Transcript 7、遗传学实验教学改革之初探

遗传学实验教学改革之初探
赵双宜
山东大学生命科学学院
2011.8. 1
一.山东大学生命科学学院遗传学实验教学概况
1.学生人数
建院初期-扩招前（1996以前-2000） ，每年参加遗传学
实验的学生平均120-130人；
扩招后：每年生命科学学院本科生最多达到近300人，
临床医学、药学本科生70-80人；函授生70-80人
现在：生命科学学院本科生约220人，临床医学50-60人。
2. 课程所涉及专业
1.生物科学、生物技术、生物工程、生态学、
2.国家理科基础科学研究与教学人才培养基地、
国家生命科学与技术人才培养基地。
3.临床医学专业、
4.泰山学堂
3.师资状况
专职遗传学实验教师一名（高级工程师）、兼职
遗传学实验教师 兼遗传学教师三名（教授）、兼
职遗传学实验教师一名、专职遗传学教师两名。
另外，每学期临时聘用两名硕士生作为遗传学实验
课程助教（实验员）。
教材：遗传学实验（第二版，复旦大学），遗传
学分析实验教程（乔守怡，高教出版社），遗传
学实验（第二版，扬大翔，科学出版社）
4.实验室仪器条件
自2000年，细胞遗传发育生物学实验室成为
生命科学院第一批成立的五个本科生物实验教学
一类基础实验室。先后投资近200万元，购置了必
要的实验仪器。包括：120台教学显微镜、60台解
剖镜、数码成像显微镜、二氧化碳培养箱、超净
工作台、基因电脉冲转化仪一台、12套水平琼脂
糖凝胶电泳仪及电泳槽、12台微量高速离心机、
两台高速冷冻离心机、PCR仪两台、MILLIPORE
超纯水仪、凝胶紫外检测器、超级恒温水浴、紫
外分光光度计、可见光分光光度计、各种培养箱、
干燥箱、冰箱、摇床、近百把微量移液器等。
5.实验室面积及设置
本实验室有70平方米的实验室4个，其中2个
为遗传学实验室，2个为细胞生物学实验室。细
胞培养室、准备室及办公室等共计约450平方米。
正常情况下每个实验室同时可供24名学生上
课，两个班48名学生（最多每个班曾经有32名同
学，两个班64名学生同时上课）。
二.遗传学实验教学内容
• 经典验证性实验
蝗虫精巢细胞的减数分裂，人类巴氏小体观察，植物多
倍体的诱发，人类PTC尝味实验及类血型及若干遗传性状
的分析；
• 综合性实验
果蝇唾腺染色体的制备及观察、果蝇杂交实验。
• 探索性及创新性实验
植物微核诱发实验—环境污染物、食品/日常用品、药品的
生物安全性检测；
拟南芥菜T-DNA插入突变体的纯合体检测。
三.教学安排及要求
• 以果蝇杂交实验为中心，在其中间穿插安排其它
可随时进行的遗传学实验（例如果蝇唾腺染色体
的制备及观察、植物多倍体的诱发、链孢霉的分
离与交换等）。因果蝇各个突变体群体扩繁，处
女蝇收集均需要两周以上的时间，减数分裂往往
是于每学期第二周进行的第一个实验，从第二个
实验开始就较系统的介绍果蝇杂交实验等。
• 根据多年的实践经验，在正式杂交之前，增加一
次果蝇基础知识的介绍及基本实验技术的训练十
分必要，初次实验就让学生掌握果蝇的饲养麻醉、
果蝇雌雄性状及各种突变体的特征、处女蝇的收
集等，最主要的是通过果蝇各个突变体如何设计
实验验证经典遗传学三大定律。
• 为了充分发挥学生的主观能动性、积极参与实验
设计，我们为学生制备了十多种类型的果蝇（例
如：18、14、6、黄体、棒眼、匙型翅、缺刻翅、
檀黑体、黑体等），使学生可以应用自己所学的
知识、验证预期的实验结果。为了保证自己实验
的成功，学生具有很大积极性，自己收集处女蝇，
杂交后细心照顾，发现问题能及时与老师沟通，
找到解决问题的办法。
• 对于杂交过程中可能出现的问题，与学生共同探
讨可能出现的原因，总结经验教训，研究补救的
措施和办法。实验结果的分析严格要求学生真实
可靠，并将每组同学的结果汇总，各个小组的结
果单独分析并与整个班级的结果比较。这样可以
在一定程度上减少实验误差，得到具有统计意义
上的较为可靠的结论，对于明显不符合遗传学规
律的结果，认真分析原因，从班级结果中舍去。
• 对于减数分裂、果蝇唾液腺染色体的制备等技术
性较强的实验，认真做好示范，帮助学生掌握操
作技术，分辨各个不同时期细胞的特点，找到所
要分析的细胞。
• 对于PTC尝味实验，内容较为简单，我们就增加
ABO血型的遗传学分析，并将人类若干表观性状
（例如发旋方向、指纹特征、耳部特征、用手习
惯等）的遗传分析合并，增加学生通过社会调查
的方法获得有关数据。
四.探索性创新性遗传学实验
• 1.植物微核诱发实验—环境污染物、食品、/日常
用品、药品的生物安全性检测；
许多诱变剂可以诱发基因突变、染色体畸变，环
磷酰胺、叠氮化钠等可以高效诱发染色体断裂，
最后导致大量微核形成。通过对大蒜根尖细胞的
微核检测发现，学生分别对多种洗涤用品（洗衣
粉、餐洗净、洗发水、屏幕清洗剂等）食品调味
剂、添加剂、化妆品、药品等进行检测，发现食
品调味剂、添加剂在一定范围内是安全的，而洗
涤用品有部分诱发微核能力较强，实验以自来水
和低浓度的叠氮化钠（20mmol/L)为对照。
• 这个实验引起了学生的极大兴趣，充分调动了学生的参与
实验积极性，初步检测了大量物质的微核诱发能力，结合
文献的研究报告，学生发挥自己的想象力，自己处理、固
定材料，自己在显微镜下检测，以两种对照为标准，得出
初步的研究结论。结合目前频发的食品安全事故，生活、
工作环境各种污染物对人类的危害性，该实验从一个方面
提供了一个简单有效的检测方法。同时本实验在介绍实验
原理时也可分别介绍其它检测物质诱变能力的方法，例如;
诱变物质对植物姊妹染色体互换频率的影响（SCE),诱变
物质对鼠伤寒沙门氏菌的诱变（ Ams）等。
2.拟南芥菜T-DNA插入突变体的纯合度检测。
T-DNA插入突变是植物功能基因研究的有效方法之一，
在一定程度上可与动物的基因打靶相媲美，但还具有自己
独特的优点，例如：基因插入的随机性、每个基因插入位
点及基因失活程度的多样性等。通过本实验学生可以了解
突变基因定位的方法，突变纯合体的鉴定原理。通过实验
也可以掌握植物DNA分离提取技术，PCR原理及应用，
DNA电泳、检测技术等三个实验的有机综合。结合我们科
研工作的实际，可以为学生提供大量不同的拟南芥菜TDNA插入突变体。也使学生了解到模式生物在现代遗传学
研究中所起的重要作用。
五.学生遗传学实验成绩的评定
• 1.参加实验的次数，是否有迟到早退现象。作为
平时成绩记录在案。
• 2.实验过程是否认真、仔细，表现特殊的也应留
意，并计入平时成绩。
• 3.实验报告：是否按时完成，质量状况如何，数
据是否真实，分析是否正确，是学生实验成绩的
主要部分。
• 4.如果学生因故缺席某实验，经老师同意随其它
班级补做，或者单独补做也可给予适当的成绩。
六.值得进一步探讨和改进的部分
1.实验内容仍需调整
经典验证性实验内容还应减少，适当增加综合性、
创新性、和探索性实验的内容；
2.结合遗传学的最新进展，可开展线虫RNAi或者植
物RNAi实验，功能基因的识别、分离、验证实验；
3.班级大小应合适，每个教师不宜同时为多个班级
上课；
4.改变学生实验课成绩的评价办法；
5.改革实验教师考核体系，提高实验课教师的工作
量计量办法和待遇。
谢谢各位专家！
欢迎提出各种意见和建议！