实验教学方法在大学遗传学中的优化论文

时间：2021-08-31

　　遗传学实验是大学生物学相关专业的一门重要实践操作课程，多次教学实践表明该课程的教学过程有待完善。该文针对遗传学实验教学过程中发现的诸多问题，对教学方法及授课细节进行了相关优化调整，主要包括以下几个方面：实验材料的多方面选择;显微操作技巧的讲解;显微观察讲授流程的完善;通过实验设计将验证性实验转化为探索性实验。通过对教学方法的优化，可以完善及有针对性地解决学生实验课中存在的问题，同时有利于培养学生良好的实验基础及科学研究的逻辑思维能力和创造力。

　　遗传学是研究生物遗传及变异的一门科学，绝大部分遗传规律的发现均来源于研究者的科学实践。因此，遗传学不仅是一门理论科学，同时也是一门实验科学，在遗传学教学和科学研究过程中需要以相应的科学实验结果为支撑。遗传学实验是遗传学课程教学活动的一个重要组成部分，通过实验可以让学生了解遗传学工作者在该领域的研究历程，使学生加深对理论课所学知识的理解，同时可以锻炼学生的实验操作能力并使其掌握基本的遗传学实验技能，进而培养学生科学研究的逻辑思维能力及创造力。如何上好大学的遗传学实验课程，最大限度地使学生在遗传学实验过程中获取知识以达到良好的教学效果是所有遗传学教师共同关心的问题。经过多次遗传学实验教学实践发现，找出实验课上大部分学生存在的主要问题，对实验教学过程进行合理优化可提高遗传学实验教学效果。

　　1 实验材料选择的多样性

　　在遗传学实验教学过程中，大部分实验材料的选择往往局限于教材中相关的实验材料，然而，由于不同的教材编者往往是基于自身实验教学条件选择容易获取及效果较好的材料为实验对象。如在进行植物细胞减数分裂观察的实验中，大部分教材选择的材料主要为蚕豆、玉米、小麦、水稻和棉花等，虽然其中许多植物在全国各地普遍种植，但由于减数分裂取材部位为植物的花药，因此要求实验必须在实验植物的花期进行，由于取材部位的特殊性使该实验在特定季节的进行受到限制[1]。玉米、水稻等植物主要在7—8月份开花，这样就限制了该实验不能在9月以后的第一学期进行。同时，这些材料还需特定的实验田进行种植或到乡村进行取材，为实验带来诸多不便。在该实验的教学过程中，经过尝试多种实验材料发现，韭菜的花蕾是很好的实验材料，在进行减数分裂观察时，发现它减数分裂过程中分裂期持续时间较长，实验效果很好，且该材料取材较为方便，甚至在各个季节的菜市场均可购买。以韭菜花蕾作为减数分裂实验观察材料不仅实验效果较好，而且很好地解决了实验材料获取的时间及地域限制。

　　2 实验课讲授细节的调整

　　在实验课教学过程中发现，学生在进行实验操作及显微镜的观察等方面仍然存在诸多问题，因此教师在实验操作方面的讲解应做到尽量的'细致，甚至一步一步地带领学生进行操作。

　　2.1 显微镜的使用及观察显微镜观察是遗传学实验中的一个重要内容，无论是植物的有丝分裂、减数分裂还是果蝇唾液腺染色体观察及染色体组型分析，均需要借助显微镜进行细微的结构观察。尽管学生在之前的实验课程中可能接触过显微镜的操作与使用，但许多细节仍不规范。其中，出现最多的问题仍旧是许多同学不习惯用双眼去看显微镜中的视野，或是无法将瞳距调整到合适距离，导致只有一只眼睛可以观看到视野，这样会大大降低材料放大效果，同时容易引起眼部疲劳。经过长时期的显微观察发现，采用如下方法可以帮助学生快速调整到合适瞳距，使双眼同时观测到目的材料。首先闭上右眼，调整准焦螺旋使左眼可以看到左目镜中的视野;然后闭上左眼，睁开右眼，固定左目镜的位置不动，仅调整右目镜位置使右眼可以看到右目镜中的视野;最后同时睁开双眼，左右目镜均保持不动，仅靠调整眼睛与目镜之间的距离即可使双眼中的两个视野重合为一个大视野，此时在盯住大视野的同时仅需略微调整左右目镜之间的瞳距即可将视野放至最大，达到良好的观察效果。

　　2.2 材料制片观察前进行标准教学装片的观察有助学生快速找到观察目标实验材料经过显微镜放大后所看到的景象往往与我们对该材料的宏观印象大相径庭，这使许多学生在显微镜中看到材料的精细结构后根本无法判断观察到的是什么，甚至误以为实验失败。如在植物细胞周期观察这一实验中，经过碱性染料对染色体进行染色后，在放大的显微镜视野中仅能看到一团一团紫色的物质，如果学生不能正确判定出细胞轮廓，那么寻找处于不同细胞周期的分裂相更加无从谈起。为了解决这个问题，以往的遗传学实验教学中通常会以幻灯片的形式向学生展示各个分裂时期的细胞及染色体形态，然而事实发现该方法仍旧存在一些弊端。首先由于幻灯片中展示的图像与在显微镜中看到的实际图像无论在观察角度还是在光线效果上仍旧存在细节上的差异，尤其在高倍镜中无法实行图像有效对接;其次由于幻灯片中展示的是已经将视野及焦距调成好的图像，学生在显微观察过程中需要从低倍镜到高倍镜自行调整好观察目标，很可能在调节过程中就遇到麻烦。因此，在遗传学实验教学时可以在生物公司订购规范化的教学材料装片，让学生对自己制作的压片进行观察前在显微镜中对标准片进行观察，组织学生进行独立操作，直观感受实验材料在显微镜中从低倍镜到高倍镜中的形象，然后再对照自己做的压片对比着进行观察。在这里之所以采用购买好的标准装片进行观察是由于该片往往经过多次程序进行处理，已成功清除了其中的背景色，更容易使学生将注意力集中在观察目标上。这样不仅可以帮助学生熟悉显微操作过程，快速锁定观察目标，同时也可以使他们将自己制作的压片中的图像与标准片进行比较，找到其中的差异，在实验过程中发现存在的问题。

　　2.3 将验证性实验转化为探索性实验更易提高学生创造力目前大学遗传学实验课程中的许多实验为验证性实验，即重复教科书中涉及的实验方法，严格按照预定的实验步骤进行操作，重复出前人的研究成果。这种实验相对简单，容易重复出结果，对于增强学生学习兴趣，巩固理论课所学知识具有一定作用，但往往并不利于学生发现问题、解决问题的能力[2]。在实验课教学设计过程中，可以通过简单的实验方案调整将其转化为探索性实验，有利于培养学生创造力及科学的思维能力[3]。如观察植物有丝分裂的实验过程中，教科书中对于实验步骤往往设置为固定的最优程序，如对植物根的解离过程往往设定为采用1mol/L的盐酸在60℃的条件下解离8min。然而，在实验的实际操作过程中，选取植物材料的不同，植物组织幼嫩程度的不同等因素导致它们最优的解离条件往往不同。在此步骤就可将该实验转化为探索性实验，如在盐酸浓度方面可以设置0.5mol/L、0.5mol/L和1.5mol/L 3个不同的浓度梯度;在解离温度上可以设置55℃、60℃和65℃等不同的温度梯度;在解离时间可以设置为5min、10min和15min等不同的时间梯度，同时选择多种材料进行实验，让学生分组进行，找到分别适合于不同植物材料的解离过程中盐酸浓度、解离温度和解离时间的最优化组合。采用这种探索性实验设计可以培养学生科学研究的基本方法，同时可以使学生更加深刻地了解到解离的目的及其原理，增强遗传学实验的教学效果。

　　在遗传学实验教学过程中，教师应在教材标准实验教学方法的基础上充分考虑学生的知识基础、实验室自身的实验条件及教学过程中发现的问题对教学方法及教学设计进行适当的调整，优化实验教学过程，以达到良好的实验教学效果。

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