伍國羽

（廣東藥科大學 臨床藥學院，廣東廣州 510006）

“基因組學”課程是臨床藥學和整合藥學專業(yè)的重要課程之一，是一門主要介紹基因組學基本概念、基本原理和基礎知識的學科[1-2]?；蚪M學在藥學基本理論研究和臨床實踐中的作用越來越突出，在基因、藥物和疾病之間架起了一座橋梁[3]。通過基因檢測分析對臨床病人個性化用藥的指導作用尤其突出，已經逐漸成為了臨床精準用藥實踐強有力的工具[4-7]?；蚪M學的發(fā)展同時還驅動了藥物研發(fā)新紀元的到來，傳統臨床試驗中90%的藥物都因為安全性或者有效性不足而無法使用，導致藥物研發(fā)失敗的很重要的一個原因就是在藥物開發(fā)過程中忽視了病人基因型在藥物有效性和安全性中的影響，以特定基因型或者基因突變?yōu)榘袠说乃幬镩_發(fā)已經成為了目前藥物開發(fā)的新趨勢[8]。因此，具備基因組學知識并且能夠有效實踐應用，是新時代背景下對藥學類專業(yè)人才的基本要求。

“基因組學”課程系統地介紹了基因組學研究的基本內容及相關進展，使學生了解基因組學發(fā)展的歷史沿革、重要研究領域、發(fā)展趨勢以及國內外研究現狀與進展。學生需要全面掌握基因組遺傳圖和物理圖繪制的原理和方法、全基因組測序的策略、路線和方法、基因表達與調控、基因組進化的分子機制、基因型與疾病發(fā)生的關系以及基因突變對藥物敏感性的影響等，對學生的綜合能力要求很高。而目前“基因組學”的授課現狀是用老方法傳授新知識。在傳統教學模式中，存在教學內容結構陳舊、單一灌輸式授課模式、學生實踐能力不強等問題，教學課堂氛圍沉悶，學生的興趣和積極性都不強，實操能力得不到鍛煉和提高，不利于學生緊跟時代、充分理解知識點和提高綜合能力。因此，如何創(chuàng)新教學方式以提升教學效果，是值得思考的問題。

21世紀信息技術迅猛發(fā)展，極大地改變了人們的生產生活方式，有效利用現代科技新方法新手段，整合信息技術手段和專業(yè)課知識內容，已經成為了高校教育教學改革的新趨勢，對于“基因組學”這種本身就與信息學有交叉的新興學科，更應當有效利用現代科技手段輔助教學[9-10]。如何利用好信息技術所能提供的自主研究、共享資源、交互合作等學習環(huán)境，將其作為充分促進學生自主學習的工具，充分調動學生主觀能動性，使學生的實操能力和創(chuàng)新思維都能得到有效提升，是新時代培養(yǎng)高素質人才的關鍵。

基于此，針對“基因組學”課程教學中存在的問題并結合該課程的特點，在前人的經驗基礎上積極探索如何充分利用現代信息技術提升該課程的教學效果，以期為“基因組學”的教學改革提供參考。

1 信息技術在“基因組學”課程教學改革中的重要意義

1.1 給教師教學帶來挑戰(zhàn)與機遇

要在課程教學中靈活運用信息技術，對教師的教學方式、教學使命、教學權威和教學氛圍等多方面都是一個挑戰(zhàn)。在信息技術的助力下，教學方式從傳統的講授法變成多元化、多方位教學法，由灌輸式教學轉變?yōu)閱l(fā)式教學；教學使命從傳統的傳授科學知識變成鼓勵學生自主探索，從“授之以魚”轉變成“授之以漁”；教學權威從傳統的教師陳述為準轉變?yōu)榕c學生共同研究討論；教學氛圍從傳統教條性轉為師生之間協商對話、包容互動，教學氛圍愈發(fā)平等民主。

信息技術的高速發(fā)展給課程教學帶來變革，對教師來說也是很好的機遇。為教師的終身學習提供了動力和途徑，提供了海量的教學資源數據庫，打破了教師教學孤島的局面；為教師的教學提供了強有力的支撐，實現信息共享、成效考察、線上答疑、師生交流和考核監(jiān)督等功能，為教師的個性化發(fā)展提供了充足的空間，讓教師組織課程方面更能展示個人特色，給教師的多元化、個性化發(fā)展提供了絕佳機遇。

1.2 給學生學習帶來幫助和提升

信息技術給課程教學注入了新活力，也轉變了學生的學習模式。靈活運用信息技術，能夠讓枯燥的知識變得生動起來，激發(fā)其學習興趣；有效利用網絡資源和公共數據庫，使自主的理論分析和實踐操作都成為可能，實現探索性、合作式、討論式學習，多方位提升了學生的學習質量；使學習環(huán)境發(fā)生了改變，可以隨時隨地查詢和獲取知識資源，有利于書本知識向生活場景的延伸；使學生的學習身份發(fā)生了改變，有機會從被動接受信息轉變成為主動汲取知識。

1.3 實現從“學科教學”到“學科育人”的提升

好的課堂不僅僅是傳授科學知識，更重要的是培養(yǎng)人才。利用信息新技術改革和提升“基因組學”的課程教學，可讓課程的教學內容緊跟時代要求，也是國家課程現代化、前沿化的進步體現，可增強學生民族自尊心和自信心。在教學理念緊跟時代潮流、教學內容與國際科研前沿接軌、教學形式豐富多樣、教學設備先進的環(huán)境中成長起來的學生，自然而然有發(fā)自內心對祖國強大實力的認同感與自豪感，有助于樹立起崇高的理想信念和正確的價值觀、人生觀、世界觀，從而有效促進從“學科教學”到“學科育人”的教學高度的提升。

2 信息技術在“基因組學”課程教學改革中的應用與實踐

2.1 云端資料讓“基因組學”教學教材實現實時更新

教學的改革，首先應當從教材改革開始。教材老舊落伍、與時代脫節(jié)，已經成為了當今高校教材的通病?；蚪M學是隨著人類基因組計劃的完成而發(fā)展起來的一門新興學科，雖然教材內容相對一些傳統學科比較新，但由于該學科涉及到生物學與信息學的交叉融通，是當今社會的熱門學科，發(fā)展的速度仍然遠遠高于教材書本的再編再版，教材改革不容松懈。例如，基因測序技術，課本上還主要講授一代測序（Sanger測序）和二代測序（Next generation sequencing），但三代測序（單分子測序技術）已經成為了近幾年的熱點技術，在現行的教材上卻鮮有詳細介紹[11-12]。因此，教材的實時更新需要新技術的引入。

采用實體書本與在線資料相結合的方式，能夠有效、實時擴充教學內容。內容不在多而在于精。盡管網絡課程和網絡資源豐富，但是存在內容質量參差不齊、信息渠道繁雜冗余等問題，僅靠任課教師準備相關資料不僅受到個人知識水平和偏好的限制，還大大增加了備課難度。目前，云端資料存儲與共享技術已經非常成熟，已有一些學校內部打造有云平臺，如沈陽醫(yī)學院計算機教研室建立的知行醫(yī)苑混合式教學平臺，組織教師團隊編寫精品教程供一線教師使用，包含文字材料30多萬字、高清圖片200多張、思維導圖10多張等；也有以市區(qū)為單位的云平臺建設，如深圳市教育局的智慧教育建設工程推出的“深圳教育空中課堂”，集中優(yōu)秀教師共同努力，構建優(yōu)質備課資源分享給多校使用。這些云平臺的出現指引了今后教學資料的發(fā)展方向，打造多校聯合、課程專屬的官方在線數據資料庫勢在必行。要依靠專業(yè)團隊、多方合作，依托課本章節(jié)內容精煉出該領域的前沿知識，每年定期更新在線教材資料供一線教學教師使用，讓教學內容緊跟時代步伐，讓學生在教學活動中學到最新的知識。

2.2 多媒體新技術有效提升課堂教學質量

多媒體手段是最早在課堂上引入的信息技術手段之一，大多數教師已經能夠熟練運用傳統的多媒體技術（如PPT），整合文字、圖片、音頻和視頻等內容，給學生帶來直觀立體的學習體驗。但是教師應用各種多媒體新技術的水平參差不齊，有的只是將傳統的板書形式變成了電子版，并未真正發(fā)揮多媒體技術的優(yōu)勢，這種局面急需改變。

（1）善于利用現有的多媒體素材庫，能夠快速提升PPT的美感。多個網絡平臺有精心制作的PPT模板和科學知識點講解視頻，可以成為教師授課的參考素材，充分利用這這些素材，能夠讓課程講解邏輯清晰，生動展示知識要點。（2）應當擴大多媒體新技術的應用范圍，如3D投影技術、AR技術和新媒體交互等，使虛擬技術結合現實情景，讓基因組這一無法讓學生直觀看到的內容，在多媒體教室中出現。譬如，基因組的3D折疊結構比較復雜，光靠講解和平面圖示難以讓學生直接觀察、快速全面掌握[13]；而利用多媒體新技術，就可以把基因組的結構做成全息投影，讓學生能夠從多個角度觀察基因組結構，直觀細致地了解細胞核中DNA環(huán)的形成、解體和各式各樣的3D折疊，加深學生印象。

2.3 互聯網資源互動增強學生分析解決問題的能力

以往的教學過程僅局限于課本內容，理論多實踐少，學生依靠死記硬背應對考試，實踐能力提升較慢。創(chuàng)新教學應當引導學生自主探索，利用課堂知識理解和解決生活中遇到的問題，學以致用，既能夠提升學生的綜合能力，也能夠激發(fā)學生的學習興趣。

互聯網資源豐富，尤其能加深課堂內容與日常生活的聯系，讓知識融入生活，增添課程教學的活力?；蚪M學作為一門研究人類全基因組的學科，相關知識在日常生活中常有應用，教師可布置值得思考的問題，比如親子鑒定、遺傳病篩查等，讓學生課后通過互聯網搜索，明晰生活中一些疾病或檢測手段背后的科學原理[14]。讓課本知識貼近生活，能夠使學生直觀地感受到學有所用，提高其對基因組學知識的應用和實踐能力。

2.4 公共數據庫實戰(zhàn)演練提升綜合素質

“基因組學”傳統授課以理論講授為主，實操部分不足。課程實踐內容的設置對于提升學生自主探索學習能力、課程參與度、解決問題的能力等意義重大，需要加強重視。

技術實戰(zhàn)的模擬練習，可以基于公共數據庫資源，如國家生物技術信息中心（National Center for Biotechnology Information，NCBI）[15]、癌癥基因組圖譜（The Cancer Genome Atlas，TCGA）[16]、京都基因和基因組百科全書（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）[17]等進行實戰(zhàn)演練，教師應幫助學生學習如何根據自己的興趣去搜索需要的數據，并進行分析和展示[18]。例如，在講授“基因的轉錄調控”這一節(jié)課后，可布置作業(yè)列出數個參考題目供選，如研究MCF7細胞在經過Doxorubicin處理之后，哪些基因的轉錄發(fā)生了變化及會影響細胞的哪些功能。讓學生分成6～8人為一組，自主選題，通過課堂講授、演示的方法，在公共數據庫中搜索資源，并使用軟件進行數據分析，采取口頭匯報或者科普論文的方式展示小組學習成果。這一實踐環(huán)節(jié)不僅考驗了學生對課程知識點的掌握、對公共數據庫的使用、對分析軟件的操作能力，培養(yǎng)了學生深入學習、團隊合作、口頭展示等能力，還是今后課題研究的小型模擬，為學生未來的學習和工作夯實基礎。

2.5 網絡課堂助力教師快速準確進行學情分析

因材施教是教學中非常重要的教學方法和原則，如何快速掌握學生的學習情況，以學生為中心調整教學方案，是傳統課堂面臨的難題之一。以往通過課堂小測、課堂提問等方法，可以階段性地掌握學生的情況，并以此為基礎進行學情分析，但該方法有一定的局限性，如課堂小測需要教師評卷閱卷，耗費大量的精力；學生學習情況以教師的感覺為主，很少做統計量化評估，不夠準確；課堂提問僅僅抽查個別學生，難以把握整個班級的情況。

網絡課堂的出現，極大地改善了學情分析難的局面。如廣東藥科大學的超星網絡教學平臺，就給教師的教學帶來了極大的便利。利用網絡教學平臺，教師可以網上發(fā)布隨堂練習和章節(jié)測驗，能夠一鍵統計所有學生的完成情況，很快掌握學生的成績分布，還能夠對比多次測驗情況，觀察教學方案調整之后學生的接收情況是否有所改善。其中，教學預警環(huán)節(jié)能讓教師及時關注到練習或者測驗完成率低和綜合成績低的學生，幫助學生查漏補缺，讓每一個學生都能學有所得。網絡學堂發(fā)布調查問卷也非常方便，并且統計結果清晰明確，能有效增強師生之間的互動，助力教師根據學生具體情況施教。

3 結語

21世紀，社會信息化步伐加快，人才培養(yǎng)也應當以適應時代發(fā)展和社會的需求為準則?；蚪M學知識在藥理研究、精準用藥、新藥研發(fā)等方面有重要的推動作用，掌握前沿基因組學知識，是新時代對藥學類專業(yè)人才的基本要求。高效、合理地運用信息技術對于“基因組學”的教學有深遠的積極影響，借助信息技術優(yōu)化改革教學過程，不僅能夠有效豐富教學手段、提升課程質量、增強教學的深度，還能夠全面提高學生的綜合素質，幫助學生樹立起崇高的理想信念，是當今高校教育教學改革的趨勢和潮流。