說明在種內(nèi)微觀進(jìn)化的過程中, 選擇作用和中性漂變作用可能單獨(dú)或者聯(lián)合影響了物種內(nèi)不同的基因位點(diǎn), 共同促進(jìn)了物種的進(jìn)化。
2.5 群體遺傳分化
分子群體遺傳學(xué)一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容是闡明物種不同群體之間甚至不同物種群體之間(通常近緣種, 如栽培種及其近緣種或祖先野生種)遺傳結(jié)構(gòu)的差異即遺傳分化, 并推測(cè)形成這種差異的原因, 從而使人能夠更好地理解種群動(dòng)態(tài)。
植物種內(nèi)不同群體間遺傳分化的研究案例有很多, 典型的有: (1)擬南芥全球范圍內(nèi)的遺傳分化。Kawabe和Miyashita[59]利用堿性幾丁質(zhì)酶A(ChiA)、堿性幾丁質(zhì)酶B(ChiB)及乙醇脫氫酶(Ahd)3個(gè)基因?qū)M南芥進(jìn)行群體亞結(jié)構(gòu)的分析, 結(jié)果只有ChiB顯示出一定的群體亞結(jié)構(gòu), 而ChiA、Ahd的系統(tǒng)學(xué)聚類與樣本地理來源之間沒有表現(xiàn)出任何相關(guān)關(guān)系,這樣的結(jié)果暗示了擬南芥近期在全球范圍內(nèi)經(jīng)歷了迅速擴(kuò)張。Aguade[60]和Mauricio等[61]分別用不同的基因、Schmid等[23]用多基因位點(diǎn)進(jìn)行的擬南芥分子群體遺傳學(xué)研究也支持同樣的結(jié)論。(2)森林樹種的遺傳分化。Ingvarsson等[62]發(fā)現(xiàn)歐洲山楊的日長(zhǎng)誘導(dǎo)發(fā)芽的侯選基因(phyB)變異方式呈現(xiàn)出緯度漸變方式, 表明歐洲山楊出現(xiàn)了明顯的適應(yīng)性分化; Ingvarsson等[63]對(duì)多個(gè)基因單倍型地理格局分布的研究同樣發(fā)現(xiàn)歐洲楊具有明顯的地理遺傳分化。但是研究表明花旗松(Pseudotsuga menziesii)[30]、火炬松(Pinus taeda)[29]、圓球柳杉(Cryptomeria japonica)等[64]等物種沒有發(fā)生明顯遺傳多樣性的地理分化。
植物不同物種間遺傳分化的研究主要集中對(duì)在栽培種及其野生近緣種的DNA多態(tài)性的比較上。由于早期的馴化瓶頸及人工選擇繁育等遺傳漂變作用結(jié)果[65]。栽培物種的遺傳多樣性通常都低于他們的野生祖先種。Hamblin等[28]利用AFLP結(jié)果篩選得到基因片段的DNA多態(tài)性, 對(duì)栽培高粱(S. bicolor)和野生高粱(S. propinquum)進(jìn)行了比較研究, 結(jié)果表明: 野生高粱的平均核苷酸多態(tài)性大約為0.012( ),大約是栽培高粱的4倍。Liu等[26]的研究顯示: 野生向日葵中, 核苷酸多態(tài)性達(dá)到0.0128( )、0.0144( W),顯著高于栽培向日葵的0.0056( )、0.0072( W)。Eyre-Walker等[66]對(duì)栽培和野生玉米Adh1基因大約1 400 bp的序列研究表明: 栽培玉米的遺傳多樣性大約只有野生玉米種(Zea mays subsp. parviglumis)的75%。Hyten等[67]的研究顯示野大豆的平均核苷酸多態(tài)性為0.0217( )、0.0235( W), 地方種則分別為0.0143( )、0.0115( W),大約為野大豆的66%( )和49%( )。以上結(jié)果充分反應(yīng)了栽培物種馴化過程中曾遭受過瓶頸效應(yīng)。
3 分子系統(tǒng)地理學(xué)
分子系統(tǒng)地理學(xué)是在分子群體遺傳學(xué)的基礎(chǔ)上, 衍生出的新學(xué)科分支。早在20世紀(jì)的60年代, Malecot[68]就發(fā)現(xiàn)了基因的同一性隨地理距離增加而減少的現(xiàn)象; 1975年Nei的《分子群體遺傳學(xué)和進(jìn)化》一書中也提到在描述群體的遺傳結(jié)構(gòu)時(shí)要重視基因或者基因型的地理分布[1]; 1987年Avise等[17]提出了系統(tǒng)地理學(xué)概念。在植物方面, 分子地理系統(tǒng)學(xué)研究取得很多重要的成果。如對(duì)第四世紀(jì)冰期植物避難所的推測(cè)及冰期后物種的擴(kuò)散及重新定居等歷史事件的闡釋, 其中最為典型的研究是對(duì)歐洲大陸冰期植物避難所的確定及冰期后植物的重新定居歐洲大陸的歷史事件的重現(xiàn)。如歐洲的櫟屬植物的cpDNA的單倍型的地理分布格局表明, 櫟屬植物冰期避難所位于巴爾干半島、伊比利亞島和意大利亞平寧半島, 現(xiàn)今的分布格局是由于不同冰期避難所遷出形成的[69]。King和Ferris[70]推測(cè)歐洲北部的大部分歐洲榿木種群是從喀爾巴阡山脈這個(gè)冰期避難所遷移后演化形成的。Sinclair等[71, 72]推測(cè)歐洲赤松在第四紀(jì)冰期時(shí)的避難所可能是在愛爾蘭島或者在法國的西部。此外, 分子系統(tǒng)地理學(xué)在闡明了一些栽培作物的馴化歷史事件如馴化發(fā)生的次數(shù)及馴化起源地等方面也取得了重要的進(jìn)展。如Olsen等[73]對(duì)木薯(Manihot esculenta)單拷貝核基因甘油醛-3-磷酸脫氫酶(glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase)在木薯群體中單倍型的地理分布方式深入調(diào)查后推測(cè): 栽培木薯起源于亞馬遜河流域南部邊界區(qū)域。Caicedo等[74]利用核基因果實(shí)液泡轉(zhuǎn)化酶(fruit vacuolar invertase)的序列變異闡明了栽培番茄(Lycopersicon esculentum)的野生近緣種(Solanum pimpinellifolium )的種群擴(kuò)張歷史, 基因變異的地理分布方式表明栽培番茄起源于秘魯北部, 然后逐步向太平洋岸邊擴(kuò)張。Londo等[75]利用一個(gè)葉綠體基因和兩個(gè)核基因的變異對(duì)兩個(gè)亞洲的栽培秈、粳亞種及其近緣野生種進(jìn)行了系統(tǒng)地理學(xué)研究, 闡明了秈、粳稻分別起源于不同的亞洲野生稻(O. rufipogon)群體, 其中秈稻起源于喜馬拉雅山脈的南部的印度東部、緬甸、泰國一帶, 而粳稻則馴化于中國南部, 等等。
1在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問題
遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)是我校生物技術(shù)專業(yè)的重要基礎(chǔ)課,是遺傳學(xué)理論教學(xué)的延伸和重要補(bǔ)充,是理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)過程,擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的任務(wù)[8]。在長(zhǎng)期的教學(xué)和與同行的交流中發(fā)現(xiàn),在我國長(zhǎng)期的高等教育模式下,遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)存在諸多弊端,極不適應(yīng)學(xué)科本身的發(fā)展需要。具體表現(xiàn)在:
1.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)理論教學(xué)的比重偏小長(zhǎng)期以來,遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容、進(jìn)度都要服從理論課的教學(xué)進(jìn)展,實(shí)驗(yàn)教學(xué)視為課堂教學(xué)內(nèi)容的驗(yàn)證和加深,忽視了實(shí)驗(yàn)課是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)—分析—解決問題能力的重要環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。近年來,隨著遺傳學(xué)的迅速發(fā)展,教材內(nèi)容越來越豐富,信息量越來越大,而總課時(shí)數(shù)卻沒有增長(zhǎng)甚至處于壓縮狀態(tài),使得教學(xué)內(nèi)容和時(shí)間上存在較大矛盾,為了完成教材內(nèi)容的完整講授,教師不得不減少實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)數(shù),目前遺傳學(xué)的總課時(shí)量多為72—80學(xué)時(shí),理論教學(xué)的課時(shí)量多為48學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)量一般為24—32學(xué)時(shí)。
1.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊,驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)比重過大由于教學(xué)理念的滯后和長(zhǎng)期對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視不夠等原因,所開設(shè)的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不合理。染色體操作為代表的經(jīng)典遺傳實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與分子及群體遺傳實(shí)驗(yàn)脫節(jié)。有關(guān)有絲分裂、減數(shù)分裂、孟德爾遺傳規(guī)律、伴性遺傳規(guī)律等經(jīng)典實(shí)驗(yàn)比重過大。內(nèi)容單一具體的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多,綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)少,缺乏創(chuàng)造性,不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。另外,遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)中分子遺傳學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過少,與遺傳學(xué)的發(fā)展嚴(yán)重脫節(jié)。
1.3受課時(shí)限制,學(xué)生無法完成實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)一些實(shí)驗(yàn)由于實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng),只能由實(shí)驗(yàn)員和學(xué)生共同完成,經(jīng)常發(fā)生學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一知半解的現(xiàn)象。例如植物有絲分裂過程中染色體行為的觀察,材料的預(yù)處理、固定和解離需要一上午的時(shí)間,由于課時(shí)限制,這部分實(shí)驗(yàn)往往由實(shí)驗(yàn)員老師完成,學(xué)生則從切取分生組織薄片開始進(jìn)行染色、壓片和顯微鏡觀察。學(xué)生往往對(duì)材料的處理理解不深刻,在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)對(duì)預(yù)處理、固定和解離的影響分析不足。
1.4教學(xué)手段和考評(píng)形式單一遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)仍然沿用教師先講解、學(xué)生按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書操作的模式,考評(píng)則主要以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的成績(jī)?yōu)橐罁?jù),而實(shí)驗(yàn)報(bào)告的抄襲情況日益嚴(yán)重,不足以衡量學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成的水平。
2理清思路,多方位教學(xué)改革
2.1整合、優(yōu)化和拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
2.1.1整合經(jīng)典遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、適度增加分子遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容我們贊同前人將以往多個(gè)內(nèi)容比較單一、具體的遺傳學(xué)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)劃分成4個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K:果蠅經(jīng)典遺傳、細(xì)胞遺傳、分子遺傳綜合實(shí)驗(yàn)等3個(gè)必修實(shí)驗(yàn)?zāi)K及群體遺傳綜合實(shí)驗(yàn)選修模塊[9]。將單因子的遺傳分析、果蠅觀察與飼養(yǎng)、果蠅伴性遺傳分析整合成一個(gè)6~時(shí)(2~3次實(shí)驗(yàn))的綜合性實(shí)驗(yàn)作為經(jīng)典遺傳學(xué)模塊;將根尖有絲分裂的制片技術(shù)、花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂的制片技術(shù)、果蠅唾腺染色體的制片技術(shù)、植物多倍體誘導(dǎo)技術(shù)整合成時(shí)的綜合性實(shí)驗(yàn)(3次實(shí)驗(yàn))作為細(xì)胞遺傳學(xué)模塊;分子遺傳學(xué)模塊的綜合實(shí)驗(yàn)拓展為DNA的提取、瓊脂糖電泳技術(shù)、PCR擴(kuò)增技術(shù)、DNA指紋的遺傳分析、生物性別決定的遺傳分析等。
2.1.2實(shí)驗(yàn)材料多樣化在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中,材料的選擇非常關(guān)鍵,因?yàn)槠浜脡闹苯佑绊憣?shí)驗(yàn)結(jié)果。教材中所選用的材料多是作者總結(jié)得出,但在實(shí)際操作中,常常由于地域氣候和材料種質(zhì)的差異造成不便和誤差。因此,我們可以嘗試用易得的常見材料來做實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)材料的多樣化,在課程中讓學(xué)生對(duì)材料進(jìn)行選擇,并通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析材料的優(yōu)缺點(diǎn)。例如,在植物染色體核型分析時(shí),可向?qū)W生提供材料如大豆、小麥、大麥、玉米、綠豆、大蒜等根尖,讓學(xué)生自行選擇至少2種材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并通過對(duì)自己所做實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較,找出植物染色體核型分析的最佳材料和簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)方法,培養(yǎng)他們實(shí)驗(yàn)分析和總結(jié)能力。事實(shí)上,在多年的實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單易得的大蒜根尖用于核型觀察效果非常好。
2.1.3增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容教育部“關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作,提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見6”中要求高校開出一批新的綜合性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn),創(chuàng)造條件使學(xué)生較早的參與科學(xué)研究和創(chuàng)新活動(dòng)。以此為指導(dǎo)思想,我校在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)中加大綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例。如在分子遺傳學(xué)模塊中,DNA提取—瓊脂糖電泳技術(shù)—PCR擴(kuò)增“三部曲”即是一個(gè)典型的綜合性分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn),基于此的植物分子標(biāo)記技術(shù)(ISSR標(biāo)記)和鳥類(雞)的性別判定等綜合性實(shí)驗(yàn)效果都非常好。學(xué)生們普遍對(duì)親緣關(guān)系的遺傳分析比較感興趣,DNA指紋的遺傳分析就是一個(gè)很好的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),可以引導(dǎo)學(xué)生收集感興趣的植物、動(dòng)物、人的DNA樣本進(jìn)行遺傳分析,深入了解遺傳標(biāo)記的應(yīng)用。
2.1.4將教師的科研項(xiàng)目轉(zhuǎn)化成綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目隨著高校科研工作的日益發(fā)展,不少教師都承擔(dān)著一定的科研項(xiàng)目,其中一些研究?jī)?nèi)容可適當(dāng)轉(zhuǎn)化成教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,不僅可以讓學(xué)生了解到學(xué)科發(fā)展的前沿,還可以提高學(xué)生的科研興趣。作者將所承擔(dān)科研項(xiàng)目中的部分內(nèi)容“沙棘種質(zhì)遺傳多樣性的分子標(biāo)記分析”以綜合性實(shí)驗(yàn)方式引入到遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,取得了良好的效果。
2.2實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面
2.2.1儀器設(shè)備的更新及添置近幾年,隨著“中央級(jí)普通高校改善基本辦學(xué)條件專項(xiàng)資金”的資助,我校本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備等條件得到一定的改善,如生物顯微鏡得到進(jìn)一步更新(新添進(jìn)口Olympus顯微鏡),PCR儀、微量移液器、低溫冷凍離心機(jī)等儀器已經(jīng)能夠滿足遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求,并且已經(jīng)開始申報(bào)顯微鏡成像系統(tǒng)、凝膠成像系統(tǒng)、梯度PCR儀等高端的儀器進(jìn)入學(xué)生實(shí)驗(yàn)室,相信不久的將來學(xué)生不需要用手機(jī)對(duì)顯微鏡下的觀察結(jié)果進(jìn)行拍照,用于瓊脂糖凝膠電泳觀察的紫外分析儀則被凝膠成像系統(tǒng)取代。
2.2.2設(shè)立開放實(shí)驗(yàn)室,制定開放實(shí)驗(yàn)室的管理細(xì)則,提高其使用率解決實(shí)驗(yàn)流程長(zhǎng)與實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限之間矛盾的有效方法就是設(shè)立開放實(shí)驗(yàn)室。根據(jù)專業(yè)特點(diǎn),開設(shè)生物技術(shù)綜合性開放實(shí)驗(yàn),并制訂開放實(shí)驗(yàn)室管理細(xì)則,委派專門的教師和學(xué)生管理儀器、衛(wèi)生等,學(xué)生自我管理為主,教師監(jiān)督為輔。實(shí)施開放實(shí)驗(yàn)室后,一些周期長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)(例如:植物有絲分裂過程中染色體行為的觀察)學(xué)生能夠全程完成,打破老師代做的常規(guī)。設(shè)立開放實(shí)驗(yàn)室后,在合理安排的前提下,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣和主動(dòng)性明顯增強(qiáng),在儀器的使用和動(dòng)手能力等方面進(jìn)步很快。一些重要儀器的使用率明顯提高,例如冷凍離心機(jī)、PCR儀等。
2.3以學(xué)生課外活動(dòng)為載體,延伸課堂教學(xué)近幾年,我國越來越重視對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),每年國家級(jí)、省級(jí)和校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目的申報(bào)就是一個(gè)例證。越來越多的大學(xué)生以團(tuán)隊(duì)的方式在專業(yè)教師的指導(dǎo)下申報(bào)、完成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目。遺傳學(xué)相關(guān)的課題學(xué)生們一直很感興趣,努力將課堂上所學(xué)的知識(shí)和技能拓展為更深入的學(xué)術(shù)研究。另外,結(jié)合專業(yè)性競(jìng)賽延伸課堂教學(xué),例如一年一度的專業(yè)性競(jìng)賽“遼寧省大學(xué)生動(dòng)植物標(biāo)本制作大賽”就是我校生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生很喜歡的一個(gè)競(jìng)賽,筆者指導(dǎo)學(xué)生的作品“異色瓢蟲鞘翅的色斑遺傳”曾于2011年獲得該項(xiàng)競(jìng)賽三等獎(jiǎng)。
2.4授課手段與考核方式
2.4.1充分應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)將現(xiàn)代化的電教手段引入實(shí)驗(yàn)課,以營造輕松和諧的課堂氛圍。教學(xué)中,教師需要做演示實(shí)驗(yàn)時(shí),為了確保每個(gè)同學(xué)都能看到,往往要穿梭于學(xué)生中進(jìn)行演示,有了現(xiàn)代化的電教手段,可制作相關(guān)視頻來示范,既提高了課堂效率,又方便教師進(jìn)行更多的指導(dǎo)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是課堂教學(xué)的補(bǔ)充和延伸,將一些操作步驟繁瑣的實(shí)驗(yàn)做成演示課件放在網(wǎng)上可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的共享。
2.4.2考評(píng)方式多樣化,提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和積極性考核方式需多樣化和細(xì)節(jié)量化。撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告既是學(xué)生科學(xué)思維能力和文字表達(dá)能力的綜合體現(xiàn),也是大學(xué)本科生所應(yīng)具備的基本科學(xué)素養(yǎng)。因此,對(duì)于實(shí)驗(yàn)報(bào)告,尤其是綜合性或者設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告,我們要求學(xué)生按照科研論文的形式寫出材料和方法、結(jié)果分析和討論,要求學(xué)生對(duì)于原理、方法、步驟和結(jié)果撰寫必須簡(jiǎn)潔準(zhǔn)確,對(duì)實(shí)驗(yàn)所采用方法的優(yōu)缺點(diǎn)分析后提出改進(jìn)意見。另外,增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過程中的考察與評(píng)價(jià)。教師可事先制訂每個(gè)實(shí)驗(yàn)要考核的項(xiàng)目詳細(xì)列表,把實(shí)驗(yàn)每一個(gè)小項(xiàng)都列入考察范圍,包括實(shí)驗(yàn)操作的熟練程度、規(guī)范狀況和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在考核中依據(jù)項(xiàng)目來評(píng)分,保證客觀公正。例如,在植物染色體制片中,從取材部位的準(zhǔn)確,材料的染色適當(dāng),染色體的分散狀況三個(gè)方面衡量實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這樣不僅提高了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的重視程度,而且促使他們養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。
3結(jié)語
1 DNA甲基化和組蛋白乙?;?/p>
1.1 DNA甲基化 DNA甲基化是指在DNA復(fù)制以后,在DNA甲基化酶的作用下,將S-腺苷甲硫氨酸分子上的甲基轉(zhuǎn)移到DNA分子中胞嘧啶殘基的第5位碳原子上,隨著甲基向DNA分子的引入,改變了DNA分子的構(gòu)象,直接或通過序列特異性甲基化蛋白、甲基化結(jié)合蛋白間接影響轉(zhuǎn)錄因子與基因調(diào)控區(qū)的結(jié)合。目前發(fā)現(xiàn)的DNA甲基化酶有兩種:一種是維持甲基轉(zhuǎn)移酶;另一種是重新甲基轉(zhuǎn)移酶。
1.2 組蛋白乙?;?染色質(zhì)的基本單位為核小體,核小體是由組蛋白八聚體和DNA纏繞而成。組蛋白乙?;潜碛^遺傳學(xué)修飾的另一主要方式,它屬于一種可逆的動(dòng)態(tài)過程。
1.3 DNA甲基化與組蛋白乙酰化的關(guān)系 由于組蛋白去乙?;虳NA甲基化一樣,可以導(dǎo)致基因沉默,學(xué)者們認(rèn)為兩者之間存在串?dāng)_現(xiàn)象。
2 表觀遺傳學(xué)修飾與惡性腫瘤耐藥
2.1 基因下調(diào)導(dǎo)致耐藥 在惡性腫瘤中有一些抑癌基因和凋亡信號(hào)通路的基因通過表觀遺傳學(xué)修飾的機(jī)制下調(diào),并與化療耐藥有關(guān)。其中研究比較確切的一個(gè)基因是hMLH1,它編碼DNA錯(cuò)配修復(fù)酶。此外,由于表觀遺傳學(xué)修飾造成下調(diào)的基因,均可導(dǎo)致惡性腫瘤耐藥。
2.2 基因上調(diào)導(dǎo)致耐藥 在惡性腫瘤中,表觀遺傳學(xué)修飾的改變也可導(dǎo)致一些基因的上調(diào),包括與細(xì)胞增殖和存活相關(guān)的基因。上調(diào)基因FANCF編碼一種相對(duì)分子質(zhì)量為42000的蛋白質(zhì),與腫瘤的易感性相關(guān)。2003年,Taniguchi等證實(shí)在卵巢惡性腫瘤獲得耐藥的過程中,F(xiàn)ANCF基因發(fā)生DNA去甲基化和重新表達(dá)。另一個(gè)上調(diào)基因Synuclein-γ與腫瘤轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。同樣,由表觀遺傳學(xué)修飾導(dǎo)致的MDR-1基因的上調(diào)也參與卵巢惡性腫瘤耐藥的形成。
3 表觀遺傳學(xué)修飾機(jī)制在腫瘤治療中的應(yīng)用
3.1 DNA甲基化抑制劑 目前了解最深入的甲基化抑制劑是5-氮雜脫氧胞苷(5-aza-dc)。較5-氮雜胞苷(5-aza-C)相比,5-aza-dc首先插入DNA,細(xì)胞毒性比較低,并且能夠逆轉(zhuǎn)組蛋白八聚體中H3的第9位賴氨酸的甲基化。有關(guān)5-aza-dc治療卵巢惡性腫瘤的體外實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明,它能夠恢復(fù)一些沉默基因的表達(dá),并且可以恢復(fù)對(duì)順柏的敏感性,其中最引人注目的是hMLH1基因。有關(guān)地西他濱(DAC)治療的臨床試驗(yàn),研究結(jié)果顯示,結(jié)果顯示:DAC是一種有效的治療耐藥性復(fù)發(fā)性惡性腫瘤的藥物。 轉(zhuǎn)貼于
3.2 HDAC抑制劑 由于組蛋白去乙酰化是基因沉默的另一機(jī)制,使用HDAC抑制劑(HDACI)是使表觀遺傳學(xué)修飾的基因重新表達(dá)的又一策略。根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu),可將HDACI分為短鏈脂肪酸類、氯肟酸類、環(huán)形肽類、苯酸胺類等4類。丁酸苯酯(PB)和丙戊酸(VPA)屬短鏈脂肪酸類。PB是臨床前研究最深入的一種HDACI,在包括卵巢惡性腫瘤在內(nèi)的實(shí)體腫瘤(21例)Ⅰ期臨床試驗(yàn)中有3例患者分別有4~7個(gè)月的腫瘤無進(jìn)展期,其不良反應(yīng)是短期記憶缺失、意識(shí)障礙、眩暈、嘔吐。因此,其臨床有效性仍有待于進(jìn)一步在Ⅰ、Ⅱ期臨床試驗(yàn)中確定。在VPA的臨床試驗(yàn)中,Kuendgen等在對(duì)不同類型血液系統(tǒng)腫瘤中使用VPA進(jìn)行了Ⅱ期臨床試驗(yàn),結(jié)果顯示,不同的患者有效率差異甚遠(yuǎn)。辛二酰苯胺異羥肟酸(SAHA)是氯肟酸類中研究較深入的一種HDACI。其研究表明,體內(nèi)使用安全劑量SAHA時(shí),可有效抑制生物靶點(diǎn),發(fā)揮抗腫瘤活性。大量體外研究結(jié)果顯示,聯(lián)合使用DNA甲基化抑制劑和HDACI會(huì)起到更明顯的協(xié)同作用。
3.3 逆轉(zhuǎn)耐藥的治療 Balch等使用甲基化抑制劑—5-aza-dc或zebularine處理卵巢惡性腫瘤順柏耐藥細(xì)胞后給予順柏治療,發(fā)現(xiàn)此細(xì)胞對(duì)順柏的敏感性分別增加5、16倍。在臨床試驗(yàn)中,Oki等將DAC和伊馬替尼(imatinib)聯(lián)合使用治療白血病耐藥患者,結(jié)果說明,應(yīng)用表觀遺傳學(xué)機(jī)制治療惡性腫瘤確實(shí)可以對(duì)化療藥物起到增敏作用,并且在一定范圍內(nèi)其療效與體內(nèi)表觀遺傳學(xué)的改變呈正比。Kuendgen和Pilatrino等對(duì)HDACI和化療藥物的給藥順序進(jìn)行研究,結(jié)果顯示,在使用VPA達(dá)到一定血清濃度時(shí)加用全反式維甲酸可增加復(fù)發(fā)性髓性白血病和骨髓增生異常綜合征患者的臨床緩解率,這可能與VPA引起的表觀遺傳學(xué)改變?cè)黾踊颊邔?duì)藥物的敏感性有關(guān)。
4 展望
總的來說,應(yīng)用表觀遺傳學(xué)修飾機(jī)制治療腫瘤具有良好的應(yīng)用前景,與傳統(tǒng)化療藥物聯(lián)合來逆轉(zhuǎn)耐藥,將給攻克惡性腫瘤等疾病帶來新的希望。
參 考 文 獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】醫(yī)學(xué)遺傳學(xué) 課程設(shè)置 教學(xué)改革
醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)是一門橫跨基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的橋梁課程,涵蓋內(nèi)容較廣泛,不僅因此,如何針對(duì)當(dāng)前醫(yī)學(xué)生的特點(diǎn),培養(yǎng)面向21世紀(jì)的具有綜合素質(zhì)的醫(yī)學(xué)人才,使醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)課程更貼近臨床, 使學(xué)生更具獨(dú)立解決臨床實(shí)際問題的能力,已成為醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)教學(xué)的重要任務(wù), 而課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施能夠使師生在教和學(xué)的過程中更加明確學(xué)習(xí)的目的和任務(wù),為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2014年以來,為了能更好地適應(yīng)高職院校人才培養(yǎng)的要求,我們制定出了一套新的課程標(biāo)準(zhǔn),在課程標(biāo)準(zhǔn)下我們針對(duì)各專業(yè)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)的教學(xué)進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的實(shí)施。
1 師資隊(duì)伍建設(shè)方面
醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)課程專任教師1人,生物學(xué)副教授;實(shí)驗(yàn)教師1人,初級(jí)實(shí)驗(yàn)員;兼課教師2人,生化講師。自中職模式開始,師資隊(duì)伍就是維持這一格局,升格為高職院校后,減少了初中生招生人數(shù),醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)課程開設(shè)在高招護(hù)理專業(yè)中也劃上了句號(hào)。課時(shí)減少,師資不能逆行增加,但無疑為課程開發(fā)、教學(xué)改革以及科研因?yàn)閹熧Y力量薄弱設(shè)置了不少障礙。
2 開設(shè)學(xué)期認(rèn)定
高中畢業(yè)生有一定的生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),對(duì)于高招專業(yè),醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)開設(shè)在第一學(xué)期,與解剖學(xué)、組胚學(xué)同步進(jìn)行,能起到承前啟后相輔相成的效果。隨著職業(yè)院校近十年來對(duì)教學(xué)課程的改革,生物學(xué)早已停設(shè),沒有高中的生物學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ),對(duì)于以初中生為起點(diǎn)五年制的助產(chǎn)護(hù)理專業(yè)學(xué)生來說,醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)中的如分子生物學(xué)、基因病的產(chǎn)生機(jī)制等知識(shí)對(duì)他們來說,理解起來有一定的難度。所以綜合五年制學(xué)生特點(diǎn)以及課程開設(shè)特點(diǎn)與要求,把醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)設(shè)置為解剖學(xué)、生理學(xué)、病理學(xué)等醫(yī)學(xué)課程的后續(xù)課程,開設(shè)在第四個(gè)學(xué)期。
3 主要教學(xué)內(nèi)容
理論課以課堂講授為主,要求學(xué)生按掌握、熟悉和了解三個(gè)層次認(rèn)真學(xué)習(xí),重點(diǎn)是遺傳的細(xì)胞和分子基礎(chǔ)、遺傳學(xué)的理論與方法在臨床醫(yī)學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用。我們通過對(duì)一些醫(yī)院的醫(yī)生、護(hù)士以及助產(chǎn)士的調(diào)研結(jié)合人才培養(yǎng)方案對(duì)不同專業(yè)的要求以及本課程內(nèi)容、課時(shí)特點(diǎn),選取了醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)的教學(xué)內(nèi)容(見表1)。
選用教材:醫(yī)學(xué)遺傳學(xué),上海科技出版社2013年出版。
4 總學(xué)時(shí)與理實(shí)比
醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)是以以遺傳和基因?yàn)楹诵模芯咳祟惿F(xiàn)象和疾病與遺傳的關(guān)系,揭示遺傳病的遺傳規(guī)律、診斷防治措施,探索基因的奧秘,是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中日新月異發(fā)展的活躍領(lǐng)域。針對(duì)不同的專業(yè)對(duì)本課程知識(shí)不同的需求,我們?cè)O(shè)置了不同的學(xué)時(shí)與理實(shí)比例(見表2)。
5 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
一般開設(shè)3個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目:染色體核型分析、系譜分析、皮紋分析,共6學(xué)時(shí)。
我們?cè)谥a(chǎn)專業(yè)去掉了一項(xiàng)傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)生物學(xué)教學(xué)模式里的顯微鏡實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,增加了2項(xiàng)以動(dòng)手為主實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,如優(yōu)生咨詢項(xiàng)目,我們?cè)谥a(chǎn)專業(yè)學(xué)生開課時(shí)先以小組為單位模擬一個(gè)遺傳咨詢場(chǎng)景,學(xué)生根據(jù)患者提供的信息來描繪系譜,然后對(duì)系譜進(jìn)行判斷與分析,確定它的遺傳方式。如皮紋分析項(xiàng)目,通過提取自己的指紋掌紋再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)比,大大地增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及對(duì)知識(shí)的消化力度。也更好地體現(xiàn)了理實(shí)一體化的課程建設(shè)目標(biāo)。
6 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地及實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)儀器
醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)有2間獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室,約共80平米,實(shí)訓(xùn)儀器僅有易耗品如染色體照片、印油等。建議新校區(qū)搬遷重新建立遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室時(shí)要參照醫(yī)院遺傳咨詢、產(chǎn)前診斷等實(shí)驗(yàn)室重新布局,更好地體現(xiàn)理實(shí)一體化的特點(diǎn)。
7 課程考核方案
以往的教學(xué)考查多采用期末結(jié)業(yè)考試來衡量學(xué)生的學(xué)業(yè)成績(jī),往往使大多數(shù)學(xué)生把應(yīng)付考試作為學(xué)習(xí)的目的,失去了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和興趣。新課程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置后,我們采取了“平時(shí)考核(占40%)+期末結(jié)業(yè)考試(60%)”模式,平時(shí)考核形式多樣,如課堂提問、課后撰寫小論文、實(shí)驗(yàn)報(bào)告抽查、平時(shí)小考等等。
8 教學(xué)效果
2014-2015學(xué)年,在護(hù)理、助產(chǎn)、臨床醫(yī)學(xué)、口腔醫(yī)學(xué)、眼視光技術(shù)等專業(yè)中開設(shè)了醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)課程,本課程組共完成了助產(chǎn)專業(yè)醫(yī)學(xué)遺傳與優(yōu)生學(xué)64課時(shí);其他專業(yè)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)364課時(shí)。嚴(yán)格按照新課程標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行各項(xiàng)教學(xué)活動(dòng),收到了較好的教學(xué)效果,學(xué)生普遍反映較好,對(duì)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目也產(chǎn)生了較濃厚的興趣,學(xué)生對(duì)教師教學(xué)的綜合測(cè)評(píng)平均分為96.5,學(xué)生的滿意度測(cè)評(píng)優(yōu)秀率達(dá)94.5%,結(jié)業(yè)考核綜合評(píng)價(jià)結(jié)果(見表3)。
9 采取多樣化的教學(xué)方法
1、建立第一個(gè)遺傳學(xué)專業(yè)的人是談家楨,他是中國現(xiàn)代遺傳科學(xué)奠基人,20世紀(jì)50年代,他在復(fù)旦大學(xué)建立了中國第一個(gè)遺傳學(xué)專業(yè)、第一個(gè)遺傳學(xué)研究所和第一個(gè)生命科學(xué)學(xué)院,被譽(yù)為中國的摩爾根。
2、談家楨簡(jiǎn)介:談家楨在我國遺傳學(xué)領(lǐng)域有著舉足輕重的地位,在這方面他做出了巨大的貢獻(xiàn),談家楨從事遺傳學(xué)研究和教學(xué)七十余年,發(fā)表了100余篇學(xué)術(shù)論文。發(fā)現(xiàn)瓢蟲色斑遺傳的“鑲嵌顯性現(xiàn)象”,被認(rèn)為是經(jīng)典遺傳學(xué)發(fā)展的重要補(bǔ)充和現(xiàn)代綜合進(jìn)化理論的關(guān)鍵論據(jù)。談家楨研究工作主要涉及瓢蟲、果蠅、獼猴、人體、植物等的細(xì)胞遺傳、群體遺傳、輻射遺傳、毒理遺傳、分子遺傳以及遺傳工程等。
(來源:文章屋網(wǎng) )
遺傳學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域中一門十分重要的基礎(chǔ)性學(xué)科之一,也是高等農(nóng)業(yè)院校農(nóng)學(xué)類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)必修課之一。遺傳學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,實(shí)驗(yàn)教學(xué)在遺傳學(xué)課程教學(xué)中占有十分重要的地位。遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)既是對(duì)遺傳學(xué)課堂知識(shí)的驗(yàn)證和鞏固,又是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、提高學(xué)生分析問題和解決問題能力的重要手段,也是培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力的一個(gè)重要途徑。21世紀(jì)高校人才培養(yǎng)模式改革的重點(diǎn)是加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的素質(zhì)教育,特別是創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)[2,3]。如何適應(yīng)新形勢(shì)下素質(zhì)教育的需要,結(jié)合學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)和專業(yè)特點(diǎn),加強(qiáng)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,是農(nóng)學(xué)類學(xué)科建設(shè)的重要內(nèi)容,也是培養(yǎng)高級(jí)農(nóng)業(yè)科技人才和農(nóng)業(yè)科研工作者的重要保證。以往遺傳學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論教學(xué),實(shí)驗(yàn)只是為了驗(yàn)證理論,存在重理論輕實(shí)踐的誤區(qū),難以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。為適應(yīng)教學(xué)改革的要求,培養(yǎng)“厚基礎(chǔ),寬口徑”復(fù)合型人才,筆者在分析甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)和園藝專業(yè)本科生傳統(tǒng)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中主要問題的基礎(chǔ)上,對(duì)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了初步探索,總結(jié)了從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核標(biāo)準(zhǔn)方面提高遺傳實(shí)驗(yàn)學(xué)教學(xué)質(zhì)量、增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的措施。旨在為高校人才培養(yǎng)模式中實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的改革提供參考。
1.傳統(tǒng)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題
受學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)等因素所限,傳統(tǒng)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要問題如下。
1) 對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的環(huán)節(jié)重視度不足。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的前期準(zhǔn)備工作(包括實(shí)驗(yàn)過程的部分步驟,實(shí)驗(yàn)材料的培養(yǎng)與處理,藥品試劑的配置及實(shí)驗(yàn)儀器的調(diào)試)都是由教師完成,學(xué)生只是按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)進(jìn)行其中的部分步驟,整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中學(xué)生處于被動(dòng)地位,甚至對(duì)一些基本的實(shí)驗(yàn)技能都沒有掌握,不利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
2) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊,缺少創(chuàng)新(見表1),未能反映遺傳學(xué)的發(fā)展及遺傳規(guī)律的本質(zhì)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本上是對(duì)課堂教學(xué)中遺傳規(guī)律和染色體理論的驗(yàn)證,缺少分子遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)以及綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。盡管驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)芗由顚W(xué)生對(duì)理論的理解和記憶,由于結(jié)果已知,不能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和思維的創(chuàng)造性。
3) 考核方法欠科學(xué)。實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定完全依據(jù)上交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,而不考慮學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力以及實(shí)驗(yàn)態(tài)度等。使部分學(xué)生養(yǎng)成實(shí)驗(yàn)不認(rèn)真,抄襲應(yīng)付的不良現(xiàn)象,不能客觀地反映學(xué)生的真實(shí)水平和實(shí)驗(yàn)操作能力。這種傳統(tǒng)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式既不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也不利于學(xué)生的創(chuàng)造性思維培養(yǎng)和發(fā)揮。
2.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系
為適應(yīng)新世紀(jì)人才培養(yǎng)的要求,筆者結(jié)合遺傳學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)和農(nóng)學(xué)類本科人才培養(yǎng)要求,遵循“厚基礎(chǔ)”的原則,以基本技能培養(yǎng)為主,通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的整合并優(yōu)化滿足“寬口徑”的要求,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的科學(xué)思維方法及創(chuàng)造性的思維能力。即在保留部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上,增開綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,形成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)一綜合性實(shí)驗(yàn)一設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的多層次教學(xué)體系。
2.1拓展基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,增設(shè)分子遺傳學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
通過拓寬驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,組織學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作,包括實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備、預(yù)處理、藥品試劑配置、儀器調(diào)試等,既能保證實(shí)驗(yàn)的完整性和系統(tǒng)性,也能提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力和實(shí)驗(yàn)興趣。例如,植物細(xì)胞有絲分裂實(shí)驗(yàn),大蒜的發(fā)根、剪根、預(yù)處理、固定和試劑的配置完全由學(xué)生參與完成,使學(xué)生掌握試劑的配置方法和實(shí)驗(yàn)處理的關(guān)鍵技術(shù)。減數(shù)分裂的材料大蔥花序由學(xué)生自己采集,固定處理。讓學(xué)生參與到整個(gè)實(shí)驗(yàn)中,不僅加深了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的印象,也激發(fā)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣。由于染色體制片技術(shù)是遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要部分,也是基礎(chǔ)性內(nèi)容,“以學(xué)生為關(guān)注焦點(diǎn),增加探索性”,調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性?!叭祟惣?xì)胞中巴氏小體的制片與觀察”,從學(xué)生自己身上取樣進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)結(jié)果因人而異,具有探索性,激發(fā)了學(xué)生的興趣。另外,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇上要滿足農(nóng)學(xué)類專業(yè)需求[4],除了經(jīng)典遺傳學(xué)、細(xì)胞遺傳學(xué)的內(nèi)容外,還應(yīng)融入和專業(yè)直接相關(guān)的分子遺傳學(xué)內(nèi)容,如植物DNA提取、檢測(cè)和PCR擴(kuò)增技術(shù)等簡(jiǎn)單的分子遺傳學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)理解遺傳本質(zhì),培養(yǎng)適應(yīng)就業(yè)發(fā)展要求的專業(yè)性人才。
2.2減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,適當(dāng)增開綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
將一些相關(guān)聯(lián)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綜合,有機(jī)結(jié)合在一起,使實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為一個(gè)完整的體系,使學(xué)生能夠系統(tǒng)地學(xué)習(xí),并把所學(xué)知識(shí)條理化。如有絲分裂與減數(shù)分裂兩個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然實(shí)驗(yàn)材料不同,但實(shí)驗(yàn)方法基本相同,將兩個(gè)合并在一起,作為植物細(xì)胞分裂綜合實(shí)驗(yàn)。將實(shí)驗(yàn)材料提前處理準(zhǔn)備好,在學(xué)生掌握染色體制片技術(shù)的基礎(chǔ)上,同時(shí)觀察染色體并繪圖,可對(duì)兩種分裂方式中不同時(shí)期染色體的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行對(duì)比。原單獨(dú)做這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)需要6學(xué)時(shí),合并后只需4學(xué)時(shí),不僅提高了實(shí)驗(yàn)的效率,又增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的綜合性,有助于學(xué)生綜合分析能力的提高。果蠅遺傳學(xué)系列實(shí)驗(yàn)包括:果蠅生活史觀察和果蠅唾腺染色體制片等實(shí)驗(yàn)。整合后將果蠅的飼養(yǎng)、生活史、遺傳性狀觀察和唾腺染色體制片等內(nèi)容一次性進(jìn)行,把驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與探索性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,極大地提高了實(shí)驗(yàn)效率,也提高了學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。
2.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研相結(jié)合,增開設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,可以依托教師的科研項(xiàng)目,讓學(xué)生參與到與遺傳學(xué)相關(guān)的項(xiàng)目中,使學(xué)生接觸到本學(xué)科前沿,深化所學(xué)知識(shí)。指導(dǎo)老師提供實(shí)驗(yàn)題目,學(xué)生自主查閱文獻(xiàn)資料,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,教師審查后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)施,自主完成實(shí)驗(yàn)過程,提交實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析報(bào)告。如植物多倍體的誘導(dǎo)及鑒定實(shí)驗(yàn),要求學(xué)生自己查閱資料和設(shè)計(jì)方案,培養(yǎng)材料(如葡萄、馬鈴薯試管苗的繼代繁殖等),通過設(shè)置不同濃度的秋水仙素進(jìn)行誘導(dǎo)處理。在觀察鑒定過程中要用到染色體制片方法,植物形態(tài)的觀察分析以及電鏡觀察等遺傳學(xué)、植物學(xué)方面的重點(diǎn)技術(shù)。這種以科研項(xiàng)目推動(dòng)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式,提高學(xué)生“學(xué)有所用”的認(rèn)識(shí),使學(xué)生不斷提高實(shí)驗(yàn)技能,提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)分析和解決問題能力,為將來進(jìn)行科學(xué)研究奠定良好基礎(chǔ)。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的整合優(yōu)化,將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)減為2個(gè),增開綜合性實(shí)驗(yàn)2個(gè),設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)1個(gè)(見表1),基本涵蓋理論教學(xué)內(nèi)容。
3.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,重視學(xué)生素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)
通過啟發(fā)式教學(xué)、鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)以及結(jié)合多媒體輔助教學(xué)方法改進(jìn)教學(xué)方法,將學(xué)生創(chuàng)新能力和科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)貫穿于所有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中。
3.1以啟發(fā)式教學(xué)為主,變“被動(dòng)”實(shí)驗(yàn)為“主動(dòng)”實(shí)驗(yàn)
教師根據(jù)教學(xué)目的和教學(xué)內(nèi)容的不同,引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考和操作。堅(jiān)持以“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的教學(xué)模式,推進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí),充分發(fā)揮學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性氣實(shí)驗(yàn)前注重預(yù)習(xí),實(shí)驗(yàn)過程教師指導(dǎo)并示范關(guān)鍵性操作,要求每個(gè)學(xué)生必須親自動(dòng)手獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn),針對(duì)具體操作過程中出現(xiàn)的問題,引導(dǎo)學(xué)生分析原因,改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法。啟發(fā)式教學(xué)方法使學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)技能,形成獨(dú)立分析解決問題的能力。
3.2鼓勵(lì)學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中后期,結(jié)合遺傳學(xué)課堂教學(xué),選擇一些實(shí)踐性較強(qiáng)的課題。在教師指導(dǎo)下,讓學(xué)生以小組為單位查閱相關(guān)資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,自主完成實(shí)驗(yàn)過程,記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)期間,教師做好督導(dǎo)工作,及時(shí)糾正出現(xiàn)的問題,在實(shí)驗(yàn)結(jié)束前完成實(shí)驗(yàn)論文。老師根據(jù)學(xué)生表現(xiàn)打分,最后作為一項(xiàng)考核指標(biāo)列入實(shí)驗(yàn)總成績(jī)中(表2)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在研究結(jié)果上的不可預(yù)見性和適當(dāng)難度,不僅能激發(fā)學(xué)生的興趣和積極性,同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)能力及創(chuàng)新意識(shí)。
3.3多媒體輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué),提高教學(xué)效果
運(yùn)用多媒體直觀動(dòng)態(tài)地演示遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)過程,幫助學(xué)生加深對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果的感性認(rèn)識(shí),增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康男裕?guī)范操作,從而提高實(shí)驗(yàn)課效率[6]。特別是對(duì)于一些較復(fù)雜無法完成的分子實(shí)驗(yàn),如質(zhì)粒的提取、酶切及連接系列試驗(yàn)、核酸探針的分子標(biāo)記與分子雜交等,通過借助多媒體演示操作過程,既保證了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的系統(tǒng)性,又加深了學(xué)生對(duì)分子遺傳理論知識(shí)的理解,為專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。
4.重新構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核體系,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性
在考核方面,重新構(gòu)建了以強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力,堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)驗(yàn)結(jié)果并重的考核體系,主要依據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性、以及實(shí)驗(yàn)紀(jì)律態(tài)度和實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為考評(píng)依據(jù)(見表2)。并將實(shí)驗(yàn)總成績(jī)以所占比例20%納入遺傳學(xué)課程考核體系中。較全面、客觀地考核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、創(chuàng)新能力、綜合分析能力以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量,提高了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視程度和興趣。
5.遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的效果
1) 提高了大學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。改變了以往學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的局面,大大地激發(fā)了學(xué)生對(duì)遺傳課的學(xué)習(xí)興趣、責(zé)任心以及參與實(shí)驗(yàn)的積極性。由原來的“過程性學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤疤剿餍浴睂W(xué)習(xí),學(xué)生掌握了基本的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)技能,并能積極主動(dòng)和教師探討實(shí)驗(yàn)以及課堂理論課學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題,教學(xué)效果良好。
2) 培養(yǎng)了大學(xué)生各方面的綜合素質(zhì)和能力。通過開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),學(xué)生的動(dòng)手能力明顯提高,并能對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的問題進(jìn)行獨(dú)立分析和解決,培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新思維能力、論文寫作能力及科研協(xié)作能力等科研素質(zhì)。畢業(yè)實(shí)習(xí)期間從事遺傳學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的本科生,實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)難度和工作量都明顯增加,本科畢業(yè)論文質(zhì)量有很大提高。
3)提高了教師的專業(yè)素質(zhì)及課堂教學(xué)質(zhì)量。在遺傳學(xué)課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科學(xué)研究實(shí)踐等一系列教學(xué)環(huán)節(jié)改革的實(shí)施過程中,要求教師必須及時(shí)熟悉理論知識(shí)的發(fā)展前沿,提升自己的專業(yè)素質(zhì)和綜合能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中不但使學(xué)生掌握了扎實(shí)的遺傳學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)及較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)操作技能,而且充實(shí)了教師的專業(yè)知識(shí),使理論知識(shí)與實(shí)踐技能相結(jié)合,提高了遺傳學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量。
近半個(gè)世紀(jì)以來,以分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)為代表的生物學(xué)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展突飛猛進(jìn),并向生物醫(yī)學(xué)多個(gè)學(xué)科進(jìn)行廣泛滲透和交叉融合,對(duì)傳統(tǒng)的生物學(xué)和醫(yī)學(xué)科學(xué)均產(chǎn)生了革命性的影響,極大地推動(dòng)了人類健康領(lǐng)域的理論突破和技術(shù)創(chuàng)新。目前,分子與細(xì)胞的相關(guān)知識(shí)已經(jīng)成為生命科學(xué)的共同語言。按照現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對(duì)于人體認(rèn)知的“社會(huì)–人體–系統(tǒng)–器官–組織–細(xì)胞–分子”這一逐級(jí)探索模式,分子與細(xì)胞是最為基本和最為核心的層次。因此,作為一名現(xiàn)代醫(yī)學(xué)生,掌握扎實(shí)的分子與細(xì)胞基本理論知識(shí)對(duì)于理解或闡明疾病的發(fā)病機(jī)制、理解/執(zhí)行或創(chuàng)建疾病的診斷和治療方案至關(guān)重要。近年來,國內(nèi)外各高等醫(yī)學(xué)院校紛紛對(duì)已有的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)課程,在器官系統(tǒng)層次上進(jìn)行課程和知識(shí)整合,這已成為目前西方醫(yī)學(xué)教育的主流模式。國內(nèi)多個(gè)醫(yī)學(xué)院校也紛紛學(xué)習(xí)、引進(jìn)、改良和開展了“以器官系統(tǒng)為中心”的教學(xué)體系,取得了良好的效果。然而,在分子與細(xì)胞層次上的相關(guān)課程整合,主要涉及《生物化學(xué)》《、分子生物學(xué)》《、細(xì)胞生物學(xué)》和《醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)》四門密切相關(guān)的生物學(xué)主干課程的整合。國內(nèi)各醫(yī)學(xué)院校雖有探索,但基于國內(nèi)外醫(yī)學(xué)教育在生物學(xué)相關(guān)課程教學(xué)上存在較大的差異(西方醫(yī)學(xué)生進(jìn)入醫(yī)學(xué)院前學(xué)過較多的生物學(xué)課程,但國內(nèi)醫(yī)學(xué)生則從高中直接入學(xué)),故而目前在上述四門課程的整合上尚無一個(gè)成熟的模式。根據(jù)筆者前期調(diào)研掌握的國內(nèi)醫(yī)學(xué)院校的情況來看,中國醫(yī)科大學(xué)和華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院對(duì)生物學(xué)學(xué)科相關(guān)課程整合進(jìn)行了有益的探索,這兩所學(xué)校均將《生物化學(xué)》、《細(xì)胞生物學(xué)》和《分子生物學(xué)》三門課程的內(nèi)容進(jìn)行重組整合,還分別出版了專門的教材《醫(yī)學(xué)分子細(xì)胞生物學(xué)》和《細(xì)胞的化學(xué)與生物學(xué)》[6-7]。此外,中國醫(yī)科大學(xué)和上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院還嘗試將《醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)》與《組織胚胎學(xué)》兩門課程進(jìn)行整合[8]。通過調(diào)研和梳理,筆者發(fā)現(xiàn),上述國內(nèi)醫(yī)學(xué)院校的生物學(xué)相關(guān)課程整合中存在一個(gè)關(guān)鍵問題,即《醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)》的相關(guān)內(nèi)容在課程整合中沒有與相關(guān)生物課程進(jìn)行較好的融合。眾所周知,《醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)》在早期發(fā)展階段,與胚胎發(fā)育研究密切相關(guān),但經(jīng)過近年來的快速發(fā)展,其整體內(nèi)容已迥異于傳統(tǒng)的經(jīng)典遺傳學(xué)和胚胎發(fā)育研究,反而與《生物化學(xué)》、《細(xì)胞生物學(xué)》,尤其是《分子生物學(xué)》的聯(lián)系更為密切。因此,《醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)》更應(yīng)該與《生物化學(xué)》等生物學(xué)主干課程進(jìn)行系統(tǒng)、合理的整合;而《組織胚胎學(xué)》則適合以器官系統(tǒng)為主線,與其他醫(yī)學(xué)類課程進(jìn)行整合。然而,對(duì)包括《醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)》在內(nèi)的這四門密切相關(guān)的生物學(xué)主干課程進(jìn)行系統(tǒng)整合的做法尚未見報(bào)道,很有必要進(jìn)行嘗試和探索[6-9]。
2分子與細(xì)胞整合課程教學(xué)體系的構(gòu)建
2.1整合思路與教學(xué)內(nèi)容
2012年初,作為我校啟動(dòng)的“以器官系統(tǒng)為中心”重大教學(xué)體系改革的一部分,我們?cè)诔浞终{(diào)研的基礎(chǔ)上,以分子和細(xì)胞為主線,將傳統(tǒng)以學(xué)科設(shè)置的《生物化學(xué)》、《分子生物學(xué)》、《細(xì)胞生物學(xué)》和《醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)》四門課程進(jìn)行有機(jī)精簡(jiǎn)整合,形成了一門新的整合課程《分子與細(xì)胞》[10-12]。如表1所示,整合后的新課程的教學(xué)內(nèi)容包含“生物大分子結(jié)構(gòu)與功能”等八個(gè)層層遞進(jìn)的知識(shí)模塊,按照由“動(dòng)”至“靜”,由“分子”至“細(xì)胞”,由“簡(jiǎn)單”至“綜合”的原理進(jìn)行設(shè)置。整合后的內(nèi)容更為合理,更符合學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律。結(jié)合教學(xué)實(shí)施,全部教學(xué)內(nèi)容又分為兩大部分,依次分為兩個(gè)階段進(jìn)行教學(xué)。第一階段,即《分子與細(xì)胞I》,為基礎(chǔ)階段:主要講解分子與細(xì)胞相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí),該部分內(nèi)容是將原有四門課程的核心基本知識(shí)進(jìn)行重新精簡(jiǎn)整合為生物大分子結(jié)構(gòu)與功能、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)代謝及調(diào)控、遺傳信息傳遞及調(diào)控和細(xì)胞的運(yùn)行機(jī)制五個(gè)密切關(guān)聯(lián)并層層遞進(jìn)的模塊。本階段的主要教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握分子與細(xì)胞相關(guān)的基本理論知識(shí),能夠在分子和細(xì)胞水平上理解生命活動(dòng)的基本規(guī)律,并嘗試初步運(yùn)用這些知識(shí)分析和理解相關(guān)的醫(yī)學(xué)問題。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面,主要設(shè)置基本實(shí)驗(yàn),包括雙縮脲法測(cè)定血清蛋白質(zhì)含量、血清蛋白的醋酸纖維薄膜電泳、胰酶對(duì)蛋白質(zhì)的消化和影響酶作用的因素、丙二酸對(duì)琥珀酸脫氫酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用、血糖濃度的測(cè)定、轉(zhuǎn)氨基作用(紙層析)、轉(zhuǎn)氨酶活性的測(cè)定、DNA/RNA的原位顯示及細(xì)胞膜通透性觀察、線粒體活體染色及細(xì)胞器的觀察、酸性蛋白/堿性蛋白及過氧化物酶的原位顯示共計(jì)10個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,以培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能和思維能力。第二階段,即《分子與細(xì)胞II》,為提升階段,主要將原有四門課程中的前沿進(jìn)展性內(nèi)容、醫(yī)學(xué)相關(guān)內(nèi)容如基因工程、分子生物學(xué)技術(shù)、基因診斷與基因治療、干細(xì)胞、細(xì)胞工程、醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)等內(nèi)容進(jìn)行整合,分為分子與細(xì)胞操作專題、醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)專題和專題綜合討論三部分。本階段的主要教學(xué)目標(biāo)是,在第一階段的基礎(chǔ)上,使學(xué)生了解和掌握一些重要的分子細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用、分子醫(yī)學(xué)研究前沿與進(jìn)展,并重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生初步具備運(yùn)用分子與細(xì)胞相關(guān)知識(shí)分析和解決相關(guān)醫(yī)學(xué)問題的能力,為后續(xù)課程學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面,包括人類皮膚紋理的觀察與分析、人類染色體非顯帶核型分析和人類染色體G顯帶核型分析三個(gè)經(jīng)典驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),另外設(shè)置一個(gè)基因克隆綜合大實(shí)驗(yàn),以培養(yǎng)學(xué)生綜合性思考和解決問題能力。與原有的四門課程相比,新的整合課程重點(diǎn)解決了如下四個(gè)問題。首先,該整合課程很好地解決了前述的《醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)》與其他三門生物學(xué)課程的系統(tǒng)整合問題。其次,該整合課程很好地解決和避免了原有四門課程中一些教學(xué)內(nèi)容重復(fù)講授的問題,如細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、遺傳信息傳遞與調(diào)控、癌基因與抑癌基因等,新整合課程教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)也比原四門課程總學(xué)時(shí)數(shù)減少了12個(gè)學(xué)時(shí)。再次,該整合課程將原有四門課程中一些密切相關(guān)交叉內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)融合,以專題形式講授。譬如,將原《醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)》中的“腫瘤遺傳”、原《分子生物學(xué)》中的“癌基因和抑癌基因”、《細(xì)胞生物學(xué)》中的“細(xì)胞周期與腫瘤”等內(nèi)容進(jìn)行整合,合并為分子腫瘤學(xué)專題討論式教學(xué);還將原《醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)》中的“生化遺傳病”與原《生物化學(xué)》中的代謝病、分子病等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行整合,合并為分子與疾病專題討論式教學(xué)。最后,該課程整合是在分子與細(xì)胞層次上,與所在單位的在器官系統(tǒng)層次上的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)課程整合緊密配合,實(shí)現(xiàn)了整個(gè)醫(yī)學(xué)院校生物醫(yī)學(xué)課程的系統(tǒng)整合。譬如,將原有《生物化學(xué)》課程中的“肝的生物化學(xué)”和“血液生物化學(xué)”章節(jié)分別調(diào)整入后續(xù)器官系統(tǒng)整合課程中的“消化系統(tǒng)”和“血液系統(tǒng)”教學(xué)單元。針對(duì)上述整合后的教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)團(tuán)隊(duì)編寫了教學(xué)大綱和一個(gè)簡(jiǎn)明的教學(xué)講義。在實(shí)際教學(xué)過程中,教師和學(xué)生主要以自編的教學(xué)大綱和教學(xué)講義開展教學(xué)和學(xué)習(xí),同時(shí)輔助參考整合前的三本教材《生物化學(xué)與分子生物學(xué)》、《醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)》和《醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)》[10-12]。
2.2教學(xué)方法與手段
在教學(xué)模式上,由“以教師為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心”。除了采用常用的多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)等教學(xué)方法與手段外,我們重點(diǎn)采用小組討論式教學(xué)。在小組討論式教學(xué)具體實(shí)施過程中,我們確保每20個(gè)學(xué)時(shí)進(jìn)行一次小組討論式教學(xué)。具體實(shí)施方案為:首先,教師提前根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)病例討論(如糖尿病病例、鐮刀狀紅細(xì)胞貧血病例)或相關(guān)生物醫(yī)學(xué)討論主題與問題(如蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的辯證關(guān)系、基因突變對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的影響等),將全班(35~40人)隨機(jī)分為5~8組(每組5~8人),布置討論任務(wù);然后,學(xué)生以小組為單位,查找資料,相互討論分析,最后形成書面報(bào)告,并以PPT形式口頭匯報(bào),口頭匯報(bào)時(shí)各組之間相互提問討論;最后,教師根據(jù)小組書面報(bào)告、口頭匯報(bào)和討論參與度等對(duì)學(xué)生打分,組內(nèi)學(xué)生也根據(jù)貢獻(xiàn)、參與度等互相打分。與傳統(tǒng)的教師灌輸式講授教學(xué)相比,小組討論式教學(xué)可顯著提高學(xué)生的參與度和主動(dòng)性,使學(xué)生由傳統(tǒng)的“被動(dòng)式學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)式學(xué)習(xí)”,也很好地培養(yǎng)了學(xué)生的合作交流溝通、查閱資料、口頭表達(dá)以及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決相關(guān)醫(yī)學(xué)問題的能力。
2.3課程考核和成績(jī)?cè)u(píng)定
改變單一的期末集中一次性終結(jié)考試的方法,采取形成性評(píng)價(jià)與總結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合,加強(qiáng)全程性考核,將課程考核貫穿到課程教學(xué)的全過程,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。堅(jiān)持知識(shí)、素質(zhì)和能力協(xié)調(diào)發(fā)展的原則,引導(dǎo)學(xué)生從以知識(shí)學(xué)習(xí)為主向知識(shí)、能力、素質(zhì)并重的方向轉(zhuǎn)變,增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和分析問題、解決問題的能力。在具體實(shí)施中,考核分為形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)兩部分,總分為100分,形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)各占50%。綜合考慮形成性評(píng)價(jià)指標(biāo)的合理性、客觀性和可操作性,經(jīng)過多次修改調(diào)整后的評(píng)價(jià)方案參見表2。
2.4教學(xué)團(tuán)隊(duì)與管理
在生物學(xué)一級(jí)學(xué)科層次上跨科室組建的教學(xué)團(tuán)隊(duì),主要由來自生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室、細(xì)胞生物學(xué)與遺傳學(xué)教研室的資深和年輕優(yōu)秀教師組成,實(shí)行多學(xué)科跨科室聯(lián)組教學(xué)。團(tuán)隊(duì)管理采用課程負(fù)責(zé)人制,同時(shí)設(shè)立教學(xué)秘書,協(xié)助處理教學(xué)相關(guān)具體事務(wù)。在每學(xué)期開學(xué)前、期中和期末,均組織一次集體備課和教學(xué)討論會(huì),通過集體備課討論的方式,對(duì)授課方案、授課過程中出現(xiàn)的問題、學(xué)期末考核具體方案、學(xué)期教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)等方面進(jìn)行討論總結(jié),從而保證教學(xué)質(zhì)量。
3實(shí)施效果與存在問題
>> 遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)現(xiàn)狀與思考 遺傳學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)的分析與建議 遺傳學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)的建設(shè)與實(shí)踐 關(guān)于遺傳學(xué)教學(xué)的思考 動(dòng)物遺傳學(xué)精品課程網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)建設(shè)及其優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享的思考 普通遺傳學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)與探索 《遺傳學(xué)》課程建設(shè)與優(yōu)化初探 論自主合作教學(xué)模式在高?!哆z傳學(xué)》課程教學(xué)中的應(yīng)用 面向成人教育的醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè) 神奇的遺傳學(xué) 遺傳學(xué)的未來 醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)課程考試模式改革的探討 遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革的實(shí)踐與探索 淺談遺傳學(xué)課程教學(xué)的改革與實(shí)踐 安陽工學(xué)院省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科《遺傳學(xué)》建設(shè)的現(xiàn)狀與思考 遺傳學(xué)中的數(shù)學(xué)思想 遺傳學(xué)的概率計(jì)算 高等院校生物學(xué)專業(yè)遺傳學(xué)教學(xué)的幾點(diǎn)思考 從遺傳學(xué)材料的變更管窺遺傳學(xué)的發(fā)展史 地方高校遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索 常見問題解答 當(dāng)前所在位置:中國 > 教育 > 高校遺傳學(xué)課程建設(shè)的思考 高校遺傳學(xué)課程建設(shè)的思考 雜志之家、寫作服務(wù)和雜志訂閱支持對(duì)公帳戶付款!安全又可靠! document.write("作者: 朱喜玲 常秋 孫翠英")
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遺傳學(xué)是研究生物遺傳與變異規(guī)律及基因結(jié)構(gòu)和功能的科學(xué),其教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生通過學(xué)習(xí)遺傳學(xué)理論知識(shí),了解其最新發(fā)展動(dòng)態(tài),掌握分析問題、解決問題的能力。對(duì)遺傳學(xué)內(nèi)容的豐富和加深與學(xué)時(shí)不斷壓縮的矛盾日益突出,造成教學(xué)難度不斷增大,因此如何在有限的學(xué)時(shí)下完成教學(xué)內(nèi)容、提高教學(xué)成效顯得尤為重要,本文就如何加強(qiáng)課程建設(shè)、優(yōu)化教學(xué)體系提出思考。
一 教材的選定
教材是知識(shí)傳授的載體,是學(xué)生學(xué)習(xí)的切入點(diǎn),其質(zhì)量和水平的高低直接影響著教學(xué)的質(zhì)量與學(xué)習(xí)效果,因此教材建設(shè)是課程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。不同版本的教材,在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)等方面的安排都有所差異,選擇一套既符合培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo),又符合學(xué)生專業(yè)特點(diǎn)的教材是至關(guān)重要的。目前遺傳學(xué)教材主要包括王亞馥主編的《遺傳學(xué)》、劉祖洞主編的《遺傳學(xué)》、朱軍主編的《遺傳學(xué)》、趙壽元主編的《現(xiàn)代遺傳學(xué)》、方宗熙主著的《普通遺傳學(xué)》。根據(jù)教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo),又結(jié)合我院現(xiàn)階段的特點(diǎn),本教研室選擇了王亞馥主編的《遺傳學(xué)》,該教材對(duì)遺傳物質(zhì)的本質(zhì)、遺傳物質(zhì)的傳遞以及遺傳信息的表達(dá)和調(diào)控進(jìn)行了較為深入和集中的探討,使學(xué)生在群體水平、個(gè)體水平、細(xì)胞水平和分子水平的不同層次上對(duì)遺傳學(xué)有較為深入和完整的認(rèn)識(shí),有利于學(xué)生遺傳分析能力的培養(yǎng),為以后的理論課程(如動(dòng)物育種、植物育種)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
二 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
教材是教學(xué)內(nèi)容的代表與示范,而教案是教學(xué)活動(dòng)順利開展的前提方案,遺傳學(xué)是一門與其他學(xué)科知識(shí)交叉、滲透性較強(qiáng)的綜合性學(xué)科,因此在遵循學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)特色、教學(xué)大綱和教材的前提下,并結(jié)合學(xué)生基礎(chǔ)和學(xué)時(shí)數(shù)的具體條件,梳理好各章節(jié)的側(cè)重點(diǎn),編寫合適的教案十分重要。這就要求任課教師在教學(xué)過程中認(rèn)真鉆研教材、全面領(lǐng)會(huì)教學(xué)大綱、明確教學(xué)目標(biāo)、掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)和最新研究動(dòng)態(tài)、多與相關(guān)課程的教師交流,調(diào)整教學(xué)重、難點(diǎn),避免重復(fù)教學(xué)。如遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)是細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)的重點(diǎn),遺傳的分子學(xué)基礎(chǔ)、原核生物基因的表達(dá)調(diào)控、真核生物基因的表達(dá)調(diào)控是分子生物學(xué)教學(xué)的重點(diǎn),核酸的結(jié)構(gòu)、DNA復(fù)制及損傷修復(fù)是生物化學(xué)課程的重點(diǎn),這三部分內(nèi)容可以要求學(xué)生進(jìn)行自學(xué)。遺傳學(xué)三大定律中,孟德爾遺傳法則學(xué)生在高中階段已有所掌握,在講解時(shí)應(yīng)注重對(duì)孟德爾定律的驗(yàn)證,而遺傳連鎖法尤其是兩點(diǎn)測(cè)交和三點(diǎn)測(cè)交的作圖方法,是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn),可增加教授學(xué)時(shí),并結(jié)合經(jīng)典實(shí)驗(yàn),加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解,做到重點(diǎn)突出、難點(diǎn)講透。此外還應(yīng)注重基礎(chǔ)知識(shí)與前沿科學(xué)相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力,鍛煉其科學(xué)的思維方法。
三 改進(jìn)教學(xué)方法
傳統(tǒng)的教學(xué)方法是教師滿堂灌、學(xué)生被動(dòng)地接受,這樣不但削減了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性,也不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),因此培養(yǎng)現(xiàn)代化的應(yīng)用型人才必須要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)理念,改進(jìn)教學(xué)方法。
1.啟發(fā)式教學(xué)
通過提問的方式教學(xué),激發(fā)學(xué)生的探知欲望。如在講遺傳連鎖分析時(shí),提出“基因的連鎖遺傳必須用雙隱性進(jìn)行測(cè)交嗎?”,啟發(fā)學(xué)生積極思考,開發(fā)學(xué)生分析思維的能力,使學(xué)生的學(xué)習(xí)方式由簡(jiǎn)單的接受型轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鲗W(xué)習(xí),提高其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。
2.討論式教學(xué)
在教學(xué)過程中,選取學(xué)生感興趣的問題進(jìn)行分組討論,如在講近親繁殖和雜種優(yōu)勢(shì)時(shí),提出騾子為什么只有極弱的生育能力,近親繁殖都有哪些危害,并引出我國《婚姻法》禁止直系親屬三代內(nèi)結(jié)婚的科學(xué)性,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解,增強(qiáng)看問題的全面性,做到學(xué)以致用。
3.探討式教學(xué)
學(xué)生可利用課余時(shí)間拓展遺傳學(xué)知識(shí),在教學(xué)目標(biāo)下,布置適當(dāng)?shù)膯栴}讓學(xué)生完成,如在講解染色體畸變時(shí),讓學(xué)生閱讀全書或查閱其他參考資料,思考造成結(jié)構(gòu)變異的原因有哪些,并通過分組討論、集中發(fā)言、教師評(píng)價(jià)總結(jié)的方式進(jìn)行考核,培養(yǎng)學(xué)生積極探索和敢于創(chuàng)新的品質(zhì)。
4.改進(jìn)教學(xué)手段
多媒體技術(shù)是高等學(xué)校教學(xué)改革的高效輔助手段,多媒體課件的建設(shè)可在有限的時(shí)間和學(xué)時(shí)下,以圖片、文字、動(dòng)畫等方式,將抽象難懂的理論知識(shí)形象直觀地展示給學(xué)生,這樣不但擴(kuò)大了信息量、調(diào)動(dòng)了課堂氣氛、激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲,而且還能克服學(xué)生記筆記難等問題,從而提高了教學(xué)效果,最大限度地發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。如在講授遺傳病時(shí),可顯示相關(guān)遺傳病患者的照片,也可插入相關(guān)遺傳病視頻,在講基因突變時(shí),可以插入正常和突變后的變異體作物或動(dòng)物的對(duì)比圖片,激發(fā)學(xué)生對(duì)該病發(fā)病機(jī)制的研究;講授染色體交換、染色體重組及染色體的畸變時(shí),可以采用不同的動(dòng)畫模擬方式教學(xué),更逼真地展示出基因的缺失、重復(fù)、融合,并讓學(xué)生結(jié)合生活,思考哪些疾病與這些基因相關(guān),加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)。遺傳學(xué)三大定律的發(fā)現(xiàn),及DNA雙螺旋的發(fā)現(xiàn),遺傳密碼、基因組測(cè)序計(jì)劃,讓學(xué)生觀看紀(jì)錄片《世界百大發(fā)現(xiàn)――遺傳學(xué)》,從聲情并茂的紀(jì)錄片中感受到學(xué)習(xí)這些知識(shí)的樂趣。
此外,教師可將教學(xué)大綱、教學(xué)參考書籍、教學(xué)輔助資料(如教案、課件、課后練習(xí)及其他教學(xué)資料)等上傳至局域網(wǎng)上,并與國內(nèi)遺傳學(xué)精品課程網(wǎng)站鏈接,鼓勵(lì)學(xué)生充分利用教學(xué)網(wǎng)站與網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)共享平臺(tái),這樣既有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí),又可克服多媒體教學(xué)中的不足,解決如課件信息量大、學(xué)生來不及記筆記、條理性不足等問題。
5.改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)
遺傳學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的基礎(chǔ)學(xué)科,其教學(xué)目的是鞏固和加深遺傳學(xué)理論知識(shí),實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境直接影響著實(shí)驗(yàn)課教學(xué)水平的提高,構(gòu)建功能齊全、設(shè)備先進(jìn)遺傳學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室,有利于綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)。本教研室具備完善的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,選用王金發(fā)主編的《遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教程》,將果蠅飼養(yǎng)及其雜交實(shí)驗(yàn)(唾腺染色體、單因子實(shí)驗(yàn)、二對(duì)因子的自由組合、三點(diǎn)試驗(yàn)和伴性遺傳),設(shè)定為綜合性試驗(yàn),通過這部分內(nèi)容讓學(xué)生對(duì)遺傳學(xué)中的染色體和三大定律有一個(gè)總體的認(rèn)識(shí),而對(duì)一些基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)如核酸的提取、擴(kuò)增等實(shí)驗(yàn),可結(jié)合采用多媒體動(dòng)畫的方式進(jìn)行模擬,將理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)過程同步展示。此外還多開展自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生在掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上,充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新能力,以激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性。
6.完善考核方式
考試是檢測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)的一種方式,也是檢測(cè)教師教學(xué)效果的有效方法。傳統(tǒng)的遺傳學(xué)考卷通常采用名詞解釋、填空、選擇、判斷等題型,主要考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶,但束縛了學(xué)生的思維。本教研室根據(jù)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo),將遺傳學(xué)理論知識(shí)考核方式分為三部分:(1)平時(shí)成績(jī)占10%,主要包括學(xué)生的考勤和課堂表現(xiàn);(2)平時(shí)作業(yè)占20%,主要考察學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度;(3)期末試卷成績(jī)占70%,以分析題為主,概念題為輔,主要考查學(xué)生分析解決問題及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。而實(shí)驗(yàn)課成績(jī)不但包括筆試實(shí)驗(yàn)原理與方法考察,還將實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)紀(jì)律納入考核范圍,以提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視。
四 結(jié)束語