以培养研究生创新能力为目标的动物基因组学课程教学实践

2020-07-07周荣艳陶晨雨吴兴龙

黑龙江动物繁殖 2020年6期

周荣艳，陈辉，陶晨雨，严慧，吴兴龙

（河北农业大学动物科技学院，河北保定 071001）

2020年7月29日召开的全国研究生教育会议中，习近平主席强调了研究生教育的重要性，研究生培养要以落实立德树人根本任务、提升研究生教育质量为核心，培养具有研究和创新能力的高层次人才。2013年7月国务院学位委员会第三十次会议就已提出，要更加突出研究生的创新精神和实践能力培养［1］。我国研究生教育普遍采用“教学＋科研”的培养模式，课程教学是研究生培养的关键环节［2］，是研究生开展科研、奠定理论基础和科研素质与能力的基础，对于学生科研和创新能力的培养发挥着非常重要的作用。重视课程学习、加强课程建设、提高课程质量是当前深化研究生教育改革的重要和紧迫任务。

创新能力主要是指发现问题，并能综合运用知识创造性解决问题的能力，包括创新意识、创新精神和创新思维［3］。研究生创新能力的培养对学生具有较高的要求，既要掌握坚实的专业基础知识，又要具备宽广的知识面和交叉学科知识。基因组学是快速发展且应用性广的前沿学科，涉及到生命科学和医学等领域知识，学生既要掌握基础理论知识，更要了解研究动态与前沿，对培养学生的科研创新能力、激发学生探索欲望和取得原创性成果方面发挥着非常重要作用［4］。基因组学在生命科学相关研究中已得到广泛应用，同样地，动物基因组学也广泛应用于畜牧学相关研究，利用多种高通量组学（基因组、转录组、表观基因组、宏基因组、营养基因组等）技术进行同一生产性能和抗病性表型的分析，以挖掘这些表型的潜在关键基因和调控机理［5］。但研究生对相关知识的掌握和应用仍有欠缺。为培养研究生的创新能力，全面提升研究生论文水平，并鼓励学生取得原创性成果，近年来河北农业大学动物基因组学课题组对该课程进行了教学改革，以习近平新时代中国特色社会主义思想为指引，以培养研究生创新精神为指导思想，注重综合素质的培养，优化课程教学内容，改革教学模式，旨在提高学生的学术创新能力。

1 教学内容模块化

动物基因组学是一门多学科交叉的课程，同时也是一门研究生前沿课程，涉及生物统计学、生物信息学、遗传与分子生物学等多门课程内容的融合，包含基因组的组装与结构分析、转录组、蛋白组、表观基因组和宏基因组等方面的知识，目前在生命科学、医学等学科的科学研究中应用较多。根据畜牧学博士培养目标与要求，在教学过程中既要讲授基础理论知识，又要使学生掌握具体的方法，尤其是对于学生科研思维的培养，并要结合该领域的研究前沿与动态。本课程内容划分为五大模块，见图1。

2 采用多元化教学模式

2.1 研讨式教学模式

研究生课程应提倡研讨式教学，以自学为主，辅以讲授、讨论班（如seminar）、文献阅读等教学方式，着重加强学生基础理论学习、科学创新研究、独立分析问题和解决问题能力的培育［6］。研讨式教学是培养创造性思维方法的一条基本路径［7］。Seminar教学法是一种研讨式教学模式，打破了传统教学中以教师讲授为主的教学模式，以教师与学生和学生与学生间的讨论为主，有利于学生创新能力的培养［8］。在本课程教学过程中，根据拟定的未来学位论文研究内容，为每位学生设定一个专题，教师和学生课下查阅5年内的文献资料进行精读，上课时由学生进行PPT汇报，在汇报过程中提问、质疑与解答以及点评穿插进行。下面以河北农业大学动物科技学院2018级研究生课程为例说明。河北农业大学的动物基因组学课程分别设定了利用二代和三代测序技术进行基因组组装、基因组编辑、基因组进化与选择信号分析、全基因组关联分析等专题，通过这种模式培养学生查阅与梳理大量文献、文字表达、独立思考和分析问题的能力，并能够在研讨过程中开阔视野，为研究课题的科学设计和创新水平的提升奠定基础。

2.2 案例教学模式

案例教学法是一种以案例为基础的教学方法，教师扮演设计者和激励者的角色，也是一种启发式教学［9］，能够提高学生参与课堂的主动性和自主学习能力。案例教学以顶层设计为前提［10］，在教学过程中引导学生独立思考。本课程根据教学目标和教学内容，在每个教学模块结合当前研究热点和新的研究方法设计案例，在案例中穿插理论与实践内容，让学生系统地掌握理论知识和实践操作。以功能基因组模块为例，河北农业大学动物科技学院教师为2018级研究生设计了近几年研究热点——绵羊脂尾性状相关基因的筛选与功能研究案例，按QTL定位、候选区域的结构分析、利用全基因组关联分析和全基因组群体遗传分析方法进行功能基因的筛选、功能基因的变异检测和表达水平分析、功能鉴定这一流程进行讲授（见图2），让学生掌握相关试验设计、研究技术与分析方法和整体研究思路，为科研能力的提高和课题的设计打下良好基础。

2.3 理论与实践相结合教学模式

动物基因组学涉及到计算机、统计学、生物信息学等多学科交叉，对于知识背景为畜牧学的学生来说，实践教学是非常必要的。如结构基因组模块，先利用传统教学方式对基因组测序、组装与注释进行讲授，从研究方法、技术、分析方法等方面进行讲解，让学生了解为什么要进行这些研究，掌握相关原理与方法，同时利用互联网资源（如UCSC基因组数据库、NCBI SRA数据库、GEO数据库）进行实践。在应用基因组学模块，如转录组、宏基因组分析部分，授课教师团队在科研中积累了大量基因组数据，运用实验室配置的服务器，让学生在实验室亲自进行实战操作，增强学生对知识的理解，提高实际操作能力，达到理论与实践结合，为下一步进行科学研究打下良好基础。

3 加强师资队伍建设

教学团队是保证教学效果的前提，河北农业大学动物基因组学课程在师资队伍建设上注重培养与引进相结合、教学与科研相结合，建成了一支年龄、职称和学缘结构合理的中青年教学团队。团队中有教授1人、副教授4人，均具有博士学位，其中自主培养的2人具有海外访学经历，3人为高层次引进人才。在学缘结构上，本科或研究生学业在外单位完成的有4人。同时，授课教师的研究领域涉及到畜牧学的每一个研究方向，分别为动物营养学、动物环境卫生学、动物繁殖学、动物育种学等，研究优势相互补充。

4 考核方式

对于研究生课程而言，除了掌握理论与实践知识，更重要的是培养科学研究思维和创新意识，提高科研创新能力。考核方式可以有多种，课上的汇报、研讨以及课下的准备和课后作业都可纳入考核范围。河北农业大学动物基因组学课程通过近5年的实践总结，确定了课上成绩占60%和课下成绩占40%的考核方式，课上成绩由PPT汇报和发言积极性组成，课下成绩由文献阅读记录和综述作业组成，这种考核方式调动了学生的学习主动性，提高了学生的文献阅读与梳理能力，同时论文写作、口头表达和创新能力也得到了提高。