面对生命这一结构复杂、层级丰富、动态性强的系统，应当如何选择并采用更为有效的方法开展研究?这一问题的答案与重点在生命科学的不同发展阶段也不尽相同。20世纪90年代两则经典故事：《道格的救赎》(The Salvation of Doug)与《比尔的消亡》(The Demise of Bill)，曾以汽车为类比对象，用讽刺笔法生动呈现了遗传学家与生物化学家理解汽车运行机制所采用的不同研究策略：是通过拆解组分、解析互作来揭示潜在机制，还是借助功能扰动来识别系统的关键环节?哪种方法能更有效解析生命过程?作为启发式寓言，它们在当时引发了关于不同研究方法优劣与互补性的广泛讨论。时至今日，这两则故事仍是教学中的重要素材。当前，生命科学进入高通量、高精度、多维度融合的新阶段，传统的单一路径研究策略已难以支撑对复杂生命过程深入而系统地理解。生命活动具有模块化结构、调控网络、非线性响应以及适应性补偿等诸多特性，而单一策略往往仅能捕捉其局部、静态特征，难以还原整体的动态特征和调控规律，从而限制了对复杂生命过程的系统认知，也制约了理论深化与应用突破。基于此，本文尝试对上述两个经典故事进行了续写，将其延伸至更具时代特征的场景中，并赋予了主角具有象征意义的中文名字：“知微”(代表生化路径)和“思序”(象征遗传思路)。通过讲述他们在探索智能电动汽车系统的运行原理过程中，如何从各自为营的局面逐渐走向协作与共赢，运用高通量手段，开展系统性分析，并引入数字仿真建模，逐步揭示复杂系统行为背后的结构特性与运行逻辑。故事呼应当前生命科学对系统性与动态性研究的日益重视及其所面临的挑战，强调方法融合与创新的关键作用，鼓励读者思考遗传学方法在当代研究范式中的定位与价值，旨在为遗传学及相关学科的教学提供参考。

遗传学相关技术已越来越深入影响着人类的健康与生活。从理论到实践，以学科应用的典型案例开展教学，是近年来遗传学教学领域较为热衷的新模式。本文以生活中“喝酒脸红”表型为例，将表型分析、群体分析和家系分析等多角度、多层面的遗传学理论知识与实践案例有机融合，在激发学生主动学习兴趣的同时，系统培养学生理论联系实际，从实践中发现问题、解决问题的能力，并在实践中进一步拓展学习基因检测相关的生命伦理、基因信息保护、遗传资源保护等知识，激发学生主动思考，以期达到全面培养学生的科学思维能力与科学素养的目的。

芸薹属(Brassica)植物包含3个二倍体基本种及由3个基本种两两杂交和基因组加倍形成的复合种，即异源四倍体种，其进化历程一直被用作本科遗传学教学中阐述物种形成和染色体数目变异机制的经典案例。本文以芸薹属植物作为遗传学实验教学材料进行了实践探索，从形态观察到染色体观察，再到染色体倍性和核型分析，形成一个综合性实验体系，让学生从宏观到微观，深入透彻理解染色体倍性与物种形成的关系，领会多倍体形成的理论及其在育种实践中的应用。

DNA甲基化修饰是目前研究最透彻的表观修饰，其诱导的抑癌基因沉默与癌症发生关系密切。生物信息学分析是生命科学、医学等领域重要的研究手段。为了使学生了解生物信息学分析在癌症表观遗传学研究中的应用，并改变遗传学实验教学中学生被动参与实验的现状，本文建立了融入生物信息学分析的综合性探究型表观遗传实验。本实验遵循以学生为中心、以培养科研能力为导向的原则，引导学生从生物信息学分析和文献调研出发，筛选肺腺癌中因DNA高甲基化导致表达沉默的潜在基因，自主制定实验方案，开展实时荧光定量PCR和甲基化特异性PCR实验探究DNA甲基化是否导致目的基因的表达沉默，并确定调控目的基因甲基化的DNA甲基转移酶。采用多元化评价方式，加大实验过程考核占比，综合评估学生的能力。本实验具有跨学科、综合性和探究性的特点，有助于培养学生的科研思维和实践能力。

遗传上位效应是遗传学中的基本概念，描述了基因间相互作用对表型性状的决定作用。为提高本科生对遗传上位效应这一概念的理解与实践能力，本教学实验以酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)腺嘌呤合成途径的基因突变为基础进行设计与实践。酿酒酵母是开展遗传教学实验的经典模式生物，其腺嘌呤合成途径中ADE2基因的突变，会导致中间产物5′-磷酸核糖氨基咪唑(5′-phosphoribosylaminoimidazole，AIR)积累，使细胞呈现红色；而在腺嘌呤合成途径中处于ADE2上游的基因(如ADE8)发生缺陷，则酵母的红色表型性状会消失；处于ADE2下游途径的基因(如ADE1)发生缺陷，酵母红色表型性状不会改变。因此，ADE8相对ADE2是上位效应基因。本实验利用CRISPR-Cas9基因组编辑技术，让学生在酿酒酵母中构建ade2Δ单敲除突变体，以及ade2Δade8Δ和ade2Δade1Δ双敲除突变体，通过观察酵母突变体从白色到红色再到白色的表型变化，深刻理解基因决定表型和基因相互作用中的上位效应这一遗传学基本理论，掌握酵母遗传学操作的基本技术，极大提升了学生在实际科研环境中设计和实施实验的能力，对于学生未来的科研工作和学术发展也具有重要意义。

随着全球人口数量的急剧增长和人类对自然资源的过度开发，生物多样性不断丧失。遗传因子对濒危物种的保护具有重要影响。保护遗传学是遗传学和保护生物学的交叉学科。高等院校缺乏专门开设保护遗传学课程，当前的《遗传学》课本中也没有直接体现生物保护的内容。本文作者在《遗传学》课程教学过程中尝试渗透保护生物学思想，以案例的形式，结合相关领域内最新研究成果和技术进展，将保护生物学(尤其是保护遗传学)思想和知识渗透到《遗传学》课堂教学和讨论环节中。由此，提升本科生主动学习的动力和兴趣，实现“掌握遗传学基础知识-树立生态保护意识-培养学科交叉思维”三者之间的相互促进，为培养既掌握扎实基础遗传学知识又具备生态文明理念的复合型人才奠定基础。

在遗传学课程教学中，红绿色盲是X连锁隐性遗传的典型案例。然而红绿色盲只是比较常见的色觉障碍，还有其他临床分型。不同的色盲遗传方式可能不同，致病基因也不同。近年来，关于色盲的致病基因、分子机制、基因治疗等方面取得了很大进展，相关研究成果可以作为很好的素材在遗传学教学中进行使用。本文阐述了基于色盲的遗传学教学素材的挖掘及其在本校遗传学课程中“绪论”“遗传的细胞和分子基础”“伴性遗传”“染色体畸变”“基因突变”“遗传学进展”等章节教学中的应用。通过课堂教授与问答，辅以课后文献检索与阅读，使学生在更好掌握遗传学基本内容的基础上，能拓宽遗传学学术视野，激发学习兴趣。

医学遗传学是探讨遗传因素相关疾病的诊断、预防与治疗的基础医学类课程，本门课要求学生具备较强的逻辑思维，有独立思考和分析解决问题的能力。单一的“填鸭式”课堂教学很难调动学生的自主学习，无法达到医学遗传学的教学效果。案例研讨式教学打破了被动的传统教学模式，教师给出临床典型案例，学生围绕案例的相关问题准备材料，主动展开课堂讨论，以教与学互动的方式融汇贯通了本门课程的重点与难点，教学效果显著。自2013年起，本教研组针对临床医学本科生开展了案例研讨式教学。本文根据课程的教学计划和案例研讨式教学的实际情况，筛选并分类整理了所收集的临床案例资料，分章节归纳汇编了8个章节的教学案例库，基本涵盖了疾病遗传学与临床遗传学的教学重难点。医学遗传学教学案例库的建设实现了临床案例与教学的深度融合，学生以更为直观的方式理解掌握教学重难点，有助于激发学生的创新思维，提高学生的学习兴趣与课堂参与度。

科教融合是高校培养拔尖创新人才的有效途径。表观遗传学是对经典遗传学的拓展，针对本校拔尖人才培养体系中表观遗传学实验内容的缺失，我们首次进行了表观遗传学科教融合、协同育人的尝试，将本实验室前期在水稻中开展的OsMET1-2基因的研究成果进行实验教学转化，建成了一个集前沿性、研究型和创新性为一体，以学生独立实验为中心，考核方式多元化的表观遗传学综合实验课程。本课程以OsMET1-2基因突变体和野生型为实验材料，将表观遗传上游酶促基因突变与基因组内特定位点的DNA甲基化和基因组稳定性联系起来。通过本课程的实践，学生对表观遗传修饰的重要作用有了更深刻理解，科研能力得到极大提升，强力支撑了本专业拔尖创新人才的培养。

果蝇是实验教学中最常用的重要生物材料之一。在果蝇实验教学中，每个学生通常需要针对上百只果蝇进行手工辨认，并记录每只果蝇身上的数个不同性状，工作量大且分类标准参差不齐。为了解决这一问题，本文将现代计算机技术融入到遗传学实验教学中，使用深度卷积神经网络来自动统计每只果蝇的性状。采用的是目标检测模型+分类模型的两阶段策略模式。在分类模型的训练设计过程中，创新性利用了关键点辅助分类的方法，有效地提升了模型的可解释性。此外，还针对任务特性改善了RandAugment方法，利用渐进式学习与适应性正则化策略，在有限的计算资源下训练了MobileNetV3架构下的多标签分类任务，并最终在每只果蝇3对性状(红/白眼、长/小翅、雌/雄)的分类任务下分别达到了97.5%、97.5%和98%的准确率。模型经过优化后，可以在手机端10 s内完成600个果蝇性状的分类，该模型具有轻量化的特点，大小不到5 MB，易于在各类安卓系统手机上安装使用。该系统的开发有利于推进以果蝇为研究对象的遗传规律验证等实验的教学，也可用于涉及大量果蝇分类统计分析的科研工作。