在遗传学实验中开放式、研究性教学的探索与实践

谭娟　刘良科　佘朝文　赵丽娟

摘要：以人类遗传性状调查实验为例，结合我校地方特色以及教师科学研究方向，开展以不同民族的遗传性状为研究内容，通过自主选题、独立查阅文献、撰写方案、开放预实验、集中实践、集中汇报等一系列措施形成不同程度开放的新型教学模式，并取得了较好的教学效果。

关键词：遗传学实验 开放式 研究性 实施与效果

实验是理论的来源。实验教学培养的是人才的较高层次的能力。学生通过实验教学的各个环节，眼、手、脑并用，培养运用知识的能力、分析与综合能力以及创造性思维的能力。根据2014年教育部专业培养要求，遗传学为生物科学专业核心课程，但其理论是通过严密的逻辑推理和统计数据分析得出，内容相对枯燥、晦涩难懂。遗传学实验有利于学生对其理论知识理解透彻并灵活应用。但是，目前许多地方院校由于师资、设备等多种原因开设的遗传学实验多为验证性的经典实验项目，如有丝分裂、减数分裂的观察等，学生普遍缺乏主动思考及创新。

人类遗传性状调查作为一个经典实验项目，传统教学内容通常只对1～3个单基因遗传性状进行调查，传统教学模式即在实验室以班上同学为实验对象，参照教材步骤，按部就班，得到实验结果，再分析讨论。实验效果可想而知，由于群体数量有限，相对性状简单，学生缺乏思考、缺乏创新，只是纯粹完成任务，没有达到培养学生能力的效果。因此，為了培养学生的创新精神和实践能力，结合院系实际情况，我们改革课堂教学模式，采用研究性开放式教学，经过4届学生实验结果的比较和反馈，我们在“人类遗传性状调查实验”项目中，收到了良好的教学效果，具体做法如下：

1实验项目实施过程

1.1明确实验目的，指导学生选题

为了提高学生实验兴趣，获得比较多的样本数，我们将此项目的取样对象扩大到全校师生，由于怀化是一个多民族地区，怀化学院的学生也有很多是少数民族，而且学校也有多位老师长期从事少数民族群体遗传学的相关研究，因此我们可以结合地方特色，开展少数民族群体遗传性状的调查研究。故本项目是通过学生带有研究性质的目的相对独立开展一系列调查活动，从调查研究中分析理解此基因的遗传平衡规律。选题前先公布部分选题内容，如ABO血型及Rh阴阳性鉴定、面部或头部手部遗传性状、味觉或嗅觉敏感性等，学生也可另选自己感兴趣的内容。学生自由分组（4～6人），老师根据选题情况进行协调，确定实验内容。

1.2撰写实验方案，老师逐一审核

选题确定后，各小组组员分工合作，通过广泛查阅资料，撰写实验方案，包括实验目的，实验原理，实验创新点，研究意义，实验耗材及药品，实验步骤，实验结果统计表，小组成员分工等等。在规定时间内完成实验方案设计后，由指导老师审核，主要审核包括以下内容：（1）实验项目是否可行，如有些同学设计一套遗传病的调查，比如红绿色盲，这本属于个人隐私不容侵犯，同时红绿色盲也可能是其它遗传病的早期症状，不是单一基因控制，实际操作不可行；（2）实验内容是否系统、全面，如实验对象基本资料填写时未考虑到父母亲的民族，调查头发卷直时未考虑到后天人工卷发的问题等等；（3）实验步骤是否正确，如血型鉴定时如何对指尖进行消毒，指纹如何分类，每种类型如何测量等；（4）各小组实验内容是否冲突，如有重复，老师与组长协商进行微调；（5）药品耗材考虑是否周全，是否符合实际用量等诸多问题。若实验方案不合理或考虑不周全，则返修，直至合理可行。

1.3学生分组充分准备，老师指导关键步骤

实验方案审核通过后，学生即可着手准备。准备包括两方面内容，一是相关药品及所需耗材，二是掌握相关的专业知识和技能，要求每个组员不仅要理解相应的遗传学理论，更要求能用浅显的语言解释给非生物专业的同学，使他们觉得此实验很有意思、有意义，从而调动他们参与到实验中来。准备过程中学生如有实在无法解决的难题可以向老师咨询，需要物品报告给实验老师准备。同时，指导老师也须对各小组准备的情况进行检查，包括对业务知识进行考核，对关键步骤进行操作考核，以及对预实验结果审核。比如ABO血型鉴定，学生必须确保结果准确无误，而且操作要熟练，同时还要做好消毒工作。

1.4扩大影响，提升兴趣，集中完成调查报告

实验之前应做好宣传工作，集中调查研究，扩大人类遗传性状调查的影响，使广大师生都了解这个项目的意义，积极参与。实验过程中学生充满自信并耐心地给参与者讲解。指导老师现场查看，观察并对突发状况进行指导，比如有同学出现晕血现象等等，老师要指导学生妥善处理。要求每个小组至少采集200份数据。原始数据采集后，分类统计，计算基因频率，检验，结合实际状况分析原因，完成实验报告。

1.5集中汇报，交流经验，老师总结

集中汇报包括实验结果的汇报和心得体会汇报。每组以PPT形式汇报实验结果，内容包括目的、原理、创新点、方法、步骤、结果及分析讨论，汇报后由老师和同学进行提问。心得体会汇报前要求每位同学提交一篇500字左右的心得体会，内容不限，可以是实验感想，或是知识总结、技能总结，也可以是优缺点总结等等。组长对每小组心得体会整理总结，归纳后汇报交流。两项内容汇报完毕后，老师依次点评，并对涉及的主要理论知识点——遗传平衡规律进行系统阐述，使学生结合实践对这一规律加深理解。

1.6成绩评定

以往该项目的成绩都根据上交的实验报告评分而来，作为实验教学成绩应更加注重实验操作过程，而开放性教学模式由于老师可能无法全面了解每个学生的实际操作情况，因此采取“分散比重，多方考查”模式评分。最终成绩及各部分比例如下：总分=实验方案（25%）+实验前准备工作抽查（15%）+调查研究过程表现（25%）+实验报告（20%）+心得体会（15%）+另外加分（汇报、组长等）。

2教学效果

自2011年开始将人类遗传性状调查实验教学模式改革为开放性教学模式，每年有60人左右参与开放性实验，同时有30人左右采用传统教学模式。3年来，通过开放性实验教学模式，学生写出了40多份研究报告，近百份心得体会，近百人登上讲台汇报，取得了良好的教学效果。

在人类遗传性状调查开放性实验项目中，因研究内容由学生自主选题，学生有机会就自己感兴趣的内容进行探索，同时项目调查内容贴近實际，学生对实验对象可见、可触、可感、可嗅或可尝，学生学习兴趣大大提高。同时，学生通过独立查阅文献、设计实验方案，了解了科学研究的过程，学会了严谨、全面地考虑并解决一个个科研问题，并在语言表达能力及写作能力方面都得到了显著提高。另外，由于是一次集体大型活动，各小组之间以及组员之间资源共享，相互讨论，互相帮助，互相监督，紧密合作，在规定时间完成各项任务，集中汇报，学生在团结协作、人际交往等各方面都得到了锻炼和提高，也大大加强了同学之间的情感交流。

3总结

研究性开放式实验教学模式在培养创新型、实践型人才中起着举足轻重的作用，能充分发挥学生的主观能力性，培养学生思考问题、解决问题等各种能力，值得广大遗传学实验教学工作者不断改革和探索。但不同高校办学条件不同，研究内容以及开放模式不能照搬照抄。各个学校要结合本校实际情况和优势，开展适当内容的研究项目，采用有效合理的开放模式，最大限度发掘学生的潜力，培养出复合型高素质人才。

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基金项目：怀化学院教改课题：“基础生物学实验开放式教学与学生能力培养的探索”（项目编号：201228）。