张真，冉照收，沈锡权，明庭红，吕志猛

水产养殖专业遗传学实验教学改革

张真，冉照收，沈锡权，明庭红，吕志猛

（宁波大学 海洋学院，浙江 宁波 315211）

遗传学是水产养殖专业的重要基础课程之一，其实验教学是帮助学生巩固理论知识，掌握实验技术的重要途径．以宁波大学水产养殖专业遗传学实验教学为例，针对目前教学内容安排和考核方式的弊端，提出一系列完善措施，如引入以斑马鱼为载体的实验教学内容，增加学生参与课前材料准备为依据的评价体系等．以期促进水产类学生学习与操作遗传学实验课程的参与度，提高学习效果，为水产类课程建设中的学生培养模式及实践课环节提供参考．

水产养殖；遗传学实验；斑马鱼；考核方式

遗传学是引领生命科学发展的基础核心学科，也是实践性很强的学科，其实验教学可帮助学生巩固理论知识．学习和掌握实验基本技能的主要手段是大部分高等院校水产养殖类学生的必修科目之一[1]．现代生物化学和分子生物学等技术的快速发展，推动遗传学理论和新技术的出现和进步，同时也对新时期遗传学和遗传学实验的教学以及对学生的培养提出了更高的要求．遗传学实验是和遗传学并行开展的独立实验课程，是理论教学指导实践的重要环节，同时也是理论课程的深化和延伸．实验课的教学内容和形式直接影响学生对实验的投入度、主观能动性以及创新思维[2]．本文以宁波大学水产养殖专业遗传学实验教学为例，针对现存实验教学和考核方式存在的问题，提出具体改革方案，以期为水产养殖专业遗传学实验教学提供参考．

1　水产类遗传学实验课程基本情况

宁波大学水产类专业遗传学实验教学内容主要分成3个部分：第一部分为传统的遗传学部分．通过经典的果蝇个体进行单双因子杂交和三点测交学习经典的遗传学定律，利用果蝇模型深入学习和掌握遗传学的基本原理．第二部分为细胞水平的遗传学实验部分．利用果蝇幼虫的唾液腺制备唾液腺染色体，利用显微镜观察巨大染色体，从染色体水平学习遗传学基本知识．第三部分为分子水平的遗传学实验部分．通过遗传学实验从个体、细胞和分子水平实验技能的综合学习和培养，学生不仅巩固了遗传学经典定律和基本知识，掌握了现代常用的科研技能，提高了发现问题、分析问题和解决问题的综合能力，还培养了学生良好的科研素质，为今后独立进行相关科研工作提供保障[3]．

目前，宁波大学针对水产养殖专业开设的实验课程共有10个实验内容，且以基础性和认知性实验为主．涉及减数分裂的观察，果蝇的麻醉和主要性状观察及培养，果蝇唾液腺染色体的制备与观察，核型分析等．其中，涉及分子遗传相关的综合性实验部分相对较少，对于学生的创新能力和掌握现代化的分子学实验技术的培养稍有欠缺．同时，为更好地结合和发挥专业特色，改善遗传学实验课程教学效果，使学生加强对遗传学经典定律和基础知识的掌握，改变遗传学晦涩难懂的刻板印象，让学生更真切地领悟遗传学的魅力，使学生更好地认识遗传学实验与本学科特色的结合，急需引入更多水产相关遗传学实验内容．

2　现行水产养殖专业遗传学课程实验存在的问题

通过对国内外遗传学实验的调查和研究发现，目前大部分遗传学实验在实验设计和实施时用果蝇模型作为实验教学载体，且遗传学实验课程一半以上的教学内容为果蝇的杂交、核型分析、巨大染色体制备及结构观察等常规经典内容[4-7]．新时代分子遗传学、表观遗传学、基因组学等现代遗传学的涌现和应用亟需引入现代发展需求所涉及的新的遗传学实验教学计划，以满足日益发展的实验技术和遗传学实验教学的需求．

2.1　实验设计缺乏综合性实验

遗传学教学内容虽然包含果蝇等动物实验，但大部分以果蝇杂交、染色体的观察等为主，内容和形式相对单一和传统．有些实验课程还是延续几十年前的内容，缺乏与现代分子生物学技术相结合的新技术和新内容．同时，遗传学作为本科阶段的专业必修课程，在实验教学内容上缺乏与生物化学、水产养殖以及基因工程等课程跨学科进行的综合性实验．

2.2　遗传学实验缺乏本学科特色

目前，国内外大多数生物类专业开展的遗传学实验教学多围绕果蝇为载体开展．水产养殖学专业在国内外开展的课程内容与大部分的农学和医学类课程设计近似，缺乏水产养殖的特色，没有围绕水产生物遗传规律和专业特色展开．针对本学科水产养殖专业的特点，缺乏更具有专业特色的遗传学实验内容，会给学生造成教学内容与所学专业的脱节感．

2.3　学生参与度和积极性有待进一步提高

在遗传学实验教学中都是教师进行前期准备和实验设计，学生上课接受实验课程讲解并进行实验，其参与度和积极性相对较低，更多的是为了做实验而做实验，缺乏对整个教学内容从实验设计、实验实施到实验结果分析等的完整过程．同时，学生在难度较大、耗时较长的实验中表现出处理问题和思考问题的能力欠缺．

3　遗传学实验教学改革

在更深入认识到实验教学对综合人才培养关键作用的新时代背景下，需要将遗传学理论和实验教学系统融合，把实验教学摆在和理论教学同样重要和必须的位置，培养学生的创新意识和综合素质[8]．同时，贴合水产养殖学专业特色，适当增加综合性和创新性实验内容，更好地利用水产动物学习和掌握遗传学基本知识．对于遗传学实验在教学过程中存在着实验内容单一、缺乏跨学科的综合性实验、学生参与程度不高、缺乏专业特色等的问题，急切需要教师提升教学技能，更新教学内容和体系，让学生更好地投入遗传学实验的学习中，以帮助学生理解和再吸收遗传学理论．

3.1　提高对实验教学改革的认识

实验内容改革是提高实验课质量的重要手段，需要从授课教师的思想认识上重视，根据专业需求，及时更新实验内容和授课方式，打破依靠教材授课的思维樊笼．理论课程对实验课程的指导，与实验课程对理论知识的深化和巩固同样重要，要把实验课程放在与理论课程相同的位置看待．同时，实验教学对于提高学生的动手能力、创新能力、发现问题和解决问题的能力都必不可少．对于水产养殖专业，充分结合专业特色，适当增加专业相关的遗传类实验，结合水产生物（如鱼、虾、贝、藻等）开展理论知识的扩充与强化，增强学生的专业认同感和参与度．

3.2　遗传学课程实验教学内容设计

现阶段水产养殖学专业本科人才培养正向“厚基础、强能力、高素质”的应用型综合人才方向推进．开展的实验教学课程目的是了解和掌握遗传学基本的三大规律和现代遗传育种理论及在现有的实验教学基础，根据实验课程性质、任务、要求及专业特色，遗传学实验教学包括认知类实验、验证类实验和综合类实验．认知类和验证类实验一般是对基本的实验技能进行学习和掌握，回顾理论课的学习内容；综合类实验更注重培养学生的主观能动性和创新能力，学生通过设计实验、操作实验和分析实验结果，提高发现问题、分析问题和解决问题的能力，促使遗传学实验教学向更有利于提高学生综合素质的方向发展．

（1）基于理论学习，设置实验课的分层次教学目标和实施要求．借助遗传学理论课程的内容，导入学习任务和目标，让学生对实验教学有初步的了解；再通过讲解和演示发布具体的学习任务，同时在讲解过程中让学生结合理论教学的具体知识，起到回顾和复习扩充的作用，使学生了解每次实验教学要进行的实验内容和得到怎样的结果．将原先10个实验中动手性较弱和与本专业其他课程有实验内容重复的实验删除（如同工酶酶分析实验）．改革后，在个体水平，通过果蝇杂交实验和斑马鱼杂交实验充分掌握孟德尔遗传定律；在细胞水平，开展果蝇幼虫唾液腺染色体制备实验和减数分裂染色体形态观察实验；在分子水平，引入荧光蛋白基因在斑马鱼胚胎中的瞬时表达实验学习分子遗传学规律．通过个体、细胞、分子水平设置教学目标和要求．在实验教学进程中，根据具体出现的问题，启发学生分析问题和解决问题的思维和能力；根据实验教学的具体内容，结合学生目前的知识储备和实验技能，将学生分小组安排具体实验操作，根据课堂表现和实验成果等综合方式进行实验教学考核评价．

（2）以更贴合本专业特色为指引，设置斑马鱼相关遗传学实验内容．为了更贴合水产养殖专业的专业特色，利用斑马鱼模型作为实验教学的载体，使学生更好地理解遗传学原理在水产动物中的应用．斑马鱼突变模型在遗传学实验中的应用具备更好的生物特性，与其他常规的模式动物比较，斑马鱼模型的筛选周期能节省大量的时间，且获得突变体的技术很成熟[9]．同时，斑马鱼模式生物目前已实现商业化，可利用中国科学院水生生物研究所国家斑马鱼资源中心（zfish.cn）购买斑马鱼野生型和突变型商业化斑马鱼品系．在实验课程内容中，将果蝇杂交实验课上时间比例减少，加入斑马鱼突变型为载体的杂交实验，进行显性和隐性、分离定律和自由组合定律等相关遗传学知识的巩固，在水产养殖专业遗传学实验教学中更具有专业特色[10]．

斑马鱼突变模型可应用于遗传学在掌握基因的显隐性关系知识点中作为很好的实验材料[11]．显性和隐性基因遗传是遗传学中2个最常见的知识点．取野生型斑马鱼和黑色素基因突变的透明体色斑马鱼1∶1杂交，外界环境刺激促使斑马鱼产卵，收集胚胎放在合适的孵化条件下，利用显微镜观察斑马鱼后代的体色，并引导学生结合遗传学知识分析杂交结果出现的原因和机理．通过切实的遗传学实验巩固了课堂上所学的理论知识，同时动手实验习得的知识点记忆会更深刻持久．

斑马鱼突变模型还可以在遗传学分离定律的学习中作为实验载体．基因的分离定律是指在体细胞中，形成配子时成对的遗传因子分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代．等位基因的分离定律在遗传学上常用自交和测交2种验证方式．将野生型斑马鱼和体色突变的透明斑马鱼杂交，获得F1代，待F1代性成熟后，一半用于自交，一半用于测交．而后对斑马鱼胚胎进行体色观察，统计不同表型数量，利用孟德尔遗传分离定律分析实验结果．随着商品化斑马鱼突变模型的完善，还可利用双突变体斑马鱼进行遗传学自由组合定律的实验学习．利用鱼眼颜色和体色双突变的商业化斑马鱼突变体Casper与野生型斑马鱼杂交，获得F1代，等F1代性成熟后自交，对F2代的胚胎进行显微镜下观察，统计不同体色和眼睛颜色的子代数量，根据结果利用孟德尔自由组合定律进行解析，并对实验结果进行反馈．

由于同工酶实验与生物化学实验内容有重复，且技术实用性不高，因此用加入绿色荧光蛋白基因在斑马鱼胚胎中的瞬时表达实验替代同工酶实验．通过实验内容改革，增强了学生对课程的投入度，更愿意动手完成，也更好地贴合水产养殖专业的专业需求．

3.3　设置多样化全方位考核体系

对于实验课，现阶段多是由专门的实验员负责实验准备工作，但是实验课的课前准备对于学生提前了解和预习实验教学的内容起到重要作用．因此，激发学生的主动性和积极性，参与实验前的准备工作，并将其作为期末考核的一部分，不仅丰富了考核体系，更重要的是培养了学生对实验课的主动意识和投入度，体验实验的完整度，并培养其做实验有始有终的规则意识，而不是单纯地为了上实验课而做实验．

为了让学生更好地投入遗传学实验课，更全面地测评学生的表现和对知识的掌握，把实验成绩考核展现在3个方面，包括参与实验课前材料准备（10%）、实验课上的操作（40%）和报告册的展现（50%）．对于实验课程，学生有自己相对固定的实验台和显微镜，教师在授课时可实时观察和了解学生的实验过程、实验结果、实验仪器的操作等．

另外，若有条件可开放本科基础实验室，引导和支持学生开展研究性实验．研究性实验可以更好地将遗传学理论或其他学科知识相结合进行探索[12]．研究性实验必须由学生单独操作，独立完成实验设计、操作和创新，作为遗传学实验的附加分选项[13]．这种多元化、全面的考核方式，有助于教师更客观地了解和考评学生的实验课成果，促进学生的综合素质和良好的科研素养的养成．

4　结语

形式上，实验教学内容应该符合实验教学的实践性、趣味性、综合性、实用性和与专业相关的贴合性，引起学生的兴趣和提高学生的参与度．内容上，实验教学内容要围绕专业特色，不仅学习遗传学经典理论知识，更要结合专业特点．考核方式上，引入多元化考核模式，给学生更大的发挥空间，充分培养学生的创新能力和综合素质．通过水产养殖专业遗传学实验教学的不断探索和改革，学生的实验投入度更高，而且从课堂表现、实验操作和实验报告可见，学生通过斑马鱼载体进行遗传定律的学习效果良好，同时学生熟练掌握斑马鱼的养殖、观察和孵化技术，改善遗传学实验课程教学现状，使其在提高学生的综合素质、创新能力和科研能力中发挥推动作用．

[1] 李贺，孙晓东，王莉，等．遗传学实验教学多方位改革的探讨[J]．高校实验室工作研究，2015（3）：6-8．

[2] 刘晓雪，田中伟，冯金侠，等．研究性教学模式在实验教学中的改革和应用：以遗传学实验为例[J]．高校实验室科学技术，2019（1）：47-48．

[3] 刘志强，曾超珍．本科细胞遗传学核心实验的模块化教学探索[J]．现代农业科技，2020（15）：255-258．

[4] 王聪，郭蓓，刘玉芬，等．模式生物在遗传学实验教学中的应用：以果蝇为例[J]．科教文汇（上旬刊），2018（12）：45-46．

[5] Setty S，Kosinski-Collins M S．A model inquiry-based genetics experiment for introductory biology students：screening for enhancers & suppressors of Ptpmeg[J]．The American Biology Teacher，2015，77（1）：41-47．

[6] Nigon V M，Félix M A．History of research onand other free-living nematodes as model organisms[J]．Worm Book，2017（2017）：1-84．

[7] Siritunga D，Montero-Rojas M，Carrero K，et al，Culturally relevant inquiry-based laboratory module implementations in upper-division genetics and cell biology teaching laboratories[J]．CBE Life Sciences Education，2011，10（3）：287-297．

[8] 何丽明，蒋群，闫晓梅，等．实验教学对提高本科生科研素质的探索[J]．实验室研究与探索，2016，35（8）：197-199．

[9] Schier A F，Talbot W S．Molecular genetics of axis formation in zebrafish[J]．Annual Review of Genetics，2005（39）：561-613．

[10] 谢少林，曾芳，周爱国，等．斑马鱼突变模型在“遗传学实验”教学中的实践应用[J]．高校生物学教学研究，2021（4）：42-47．

[11] 董忠典，张宁，刘志刚．斑马鱼在水产动物育种学课程教学实践应用初探[J]．教育现代化，2018（30）：216-217．

[12] 张家栋，路勇．加强实验室开放管理促进创新型人才培养[J]．实验室研究与探索，2009（8）：167-169．

[13] 黄园，李鹏．研究型教学模式在水产养殖学课程中的应用[J]．教育现代化，2021（73）：125-128．

Teaching reform of the genetics experiment in aquiculture specialty

ZHANG Zhen，RAN Zhaoshou，SHEN Xiquan，MING Tinghong，Lü Zhimeng

（School of Marine Sciences，Ningbo University，Ningbo 315211，China）

Genetics is one of the key basic courses for the aquaculture specialty，and the experimental teaching is crucial for helping students master experiment skills and solidify the knowledge of theory．In order to address the defects of the present teaching contents and examining mode，use the genetics experiment in aquaculture specialty of Ningbo University as an example and then put forward a series of improvement strategies，such as introduce zebrafish as experimental material and expand the examining mode based on material preparation prior to class，etc，and encourage aquatic students to enroll in genetic experiment and study，and improve the effect of learning，which provides reference for the student training mode and practical teaching in the construction of aquaculture courses．

aquaculture；genetics experiment；zebrafish；examining mode

1007-9831（2023）09-0095-04

Q3∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2023.09.020

2023-05-09

宁波大学教研项目（JYXMXZD2023105）——《遗传学实验》课程内容体系的改革与探索；“新教改”时代的新农科教学与改革实践（SXJXGG2023015）——以《水生动物免疫学》为例

张真（1989-），女，山东滨州人，助理研究员，博士，从事水产病原微生物检测研究．E-mail：zhangzhen@nbu.edu.cn

吕志猛（1990-），男，山东滨州人，副研究员，博士，从事水产动物免疫研究．E-mail：lvzhimeng@nbu.edu.cn