努力专研课堂教学设计，注重学生科研能力培养

---介绍生物学院副教授郭志富老师所讲授的《生物信息学》课程

督导员 张凯斌

本学期我随机听了生物学院郭志富老师为2018生科专业本科生所讲授的《生物信息学》课程。给我的感觉是，郭老师授课内容充实，信息量大，案例新鲜，注重理论联系实际，注重知识能力素质有机融合，引导学生拓展思维空间，具有一定的高阶性；教学模式先进，课件板书有机结合，注重启发式，有效调动学生学习积极性和主动性，课堂学生学习氛围较浓；教学思路清晰，逻辑严密，重点突出，声音洪亮，语速节奏恰当，表达流畅，教学效果很好。

课后，我与郭老师沟通交流几次，深感郭老师的教学特点值得学习借鉴。现就郭老师的本门授课情况简要介绍如下。

一、注重理论联系实际，促进学生理解记忆

生物信息学是一门与生命科学理论知识、科学研究以及临床应用均存在密切联系的应用技术学科。授课过程中，不断收集生物信息学在临床、分子药物设计、农业生物技术等方面的具体应用案例。在介绍各种常用数据库、常用软件的理论基础和操作方法的同时，常态化地例举相对应的实际应用案例。比如在介绍多序列比对以及单核苷酸多态性SNP鉴定部分的内容时，针对目前全球化的新型冠状病毒疫情动态，介绍生物信息学数据库和软件用于鉴定病毒变异株的原理和操作过程。再比如以发生在身边的真人真事作为例子，介绍胃间质瘤的发病原因是由致病基因的几个SNP位点导致，利用生物信息学软件可以鉴定该突变位点的类型，从而辅助患者选用正确的靶标药物的案例。另外还有籼稻和粳稻抗冷差异SNP的鉴定、微生物菌群中宏基因组差异与生物多样性的关系研究，转录组、蛋白质组和代谢组大数据处理在生命科学领域的开疆扩土等具体案例。这些应用实例可以让学生更直观地理解本课程的相关知识，辅助学生了解所学知识和技能的意义及重要性，促进学生理解记忆，激发学生的学习热情和兴趣。同时，也为学生未来从事本专业和课程相关领域的科学研究工作做好铺垫和引导。

二、注重创新教学模式，培养学生思维能力

生物信息学的学科性质决定其不能以传统的教学方式进行单一教学。多媒体教学是生物信息学最为基本的教学手段，同时为了便于学生的理解，配合板书对于一些原理性的知识进行讲解。因为生物信息学课程中对于数据库和软件的操作较多，所以教学过程结合上机操作进行练习和巩固。上机操作除了课上演示外，还针对NCBI数据库的使用、基因序列分析、引物设计及分子进化分析等重要章节布置上机操作作业，让学生课下进行练习，课上再安排学生进行课堂讲解，采用师生互动、生生互动教学方式巩固所学知识和操作方法。布置作业时，围绕重点内容，给予学生一定的选题自由度，鼓励学生结合自己的毕业论文内容或生活中的兴趣点设计自己的作业，有效促进解决毕业论文实验开展过程中遇到的实际问题或者进一步激发自己的兴趣爱好。为了杜绝学生敷衍了事，要求学生在WORD文档中插入操作过程截图并配以文字说明，在巩固生物信息学数据库和软件的基本操作方法以外，也锻炼了学生从整体和全局角度思考问题。这种教学模式有利于培养学生独立思考并主动实践的能力，激发学生自由探索的思维意识。

三、注重紧跟科技前沿，锻炼学生科研素养

生物信息学中有很多数据库和软件是科研人员从事学术研究过程中必须用到的工具，因此本课程对于学生未来读研后从事科研工作或进入公司做技术支持工作具有很好的前瞻性和指导性。在教授这些内容时，经常以启发科研思维作为引导，潜移默化地将一些做好科研工作的经验技巧渗透给学生，为学生未来从事生命科学相应科研工作奠定一些基础。如讲到利用NCBI网站进行序列查询和文献查询部分时，拓展引导多个关键词替换查找的思路和技巧，以保证查询到更为全面的文献和序列信息，更好地为科研工作服务；讲到基因启动子元件预测时，拓展到转录因子的获取，酵母单杂交和EMSA在基因调控时的应用，穿针引线将各部分知识点梳理串联，让学生能从宏观层面和立体角度理解生命科学相关研究工作的逻辑关系及意义。讲到引物设计方法时，通过实例拓展讲解表达引物、位点特异性引物、SNP引物、甲基化引物、基因编辑引物等一系列引物在科研工作中的具体应用。这些内容的设置对于提高学生对科研工作的认知程度并培养学生的科研素养具有重要的作用。另外，在授课过程中特别注重搜集学术前沿动态，拓宽学生在专业领域的知识面。比如近年来最为流行的Crispr/Cas9基因编辑技术，在位点查找和引物设计时，均要用到生物信息学手段。关于该技术的前沿动态变化，及时与学生分享。再比如，新冠病毒疫苗中腺病毒疫苗和重组疫苗均要用到基因工程手段，涉及生物信息学中的序列分析及引物设计。及时将基因工程疫苗制备原理和种类差异情况与学生分享，有利于学生专业知识面的拓展。

四、注重课堂语言运用，充分调动课堂氛围

生物信息学虽然是一门应用型课程，但必不可少要介绍一些理论知识，而这些涉及算法、机理以及数学公式的理论知识相对显得枯燥和抽象，在讲授这样的内容时，有些学生很难听懂或者不感兴趣，很容易导致跟不上讲课思路甚至不听课，这时候要适时通过抑扬顿挫，富有激情的高分贝语调，配以在学生间走动的方式，提振学生的精神，吸引学生的注意力。当然，慷慨激昂、富有激情、抑扬顿挫、声音洪亮是贯穿整个授课过程的，只是在必要时，要带有更突出的节奏和声调变化，给跟不上节奏或不听课的学生一定的刺激，起到调动课堂氛围的作用。同时，经常以幽默诙谐的方式调节课堂氛围，如讲到进化分析部分时，从人类起源讲起时，讲遗传变异进化的辩证关系，用幽默诙谐的方式讲述如果没有变异，没有突变，那么现在全世界都是猴子，和你谈恋爱的也是猴子，不用嫌他丑，你瞅瞅你，你也是只猴子。再比如讲到SNP决定表型性状时，经常以肤色作为表型例子，介绍肤色的差异是因基因差异决定，而基因编辑理论上可以改变表型。此时以自嘲的方式，通过自己皮肤较黑作为实例，畅想一下自己想美白皮肤或者对下一代进行肤色改良的一些可行和目前不可行的策略。这样的讲述方式同学们会报以笑声回应，从而对注意力不集中或不听课的同学起到感染和带动作用。

郭老师在教学中注重理论联系实际，促进学生理解记忆；注重创新教学模式，培养学生思维能力；注重紧跟科技前沿，锻炼学生科研素养；注重课堂语言运用，充分调动课堂氛围，效果很好。郭老师的教学特点值得借鉴。