以生命科學競賽為載體的基因組學“學研交融〞教學形式的改革與理論〔〕:

摘要：創新才能的培養是衡量一個國家是否具有可持續核心競爭力的一項重要指標，是社會不斷向前開展的重要動力。?基因組學?是生物化學、分子生物學、構造生物學和計算機技術等多學科穿插的新興研究領域，課程教學中存在一些問題。

生命科學競賽是培養大學生創新思維和創新理論才能的有效途徑。學生通過參加競賽，不僅可以將課堂上的理論知識運用到理論中，而且可以鍛煉和培養自身的創新思維和團隊合作才能。此外，教師通過觀察學生在競賽中的表現，可以及時發現教學過程中的問題和缺乏，在競賽的根底上，開展和深化"以賽促學、以賽促教、以學促研";的?基因組學?"學研交融";教學形式的改革與理論，進步教學程度，培育出符合社會需求的具有科學創新意識和創新才能的人才。

關鍵詞：生命科學競賽；基因組學；學研交融；教學改革；創新才能

本文引用格式：馬珊珊，韓笑，吳秀云,等.以生命科學競賽為載體的基因組學"學研交融";教學形式的改革與理論[J].教育現代化,2022,8(39):66-69.

reformandPracticeoftheTeachingModelof"IntegrationofStudyandresearch";inGenomicsbasedonLifeSciencepetitionMAShanshan,HANXiao,WUXiuyun,GUANFangxia(SchoolofLifeSciences,ZhengzhouUniversity,ZhengzhouHenan)

Abstract:Thecultivationofinnovationabilityisanimportantindicatorthatassumeswhetheracountryhassustainablecorepetitiveness,andisanimportantdrivingforceforthecontinuousdevelopmentofsociety."Genomics";isanemergingresearchfieldthatcrossesmultipledisciplinessuchasbiochemistry,molecularbiology,structuralbiology,andputertechnology.But,therearesomeproblemsinthecourseteaching.Lifesciencepetitionisaneffectivewaytocultivatetheinnovativethinkingandpracticalabilityofcollegestudents.Byparticipatinginthepetition,studentscannotonlyapplythetheoreticalknowledgeinclasstopractice,butalsoexerciseandcultivatetheirowninnovativethinkingandteamworkability.Inaddition,onthebasisofthepetition,teacherscanpromptlydiscoverproblemsanddeficienciesintheteachingprocess,promoteanddeepenthereformandpracticeofthe"integrationoflearningandresearch";teachingmodelofgenomics,improvetheteachinglevel,andcultivatetalentswithscientificandinnovativeconsciousnessandinnovativeabilitywhomeetsocialneeds.

Keywords:lifesciencepetition;genomics;integrationoflearningandresearch;teachingreform;innovationability

一引言

創新才能的培養是衡量一個國家是否具有可持續核心競爭力的一項重要指標，是社會不斷向前開展的重要動力。?中國中長期教育開展規劃綱要〔2022-2022年〕?明確指出要著重培養大學生的創新才能和解決實際問題的動手理論才能【1】。把學科競賽納入理論教學與人才培養形式改革創新的重要建立內容，通過學科競賽激發大學生的興趣和潛能，培養大學生的團隊協作意識和創新精神。

大學生學科競賽可以考察和檢驗學生對所學理論知識和實驗技能的實際運用情況，激發學生對材料課程以及課外科技活動的興趣【2】，引導學生理論聯絡實際，并在實際競賽中發現問題、分析問題、解決問題，鍛煉學生獨立考慮和團隊協作的工作才能，促進學生全面開展，受到越來越多高校的重視。

?基因組學?〔genomics〕是隨著生物化學、分子生物學、構造生物學、晶體學和計算機技術等的迅猛開展而誕生的，是交融了生物信息學、計算機輔助設計等多學科而開展起來的新興研究領域，也是功能基因組學的重要研究領域。該課程開展迅速、技術手段先進、應用范圍廣而且與其他課程穿插性強【3】。但是常規的理論教學缺乏以滿足學生的需求，學生的實驗操作和創新才能亟待進步。

全國大學生生命科學競賽不僅可以穩固理論課程的學習，還可以鍛煉學生的理論動手才能，進步學生學習和創新的熱情和積極性【2】。此外，指導教師通過觀察學生在比賽中的表現可以發現教學中存在的問題和缺乏，改革教學方案，進步教學質量，最終通過不斷地學習促進研究，到達"學研交融";的教學效果。因此，本文首先分析?基因組學?理論教學中存在的問題，然后以大學生生命科學競賽為載體，討論生命科學競賽在基因組學教學中的施行方案和施行成效，以期以生命科學競賽推動基因組學"學研交融";教學形式的改革。

二?基因組學?教學和大學生生命科學競賽中存在的問題

?基因組學?以詳細的研究技術為例，著重介紹基因組學的理論知識、根本原理和研究技術，使學生理解并初步掌握基因組學研究的原理、方法和步驟，為今后生物信息學的學習打好堅實的根底。但是由于本科教學硬件設施缺乏和實驗周期長等原因，基因組DNA的提取、反轉錄、實時熒光定量PCR、Westernblot、DNA重組技術、ＲNAi、轉基因動物制備等技術缺少實驗和理論教學【3】，雖然使用多媒體教學盡可能生動形象，但是學生對這些技術沒有實際操作，對技術的理解有限。因此教師需要改革教學方法，推動課程建立的開展。

大學生生命科學競賽是基于專業知識而開展的應用性、研究性、創新性教學和科研探究活動，與專業實驗課程的教學任務一致。目前，許多高校的生命科學專業學生均參加了"大學生生命科學競賽";。競賽要求學生具備文獻調研、實驗設計、實驗操作、撰寫報告及辯論等綜合素質，與學校培養高素質應用型人才的目的完全一致【4】。但是學生在"大學生生命科學競賽";體系中開展的一些實驗，如DNA提取、反轉錄、PCR、Westernblot、DNA重組等技術，雖然基因組學中已經講過理論知識，但是學生在競賽之前并不能認真理論，從而導致最終的效果不理想【4】。其原因可能主要有以下幾個方面【5】：

〔1〕?基因組學?教學所牽涉的實驗技術未與大學生生命科學競賽同步；〔2〕學生的積極性和主動性不高，對科研創新認識高度不夠；〔3〕實驗室開放程度不夠；〔4〕創新人才培養相適應的教學形式有待完善?；诖?，本文旨在以大學生生命科學競賽為載體，以基因組學課程教學為根底，構建有利于創新人才培養的基因組學"學研交融";教學形式的教學改革與理論。

三?基因組學?"學研交融";的施行方案

〔一〕?基因組學?教學內容與大學生生命科學競賽的相關實驗同步

學生雖然可以掌握單純的理論知識和實驗原理，但是很難真正地運用和純熟操作，教師應該不斷進步教學技能和業務程度，拓寬教學思路和視野，結合自己的切身實驗經歷和研究課題的詳細內容開展相應課堂的教學，增加關鍵實驗內容的講解，進步學生學習的興趣性。同時，鼓勵學生大二開始積極進入實驗室學習相關的技術，以便理論與實際相結合，加深學生對理論知識和技術的理解和掌握，為進一步的獨立操作奠定根底。

〔二〕大學生生命科學競賽中增加科研進展性的獨立探究實驗

學生的主動性和創新性需要通過創新性實驗進展鼓勵，目前本科理論教學配套的實驗較為陳舊且多為驗證性實驗，學生的學習興趣不高，并且很多學生在進入研究生學習后，很少利用這些實驗進展科學研究。因此，添加獨立探究性的實驗可以鼓勵學生學習的主動性和創新性，拓展學生的知識面，激發學生的科研興趣和探究積極性。

〔三〕加大實驗室開放力度

目前，本科教學的配套實驗課程多數由學校或學院統一安排和管理，學生在教師的指導下在統一時間進展統一內容的實驗學習，其他時間那么不能開展實驗。此外，實驗室預約開放管理系統不完善，在上課時間段內實驗室不連續地運行，而在其他時段大多實驗室及實驗儀器那么處于閑置狀態。因此，應加大各個實驗室的開放力度[4,6]，鼓勵優秀的本科生在大二、大三時候進入實驗室，系統學習和開展相關的實驗，加深學生對理論知識和技術的理解和掌握，培養科研素養和才能。

〔四〕建立大學生生命科學競賽的獎懲機制

目前大學生生命科學競賽最大的弊端是一些學生只是為了在競賽中掛名，實驗參與度不夠，學生沒有真正接觸相關的內容。久而久之，造成惡性循環，學生沒有科研動力，實驗上沒有主動性。任務驅動教學法將以往傳授知識為主的傳統教學理念轉變為以解決問題、完成任務為主的多維互動式教學理念【6】。因此建立合理的獎懲制度，有利于培養學生的熱情，進步學習效果。比方將參加競賽納入所修學分，通過辯論的學生可獲得相應學分，并對在競賽中表現優秀的學生給予獎勵，這樣既可以到達學科競賽的目的，同時也進步學生積極性和主動性。

〔五〕改革?基因組學?教學形式和教學內容

教師在課堂上可以結合自己的切身經歷和簡單的研究課題開展相應的課堂教學，增加關鍵實驗內容的講解，結合視頻、動畫等形式充分調動學生學習的目的性和興趣，通過講授、分組報告、視頻學習、熱點討論、文獻閱讀等方法探究新的教學形式【7】，甚至可以在條件允許情況下給學生演示相關實驗，讓學生到實驗室親自操作。

四?基因組學?"學研交融";的施行成效

〔一〕建立一套輔助?基因組學?教學的大學生生命科學競賽體系和工程

通過建立生命科學競賽相關的培養方案和獎勵機制，學生能很好地掌握基因組學相關的理論和實驗技能，豐富教學內容，進步基因組學的教學效果，對于培養創新性強、思維才能活潑的新型生命科學人才奠定根底。同時，通過建立合理、有效的實驗室開放管理規定，進一步促進了實驗室的開放程度，為學生提供了更多理論與理論相結合的時機，從而進一步激發了學生主動探究試驗的積極性，培養學生的創新思維和理論才能，為社會輸送高質量、創新性人才的需求做出保障。

〔二〕建立開放性的教學方法

打破傳統的教學理念，不斷通過任務驅動教學、互動式教學和實驗動畫的引入，使學生對所學的知識掌握更加扎實，對特定的實驗設計做出更加深化的理解，假設將解決相關的問題的相關教學手段引入至課堂中，對于進步學生分析問題和解決問題的才能起著至關重要的作用。

〔三〕培養學生的科學思維和創新才能

大學生生命科學競賽的參賽經歷，以及與之相對應的大學生創新理論工程的施行、實驗設計和操作才能的鍛煉，均能進步學生的科研思維才能和創新才能，二者結合可能對于培養新型生命科學的復合型人才奠定根底。另外，學生雖然是大學生生命科學競賽的主體，但是指導教師在教學和科研上的才能也會影響學生的創新思維才能和實驗操作程度[4,8]。因此，指導教師需要進步自己的教學和科研才能，提升業務才能，以增強課題的創新性和教學環節的缺乏，適應生命科學競賽的開展，培養學生的科研思維和創新精神，并推動課程教學內容和教學方法的改革。

五生命科學競賽對?基因組學?"學研交融";教學形式改革的啟發

〔一〕生命科學競賽有利于推動?基因組學?課程目的和課程內容的改革

?基因組學?的教學目的講授基因組學的根本概念、根本原理、根底知識和基因組學相關的技術方法，其目的是系統地向學生講授基因組學研究的根本內容及相關進展。通過該課程學習，使學生理解構造基因組學和功能基因組學的重要研究領域、熱點問題與開展趨勢，以及國內外研究現狀與進展。這就要求學生既要掌握理論知識，又要有一定的實驗操作以更好地理解理論知識。

但是現實情況是本科教學硬件設施缺乏和實驗周期長等原因，基因組DNA的提取、反轉錄、實時熒光定量PCR、Westernblot、DNA重組技術、ＲNAi、轉基因動物制備等技術缺少配套的實驗和理論教學【3】，學生對這些技術沒有實際操作，對技術的理解和掌握程度有限。而生命科學競賽可以使本科生在理論學習的同時，從大二開始進入實驗室進展系統的分子生物學和細胞生物學等相關技術的學習和操作，并開展相關的探究性實驗課題。利用生命科學競賽可以使學生將理論與實際相結合[9]，揚長避短，進步?基因組學??分子生物學?等理論課程的學習效果，推動?基因組學?課程目的和課程內容的改革。

〔二〕生命科學競賽有利于增加學生自主學習的才能和增強學習效果

大學生生命科學競賽是基于專業知識而開展的應用性、研究性、創新性教學和科研探究活動，與專業實驗課程的教學任務一致。單純的?基因組學?理論只是晦澀難懂，容易使學生感到枯燥并失去學習興趣，而生命科學競賽給學生提供理論知識與實驗操作相結合的時機。通過參加生命科學競賽，學生可以純熟掌握標準的實驗室操作規那么，理解實驗的詳細操作細節和操作流程，發現實驗操作中的問題并通過查閱文獻和溝通交流等解決問題，養成嚴謹的學習態度。

此外，學生可以直觀地將學到的理論知識解決實際的實驗問題，并且很好地鍛煉了實驗動手才能和科研思維才能，極大地進步學生自主學習的才能興趣并增強理論學習的效果，一舉多得。

〔三〕生命科學競賽有利于進步教師的教學程度和學生的團隊合作

教師的教學程度直接影響教學效果，甚至會影響學生的學習興趣。因此，教師要不斷地進步自己的教學才能和教學程度，并且積極參與指導大學生生命科學競賽、大學生創新理論工程等，培養學生創新思維才能和實驗操作程度的同時，也能進步自己的教學業務才能，以正視教學環節的缺乏并增強課題的創新性，并推動課程教學內容和教學方法的改革[10]。此外，生命科學競賽以小組參賽的形式，要求每個學生通力合作，在實驗中都能標準操作和真實記錄，以保證實驗的順利開展，并且通過文獻調研、實驗操作、撰寫報告及辯論等方式評價每個小組的參賽成績。因此，參賽小組成員之間必須互相幫助、擅長溝通并且積極參與競賽的各個環節，充分培養學生的團隊合作精神并保證競賽的順利進展。

六結語

把學科競賽納入理論教學是人才培養形式改革創新的重要建立內容。學生通過參加生命科學競賽，不僅可以將課堂上的理論知識運用到理論中，而且可以鍛煉和培養自身的創新思維和團隊合作才能。此外，教師通過觀察學生在競賽中的表現，可以及時發現教學過程中的問題和缺乏，在競賽的成果根底上，開展"以賽促學、以賽促教、以學促研";的學研交