基因組學與蛋白質組學課程教學實踐與體會

廖明幟

(西北農林科技大學生命學院，陜西楊凌 712100)

自從2001年人類基因組計劃初步完成，生物學的研究進入了后基因組時代。在人類基因組計劃的影響下，分子生物學已經從傳統的對單個基因的低通量研究轉向對全基因組的高通量系統研究階段。因此，21世紀生物學方向的大學生了解和掌握生物組學相關知識是必不可少的。基因組學與蛋白質組學正是為了響應這個需求而產生的一門新課程。其人才培養目標是“培養具有較強的生命科學應用基礎研究及生物信息處理能力，并兼備良好的科學素質、較強的創新意識和實踐能力的生物組學分析人才”。因此該課程的教學改革思路以培養目標為指導思想，以“學習中實踐，實踐中學習”為教學理念，多方法、多渠道、多途徑地提高學生的生物組學理論水平和實踐能力。基因組學與蛋白質組學還是一門交叉性很強的學科，因而課程的教學內容安排和設置應注意避免與先修知識的重復，重點突出課程特色。考慮到該課程是大學四年級開設，這對教師在授課過程中避免與先修課程內容的重復及系統完整地教學提出了更高的要求。如何使課程教學緊跟學科發展步伐，使學生在有限的學時中既能掌握基因組學與蛋白質組學的基礎知識，又能及時了解最新的生物組學發展技術和應用，成為該課程教學中待解決的問題。經過幾年的教學實踐，筆者對課程教學內容、教學手段和方法等方面進行了合理的調整和優化改革，以期全面提高教學質量，以適應新形勢下素質教育的需要。

1 構建系統完整的教學內容

1.1教材的合理選用由于基因組學與蛋白質組學屬于前沿學科，與其他學科有較大交叉性，目前尚無有統一規范的覆蓋完整的教材。因此，為了細化教學內容而不失重點，筆者采取了雙教材方針，分別針對基因組學、蛋白質組學各自推薦一本教材。在基因組學方面，國內廣泛使用的基因組學教材主要有2本，即英國曼徹斯特大學理工學院TA. Brown教授編著，袁建剛譯的《基因組》(2009年第3版)[1]和國內復旦大學楊金水教授編著的《基因組學》(2012年第3版)[2]。在蛋白質組學方面，由于學科發展程度不及基因組學，在教材市場上的體現則是更為多樣繁雜，內容體系相差也較大。最后根據課時數等教學需要，選取結構體系比較完整、內容相對簡潔的楊金水編著的《基因組學》以及更適合西北農林科技大學實際的由李維平主編的《蛋白質組學》(2009年，中國農業出版社出版，全國高等農林院校“十一五”規劃教材)[3]作為主要教材。

1.2加強“寬口徑、厚基礎、重能力”的教學內容改革近年來，我國高校尤其是“985工程”、“211工程”等高校更加注重學生實踐能力、創新能力的培養，相應地在教學體系上提出了“寬口徑、厚基礎、重能力”的新型教學模式，即普遍采用課程多、學時少的教學培養方案。這種教學模式使學生能夠對專業知識形成更系統全面的了解的同時對教師提出了更高的要求。基因組學與蛋白蛋質組學課程的多數內容是生命科學研究的前沿與熱點，且較為抽象、微觀，這對于在有限學時內讓多數學生理解和掌握知識并不容易。這就需要教師根據學生已經學過的相關課程，在保證課程知識體系不被破壞的前提下，對課程內容進行精選，制訂詳細的教學計劃，同時采取以多媒體輔助教學為主、板書為輔的教學手段。在課堂講解中對重點內容(如基因組作圖，DNA測序以及新一代測序等)以講授法為主，重要知識點以案例教學法、觀看視頻錄像法、討論法以及課后作業等多種方法加強學生對知識的掌握，同時使學生的實踐能力、創新意識得到鍛煉和提高。

1.3及時更新與優化教學內容受學時的限制，為了在較短的教學時間內讓學生掌握生物組學的核心、精華，按照分子生物學從基因組到轉錄組到蛋白質組學的經典中心法則過程，將課程內容集中在3個組成部分：①基因組學；②轉錄組學；③蛋白質組學。課程的3個組成部分中，基因組學部分是重點，是該課程的主要內容，轉錄組學、蛋白質組學與其緊密聯系，是基因組學的延伸和擴展，屬于功能基因組學的范疇。這對課程內容進行了精選而且課程骨架知識體系未被破壞，3個組成部分的有機聯系共同構成了相對完整的課程體系。

基因組學與蛋白質組學是一門新興學科，發展迅速，很多新思路、新技術和新應用尚未被編入教材。這就要求教師在依托于教材的同時，不斷更新教學內容，以適應學科的發展。教師要站在學科發展的前沿，掌握最新研究動態，吸收國內外重大的新理論和新成果，結合生命科學研究應用實踐，及時更新教學內容，構建完整的課程內容體系，努力把課程建設成一門緊密聯系學科發展和研究應用實踐的課程。這樣，不僅可及時將最新研究成果在教學內容中反映出來，拓展學生的視野，還能激發學生學習的主動性和創造性。

2 多種教學方法相結合

2.1多媒體與板書相結合傳統的教學是“粉筆+講解”的板書式教學，這種教學方法既利于師生間的互動交流，又可將知識更加系統地呈現給學生。尤其是在邏輯推導、公式演算等過程中，板書教學更能調動學生思維，幫助學生理解教學內容。但是板書教學比較耗時，難以直觀地呈現圖像或圖形。而多媒體教學圖文并茂，可以直觀、形象地把抽象、枯燥、微觀和復雜的教學內容展示出來。多媒體教學授課速度快，如果學生的思維速度和思維水平跟不上，則會對教學效果起負面作用。因此，在教學中應充分利用多媒體教學與板書教學的優缺點，精心制作圖文并茂、信息量豐富、條理清晰、重點突出的教學課件，并在教學中將多媒體教學與板書演示有機結合。這種教學方法不僅可以加深學生的理解，調動學生的學習興趣，提高教學效果。

2.2案例教學法由于學科的快速發展，在教學中很多生物組學檢測分析知識與應用尚未有系統的介紹。為了加深學生對生物組學理論和技術的理解，提升學生對所學知識的應用能力，利用案例教學，通過對案例所涉及的實際問題進行分析，提高學生分析問題、解決問題的能力。筆者根據課程內容搜集經典的生物組學檢測與分析案例，在深入分析的基礎上，讓學生圍繞案例進行探討和辯論。鼓勵學生獨立思考，充分表達自己的觀點，大膽發表個人的創新想法，最后由教師適時指出問題、答疑解惑。這種教學方式不僅為師生之間搭建了互動平臺，還能開展個性化指導和教學，使學生通過案例討論更深刻地理解所學知識，提高思辨能力和口頭表達能力，為今后進一步學習工作奠定良好基礎。

2.3錄像教學法缺乏實踐動手經驗是大學生存在的重要問題，也是基因組學與蛋白質組學課程教學中所面臨的棘手問題。為了彌補生物組學檢測分析大平臺難以與本科生面對面的實際情況，提高學生對教學知識的感性認識，著力培養學生參與科研實踐的自覺性和主動性，結合講授內容積極組織學生觀看經典生物組學相關錄像片。特別是在講授“基因組前后三代測序平臺”時，從多方渠道收集視頻錄像資料，組織學生在課堂上或課后進行觀看。這對于學生形象地理解基因組測序原理起到了很好的效果，有效地對講授為主的教學方法進行了補充。

2.4啟發式教學法由于基因組學與蛋白質組學課程是在四年級開設，面對考研就業的壓力，調動學生學習的主動性和積極性對于順利地開展教學變得至關重要。為了改變教師“滿堂灌”及學生被動學習的狀況，在教學過程中采用啟發式教學法，按照“提出問題-分析問題-解決問題”的思路，適度地將某一個課程問題交給學生分析討論，最后由教師進行適當評講總結。這種方法適應了高年級本科生的教學特點，調動了學生的學習熱情，培養了學生主動學習的精神，提高了學生分析問題和解決問題的能力，體現了素質教育的要求。

2.5網絡教學法基因組學與蛋白質組學學科發展迅速，導致成型規范教材內容較為缺乏，學生對相關的問題疑惑也較多。為了全方位地為學生學習提供授業解惑服務，在關注課堂教學改革實踐活動的同時，教師還應注意利用信息技術的成果。充分利用學校提供的網絡教學平臺，推出網絡教學模式，設置包括“教學材料”“課程作業”和“教學郵箱”等子項目，建立網上課程教學基地，使課程的教學和學習活動超越了課堂教學的時空限制。

3 結語

基因組學與蛋白質組學是在新的教學方針指導下，面對快速發展的學科需要所開設的針對高年級本科生的一門課程。在教學中，既要求授課教師不斷完善課程知識體系，又要求授課教師及時更新教學策略，凝練教學內容，抓住教學重點。只有這樣才能立足學生實際，緊跟國內外發展前沿，切實做好課程教學工作，提高該課程的教學質量，以滿足我國對生物組學檢測分析人才的迫切需要，培養具有一定的實踐操作能力和較強創新能力的本科畢業生。

[1] BROWN T.基因組[M].3版. 北京: 科學出版社,2009.

[2] 楊金水.基因組學[M].3版. 北京: 高等教育出版社,2012.

[3] 李維平.蛋白質組學[M].北京: 中國農業出版社,2009.