李曼菲 黃敏 杜何為

(長(zhǎng)江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 湖北荊州 434025)

大學(xué)校園作為高級(jí)知識(shí)分子的培訓(xùn)基地，匯聚了大批思想活躍的年輕大學(xué)生。除了在校園里接受專業(yè)課程知識(shí)外，鍛煉大學(xué)生運(yùn)用知識(shí)結(jié)合實(shí)踐解決實(shí)際問(wèn)題的能力也十分重要。國(guó)家政策鼓勵(lì)“大眾創(chuàng)業(yè)，萬(wàn)眾創(chuàng)新”，為了滿足國(guó)家和社會(huì)對(duì)自主性強(qiáng)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的需求，大學(xué)的課程改革也應(yīng)逐步向培養(yǎng)應(yīng)用型人才方向發(fā)展。隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，基于深度學(xué)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等的智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域已帶來(lái)了中國(guó)農(nóng)業(yè)的第三次革命。生物信息學(xué)作為一門應(yīng)用性極強(qiáng)的交叉學(xué)科，已成為生命科學(xué)研究和智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域必不可少的工具。為響應(yīng)國(guó)家對(duì)課程改革的要求，必須更新生物信息學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容、改變教學(xué)模式并增加創(chuàng)新課程實(shí)驗(yàn)。旨在通過(guò)生物信息學(xué)課程的改革，激發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，培養(yǎng)符合社會(huì)需求的應(yīng)用型人才。

1 課程教學(xué)目標(biāo)和改革

1.1 傳統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)

生物信息學(xué)是一門交叉學(xué)科。該學(xué)科結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息論方法來(lái)研究生命科學(xué)相關(guān)的問(wèn)題，涉及到核酸、蛋白等生物信息數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、檢索、分析等過(guò)程。生物信息學(xué)領(lǐng)域不斷發(fā)展，與計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等學(xué)科相互滲透。生物信息學(xué)作為長(zhǎng)江大學(xué)生物類專業(yè)的選修課，生物技術(shù)專業(yè)及生物工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)完該課程后需要掌握生物信息學(xué)的基本理論和框架，掌握相關(guān)生物信息學(xué)分析工具，了解學(xué)科發(fā)展方向及學(xué)科研究前沿，并能運(yùn)用相關(guān)知識(shí)解決生命科學(xué)研究中的實(shí)際問(wèn)題。

1.2 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下生物信息學(xué)課程改革的教學(xué)目標(biāo)

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下，生物信息學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)更偏重實(shí)踐中生命科學(xué)問(wèn)題的解決以及創(chuàng)新能力的拓展。在學(xué)習(xí)課程理論的基礎(chǔ)上，以實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，踐行理論結(jié)合實(shí)際的基本思想，讓學(xué)生學(xué)以致用，發(fā)散思維，突破創(chuàng)新。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備扎實(shí)的生物信息學(xué)專業(yè)知識(shí)，了解生物信息學(xué)領(lǐng)域最新動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)，具有充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段和工具解決生物學(xué)問(wèn)題的能力[1]。同時(shí)，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生參加企業(yè)實(shí)習(xí)、導(dǎo)師科研任務(wù)、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、AI 智慧農(nóng)業(yè)選拔賽、中國(guó)農(nóng)業(yè)人工智能創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽以及國(guó)際溫室種植大賽等，在實(shí)際項(xiàng)目中靈活運(yùn)用理論知識(shí)，以此達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的目的。

2 課程教學(xué)內(nèi)容

2.1 課程教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)狀

傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容包括生物信息學(xué)基礎(chǔ)概念及專業(yè)術(shù)語(yǔ)的掌握、生物信息學(xué)常用數(shù)據(jù)庫(kù)的了解，數(shù)據(jù)庫(kù)使用方法的學(xué)習(xí)，引物設(shè)計(jì)及測(cè)序原理與方法的理解，核酸序列及蛋白序列分析原理與方法的掌握，常用網(wǎng)站的應(yīng)用以及相關(guān)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的學(xué)習(xí)等。這當(dāng)中，每一塊知識(shí)點(diǎn)都較為分散。如果課程內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，則無(wú)法啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生學(xué)習(xí)后不能有效掌握課程重難點(diǎn)，可能只留下對(duì)生信分析各類網(wǎng)站的模糊印象；如果課程內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)過(guò)于深入，則容易讓學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒。所以，挑選合適的教學(xué)內(nèi)容，并分清授課重難點(diǎn)非常重要。然而，在分子生物學(xué)、高通量測(cè)序技術(shù)及農(nóng)業(yè)信息化飛速發(fā)展的今天，生物信息學(xué)原有的教學(xué)內(nèi)容已無(wú)法滿足時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)的需求。教師需要主動(dòng)更新已有的書本知識(shí)，淘汰舊有的理論方法，引入新的知識(shí)體系和方法[2]。

2.2 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下課程教學(xué)內(nèi)容改革設(shè)想

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下的教學(xué)內(nèi)容改革應(yīng)該更多貼合時(shí)代前沿科技。在大數(shù)據(jù)信息化時(shí)代的背景下，互聯(lián)網(wǎng)上每日產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)。生物信息學(xué)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)將實(shí)用的大數(shù)據(jù)收集處理方法、數(shù)據(jù)分析流程、服務(wù)器及作業(yè)提交系統(tǒng)使用，生物信息相關(guān)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言內(nèi)容增多，并以實(shí)際案例融入生物信息學(xué)算法的介紹[3]。可以靈活運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)上下載的數(shù)據(jù)或者研究生科研中收集到的數(shù)據(jù)，向同學(xué)們展示數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等，將人工智能相關(guān)知識(shí)融入生物信息學(xué)課堂。例如：教師在教學(xué)內(nèi)容上可以添加表型組學(xué)的介紹。植物表型組是指對(duì)植物表型、生理及生化特征值進(jìn)行快速、高通量的分析的組學(xué)。同時(shí)廣義的表型組還包括分子層面上的，如基因組或基因標(biāo)記。對(duì)植物表型可以采用葉綠素?zé)晒獬上?、RGB 彩色形態(tài)成像、高光譜成像、熱成像、紅外測(cè)溫及成像技術(shù)、核磁共振成像、CT成像等方法。在獲取了觀測(cè)數(shù)據(jù)或圖片后，如何高效地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和圖像處理便是生物信息學(xué)領(lǐng)域所涉及的問(wèn)題。通過(guò)向?qū)W生們介紹機(jī)器學(xué)習(xí)在表型組學(xué)的應(yīng)用，包括高通量數(shù)據(jù)的獲取、數(shù)據(jù)的管理、數(shù)據(jù)的解釋、數(shù)據(jù)的建模校準(zhǔn)及驗(yàn)證，可以讓學(xué)生了解生物信息學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)在人工智能領(lǐng)域的貫通性及應(yīng)用性。

同時(shí)，生物信息學(xué)作為長(zhǎng)江大學(xué)生物類專業(yè)學(xué)生的選修課，生物類專業(yè)學(xué)科背景的學(xué)生有能力在專業(yè)其他課堂或者網(wǎng)絡(luò)上查詢到生物信息學(xué)課程中所涉及的生物相關(guān)知識(shí)和概念[4]。生物信息學(xué)作為一門專業(yè)選修課，應(yīng)該將常用的查詢網(wǎng)站、生物信息學(xué)相關(guān)的生物學(xué)知識(shí)概念等基礎(chǔ)內(nèi)容讓學(xué)生自學(xué)或者課后了解。例如：在課堂上講解第三代測(cè)序基因組數(shù)據(jù)分析時(shí)，生物類專業(yè)學(xué)生在基因組學(xué)或遺傳學(xué)課程中會(huì)了解第一代測(cè)序技術(shù)、第二代測(cè)序技術(shù)及第三代測(cè)序技術(shù)的基本概念。第二代測(cè)序技術(shù)即基于大規(guī)模平行測(cè)序技術(shù)，能同時(shí)完成測(cè)序模板互補(bǔ)鏈的合成和序列數(shù)據(jù)的獲取。第三代測(cè)序技術(shù)即單分子測(cè)序技術(shù)，能對(duì)每一條DNA 分子單獨(dú)測(cè)序。第三代測(cè)序技術(shù)不需要經(jīng)過(guò)PCR擴(kuò)增，并且解決了測(cè)序序列讀長(zhǎng)的限制，測(cè)序結(jié)果更加準(zhǔn)確。將第二代測(cè)序和第三代測(cè)序基因組分析的流程放入實(shí)驗(yàn)課中，能讓學(xué)生接觸到新的測(cè)序技術(shù)及方法。并且，兩種測(cè)序技術(shù)分析方法在序列讀長(zhǎng)、消耗資源、比對(duì)效率、基因組完整度等差異明顯。通過(guò)對(duì)兩種測(cè)序技術(shù)的比較，讓學(xué)生了解這兩種測(cè)序方法的優(yōu)缺點(diǎn)，明白技術(shù)創(chuàng)新對(duì)科技領(lǐng)域變革的重要性。同時(shí)，第三代測(cè)序基因組的分析流程具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值及提升空間，能鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力[5]。

3 課程教學(xué)模式

3.1 課程教學(xué)模式現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的生物信息學(xué)教學(xué)模式，學(xué)生在課堂中處于被動(dòng)地位。課堂上，教師通過(guò)說(shuō)課、PPT展示和教學(xué)視頻等方式向?qū)W生灌輸知識(shí)。在課堂上，老師講多少，學(xué)生學(xué)多少，無(wú)法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。單一的課程教學(xué)結(jié)合書本上的實(shí)驗(yàn)操作，無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生思維創(chuàng)新的能力，也限制了生物信息學(xué)學(xué)科的發(fā)展。同時(shí)，課程考試一般采取傳統(tǒng)的課程試卷考核輔以實(shí)驗(yàn)課課程作業(yè)成績(jī)。強(qiáng)調(diào)課程知識(shí)點(diǎn)和概念，而輕應(yīng)用。傳統(tǒng)的課程考試使學(xué)生脫離了培養(yǎng)實(shí)際應(yīng)用能力的機(jī)會(huì)，不能有效考核學(xué)生的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)過(guò)程，致使學(xué)生從學(xué)習(xí)一開始的目的就是在考試中獲取良好成績(jī)，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)的培養(yǎng)十分不利。

3.2 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下課程教學(xué)模式改革設(shè)想

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下的課程教學(xué)模式改革，要注重實(shí)際問(wèn)題與課本知識(shí)的結(jié)合，提高學(xué)生應(yīng)用課堂知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。在這樣的大背景下，首先，教師可以嘗試聯(lián)合生物和物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)公司，為學(xué)生選擇真實(shí)案例，利用企業(yè)平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際案例的能力[6-7]。同時(shí)，與企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人的交流聯(lián)系，能讓學(xué)生了解社會(huì)需求，提前進(jìn)入角色，方便今后的職業(yè)規(guī)劃選擇。其次，教師需要把握生物信息學(xué)科的前沿動(dòng)態(tài)并具備國(guó)際視野，在生物信息分析模塊中增添新方法新技術(shù)，讓學(xué)生掌握分析前沿科學(xué)問(wèn)題的能力。課程改革也是對(duì)教師能力的訓(xùn)練和提高，只有教師對(duì)學(xué)科前沿和社會(huì)需求具有敏銳的嗅覺，才能摸索出好的教學(xué)方案方法。再次，生物信息學(xué)作為一門交叉學(xué)科，與其他單一學(xué)科相比，課程結(jié)構(gòu)和覆蓋的知識(shí)點(diǎn)更為復(fù)雜，包含生物、計(jì)算機(jī)、統(tǒng)計(jì)、信息技術(shù)等內(nèi)容[8]。生物信息學(xué)作為一門工具學(xué)科，已經(jīng)靈活運(yùn)用在多個(gè)學(xué)科之中，例如植物基因組測(cè)序、藥物設(shè)計(jì)、蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等。學(xué)生可以結(jié)合自己所感興趣的領(lǐng)域，利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，如中國(guó)大學(xué)生MOOC（慕課）等，挖掘新思路，提出新課題，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力[9]。最后，生物信息學(xué)作為一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，可以突破課堂的邊界性，甚至可以將主課堂變?yōu)閷?shí)驗(yàn)課堂，讓學(xué)生自己攜帶移動(dòng)設(shè)備，摒棄傳統(tǒng)的機(jī)房上課模式。通過(guò)移動(dòng)設(shè)備遠(yuǎn)程登錄服務(wù)器終端，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的完美結(jié)合。同時(shí)，傳統(tǒng)的期末考試局限性十分明顯，無(wú)法全方位、動(dòng)態(tài)地考察學(xué)生課程知識(shí)掌握及應(yīng)用的能力。生物信息學(xué)課程考試的改革，需要破除傳統(tǒng)的試卷考試，針對(duì)學(xué)生的課程作業(yè)、參與的實(shí)習(xí)實(shí)踐相關(guān)項(xiàng)目和學(xué)科創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽等來(lái)評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

4 實(shí)驗(yàn)課程

4.1 實(shí)驗(yàn)課程現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容包括了解復(fù)雜生物學(xué)數(shù)據(jù)及其相關(guān)的分析手段，理解和使用高通量技術(shù)所產(chǎn)生的大量生物信息的生物學(xué)背景及其分析方法。同時(shí)讓學(xué)生學(xué)會(huì)通過(guò)網(wǎng)站了解學(xué)科前沿知識(shí)，檢索生物信息大型數(shù)據(jù)庫(kù)，解決與專業(yè)密切相關(guān)的生物學(xué)知識(shí)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程模式包括教師講述實(shí)驗(yàn)過(guò)程、學(xué)生實(shí)際操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的提交三大流程。然而，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)課程模式固化，知識(shí)體系老舊，已不能滿足社會(huì)的需求。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上聽教師講述實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，完全按照教師的指導(dǎo)進(jìn)行操作，嚴(yán)重限制了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。由于學(xué)生們都是按照教師指導(dǎo)的流程完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的提交，所以最終實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容基本一致，很容易發(fā)生抄襲的現(xiàn)象。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課堂上學(xué)什么、怎么學(xué)，教師如何通過(guò)課程實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)具有創(chuàng)新性的應(yīng)用型人才，一直是生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)課程面臨的問(wèn)題。

4.2 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革設(shè)想

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下，生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的改革，主要是為了讓學(xué)生將系統(tǒng)的生物信息學(xué)專業(yè)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，提升學(xué)生對(duì)專業(yè)課程的理解，提高學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用能力。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，教師手把手地灌輸式培養(yǎng)，已經(jīng)無(wú)法滿足學(xué)生對(duì)知識(shí)的探索欲，并且無(wú)法有效地培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。因此，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和形式的改革，采取新型的教學(xué)方法，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸到前沿的知識(shí)。讓學(xué)生參與到教師的科研項(xiàng)目、創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新大賽、畢業(yè)論文等過(guò)程中，能提升學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新意識(shí)[10]。首先，可以改進(jìn)傳統(tǒng)的小組分工作業(yè)模式，小組分工雖然能增強(qiáng)學(xué)生合作交流的能力，但也容易發(fā)生小組作業(yè)“一人挑”的情況?？梢詫⑿〗M分工作業(yè)模式改進(jìn)為平行案例分析。平行案例是指實(shí)驗(yàn)流程基本相同但面對(duì)不同對(duì)象和情景的案例。讓每個(gè)或者每組學(xué)生針對(duì)不同的案例樣本，進(jìn)行相似的數(shù)據(jù)流程分析，這樣可以有效避免學(xué)生之間作業(yè)抄襲的現(xiàn)象。同時(shí)，可以結(jié)合“翻轉(zhuǎn)課堂”的模式[11]，學(xué)生在課前或課外觀看相關(guān)教學(xué)視頻并自主學(xué)習(xí)，課堂時(shí)間以學(xué)生參與的項(xiàng)目為主題，讓學(xué)生有更多機(jī)會(huì)展示自己，提高表達(dá)能力，同時(shí)這一過(guò)程能有效突出學(xué)生對(duì)知識(shí)重難點(diǎn)的反饋，讓教師有針對(duì)性地更新教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)課堂的互動(dòng)性。最后，實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)應(yīng)該不局限于學(xué)校的實(shí)驗(yàn)機(jī)房，生物信息學(xué)作為以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的學(xué)科，通過(guò)便利的網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)平臺(tái)，可以讓學(xué)生在課堂外的地方，例如企業(yè)公司的實(shí)習(xí)基地等，改進(jìn)自己的研究思路和計(jì)劃，對(duì)學(xué)生的信息收集、分析、加工能力也有一定的鍛煉作用[12]。

例如：長(zhǎng)江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物信息學(xué)課程中涉及到第二代測(cè)序轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的分析，該實(shí)驗(yàn)旨在讓學(xué)生了解高通量數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存和操作，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的比對(duì)和差異表達(dá)基因的提取方法。教師讓學(xué)生下載已發(fā)表文章中上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，重復(fù)文章中所運(yùn)用的方法。學(xué)生所下載的文章可以有所不同，因此他們所需要下載的原始數(shù)據(jù)和參考基因組等也各異，但是分析轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的流程卻大同小異。由于轉(zhuǎn)錄組分析流程已較為成熟，在已有文章分析流程的基礎(chǔ)上，教師讓學(xué)生自主查找其他的分析流程，通過(guò)對(duì)不同分析流程數(shù)據(jù)結(jié)果的分析，學(xué)習(xí)不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)。在這一過(guò)程中，學(xué)生不僅重走了前沿文章中的分析流程，學(xué)習(xí)了他人的研究思路和方法，也通過(guò)網(wǎng)絡(luò)渠道探索出不同的解決手段。既能深入了解知識(shí)點(diǎn)的運(yùn)用，也能通過(guò)自學(xué)提升分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

人工智能領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)也可以融入生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂。人工智能旨在訓(xùn)練計(jì)算機(jī)模擬人類具有的學(xué)習(xí)、推理、規(guī)劃等能力[13]。蛋白質(zhì)序列與人類自然語(yǔ)言具有很高的相似性，對(duì)蛋白質(zhì)序列的分析也可以采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)方法。例如：可以通過(guò)基于序列標(biāo)記的方法（CRF）訓(xùn)練序列標(biāo)注模型來(lái)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)互作位點(diǎn)。在生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂上，在原本的蛋白質(zhì)序列預(yù)測(cè)，分析的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基礎(chǔ)上，結(jié)合人工智能相關(guān)領(lǐng)域，讓學(xué)生接觸新領(lǐng)域新知識(shí)，提升學(xué)生的知識(shí)面，擴(kuò)展視野[14]。

5 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下課程思政及專業(yè)教育

理學(xué)類專業(yè)課程要注重科學(xué)思維方法的訓(xùn)練和科學(xué)倫理的教育，培養(yǎng)學(xué)生探索未知、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感。

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)也是圍繞著提高學(xué)生認(rèn)識(shí)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題這幾大方面。在此基礎(chǔ)上，生物信息學(xué)的課程思政，可以從實(shí)際案例出發(fā)。例如：向?qū)W生介紹植物結(jié)構(gòu)建模及可視化分析、植物模型數(shù)據(jù)采集與處理等智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)領(lǐng)域時(shí)，教師可以以中國(guó)滴灌技術(shù)的發(fā)展為例。由于滴灌技術(shù)能高效節(jié)水，并配合水肥合理施用，是缺水地區(qū)發(fā)展農(nóng)業(yè)不可或缺的技術(shù)。合理有效滴灌技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，需要精確掌握農(nóng)作物不同生理階段對(duì)水肥的需求量。中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，滴灌技術(shù)已在新疆和內(nèi)蒙古等地區(qū)推行多年，并且已推廣到烏茲別克斯坦、塔吉克斯坦、哈薩克斯坦、津巴布韋等多個(gè)中亞和中非國(guó)家。在現(xiàn)有比較成熟的滴灌技術(shù)基礎(chǔ)上，配合不同水肥條件的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)狀態(tài)進(jìn)行高通量表型組分析，大規(guī)模采集不同實(shí)驗(yàn)條件下的數(shù)據(jù)進(jìn)行生物信息學(xué)分析建模，可以探究出農(nóng)作物豐收豐產(chǎn)同時(shí)節(jié)水節(jié)能的最優(yōu)解決方案。強(qiáng)調(diào)中國(guó)在自身發(fā)展的同時(shí)始終不忘弘揚(yáng)國(guó)際主義精神，始終秉持為中國(guó)人民謀幸福，為人類進(jìn)步事業(yè)奮斗。

專業(yè)教育能幫助學(xué)生們了解自己所學(xué)專業(yè)內(nèi)容，明確人生規(guī)劃，并培養(yǎng)對(duì)所學(xué)習(xí)專業(yè)的熱愛，是學(xué)校對(duì)青年進(jìn)行思想教育的重要部分。專業(yè)教育應(yīng)該有著更豐富的思想內(nèi)涵，讓學(xué)生了解到專業(yè)之所以值得熱愛，是因?yàn)閷I(yè)所涉及的科學(xué)知識(shí)，是建設(shè)國(guó)家和滿足人民日益增長(zhǎng)的美好生活迫切所需的。在專業(yè)教育方面，教師可以介紹機(jī)器學(xué)習(xí)算法在識(shí)別理想育種材料中的運(yùn)用。機(jī)器學(xué)習(xí)模擬人類的學(xué)習(xí)行為，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的不斷學(xué)習(xí)獲取新的知識(shí)和技能。機(jī)器學(xué)習(xí)能將多個(gè)維度和不同尺度的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行組合和關(guān)聯(lián)分析，將生物學(xué)上的一系列數(shù)據(jù)，如基因序列數(shù)據(jù)、基因表達(dá)數(shù)據(jù)、生化反應(yīng)通路數(shù)據(jù)、表型數(shù)據(jù)等相互集成。具體到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，例如：通過(guò)對(duì)農(nóng)作物DNA 層面的特征數(shù)據(jù)結(jié)合宏觀精確的表型特征數(shù)據(jù)，尋找試驗(yàn)材料中最優(yōu)質(zhì)的種質(zhì)資源。這一過(guò)程與熱門的人臉識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、自動(dòng)駕駛技術(shù)等不謀而合。機(jī)器學(xué)習(xí)在生物領(lǐng)域的運(yùn)用需要相關(guān)專業(yè)人才掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)和采集田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，生物類專業(yè)學(xué)生學(xué)好生物信息學(xué)正好結(jié)合這兩個(gè)優(yōu)勢(shì)。教師可以教導(dǎo)學(xué)生不要僅僅只看到所謂“生化環(huán)材”專業(yè)的劣勢(shì)，而應(yīng)該充分考慮問(wèn)題的兩面性，既然專業(yè)學(xué)科領(lǐng)域有不足之處，那么說(shuō)明其更有發(fā)展?jié)摿?。在新興領(lǐng)域飛速發(fā)展的勢(shì)頭下，結(jié)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的環(huán)境背景，學(xué)生可以充分利用自身專業(yè)優(yōu)勢(shì)結(jié)合最新前沿科技，為整個(gè)生物領(lǐng)域帶來(lái)技術(shù)革新。

6 結(jié)語(yǔ)

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下，生物信息學(xué)傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)實(shí)驗(yàn)和課程思政建設(shè)必然發(fā)生重大改革。人才是第一競(jìng)爭(zhēng)力，具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的應(yīng)用型人才更是核心競(jìng)爭(zhēng)力。隨著時(shí)代的發(fā)展，一大批新技術(shù)的涌現(xiàn)，需要專業(yè)素質(zhì)過(guò)硬的學(xué)生將新知識(shí)新技術(shù)融入實(shí)際問(wèn)題中。高校的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程改革應(yīng)該從理論教學(xué)到實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚摵蛯?shí)踐互相結(jié)合的模式，提升實(shí)踐在生物信息學(xué)課程中的比重。結(jié)合新技術(shù)、新理論并運(yùn)用新的教學(xué)方法，讓學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，教師才能發(fā)揮最大的價(jià)值。將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的思維訓(xùn)練融入課堂內(nèi)外，以此激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的思想，為走向社會(huì)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。我們必須始終貫徹學(xué)生才是學(xué)習(xí)主體的理念，以社會(huì)的需求為導(dǎo)向，鼓勵(lì)學(xué)生參與各種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽，在實(shí)踐中砥礪真知，同時(shí)提升學(xué)生查閱資料、自主設(shè)計(jì)、自主學(xué)習(xí)、自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題等的能力。希望能夠通過(guò)生物信息學(xué)課程的改革幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)機(jī)遇，把握機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)自己的人生理想，并在這一過(guò)程中，為國(guó)家和社會(huì)培養(yǎng)符合社會(huì)需求的綜合性應(yīng)用型人才。