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关 键 词: 地方高校; 遗传学;实验教学; 教改;
遗传学是生物学中最富于综合性的中心学科之一,也是生命科学中发展最迅速的前沿的学科之一。自 1900 年孟德尔定律被重新发现以来,遗传学取得了很大的发展,阐明了许多遗传学现象和规律。进入 21 世纪之后,科学家对线虫、果蝇、拟南芥等动植物以及人类基因组计划的初步完成,更加突现出遗传学在生命科学中的核心与前沿学科的地位。遗传学是一门实验性很强的学科。遗传学本身的发展离不开大量而设计周密的实验研究,因此遗传实验课程是开展遗传学研究的重要基础。通过实验教学,不仅可以使学生在实验过程中加深对遗传学现象和规律的认识,更重要的是培养学生进行遗传学及相关学科研究工作的能力。
1.优化师资队伍结构
遗传学实验课程的教学在很多地方院校是由一个教师负责教学和实验,这样就会导致教学质量的下降,面对这种情况,地方院校就应优化师资队伍结构,组建一支具有较高的学术水平和教学水平、结构合理的高素质实验教学队伍,由1-2 名遗传学理论课程的教师和1-2 名多年承担遗传学实验教学的老教师为课程负责人,以硕士及以上学位、且具有从事经典和分子遗传学研究工作经历的教师,或承担过两轮以上遗传学及实验教学任务的教师作为课程教学队伍,形成一支教学经验丰富,老中青合理搭配,学缘来源广泛的遗传学及实验教学队伍。
2.建立高水平、综合性的遗传学实验教学平台
近年来,由于学科的迅速发展和植物科学领域研究工作的不断深入,许多新的实验方法和实验技术不断涌现,使得原有的实验项目不能充分满足培养创新型人才的要求,有必要增设新的实验项目。同时,为了培养学生的创新能力,要逐步减少验证性、演示性实验,增加设计性、综合性实验,通过设计性、综合性实验可以实现以学生自我训练为主的教学模式,更好地掌握实验原理、操作方法、步骤,全面了解仪器设备的性质并正确地使用仪器,锻炼学生思考问题、分析问题和解决问题的能力,提高学生的创新思维和实际动手能力,而现有的仪器设备条件不能满足综合性设计性实验的要求,降低了教学效果;另外,由于招生规模的扩大,导致原有实验设备的数量严重不足。为了改善遗传学实验课程的教学条件、提高教学水平,极有必要在现有基础上,按照人才培养目标、学科发展和社会经济发展的要求,优化实验室布局,添置新的仪器设备,增加新的实验项目,建立高水平的遗传学实验教学平台,提高实验室的共享性和和仪器设备利用率,改善实验技术条件和工作环境。提高实验教学水平和学生的专业素质,培养学生的实践能力和创新精神.
3. 完善实验教学内容
在很多地方院校的实验教学内容主要是研究动物、植物、微生物和人类的经典遗传学内容,而细胞遗传学、分子遗传学等教学内容由于条件的限制而不能开设,从而导致实验教学内容不完善。根据教育部《关于加强高等学校本科教学工作,提高教学质量的若干意见》( 教高[2001]4号) 中的有关文件要求,遗传学实验教学内容要不断进行完善:不但要涵盖经典遗传学、细胞遗传学、分子遗传学、发育遗传学、群体遗传学、数量遗传学、生物信息学和基因组学等,而且要涵盖动物、植物、微生物和人类等研究对象的遗传学实验。通过不断完善实验教学内容,建立“基础性综合性研究( 设计、创新) 性”逐层递进的实验教学体系,使学生从生物的整体水平、细胞水平和分子水平等方面逐渐加深对遗传学知识的理解,培养学生的实验动手能力、综合实验设计能力和创新能力。
4. 开放实验室
为提高实践教学水平,提高学生实验动手能力和创新能力,必须全面实施实验室开放。开放式实验教学是培养学生实践能力和创新意识协调发展的重要途径,也是高校实验教学改革的必经之路,是克服实验流程较长与每次实验课时有限之间矛盾的有效方法。实施全天性开放实验教学,是增强学生实验兴趣、提高实验主动性、加强动手能力培养的有效措施。
5 .加强科学研究,进行“产学研基地”的建设,培养科研人才,带动地方经济的发展
我国是世界上最大的粮食生产和消费国,粮食安全是关系国计民生的大事。粮食生产及与之配套的产业快速发展需要一大批技术人才,尤其是复合型、创新型生物科学技术人才。复合型、创新型人才的培养离不开创新技术和实践经验,社会也需要研究成果尽快转化为现实生产力,“产学研”的有机结合是培养复合型人才的关键。实验课教学不但要重视基本实验技能的培养,更重要的是发现问题、思考问题、解决问题能力的培养,这一过程更离不开大量的实践锻炼。在大型种子公司、基层农技推广站、科研院所建立高水平的“产学研基地”,不但可有效提高学生的学习兴趣,而且可有效增加社会实践能力。
综上所述,调整遗传学专业资源、提升遗传学实验教学的革新、科学有效的实现专业教学与实践基地的有机结合,是提高遗传学实验教学的有效途径,可为地方院校的遗传学的教学改革提供一个思路,同时培养大量的高素质科技人才,促进地方经济的可持续性发展。基金项目:贵州省教育厅自然科学研究项目(黔教科(2010070)号);贵州省科学技术基金项目(黔科合J字[2012]2001号);贵州省教育厅功能材料与资源化学特色重点实验室专项基金(黔教高发[2011]278号);
参考文献:
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关键词 生物工程 遗传学 教学体会
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2015.10.058
Some Experiences in the Process of Theoretical
Teaching of Genetics for Bioengineering
WANG Lunji, JIU Min, MA Liping
(College of Food and Bioengineering, He'nan University of Science and Technology, Luoyang, He'nan 471023)
Abstract According to the problems existing in the process of theoretical teaching of genetics for our bioengineering and with several teachers' teaching practice, reasonable selection of materials, avoiding duplication of interdisciplinary teaching, how to improve teachers' teaching ability and training the ability of students to participate were introduced in this article in order to change the traditional teaching model and improve the teaching effectiveness.
Key words Bioengineering; Genetics; teaching experiences
遗传学是研究生物的遗传、变异规律,探索生命起源和生物进化机理的科学,是生物工程相关专业的专业基础课程。近年来,随着遗传学的快速发展,遗传学新理论、新技术、新方法不断涌现,研究范畴不断拓宽,研究内容不断深化,教学内容也就越来越多,其教学内容与分子生物学、细胞生物学、生物化学等课程内容重叠的问题日益严重。①然而,随着高等教育教学改革的不断深入,遗传学的理论教学时数越来越少。就我们生物工程专业而言,遗传学的理论学时已压缩为48 学时,授课内容的增加与授课时数的锐减形成了尖锐矛盾。在这种新形势下,为了提高本课程的教学质量,只有结合自身专业的实际情况,采用先进的教学理念,科学合理构建教学内容。近年来,本专业的几位授课教师在平时的理论教学过程中,结合自身经验及专业特点开展了一系列卓有成效的探索,并根据实际情况作适当的教学改革尝试,现就教学过程中遇到的问题及其解决方法谈些体会。
1 在教学过程中遇到的问题
1.1 教材的选取问题
近年来,随着遗传学的快速发展,遗传学新理论、新技术、新方法不断涌现,有关遗传学的教材也可算是琳琅满目,故此,如何在众多的遗传学教材中选取适合我院生物工程专业的理想教材,也是几位执教遗传学课程的老师多年来一直很是头疼的大事。
1.2 如何解决授课内容的增加与授课时数锐减之间的矛盾
遗传学作为生物工程专业的主要基础学科,同其他学科之间存在广泛的交叉和融合,导致遗传学教材的很多内容与其他课程教材的内容重叠,不仅占用了遗传学教材的篇幅,而且造成教学的混乱,众所周知,任何一本遗传学教材中所包含的内容都在10章以上。但随着高等教育教学改革的不断深入,遗传学的理论教学时数越来越少。就我们生物工程专业而言,遗传学的理论学时已压缩为48 学时,授课内容的增加与授课时数的锐减形成了尖锐矛盾。如何在有限的授课时间内有效讲授本学科内容,也是生物工程专业老师们时常讨论的关键问题之一。
1.3 教师授课水平与学生期盼之间的矛盾
众所周知,授课是一门技术,应付容易,讲好真不容易。由于遗传学是一门理论性很强的课程,对于资历较浅的老师而言,要想真正地把遗传学这门课讲授好也不是很容易的。随着信息技术的发展,学生对老师授课水平的期盼也逐日升高。这就迫使授课老师们不得不努力提高自己的讲课水平,以满足学生不断增高的期盼要求。任何一位老师都有提高自身授课能力的方法手段,但收效也各有不同。几位授课老师在此方面也做了不少的尝试,取得一些值得借鉴的经验。
1.4 学生对课堂参与程度较低
现有的教学现状多为老师在讲台上对授课内容喋喋不休,同学们在下面低头倾听,究竟授课效果如何,那是老师们的事情,师生之间的互动相对较少。如何最大限度地让同学们参与课堂,吸引同学们的学习兴趣也是老师们非常关注的问题之一。
2 遗传学理论教学方法改革的探讨
几位笔者在教学实践中,针对所面临的诸多问题,进行了初步的改革尝试。
2.1 教材的合理选取
近几年来,由于教师外出进修学习的原因,遗传学的教学工作先后由纠敏、汪伦记和马丽苹三位老师执教。不同的老师对遗传学授课内容的侧重点有所不同,对遗传学课程教材的选取也各有己见。第一位讲授生物工程专业遗传学的是纠敏老师,她根据当时的教学大纲,选取了朱军教授主编的《遗传学》教材,该教材略侧重于农学类遗传。后由于纠敏老师到浙江大学进行访学进修学习,该遗传学课程由汪伦记老师接手执教,他认为生物工程专业的遗传学要有生物工程专业的特色,不应该侧重于农学遗传,随后将遗传学课程的教材由朱军教授主编的《遗传学》改为由陈三凤主编的《现代微生物遗传学》,侧重于微生物方面的遗传。后由于纠敏和汪伦记两位老师出国进修的原因,该遗传学课程改为马丽苹老师进行执教。我们三位老师时常坐在一起商讨遗传学教材的选取问题,朱军教授主编的遗传学略侧重于农学,不能显示生物工程专业遗传学的特色,汪伦记老师选取的现代微生物遗传学,侧重于微生物,知识面相对狭窄一些,并且研究生课程也开有微生物遗传这门课,学生存在重复学习之嫌,固在进行教学大纲重新制订之际,即将教材选定为由刘庆昌主编的《遗传学》,该教材文字精练,图文并茂,通俗易懂,具体内容科学合理、深入浅出,便于学生理解和掌握。经过近两年的课程讲授,该教材内容一方面解决了朱军教授主编的《遗传学》略侧重于农学之嫌,另一方面也解决了《现代微生物遗传学》侧重于微生物的不足,同时授课内容也得到同学们的认可。
2.2 集体讨论教学大纲,避免交叉学科授课内容的重复
众所周知,遗传学教材中的部分内容与其他课程有着相互交叉、相互渗透的情况,②因此,遗传学的授课内容与其他课程存在不同程度的重复,如“遗传的细胞学基础”是《细胞生物学》的重点学习内容;“遗传的分子基础”、“原核生物基因的表达调控”、“真核生物基因的表达调控”则是《分子生物学》学习的重点;“DNA 损伤修复”在《生物化学》中也已有介绍。对此,全系教师利用2014年生物工程专业教学大纲重新修订的大好时机,多次召开全系教师大会,针对如何避免生物工程专业不同课程间授课内容重复的大问题进行充分讨论,明确各自的教学重点,避免课程内容重复,一改以往同一内容多次重复的局面,学生对此感受明显。
2.3 旁听资深教授讲课,提高教师自身教学水平
遗传学是一门理论性非常强的课程,对于一些年轻的老师来说,要想真的把这门课程讲授好并非易事。目前多数老师往往利用网络资源,查阅相关资料完善课件,认真备课,通过自己的努力,来提高自己的教学效果。但纠敏老师讲述了她提高自身教学水平的另一种方式,就是旁听资深教授的讲课。纠敏老师曾经连续听取3位资深教授的遗传学课程的讲授,收益匪浅。通过听课,一方面使自己对遗传学相关知识点有了更深刻的理解,另一方面,不同的老师其侧重点不同,讲授的方法也不同,取人之长,补己之短,对自己的讲课水平的提高大有好处,是一个提高教师教学水平的一条理想途径。
2.4 合理指导学生进行课外阅读,提高学生自我获取新知识的能力
我们一方面通过老师自身的努力,尽可能结合最新学科动态,以更新和充实教学内容,解决教材滞后于学科本身的发展及一些新的研究进展无法及时进入教材的缺陷;另一方面,我们认真选取一些适合于学生自学的参考书供同学们课外阅读,然后根据阅读的内容在课堂上进行讨论,改变以往的老师课堂上喋喋不休、学生被动听课的局面,鼓励同学们积极参与讨论,并将参与讨论的积极程度作为考核学生平时成绩的一个重要方面。通过学生积极参与的课堂讨论,使学生因兴趣而学问,达到课堂教学的艺术升华。③
3 结语
通过几位老师在教学过程中的诸多努力,经过两学年的改革尝试,本教研组的老师均发现同学们学习积极性大大提高,学习效果也较以往大幅度增高。近年来,几位老师也在着手完善遗传学网站和教学平台、试图采用双语教学等方面完善遗传学理论课程的教学工作,共同期待一个良好的理论课程教学效果。
注释
① 闫荣玲,廖阳,李常健,张敏.《遗传学》课程教学体会与改革[J].湖南科技学院学报,2014.35(5):97-98.
由于遗传学在生命科学中具有不可替代的重要作用,其教学方法、教学模式的探索和研究近些年倍受关注。近年来,研究性教学在各高等院校不断地被提出,黑龙江八一农垦大学生命科学学院也把研究性教学改革不断地深入到各学科教学中去。作为遗传学教师,笔者在教学过程中不断地进行着研究性教学的实践和思考。
研究性教学是在‘‘发现学习模式”和瑞士皮亚杰的“认知发展学说”的理论基础上发展起来的,其认为学生学习的过程与科学家研究的过程在本质上是一致的,强调将教学与研究结合作为大学教学的基本思想,注重提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,对培养创新型人才非常重要。研究性教学模式的核心理念是以实践中的真实问题为基础,将学生置于真实的情境中学习,培养学生的学习能力、创新能力和实践中的动手能力,增强学生对工作的适应能力,使教学与研究相统一m。研究性教学是以学生为主体,以问题为核心(PBL)去获取知识和应用知识的教学模式。研究性教学的内涵主要包括:教师把研究的思想、方法和取得的新进展引入教学活动;教师以研究的形式组织教学活动,打破原有的完整的学科逻辑和机械的顺序;学生积极参与研究之中,在研究中学习、成长,养成独立思考的气质和批判。
笔者根据研究性教学的规律及遗传学学科的特点,在教学过程中对以下几方面的问题进行了探索和实践。
1发挥学生的主动性和创造性,培养学生的思辨能力和独立思考能力
党的十指出,科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑,必须摆在国家发展全局的核心位置。要坚持走中国特色的自主创新道路,以全球视野谋划和推动创新,提高原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新的能力,更加注重协同创新。这一论述充分体现了科技创新在经济和社会发展中的重要地位,也为高等教育提出了未来人才培养的方向。大学作为本科生培养基地,肩负着培养有创新精神和实践能力的高素质人才的重大历史使命。高校毕业生的质量直接关系到一个国家科技人才的整体实力和水平,高校教师如何改革现有的教学方法和模式,培养具有学习能力、自我创新能力的大学生,是目前教育教学过程中亟待解决的问题。
研究性教学模式具有极强的实践性。研究性教学模式特别注重教学与研究相结合,理论与实际相统一。研究性教学模式不只强调背诵、理解复述和模拟,而是注重培养学生的科学思维、自主意识、团队协作精神和工作责任心,强调培养学生获取与归纳整理信息的能力、分析解决问题的能力、展示成果与表述观点的能力。创新能力的培养不可能仅依靠获得知识,很大程度上还依赖于学生的直接经验的积累,因此切实加强研究性实践教学,对提高学生的实践能力是至关重要的。创新型人才的培养目标要求学生既要学会动手又要学会动脑;因此,教师在教学过程中要树立研究性教学为主的教学观,运用正确的教学法,积极探讨、推动教学研究和改革,培养学生主动探求知识的主体精神,动手、动脑的能力和创造性思维及创造精神。研究性教学过程从讨论问题开始,需要涉猎大量的资料,课程学习本身不仅在于学习知识,还在于掌握学习知识的方法。研究性教学以学生为主体的教学模式强调了学生在学习过程中的核心地位,教师只起引导、示范、鼓励、辅导和监控的作用,这种模式可以最大限度地调动学生学习的主动性和积极性,培养学生自主学习及独立分析和解决问题的能力。在遗传学的教学过程中可以采用问题式、讨论式、互动式课堂教学,从而达到更好的教学效果,在客观上具有一定的可行性。以学生为主体的教学模式关键在于课前的认真准备和教师在课堂上的灵活调控。
2专业知识教学和实验技术教学相结合
遗传学是一门在实验基础上发展起来的学科,尤其是现代遗传学技术的突飞猛进发展和遗传学知识的大量增加,都给学生的学习带来了一定的难度。因此,遗传学采用什么样的授课方法才能使学生掌握基本知识,提高学生的创新能力一直倍受教育工作者的关注。一些遗传学教师的教学经验表明,在遗传学授课过程中,适当地讲授遗传学研究的基本实验技术和遗传学研究材料的获得方法对帮助学生理解遗传学知识是非常重要的。例如,在介绍分子标记选择辅助育种的研究进展时,对分子标记的定义、类型、发展和每种标记的用途进行讲解,对遗传学研究材料如重组自交系和近等基因系群体的构建方法及其在基因定位和育种研究中的应用等知识进行回顾,大大增强了学生对专业知识的理解。在实验技术的教学方面,应不断地给学生介绍最新技术在遗传学研究中的作用以及不同技术在某一研究领域的时效性3。在内容上,尽量安排生动丰富且易于操作的实验项目,增加一些设计性和综合性的实验项目,尤其是近期,随着表观遗传学研究的日渐深入,适当地增加该方面的实验课程对帮助学生理解基于非基因序列改变所致基因表达水平变化,如DNA甲基化和染色质构象变化等表观遗传学对生物性状的改变所起的作用,可以开展表观遗传抑制剂对细胞周期调控的分析及RNA干扰基因沉默的遗传分析等实验。
3为学生提供具有时效性、权威性和新颖性的阅读材料
随着遗传学科的快速发展,研究领域不断拓宽,新技术、新成果不断涌现,任何一部教材都难以跟上遗传学快速发展的步伐,因此必须借助网络等媒体实现知识的不断更新。在教学过程中,教师可适当地借鉴〈(Science〉〉、《Nature》以及分子细胞生物学领域的一些国际权威杂志上的综述性文章作为教学中的补充内容,使学生在学习经典遗传学理论的同时,对分子遗传学和现代遗传学的发展有更深入的理解。如在研究癌症的遗传学基础时发现,一半以上癌症的发生过程中伴有p53突变。p53在正常细胞中寿命短、含量低,与细胞周期控制、DNA修复、衰老、血管生成和细胞凋亡密切相关。当p53发生突变时,细胞逃脱正常细胞生长的限制,使突变从一代细胞传到下一代细胞,这为癌症的发育创造了条件。在给学生授课的过程中,跟踪遗传学的最新研究动态,如引入p53等遗传学研究进展,可大大激发学生学习的积极性?。表观遗传学目前也是遗传学重要的补充,如乙酰化酶家族和染色体易位、转录调控、基因沉默、细胞周期、细胞分化与增殖以及细胞凋亡相关,从而对生物体的性状产生了影响。而非编码RNA不仅能对整个染色体进行活性调节,也可对单个基因活性进行调节,它们对基因组的稳定性、细胞分裂、个体发育都有重要的作用。在教学过程中,适量增加表观遗传学的知识,可以极大地丰富学生的知识量及对科技前沿知识的认识,为提高学生的科技创新能力奠定基础。
4案例式和情境式教学相结合,激发学生内在的学习动力
案例教学法(Casemedthodteaching,CMT)是根据教学目标和培养目标的要求,在学生掌握了有关的基础知识和基本理论的基础上,教师在教学过程中选择典型案例并以恰当的形式给学生展示,把学生带入一个特定情境中,在教师的指引下由学生自己依靠其知识结构和背景,在这种案例情境中发现、分析和解决问题,培养学生运用理论知识并形成技能技巧的一种教学方法5。案例教学法最大的特点就是模拟实践经验,增强学生实践的能力。遗传学教师在注重理论知识讲授的同时,要穿插与实际生活密切相关的大量案例,培养学生分析问题和动手实践等能力。
在遗传学教学过程中,注重教学内容与人类生活及人类疾病相结合,加强学生对教学内容的认识和遗传知识的深化。在讲授单基因遗传病、多基因遗传病和染色体病时,可与临床中真实的遗传病相联系,如常见的单基因遗传性疾病一白化病、苯丙酮尿症、黑尿症、先天性聋哑、高度近视,多基因遗传性疾病一原发性高血压、支气管哮喘、冠心病、青少年型糖尿病、类风湿性关节炎、精神分裂症、癫痫、先天性心脏病,染色体遗传性疾病一“21三体”综合征、猫叫综合征等。针对这些疾病,巧妙设计引导式问题,囊括大纲要求的知识点,突出遗传学的课程特色。在该模式下的教学过程中,学生不是被动地学、记忆和理解教师所教授的知识,而是在教师的指导下,将学生置于可以从不同角度看待事物的环境,问题情境便能够吸引并维持他们的兴趣,使他们积 极寻找解决问题的方法,创造性地得出结论,从而激发学生学习的内在动力。
5加强遗传学教师师资队伍建设,为研究性教学提供人才保障
过去,很多高校过于注重结果性评价而忽视过程评价,无法对教师的研究性教学能力和学生的实践能力作出公正而又科学的评价H。目前,黑龙江八一农垦大学已经非常重视研究性教学的实施,并为此做出很多努力和尝试。遗传学作为生命科学的重要课程,其教师队伍的整体水平是制约教学效果的一个重要因素。没有一支高水平的教师队伍一切将成为空谈。为了提高研究性教学水平,学校组织教师到优秀研究性教学能手的课堂上听课,通过学习其他课程的课堂教学方法、教学模式,为遗传学更好地进行研究性教学提供了教学案例。此外,学校年轻的遗传学教师可以通过培训、进修等形式提高专业水平。最后,如果想成功地进行研究性教学,授课教师必须进行学科专业的科学研究。授课教师要随时关注遗传学领域的最新发展动向,将权威杂志中介绍这门学科研究的新概念、新发现、新思路和新方法的文献综述引入课堂。这些参考文献学术水平高、内容新、难度适中,开阔了学生的视野,对他们很有吸引力。教师只有通过科研,才能真正理解本学科教材的内在联系,把握住本学科的发展趋势,及时吸纳学科内最新科研学术成果,适时地把学生引入本学科知识和科研的前沿,引导学生在科研实践中增长才智、得到锻炼,激发学生的创造欲望,通过科研、实验等手段培养学生的创新能力。
现代医学的研究已经证明,人类的健康取决于人的遗传结构及其与周围生活环境相互作用的平衡。当这种作用达到平衡时,人类处于健康状态,当这种平衡被打破时,人类就出现疾病[1]。将人类疾病按照环境与遗传因素作用的大小来分,可以分为三类,第一类完全由环境因素引起的疾病,如外伤、食物中毒和非正常死亡等;第二类完全由遗传因素引起的疾病,如白化病、进行性肌营养不良等;第三类即由环境与遗传因素共同起作用而引起的疾病,即通常称为复杂疾病。现代医学认为除第一类疾病之外,人类所有疾病的发生、发展和转归都与遗传物质(DNA)的直接或间接变化相关。全球人类基因组计划(HGP)的总负责人、美国著名学者Fran-cisCollins认为现代医学的发展已经进入基因组医学时代(theeraofgenomicmedicine),遗传医学正逐步融入医学科学的主流(mainstream)[2]。一般而言,某一致病基因被发现后,几个月内即可用于临床诊断疾病,而疾病相关基因也只需要2-3年就可用于评估患病风险。应用分子生物学技术进行常见疾病如感染性疾病、遗传性疾病和恶性肿瘤等的诊断,已成为国外医疗机构的常规项目,也是衡量一个城市和地区整体医疗水平的重要指标。在现代医学的教育体系中,医学遗传学渗透到了分子生物学、生物化学、病原生物学、胚胎学、生理学、肿瘤遗传学、药物遗传学、遗传毒理学、细胞遗传学、行为遗传学、表观遗传学和发育生物学等许多相关学科,在基础与临床之间起着一座桥梁的作用,是一门桥梁学科[3]。基于科学技术与医学遗传学迅猛发展的今天,怎样在医学生中开展医学遗传学的教学值得深思。
1合适的教材是教学之根合适的教材是课堂教学的重要保证。国内有许多遗传学专家,其各自编写了不同层次的教材,各有优势,各具特色。例如夏家辉主编的研究生用教材(人卫版)、李璞主编的面向21世纪医学遗传学教材(协和医大版)、陈竺主编的7年制规划教材(人卫版)、傅松滨主编的普通高等教育“十一五”国家级规划教材全国高等医学院校教材、左及主编的5年制统编教材(人卫版)、孙开来主译的由Collins等人撰著的医学遗传学原理(科学版)等,对我国的医学遗传学教育都起了非常重要的推动作用。我们多年来采用傅松滨主编的教材。该书言简意赅、深入浅出、图文并茂、清晰流畅,较受师生欢迎。但上述教科书也存在一定的缺憾。例如,它们均病例病案少,基本以分子遗传与细胞遗传学基础、药物遗传学、生化遗传学、免疫遗传学等主题为切入点的编写方式,使师生感到医学遗传学是将上述各学科硬拉在一起形成的学科,与临床距离远,难以激发学生学习兴趣,不利于教师教学与学生学习。另外,现在的教材中研究前沿成果比较少,特别在临床医学中的应用即解决实际问题的内容非常欠缺,医学遗传学作为基础学科,学生却误认为在临床基本上用不到,很难碰到遗传病,即缺乏实用性的内容。因此传统的教材抑制了学生的学习兴趣、抹杀了医学遗传学在医学中的重要地位,因此急需一本以问题为先导、增加临床病例并附有病案分析的基础与临床相结合的医学遗传学教材的问世。
2高素质的教师队伍是教学之本
医学遗传学是医学基础教学的重要学科,是基础与临床相结合的桥梁学科。高素质的教学队伍是好的教学效果之本,因此,高素质的师资队伍建设显得尤为重要。高素质的教师应从以下几个方面评价:①应具有以人为本、敬业奉献的精神;②应该继续教育与培训,与时俱进,抢占信息技术的制高点;③应该具有扎实的教学基本功,包括有渊博的知识,有很好的表达水平,有较强的综合分析归纳问题的能力,有较强的组织教学能力和科研能力等。作为教师应具有很强的优化教学内容能力,因为医学遗传学的课程课时比较少,内容多,因此要精简浓缩内容。合理利用网络搜索出最近的一些医学遗传学临床病例,及时更新多媒体课件,增加动画、病例图片,提高学生学习兴趣。医学遗传学的发展非常迅速,人类基因组计划,遗传病基因诊断、基因治疗等新的研究进展不断被纳入教学范围,因此及时掌握医学遗传学的最新动态非常重要。而网络资源具备的信息量大,因此教师应该具有较强的利用网络资源的能力,使自己的课堂教学内容丰富、知识量大。多媒体课件的制作、教学设计是关键,因此,教师应该具有较强的制作课件的能力,要通过分析课件的用途,选择合适的软件,确定页面的大小等内容,制作出高质量的多媒体课件。
3教学手段方法是教学之源
传统的教学是“教师、教材、学生”三要素组成的面授填鸭式教学模式,学生的主体作用发挥不大。随着科学技术手段的日新月异,特别是网络的不断普及及素质教育的推广,除了传统的教学以外,一些新的教学方法应该不断地推进到课堂教学当中。首先,应该采用传统的教学与PBL法相结合。由于学生能力在不断地培养之中,医学遗传学课程一般设置在第一、三学期,对于刚进入大学的学生来说,独立学习的能力还欠缺,所以应该在传统教学渗透现代化的教学理念。第二,应该采用病案分析的方法进行教学。医学遗传学是中学所学生物学知识的继续与加深,特别是理科生有一定基础,如果在高等学校学习时只是简单加深,使其误以为医学遗传学知识与中学阶段的生物学知识一样,感觉在“炒现饭”,这样会磨灭学生对这门课程学习的兴趣。在现代遗传学认为“所有疾病都与遗传有关”,典型病例比较多,在讲授知识时引入病例,将学生引入特定的情景中,引导学生对病例进行分析,提出问题,并解决问题。病例教学作为一种生动直观的教学模式,既能加深学生对理论知识的理解和记忆,也有利于实现教学方式从灌输式向启发诱导式的转化,使学生能自觉、主动、创造性的学习,培养学生批判性思维的能力[4]。医学遗传学的研究对象为人类的遗传病,研究遗传因素与疾病的内在联系。因此在讲授各类遗传病时,应引入临床真实病例,使学生在分析讨论过程中理解和巩固基本概念、基础理论,不仅能激发学生的学习兴趣,而且有助于加深学生对疾病本质的认识,培养医学思维。例如,在讲授多基因遗传时,首先给出唇裂腭裂的患者照片,使学生直观感觉认识唇裂腭裂是遗传病,而且是多基因遗传病,同时选取真实病例,譬如王菲的女儿也是其中的患者,以明星效应激发学生兴趣。在课堂上引导学生逐步分析多个家系系谱,使学生理解和掌握多基因遗传病的发病特点等讲授重点和难点。第三,学生参与的互动教学模式。目前的教学模式还是属于灌输式(填鸭式),教学中应充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用,让学生主动去学习知识,真正参与到教学活动中来。在轻松、活跃的课堂氛围中给学生提供展示的平台。例如在教学中可试行学生讲课的方法,选择一章难度较小的章节留给学生讲授,提前一周布置任务,让学生利用课余时间搜集资料,准备课件。例如染色体一章第一节染色体的形态结构与种类内容简单,学生通过查阅资料,准备课件,应该可以更好的理解这堂课的内容。由于平时的教学都是教师教,学生学,因此这种教学形式的偶尔转变有利于提高学生的学习兴趣,同时对参加讲课的学生也是很好的锻炼。最后,基于网络平台的教学应用。现在信息技术深入到我们工作学习生活的各个角落,利用网络平台进行教学势在必行,这也是近几年来教育部为培养高素质人才的要求。因此,未来高校课程必将向着信息化和网络化的方向发展。医学遗传学这门课程也应该顺应网络化的趋势。医学遗传学已经建设成为校优秀课程,我们现在着手进行了网络平台建设,该平台将为师生搭建一个医学遗传学探究式的教与学互动的网络空间,使师生在此平台上互通信息。
4科研是教学之生力军
科研工作是促进学科建设和发展与培养创新人才的基本途径,也是提高教师的业务素质及学术水平和提高教学质量的根本保证。科研能使学生学术思想活跃,课程内容理解深透,授课生动,讲解自如,能使学生真正弄懂教材内容,从而启发其学习兴趣,培养科研思维和启迪创新精神。认真钻研的教学态度能加深对知识的理解,拓宽知识面,有益于科研思路的确立和开拓科研新领域[5]。我们医学遗传学的教学团队,均为硕士以上学历,在遗传学、分子生物学、肿瘤分子生物学方面均取得了一定得成绩,这对医学遗传学的教学工作起到了推波助澜的作用,相信在教学团队的一致努力下,医学遗传学的教学与科研将踏上一个新的台阶。
关键词:遗传学 教学改革 生物教学
遗传学是生物学的重要组成部分,也是高中生物学教学中的重点和难点内容。如何编好这部分教材,深入浅出地向学生传授遗传学知识,是许多生物学教育工作者致力于探索的课题。本文拟结合近期的教学实践和对几本较新版的美国高中生物教材的初步研究,从以下几个方面谈谈对新编高中生物必修教材中遗传学部分编写的一些想法。
一、教材体系的编排
现行高中生物必修教材中,第五章讲授《遗传和变异》。首先讲述现代分子遗传学的基础知识,即基因的本质、复制和表达,然后介绍孟德尔的经典遗传学工作,即分离规律和自由组合规律,用现代遗传学理论分析这两个遗传规律的实质。有人对这种编排体系提出了不同看法,认为应该参照高等学校教材《遗传学》的编写顺序,遵循遗传学的发展史,先介绍孟德尔的经典遗传学,再讲述现代分子遗传学,这样才更符合人们的认知规律,有助于学生了解科学家研究问题的思路和方法,有利于培养学生探索性思维的能力。
中学生物教学在培养目标和课程设置等许多方面与大学教学不同。大学教育培养的是高层次的专业人才。在大学里,《遗传学》专业课常常开设一年的时间,讲授的内容非常深。而高中生物必修课是为高中生将来就业或继续深造打基础的,讲述的是最基本的生物学知识。遗传学的内容作为高中生物课的一个组成部分,所占课时数非常有限,一般只讲授十几个课时。因此,我们在考虑教材体系的编排时,要认真研究教学大纲的要求和高中学生的年龄特点,按最有利于学生有效地获取知识的方式进行教材体系的编排。ト绻教材先讲述孟德尔的工作,用孟德尔假设的“遗传因子”来解释遗传规律,那么在讲述了基因的本质之后,还得用现代遗传学的“基因”概念从分子水平再次进行解释,才能给学生一个完整的、迄今为止人们所获得的对遗传规律实质的认识。但是第二次的解释由于受课时和学生的接受能力等因素的制约,难以在问题的实质上比第一次解释得更深刻,从而不可避免地导致了知识的简单重复。现行教材在揭示遗传规律的实质时,因为已经有了现代分子遗传学的知识做基础,所以给学生介绍的是这一领域的许多科学家多年来研究成果的经验总结,为学生高效地获取前人智慧的精华创造了条件。
由此可见,新编高中生物必修教材中遗传学部分的内容编排还是应该以现行高中生物必修教材的体系为基本框架,在新颁布的高中生物教学大纲的指导下做适当的改革和调整,不宜做大的改动。
二、教材内容的选取
教材内容的选取是否适当,是影响教材质量的重要因素之一。一部高质量的教材,其教学内容必须符合党和国家的方针政策,符合教学大纲规定的各项要求,适应培养21世纪我国社会主义现代化建设的各类人才的需要。因此,我们在确定高中生物必修教材的内容时,需要考虑下面几个问题。
(一)教材内容要进一步加强思想教育,把科学性和思想性更好地统一起来
思想教育切忌空谈泛论、牵强附会和简单说教,而应渗透在具体的教材内容中,结合生物学基础知识的讲述,认真地向学生进行辩证唯物主义观点和爱国主义思想教育。例如,现行教材在讲述DNA是遗传物质的证据时,介绍了噬菌体侵染细菌的实验,这个实验有力地证明了DNA是遗传物质,但美中不足的是,它在证明染色体的另一个重要组分蛋白质不是遗传物质上,似乎显得说服力不够。如果新编教材从论证是否两个方面来说明问题,必将有助于学生辩证唯物主义世界观的形成和严谨的科学思维方法的掌握。又如,我国在遗传育种方面硕果累累,如果在教材中多介绍一些我国科研人员的工作,对培养学生的爱国主义精神是很有好处的。
(二)从21世纪对高素质人才的需要出发,认真选取传统的和现代的生物科学基础知识
生物课程是普通高中开设的一门学科类基础课程,因此,新编高中生物必修教材在精选基础知识时,应该适当充实一些有关生物科学新进展的内容。美国教材比较注意知识的更新,以遗传学部分为例,《现代生物学》中介绍了“人类遗传学”、“基因表达的调控”、“人工育种”和“基因操作”。《生物学》和《生物学研究生命的科学》中都介绍了“基因表达的调控”、“人类遗传病”和“遗传工程”,这些内容都是近些年来生物科学前沿领域取得的新成果。根据我国普通高中生物必修课设置的情况,新内容不宜增加得太多,应该精选一些与学生将来参加现代生产和进入现代生活关系最密切的知识。例如,随着生活水平的提高,人们越来越重视改善人口质量,人口质量的改善要从胚胎时期抓起,胚胎时期的遗传病诊断和治疗是贯彻我国的优生政策、提高人口素质的重要措施之一,因此,新编教材的遗传学部分应该像高中生物教学大纲的规定那样,增加“人类遗传病和优生”的内容。