一流本科课程建设背景下交叉学科课程的教学改革探索

齐鑫

摘  要：生物信息学是近年来迅速发展的一门新兴前沿交叉学科，已成为本科院校生物技术专业重要的专业课程之一。一流本科课程建设对生物信息学的教学提出了新层次、高水平的要求。本文综合分析了生物信息学课程目前的教学现状，以建设一流本科课程、培养具有创新思维能力高素质人才为目标，从优化教学内容、改进教学方法、建设教学平台及完善考评方式等方面对应用型本科生物信息學课程进行混合式教学改革的思路进行了探索和分析，为培养优秀的生物技术专业人才奠定基础。

关键词：一流本科课程  生物信息学  前沿交叉学科  混合式教学  教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）07（b）-0112-03

Exploration of the Teaching Reform of Interdisciplinary Courses under the Background of the First-Class Undergraduate

Courses Construction

——Taking Bioinformatics as an Example

QI Xin*

（School of Chemistry and Life Sciences， Suzhou University of Science and Technology， Suzhou， Jiangsu Province， 215011  China）

Abstract： Bioinformatics is a new frontier interdisciplinary subject with rapid development in recent years. It has become one of the important professional courses of biotechnology in undergraduate colleges. The construction of first-class undergraduate courses puts forward new and high-level requirements for the teaching of Bioinformatics. This paper comprehensively analyzes the current teaching situation of Bioinformatics course. Aiming at building a first-class undergraduate course and cultivating high-quality talents with innovative thinking ability， this paper explores and analyzes the idea of hybrid teaching reform of applied undergraduate Bioinformatics course from the aspects of optimizing teaching content， improving teaching methods， building teaching platform and perfecting evaluation methods， to lay a foundation for cultivating excellent biotechnology professionals.

Key Words： First-class undergraduate course; Bioinformatics; Frontier interdisciplinary; Hybrid teaching; Teaching reform

多学科交叉融合是当代科学技术发展的主要趋势，也是高等院校学科和课程建设的重要方向。2019年10月，为了贯彻落实习近平总书记教育重要论述的精神，深化教育改革，教育部发布了《关于一流本科课程建设的实施意见》[1]，提出在“全面开展一流本科课程建设”的目标指引下，“建设一批中国特色、世界水平的一流本科课程，体现多学科思维融合、跨专业能力融合、多学科项目实践融合，建设一批培养创新型、复合型人才的一流本科课程”。

生物信息学是一门新兴的前沿交叉学科，旨在通过综合运用生物学、数学、计算机科学、化学、信息学等多学科的知识，分析和研究生物问题[2]。近年来，随着生物领域实验技术的突破、计算机和信息技术的迅猛发展以及人类基因组计划的实施，生物信息学的学科优势逐渐凸显，能够以发展的、联系的、系统的视角处理和分析大规模组学数据，探索复杂生命过程的奥秘，已成为现代生命科学领域中重要的前沿科学之一[3]。目前，生物信息学是大多数高等本科院校生物技术专业重要的专业核心课程，是培养学生跨学科综合思维能力、创新创业能力的重要课程。因此，如何在一流本科课程建设的背景下，培养一流的复合型人才，对生物信息学课程的教学改革提出了新层次、高水平的要求。本文以苏州科技大学生物信息学课程为例，积极探索建设生物信息学“线上线下混合式”一流课程的教学改革思路。

1  生物信息学课程的教学现状及问题

生物信息学是生命科学与信息科学等多学科交叉的新兴前沿学科，其发展对传统的教学方法和人才培养模式提出了重大的挑战。面对打造一流“金课”的机遇与挑战，生物信息学课程的教学现状及问题主要包括以下几个方面。（1）教学理念和学习理念滞后。一方面，教师未能注重基本理论知识与科学研究前沿相结合，不断充实教学内容;另一方面，学生没有改变“接受式”的学习习惯，不能将生物信息学与已学的生物化学和分子生物学等课程相联系，做到融会贯通。（2）教学平台和教学模式单一。生物信息学具有较强的实操性，需要通过实验操作提高学生的实践、应用和协作能力。目前，大多数普通本科院校尚未根据交叉学科的特点建立专业的生物信息学教学和实验平台。（3）教材建设不完善。由于生物信息学与前沿的信息技术联系紧密，许多教材内容的更新速度不及生物信息学新技术、新方法的发展速度。（4）课程考核方式单一。目前，生物信息学课程的考核方式仍以考试为主，缺乏对教学效果和学习效果的过程性评价，未能对学生的实践应用能力和创新能力进行充分考核。

2  建设生物信息学一流本科课程的探索

随着新一代信息技术的发展，“线上线下混合式”教学能够将在线教学与课堂教学进行有机结合，激发课堂活力，已成为新的发展趋势[4]。本文根据一流本科课程的建设目标，从课程教学内容、教学模式、平台建设和考评方式等角度，对生物信息学“线上线下混合式”一流课程建设进行探索，注重知识传授、能力培养与素质提升的有机融合。

2.1 紧密结合科研和实践建立课程体系、优化课程内容

生物信息学作为新兴且正在快速发展的前沿学科，课程建设应与科学研究、实践应用紧密结合，根据科研和实践需要不断充实、深化教学内容，将科研成果及时向课程教学转化，同时根据学生的反馈不断调整、优化课程内容，在建设过程中逐步完善化、系统化，形成以功能基因组学、转录组学和蛋白组学为主线，以数据库、算法和统计为核心，以生物信息学领域研究前沿为引领的课程体系，并按照专业基础合理设置课程内容。

2.2 整合教学资源，优化“线上线下混合式”教学模式

生物信息学是生物与信息的有机结合，而生物技术专业的本科生计算机基础相对比较薄弱，初学生物信息学相关算法和软件原理等理论知识的热情不高。为了激发学生的学习兴趣，提高学生的理解能力，培养学生的创新思维能力，生物信息学课程教学可采用“线上线下混合式”教学方法[5]，对于本课程中的生物数据库、序列比对、蛋白质结构预测与分析和高通量测序技术等部分的知识点，可采用课堂外自主学习北京大学开设的“生物信息学：导论与方法”MOOC课程的方式，拓展学生的知识面，强化学生主动学习的意识;对于基因预测与功能注释、系统发生树构建、转录组分析、蛋白组分析等内容，可采用传统的课堂内理论教学的方式，在讲解教学重点、难点时，可采用动画展示，使教学内容变得直观和生动;对于生物信息学数据库搜索、多序列比对、系统发生树的构建、蛋白质编码基因功能注释等内容，可采用课堂内实验教学的方式，使学生在有限的学时内更好地掌握生物信息学的基本理论、分析方法等内容，并提高学生实践操作能力。在整个生物信息学课程的教学过程中，注重以学生为中心提升教学质量，激发学生学习的自主性、教师和学生讨论的互动性，使学生能够有效利用所学知识对生物信息学的具体问题进行分析并解决。

2.3 面向多学科交叉融合，深化“引进来”和“走出去”产学研协同育人

生物信息学作为新兴前沿交叉学科，其基础理论问题有明确的应用前景，课堂教学需要注重基础理论知识与先进信息技术相结合、基础理论知识与科学研究相结合、基础理论知识与生产应用相结合。为此，要加强国内外交流合作，探索“引进来”和“走出去”紧密结合的教学模式[6]。一方面，重视与国内外重要的功能基因组学科研单位和医学研究单位等建立合作与交流关系，定期组织研讨会，邀请国内外知名的生物信息学相关科学家、企业家和学者等做报告，与教师学生进行面对面的沟通与交流，让学生了解生物信息学研究前沿的同时，用专家学者的魅力激发学生的学习动力、拓宽学生的视野、深化学生对生物信息学课程的认识。另一方面，为深化产学研协同育人，可以选拔部分学生走出校园，参加生物信息学相关的国内会议，并在实习过程中参观基因组学、转录组学和蛋白组学相关的优秀生物公司，让学生更好地了解生物信息学发展前沿，认识生物信息学领域的就业前景，激发学生对生物信息学的学习兴趣和强烈的求知欲，增强社会责任感。

2.4 强化交叉学科实验教学平台的建设

生物信息学课程涉及生物学、计算机科学和数学等多个学科的内容，需要根据课程设置搭建生物实验与计算机实验相结合的交叉学科实验教学平台，为生物信息学课程的教学和科研提供重要的实验平台支撑，促进多学科知识点的相互渗透与相互融合。

2.5 构建多元化考评方式，创新课堂评价体系

课程的考核和评价是生物信息学教学的重要环节之一。对于“线上线下混合式”生物信息学课程，可结合学生的线上课程完成度、线下理论课程的课堂讨论活跃度与期末考试成绩、线下实验课程的实验报告成绩等方面对学生的成绩进行综合评定。其中线上课程的完成度主要考查学生利用网络资源对生物信息学研究内容和研究方法的自主学习能力;线下理论课程的课堂讨论活跃度主要考查学生的学习热情和听课注意力，期末考试能够综合考核学生对基础理论的掌握情况和知识应用能力等方面;线下实验课程则主要考查学生对生物信息学数据库、软件和分析方法的掌握和实验操作能力，进一步考查学生的实践能力和思考能力。

3  結语

多学科交叉融合是本科院校课程建设的重要方向，有利于培养创新型、复合型的一流人才。“线上线下混合式”生物信息学课程的教学改革探索是一流本科课程建设背景下前沿交叉学科课程进行改革的典型代表，是信息化课程教学改革的必然要求，也是培养学生思维能力、实践能力和创新能力的重要环节。因此，本校生物信息学课程团队从课程内容、教学模式、平台建设和考评体系等方面，积极探索生物信息学“线上线下混合式”一流本科课程的建设，有效地促进了学生学习的自主性，提高了学生的实践能力和创新能力，对培养一流的生物技术本科人才具有重要意义。

参考文献

[1] 教育部关于一流本科课程建设的实施意见[J].中华人民共和国国务院公报，2020（5）：57-62.

[2] 易继财.生物类专业生物信息学课程教学探索——华南农业大学生物类专业生物信息学课程的教改实践与思考[J].安徽农业科学，2018，46（26）：231-233.

[3] 王康宇，李晓玲，王志英.生物技术专业生物信息学课程的教学研究[J].现代交际，2019（8）：173-174.

[4] 王利，苑丁杰，伍先明.一流本科课程建设背景下液压与气压传动课程“金课”建设探索[J].内燃机与配件，2020（3）：259-261.

[5] 屈晓超，卞灿，任力，等.信息化背景下“生物信息学”混合式教学模式研究[J].高校生物学教学研究：电子版，2020，10（3）：29-34.

[6] 孔军.“引进来”与“走出去”：《民俗学》教学模式创新研究[J].汉字文化，2020（12）：21-23.