西北师范大学教学研究项目

PAGE3西北师范大学教学研究项目申请书项目名称加强遗传学实验教学改革提高学生实验综合技能负责人陈纹所在学院（盖章）生命科学学院联系电子信箱skychw@填表日期2010.12.20西北师范大学教务处

填报说明一、申请书的各项内容，要实事求是，逐条认真填写。表达要明确、严谨。二、申请书为A4幅面，于左侧装订，一式两份，由所在学院审查和签署意见后报送教务处教学研究与质量管理科。三、在“学院审查意见”一栏中，应明确该项目对学院学科专业发展的贡献以及学院在人员、时间、条件、政策等方面的保证措施和对配套经费的意见。

一、简表项目简况项目名称加强遗传学实验教学改革提高学生实验综合技能申请经费10000配套经费学院5000起止年月2011.3-2013.3其他项目负责人姓名陈纹性别女民族汉族出生年月1978.7专业技术职务/行政职务实验师最终学位/授予国家理学硕士所在学院学院名称生命科学学院联系电话09317971414E_mailsky@主要教学工作简历时间课程名称授课对象学时所在单位2004.7-今遗传学实验全日制本科生36生命科学学院主要教学改革和科学研究工作简历时间项目名称获奖情况2004-2005沙棘属植物的系统发育和物种形成2005-2007特有种卧龙沙棘的遗传多样性研究2006-2008沙棘属植物自然杂交带的遗传结构和进化动态2009-今沙棘属自然杂交带杂种的相对适合度和杂交带的维持机制2006.7极端环境下植物生理生态研究甘肃省高校科技成果二等奖2010.8沙棘等资源植物的繁殖生物学、遗传多样性和抗逆性初步研究甘肃省高校科技进步二等奖课题组成员⌒不含负责人）总人数高级中级初级博士后博士硕士参加学院数211111姓名性别出生年月专业技术职务工作单位学位学历项目中的分工签字冯汉青男1978.12副教授生命科学学院理学博士实验内容的改革杜捷男1971.1讲师生命科学学院理学硕士实验内容及手段改革-1-

二、立项依据项目的研究意义、现状分析遗传学是生命科学学院生物科学专业和生物技术专业必修的专业基础课程，该课程主要包含课堂教学及实验教学两大内容。遗传学的主要任务是全面系统地讲授遗传学的基本原理、基本方法和基本实验操作技术，并介绍现代遗传学发展的理论前沿。同时，遗传学是一门实践性很强的学科,内容博大，涉及的知识面广,尤其是近年来分子生物学的快速发展，使遗传学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。遗传学实验是为了配合遗传学的教学而开设的一门实验课，该实验课的任务是从个体、细胞、分子三个水平揭示遗传学的基本现象与规律，其目的在于验证经典遗传学基础理论的遗传规律,掌握遗传学实验技术及分析遗传学试验结果，并初步掌握现代遗传学实验操作技能，同时要求学生初步具备进行遗传学创新性研究的基本能力与素质，并为有关的后续课程和将来从事的专业工作奠定坚实的基础。目前，遗传学实验课程安排了12个实验，共36学时。现行的遗传学实验教学现状是：（1）实验内容设置不合理，大部分实验内容仍为经典遗传学实验，对于新兴发展起来的遗传学内容涉及较少；（2）多数实验仍为验证性实验，不利于学生科研创新能力的提高；（3）重视学生对理论知识的理解，轻视对学生动手能力的培养；（4）多数实验所需时间长，课堂教学时数不够，实验材料的准备、试剂的配置等均由教师完成，学生在课堂时间只能完成小部分实验操作，限制了学生实验技能的培养；（5）实验教学手段单一，增加了学生理解实验内容的难度；（6）教学和考核方式刻板，学生的实验报告是单一的模仿，限制了学生自由发挥的空间，不利于学生分析问题、解决问题能力的提高。鉴于现行遗传学实验存在的种种问题，为了适应专业发展和教学改革的需要，在课时数有限的情况下，必须对《遗传学实验》的当前实验教学体系和教学手段进行改革。通过改革使遗传学实验课不仅仅停留在教会学生一些基本的实验操作技术，更应紧密结合专业发展的方向和动态，设计出一些新的融合先进技术的综合型实验，让学生对遗传学实验内容方面的知识有综合理解与掌握，能够更加深入地了解和把握分子遗传学的最新发展趋势，进一步培养学生的综合应用知识能力。同时，将综合性实验和设计性实验与本科生学年论文、毕业论文、挑战杯、大学生科技创新等相结合，拓展学生思路，培养学生的动手能力和独立分析问题、解决问题的能力。此外，在运用传统教学法的同时，教师能够结合教学互动平台，增强教学的直观性和易理解性；变换实验课堂教学形式，活跃课堂气氛，提高学生的积极性，增强学习的生动性；合理融合相关实验，让学生从培养材料到分析数据全程进行操作，提高学生的实验操作能力。-2-三、项目实施方案及实施计划1、具体改革内容、改革目标和拟解决的关键问题；2、实施方案、实施办法、具体实施计划（含年度进展情况）及可行性分析；3、项目预期的成果和效果（包括成果形式、完成时间、实施范围、受益学生数）；4、本项目的特色和创新之处。1.具体改革内容（1）更新和完善实验教学内容从提高学生的创新能力方面出发，我们将对遗传学实验内容做出调整，将实验内容分成两个阶段、四大模块。两个阶段指：第一阶段为单项实验课教学，学生必须熟悉基本实验仪器使用情况，掌握必要的实验技能和科学实验的基本方法。第二阶段为综合性、设计性实验，即在第一阶段的基础上，由实验室提供仪器设备，由学生独立完成实验的操作。如在“植物多倍体人工诱导”实验中，要求学生独立完成试剂的配制、植物材料的培养、取材、固定、解离、染色、压片、显微镜检查等操作，最后教师根据学生制作的玻片进行检验。四大模块包括：①以果蝇为材料的经典遗传学综合实验模块。将果蝇培养基的制备、性状的观察及单因子杂交、二对因子的自由组合、伴性遗传、三点试验四个杂交实验整合为一个果蝇经典遗传学实验。要求学生通过1-2个杂交组合的实验结果验证4个遗传规律。从果蝇培养基制备、亲代扩增、处女蝇收集、交配设计、转管培养、F1代及F2代观察与鉴定到实验结果的统计分析全实验过程均由学生独立完成。该模块计划课时为12学时，4次课堂实验。从实验开始，实验室实行全天开放，每天8:00-22:00允许学生自由进入实验室，利用课余时间自觉主动地完成各项实验操作，教师敦促指导。②细胞遗传学综合实验模块。将植物染色体压片及核型分析、人类染色体核心分析及唾腺染色体标本制备整合为细胞遗传学综合实验。从材料的培养、取材及预处理、制片、染色、显微照相、染色体基数确定、染色体形态、结构及类型分析等实验全过程均由学生自己动手，教师通过数码互动显微实验室教学平台集中指导。该模块计划课时为9学时，3次课堂实验。③群体遗传学综合实验模块。将人类耳垂、酒窝等单基因控制的性状的调查与基因频率及基因型频率的分析、人类指纹基因数目估计及群体基因结构调查与分析整合为群体遗传学实验模块。从调查内容与方法、调查对象到结果分析均由学生独立完成，教师集中指导。该模块设计为6学时，两次课堂实验。④分子遗传学综合设计实验模块。将化学诱变剂诱发基因突变及运用RAPD等分子手段检测突变的实验整合为分子遗传学综合设计实验。教师为学生提供2-3种化学诱变剂，如甲基磺酸乙酯、5嗅尿嘧啶等，要求学生用最少的实验处理组合设计好实验方案。诱变方法设计、DNA提取、扩增与检测到结果分析均由学生动手完成。可由3-4名学生为一个小组，设计同一方案，并按该方案实施获得实验结果。该模块计划课时为9学时，3次课堂实验。（2）教学手段改革①应用现代教学手段,提高教学效果数码互动显微实验室是IT技术、数码摄像及图像处理技术和传统显微镜技术的不断发展和有机结合的产物，为教育现代化提供了全方位的优质技术支持，使教育教学手段产生了深刻的变革，教师可针对反映在屏幕上的真实图像进行讲解，讲授效果客观、形象，便于学生掌握。我院已建成数码互动显微实验室，并可用于遗传学实验的教学，这将显著提高实验教学质量。如在“果蝇唾液腺染色体标本的制备与观察”实验中，要求学生通过标本的制备，观察果蝇唾腺染色体的染色中心、染色体臂和横纹以及可能有的疏松区、裴氏环，或因易位而形成的十字形图像和因倒位而形成的倒位环等各种结构。但以往的教学手段难以使学生对各类微观结构有直观的、感性的认识，学生通过自己制作的标本无法正确辨别各种结构，教师也无法指导每位同学进行显微观察，导致实验效果较差，影响了学生的学习效果。而在数码互动显微实验室中，教师可通过该系统将自己显微镜下的或者某位同学在自己显微镜下发现的果蝇唾液腺染色体图像公放并进行讲解，增加了学生的感性认识，提高了学生的学习积极性与主动性，也更加真实地反映了学生的学习效果。②利用多媒体技术提高教学效果利用多媒体教学能使教学内容更加生动、直观，尤其是通过播放幻灯、视频短片等方法使实验操作更加清晰、具体，学生更易掌握。如在“果蝇的性状观察”实验中，可播放幻灯让学生很快掌握各突变型果蝇及野生型果蝇的特殊性状，对雌雄性果蝇腹部横纹的数量、生殖器结构和腹部末端特征及附肢的结构特征也可快速理解，便于观察。③引入开放式教学,培养学生自主创新能力遗传学实验进行中实行开放实验室模式，让学生不受课堂教学时数的限制，充分利用课余时间，尽量自己动手，独立完成实验内容。这样不仅解决了以往教学时数不够，学生只能进行小部分实验操作的问题，更加强了学生的实验操作技能，有利于他们对实验全过程的理解和掌握。同时，将综合性实验和设计性实验与本科生学年论文、毕业论文、挑战杯、大学生科技创新等相结合，拓展学生思路，培养学生的动手能力和独立分析问题、解决问题的能力，充分调动学生的学习积极性，使他们既有扎实的专业基础，又可掌握遗传学技术手段和进行相关研究的思路，并在此基础上与研究生教育相接轨。（3）改善实验条件,完善实验室管理体制2.实施方案、实施办法、具体实施计划（含年度进展情况）及可行性分析；（1）实施方案及实施办法计划在两年的时间内改进实验教学环节，积极参与教学研究活动，开展多种形式的教学活动，改进教学方法。①教师通过预实验筛选适宜的学生实验，对实验中所涉及具体操作环节进行优化整合。②收集并制作实验相关图片、实验操作等视频短片，实验教学中通过展示图片，播放视频短片等多媒体教学手段提高教学效率、优化教学质量。③细胞遗传学综合实验可在数码互动显微实验室进行，数码互动显微实验室平台可使教学更直观、指导更具体，内容更细致，直接提高教学质量。④引入开放式教学模式,培养学生自主创新能力。开放实验室让学生不受课堂教学时数的限制，可充分利用课余时间独立完成实验内容，培养了学生的自主创新能力。（2）可行性分析目前，遗传学实验室长期培养野生型果蝇及5种突变型果蝇，并独立开设各果蝇相关实验，改革后，应能够顺利开展果蝇经典遗传学综合实验，拟对果蝇经典遗传学综合实验模块进行试开放教学一学期，其间总结经验，后期改进。其次，遗传学实验室现有投影仪一台，可以进行多媒体教学。本实验室还拥有电脑成像体式显微镜，可在该体式显微镜下拉出果蝇三龄幼虫的唾腺染色体并拍摄成教学短片，为“果蝇的唾腺染色体”实验提供教学资料。同时，我院已建成数码互动显微实验室平台，细胞遗传学综合实验可在数码互动显微实验室开设，不仅可使学生看到以往显微镜下无法细致观察的结构，还使教师的指导更详尽、具体，达到直接提高教学质量的效果。（3）具体实施计划一阶段：2011.3-2011.9收集教改所需资料，设定优化整合内容及新增实验内容；二阶段：2011.9-2012.1进行预实验；准备教学图片及教学短片，完善教学内容；三阶段：2012.3-2012.9对学生开设教改后实验内容，并总结经验，进行改进；四阶段：2012.9-2013.3总结改革经验，完成遗传学实验教学改革相关论文3.项目预期的成果和效果

（1）截止2013年3月，完成遗传学实验教学的优化改革，通过整合并优化遗传学实验教学内容及使用灵活多样的教学方法提高学生的学习兴趣、增强学生对教学内容的理解、达到提高学生实验综合技能的目的，使生物科学专业级生物技术专业本科生—每年约180人从中受益。（2）发表遗传学实验教学改革相关论文一篇。4.本项目的特色和创新之处通过改革，对原有实验进行了整合及优化，并在原有实验基础上增加了设计性实验和综合性实验，使实验教学体系更加完整，内容更加丰富，对学生全面开放实验室，让学生真正做到独立完成实验，注重学生综合能力和创新能力的培养。同时利用现代化教学手段，增加了学生的感性认识，提高了学生的学习积极性与主动性。-3-

四、教学改革基础1、与本项目相关的教学改革工作积累和已经取得的教学改革工作成绩；2、学院已具有的教学改革基础和环境，项目对学院学科专业发展的贡献，学院对项目的支持情况（含有关政策、经费及其管理机制、保障条件等，可附有关文件或说明），尚缺少的条件和拟解决的途径；3、申请者和课题组成员所承担的教学改革和科研项目情况。遗传学实验室教师与实验人员长期从事遗传学相关领域的基础理论及开发利用研究。在教学实践中克服困难，积极研究与探索，不断提高改进实验内容。遗传学实验室现拥有30台Olympus双目显微镜、1台电脑成像体式显微镜及小型冷冻离心机、PCR仪、超净工作台等仪器设备，还具有完备规范的植物组织培养室。此外，学院已建成数码互动显微实验室，具备开设综合设计型实验的条件。遗传学实验的教学改革整合优化了传统的经典遗传学实验，加入了分子遗传学的实验内容，并增加了综合性设计性实验比例，使实验教学内容更加完整，更加合理。同时，开放实验室模式加强了学生的实验操作技能。综合性实验和设计性实验与本科生学年论文、毕业论文、挑战杯、大学生科技创新等相结合，拓展学生思路，培养了学生的动手能力和独立分析问题、解决问题的能力。这从根本上提高了本科生的教学质量，从而为我校学生后续课