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摘 要：创新能力的培养是衡量一个国家是否具有可持续核心竞争力的一项重要指标，是社会不断向前发展的重要动力。《基因组学》是生物化学、分子生物学、结构生物学和计算机技术等多学科交叉的新兴研究领域，课程教学中存在一些问题。
生命科学竞赛是培养大学生创新思维和创新实践能力的有效途径。学生通过参加竞赛，不仅能够将课堂上的理论知识运用到实践中，而且能够锻炼和培养自身的创新思维和团队合作能力。此外，教师通过观察学生在竞赛中的表现，能够及时发现教学过程中的问题和不足，在竞赛的基础上，开展和深化“以赛促学、以赛促教、以学促研”的《基因组学》“学研融合”教学模式的改革与实践，提高教学水平，培育出符合社会需求的具有科学创新意识和创新能力的人才。
关键词：生命科学竞赛；基因组学；学研融合；教学改革；创新能力
本文引用格式：马珊珊，韩笑，吴秀云 , 等 . 以生命科学竞赛为载体的基因组学“学研融合”教学模式的改革与实践 [J]. 教育现代化 ,2021,8(39):66-69.
reform and Practice of the Teaching Model of “Integration of Study and research” in Genomics based on Life Science CompetitionMA Shanshan, HAN Xiao, WU Xiuyun, GUAN Fangxia(School of Life Sciences, Zhengzhou University, Zhengzhou Henan)
Abstract: The cultivation of innovation ability is an important indicator that assumes whether a country has sustainable core competitiveness, and is an important driving force for the continuous development of society. “Genomics” is an emerging research field that crosses multiple disciplines such as biochemistry, molecular biology, structural biology, and computer technology. But, there are some problems in the course teaching. Life science competition is an effective way to cultivate the innovative thinking and practical ability of college students. By participating in the competition, students can not only apply the theoretical knowledge in class to practice, but also exercise and cultivate their own innovative thinking and teamwork ability. In addition, on the basis of the competition, teachers can promptly discover problems and deficiencies in the teaching process, promote and deepen the reform and practice of the “integration of learning and research” teaching model of genomics, improve the teaching level, and cultivate talents with scientific and innovative consciousness and innovative ability who meet social needs.
Keywords: life science competition; genomics; integration of learning and research; teaching reform; innovation ability
一 引言
创新能力的培养是衡量一个国家是否具有可持续核心竞争力的一项重要指标，是社会不断向前发展的重要动力。《中国中长期教育发展规划纲要（2010-2020 年）》明确指出要着重培养大学生的创新能力和解决实际问题的动手实践能力 [1]。把学科竞赛纳入实践教学与人才培养模式改革创新的重要建设内容，通过学科竞赛激发大学生的兴趣和潜能， 培养大学生的团队协作意识和创新精神。
大学生学科竞赛可以考查和检验学生对所学理论知识和实验技能的实际运用情况，激发学生对材料课程以及课外科技活动的兴趣 [2]，引导学生理论联系实际，并在实际竞赛中发现问题、分析问题、解决问题，锻炼学生独立思考和团队协作的工作能力，促进学生全面发展，受到越来越多高校的重视。
《基因组学》（genomics）是随着生物化学、分子生物学、结构生物学、晶体学和计算机技术等的迅猛 发展而诞生的，是融合了生物信息学、计算机辅助设 计等多学科而发展起来的新兴研究领域，也是功能基因组学的重要研究领域。该课程发展迅速、技术手段 先进、应用范围广而且与其他课程交叉性强 [3]。但是常规的理论教学不足以满足学生的需求，学生的实验操作和创新能力亟待提高。
全国大学生生命科学竞赛不仅可以巩固理论课程的学习，还可以锻炼学生的实践动手能力，提高学生学习和创新的热情和积极性 [2]。此外，指导教师通过观察学生在比赛中的表现可以发现教学中存在的问题和不足，改革教学方案，提高教 学质量，最终通过不断地学习促进研究，达到“学研 融合”的教学效果。因此，本文首先分析《基因组学》理论教学中存在的问题，然后以大学生生命科学竞赛为载体，探讨生命科学竞赛在基因组学教学中的实施方案和实施成效，以期以生命科学竞赛推动基因组学“学研融合”教学模式的改革。
二 《基因组学》教学和大学生生命科学竞赛中存在的问题
《基因组学》以具体的研究技术为例，着重介绍基因组学的理论知识、基本原理和研究技术，使学生了解并初步掌握基因组学研究的原理、方法和步骤，为今后生物信息学的学习打好坚实的基础。但是由于本科教学硬件设施不足和实验周期长等原因， 基因组 DNA 的提取、反转录、实时荧光定量 PCR、Western blot、DNA 重组技术、Ｒ NAi、转基因动物制备等技术缺少实验和实践教学 [3]，虽然使用多媒体教学尽可能生动形象，但是学生对这些技术没有实际操作，对技术的理解有限。因此教师需要改革教学方法，推动课程建设的发展。
大学生生命科学竞赛是基于专业知识而开展的应用性、研究性、创新性教学和科研探索活动，与专业实验课程的教学任务一致。目前，许多高校的生命科学专业学生均参加了“大学生生命科学竞赛”。竞赛要求学生具备文献调研、实验设计、实验操作、撰写报告及答辩等综合素质，与学校培养高素质应用型人才的目标完全一致 [4]。但是学生在“大学生生命科学竞赛”体系中开展的一些实验，如 DNA 提取、反转录、PCR、Western blot、DNA 重组等技术，虽然基因组学中已经讲过理论知识，但是学生在竞赛之前并不能认真实践，从而导致最终的效果不理想 [4]。其原因可能主要有以下几个方面 [5]：
（1）《基因组学》教学所牵涉的实验技术未与大学生生命科学竞赛同步；（2）学生的积极性和主动性不高，对科研创新认识高度不够；（3）实验室开放程度不够；（4）创新人才培养相适应的教学模式有待完善。基于此， 本文旨在以大学生生命科学竞赛为载体，以基因组学课程教学为基础，构建有利于创新人才培养的基因组学“学研融合”教学模式的教学改革与实践。
三 《基因组学》“学研融合”的实施方案
（一）《基因组学》教学内容与大学生生命科学竞赛的相关实验同步
学生虽然能够掌握单纯的理论知识和实验原理， 但是很难真正地运用和熟练操作，教师应该不断提高教学技能和业务水平，拓宽教学思路和视野，结合自己的切身实验经验和研究课题的具体内容开展相应课堂的教学，增加关键实验内容的讲解，提高学生学习的兴趣性。同时，鼓励学生大二开始积极进入实验室学习相关的技术，以便理论与实际相结合，加深学生对理论知识和技术的理解和掌握，为进一步的独立操作奠定基础。
（二） 大学生生命科学竞赛中增加科研进展性的独立探索实验
学生的主动性和创新性需要通过创新性实验进行激励，目前本科实践教学配套的实验较为陈旧且多为验证性实验，学生的学习兴趣不高，并且很多学生在进入研究生学习后，很少利用这些实验进行科学研究。因此，添加独立探索性的实验可以激励学生学习的主动性和创新性，拓展学生的知识面， 激发学生的科研兴趣和探索积极性。
（三） 加大实验室开放力度
目前，本科教学的配套实验课程多数由学校或学院统一安排和管理，学生在教师的指导下在统一时间进行统一内容的实验学习，其他时间则不能开展实验。此外，实验室预约开放管理系统不完善， 在上课时间段内实验室不间断地运行，而在其他时段大多实验室及实验仪器则处于闲置状态。因此， 应加大各个实验室的开放力度 [4,6]，鼓励优秀的本科生在大二、大三时候进入实验室，系统学习和开展相关的实验，加深学生对理论知识和技术的理解和掌握，培养科研素养和能力。
（四） 建立大学生生命科学竞赛的奖惩机制
目前大学生生命科学竞赛最大的弊端是一些学生只是为了在竞赛中挂名，实验参与度不够，学生没有真正接触相关的内容。久而久之，造成恶性循环， 学生没有科研动力，实验上没有主动性。任务驱动教学法将以往传授知识为主的传统教学理念转变为以解决问题、完成任务为主的多维互动式教学理念 [6]。因此建立合理的奖惩制度，有利于培养学生的热情， 提高学习效果。比如将参加竞赛纳入所修学分，通过答辩的学生可获得相应学分，并对在竞赛中表现优秀的学生给予奖励，这样既能够达到学科竞赛的目的，同时也提高学生积极性和主动性。
（五） 改革《基因组学》教学模式和教学内容
教师在课堂上可以结合自己的切身经验和简单的研究课题开展相应的课堂教学，增加关键实验内容的讲解，结合视频、动画等形式充分调动学生学习的目的性和兴趣，通过讲授、分组报告、视频学习、热点讨论、文献阅读等方法探索新的教学模式 [7]，甚至可以在条件允许情况下给学生演示相关实验，让学生到实验室亲自操作。
四 《基因组学》“学研融合”的实施成效
（一） 建立一套辅助《基因组学》教学的大学生生命科学竞赛体系和项目
通过建立生命科学竞赛相关的培养方案和奖励机制，学生能很好地掌握基因组学相关的理论和实验技能，丰富教学内容，提高基因组学的教学效果， 对于培养创新性强、思维能力活跃的新型生命科学人才奠定基础。同时，通过建立合理、有效的实验室开放管理规定，进一步促进了实验室的开放程度， 为学生提供了更多理论与实践相结合的机会，从而进一步激发了学生主动探索试验的积极性，培养学生的创新思维和实践能力，为社会输送高质量、创新性人才的需求做出保障。
（二） 建立开放性的教学方法
打破传统的教学理念，不断通过任务驱动教学、互动式教学和实验动画的引入，使学生对所学的知识掌握更加扎实，对特定的实验设计做出更加深入的理解，如果将解决相关的问题的相关教学手段引入至课堂中，对于提高学生分析问题和解决问题的能力起着至关重要的作用。
（三） 培养学生的科学思维和创新能力
大学生生命科学竞赛的参赛经历，以及与之相对应的大学生创新实践项目的实施、实验设计和操作能力的锻炼，均能提高学生的科研思维能力和创新能力，二者结合可能对于培养新型生命科学的复合型人才奠定基础。另外，学生虽然是大学生生命科学竞赛的主体，但是指导老师在教学和科研上的能力也会影响学生的创新思维能力和实验操作水平 [4,8]。因此， 指导老师需要提高自己的教学和科研能力，提升业务能力，以增强课题的创新性和教学环节的不足，适应生命科学竞赛的发展，培养学生的科研思维和创新精神，并推动课程教学内容和教学方法的改革。
五 生命科学竞赛对《基因组学》“学研融合” 教学模式改革的启发
（一） 生命科学竞赛有利于推动《基因组学》课程目标和课程内容的改革
《基因组学》的教学目标讲授基因组学的基本概念、基本原理、基础知识和基因组学相关的技术方法， 其目的是系统地向学生讲授基因组学研究的基本内容及相关进展。通过该课程学习，使学生了解结构基因组学和功能基因组学的重要研究领域、热点问题与发展趋势，以及国内外研究现状与进展。这就要求学生既要掌握理论知识，又要有一定的实验操作以更好地理解理论知识。
但是现实情况是本科教学硬件设施不足和实验周期长等原因，基因组 DNA 的提取、反转录、实时荧光定量 PCR、Western blot、DNA 重组技术、Ｒ NAi、转基因动物制备等技术缺少配套的实验和实践教学 [3]，学生对这些技术没有实际操作，对技术的理解和掌握程度有限。而生命科学竞赛可以使本科生在理论学习的同时，从大二开始进入实验室进行系统的分子生物学和细胞生物学等相关技术的学习和操作，并开展相关的探究性实验课题。利用生命科学竞赛可以使学生将理论与实际相结合 [9]，扬长避短， 提高《基因组学》《分子生物学》等理论课程的学习效果，推动《基因组学》课程目标和课程内容的改革。
（二） 生命科学竞赛有利于增加学生自主学习的能力和增强学习效果
大学生生命科学竞赛是基于专业知识而开展的应用性、研究性、创新性教学和科研探索活动，与专业实验课程的教学任务一致。单纯的《基因组学》理论只是晦涩难懂，容易使学生感到枯燥并失去学习兴趣，而生命科学竞赛给学生提供理论知识与实验操作相结合的机会。通过参加生命科学竞赛，学生能够熟练掌握规范的实验室操作规则，了解实验的具体操作细节和操作流程，发现实验操作中的问题并通过查阅文献和沟通交流等解决问题，养成严谨的学习态度。
此外，学生能够直观地将学到的理论知识解决实际的实验问题，并且很好地锻炼了实验动手能力和科研思维能力，极大地提高学生自主学习的能力兴趣并增强理论学习的效果，一举多得。
（三） 生命科学竞赛有利于提高教师的教学水平和学生的团队合作
教师的教学水平直接影响教学效果，甚至会影响学生的学习兴趣。因此，教师要不断地提高自己的教学能力和教学水平，并且积极参与指导大学生生命科学竞赛、大学生创新实践项目等，培养学生创新思维能力和实验操作水平的同时，也能提高自己的教学业务能力，以正视教学环节的不足并增强课题的创新性，并推动课程教学内容和教学方法的改革 [10]。此外，生命科学竞赛以小组参赛的形式，要求每个学生通力合作，在实验中都能规范操作和真实记录，以保证实验的顺利开展，并且通过文献调研、实验操作、撰写报告及答辩等方式评价每个小组的参赛成绩。因此，参赛小组成员之间必须互相帮助、善于沟通并且积极参与竞赛的各个环节，充分培养学生的团队合作精神并保证竞赛的顺利进行。
六 结语
把学科竞赛纳入实践教学是人才培养模式改革创新的重要建设内容。学生通过参加生命科学竞赛， 不仅能够将课堂上的理论知识运用到实践中，而且能够锻炼和培养自身的创新思维和团队合作能力。此外，教师通过观察学生在竞赛中的表现，能够及时发现教学过程中的问题和不足，在竞赛的成果基础上，开展“以赛促学、以赛促教、以学促研”的学研融合教学模式改革与实践，促进《基因组学》教学模式的改革，提高教学质量，培育出符合社会需求的具有科学创新意识和创新能力的人才。
参考文献
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