《生物信息學(xué)》課程“思政元素”及運(yùn)用教學(xué)研究

李映紅

摘 要：《生物信息學(xué)》課程是生物專業(yè)核心課程，深入挖掘《生物信息學(xué)》課程思政元素，培育新時(shí)代生物信息人才成為推動(dòng)我國生物信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)我國生物科技創(chuàng)新能力的關(guān)鍵舉措。本文以生物信息學(xué)課程思政元素作為切入點(diǎn)，分析《生物信息學(xué)》課程思政教學(xué)的具體措施，以此培養(yǎng)高素質(zhì)生物產(chǎn)業(yè)應(yīng)用人才。

關(guān)鍵詞：《生物信息學(xué)》;課程思政;教學(xué)

中圖分類號：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.30.056

《生物信息學(xué)》是一門新興的生命科學(xué)前沿學(xué)科，是培養(yǎng)高校學(xué)生生物信息素養(yǎng)能力，增強(qiáng)其大數(shù)據(jù)應(yīng)用技能的關(guān)鍵學(xué)科知識。基于我國生物信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，高校傳統(tǒng)的教學(xué)模式難以適應(yīng)新時(shí)代人才要求，發(fā)揮思政教育優(yōu)勢，構(gòu)建《生物信息學(xué)》課程思政，培養(yǎng)生物專業(yè)學(xué)生的工匠精神、科研意識以及愛國敬業(yè)精神是新時(shí)代高校實(shí)現(xiàn)立德樹人的根本舉措。

1 《生物信息學(xué)》課程的思政教育元素

1.1 在“分子進(jìn)化與系統(tǒng)發(fā)育”章節(jié)中滲透辯證唯物主義觀點(diǎn)

通過挖掘“分子進(jìn)化與系統(tǒng)發(fā)育”教學(xué)內(nèi)容中所蘊(yùn)含的辯證唯物主義觀點(diǎn)，將課堂教學(xué)內(nèi)容與辯證唯物主義觀點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)整合，既可引導(dǎo)學(xué)生利用辯證唯物主義觀點(diǎn)學(xué)習(xí)分子進(jìn)化與系統(tǒng)發(fā)育，又能培養(yǎng)學(xué)生用聯(lián)系的、發(fā)展的、辯證的觀點(diǎn)看待和解決問題。例如本課程的第八章的主要教學(xué)任務(wù)就是讓學(xué)生掌握系統(tǒng)發(fā)生樹構(gòu)建的常用方法和技術(shù)。難點(diǎn)是理解最大似然法和貝葉斯方法的原理。通過課堂學(xué)習(xí)學(xué)生能夠熟練地掌握相關(guān)的理論技能，一旦構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生樹出現(xiàn)新的發(fā)展，學(xué)生就可能會(huì)出現(xiàn)不知所措的問題，因此采取采用聯(lián)系的觀點(diǎn)分析分子進(jìn)化與系統(tǒng)發(fā)育的相關(guān)知識點(diǎn)的發(fā)展趨勢，以此讓學(xué)生樹立唯物發(fā)展的思維。

1.2 在“生物信息學(xué)概念及其發(fā)展歷史”章節(jié)中融入國家發(fā)展戰(zhàn)略和家國情懷

習(xí)近平總書記高度重視家國情懷，家國情懷是新時(shí)代高校大學(xué)生最基本的素養(yǎng)。在第一章“生物信息學(xué)概念及其發(fā)展歷史”章節(jié)中通過融入國家生物信息學(xué)戰(zhàn)略介紹、我國生物信息學(xué)領(lǐng)域所取得的成績等信息，讓學(xué)生對我國生物信息學(xué)領(lǐng)域所取得的巨大成就而自豪，進(jìn)而激發(fā)他們主動(dòng)學(xué)習(xí)生物信息學(xué)知識的積極性，激發(fā)他們的愛國熱情，并且樹立主動(dòng)投入生物信息學(xué)科研工作中。此外，也要介紹我國在生物信息學(xué)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展的不足（例如：原創(chuàng)的生物信息學(xué)算法較少），激發(fā)學(xué)生以生物信息學(xué)帶動(dòng)生命科學(xué)發(fā)展為己任，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。另外生物信息學(xué)方法與技術(shù)是發(fā)展生物信息學(xué)的最基礎(chǔ)要素，因此在“生物信息學(xué)概念及其發(fā)展歷史”章節(jié)中，教師要引入身邊周圍的實(shí)踐事例，尤其是將生物信息學(xué)與學(xué)生生活工作的關(guān)聯(lián)性知識告訴學(xué)生，讓學(xué)生明白學(xué)好生物信息學(xué)的重要性，以此激發(fā)他們的責(zé)任感與使命感，樹立為國效力的專業(yè)志向。

1.3 “統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)與推理”章節(jié)中融入傳統(tǒng)文化與職業(yè)道德

第九章“統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)與推理”的主要教學(xué)任務(wù)就是讓學(xué)生學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)與推理的基本原理及方法，掌握統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)與推理的具體應(yīng)用（k-均值聚類方法、隱馬爾科夫模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型）。其中難點(diǎn)就是靈活應(yīng)用各個(gè)方法來解決實(shí)際問題，尤其是如何將理論知識與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合。理論知識與實(shí)踐應(yīng)用的結(jié)合必須要依賴于扎實(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度與良好的職業(yè)道德素養(yǎng)。因此在“統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)與推理”中通過引入我國中醫(yī)科學(xué)院終身研究員屠呦呦的事例，讓學(xué)生樹立重視我國傳統(tǒng)文化，尤其是傳統(tǒng)生物文化知識的意識，并且利用我國傳統(tǒng)的文化加以研究創(chuàng)新，以此推動(dòng)世界生物信息學(xué)建設(shè)事業(yè)發(fā)展的自信。“統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)與推理”必須要依賴于科學(xué)的信息數(shù)據(jù)，避免出現(xiàn)隨意編排信息的現(xiàn)象，因此在具體的教學(xué)中教師要有目的的引入職業(yè)道德素質(zhì)教育，讓學(xué)生樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)穆殬I(yè)道德素質(zhì)，形成理性批判，求真務(wù)實(shí)的學(xué)習(xí)工作態(tài)度。

1.4 “生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫及其檢索”章節(jié)強(qiáng)調(diào)發(fā)展國家自主生物數(shù)據(jù)庫的重要性

現(xiàn)在絕大部分的生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫都在歐美國家，如NCBI數(shù)據(jù)庫。中國目前訪問這些數(shù)據(jù)庫還沒有大問題，但如果中美關(guān)系進(jìn)一步惡化，可能會(huì)影響我國科學(xué)家獲取生物數(shù)據(jù)。

1.5 “轉(zhuǎn)錄組學(xué)”章節(jié)融入科技創(chuàng)新精神，增強(qiáng)學(xué)生的研發(fā)能力

《生物信息學(xué)》課程具有加強(qiáng)的技術(shù)創(chuàng)新特點(diǎn)，例如在“轉(zhuǎn)錄組學(xué)”章節(jié)中會(huì)涉及大量的生物行業(yè)發(fā)展技術(shù)知識。因此教師在該章節(jié)教學(xué)中要融入科技創(chuàng)新精神，例如我國生物信息學(xué)研發(fā)能力已經(jīng)接近世界水平，甚至領(lǐng)先于世界水平。例如針對新冠肺炎疫情，我國新冠肺炎疫苗的研發(fā)能力達(dá)到世界一流國家水平，成為世界上最早研發(fā)出疫苗的國家。所以在具體的教學(xué)中要充分發(fā)揮真實(shí)案例的介紹，有效地將科技創(chuàng)新精神融入課堂教學(xué)中，鼓勵(lì)學(xué)生投身于生物信息學(xué)學(xué)科和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1.6 在實(shí)踐操作中融入崇尚科學(xué)、積極探索的觀念

崇尚科學(xué)，積極探索是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，形成良好學(xué)生習(xí)慣的基礎(chǔ)。在《生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》教學(xué)中，由于此種教學(xué)主要采取的是教師通過上機(jī)實(shí)驗(yàn)集中對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，教師依托學(xué)院在網(wǎng)管中心的Linux服務(wù)器為學(xué)生創(chuàng)建獨(dú)立賬號，學(xué)生按照預(yù)定的學(xué)習(xí)任務(wù)自己下載生物信息學(xué)軟件與公共生物數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行分析得出結(jié)論。學(xué)生在實(shí)踐操作的過程中可以激發(fā)學(xué)生不斷探索的能力，例如教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)情為其布置相應(yīng)的任務(wù)，學(xué)生通過完成任務(wù)的過程可以潛移默化的激發(fā)他們的探索精神。另外在實(shí)踐教學(xué)的過程中通過設(shè)定特定的任務(wù)，需要學(xué)生通過團(tuán)隊(duì)合作的方式完成，而學(xué)生完成任務(wù)的過程也是培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作，樹立集體意識的過程。

2 《生物信息學(xué)》課程思政教學(xué)的方法與載體途徑

深入挖掘《生物信息學(xué)》課程思政，尋求思政元素與課程內(nèi)容的結(jié)合是生物人才培養(yǎng)的重要途徑。由于課程思政教學(xué)不同于傳統(tǒng)的專業(yè)課程教學(xué)，因此為了保證《生物信息學(xué)》課程思政教學(xué)的實(shí)效性，需要強(qiáng)化《生物信息學(xué)》課程思政教學(xué)方法，構(gòu)建完善的有效載體途徑。

2.1 加強(qiáng)課堂管理，合理引導(dǎo)學(xué)生