生物信息学课程思政教学探索.pdf

收稿时间 2023-04-26基金项目 2022年广西医科大学研究生课程思政示范课程立项建设项目（202214）；广西研究生教育创新计划学位与研究生教育改革课题（JGY2022066）。作者简介 胡艳玲（1977），女，广西人，博士，研究员，研究方向为生物信息学与病原微生物学。通信作者：黄海纯（1988），女，广西人，博士，讲师，研究方向为思想政治教育。摘要 生物信息学作为一门新兴的学科，其课程思政的融入还有待加强。教学团队对广西医科大学生物信息学课程的教学大纲进行了重新设计，将思政元素贯穿课程体系和教学体系，做到“润物细无声”，对学生的政治思想和道德品格发展和成长起到较好的正向引领作用。关键词 生物信息学；课程思政；教学实践；教学设计中图分类号 G641 文献标识码 A 文章编号 2095-3437（2023）08-0102-032023年4月April，2023University Education2020年5月，教育部发布了 高等学校课程思政建设指导纲要，明确提出要把思想政治教育贯穿人才培养体系，全面推进高校课程思政建设，发挥好每门课程的育人作用，提高高校人才培养的质量。20世纪80年代人类基因组计划的启动带动了生物信息学的兴起与快速发展，该学科与分子生物学、计算机科学、数学、信息学等学科存在交叉融合。生物信息学通过对生物实验数据的获取、处理与分析，挖掘出其中蕴含的生物学知识和意义，进而对生命活动规律及其功能进行分析与总结。随着科学技术不断进步，生物信息学在21世纪获得飞跃发展。同时，生物信息学的发展也带动了其他领域多个学科的持续发展，具有较高的实用价值。生物信息学是一门交叉学科，部分学生较难深入理解和掌握相关的理论知识，如何有效地提高学生的知识水平及学科认同感是生物信息学面临的一个重要挑战。一、生物信息学课程思政的必要性生物信息学是广西医科大学生物信息与技术教研室开设的课程，是生物医学工程专业学位研究生的必修课。该课程紧扣国家重大需求，服务健康中国战略，培养学生系统掌握Linux常见命令和常用的编程语言R与Python，具备高通量测序数据如RNAseq和16S宏基因组的分析、遗传特征识别及关联分析、组学研究实验设计及公共数据库的挖掘分析能力，课程具有明显的实践性。生物信息学课程从2009年开始被设为广西医科大学研究生的选修课，培养一大批优秀的可运用这一门技术开展生物医学研究的相关医护人员一直是课程的核心教学目标，课程旨在通过实践探索建立一套行之有效的课程思政教学模式，以期在医学高校生物信息学教学中起到模范带头作用。自古以来，我国对医疗工作者都有较高要求，除精湛的医术外，医护人员还需具备较高的道德修养，学会宽容和关爱。广西医科大学是由国家卫生健康委员会和广西壮族自治区人民政府共建的高校，是广西一流大学建设高校。生物信息学课程以树立学生正确的世界观、人生观和培育学生爱党、爱国、爱社会主义、爱人民、爱集体为主线，围绕政治认同、集体荣誉、文化修养、法律意识、道德品质等优化课程思政内容。紧密结合医学研究生的专业特点和职业发展，在序列比对及系统发育分析、宏基因组分析、高通量测序数据分析及公共数据库信息挖掘等章节中融入思政元素。在生物信息基本编程技能的培训中，打破单一操作练习的“唯技术、唯操生物信息学课程思政教学探索胡艳玲尹富强蒋永华黄海纯广西医科大学生命科学研究院，广西南宁530021102作、学未以致用”的教学瓶颈，培养既具有坚定理想信念、高尚品德、集体主义和无私奉献精神，又具有扎实生物医学信息分析能力与创新意识的复合型、高水平医学人才。生物信息学课程的主要目标是培养合格的、能够整合现代信息技术和医学大数据为医学研究服务的复合型人才。为引导医学生树立高尚医德和崇高理想，顺应时代发展，在医学本科教学中融入思政教育显得尤为重要。二、课程思政教学实践情况（一一）思政教学与实践教学相结合思政教学与实践教学相结合社会实践是大学生思政教育的重要环节。坚持思政教学与实践教学相结合，积极鼓励学生利用生物信息学新技术解决国家的“卡脖子”问题，比如肿瘤重要靶点的筛选、病原体的检侦与溯源、公共数据的共享及保密等技能实践活动，使学生了解国家紧缺技术，关心国家发展。通过探索和创造，逐步建立思政教学的长效机制。（二二）思政元素融入促进教学改革思政元素融入促进教学改革将思政元素与技能教学内容一一匹配，运用教学情景模拟、角色扮演、任务驱动等教学方法，在培养学生生物信息技能的同时，自然融入思政教育。明确实践教学的具体内容，完善实践教学的基本形式，不断探索符合生物信息学课程特点的实践教学形式，不断扩大思政课的吸引力和影响力。这种模式的教学打破了过去单一操作练习的“唯技术、唯操作、学未以致用”的教学瓶颈，使学生对课程内容的认识更深入透彻，不断提高教学质量。（三三）思政实践课向课堂教学延伸思政实践课向课堂教学延伸通过建立QQ技术交流群、每周答疑日制度等，开展思政实践课。融入思政教育的实践课不再只是教会学生掌握生物信息技术，而是对学生品格毅力和扎实专研精神的培养，同时将爱国主义教育、集体主义教育、法律意识等融入其中。组织学生结合自己的研究领域，以国家重大需求为导向，提升编程技术，解决国家“卡脖子”问题等。（四四）思政课程教学同专业特点及办学理念相结合思政课程教学同专业特点及办学理念相结合结合广西医科大学专业设置、医学生基础水平及学校的办学理念，开展以爱国主义为重点、围绕学生的职业性质、以岗位胜任力培养为目标的教学工作，立足立德树人这一根本任务，结合课程特点和教学内容，找准思政教育与专业教学的结合点，加入思政教育素材，重新制订教学大纲和教案，使思政元素与教学内容相匹配。一系列实践教学活动使学生进一步接触社会，了解国情和民情，增强了学生的历史使命感和社会责任感，培养了学生独立思考和社会调研的能力，在理论和实践相结合方面取得了良好的效果。三、课程教学过程的设计生物信息学中的分子进化与系统发育分析内容是比较抽象的。本文以“分子进化与系统发育分析”为例，在课程内容的设计中融入思政元素，具体如表1所示。表1“分子进化与系统发育分析”中的思政元素融入设计1.内容介绍在课堂中展示 1 张病原体分布的图片，引出病原体的溯源及防治不是某个地区、某个人的事情，而是整个世界的问题，引出习近平总书记提出的“人类命运共同体”的内容，提出病原体溯源的手段，从而引出本节课的学习内容。2.分子进化与系统发育分析的重要性引入地球五次生物大灭绝的内容，结合新发病原体进行图片与案例展示讲解，让学生了解分子进化及系统发育分析的重要性。讲解过程结合疫情，强调科研工作者掌握这一门技术的重要性。3.单序列比对讲解以已拼接成功的一条荆门蜱病毒序列为模板，在NCBI数据库中使用blast软件进行数据库查询比对，并进一步讲解搜索结果的参数意义、序列的选取及下载方法。在讲解中提示学生要充分利用公共数据库信息开展学习。提出要学会站在巨人的肩膀上前行，这样才能站得更高、走得更顺。4.多序列比对介绍多序列的定义、多序列比对与单序列比对的差别、多序列比对主要的应用。多序列比对的操作讲解：使用mega软件进行多序列比对及导入数据的方法，比对算法讲解、序列比对的参数设置及比对后的解读与导出。通过多序列比对的目的引出，在对所纳入的序列进行进化树分析时，序列长度必须一致，引出我们评判一个事物也是必须在同等条件下才能比较。激活动机：从图片导出课程内容，激发学生的学习兴趣和好奇心，提出学习内容和目标。思政教育：通过引入习近平总书记的“人类命运共同体”，培养学生的家国情怀，给学生树立正确的人生导向。图片辅助理解：厘清学习思路，并为下一部分内容的学习做好铺垫。思政教育：通过抗疫一线白衣战士的努力和科研工作者的情怀来激发学生学习的兴趣。图片辅助理解：化抽象为具体。思政教育：通过充分利用公共数据，引导学生要学会站在巨人肩膀上前行。高度凝练：先进行课件讲解，再进行实践操作，检测学生的学习效果和教师的教学效果。思政教育：对事物的评判和比较必须在同等条件下进行。课件：PPT讲授图片：引出 课 程内容课件：PPT讲授图片：图片辅助课件：PPT讲授图片：图片辅助巩固：上机操作提问：学生 参 与课 程 积极性课件：PPT讲授图片：图片辅助巩固：上机操作8分钟10分钟25分钟25分钟讲授过程讲授过程教学设计教学设计教学辅教学辅助方式助方式设计设计时间时间安排安排1035.进化树的构建介绍多序列的定义，实例讲解多序列比对后的进化树构建，进化树的解读及导出、美化等。从国产仪器和进口仪器的工艺差异对比中对进化树美化的重要性进行讲解，强调加强美学设计的重要性。6.生物钟的计算实例讲解生物钟：生物钟的概念，mega 软件中生物钟的计算，分析结果的解读。引入思政：我们如何判断某一类病毒最初的来源？可以通过生物钟的计算来分析这些病毒序列是否来自于最初获取的序列。以此教育学生一定要扎实掌握现代分析技术，从而合理公正地对可能出现的病原体进行解释。7.总结回顾总结：利用PPT内容，与学生共同提炼重难点内容。结合一些病原体给人类健康带来的巨大影响，引导学生开展医学研究，激发学生继续深入学习的兴趣。操作辅助理解：指导学生通过讲解及实践操作，理解和巩固进化树相关知识。思政教育：为加深学生对进化树的认识，需要教师融入各种相关思政元素加以解释。启发思考：引导学生厘清学习思路，并为下一部分内容学习做好铺垫。导入图片进行介绍，辅助理解。高度凝练：在学生完成对关键内容的学习后，鼓励其加深对重点内容的理解。检测学生的学习效果和教师的教学效果。思政教育：任何生物都是可以溯源的，我们应该坚持唯物主义世界观。课件：PPT讲授图片：图片辅助巩固：上机操作课件：PPT讲授图片：图片辅助课件：PPT讲授图片：图片辅助25分钟22分钟5分钟表1（续）讲授过程讲授过程教学设计教学设计教学辅教学辅助方式助方式设计设计时间时间安排安排四、教学效果与总结在生物信息学课程教学中，教学团队将广西医科大学 2020 级和 2021 级学生的教学效果进行对比，其中2020级进行专业知识授课，2021级在此基础上融入思政教育。教学结束后，两个年级学生的考试成绩均无明显差异（P0.05），但2021级学生对生物信息学课程的理解更深刻。随机调研发现，在生物信息学教学中开展课程思政，能让学生对未来的职业产生更强的责任感，有利于学生树立远大的理想、坚定信念，认识到生物信息学与自己的医学临床及科研紧密相关。根据中共中央、国务院印发的 中国教育现代化2035 精神，我国教育发展将紧紧围绕人才强国战略，坚定“四个自信”，以凝聚人心、完善人格、开发人力、培育人才、造福人民为工作目标，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。生物信息学作为现代生物医学领域的热门学科，理应融入医德医风教育，坚持立德树人，为国家培养具有扎实的专业技术与高尚思想道德的医学人才。教学团队将借助广西医科大学生物医学工程省级一流学科平台，认真贯彻落实国家关于高等学校课程思政建设的有关要求，进一步探索教学方法，总结教学经验，不断推动教学改革。参考文献1 中华人民共和国中央人民政府.教育部关于印发 高等学校课程思政建设指导纲要 的通知 EB/OL.2023-03-01.https：/ 舒静，王琳，晋永，等.基于课程思政理念的专业课程教学设计 J.中华医学教育杂志，2020（1）：1-3.3 张力，刘晓钰，张雨溪，等.生物信息学课程项目式教学模式改革探索 J.高教学刊，2023，9（5）：45-48.4 中华人民共和国教育部.中共教育部党组关于学习贯彻落实全国高校思想政治工作会议精神的通知EB/OL.（2016-12-23）2023-03-02.http：/ 中华人民共和国教育部.教育部关于深化本科教育教学改革 全面提高人才培养质量的意见EB/OL.（2019-10-12）2023-03-03.http：/ 何永林，杨春，徐蕾，等.医学微生物学 课程思政案例设计与效果分析 J.中华医学教育探索杂志，2020（12）：1414-1417.责任编辑责任编辑：苏祎颖苏祎颖2023年4月April，2023University Education104