遗传学实验指导

2024-09-01

遗传学实验指导(8篇)

1.遗传学实验指导 篇一

《现代遗传学》实验

实验一

植物细胞有丝分裂的制片与观察

实验类型:验证型。学

时: 4。内

容:

一、实验目的

1.学习和掌握植物细胞有丝分裂制片技术。

2.观察植物细胞有丝分裂过程中染色体的形态特征及染色体的动态变化行为。

二、实验原理

有丝分裂是植物体细胞进行的一种主要分裂方式。有丝分裂的目的是增加细胞的数量而使植物有机体不断生长。在有丝分裂过程中,细胞核内的遗传物质能准确地进行复制,然后能有规律地均匀地分配到两个子细胞中去。植物有丝分裂主要在根尖、节间、茎的生长点、芽及其它分生组织里进行。将生长旺盛的植物分生组织经取材,固定、解离、染色、压片,可以观察到细胞有丝分裂的全过程。若进行染色体计数,则需进行前处理,即取材之后要用物理的或化学的方法,阻止细胞分裂过程中纺垂体的形成,使细胞分裂停止在中期,这时的染色体不排到赤道板上,而是散在整个细胞核中,便于对染色体的形态、数目进行观察。

三、试剂与器材

恒温培养箱、显微镜、水浴锅、载玻片、盖玻片、单面刀片、镊子、培养皿、量筒、吸水纸等。

四、实验材料

蚕豆根尖。

五、实验内容

生根→取材→前处理→固定→解离→水洗与低渗→染色与压片→镜检→永久制片。

六、关键步骤及注意事项

1.取材要找分裂高峰期。

2.前处理、固定、解离、染色等步骤,注意药品与时间的选择。

七、思考题

选择有丝分裂各期的优秀细胞绘图,在典型的前、中、后、末各期之间选择一个过渡期细胞以连接染色体的动态行为。

实验二

植物细胞减数分裂的制片与观察

实验类型:验证型 学

时:4。内

容:

一、实验目的

1.学习和掌握植物细胞减数分裂制片方法。

2.了解植物生殖细胞的形成过程及减数分裂过程各期的细胞学特征。

二、实验原理

减数分裂是生物在形成配子时的一种特殊的分裂方式。减数分裂是在性母细胞中进行的。减数分裂的目的是使二倍染色体数减为单倍染色体数,以便两性配子结合时恢复形成二倍体生物。减数分裂的特点是这些细胞连续进行两次细胞分裂即减数第一次分裂和减数第二次分裂,而染色体只复制一次。结果一个小孢子母细胞形成四个小孢子,每个细胞只含单倍数染色体,使染色体数目减少一半,所以叫减数分裂。减数分裂的另一个特点是前期特别长,而且变化复杂,包括同源染色体配对、交换与分离等。

三、试剂与器材

酒精灯、镊子、解剖针、50ml烧杯、10ml烧杯、载玻片、吸水纸、量筒、显微镜等。

四、实验材料

玉米雄穗。

五、实验内容

取材→固定→保存→花药剥离→媒染→水洗→染色→压片→镜检。

六、关键步骤与注意事项

1.花药剥离时大、中、小花药都要有,量要充足。

2.镜检时首先要区分花粉母细胞和花药壁细胞,要注意第一次分裂的前期的不同型态。

七、思考题

试绘制减数分裂过程中各期的典型细胞。要求双线期、终变期染色体数目清楚。

实验三 果蝇唾腺染色体的制备和观察

实验类型:验证型 学

时:4。内

容:

一、实验目的

1.练习分离果蝇幼虫唾腺的技术,学习唾腺染色体的制片方法。2.观察了解果蝇唾腺染色体的形态学及遗传学特征。

二、实验原理

果蝇是双翅目昆虫,其唾腺细胞发育到一定阶段后停止在间期,但紧密配对的同源染色体(实为伸展的染色质丝),仍能不断复制,复制后产生的子染色体彼此不分开。复制可达9次之多,因此一对染色体最终可产生2×2=1024条染色质丝。它们集结在一起形成了一条多线染色体,宽度可达5m,长度可达400m,约为普通中期染色体的,在显微镜下清晰可见。染色质丝的不同部位螺旋化程度不同,其中螺旋化程度较高的部位形成染色粒。这些染色粒经由多线染色体的放大,形成染色较深的横纹,而染色粒间螺旋化程度较低的部分则形成了染色较浅的间纹。研究表明,对一种果蝇来说,带纹的宽窄、数目、位置等是恒定的,标志着物种的特征。当染色体上有结构畸变,如缺失、重复、倒位、易位等,很容易在唾腺染色体上鉴别,使唾腺染色体成为染色体变异研究的独特材料。

三、实验材料

黑腹果蝇三龄幼虫。

四、实验步骤

1.剥离唾腺:在一干净的载玻片上滴一滴生理盐水,选择行动迟缓、肥大、爬在瓶壁上即将化蛹的三龄幼虫,或者选择经低温处理的果蝇三龄幼虫置于载玻片上。每只手各持一个解剖针,在解剖镜下进行操作。果蝇的唾腺位于幼虫体前约1/3处,找到具有口器的头部(有一小黑点),一手用解剖针刺入(或压住)头部,将虫固定,一手用解剖针刺入体前约1/3处,适当用力向两端迅速拉开。唾腺是一对透明的棒状腺体,外有白色的脂肪组织(不透明)。去除幼虫其它组织部分,并把唾腺周围的白色脂肪剥离干净。

2.染色:吸去生理盐水,注意操作时要边观察边吸湿,最好用解剖针轻压,防止连同唾腺一起吸走;滴加卡宝品红染色液,染色5-10min。

3.压片:染色完成后,盖上干净的盖片,并覆一层滤纸。将片子放在实验台上,用大拇指均匀用力压片。(注意不要使盖片移动。)

4.镜检:在低倍镜选择唾腺细胞多且染色体分散好的视野,换高倍镜仔细观察唾腺染色体的染色中心、染色体臂、横纹、蓬突(puff)等结构。

五、注意事项

1.一定加生理盐水,否则唾腺易干。2.将脂肪组织清除干净

3.水不可太多,否则幼虫会漂浮而且活跃。4.染色时间不可过长,否则背景也着色 5.压片时要揉,用力要均匀

6.染色完以后,将旧的染色液吸去,加新的染色液,再压片。7.吸水时勿将唾腺一起吸走。9

六、实验作业

1.制做效果较好的唾腺染色体临时片1~2张。检查你制作的制片,寻找形态良好、分散适中的图象仔细观察各条臂的特点。

2.画出所制染色体的形态,大小,并标出明显的横纹特点。

实验四 染色体数目变异的观察

实验类型:验证型。学

时:4。内

容:

一、实验目的

1.观察和鉴别洋葱、小麦等植物单倍体、二倍体、三倍体等染色体永久装片,了解倍性变化在植物育种上的应用。

2.观察和分析人类染色体数目变异装片,了解染色体数目变化导致的遗传疾病。

二、实验原理

自然界各种生物的染色体数目是相当恒定的,这是物种的重要特征。例如玉米体细胞染色体有20 个,配成10 对。遗传学上把一个配子的染色体数,称为染色体组(或称基因组)用n 表示。如玉米染色体组内包含10 个染色体,它的基数n=10。一个染色体组内每个染色体的形态和功能各不相同,但又互相协调,共同控制生物的生长和发育、遗传和变异。

由于各种生物的来源不同,细胞核内可能具有一个或一个以上的染色体组,凡是细胞核中含有一套完整染色体组的就叫做单倍体,也用n 表示。具有两套染色体组的生物体称为二倍体,以2n 表示。细胞内多于两套染色体组的生物体称为多倍体。例如三倍体(3n)、四倍体(4n)、六倍体(6n)等,这类染色体数的变化是以染色体组为单位的增减,所以称作整倍体。

在整倍体中,又可按染色体组的来源,区分为同源多倍体和异源多倍体。凡增加的染色体组来自同一物种或者是原来的染色体组加倍的结果,称为同源多倍体。如果增加的染色体组来自不同的物种,则称为异源多倍体。

多倍体普遍存在于植物界,目前已知道被子植物中有1/3 或更多的物种是多倍体,如小麦属(Triticum)染色体基数是7,属二倍体的有一粒小麦,四倍体的有二粒小麦,六倍体的有普通小麦。除了自然界存在的多倍体物种之外,又可采用高温、低温、X 射线照射、嫁接和切断等物理方法人工诱发多倍体植物。在诱发多倍体方法中,以应用化学药剂更为有效。如秋水仙素、萘嵌戊烷、异生长素、富民农等,都可诱发多倍体,其中以秋水仙素效果最好,使用最为广泛。秋水仙素是由百合科植物秋种番红花——秋水仙(Colchicumautumnale)的种子及器官中提炼出来的一种生物碱。化学分子式为

具有麻醉作用,对植物种子、幼芽、花蕾、花粉、嫩枝等可产生诱变作用。它的主要作用是抑制细胞分裂时纺锤体的形成,使染色体不走向两极而被阻止在分裂中期,这样细胞不能继续分裂,从而产生染色体数目加倍的核。若染色体加倍的细胞继续分裂,就形成多倍性的组织,由多倍性组织分化产生的性细胞,所产生的配子是多倍性的,因而也可通过有性繁殖方法把多倍体繁殖下去。

多倍体已成功地应用于植物育种,用人工方法诱导的多倍体,可以得到一般二倍体所没有的优良经济性状,如粒大、穗长、抗病性强等。三倍体西瓜、三倍体甜菜、八倍体小黑麦已在生产上应用。

三、实验材料

洋葱、小麦、人等永久装片。

四、实验器具

显微镜。

五、实验步骤

用光学显微镜观察各种染色体数目变异永久装片。

六、实验作业

绘出至少3种染色体数目变异材料观察结果。

实验五 人类染色体核型分析

实验类型:综合型。学

时:4。内

容:

一、实验目的

1.学习染色体组型的分析方法。2.了解人类染色体的特征。

二、实验原理

各种生物的染色体数目是恒定的。大多数高等动植物是二倍体(diploid)。也就是说,每一个体细胞含有两组同样的染色体,用2n 表示。其中与性别直接有关的染色体,即性染色体,可以不成对。每一个配子带有一组染色体,叫做单倍体(haploid),用n 表示。两性配子结合后,具有两组染色体,成为二倍体的体细胞。如蚕豆的体细胞2n=12,它的配子n=6,玉米的体细胞2n=20,配子n=10。水稻2n=24,n=12。有些高等植物还是多倍体。

染色体在复制以后,纵向并列的两个染色单体(chromatids),往往通过着丝粒(centromere)联在一起。着丝粒在染色体上的位置是固定的。由于着丝粒位置的不同,可以把染色体分成相等或不等的两臂(arms),造成中间着丝粒,亚中间着丝粒、亚端部着丝粒和端部着丝粒等形态不同的染色体。此外,有的染色体还含有随体或次级缢痕。所有这些染色体的特异性构成一个物种的染色体组型。染色体组型分析是细胞遗传学、现代分类学和进化理论的重要研究手段,也是一种简便的方法。

三、实验材料

由实验室提供的正常男性染色体放大照片。

四、实验器具和药品

镊子、剪刀、绘图纸。

五、实验内容

染色体组型分析方法分为两大类,一类是分析体细胞有丝分裂时期的染色体数目和形态。另一类是分析减数分裂时期的染色体数目和形态,均能得到染色体组型。这里我们要做的是有丝分裂时期的分析。

各染色体的长臂与短臂之比称为臂率。

臂率为1.0—1.7 的归为中间着丝粒染色体,用(M)表示。

1.7—3.0 的归为亚中间着丝粒染色体,用(Sm)表示。3.0—7.0 的归为亚端部着丝粒染色体,用(St)表示。7.0—更大的归为端部着丝粒染色体,用(Ot)表示。

用SAT 代表具随体的染色体,计算染色体长度时,可以包括随体也可以不包括,但均要注明。

六、实验步骤

1、测量:根据放大照片测量、记录染色体形态测量数据如下:(1)臂比=长臂(q)长度/短臂(p)长度(2)着丝粒指数=短臂长度/该染色体长度×100(3)总染色体长度=该细胞单倍体全部染色体长度(包括性染色体)之和(4)相对长度=每条染色体长度/总长度×100

2、填表(表格于实验结果中)。

3、配对:根据测量数据,即染色体相对长度、臂率、着丝粒指数、次缢痕的有无及位置、随体的形状和大小等进行同源染色体的剪贴配对。

4、染色体排列:染色体对从大到小,短臂向上、长臂向下,各染色体的着丝粒排在一条直线上。有特殊标记的染色体(如含有随体的)以及性染色体等可单独排列。

5、绘图:完成上述步骤的染色体剪贴,可以通过翻拍摄影或描图成为染色体组型图。

七、实验作业

填表并说明人类染色体的各种测量值并列出核型公式。K(2n)=2X=46=xm+xSm+xSt+xOt

2.遗传学实验指导 篇二

关键词:遗传学实验,评价体系,创新能力

随着现代遗传学的迅猛发展, 作为生命科学所有专业的一门专业基础课程, 遗传学在生命科学教学中占有越来越重要的地位。而遗传学实验是遗传学教学中的重要组成部分, 它能验证遗传学基础理论的遗传规律, 帮助学生快速掌握遗传学实验的基本技术, 培养学生独立分析、解决问题的能力, 培养学生严肃、严密、严格的科学态度和良好的实验素养, 提高学生的动手能力和创新意识, 并能为有关的后续课程学习和将来从事的专业工作奠定坚实的基础。为此, 近年来我们针对遗传学实验教学进行了一些实践和探索, 取得了较好的效果。

1 实验内容体系的更新和优化

原来的遗传学实验仅仅是为了配合遗传学的教学而开设, 目的是通过实验课巩固和加深对遗传学理论知识的认识和理解, 培养学生初步掌握遗传学研究的基本方法和技能。因此, 实验内容主要包括, 验证遗传学基本规律的实验和遗传学有关的实验技能。目前, 为了紧密配合现代遗传学理论课的教学, 培养学生的创新能力, 促使学生的全面发展, 我们把遗传学实验内容调整为三元结构。即验证性实验、综合性实验和设计性实验, 对验证性实验适当减小其比例, 有计划的增加了部分分子遗传实验性内容;在新增添的设计性实验项目中, 让学生明显感受到它的重要性和必要性。通过实验内容的调整和实践, 首先优化了对学生的培养模式, 为学生的全面发展, 提高创新思维和能力奠定了基础。

2 实验中注重培养学生的动手能力

实验教学中, 我们强调学生必须全程参与每个实验, 高度重视培养学生的动手能力。 (1) 课题组认真研讨遗传学每一个实验中的每一环节, 畅谈自己在实验中学生学习运用实验基本技能的体会, 然后综合确定学生在遗传学实验中每个实验应必须掌握的实验技能。实验教师在进行每个实验时, 有真对性的重点细讲、精讲和演示该项技能, 使学生对此有比较深刻细致的理解和感知。 (2) 学生在做实验时, 绝不允许“一人动手大家看, 多数学生没事干”现象的出现, 在遗传学实验授课形式上, 采取小班制上课, 一个实验班一般16~19人, 大多数实验都要求一人一组, 人人独立做实验, 让每位学生都能全面体验每一个实验的全过程。 (3) 在学生动手实验时, 实验教师不断的进行巡视指导, 如果发现具有共性的问题, 立即向全体学生进行再度讲解和动手演示;如果是个性问题就进行单独辅导, 绝不允许学生在实验基本技能上不规范或出现问题。对于极少数遗传学实验不能人人动手时, 要做出适当的安排, 做到人人轮流动手操作, 小组成员协调配合完成。这样, 最大可能地为学生提供了动手实验和掌握技能的机会, 大大提升了学生实验动手能力。

3 建立完善的学生实验成绩评价体系

实验课的考核对调动学生实验的积极性和主动性非常重要, 传统的遗传学实验成绩以各个实验的实验报告来评定, 不计入遗传学理论课总分或有时计入理论课总分所占比例较小, 这样导致学生对实验课不重视, 甚者缺课, 最后补个实验报告了事。根据这种情况, 课题组展开了多次研讨, 在总结多年实验教学经验的基础上, 制定了对学生实验成绩评定的指标体系。本评价体系将学生在实验中的表现全部以分数形式量化, 并把量化的实验成绩计入遗传学总成绩, 其比重占30%。

实验评价体系分3项, 既考勤成绩、平时成绩和期末考试成绩。考勤成绩满分为5分, 平时成绩满分为20分, 期末考试成绩满分为5分。其中平时成绩又分为实验预习、实验态度、实验操作、实验结果, 实验报告和实验作业成绩六部分, 实验预习满分为2分, 实验态度满分为2分, 实验操作满分为10分, 实验结果满分为2分, 实验报告满分为2分, 实验作业满分为2分。而期末考试既为实验技能考试或笔试, 近年来我们采用实验技能考试较多。在实施技能考试时, 学生考前抽题, 当场考试, 老师一对一监考, 现场打分。使用本实验成绩评价体系后, 极大地调动了学生实验的主动性和积极性, 提高了学生实验操作的基本技能。

通过多年来遗传学实验教学的改革与实践, 切实提高了学生实验的积极性和主动性, 大幅度提升了学生的综合实验能力和基本素质。同时, 使实验课的教学真正体现其应有的价值, 将实验课堂变成学生施展才华的场所, 发挥创造思维的场所, 并将这种能力的培养带入遗传学理论课堂, 拓宽了他们对于抽象的遗传学理论的理解, 使实验课成为理论课的必要补充, 成为一种重要的教学形式, 实现理论课和实验课相辅相成的目的。再者, 我们也深深地体会到:遗传学实验教学, 伴随着遗传学理论的发展必须与时俱进, 必须进行不断的实践与探索。

参考文献

[1]李雅轩, 赵昕, 胡英考, 等.遗传学实验教学改革的实践与探索[J].实验技术与管理, 2006, 23 (4) :99-101

[2]李宗芸, 潘演沈, 朱必才, 等.改革遗传学实验教学[J].实验室研究与探索, 2005, 24 (12) :64-66

[3]徐淑红, 李新玲, 王艳杰, 等.优化遗传学实验体系改革的设计[J].教书育人, 2005, (11) :55-57

[4]熊大胜, 席在星.本科生遗传学实验教学的改革探讨[J].遗传学教学, 2005, 27 (5) :811-814

3.遗传学实验内容的整体优化与探索 篇三

关键词:遗传学实验;整合;模块

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)51-0257-02

《遗传学》是生物科学专业的基础课之一,是一门运用严密逻辑推理和大量实验论证来揭示生命奥秘的学科。实践教学是大学生素质养成和能力培养的重要环节,是沟通理论与实践的桥梁,是培养创新能力的源头。遗传学实验课是高等学校生物学科一门实践性很强的学科,内容博大,涉及的知识面广,尤其是分子生物学的快速发展从广度和深度等层面极大地丰富和拓展了经典遗传学的内容。近年来,为了全面开展素质教育,体现实验内容改革以学生为中心,逐步培养学生创新能力和创新思维的教学理念,我系认真分析现有遗传学实验内容的现状和特点,并进行有益的探索和尝试,为学习分子生物学实验技术和基因工程实验技术打下良好的基础。

一、遗传学实验内容的现状和特点

高校实验教学的目标是训练学生有较强的动手操作能力,提高设计实验和分析解决实验问题的能力[1]。遗传学实验教学服从于理论教学,当前遗传学实验内容主要存在以下问题:教学内容陈旧,验证实验较多,综合设计实验较少,缺乏新技术、新方法的内容[2],因此,不能满足学生掌握新技术、新方法的要求,学生分析问题解决问题的能力得不到锻炼。

为了跟上现代遗传学的快速发展,进一步提高实验教学质量,培养具有创新精神和实践能力的人才,必须进行实验体系和教学内容的改革。新体系主要以加强基础、重视应用、开拓思维、培养能力、提高素质为核心,重新整合实验内容,将原有实验内容分成经典遗传学、细胞遗传学、分子遗传学和群体遗传学四个模块,每个模块的实验内容进行整合优化,让学生参与到实验的各个环节,提高其解决实际问题和动手操作能力,为实际应用和从事科研工作打下基础[3]。

二、遗传学实验内容的整体优化

1.经典遗传学模块。传统的经典遗传学实验包括果蝇饲养以及生活史观察、果蝇的性别鉴定及突变体观察、果蝇唾腺染色体的制备与观察、果蝇单因子实验、果蝇的双因子实验、果蝇的伴性遗传和基因的连锁交换及三点测交等实验内容,整合优化后改为果蝇杂交大实验,见图1。实验材料为黑腹果蝇的纯系野生型(红眼、长翅、灰身、直刚毛)和突变型(白眼、长翅、灰身;白眼、小翅、焦刚毛;红眼、残翅、黑檀体)。并告诉同学们眼色位于果蝇的X染色体上;体色、翅型、刚毛形态均为于常染色体上。让学生根据所学的分离定律、自由组合定律、连锁互换定律、伴性遗传、三点测验等理论知识设计实验,例如正交:檀黑身(雌)×灰身小翅焦刚毛白眼;反交:灰身小翅焦刚毛白眼(雌)×檀黑身。学生通过设计实验一方面能加深对理论知识理解和应用,另一方面锻炼了学生实验设计能力。学生自己培养果蝇,观察记录,写出实验报告,并运用理论分析实验结果。

学生在实验过程中出现的问题或发现的现象可以先查阅相关资料,然后与指导老师商量,写出具体解决方案,这个过程锻炼了学生独立思考问题、解决问题的能力。传统的教学将这些实验分开来做,而且都是提前告知学生怎么做,去验证一些现象或规律等,整合后,将验证实验改为综合实验,并具有一定的连续性,学生还可以自己动手参与进来,尽管实验内容没有变,学生积极性却提高了,不仅培养了学生多种实验技能,而且增强了学生的综合素质。

2.细胞遗传学模块。细胞遗传学模块中植物细胞有丝分裂的制片和观察、植物微核实验、姊妹染色单体分染技术、植物染色体核型分析和植物多倍体的诱发及细胞学鉴定等实验内容主要是锻炼学生培养材料、制片、染色、观察、分析。整合后的内容改为蚕豆根尖细胞不同处理后的观察与分析,见图2。实验前将学生分组,把实验步骤和注意事项讲清楚,让学生自己培养材料,并鼓励学生材料和处理试剂自选,如“多倍体诱发与鉴定”实验,让学生自主选用不同的实验材料,摸索秋水仙素适宜浓度和最佳处理时间,研究探讨影响染色体加倍效果的不同因素[4]。

这样学生实验的兴趣大大地激发,主动性得到发挥,并且学生在实验过程中还会发明一些小装置,例如:在暖壶盖边缘一圈打孔穿线,做成网状,然后在孔上滴蜡封孔,制备水培的培养瓶,简单、耐用、环保、经济。

传统教学内容中,这些实验分开讲解,尽管观察的实验结果不同但是实验步骤大同小异,学生就会感觉实验过程单一,没有创新,没有兴趣,从而影响实验效果。整合后学生分组培养材料,同时制片观察实验结果,同一时间内就可完成几个实验的内容,不仅解决了实验学时少的现实问题,而且将枯燥单一的实验教学改为灵活多变的内容,提高了学生的积极性,加深了学生对理论知识的掌握。另外,学生还可以自选材料进行相应的设计研究,培养学生查阅资料、分析问题和解决问题的能力,教学效果也提高了。

3.分子遗传学模块。分子遗传学的实验主要包括突变型的筛选与检出、突变型的鉴定、DNA提取及纯化和PCR扩增及检测,整合后改为大肠杆菌基因突变型的筛选与鉴定,学生从突变体的诱导,到鉴定,每一步都需要自己查阅资料,理论联系实际进行操作。比如突变体的诱导可以通过多种方法(包括物理的和化学的),学生可以任选一种进行诱导。突变具有多方向性,实验结果没有唯一性,这样学生实验内容灵活多样,学生的主观能动性,积极主动性得到很好发挥。

4.群体遗传学模块。群体遗传学的实验主要包括人类ABO血型的群体遗传学分析、人类指纹的群体遗传学分析和人类对苯硫脲尝味能力的遗传分析,这些实验的主要目的是通过对人类群体遗传性状基因频率的分析,了解群体基因频率测算的一般方法;加深理解遗传平衡定律,了解改变群体平衡的因素。保证教学目的不变的情况下,将3个实验整合为人类群体一些遗传性状的调查和分析,学生可以任选某一感兴趣的遗传性状进行调查、分析,写出相应的调查报告。

三、教学效果

我系遗传学实验内容整合以后,经过2年的尝试,学生普遍反映良好。实验内容灵活,学生自由选择,大大激发了学生的探索热情,提高了学生的学习积极性与主动性。学生实验过程中会发现很多问题,通过查阅资料和教师讨论,得到结果,锻炼了学生科学思维的能力。大多实验是分组完成,学生在实验过程中意识到团队协作的重要性,懂得了实验的成功需要每个成员积极配合,团结协作。对今后的科学研究有一定的帮助。尽管实验内容整合以后大多数变成了综合型实验,学生参与机会多了,但是教师应该在实验前做好实验指导的关键环节,使学生在实验思想和态度的培养、实验方法和条件的确定等方面都受到系统的训练。保证实验顺利开展。同时,教师也需要不断学习和探索新的实验方法,完善教学内容,改革考核制度,跟上学科发展的步伐。

参考文献:

[1]闫绍鹏,王秋玉,王晶英.遗传学实验教学改革的思考与实践[J].实验室研究与探索,2010,29(7):275-277.

[2]宋宇,朱昌兰.遗传学实验教学改革与实践[J].安徽农业科学,2011,39(13):8173-8174,8177.

[3]葛世玫,钱晓薇,周化斌,李楠.遗传学设计型实验教学实践——蚕豆微核实验为例[J].安徽农业科学,2013,41(1):433-434.

4.改革遗传学实验教学 篇四

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。

5.医学遗传学实验教学的改革 篇五

该学科涉及数千种疾病的基础理论和临床实践,已成为现代医学中十分活跃的学科。

医学遗传学理论教学学时数较少,我国目前没有专门的临床遗传学学科,对于各种遗传病例,学生没有实践机会,实验课就显得尤为重要。

在医学遗传学实验教学中,我们采用多种方式,结合实验内容的更新和实验教学方法的改进,不仅完成了教学大纲规定的教学内容,还引导学生参加大学生科研训练计划,提高了学生的学习兴趣,培养了其自主学习能力和创新能力,为他们将来的继续深造和实践工作奠定了良好的基础。

一、实验教学内容的改革

实验课是教学中的重要环节,是理论联系实际,培养学生分析问题、解决问题能力的重要途径。

医学遗传学教学内容以基因病、染色体病为主,对于单基因遗传病可以进行基因诊断,但我校实验室不具备基因诊断的实验条件,因此实验教学的重点放在染色体的观察上。

首先,安排正常人类染色体的核型分析,让学生对遗传物质有直观的认识,通过对染色体带型、核型的识别,对理论课讲授的染色体相关内容进行验证,同时也为后续实验奠定基础。

了解了正常染色体,再在显微镜下观察染色体病患者的染色体标本,学生能够在显微镜下找到细胞分裂相,观察病人的染色体发生了怎样的畸变,理论和实践结合,对染色体病的诊断加深了认识。

实验教学也要结合不同专业对教学内容合理安排。

对临床专业的学生,重点引导其结合实验理解染色体病的发病机制;对于检验专业的学生,侧重点在细胞遗传学诊断染色体病,识别染色体的带型特征,进行染色体核型分析。

除了完成教学大纲规定的实验内容,我们还计划开展开放式实验,在学生的课余时间开放实验室,引导学生设计实验内容,完成实验流程,进行多学科综合实验,培养学生的创新能力。

二、培养学生独立完成实验

实验教学锻炼学生的动手能力和独立能力,要求教师讲课不能超过20分钟,把时间留给学生完成实验,并对实验结果进行分析,找出失败的原因,思考如何改进。

对于医学遗传学的重点内容单基因遗传病,学生对具体病例很有兴趣。

教师可以把学生分成小组,让他们通过各种途径查找遗传病例;也可以让学生做家族遗传性状的调查,做出多媒体课件,在实验课上展示。

这种实验内容的改革深受学生的欢迎,大家的学习兴趣和积极性明显提高。

在这一过程中,大家学到了很多理论课上无法学到的内容,拓展了知识面,对单基因病有了更深刻的认识,同时还增强了制作多媒体课件、汇报表达以及团队合作能力。

三、结合实验内容引导学生参加科研训练

实验教学新增了人类皮纹分析,皮肤纹理是真皮乳头向表皮突出,形成许多整齐的乳头线,称为嵴纹。

在突起的嵴纹之间形成凹陷的沟,这些凹凸的纹理构成了人体的指/趾纹和掌纹。

皮纹在胚胎发育第13周开始出现,第19周左右形成,出生后终生不变,每个人都有其特定的皮纹。

人体的皮纹既有个体的特异性,又有高度的稳定性。

大量的研究表明,某些遗传病患者的皮纹发生变异,可作为遗传病诊断的辅助指标。

目前,皮纹学的知识和技术广泛应用于人类学、遗传学、法医学以及作为临床某些疾病的辅助诊断。

学生对这一部分内容很感兴趣,通过实验课掌握了皮纹分析的内容和方法。

我们还引导学生将实验内容与科研相结合,指导学生参与我校大学生科研训练计划,对新疆医科大学513名维吾尔族与汉族学生皮肤纹理进行分析,研究维吾尔族与汉族学生皮肤纹理的差异与特异性,最后汇总资料进行统计分析,最终发表论文。

综上所述,通过医学遗传学实验教学的改革和探索,不仅学生的独立完成实验能力和科研创新能力得到了培养和提高,教师在教学中经过学习、思考、探索,也更新了知识,改革了教学方法,培养出了更多优秀的医学人才。

参考文献:

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[3]甄红英,白云,杜晓娟.医学细胞生物学教学的困惑和改革探索[J].中华医学教育杂志,,34(3).

6.遗传学实验指导 篇六

实验教学是教学环节中不可或缺的重要组成部分,在培养学生综合素质、实践能力和创新能力等方面发挥着重要的作用。实验教学是对学生动手能力的一种很好的培养手段,通过亲自参与,可以增强学生的学习积极性,加深印象,锻炼其操作能力。医学遗传学由于具有系统的理论知识和极强的实践性,已成为高等医学院校的一门重要的专业基础课,因此在教学过程中不单单要加强理论教学,更要注重实验教学,只有把二者很好的结合起来,才能更好地激发学生的实验兴趣、优化实验效果,培养其动手能力。贵州医科大学针对大学二年级春季学期的临床专业和护理专业开设本课程,共设9次实验,每次2学时。在本课程多年的实验教学过程中,作者总结了如下经验来进行教学改革,以期达到更好的教学效果。

1。优化实验内容

内容滞后的传统医学遗传学实验已不再适应现代医学教育的要求,因此,实验课程内容的改革就显得尤为迫切。经过充分调查研究后,我校该门课程共安排了9个实验,包括人类外周血淋巴细胞培养及染色体标本的制备技术、正常人非显带染色体的核型分析、人类染色体G显带标本的核型分析、人类异常核型的观察和分析、骨髓细胞染色体的制备和核型观察、性染色体标本的制作与观察、人类皮肤纹理分析、人类性状的遗传学分析和遗传病的系谱分析。实验教学是理论教学的实践,将新的理论与检测实验技术引入实验教学,并补充前沿知识,有利于优化实验内容,加强实验效果。

2。多种教学方法相结合

2。1PBL教学法在实验教学中的应用

PBL(problem—basedlearning,简称PBL)教学法的核心是以问题为导向,是基于现实世界并以学生为中心的教育方式,已广泛应用于理论教学00,在实验教学中也有应用02,我们在实际教学中也贯彻该种方法。如进行遗传病的系谱分析这节实验课的讲授时,我们采取的方法是将课堂还给学生,让学生成为学习的主体,每个班级分成5组,每组同学在课前分配1个系谱图,同学之间分工协作,上课时请每组推选一位代表进行讲解,讲解结束之后,其他组学生可以提问,同学之间可以开展有益的讨论,最后由教师进行点评、小结。这种教学法具有很多优点:首先,学生在课前就会对课程的内容有较深入的了解,由于需要弄清楚很多概念、相关问题,学生除了看指定的参考教材之外,还会参考其他书目和查阅相关文献,这对学生的分析、综合能力以及同学之间相互协作的能力都有较大提高;其次,在课堂上由学生进行讲解,会引起其他同学的兴趣,对讲授的学生来说,也是一次不可多得的锻炼机会;最后,教师作为学生学习的主导,其恰到好处的点评对学生来说意义显著,由于有了之前同学的讲授,加之老师专业的点评,两者之间的对比会使学生产生深刻的印象,取得较好的教学效果。

2。2虚拟实验室的利用

虚拟实验室在教学中具有自由度大、节省投入、安全系数高、教学效果好、可延续性等优势H,本次实验课程我们选择性的使用了我校的虚拟仿真实验教学中心的虚拟实验室,如骨髓细胞染色体的制备和核型观察这个实验,在虚拟的实验环境下,学生获得了身临其境的实验体验,在有限的时间领会和掌握课程设计的知识,有更多动脑、动手的时间。实验进行直观的演示,很好地提高了学生的学习兴趣,教学效果非常明显。

3。融入科研理念

教学过程中,我们还充分融入了科研理念来拓展学生思路,培养学生分析问题、解决问题的能力。如在性染色质标本的制作与观察这一实验中,人类正常女性个体的体细胞的2条X染色体,其中一条在分裂间期失去活性,形成X小体,染色后显微镜下可见,而正常男性由于只有1条X染色体,故无法形成X小体。我们要求同学们对男性、女性都要做玻片,之后交换观察,这样可行形成鲜明的.对照,形成了科学的思维,加强了印象。

鼓励学生运用所学理论知识分析实验现象、过程和结果,鼓励学生提出不同的意见和观点,以期通过实验,端正学生的学习态度,逐步融入科研理念,增强学生的创新能力。

4。创新改革评价体系

以实验报告作为单一的评价标准无法全面的评价学生的实验能力和学习效果。这种传统的评价模式使得学生在课堂上过于关注实验报告,以至于利用大量的时间进行实验报告的撰写和绘图工作,有的同学甚至直接参照教科书或实验指导上的插图进行绘图,不利于对其科学思维能力的锻炼、实事求是精神的培养。因此我们对评价体系进行了改革,应用多种评价方法对学生进行有效的考核评价。这就要求教师在课堂上仔细全面地观察每位学生的实验操作,包括他们的动手能力、实验效果、协作能力等,同时认真批改学生的实验报告,综合评价学习效果,对于学有余力或感兴趣的同学,也可指导他们进行文献阅读及论文的写作。通过多种评价模式,使学生真正地掌握相关知识,得到思维、能力的全方位提升,进而完成实验教学大纲的基本要求。

5。小结

7.遗传学实验指导 篇七

在植物的遗传及育种试验和实践中 (如实生选种中) , 获得的子代苗母本来源是确切知道的, 但经常缺乏父本信息。利用共显性分子标记技术结合统计分析方法可以帮助我们寻找可能的父本来源。父本分析 (Paternity analysis) 对了解群体间或世代间的基因流动及性别选择适合度有重要的理论意义[2]。SSR的高分辨力及其共显性遗传特点使其成为杂交种亲本鉴定使用最多的标记。

常用的父本分析方法包括排除分析法、最大似然性分析法和父性拆分法等, 在植物群体中利用亲本排除法进行父本分析的例子较多[2]。排除分析法根据孟德尔遗传规律检测母本与可疑父本基因型组合能否产生子代基因型, 否则排除相应可疑父本。另外, 也可以利用软件Cervus 3.0进行分析。Cervus 3.0是一款使用共显性标记的软件, 是Marshall于1998年开发的, 这款软件可以鉴定单亲本未知或双亲本未知的情况, 基于最大似然法进行亲本分析, 通过等位基因频率来计算各个非排除父本作为亲生父本的概率, 进而确定最大可能的父本。用LOD值来进行结果分析。由于便于操作, 是目前最普遍应用的亲本分析软件[3]。

该实验是体现遗传学原理和技术在生产和生活中应用的例子, 可达到巩固和学习如下重要知识点的目的: (1) 通过提取枣树DNA, 熟悉植物DNA的提取步骤; (2) 巩固分离定律和自由组合定律的学习; (3) 巩固PCR技术原理; (4) 通过SSR标记的检测, 掌握SSR标记的原理、检测技术和应用; (5) 通过二倍体和多倍体基因型差异, 巩固复等位基因和基因座等概念; (6) 学习利用SSR标记进行亲子鉴定的原理和技术。学生通过实验了解到遗传学技术和理论知识可解决生产生活中的具体问题, 可有效调动学生学习遗传学知识和技术的兴趣和热情, 有助于消除科学研究高不可攀的心理, 激发学生对基本实验和科学研究的兴趣, 增强学生分析问题和解决问题的能力。

1 实验材料及试剂

1.1 实验材料

冬枣、映山红、赞皇大枣 (3n) 、梨枣、柿饼枣和辣椒枣及6个不同的杂交后代基因型 (已知母本为冬枣, 假定父本未知) 共12个基因型的植物材料。

1.2 实验试剂

PCR MIX (北京博迈德科技发展有限公司) , 6~8对SSR引物, 琼脂糖, DNA分子量标准, dd H2O, 溴酚蓝加样缓冲液, 5×TBE浓贮液[称取27.5 g硼酸与54 g Tris碱, 称量20 ml EDTA (0.5 mol/L) , 加入蒸馏水定容至1 000 m L, 待溶解后室温保存待用], 使用时稀释为0.5×TBE, Goldviewer II (染液) 等。

2 实验方法

2.1 实验仪器

微量移液器, 小型离心机, 恒温水浴锅, PCR仪, 电泳仪, 紫外透射仪, 照相机或 (国产凝胶成像系统) , 枪头和离心管 (使用前高温灭菌) 。

2.2 实验步骤

(1) DNA提取:从我校实验苗圃采集各植物材料叶片, 对各样品进行准确编号记录, 应用CTAB法或试剂盒法提取总DNA。

(2) D N A质量检测:取5μL D N A样品混合1μL6×Loading Buffer, 用0.5×TBE液配制0.8%琼脂糖凝胶对总DNA进行电泳质量检测;取3μLDNA样品液, 在超微量紫外分光光度计上测量其DNA含量 (μg/m L) 、A260 nm/A280 nm的值及其在260 nm处的吸收峰, 检测DNA的纯度, 对DNA进行稀释, 直至工作浓度10 ng/μL。

(3) SSR-PCR扩增:应用6对SSR引物 (见表1) 进行PCR反应[4], 引物由北京金唯智生物公司合成。荧光引物为M13 (-21) -ROX:TGTAAA ACGACGGCCAGT。

20.0μL PCR反应体系包括:2×PCR MIX (10μL) 、DNA模板 (1.0μL) , 1μM上游引物 (1.0 ul) , 1μM下游引物 (1.0μL) 和dd H2O (7.0μL) 。如果采用毛细管测序电泳检测, 则体系中加入1μM的M13引物3.2μL。按上述体系混合好后, PCR程序设置如下:94℃5min;94℃30s-55℃ (相应退火温度) 30s-72℃45s, 30个循环;94℃30s-53℃30s-72℃30s, 8个循环;72℃10min;4℃forever。

(4) 扩增产物检测:扩增结果按照公司提供的手册进行ABI Prism 3730XL型测序仪测序检测, 所得数据利用Gene Marker V1.75软件进行读取。或者采用4%琼脂糖凝胶电泳进行检测:用1×TBE液配制70 m L+3.5μL Goldviewer II;每管加入5μL溴酚蓝上样缓冲液, 瞬时离心取10μL扩增产物上样;稳压100V, 电泳1~1.5 h;UVP凝胶成像系统观察电泳结果并拍照。

2.3 分析结果

图示各品种的基因型, 计算相关指标或采用软件分析确定子代的未知父本;当用于检验的位点间非连锁遗传时, 每一个位点可以计算出一个父权指数PI (paternity index) 值 (疑似父亲获得父权的可能性与失去父权可能性的比值, 也称为非父排除率) , 多位点的累积PI值 (CPI) 等于各位点PI值的乘积, 计算公式为:CPI=PI1×PI2×PI3×…×PIn (1, 2, 3…n代表第1, 2, 3…n个位点的PI值) 。由PI值得到的相对亲权概率RCP=[CPI/ (CPI+1) ]×100%≥99.73%时, 可认为疑似亲本得到父权, RCP<99.73%时, 可认为疑似亲本失去父权[5]。依据Cervus3.0软件说明, 似然比值越大, 鉴定结果的准确性越高。最终鉴定结果的准确度用LOD值的大小来衡量。LOD值为正值时, 所鉴定出的亲本组合为真实亲本组合的概率大于非真实亲本组合, 随着LOD值的不断增大, 鉴定出真实亲本的可能性也随之增大。

3 实验结果

微卫星位点BFU0277的基因分型峰图如图1所示。分型结果理想, 可以较为准确地判断等位基因大小。由图1可知赞皇大枣含三等位基因, 验证的基三倍体的特点, 其余样品为二倍体。二倍体样品中除梨枣是纯合体以外, 其他样品为杂合体。对除赞皇大枣以外的其他个体共分析了8对SSR引物, 每个个体的基因型见表2。从表2可以看出, 11个个体在这8个基因座的基因型是不一样的, 这也构成了区分这11个样品的SSR指纹图谱。

子代1~5的母本为冬枣, 通过排除分析法, 子代1~4不可能以柿饼枣、辣椒枣或梨枣为父本, 因为SSR等位基因遗传违反孟德尔遗传规律, 子代出现与这几个疑似亲本完全不同的等位基因位点, 排除它们之间有亲缘关系。而映山红不能排除为父本。按照方法中所述公式计算CPI和RCP, 结果见表3, 可推测映山红为子代1~4的父本。对于子代5, 所有的可能父本都被排除, 因此在供选材料中没有子代5的父本。而子代6为双亲都未知的个体, 通过排除法发现, 供选亲本中没有合适的样本可能为其父母本。

由Cervus 3.0软件分析发现, 子代1~4的父本为映山红的LOD值见表3, 4个LOD值都大于零, 与RCP计算结果相一致。对于子代5, 所有的可能父本的LOD值都为负值;对于子代6, 各种父母本组合的LOD值均为负值。因此, 与排除法所得的结果相一致, 疑似亲本中没有这两个个体的父 (母) 本。

4 结束语

本实验为基于课题组最新的科学研究成果设计成的学生容易操作的实验内容, 把与实践挂钩的亲子鉴定内容设计到实验中, 可以增加学生的学习兴趣[6]。根据实验结果我们看到, 本实验涉及基因位点/等位基因、纯合体/杂合体、二倍体/三倍体、孟德尔遗传规律和DNA指纹图谱等多个 (对) 重要的遗传学概念, 使学生能形象地掌握相关概念。

根据学生专业和课时长短的不同, 教师可以对实验内容有选择地进行。生物科学和技术类专业课时较长, 可以选择用常规的CTAB方法进行DNA提取;而农业和林业等应用性专业学时相对较短, 可采用试剂盒进行DNA提取, 以节省时间。如果时间和实验经费允许, SSR的产物检测可采用毛细管电泳的方法。而凝胶电泳的方法相对便宜, 时间短, 而且可以更好地锻炼学生的动手操作能力, 有利于学生在实验过程中自信心的培养。

摘要:该实验是科研成果转化为实验教学设计的一个成功案例, 建立了植物DNA指纹检测和父本鉴定技术。通过本实验, 学生可以掌握PCR技术、DNA提取和电泳检测等实验技术, 巩固关于基因位点/等位基因、纯合体/杂合体、二倍体/三倍体、孟德尔遗传规律和DNA指纹图谱等多个 (对) 重要的遗传学概念, 提高学生学习遗传学的兴趣。

关键词:遗传标记,遗传学实验,SSR,枣树,分子遗传

参考文献

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[2]张冬梅, 沈熙环, 张华新.林木群体基因流及父本分析的研究进展[J].林业科学研究, 2003, 16 (4) :488-494.

[3]Kalinowski, ST, Taper, ML&Marshall, TC.Revising how the computer program CERVUS accommodates genotyping error increases success in paternity assignment[J].Molecular Ecology, 2007, 16:1099-1106.

[4]王斯琪, 唐诗哲, 孔德仓.利用SSR标记进行枣树子代苗父本鉴定[J].园艺学报, 2012, 39 (11) :2133-2140.

[5]杨庆恩.亲子鉴定DNA分型亲权指数的简化计算法[J].中国法医学杂志, 1998, 13 (2) :90-92.

8.遗传学实验指导 篇八

摘 要: 为提高动物遗传学实验课教学质量,增强学生的创新能力,培养创新型人才,作者在传统《动物遗传学》实验课教学方法的基础上,采取精选实验教学内容、开放动物遗传学实验室、开展教学与科研项目相结合、实施教学与大学生科技创新活动相结合和量化实验考核标准等措施。实践证明,“基于创新能力培养的《动物遗传学》实验教学改革与实践”有助于激发学生的学习兴趣,调动学生的学习积极性,培养学生的创新意识和科学研究能力,提高实验教学质量,满足动物科学专业对创新型人才培养的需求。

关键词: 动物遗传学 实验教学 教学改革 创新型人才

《动物遗传学》是畜牧科学和动物医学学科重要的专业基础课,具有基础理论抽象、逻辑思维强、知识涵盖面广等特点,是与家畜育种和畜牧生产密切相关的一门学科[1]-[3],也是实验技能性很强的一门学科,实验教学在课程教学中占有十分重要的地位。近年来,随着高等教育教学改革的不断深化,对创新人才的培养日益重视,注重学生创新能力的培养成为高校的重要任务之一。传统动物遗传学实验教学依附于理论教学,实验只是为了验证理论,实验设计和教学都是围绕“教”而进行的,学生都处于接受式被动学习,主观能动性得不到调动,创新思维得不到培养[4],在很大程度上影响教学质量与效果,难以满足新世纪对人才培养的需求。因此,为适应新时期高等教育教学改革的需要,探索适合学生创新能力培养的专业基础课程实验教学改革和实践,对高等农业院校教学具有重要的理论和实践意义。针对动物遗传学课程迅速发展的特点,笔者积极创造条件,从以下方面对动物遗传学实验教学进行了改革与实践,经过师生的共同努力,取得了较好的成效。

1.调整教学方案,精选实验教学内容

华南农业大学《动物遗传学》是广东省精品课程,理论课时为32学时,实验课为单列实验课共16学时。随着生物技术的快速发展和广泛应用,动物遗传学与其他相关学科相互渗透、交叉发展,产生新的知识内容。因此,要在有限的学时内把《动物遗传学》的理论和实践知识教授给学生,使学生更好地了解《动物遗传学》的最新研究进展,掌握新的理论和方法,需要有最佳的教学方案。我们在《动物遗传学》实验教学体系中不断对教学内容进行探索和改革,在以往以经典遗传实验教学为主要内容的基础上,将现代遗传学实验技术引入本科生实验教学,适当增设分子遗传学实验技术内容以适应遗传学的快速发展,加深学生对现代动物遗传学新理论和技术知识的理解。经过两年实验教学实践,总结出“动物遗传学实验”涉及果蝇的相关实验包括:果蝇性别鉴定及性状观察、单因子杂交实验、双因子杂交实验及果蝇唾腺染色体观察等验证性实验内容,要求学生综合应用经典遗传学的知识自主设计果蝇杂交组合,并按制订的设计方案实施,把验证性实验与探索性实验相结合,整合成一个综合设计性实验,培养学生遗传学实验的综合设计能力、实验操作能力、数据分析能力和独立创新能力,提高实验教学效率。在分子遗传学实验上,依托研究生培养及在研项目,以动物DNA组提取、聚合酶链反应(PCR)实验为基础,增设RFLP、分子克隆等分子遗传学检测技术,以适应当前遗传学实验技术的快速发展和更新。

2.开放动物遗传学实验室

实验室实行在上班时间内(上午8:00-12:00,下午14:30-17:30)定时开放,允许学生非实验教学时间进入实验室参与实验的前期准备工作,例如在教学过程中每个实验让每个班级选出五六名学生,负责班级实验课的前期准备;通过开放实验室还能给予有些课堂上实验效果不理想学生重做实验的机会。此外,开放实验室还能给予设计性实验的同学和科技创新的学生课外技术指导和帮助。总之,施行实验室对学生开放制度可为学生创新思维、实践能力培养提供实验场地保障和技术资源保障,为创新型人才培养奠定基础。

3.以科研项目为纽带,推动遗传学实验教学

课程团队一直注重科研对教学的促进作用,在教学过程中重视对学生学术能力和创新能力的培养。本教学团队现有教师六名,整个队伍是一个充满活力、知识结构合理、学缘广、综合素质较高的教学组合,团队成员在专业建设和学科建设方面起着骨干带头作用,其中教授:副教授(或高级实验师):讲师(或实验师)的比例是3:1:2,其年龄结构主体处于29岁∽50岁,其中主讲教师平均年龄为40岁,中、青年教师构成了较好的学术梯队,团队成员除了完成教学工作外,还积极带领博士、硕士研究生和本科生开展科研工作,近五年教学团队主持参与科研项目39项,其中国家级22项,省部级12项,横向5项。课程教学团队近5年发表科研论文200多篇,其中SCI论文67篇。此外,教学团队成员还是广东省农业动物基因组学和分子育种重点实验室、农业部鸡遗传育种与繁殖重点实验和国家生猪工程中心平台的科研骨干力量。《动物遗传学》实验教学依托上述三个科研平台,利用其实验室先进的仪器设备,鼓励并积极创造条件让学生参与课程团队课题项目。此外,课程团队还每年定期聘请国内外本学科专家给学生做讲座或进行学术研讨,让学生更多地接触动物遗传学的研究前沿,培养学生对动物遗传学的兴趣,极大地提高《动物遗传学》实验教学的质量。

4.教学与大学生科技创新活动相结合

为了提高动物科学专业学生的综合素质,培养学生的创新能力、实践能力和团队精神,本教学团队以全国大学生创新性实验计划、全国大学生“挑战杯”竞赛等多种项目为契机,结合我校开展的大学生科研训练计划,鼓励学生根据遗传学实验特点按照自己的兴趣和能力,积极申报和开展大学生科技创新实验,并借助研究生指导本科生科技创新工作。通过开展大学生科技创新工作,不但可以培养学生的创新精神和科研能力,还可以加深学生动物对遗传学科研的了解,拓宽学生的知识面,强化知识的掌握,激发学生对专业知识的学习兴趣,从而增强课堂教学效果,并为将来进一步深造奠定坚实的基础。近三年教学团队指导申请大学生科技创新立项20项,其中国家级项目4项、省级项目3项、校级项目8项、院级项目5项。

5.量化实验考核标准

量化实验考核办法是对学生综合能力进行客观、全面和准确的评价的一种有效手段。为此,本教学团队经过讨论研究,对动物遗传学实验课程的考核方法设置如下:实验成绩实行百分制,总评成绩由实验报告成绩和平时成绩两部分组成。其中实验报告成绩占50%,实验报告主要考核学生实验报告的撰写是否格式规范、是否有抄袭、实验结果情况和分析讨论是否合理。平时成绩占50%(考勤、实验操作;实验态度):出勤率占实验总成绩的10%,每缺勤1次扣2分,满分10分;实验操作占实验总成绩的20%,主要考核学生实验操作全过程,例如实验操作规范性、仪器使用是否违规、实验结果、实验结束后台面是否整齐整洁、实验结束实验仪器是否按规定关闭、仪器试剂摆放是否回原位等;实验态度占实验总成绩的20%,主要考核上课纪律、实验预习、课堂回答问题、值日情况。平时成绩由教师每次完成实验后现场打分,学生觉得不公平公正可以现场提出。通过量化实验考核标准,较全面、客观地考核学生的实验技能、创新能力、综合分析能力及实验报告的质量,提高学生对实验的重视程度和兴趣,更自觉、主动地学习,课堂上表现更活跃,积极提出问题并参与讨论,使教学效率和教学质量得到提高。

6.结语

实验教学是《动物遗传学》教学中不可缺少的重要环节,是培养动物科学等专业学生实验技能的重要手段之一[5]。本课程通过一系列的实验教学改革,充分调动了学生学习的积极性和主动性,提高了学生的实验技能,培养了学生创新意识和科研创新能力,为学生本科毕业论文研究和未来研究生阶段从事科学研究奠定基础。通过课后发放调查问卷形式,有95%的学生认为这样的实验教学方式更合理、更公平、更能增强动手和科研创新能力,避免学生简单机械地按照实验指导书,照本宣科、依葫芦画瓢,走流程式完成实验操作被动参与的教学现象,提高实验教学质量。

参考文献:

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[4]易乐飞,王萍,程汉良,等.遗传学实验教学改革与创新型人才培养[J].中国现代教育装备,2011,115(3):93-94.

[5]蒋岸岸,刘海峰.高校动物遗传学实验教学改革[J].实验科学与技术,2011,9(5):68-69.

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