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关键词:生物信息学 遗传学 教学方法 教学内容
遗传学(Genetics)是研究自然界中生物的遗传和变异规律的科学,是生命科学领域中最为重要和基础的学科之一。它也是生物科学中一门最具活力,发展最迅速的理论科学,又是一门紧密联系生产实际的基础应用科学,对探索生命起源和本质,推动整个生物科学的发展起着巨大的作用。因此,遗传学作为生命科学相关专业的一门重要主干课程,在教学中起着举足轻重的作用。
一、生物信息学专业开设遗传学的必要性
20世纪80年代末,由分子生物学、计算机科学以及信息技术等学科的交叉和结合产生了生物信息学(Bioinformatics),它是基于分子生物学与多种学科交叉,以计算机为工具对生物相关信息进行储存、检索和分析的科学,是当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一。近20年,特别是随着人类基因组计划(human genome project,HGP)不断拓进,生物信息学作为跨越和融合生命科学与信息技术的新兴学科已成为生命科学核心领域和最具活力的前沿领域之一。生物信息学专业应运而生。国内单独设立生物信息学本科专业的高校较少,且普遍较晚。
遗传学与生物信息学两个学科之间关系密切。有国内学者利用美国《科学引文索引》(SCI)数据库web of science,运用文献计量学方法对8种权威生物信息学期刊2001年至2010年于2011年1月15日之前上传至wed of science的全部文献进行统计及分析。对施引文献按跨学科强度排列的结果显示,遗传学及基因与生物信息学跨学科文章发表量居第二位,仅次于生物化学与分子生物学。这说明,生物信息学与遗传学直接的跨学科研究较多,二者交叉学科的发展关系密切。因此,生物信息学专业开设《遗传学》课程十分必要。
二、遗传学教学中存在的问题
多年来,不同专业的《遗传学》课程的教学过程中涌现出一些共性问题,这些问题在生物信息学本科专业的教学过程中也存在。一是,学科拓展深化与课时压缩之间的矛盾。随着遗传学研究范畴的不断拓展,新的学科分支相继涌现,信息量逐步扩增,待教授内容逐渐增加且显得零散。但随着大学素质教育改革的进行,更多新的选修课、实验课被引入,遗传学理论课时被压缩,课时减少与内容增多的矛盾日益突显。二是,遗传学与其他课程教学内容设置与组织易重复。学科交叉为科研工作提供源源不断的动力,但在教学工作中学科渗透也造成教学内容重叠,基础和关紧技术重复教学的问题。例如,分子遗传学是遗传学重要组成部分,是目前遗传学研究的重点和热点,与生物信息学关系最为紧密,它包括的遗传物质的本质,基因的调控,基因重组等内容也在基因工程、分子生物学、细胞学等课程中作为讲授重点。如何利用有限的理论课时,合理安排教学内容,提高教学效率值得思考。
与此同时,生物信息学作为比较新的本科专业,开设各课程之间的衔接问题也比较突出。生物信息学专业的学生在大二开始全面生命科学和信息技术相关程学习。在理论知识在实际中如何应用缺乏概念,学生达不到共鸣,这也是生物信息学专业低年级学生面临的通病。遗传学课程安排在大学二年级上学期讲授,对于刚刚接触专业课程的学生而言本来就陌生,而且信息技术和生命科学相关课程独立讲授,二者貌似是两条平行线,怎样相交碰撞出火花,对于学生来说很难结合,必须由任课老师在授课过程中充分引导。传统的《遗传学》课程教学注重以杂交分析为主的经典遗传学理论的讲解,很大篇幅集中在三大定律(分离定律、自由组合定律以及连锁和互换定律)的教授上。遗传学课程教学重点集中在经典遗传学定律,经典案例跟不上学科发展。这个问题已经被一线教育工作者认知。
综上,由于学科本身发展迅速,涵盖知识范围越来越广,课时压缩等原因,容易让学生在学习过程中对该课程产生“内容太发散”“课时进程快”“知识跨越大”等认识,不利于课程的学习。由此可能造成,内容广泛且繁杂“抽象且深奥”枯燥无味,容易让学生觉得难或者枯燥。学生学习主动性不高。因此,在教学实践中,针对不同专业性质和培养目标存在的差异,不同专业《遗传学》课程教学应在知识体系、内容侧重点、教学方法等方面在各专业间有所区分。特别是生物信息学这种学科交叉性强的专业,如何实施该专业本科生遗传学的教学,以达到即符合本科教学难易程度的要求,又被大多数同学接受,同时能符合生物信息学学科自身特点,需要在教学过程中逐步的探索与实践。本文将结合资深授课教师经验及笔者生物信息学本科专业《遗传学》教学经历对这一问题进行阐述。
三、教学过程中的探讨与实践
1.制定具有专业特色的教学内容
(1)优化教学内容,关注专业需求
生物信息学专业的课程教学中,遗传学相关知识是需要讲授的重点。传统遗传学课程教学将重点内容集中于经典遗传学定律及其相关知识的讲授,其优点在于能够帮助学生打牢遗传学知识基础,缺点在于教学内容过于单一,没有包含遗传学重要分支的最新知识,无法与当前的研究热点联系起来,学生学习兴趣不高。随着国际遗传学研究的深入,分子遗传学和群体遗传学得到长足发展,极大地丰富了遗传学的知识体系。为了紧跟国际研究前沿,国内许多高校对遗传学课程进行了教学改革,在经典遗传学教学的基础上,纷纷加入了分子和群体遗传学的教学内容,为后续开展更深入的专业研究和学习奠定了良好的知识基础。为了帮助学生对遗传学知识体系形成全面而系统的认识,结合生物信息学专业特点,在教学设计时借鉴了以“遗传信息”为主线的教学思想,教学内容涵盖了“经典”“分子”和“群体”三类主体遗传学内容。在现实教学中,受遗传学课时限制,对所有遗传学知识点进行了梳理和必要的删减,既把握三种遗传学知识的内在联系,做好各部分知识的教学衔接,同时注意区分三者的不同,突出教学重点,做到“主题鲜明,重点突出,点面结合,结构清晰”,使学生在掌握经典基础理论知识的同时了解最新的遗传学研究进展。
(2)生物信息学专业遗传学课程与其他课程的衔接
遗传学是研究生物遗传和变异的科学,以遗传物质结构和功能为研究对象,是生命科学的主干。因此,与其他学科在内容上有交叉或重叠无法避免。同中求异,突出遗传学的特色,是教学中值得研究的问题。遗传物质的本质、染色体畸变、基因突变、遗传调控等章节与微生物学、细胞生物学、生物化学内容重复较多,可以强调知识结构的完整性,淡化这些内容的分子结构和生化过程的讲解。例如,结合孟德尔定律和摩尔根定律案例,着重从染色体和基因角度切入,增强遗传学色彩,同时对其他课程起到提纲挈领的作用。
(3)结合生物信息学,引入最新研究成果,体现前沿性
在处理好学科衔接之后,还需要关注的就是内容与生物信息学的结合。学生在学习过程中,最想了解的莫过于,这门课程与我的专业有什么联系?因此,在讲授内容中加入生物信息学手段解决遗传学问题的新成果既体现前沿性,又能提高遗传学课程的专业针对性。教师平时要多注意积累教学素材,对于现阶段比较热点且与生物信息学相关的、应用性强的问题,要在课程基础知识讲授后,进行一定拓展。例如,在讲授基因定位和遗传图绘制时,引入用EST进行基因定位及遗传图谱绘制等内容;在讲到遗传家谱时,引入通过对患病群体或家系进行外显子组测序分析,对小家系孟德尔遗传病的致病基因进行鉴别和定位的例子。通过引入生物信息学教学例子,不仅可以使学生加深对遗传学知识的理解,还可帮助学生了解生物信息学最新进展,激发对后续生物信息学专业课程的学习兴趣。
2.教学方法多样化,提升学生学习兴趣
遗传学教学内容繁杂、理论性强,不易理解。为了提高教学效果,在教学模式上必须变“以教师为主体”为“以学生为主体”,注重采用灵活多样的教学方法和手段,开展多媒体教学、案例教学和研讨教学等,将传统抽象、枯燥的说教式教学转变为具体、生动的参与式教学,增强教与学的双向互动。
(1)多媒体教学方式
计算机多媒体辅助教学改变了传统的黑板加粉笔,以教师为中心灌输式教学模式。多媒体通过实时可交互的多维动画及图像展示,可以增强教学内容的展示效果,提高课堂教学的信息量和容积率,提升学生学习兴趣,加深对枯燥晦涩知识点的理解,提高教学效率。充分利用多媒体课件的超文本功能、交互功能、网络功能的优势,比如Holliday模型是分子水平上关于遗传重组机制的重要模型,很好解释了基因转变现象。在讲到Holliday模型时,为了让学生直观了解单链交换重接及分支移动后的Holliday交叉旋转180度形成Holliday异构体的过程,采用了动画、图片、电子板书相结合的方式,很容易让学生理解空间旋转互换的过程,以及基因转变产生的原因等较难理解的知识点,反响较好。此外,声音、视频、动画、图片等便于学生拆解枯燥内容。
(2)案例教学
案例教学是一种创新型的教学方式,主要通过开放课堂、增强互动,培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。案例教学需要结合本课程的专业理论知识,着眼于达成课程教学目的,编写和准备基于一定事实且具有一定场景的教学案例,这些教学案例要能够启发学生的思考,促进学生将从外部学习的知识吸收转化内在的专业素养和能力。在教学实践中,教学案例是“教”与“学”互动的桥梁和纽带,使枯燥乏味的学习过程变得活泼有趣;“教”不是告诉学生怎么去做,而是启发学生如何去思考,对学生针对案例问题提出的解决思路进行引导和评价,鼓励学生创新性思考,找到最优的问题解决方法;“学”不是被动的接受,而是主动的思考和创造,通过与他人而不仅仅是老师进行互动和交流,加深对知识的理解,培养解决实际问题的能力。
案例教学的核心是精心设计教学案例,将知识内化在符合实际又富于想象的故事情景中,使得学生通过身临其境将抽象的理论知识具体化,学会如何用概念性和原理性知识在实际工作和研究中解决问题,进而加深对特定原理和概念内涵的理解。在教学实践中,先以典型案例提高学生兴趣,把抽象的东西具体化,让学生变被动接受为主动思考,激发学生的求知欲。注重培养学生创造力和解决问题的能力。通过案例的分析,深化学生对基本原理、基本概念的理解。案例教学能很好地启发学生进行自主思考,对于理论性较强,比较枯燥的内容,通过案例式教学能激发学生学习兴趣。所举案例应具有针对性,要考虑案例产生的时间、背景和条件,要贴近生活,耳熟能详,与时俱进。在处理问题的同时,获取知识。进行案例教学过程中,要注重与学生的互动。围绕教学目的,选择合适案例,进行启发式教学,调动学生参与性。教师不能一味平铺直叙的讲案例,还要注意学生的参与度。只有学生和教师共同参与,才能达到预期教学效果。
(3)以学生为主体的教学
以往课程中,往往针对经典类型习题进行讲解,参考“标准答案”。在实际教学中发现,这样往往造成学生思想禁锢,学科交融性不够。特别是对于生物信息学专业的学生来说,传统习题课或者讨论课,没有实用效果。习题课及讨论课应注重实用性,关注遗传学与生物信息学学科发展与融合,设置开放性答案,突出培养学生创新性的应用能力。
课堂教学不仅要“授业”,更要“传道”,即培养学生如何学习和如何思维。根据教学内容和学生的认知水平,研究、讨论、交流式的教学模式的引入,有助于调动学生积极性。采用专题自学,规定材料与学生自学有机的结合起来,开展研讨,充分体现学生观点。同时,教师只起到点评引导作用,能培养学生获取信息、分析问题、创造性的解决问题的能力,有利于学生形成科研创新意识。教师如何正确引导是开展研讨式教学的重点。首先,应明确课程在相关领域中的作用和地位,了解课程的教学内容,选择课程中适合研讨的内容,并将研究与讨论贯穿教学的全过程。在选择题目时,要考虑专业相关程度及考虑不同学生层次的需求,考虑学生个体间的差异,难度适宜。
四、结语
生物信息学本科专业遗传学的教学,以孟德尔定律为基础,分析遗传物质的存在形式、传递、保存及变化,课程脉络更加清晰,通过案例教学的等教学模式,激发兴趣,并有利于与后续课程连接,在实践教学中体现了比较好的教学效果。因为生物信息学专业的需求与传统生物专业有差异,教学内容侧重点不同这给教师备课增加了难度。同时,在期末考核时,由于讲授侧重点不同,考试侧重点也应有所区别,在师资允许的前提下,引入小班教学,有利于教学侧重点突出。后续课程如果设置分子遗传学,将使知识体系更加完整。
参考文献:
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【关键词】临床 医学遗传学 实验课程
医学遗传学是一门医学与遗传学相结合的一门边缘学科,是现代医学中的一个新领域。它研究人类疾病与遗传的关系,主要任务是揭示各类遗传性疾病的遗传规律、发病机制、诊断和治疗措施,以降低人群中遗传病的发生率,提高人类的健康素质。
随着医药卫生的进步,急性传染病和流行病逐渐得到控制,遗传病对人类的影响越来越明显,遗传病的相对发病率正在增长[1]。早在1992年,美国已公认“医学遗传学”为一门医学专业[2]。在欧美发达国家已有较完善的针对人类遗传病的临床遗传学科和诊疗服务体系。仅北美地区,就有数百个实验室提供针对数千种遗传病的检测服务[3]。近年来,我国大城市的医院结合计划生育逐步建立起婚前检查门诊和遗传咨询门诊,临床各科的遗传医学服务也日益受到重视[4]。尽管在我国目前的高等医学教育中,医学遗传学仍作为一门基础课程,但它涉及到许多临床问题,在基础学科与临床各学科之间架起了一座纵横贯通的桥梁,通过它,医学生们才能在融汇贯通的基础上去领悟更新、更深的分子医学知识;随着现代生物学和现代遗传学研究技术的蓬勃发展以及基础研究与临床工作的密切互动,医学遗传学突飞猛进,它对于指导现代临床医学中疾病的诊断、治疗和预防都有着无可替代的作用。因此,医学遗传学的教学必须本着服务于临床这一原则,密切结合临床,才能促进医学遗传学教学的发展和提高[5];另一方面,医学遗传学是一门实验性很强的学科,需要通过实验、实践才能达到较好的教学效果。实验教学不仅是验证遗传学理论,巩固学生课堂上所学知识,更重要的是能培养学生的基本操作技能,让学生学会基本的医学遗传学临床诊断技术,并应用这些技术在医学实践中去解决临床上可能遇到的遗传疾病和遗传学问题,提高学生分析和解决问题的能力,为今后的临床工作奠定基础。
然而,由于医学遗传学作为一门新兴的基础学科,长期以来经费的投入不足,开设实验课的空间及时间都受到限制,大部分开设医学遗传学的学校,仅限于纸上谈兵,而未给学生实验、实践的机会。我院的情况也是如此,历年来医学遗传学都是作为选修课开设,没有安排实验,使本门课程的教学效果不佳。作为一所地处桂西南落后地区的高等民族医学院校,除教学科研外,我院还兼有社会服务的功能。对缺乏遗传病诊疗服务的桂西南落后地区而言,进行面向临床的医学遗传学实验课建设,在教学的同时为社会提供高水平的遗传诊疗服务,以提高当地人口遗传素质是我们应该承担的责任。因此,为提高医学遗传学教学质量,为适应现代医学发展和社会对遗传病诊疗服务的需求,开设医学遗传学实验课势在必行。
前几年,我们学校新办了临床检验本科专业,在检验本科专业中开设了医学遗传学实验课,去年开始在五年制本科的其他专业和检验专科中也增设实验课程,实验课内容在各专业之间略有增减,课时控制在18-27学时之间。在有限的时间内,实验课程如何安排是值得思考的的问题。本着面向临床的目标,我们在原有教学工作的基础上,对本课程的实验教学进行了一定的探索。
1 优化教学内容,精选贴近临床实践的教学内容
由于众多因素的制约,不可能开设很多的实验内容,因此就存在有实验内容的选择问题。目前的医学遗传学主要包括群体和家系、细胞、分子水平的实验和社区优生实践等几个方面的内容。事实上,实验目的是通过实验使学生获取对这类实验的总体认识,而不是对某个实验的认识,侧重于建立起一种实验、实践的能力,而不是具体的某一实验本身。因此,我们把医学遗传学的主要实验内容加以归类。
1.1 系谱分析、群体分析
系谱分析、群体分析是研究医学遗传学的传统方法。为帮助学生认识遗传规律,我们开设了群体遗传学实验的人类部分遗传性状的检查和系谱分析实验各一次;以苯硫脲尝味实验为例,让学生掌握计算基因频率和基因型频率的方法;通过绘制系谱图和进行系谱分析,加深学生对单基因病的各种遗传方式及其特点的理解,并初步掌握遗传病发病风险估计的基本要领。
1.2 细胞遗传学实验技术部分,即人类染色体的制作和分析
人类染色体的制作和分析是目前医学遗传学实验教学核心之一。染色体分析是医学遗传学领域中的基本技术,国内的教学医院和妇幼保健机构的遗传学实验室,都是以染色体的诊断为主体,通过采用以染色体分析为核心的细胞遗传学技术来进行遗传疾病诊断和产前诊断。本着面向临床这一原则,特别是针对临床检验专业,我们把实验课教学重点放在细胞遗传学部分。根据我院遗传实验室的现有条件,我们开设的具体内容为:(1)正常人类染色体常规核型和G显带核型观察及分析;(2)人类外周血淋巴细胞的培养及染色体标本制备技术;(3)人类染色体G显带、C显带标本的制备及观察;(4)人类异常染色体核型观察与分析;(5)人类外周血淋巴细胞姐妹染色单体交换(SCE)试验。通过对以上这些实验内容的教学,让学生熟悉人类染色体的数目和形态特征;了解各号染色体G、C带带型特点;熟悉人体外周血淋巴细胞培养的方法和步骤;掌握人体外周血淋巴细胞染色体标本制备的方法;训练学生在显微镜下观察分析染色体的能力;掌握部分人类常见的异常核型的鉴别方法和了解某些罕见和重要染色体病的核型特点。
1.3 遗传咨询与社区优生实践
从临床角度来看,结合上述实验而进行的遗传咨询则是极其重要的实践形式,通过这一形式,可预防遗传病患儿的出生,最大限度地降低遗传病的发生率,改善遗传病患者的生活质量和提高人口素质。
2 实验教学目标的实施
要培养实用型医学人才,提高学生对医学遗传学实验课的重视和兴趣,引导其临床思维的形成,实验教学的水平与实施是关键。为此,我们尝试了多元化的教学方式。
利用视频互动网络实验室向学生展示遗传病录像,使学生深切感受到遗传病与遗传性状的存在;用案例教学法构筑基础医学与临床医学的桥梁,通过一些典型的实例,给学生思维的空间,让学生将理论知识融于实际遗传病病例中,灵活运用遗传学原理解答临床实际问题,增强临床意识,激发对专业知识的兴趣,变被动学习为主学习。达到既培养学生分析问题和解决问题的能力,又强化基础理论的实验目的。
在实验中,注重培养学生严谨的科学态度,让学生充分解实验的目的与意义,促进学生主动参与技能训练。一般的遗传学实验,一次课仅有3~4学时,许多实验操作课外完成的步骤多,例如人外周血淋巴细胞的培养及染色体标本制备,整个过程需要经历采血、培养、加秋水仙素、制片等过程,培养时间需72小时,课堂计划3学时内学生不可能完成,必须在课前进行细胞培养,计划内的3学时仅是学生的制片。如果实验教师事先做细胞培养准备,学生无法参与实验的全程,一旦离开老师的协作仍然无法独立开展类似实验。为此,我们要求学生树立总体观念,利用课外时间从实验器械和试剂的准备开始,独立操作,制备自己的染色体标本。在细胞培养实验教学过程中,学生得到了与医学相关的无菌操作技能的训练,同时培养学生严谨、认真的科学态度,这些都为学生以后从事医疗和科研工作打下良好的基础。学生完成实验后观察到了自己的染色体标本,都有成就感,逐渐变被动为主动,积极参与各种实验准备,并在此过程中初步掌握实室工作的基本原则与基本技能。
利用我校附属医院现有的妇科和儿科遗传咨询室,让学生见习各种遗传病症状和体征,现场了解与遗传相关疾病的预防、诊断和治疗原则,使现代医学遗传学实验课实习化。此外,课余或假日时间组织学生深入到社区进行遗传咨询与社区优生实践,提高学生的感性认识,使学生切身体会到社会和病人需要完善的遗传诊疗服务,因而更加重视实验课的学习。
上述所实施的实验教学使学生熟悉了遗传病特别是染色体病的常规诊断方法,提高了学生的实际操作技能。这些基本的医学遗传学操作技能的培养,对学生在医学实践中应用去解决临床上的问题是不可缺少的,同时也培养了学生伦理道德观念和社会责任感,为学生走向工作岗位将遗传学知识服务于社会奠定了基础。不足的是,虽然我们最大限度地利用了教学资源, 开设了贴近临床的医学遗传学实验课,但由于学校的办学条件所限,包括师资水平及仪器和物质条件等因素的限制,目前我们还无法开设分子水平的实验。要提高医学遗传学课程的教学质量,顺应现代医学的日益发展对医学遗传学实验教学的要求,还需要我们在各方面不断地努力。
参考文献
[1] 黄健.医学遗传学[M].广西:广西师范大学出版社,2004:10.
[2] 罗会元.从历史的观点谈我国医学遗传学的出路[J].2008,28(5):417-418.
[3] 赵会全.美国临床遗传学进展[J] .国际遗传学杂志,2007,(10):398—401.
(1.新乡医学院三全学院生命科学技术学院遗传与基因工程教研室,河南 新乡 453003;
2. 新乡医学院三全学院羲和书院,河南 新乡 453003)
【摘 要】当今世界是一个科学技术迅速发展和广泛普及的时代。因此, 要使我们的学生将来能够适应这种形势, 就必须重视和加强实验教学。实验教学是教学体系的重要组成部分,是培养学生理论联系实际,提高学生实践能力和创新能力的重要环节。作者认为学生在学习的过程中,学生的学习积极性直接影响到教学效果,想调动学生主动学习的积极性,实验教学是一种非常好的方法,尤其遗传学是以实验为手段来认识生物的遗传变导与进化规律的科学。这使得实验教学更为重要。目前,将理论教学融入到实验教学中去已经成为常用教学方法。
关键词 实验教学;积极性;遗传学实验
遗传学是研究生物遗传和变异规律的科学。遗传学发展的历史清晰地表明,遗传学的每一次重大突破都要经过科学实验这个环节。科学实验在遗传学发展中起着极其重要的作用,随着素质教育的不断推进,实验教学愈加重要,如何通过实验教学改进学生的学习方式,培养学生的积极性,是每个教师长期探讨的课题。遗传学是现代生物学中发展迅速、与其它自然科学、社会科学及技术科学(数学、物理、化学、农业、医学等)交叉最多的学科之一。与人类的生命、生活和经济发展关系密切。遗传学理论研究的深入与实验技术的革新息息相关。在整个遗传学和医学的发展上,遗传学实验技术在科研实践中对发现新理论和开发应用新技术起着决定性的作用,已渗透到医学科学的各个领域,成为诊断、治疗、预防疾病的重要手段。通过实验教学手段,可以促进理论与实践相结合,增强学生观察问题、分析问题、解决问题及实际工作能力[1]。
1 实验在遗传学发展中的积极作用
遗传学发展的历史清晰地表明,遗传学的每一次重大突破都要经过科学实验这个环节。科学实验在遗传学发展中起着极其重要的作用,根据遗传学发展的历史事实,从孟德尔的豌豆实验到分子生物学的实验,可以看出遗传学实验具有自身的特点和特有的作用。在遗传学发展的历程中发现,一般是在实验中发现了新现象新问题,引导人们对之进行研究,从而提出新概念、新理论,以促进遗传学的发展。科学实验对于提供新的事实材料,对于暴露原有认识的局限性,对于检验和发展遗传学理论,都起着直接的重要作用,而且这种重要作用将随着遗传学的深入发展而更加突出。可以说,离开了科学实验,现代遗传学就难以发展。
2 实验教学是高校实施创新教育的重要环节
遗传学属于生物科学中一门重要的基础理论课程。是高等院校生命科学中的重要专业基础课之一,有关专业均设有《遗传学》课程,是联系公共基础课程与专业课程的一个重要桥梁。作为生物科学一门主干课程越来越显示出其重要性,而遗传学实验又是遗传学教学中的尤为重要的组成部分,它既可以验证遗传学基础理论的遗传规律和帮助学生快速掌握遗传学实验的基本技术,又可以培养学生独立分析、解决问题的能力,对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力具有特殊的作用,并能为有关的后续课程学习和将来从事的专业工作奠定基础。实验教学在学生创新意识和创新能力的培养方面具有得天独厚的条件和优势,在大学教学期间,对学生的能力培养方面,没有任何其它教学环节或者任何一门课程可以替代。
3 实验教学过程中可以适当增加师生交流
理论课上时间有限,限制了老师与学生之间的交流,实验教学增加了师生交流的机会,但是师生的交流仍然缺乏。多数时候,指导老师只是讲解实验的基本要求、目的、原理、操作及注意事项等,余下的就是学生按照指南完成实验和实验报告,指导老师批阅实验报告。师生交流不足。为了提高学生的学习兴趣,可以在实验课前1周,要求每位学生通过查阅相关资料,利用多媒体课件等对将要进行的实验进行预习,写出预习报告,熟悉实验目的、原理、操作步骤等。基本操作训练是遗传学实验的基础,它对于培养学生的实验技能、掌握遗传学基本理论与规律起到重要的作用。在教学过程中教师应指导学生培养良好的实验习惯,促使学生较早地接触到科研的基本方法,这样可以有利于学生对遗传学领域的基本知识和基本理论有更深刻的理解,对遗传学有进一步的了解,从而增强了学好遗传学的信心。
4 实验过程中可以增强指导老师创新意识
教师授课习惯了旧的教学理念,独立思考和自我创新意识浅薄,拘泥于教材或者指南,忽略了学生创新能力的训练,对学生只重视学生技能的训练。在学生创新能力的培养方面,问题意识的培养至关重要。中国教育的标准是将有问题的学生教育成没有问题。受中国传统教育的影响,多数高校教师并不善于创设问题情境,激发学生的问题意识。教师的问题意识不足,直接导致了学生问题意识的缺乏。在遗传学实验的过程中,指导教师应该增强自己的创新意识,可以有效地激发学生们浓厚的学习兴趣,使每一个学生积极参与,培养了学生的观察能力,思维能力,分析问题解决问题的能力和实验的设计、操作能力。另指导老师应加强与课程配套的实验课程,不断增加新的实验内容。改变原有的以验证性为主的实验,更改为综合性技能训练实验,加强学生动手和动脑能力训练,进一步强化学生实验操作技能。
5 积极鼓励学生参与整个实验过程
由于时间的限制性导致在遗传学实验教学的过程中,实验材料的准备以及处理都是由实验老师准备好,在上课的过程中,学生并不了解整个遗传学实验的基本流程,仅仅是对遗传学实验的其中一部分进行操作,这样学生对实验的了解一知半解,从而降低学生对遗传学实验的积极性。因此,从实验的准备开始,整个过程均由学生自己动手,独立操作,独立分析,最后得出实验结果。在这个过程中,让学生自己发现问题,自己去解决问题,利用学生重视实验结果的心理,使学生充分参与实验,同时满足了学生了解科学实验的全过程和方法的愿望,初步实验了教学与科研的结合,加深了学生对基础知识的理解,培养了学生的综合实验技能和科研创新能力。
6 优化考核方案
在现有的教学模式中对实验结果的评价的方式比较单一,即只是针对实验结果,缺乏对创新型思维的鼓励。在实验教学的过程中,实验结果好的同学,实验操作等方面综合能力比较好,当然要给好成绩。但是,在实验过程中有创新意识或者比较有个性的同学的实验结果不一定是最好的,甚至可能是失败的结果,针对这样的结果,仅仅用分数来表示,会逐渐降低一部分学生对遗传学实验的兴趣,可以把不同知识背景的学生编在同一实验小组中工作,通过彼此相互学习,促进了学生个体间的知识交叉。因此,在实验教学过程中,对成绩的评定首先要鼓励他们用创新性的思维方式去学习,可能刚开始的时候分析或者给出的结果是不科学的,但是对其意识和思维模式的培养是有价值的。因此,在实验教学成绩的评定方面,应该鼓励个性和创新,降低实验结果所占考核成绩的比例。
社会发展的新形势需要在现代教学别强调加强学生实验能力,且实验教学的加强能够更好地提高各方面能力,也是理论联系实践的直观教学,因此在实验教学过程中要调动学生积极参与的意识,进而更全面地掌握了理论,综上所述,如何提高学生在实验课上的积极性越来越重要,因此通过对教学目标、内容和途径方法的调整,充分发挥教师的主导作用,调动学生的主动性、积极性,把蕴藏在(下转第209页)(上接第142页)学生身上的巨大潜力挖掘出来。同时学生的热情、无拘无束,充满想象力的问题和解决问题的新思路,也不断激发教师的灵感,为其研究带来新的思路,促进教学相长。
参考文献
关键词:遗传学;实验课教学
一、进行初步改革
实验课教学的主要指导思想是培养学生动手能力,实践能力和创新能力[1]。目前的高等院校尚有一些“重理论轻实验,重原理轻操作,重实验报告轻实验过程”的问题存在。面对新时代的高材生应当实验课教学中进行环节的改革,应贯彻实践性,启发性,探索性,自主性,促进学生的全面发展和独立思考,小组合作能力和团队精神。
医学遗传学实验主要是通过实验手段来证明已知的理论知识,是学生从感官上进一步理解理仑[2]。在一些传统的验证性内容上增加启发性强的内容来丰富学生的知识面。
实验教学中应侧重于有关染色体的操作实验,对培养学生的熟练操作技能,以此达到充分理解理论课的知识内容。因此,我们改进的环节为加入系谱分析的实验内容。
二、系谱分析的实验内容
在理论课上传授有关单基因遗传的疾病时,首先嘱咐学生专心听讲,下课后自己在网上查找有关系谱分析的一些案例。按照班级人数来决定4-6个人形成一组,已找到案例制作课件,上实验课时拍个代表来讲解其有关疾病的临床特征,描述或绘出系谱图,做一些有关的分析题。因为讲授单基因遗传病的课时较多,需要6个学时来讲完本章内容。所以学生应有充分地查找文献,制作课件的时间。若4人为一组,这样每个人都要上网查找疾病案例,为了讲好此内容提前做好病分析有关计算题。从而提高学生的查找文献能力和培养小组合作的能力。另一方面也可以及其对遗传学这门课的深度理解。
三、改进实验课教学模式
乔伊斯和韦尔认为“教学模式是构成课程的作业,选择教材,提高教师活动的一种范型和计划”[3]。多年来“以教师为中心,以课堂为中心,以教材为中心”传统的本科教育模式为我国社会主义建设培养了大量的有用之才[4],但随着科学的发展,数字化时代的更新,现在的学生对电脑知识的需求和认识度的提高,我们应选择有积极性,创造性,灵活性,独立性的教学环节来激发学生学习。
当然我们要规范教学过程,加强课前预习。每一个实验都是针对某个遗传原理设计的,学生只有充分理解这些理论知识,才能展开实验。实验中的一些技术原理也是学生学生必须了解清楚的。实验前,教师应当让学生提前预习实验内容,并要求学生理解该实验的理论知识,明确实验目的的步骤,还要核实试验中遇到的技术环节问题。实验结果的误差是科学实验的正常现象,对于医学遗传学实验,识别染色体病把染色体配对排列在报告册时,要求学生细心和耐心的找出配对染色体。而不是照抄实验书上的染色体配对。要求学生详细记录实验过程,这样即可总结正确的操作,也可做出实验误差的合理解释。
只有通过严格化和规范化,才能培养合格的医学遗传学人才。有利于将来走上岗位,能在独立的创兴在一线上。
四、采用多媒体教学
虽然传统的教学模式目的明确,思路清晰,便于记忆和总结[5]。采用多媒体演示实验内容对与学生理解实验操作内容更加有利。由于多媒体技术可以图文讲述结合,营造一个直观的,丰富多彩的,生动的教学环境,使教学内容具有很强的真实感和表现力[6]。
五、对于实验考核进行改革
每次实验课后教师给予学生评分后,总结性的给学生讲解实验课中所出现的共同问题。以免再次发生类似错误或问题。在我们进行改革的系谱分析实验环节就是一个有力的测试学生对本门课的态度和学习热度,从他们设计和制作的课件中可以观察到学生对于系谱分析的理解能力和分析问题的思考能力。当然从中还可观察到小组团队精神发挥的如何。从这写细节我们可以本本次实验作为一次小测验。系谱分析是验证性实验,但是从中可以提高学生的全面素质和潜在的能力。也是一次很好的复习本章内容关键的知识内容的好机会。
最后,教师以总结性的方式把每个小组的优点和分析问题中所遇见的问题讲解,可以达到加深理解。整个课堂也可以营造一种民主,宽松的,灵活的氛围,让学生保持敏捷而活跃的思维,以极大的热情投入实验课的学习和实践中。
关键词:《医学遗传学》;教学改革;教学方法;病例讨论法
中图分类号:G642.0?摇 文献标志码:A?摇 文章编号:1674-9324(2013)40-0055-02
医学遗传学是一门重要的医学课程,是基础医学与临床医学之间的桥梁学科。该门课程涉及很多遗传病例,将临床病例与基础理论相结合可以调动学生对医学遗传学学习的积极性,提高教学质量,最终实现培养合格医学人才的教学目标]。病案教学法起源于美国哈佛大学医学院,是以典型病例为先导,以临床及相关基础问题为中心,以学生为主体的启发式教学方法。在当前机遇与挑战结合的社会面前,素质教育再次为人们所推崇,为了促进学生的全面发展,高校教师在不断地进行教学方式、方法的改革,以适应新变化、满足新需要。作者结合多年教学经验,从病案教学法在医学遗传学教学中的应用谈点体会。
一、病案教学法的实施和应用
遗传病是医学遗传学教学中的重点和难点,结合临床病例进行课堂教学,不仅加强了学生对临床工作的感性认识,还可以活跃课堂氛围,是一种行之有效的教学方法。病案分析可用于医学遗传学教学的多个环节,如课程导入、课堂举例、课堂结尾、课后作业、阶段复习等。此教学法解决了以往医学遗传学理论教学与临床脱节,理论教学内容的枯燥难懂,教学手段落后等问题;有效地提高了学生对医学遗传学的学习效果及兴趣,是一种有效的教学方法。
1.开篇导入,引出重点?摇对于一门课程而言,可以在开篇的时候唤起学生的求知欲、具有吸引力是很幸运的,那么开篇的导入设计自然是非常重要的。根据医学遗传学的学科特点,教师上课前根据教学目的和内容有针对性地设计病案问题,可以很好地将基础学科与临床学科融合贯通。我们的做法通常是在授课之前播放一个视频(病例),通过视频,学生可以亲眼目睹患者的症状、体征及实验室检查结果等,并亲身感受到患者的痛楚、亲人的无奈,激起学生作为一名医学生应有的责任意识,使得学生为学好这门课程而努力。
2.结合病例,讲授知识?摇在《医学遗传学》理论的讲授过程中可先引入病例启发学生思考,然后系统讲授相关理论知识,最后验证理论的可靠性;也可先学习基础知识,然后介绍病例,使理论得到充实。新内容的学习和认识的过程总是由特殊病例到一般理论、从感性认识上升到理性认识,即在讲授遗传学基础理论知识的同时举出病例,使抽象的理论融入生动的病例中。理论与实践的结合有助于加深理解、牢固掌握,提高课堂教学的针对性和目的性。
3.阶段复习,归纳总结?摇《医学遗传学》具有内容多、联系广的特点,历来被学生认为是难学的一门基础学科。像故事一样的临床病例容易被记住,可以在复习理论知识的时候激起学生对故事的回忆,进而忆起所学过的基础理论;反过来教师还可以引导学生运用所获得的知识分析、解决最初所提出的临床问题并归纳总结。
二、病案教学法的教学效果与体会
1.理论与实践相结合,提高预防意识?摇《医学遗传学》不能仅仅停留在理论研究水平,停留在实验室,不再只是医学基础课,而是与临床紧密联系的介于基础学科和临床学科之间的一门桥梁课程。以往的医学生有这样的误区:医学基础课与临床关系不大,可有可无。其实不然!若《医学遗传学》教学仅仅讲授枯燥难懂的理论知识、与临床脱节,则很难提高学生的学习兴趣,达到行之有效的教学效果;若临床病例引入到《医学遗传学》的教学中,学生可以将所学过的相关基础医学知识与临床知识有机地结合起来,做到融会贯通。
医学院校以培养应用型医疗卫生人才为主要目的,讲授的重点归根到底在于遗传病的分析、研究和预防。但是,多数遗传病是“可防不可治”,即不能从根本解决问题,尤其是严重的、致死的遗传病将会给患者、家庭和社会带来沉重的负担,这就需要医学生能认识到遗传病的重要性和危害性,培养学生“优生优育”的工作意识,提高学生对遗传病的认识、判断和预防。
2.激发学习兴趣,培养综合能力?摇传统教育过分强调教师的主导作用而忽视学生的主体地位,而从某种意义上讲好的教学成绩得益于学生的主动学习。所以,我们在教学中鼓励学生提出问题、发挥主观能动性、培养创新精神、唤起主体意识,使同学们认识到遗传学并非深不可测、高不可攀。病案式教学法注重培养学生各方面的能力,首先是自主学习的能力,以病例为中心引导学生将枯燥难懂的内容变得有趣易懂,调动了学生学习的主动性和积极性,提高了课堂教学效果;其次是分析能力,通过病案分析将理论与实践相结合、基础医学与临床经验有机地结合,并归纳知识要点、掌握重点内容;最后是独立思考、逻辑思维能力,通过病案(包括遗传性疾病的发病机制、传递规律、诊断、治疗及预防)分析,训练了学生独立获取知识的能力,为后续临床和遗传咨询等工作打下坚实的基础。
3.提高教师自身素质?摇美国教育家劳伦斯说:一个好的案例是一种把部分真实生活引入课堂,从而可使教师和全班学生对之进行分析和学习的工具,它可使课堂讨论一直围绕只有真实生活中才存在的棘手问题来进行。病案式教学法中教师不再进行传统的“填鸭式”教学,而是以学生为中心引导和辅助学生自主学习,这就要求教师不仅具备渊博的知识、提出问题和解决问题的能力、灵活运用知识的能力、良好的组织管理能力,还要具备调动学生积极性、寓教于乐、控制课堂节奏等技巧。
病案教学法是一种互动式的教学模式,需要教师积极、有目的地引导,学生积极配合,才能充分发挥其优越性。同时,病案教学法对教师的要求较高,既要精心准备病案材料,又要拥有《医学遗传学》和临床医学的知识。在教学过程中,学生可以亲眼目睹患者和其家人的痛苦,担负起医生的社会责任,充分实现高等医科院校的目标,即培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才。总之,这种教学方法是一种具有推广应用价值的好方法。病案教学法虽具有诸多优点,但是任何方法都要合理应用,要根据医学生的不同层次、课程学时设置等特点做相应调整,不能一概而论,否则得不到良好的教学效果。
参考文献:
[1]刘云,申跃武,陈保锋.病案教学法在医学遗传学教学中的应用与评价[J].教育教学论坛,2003,(1):159-161.
[2]夏婉婉.医学院校社科类课程案例教学的设计和应用[J].中国高等医学教育,2003,(1):55-56.
[3]胡晓玲,傅美华,肖风华.病案教学法在妇产科课堂教学中的应用[J].中国高等医学教育,2002,(4):52.
[4]王燕,章波,许雪青,等.病例讨论法在医学遗传学教学中的应用[J].现代教育技术,2007,17(9):31-34.
【关键词】遗传学 教学 案例 材料
遗传学是一门重要的医学基础课,其中细胞、生化知识抽象难懂,不易理解与记忆,而遗传病的诊断咨询又与临床密切相关,因此在医学遗传学的教学中,可以通过多媒体找寻一些与教学内容息息相关的案例材料,适时的呈现给学生,以情境教学的方式使抽象知识形象化,有效提高教学效果;并且通过遗传学理论技术与现实生活的联系,有机结合知识技能和实际应用,激发学生的学习兴趣,提高学生的解决问题的能力和思维能力。
一、利用案例材料提出问题
一个问题的产生要比结论的得出更为重要。因为一个新的问题的产生和解决需要创造性的想象力。现在一般的教学方法是教师处于主导地位,学生在老师的引导下回答问题,学生处于被动地位,没有充分的思考和主动提问的锻炼,缺乏创新精神。教师在指导学生在案例材料的观察过程中,要学生记下并提出自己感兴趣的问题。这样就会让学生提出自己真实问题,有的问题虽然不见得很专业,但是有一定的研究价值。例如:在进行人类眼皮遗传规律教学时,一些学生提出:“单眼皮与双眼皮同时存在的现象,属于哪种遗传规律?”有的问:“肝病是否是遗传病?父辈患有肝病,会不会遗传给子辈?”有的问:“为什么有的白化病病人的头发全白而有的并不全白?”因为这些问题是学生自己发现的,他们就更有解决的兴趣和欲望,能更好地学习。
二、利用案例材料激发兴趣
从人类的遗传学历史长河中,我们可以知道遗传学是建立在研究人体的各种性状上,它主要通过一些鲜活和真实的案例,让学生在分析――讨论――探讨――解决的一系列环节后,能很好地理解遗传学理论的实质,真正领悟到遗传学的现实意义,激发学生的学习兴趣。
例如,在教授“遗传病概念”时,可利用多媒体以“维多利亚女王家族的血友病史”当成案例材料向学生展现,以旧知识引出新知识。维多利亚女王是英国王室第一个血友病基因携带者,因为当时欧洲王室的习俗是提供王室之间进行通婚联姻,这就使得血友病在联姻关系的联系下波及欧洲多个国家的王室,她导致了欧洲多国王室的血友病并发,如德国普鲁士王室和黑森家族,俄国罗曼诺夫王室,西班牙波旁王室等,其危害是相当巨大的。这个血友病家族的病史使得学生切身深刻的了解到了遗传病的基本特点和危害,还可借助案例材料帮助学生判别患者的性别(患血友病的几乎皆为王子王孙,女性为疾病携带者),为以后的X连锁隐性遗传病的系谱特点的教学,近亲婚配的危害提供例证,引起学生对后面即将学习知识的兴趣。
还可以组织兴趣小组,通过第二课堂活动激发学生的学习资料兴趣。例如:进行洋葱表皮细胞的观察、洋葱根尖细胞的培养及观察实验,环境监测或生物资源调查。到人群中去调查人类常见遗传病性状,包括遗传病的种类、数量,观察各遗传性状的特点,亲自动手绘制遗传图谱,并根据婚配关系利用遗传规律预测子女发病情况。有条件的可以指导学生饲养果蝇并设计连锁互换定律的验证实验。
三、利用案例材料引导自学
要更好地培养学生的自学能力,通过将学生置身于真正的问题之中,引导学生自己提出并发现问题。只有对一个问题有了适度的了解和需要时,思维才会变得活跃,才能真正激发自己的自学能力和思维能力,进而更有效的解决问题。让学生在案例材料的设问基础上,能学会自己看书和思考,让学生和老师实现有效互动,成为相互学习和研究的伙伴,老师要运用激励性的语言,鼓励学生敢于说出自己心中的想法,激发学生的竞争意识,让学生更优自信,也更加主动,有效促进学生积极参与到与学生的互动研究之中,不仅寓教于乐,还在快乐的氛围中有所收获,慢慢养成一种好学和会学的学习状态。
例如,在进行“基因的分离规律”或“基因的自由组合规律”教学时,可以使用孟德尔生平事迹和与之相关的八年豌豆杂交实验作为案例材料。讲授遗传基本规律时,详细介绍了孟德尔豌豆杂交实验过程.同时引导学生思考孟德尔为什么选豌豆作为实验材料,豌豆的特性埘实验的成功有何影响。在实验设计上,理解孟德尔在杂交实验时,舍弃了一些不易区分的性状,只是对比较稳定的容易区分的相对性状进行研究。首先只针对一对相对性状进行研究,然后逐渐增加,这种单因素分析的实验方法隔离了其他因素的干扰,有利于规律的发现.符合从简单到复杂的认知规律。其次,在结果分析上,学习孟德尔的创新精神,他开创性地将数学方法引入遗传学研究中,使其从粗放的观察和简单的思考上升到精密的定量分析,把具体的性状表现量化,找出其中的规律而得出科学的结论。最后,孟德尔在对大量实验数据进行分析的基础上,合理地提出了假说,并设计了新的实验来验证假说,使理论的科学性得以证实。通过这段精典案例材料的重现,辅助教学,让学生认识到科学发展的艰难历程,让学生向科学家学习,大胆提出问题,学会分析解决问题,让学生通过理性思维,提高自身的自学能力。
四、利用案例材料辅助教学
学生认识世界依靠观察,观察首先要有足够的案例材料。例如:(1)学生能自己收集到植物的花、豌豆、果蝇等实物观察对象,这样她们就能感性的认识到这些材料的生活环境、生活方式,印象更深刻。(2)对于某些常见人类遗传性状及遗传病等图谱、系谱的收集和绘制,可利用课余时间到人群中、医院教学点、福利院、启智学校等进行调查和收集。(3)同时可利用网络资源下载图片资料。为了使收集的材料足够充分,尽量让每个学生都有仔细观察的机会。了解材料的形态特征、结构特点是观察的重点内容。可以采用画写的方式进行,这样有助于学生更加细致的观察材料,也培养了学生手头并用的综合学习能力。例如:观察果蝇的形态特征及性别特点时,让一个班的学生观察的同时将果蝇画下来,然后提问果蝇的长、残翅膀特征,及雌雄果蝇形态特征时,大多数学生能较准确地给出正确答案。而另一个班只进行观察,却没有绘画,当提出与上面同样的问题时,很多学生回答不上来或回答很不全面。通过画写,能让学生集中注意力,增加学生观察的乐趣,营造良好的学习氛围,调动学生的学习积极性。此外,利用多媒体图片进行教学,由于图片的鲜艳色彩及动态变化能强烈吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣和求知欲,故不失为遗传学学习中直观教学的好方法。因为在现行使用的中专版甚至是大专版教材中。无论是遗传病病人临床症状及核型图谱都较为缺乏或不够清晰,不能满足学生观察及认识临床特征的需要。此外,老师还应该适时指导学生下载网络资料,并且还应同时准备一些典型的案例资料随时作为补充。
五、利用案例材料检测学习
遗传病是医学遗传学的重点内容,也是一种比较复杂的疾病。通过对临床案例材料的分析,讨论出有效的案例教学法。比方说,在学习了遗传病的相关内容后,可以让学生在模拟看病方式下进行遗传咨询,并据此检测学生的学习情况。比如,妇女A在几年前曾生育过一个先天智力有障碍的患儿,现在是第二次怀孕,因为A害怕所怀孩子会再次患有同病,让学生饰演A跟医生进行咨询。案例中需要学生灵活运用所学知识,针对案例中的病例,需要先核实患儿的血型、A的即时年龄,还要核实A是否携带易位型,如果确实是易位型携带,就大大增加了风险率,可以对A妇女进行绒毛和羊水细胞的产前细胞遗传检测。通过这样的方法,学生能身临其境的学会学习,根据自己所掌握的知识,去思考和分析案例材料。所以,必须运用相关案例材料作为检测题,这样就能真实呈现学生的学习情况,拓宽学生的知识面,完善学生的知识体系,更大程度的挖掘学生的潜能。
再者,一旦发现学生存在知识方面的缺陷,一定要进行及时的点拨引导,以便在最短时间里运用案例有效的矫正学生的缺陷。
【参考文献】
关键词 遗传学 类比模型 概念教学
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
遗传学是生物学重要的分支,是基础教育生物学的重要内容。理解掌握遗传学的核心概念不仅有助于学生理解生命的延续和发展,还能提高学生的逻辑思维能力和生物科学素养。开展高中遗传学核心概念的教学不能仅仅依靠学生背诵记忆细枝末节的信息或事实,而是需要引导学生像科学家那样积极主动参与探究,深入理解从大量事实中概括出的抽象规律和原理。
建构模型的过程是一个探究的过程,可以使学生对所学内容的形成深入理解。类比模型及其建构是开展高中遗传学核心概念教学的重要的学习方法。
1 类比模型简述
类比模型就是基于相似属性,用人们熟悉的事物类比和表征不熟悉的事物。从学生已知的、熟悉的、容易理解的事物模型中找到可比的共性,并让学生在学会模仿的基础上,归纳、类比到相应的模型当中,将各个知识点与模型中熟悉的知识点进行对应类比,从而更好地帮助学生接受和理解新的事物。
2 运用类比模型传递遗传学核心概念
概念是由众多事实归纳推理分析得出的,因此核心概念教学也应该是建立在事实感知的基础上。而遗传学核心概念所表征的事物DNA、基因等往往微观且抽象,通过对生物原型的简化和纯化,以形象化方法建构的生物模型,能使研究对象直观化。学生可以根据模型,推测原型的未知属性、并发现问题,从而认识事物中所蕴含的规律。例如,用毛线类比染色质,毛线团类比染色体可以让学生直观理解“染色质和染色体是同一物质在不同时期的两种表现形式”。
基于刘恩山等提出的类比模型建构的一般程序和指导策略,下面以人教版高中生物必修2第三章第二节“DNA分子的结构”核心概念教学为例,呈现类比模型建构的一般过程。
2.1 明确类比模型建构的目的
本节课的核心概念为:DNA分子是由四种小分子(脱氧核苷酸)组成的长链,两条反向平行的长链形成双螺旋结构。针对这一核心概念,依托类比模型的建构,围绕DNA双螺旋结构模型的科学研究历程,设计学生建模活动,通过形象生动的类比模型将DNA这一微观、抽象的物质直观化形象化,从而激发学生的学习兴趣和进一步培养他们探究能力。
2.2 初步选择类比模型表达方式
在高中遗传学的教学实践中,教师常常用双条电话线、螺旋楼梯等模型来类比DNA,这些模型虽然可以帮助学生形象理解DNA双螺旋空间结构,但是学生对于基本组成单位脱氧核苷酸如何构成DNA双链仍然缺少感性的认识。磷酸、脱氧核糖、碱基具有复杂的分子结构,教师可选择DNA分子双螺旋结构模型组件中的白色小球、蓝色小球、带凹凸的圆柱将其展示出来。
学生亲手利用模型盒中的组件制作DNA双螺旋结构模型,不仅能再现课堂教学中难以直接观察到的DNA分子的结构,还可以在模型制作过程中体验形象化具体化的过程,加深对DNA分子结构特点的认识和理解。
2.3 类比模型的建构
类比模型建构的主要过程可以简化为“FAR(聚焦-行-反思过程)”,具体如下:
Focus(聚焦):类比模型的建构并不是进行单纯的手工活动,因此进行类比模型建构的过程初始,教师应该关注并引导学生思考已学概念与本节课核心概念之间的联系,让学生明确类比模型建构的目的。同时,在师生共同查阅资料基础上,教师要尽量创造一个真实的情境,鼓励学生像科学家一样思考,制作模型。
通过课前布置学生复习必修一第二章第三节“遗传信息的携带者”和预习本节课初始的学习任务:阅读课本中DNA双螺旋结构模型的科学研究历程,以小组为单位,应用A型DNA的X射线衍射图谱、B型DNA的X射线衍射图谱等科学实验数据设计,建构DNA结构模型。这样让学生熟悉所要制作的DNA类比模型,为接下来模型建构打下良好的基础。
Action(行动):在学生建构DNA类比模型过程中,教师要注意引导学生观察思考模型盒提供的材料如白色小球、带凹凸的圆柱等所类比的物质;注意引导学生讨论DNA与脱氧核苷酸的关系,DNA类比模型与DNA双螺旋结构间的相似性,从而不断强化学生建模过程中的思维能力。
课堂上教师以“基本单位―单链―平面双链―立体空间结构”为任务驱动,采取“分步走”策略,逐步深入。学生以小组为单位根据资料信息利用模型盒中的组件尝试建构DNA结构模型。
需要指出的是:在模型的建构活动二、三、四过程中,教师要注重引导激发学生分析科学研究历程中关键的信息,不断检验修正建构的DNA模型。
资料1:对富兰克林拍摄的DNA之B型X射线衍射照片的分析表明DNA分子是由脱氧核苷酸组成的长链。
资料2:磷酯键是结合力最强的共价键。
学生在分析上述两则资料的基础上,明确相邻脱氧核苷酸的核糖和磷酸脱水缩合形成脱氧核苷酸长链,并能顺利进行活动二,准确建构脱氧核苷酸单链的结构模型。
资料3:碱基疏水,脱氧核糖和磷酸亲水,而DNA在细胞内始终处于水环境中。
资料4:DNA分子半径是约10[A] 。并提供四种含氮碱基结构式。
资料5:剑桥大学数学系研究生格里菲斯应用量子力学和化学键理论计算不同碱基间的吸引力大小以及如何搭配才能使分子趋于最稳定,理论计算表明A吸引T,G吸引C。
资料6:1952年,奥地利生物化学家查哥夫对多种动物体内的碱基含量进行分析,提出A=T、G=C。
资料7:对富兰克林拍摄的DNA之B型X射线衍射照片的分析表明A-T碱基对与G-C碱基对长度相等,又恰恰与DNA分子的直径相当。
模拟游戏:1名学生模拟脱氧核苷酸,让两列的学生先各自组成一条脱氧核苷酸链,然后再构建成双链结构。
学生在分析资料3~7和进行模拟游戏基础上,提取如下相关信息并构建DNA平面结构模型:① DNA分子由脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧,构成基本骨架,碱基排列在内侧;② 碱基遵循碱基互补配对原则,通过氢键连接成碱基对;③ DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链组成的,这两条链以反向平行方式排列。
资料8:对富兰克林拍摄的DNA之B型X射线衍射照片的分析还表明:直线的间距是DNA分子重复单元(一个完整的螺旋)的间距;碱基对的间距是3.4[A] ;每个完整的螺旋高度是34[A] 。
最终,学生形成“DNA分子盘旋成双螺旋结构,每个螺旋里含10个碱基对”这一结论,并准确建构DNA双螺旋结构。
通过这样“点―面―线―立体”建构DNA双螺旋结构类比模型的过程,最终促进学生对DNA结构知识的学习和深入理解,同时使学生学习科学家善于捕获、分析信息的能力,严谨的思维品质及持之以恒的科研精神。
Reflection(反思):学生基于其自身建构的类比模型开展小组或全班的讨论,教师需要引导学生在展示、交流和表达中分析建构的类比模型科学准确与否,是否需要再修正,同时比较各组DNA模型,找出模型间的相同点与不同点,进而总结出DNA模型因碱基的数目、排列顺序不同而存在差异,推导出碱基对数目和碱基对排列方式的数学模型,有效地帮助学生由感性认识到理性认识、由具体到抽象深刻理解DNA双螺旋结构多样性、特异性与稳定性的特点。
3 类比模型选择与建构过程中应注意的问题
类比模型建构的合理应用有助于学生个性的发展和潜能的开发,强化了与笛А⑽锢淼妊Э频哪诹系,加强了理科思维的培养,提高了学生的科学素养。然而,在不同学习任务的驱动下,教师需要灵活选择类比模型的表达方式,注意多种类比模型呈现的时机和顺序,以便更符合学生现有的知识结构与认知规律。
例如,虽然教师在前面的学习中指导学生利用DNA分子双螺旋结构模型组件制作出形象直观的DNA双螺旋结构类比模型,但在接下来一节“DNA的复制”中“DNA的复制方式的发现”这一科学史教学时,可以进一步简化DNA的类比模型,用线与线段将DNA复制的方式直观化形象化。
其次,要让学生明确的知道类比模型和原型之间是存在差异的,对于不同的类比材料,它们的差异程度有较大的区别。教师在教学的过程中,要注意引导学生比较简化的类比模型和所类比概念间的不同属性,以免使学生形成错误的概念。例如,教学中,教师经常用三叶草结构模型类比tRNA的分子结构,学生在关注到单链tRNA折叠成三叶草结构的同时往往误认为组成tRNA的核糖核苷酸之间不形成氢键。
参考文献:
[关键词]遗传学;自主出题;双语教学;教学改革
[基金项目]2018年度福建农林大学本科教育教学改革项目“‘遗传学’双语课程评价方式改革”(111418083)
[作者简介]郑燕(1981—),女,福建莆田人,博士,福建农林大学生命科学学院生物技术系副教授,主要从事遗传学和分子生物学研究。
[中图分类号]G642.41[文献标识码]A[文章编号]1674-9324(2021)08-0161-04[收稿日期]2020-09-12
遗传学是生物类、农学类和医学类专业学生的重要专业基础课之一。随着科学技术的不断发展,关于生命遗传的谜团不断被揭开,新的遗传学理论、研究方法和成果不断呈现,学科内容不断更新。双语教学可以使学生在教学中能更好地接触到新的科学理论和观点,及时了解本领域新的研究方向、技术和前沿动态,对提高学生的國际化水平、科研素养和科研能力等均具有重要意义。然而,遗传学是整个生命科学中较难的课程之一,单纯讲授中文对学生来讲已有一定的难度,进行双语教学无疑会增加遗传学的学习难度。此外,遗传学仅依靠描述与记忆无法完全掌握,大部分内容重在理解,因此在学习过程中需要通过典型的习题练习才能真正地理解和掌握所学知识。
如何在双语教学中基于学生的英语水平和课程教学内容,提高学生对遗传学双语学习的兴趣、积极性和主动性,建立双语学习信心,增加师生的互动和交流,成为遗传学双语教学中急需考虑的问题。针对教学中遇到的问题,本文以学生为主体,建立多元化的遗传学双语课程评价方式,引入学生自主出题模式,以期改善遗传学双语课程教学效果,提升学生的学习兴趣和动力,促进学生主动而深入地学习遗传学知识。
一、自主出题模式的意义
目前人们对生物遗传规律的认识已经发展到分子水平。在知识爆炸的时代,遗传学知识更新快速,学生学习节奏非常快,容易导致对遗传学经典理论的学习不够深入,基础不够扎实,学习新知识时一知半解,从而影响知识的应用与创新。遗传学知识的理论性和应用性都很强,在教学中若仅讲基础理论,不仅教师难教,而且学生也难懂,若适时地插入各种例题进行解析,可极大提高学生的理解能力[1]。所以,做习题是学生学习过程中必不可少的环节,也是遗传学知识具体化、教师把握学情的主要方式[2]。
布卢姆于1956年提出教学目标分类理论[3],后又有学者于2001年对布卢姆教育目标进行修订[4],将认知过程维度分成六个层次(图1):记忆、理解、应用、分析、评价和创造,它是由浅入深的认知层次递进过程。前三个层次为初级认知,后三个层次是高级认知。学生通过课堂学习、提问、习题训练、课后作业等方式,了解相关知识,做到贯通融合,这是输入与被动吸收知识,可以实现记忆、理解和应用的教学目标,属于初级认知阶段;当学生能够在对知识的理解基础上加入自己有创新的见解,运用于自主出题中,真正地再梳理和再创造知识时,便进入了更高层次的认知。之后,学生要对知识进行吸收、运用,经过再加工、再创造,将所学知识变成有效的知识。此时,学生自主出题便是一个有效的途径[5]。
二、自主出题模式的实施过程
如图2所示,在绪论课上,即向学生说明本学期要采取自主命题考试的方式,同时说明命题的实施方法和具体要求,让学生有心理准备。命题共有四种类型,即选择题、填空题、判断题及案例分析题,要求全英文出题,并标有中文解释,以防英文表达不正确造成题目歧义,便于学生后续修改。章节授课过程中,要设置一些习题在课堂上练习,让学生了解出题的方式;授课完成后,要复习本章的重难点知识,列出考试大纲,自主出题一两次,对于知识点比较多或难的章节,如孟德尔遗传定律、连锁遗传、数量遗传等,可安排自主出题两次。
根据题目类型,将全班分成4个小组(每个小组成员数可不限,也适用于大班教学)。每个小组的学生出一种题型,如对于选择、判断和填空题,每人5题;对于案例分析题,每人2题。限定时间内完成题目后要做好汇总并发给学习委员,公布在学习群中,再通过组别轮转的方式优化学生给出的题目,找出错误的地方并进行完善。如出选择题的学生优化判断题,出判断题的学生优化填空题,以此类推。组内学生要有分工,一部分学生负责优化找碴,一部分学生负责归类,一部分学生负责汇总。全部完成后,各组学生将完成的题目发给教师,教师要核查学生的出题情况,在课堂上将一些出彩或较难的题目进行解析和点评。这些题目将形成题库,在后续的测验和期末考试中将抽取部分作为考题。
学生自主出题时可能存在抄袭现象。比如,有学生可能直接抄袭网上试题完成任务,没有认真思考和主动创新;也可能因对知识点的把握不够透彻,出题水平偏低,覆盖不到重点。针对以上问题,教师在授课时要做好备课工作,提炼课程内容,及时分析学生的出题情况,并对学生如何出好题进行引导,传授一些出题的技巧,鼓励学生创新。
三、自主出题模式的效果
学生自主出题,让学生从被动学习转变为主动思考。在自主出题过程中,不同水平和层次的学生会提出不同的问题,学生有很大的自由度,通过出题的反向思维,能够找到适合自己的复习方法和总结方法,激发学习兴趣。同时,学生在出题过程中会对相关知识反复斟酌与思考,极大地锻炼了自身的逆向思维、解决和分析问题的能力。
根据学生的出题内容,教师可以分析学生的学习态度和学习效果,有针对性地教学。比如,有些学生出题时,特别是选择题和填空题时,会简单地将课本上的一句话直接作为题目,说明该学生在学习中一直采用应付态度,对知识点的理解也不够透彻。相反,有些学生出题时会认真思考,巧妙设计,如针对孟德尔疾病章节,设计了一个较为复杂、人数众多的家族病例系谱图(图3),题目紧扣本节重难点知识,说明该学生已经充分掌握了相关知识。
此外,学生出题时要搜索大量的资料,不仅要学会模仿现有资料中的题目,还要学会改造和创新。同时,应用中英文进行双语出题,附带答案解析,也会加强学生对专业术语和英语的应用,对学生的双语学习起到事半功倍的效果。对于学生所出的题目,教师可以作为分析学生学习态度和知识掌握程度的第一手资料,判断学生的思维路径和英语表述是否有误,从而获得有效的信息反馈。
四、课程评价方式
为克服传统期末一考定最终成绩存在的种种弊端,本课程采取多元化的考核方式。传统的课程成绩评定方式多是期末考占60%~80%,平时分占20%~40%。改革课程评价方式之后,期末总评成绩组成呈现多元化:第一、第二、第三阶段的考试成绩各占20%,自主出題成绩占20%,平时成绩占10%,考勤占5%,问卷调查成绩占5%(图4)。全部的教学内容分三阶段考核。平时成绩和考勤成绩主要根据智慧教学平台“雨课堂”中反映出的学生学习情况来评定。该方法注重学生学习的过程性评价,有效地督促学生重视平时的学习,减轻学生的期末复习压力。同时,学生自主出题中的部分题目会作为测验考题,这不仅增强了学生自主出题的积极性,也使学生能够全面复习所学知识。
五、课程改革效果
2019年自主出题模式在两个班级中(2018级生物信息学专业28人、2018级生物科学基地班40人)进行试验教学。为评估该教学改革效果,期末时对68位学生进行问卷调查。问卷调查包括11道选择题和3道主观题,调查成绩占总评分数的5%。选择题和主观题没有标准答案,不会根据学生的选项打分,打分依据是学生对主观题的回答态度。有些学生没有回答主观题,分数只能得3分,所以问卷调查的分数在3~5分。
经统计,70.1%的学生能以认真的态度出题,17.9%的学生应付完成,7.4%的学生迫于压力才完成出题任务。52.5%的学生的题目是自己思考后设计出来的;47.5%的学生出题时会从参考书或网络上搜索的资料对旧题进行改造、创新;93.2%的学生认为该模式对双语学习起到促进作用;94.2%的学生认为该模式能激发其学习兴趣,提高主动性;98.5%的学生认为自主出题模式可以提高自身的分析能力和自主学习能力。同时,学生还对教师的教学方式和教学内容进行评价,提出了很好的建议,加强了师生间的有效沟通和交流,有利于后期教学的改进。
笔者主编的《遗传学实验》自2004年出版以来,承蒙读者厚爱,连续印刷了7次。最近笔者对原教材进行了一次较大规模的修订,修订版教材至今重印了3次。两版教材在本科教学中发挥了一定的作用。本文拟谈谈在该教材编写及修订中,力图激发学生学习兴趣的一些想法及做法,算是在实验教材改革中“凑个热闹”,以期拋出引玉之砖与诸位同仁共同探讨。
一、国内遗传学实验教材中存在的一些问题
据国家图书馆藏书记录的不完全统计,自1979年以来,国内出版的普通遗传学实验教材约有30多种。近年来,一些作者力图打破传统教材的写作模式,努力写出一些新意,但总的来说,国内现有教材尚存在不少不尽如人意的地方。
一是背景知识介绍过于简单,同时又没有提供参考文献或进一步的读物让学生深入阅读。以“果蝇的形态、生活史及饲养方法”这一实验为例。果蝇可以说是世界上研究得最为深入的生物,有关它的文献真可谓丰富。但为数不少的教材写这个实验时,引言部分仅短短的一段,甚至不足300字丨很难想象如此浓缩的文字能让学生充分了解果蝇这种经典模式生物的优点,以及它在遗传学研究中所起的作用。遗传学研究中除果蝇外,还有众多的模式生物。这些模式生物都是些什么?选择模式生物一般都考虑些什么?为什么选择模式生物?这些问题是学生做这个实验时问得最多的。但在这段引言中见不到只言半语。如此惜墨如金或许可以解释为“篇幅限制”,但无论在这个章节最后,还是全书最后,都无法找到相关文献,或引导学生课前或课后深入阅读,或说明作者写作时所引用的信息“典出何处”。学生要看文献,还得自己现找,而作为初学者,学生通常是很难知道哪些是经典文献的。这就失去了作为一本入门教材的引导作用。背景知识简单,大多缘于二手文献多,原始文献少,甚至没有。这是国内实验教材编写的通病,或许这也正是一些教材内容陈旧、缺乏特色、以讹传讹、相互抄袭的重要原因。例如果蝇有多少突变性状?不少教材写的是400或几百种(笔者自己在第一版教材中也传了一次讹),而Lindsley等在文献中记录了4000余种自发或诱发的基因突变,9000余种染色体重排。如果我们在写作时能认真地查一查原始文献,就可以避免这些本不该发生的错误。
二是知识陈旧,缺少科学趣味。以经典实验“果蝇睡腺染色体的制备与观察”为例。在背景知识部分,国内教材的写作模式几乎如出一辙,内容大致包括睡腺染色体的形成原理、尺寸、特征、在研究中的意义。这些知识大部分还是二十世纪三四十年代的。像睡腺染色体的原位杂交技术这么重要的技术进展在这段引言中竟只字未提丨读完这段引言,学生记住了几个陈旧的结论。但睡腺染色体在形态上与普通的染色体有很大的差异,学生如何知道它本质上是一种染色体?这种特殊的染色体与普通的有丝分裂的染色体之间的对应关系是如何建立的?用什么材料制备、观察果蝇的有丝分裂中期的染色体?睡腺染色体在分子遗传学及基因组时代究竟起到什么样的作用?诸如此类学生最感兴趣、最希望了解的知识在这段引言中却无法看到。看完这段引言,学生无从知道作者所提到的结论如何得来,感受不到前辈科学家在获得这些结论时曾做的努力,体会不到科学研究中探索发现的乐趣,看不到科学技术“在曲折中前进”的那种脉络,也认识不到新时代赋予这种结构的新应用。学生知道这种结构有“重要意义”但具体有什么样的意义还是一头雾水。
三是一些实验的材料与仪器之准备、操作步骤或实验结果辨析写得太笼统,太模糊,无法真正起到指导作用。多数实验指导的材料与仪器这部分,写得非常笼统,无论教师准备实验还是学生做实验都非常不便。还以睡腺染色体的制备为例。很多教材在结果辨析部分,对睡腺染色体几条臂的特征仅仅有几句笼统的文字说明,甚至没有说明。这些说明文字,如果写给有经验的研究人员阅读未尝不可,但写给初入门的学生阅读则嫌过简。多年来的教学经验表明,单凭这些文字,学生最多仅能认出第IV染色体丨再以“减数分裂过程中染色体动态观察”为例。一些教材使用的实验材料是蝗虫。蝗虫是观察减数分裂过程的好材料,但以此观察减数分裂过程也存在着一个非常大的问题,那就是如何仅凭着细胞学的证据将减数分裂I与减数分裂丨丨的一些时期(如中期丨与中期丨)区分开?对这个问题,许多教材并未作说明,尽管部分教材附了实验结果照片。这就造成一个问题:学生会操作,能看到结果,但却不知道如何合理地解释结果。
总之,国内_些实验教材给人的感觉:实验课就是操作课,是照着实验指导完成一系列操作,最后交一份报告的课程,因而在启发学生的思路及探索精神方面,则显得比较单薄。实验课的特点决定了老师不可能在课堂上长篇大论地讲解,与实验相关的背景知识主要是靠学生借助教材及相关的文献在课前预习获得。有了丰富的背景知识,才可能正确观察并深入解释观察到的结果,科研如此,实验教学亦如此;而背景知识是否有趣则决定了学生对实验的兴趣,进而影响他对这门课程的兴趣;学生照着实验指导成功做出实验,并真正理解了实验的内容,这是推动学生深入学习的动力。如果实验教材的引言索然寡味,而实验操作又不存在挑战性,学生做出结果又不知道该如何解释,学生学习的热情必然受到影响,从而不利于学生科学精神与创新精神的培养。
二、《遗传学实验》编写及修订的一些尝试
笔者在编写与修订《遗传学实验》时,除了分析国内外同类教材编排的实验内容、写作方法及其优劣得失,以期吸收其长避免其短外,还做了以下两方面的工作:(1)查阅大量的原始文献(而不是二手文献,目的是弄清一些研究的来龙去脉,并力图使教材跟上最新进展;给读者提供准确的信息,避免以讹传讹。所看的文献时间跨度为1890年代直到最近。(2在每一轮的教学中留意收集反馈信息,诸如学生在课上经常问的问题、普遍犯的错误等,并根据学生的反馈,反复调整自己的写作思路。写完稿子后,请上过这门课的学生读一遍,听听他们的想法。因为这本教材的主要读者群体是与笔者的学生们知识水平大致相当的本科生,因此从笔者的大量的学生中反馈的问题具有一定的代表性。
在实验内容上,本教材并没有多少新技术或新材料,所列的20余实验主要集中在经典的孟德尔遗传、微生物遗传、细胞遗传这些方面,但突出了“同样的实验写出不一样的内容”这样的思想。在写作及修订中,针对目前国内教材存在的问题及我国学生的实际,作了如下尝试:
一是在篇幅许可的范围内,背景知识尽可能介绍得详细些,让学生在充分了解实验意义的基础上再动手。像“果蝇的形态、生活史及饲养方法”这一实验,引言中详细介绍了果蝇作为遗传学研究模式生物的优点、目前研究的状况及这种生物对遗传学的贡献。而且这一介绍是放在遗传学实验选材的考虑、模式生物的选择等注意事项这种背景中去讲述,这样就使学生能从广阔的视野看一个小的问题。在每个实验后,附录大量原始文献并对一些经典文献做简要点评,以引导学生深入阅读。这就弥补了由于教材篇幅限制或教学学时限制不能详细讲述或没有讲述的不足,使学生对所做的实验有更深入的了解,从而培养起对专业的兴趣。
二是很多实验的引言是用研究史来写的,即在篇幅许可的范围内,按一项研究发展的历史,尽量将一个实验的来龙去脉交待清楚,还原认识的过程。像果蝇睡腺染色体制备这个实验,笔者顺着研究历史,介绍了睡腺染色体如何_步_步走进果蝇遗传研究并成为重要的工具,使来龙去脉一清二楚。这比笼统介绍睡腺染色体形成的原理或重要意义更能给学生一个清晰的概念,更富有趣味。而前辈科学家巧妙解决科学问题的研究故事,则是启发学生研究思路、培养学生科学精神的最好教材[7]。听完故事,学生也明白了实验原理,自己动起手来“重走路”也更有兴味。学生自己观察到睡腺染色体后,再对照Bridges或Lefevre的图谱,就深深体会到什么是“看似寻常最奇崛,成如容易却艰辛”了。国外一些优秀的遗传学教材,如《Genetics:PrinciplesandAnalysis〉》8],都非常注重相关文献的介绍、研究史的介绍。这也是笔者在修订教材时增加了许多这方面内容的原因。
三是对实验材料、器具与试剂,实验步骤,结果辨析作出清晰的说明。“实验材料、器具与试剂”这一部分的内容,参考了《Geneticslaboratory'nves-tigations》9]的写法,尽可能将所需应用之物准确量化以便老师与学生准备实验;同时,尽量采取图文并茂的方式讲解实验步骤、结果辨析,特别是一些要点、难点更是详细说明。如“动植物减数分裂过程中染色体标本的制备与观察”这个实验,在修订本中,对学生难于理解的蝗虫的减数分裂丨与丨丨中几个重要的分裂相特征、识别要点进行详细说明,让学生不仅能操作,同时也能真正读懂实验结果。
除了上述三点外,在教材的写作及修订中,笔者还做了如下的努力:
一是在第二版中,根据多年教学反馈,特意增加了两个放在全书的最前面的“非遗传学实验”的章节,分别介绍如何系统地记录实验结果及如何撰写实验报告。这么做的目的,是因为做记录、写报告是一个实验完整的一部分,尤其是报告,不仅可反映学生实验结果如何,更反映学生对一个实验是否真正了解,可谓是一个实验中最重要的部分。正如一项研究只有当论文公开发表才算结束一样个实验只有当完成报告时才可谓结束。在长期的教学过程中,笔者发现很多学生这方面的基本知识都没有。但似乎目前国内很少有教材谈及这些内容,在教学实践中这些内容也是“无人管辖区域”。反观国外诸多高校,则在这方面做得比我们好得多,例如,一些高校的网站上,详细介绍记录的方法[1W1],而一些高校则设有专门的写作中心[〜3],对诸如论文、实验报告的写作都有详细的介绍。这种做法值得我们借鉴。
二是在每个实验的最后一部分是“进一步的问题”。在这部分内容里,引导学生关注与实验相关的问题,让学生去思考,而不是简单地“交一张片子”或“画出某某结构”,以增加学生学习的兴趣。如“X染色质小体检测”这一实验中,“进一步的问题”就是引导学生思考:染色质小体检测如何用于重大体育赛事的女选手遗传性别的检测,而这种检测存在什么样的问题,最终为何无疾而终?三是注意科学性的同时,还尽量注意人性化。比如:在全书的开始部分,有一张“实验安排”表,以便教师统筹规划海个实验的开始,则有一张或数张与该实验相关的科学家照片及生平、成就的简要介绍,使学生心目中的知识英雄不再是抽象的名字;版式尽可能美观大方,看起来不让人觉得沉闷;使用的语言也尽量平实,而不故作艰深。
三、《遗传学实验》在教学实践中使用的效果
前文谈到,在每一轮的教学中,笔者比较注重收集学生的反馈信息。这个信息包括学生对教材材;作为学生,他们在课上听过课并亲手做过实验,对教材的优劣得失最有发言权。从学生反馈的信息及教学实践看,笔者在这本教材中所做的改革尝试收到如下的效果:
一是引言内容丰富,增加了教材的可读性;而对研究史与研究思路的剖析,学生感觉“比较有意思”,提高了学生学习的趣味性;文后不少经典参考文献,可供学生深入学习时参考,使他们的视野不被一本教材所拘束,加深了他们对一个实验的理解。笔者自己在教学实践中,在每一堂实验课前,都推荐二到三篇的经典文献让学生课前预习,
而在课堂讲授引言时,通常也是将一些经典文献串起来。这些做法方面使学生加深了对一个实验的理解,另一方面,使他们也逐渐地学会查文献、看文献的好习惯,而查文献、读文献则是科研最重要的基本功。