實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法在大學(xué)遺傳學(xué)中的優(yōu)化論文
遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)是大學(xué)生物學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要實(shí)踐操作課程，多次教學(xué)實(shí)踐表明該課程的教學(xué)過(guò)程有待完善。該文針對(duì)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的諸多問(wèn)題，對(duì)教學(xué)方法及授課細(xì)節(jié)進(jìn)行了相關(guān)優(yōu)化調(diào)整，主要包括以下幾個(gè)方面：實(shí)驗(yàn)材料的多方面選擇;顯微操作技巧的講解;顯微觀察講授流程的完善;通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為探索性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)教學(xué)方法的優(yōu)化，可以完善及有針對(duì)性地解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)課中存在的問(wèn)題，同時(shí)有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)及科學(xué)研究的邏輯思維能力和創(chuàng)造力。
遺傳學(xué)是研究生物遺傳及變異的一門(mén)科學(xué)，絕大部分遺傳規(guī)律的發(fā)現(xiàn)均來(lái)源于研究者的科學(xué)實(shí)踐。因此，遺傳學(xué)不僅是一門(mén)理論科學(xué)，同時(shí)也是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，在遺傳學(xué)教學(xué)和科學(xué)研究過(guò)程中需要以相應(yīng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為支撐。遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)是遺傳學(xué)課程教學(xué)活動(dòng)的一個(gè)重要組成部分，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生了解遺傳學(xué)工作者在該領(lǐng)域的研究歷程，使學(xué)生加深對(duì)理論課所學(xué)知識(shí)的理解，同時(shí)可以鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力并使其掌握基本的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的邏輯思維能力及創(chuàng)造力。如何上好大學(xué)的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，最大限度地使學(xué)生在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中獲取知識(shí)以達(dá)到良好的教學(xué)效果是所有遺傳學(xué)教師共同關(guān)心的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多次遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，找出實(shí)驗(yàn)課上大部分學(xué)生存在的主要問(wèn)題，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行合理優(yōu)化可提高遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。
1 實(shí)驗(yàn)材料選擇的多樣性
在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，大部分實(shí)驗(yàn)材料的選擇往往局限于教材中相關(guān)的實(shí)驗(yàn)材料，然而，由于不同的教材編者往往是基于自身實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件選擇容易獲取及效果較好的材料為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。如在進(jìn)行植物細(xì)胞減數(shù)分裂觀察的實(shí)驗(yàn)中，大部分教材選擇的材料主要為蠶豆、玉米、小麥、水稻和棉花等，雖然其中許多植物在全國(guó)各地普遍種植，但由于減數(shù)分裂取材部位為植物的花藥，因此要求實(shí)驗(yàn)必須在實(shí)驗(yàn)植物的花期進(jìn)行，由于取材部位的特殊性使該實(shí)驗(yàn)在特定季節(jié)的進(jìn)行受到限制[1]。玉米、水稻等植物主要在7—8月份開(kāi)花，這樣就限制了該實(shí)驗(yàn)不能在9月以后的第一學(xué)期進(jìn)行。同時(shí)，這些材料還需特定的實(shí)驗(yàn)田進(jìn)行種植或到鄉(xiāng)村進(jìn)行取材，為實(shí)驗(yàn)帶來(lái)諸多不便。在該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)嘗試多種實(shí)驗(yàn)材料發(fā)現(xiàn)，韭菜的花蕾是很好的實(shí)驗(yàn)材料，在進(jìn)行減數(shù)分裂觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)它減數(shù)分裂過(guò)程中分裂期持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)效果很好，且該材料取材較為方便，甚至在各個(gè)季節(jié)的菜市場(chǎng)均可購(gòu)買(mǎi)。以韭菜花蕾作為減數(shù)分裂實(shí)驗(yàn)觀察材料不僅實(shí)驗(yàn)效果較好，而且很好地解決了實(shí)驗(yàn)材料獲取的時(shí)間及地域限制。
2 實(shí)驗(yàn)課講授細(xì)節(jié)的調(diào)整
在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作及顯微鏡的觀察等方面仍然存在諸多問(wèn)題，因此教師在實(shí)驗(yàn)操作方面的講解應(yīng)做到盡量的細(xì)致，甚至一步一步地帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行操作。
2.1 顯微鏡的使用及觀察 顯微鏡觀察是遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)重要內(nèi)容，無(wú)論是植物的有絲分裂、減數(shù)分裂還是果蠅唾液腺染色體觀察及染色體組型分析，均需要借助顯微鏡進(jìn)行細(xì)微的結(jié)構(gòu)觀察。盡管學(xué)生在之前的實(shí)驗(yàn)課程中可能接觸過(guò)顯微鏡的操作與使用，但許多細(xì)節(jié)仍不規(guī)范。其中，出現(xiàn)最多的問(wèn)題仍舊是許多同學(xué)不習(xí)慣用雙眼去看顯微鏡中的視野，或是無(wú)法將瞳距調(diào)整到合適距離，導(dǎo)致只有一只眼睛可以觀看到視野，這樣會(huì)大大降低材料放大效果，同時(shí)容易引起眼部疲勞。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)期的顯微觀察發(fā)現(xiàn)，采用如下方法可以幫助學(xué)生快速調(diào)整到合適瞳距，使雙眼同時(shí)觀測(cè)到目的材料。首先閉上右眼，調(diào)整準(zhǔn)焦螺旋使左眼可以看到左目鏡中的視野;然后閉上左眼，睜開(kāi)右眼，固定左目鏡的位置不動(dòng)，僅調(diào)整右目鏡位置使右眼可以看到右目鏡中的視野;最后同時(shí)睜開(kāi)雙眼，左右目鏡均保持不動(dòng)，僅靠調(diào)整眼睛與目鏡之間的距離即可使雙眼中的兩個(gè)視野重合為一個(gè)大視野，此時(shí)在盯住大視野的同時(shí)僅需略微調(diào)整左右目鏡之間的瞳距即可將視野放至最大，達(dá)到良好的觀察效果。
2.2 材料制片觀察前進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)裝片的觀察有助學(xué)生快速找到觀察目標(biāo) 實(shí)驗(yàn)材料經(jīng)過(guò)顯微鏡放大后所看到的景象往往與我們對(duì)該材料的宏觀印象大相徑庭，這使許多學(xué)生在顯微鏡中看到材料的精細(xì)結(jié)構(gòu)后根本無(wú)法判斷觀察到的是什么，甚至誤以為實(shí)驗(yàn)失敗。如在植物細(xì)胞周期觀察這一實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)過(guò)堿性染料對(duì)染色體進(jìn)行染色后，在放大的顯微鏡視野中僅能看到一團(tuán)一團(tuán)紫色的物質(zhì)，如果學(xué)生不能正確判定出細(xì)胞輪廓，那么尋找處于不同細(xì)胞周期的分裂相更加無(wú)從談起。為了解決這個(gè)問(wèn)題，以往的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中通常會(huì)以幻燈片的形式向?qū)W生展示各個(gè)分裂時(shí)期的細(xì)胞及染色體形態(tài)，然而事實(shí)發(fā)現(xiàn)該方法仍舊存在一些弊端。首先由于幻燈片中展示的圖像與在顯微鏡中看到的實(shí)際圖像無(wú)論在觀察角度還是在光線(xiàn)效果上仍舊存在細(xì)節(jié)上的差異，尤其在高倍鏡中無(wú)法實(shí)行圖像有效對(duì)接;其次由于幻燈片中展示的是已經(jīng)將視野及焦距調(diào)成好的圖像，學(xué)生在顯微觀察過(guò)程中需要從低倍鏡到高倍鏡自行調(diào)整好觀察目標(biāo)，很可能在調(diào)節(jié)過(guò)程中就遇到麻煩。因此，在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)可以在生物公司訂購(gòu)規(guī)范化的教學(xué)材料裝片，讓學(xué)生對(duì)自己制作的壓片進(jìn)行觀察前在顯微鏡中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)片進(jìn)行觀察，組織學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立操作，直觀感受實(shí)驗(yàn)材料在顯微鏡中從低倍鏡到高倍鏡中的形象，然后再對(duì)照自己做的壓片對(duì)比著進(jìn)行觀察。在這里之所以采用購(gòu)買(mǎi)好的標(biāo)準(zhǔn)裝片進(jìn)行觀察是由于該片往往經(jīng)過(guò)多次程序進(jìn)行處理，已成功清除了其中的背景色，更容易使學(xué)生將注意力集中在觀察目標(biāo)上。這樣不僅可以幫助學(xué)生熟悉顯微操作過(guò)程，快速鎖定觀察目標(biāo)，同時(shí)也可以使他們將自己制作的壓片中的圖像與標(biāo)準(zhǔn)片進(jìn)行比較，找到其中的差異，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題。
2.3 將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為探索性實(shí)驗(yàn)更易提高學(xué)生創(chuàng)造力 目前大學(xué)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中的許多實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，即重復(fù)教科書(shū)中涉及的實(shí)驗(yàn)方法，嚴(yán)格按照預(yù)定的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，重復(fù)出前人的'研究成果。這種實(shí)驗(yàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，容易重復(fù)出結(jié)果，對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，鞏固理論課所學(xué)知識(shí)具有一定作用，但往往并不利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力[2]。在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案調(diào)整將其轉(zhuǎn)化為探索性實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力及科學(xué)的思維能力[3]。如觀察植物有絲分裂的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教科書(shū)中對(duì)于實(shí)驗(yàn)步驟往往設(shè)置為固定的最優(yōu)程序，如對(duì)植物根的解離過(guò)程往往設(shè)定為采用1mol/L的鹽酸在60℃的條件下解離8min。然而，在實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作過(guò)程中，選取植物材料的不同，植物組織幼嫩程度的不同等因素導(dǎo)致它們最優(yōu)的解離條件往往不同。在此步驟就可將該實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為探索性實(shí)驗(yàn)，如在鹽酸濃度方面可以設(shè)置0.5mol/L、0.5mol/L和1.5mol/L 3個(gè)不同的濃度梯度;在解離溫度上可以設(shè)置55℃、60℃和65℃等不同的溫度梯度;在解離時(shí)間可以設(shè)置為5min、10min和15min等不同的時(shí)間梯度，同時(shí)選擇多種材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生分組進(jìn)行，找到分別適合于不同植物材料的解離過(guò)程中鹽酸濃度、解離溫度和解離時(shí)間的最優(yōu)化組合。采用這種探索性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的基本方法，同時(shí)可以使學(xué)生更加深刻地了解到解離的目的及其原理，增強(qiáng)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。
在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)在教材標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的基礎(chǔ)上充分考慮學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)室自身的實(shí)驗(yàn)條件及教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題對(duì)教學(xué)方法及教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，以達(dá)到良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。
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