黎 珉，劉二寶，李瑞清，石英堯

（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 安徽，合肥 230036）

自20 世紀(jì)末人類基因組被測(cè)序以來(lái)，整個(gè)生命科學(xué)研究都處在“基因組浪潮”中。植物科學(xué)研究亦緊隨大勢(shì)，1999—2002 年間完成了模式植物擬南芥及模式作物水稻的全基因組序列精確測(cè)定，開(kāi)啟了植物基因組的新紀(jì)元。隨著新一代測(cè)序技術(shù)的飛速發(fā)展和測(cè)序成本的不斷降低，針對(duì)多個(gè)或大規(guī)模植物基因組的測(cè)序和重測(cè)序已經(jīng)愈發(fā)常見(jiàn)和成熟。迄今已發(fā)表的全基因組被測(cè)序的植物近400 種，人們可以更多地基于基因組及其變異數(shù)據(jù)，系統(tǒng)深入地解析植物的遺傳多樣性及其復(fù)雜的內(nèi)在規(guī)律。植物基因組學(xué)的快速發(fā)展極大地推動(dòng)了整個(gè)植物科學(xué)的發(fā)展。研究植物基因組學(xué)已成為植物科學(xué)研究的核心，特別是植物遺傳學(xué)研究的核心[1，2]。

在這一背景下，農(nóng)學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)方案也有了新的變化，從以往的以傳統(tǒng)（經(jīng)典）遺傳育種學(xué)為主逐步擴(kuò)大到包含了基因組學(xué)、生物技術(shù)、生物信息學(xué)等前沿技術(shù)的“新農(nóng)科”，范圍拓展到作物精確育種、作物生產(chǎn)前沿及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展專題、智慧農(nóng)業(yè)理論與產(chǎn)業(yè)等前沿課程。新農(nóng)科專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)重點(diǎn)之一也是將學(xué)生訓(xùn)練具備作物遺傳育種及相關(guān)作物生產(chǎn)方面的核心理論、前沿知識(shí)和主要技能的創(chuàng)新型、復(fù)合應(yīng)用型科學(xué)技術(shù)人才。對(duì)于農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，接觸最多的作物屬于植物科學(xué)的重要部分，認(rèn)識(shí)作物基因組及相關(guān)遺傳知識(shí)，不僅是專業(yè)培養(yǎng)的需要，更是深入研究作物表型及相關(guān)機(jī)理的基礎(chǔ)，所以在農(nóng)學(xué)專業(yè)開(kāi)設(shè)《植物基因組學(xué)》十分必要[2，3]。

同時(shí)，在當(dāng)前疫情防控常態(tài)化時(shí)期，對(duì)于高校來(lái)說(shuō)，線上教學(xué)已由“不得已”變?yōu)椤安豢苫蛉薄?，逐漸從一種“應(yīng)急模式”轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N“常規(guī)操作”。線上教學(xué)作為線下教學(xué)的有效互補(bǔ)方式已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注，“線上+線下”教學(xué)模式也慢慢成為教學(xué)研究的重點(diǎn)之一，也是今后教學(xué)改革的發(fā)展趨勢(shì)[4]?；谇捌诮虒W(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和課程面臨的諸多問(wèn)題，本文旨在探討一種“多維度”教學(xué)模式[5]，首先是課程互融：如何將生物信息學(xué)的基本概念和分析方法融入《植物基因組學(xué)》課程教學(xué)中，以作物為核心對(duì)象，結(jié)合基因組研究的最新進(jìn)展和課程思政，通過(guò)一系列手段提升課堂教學(xué)效果；其次是“線上+線下”互融：豐富完善課程線上模塊的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)“生信+作物”模式的核心理念，并豐富課程內(nèi)容及考核方式，為《植物基因組學(xué)》在農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中的課程建設(shè)提供有益參考，為學(xué)生進(jìn)入研究生階段起到更好的橋梁作用。

1 農(nóng)學(xué)專業(yè)《植物基因組學(xué)》課程面臨的問(wèn)題

1.1 課程相關(guān)基礎(chǔ)薄弱

前期，在本院農(nóng)學(xué)專業(yè)進(jìn)行的《植物基因組學(xué)》課程教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的突出問(wèn)題是，課程中有很多內(nèi)容涉及生物信息（生信）學(xué)，而農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生生物信息學(xué)基礎(chǔ)幾乎沒(méi)有，比如涉及到基因組測(cè)序、組裝及變異檢測(cè)部分內(nèi)容，如果沒(méi)有序列比對(duì)的基礎(chǔ)概念，學(xué)生往往很難聽(tīng)懂，對(duì)課程理解存在困難。植物基因組學(xué)也是與生物信息學(xué)結(jié)合最為緊密的課程。因?yàn)槎鄶?shù)概念存在交叉和從屬關(guān)系，大多學(xué)生在首次授課后的反饋中均表示“不是很懂”，感覺(jué)很多知識(shí)“很有用”，但具體不明白是什么或者為什么。

1.2 適合本科學(xué)習(xí)的教材缺乏

相對(duì)于植物基因組研究的飛速發(fā)展，《植物基因組學(xué)》相關(guān)教材相對(duì)滯后，2020年由浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院樊龍江教授主編的《植物基因組學(xué)》歷時(shí)三年精心編寫(xiě)正式出版，為國(guó)內(nèi)第一本植物基因組學(xué)領(lǐng)域教材，也是一本系統(tǒng)、前沿和權(quán)威的植物基因組學(xué)的教科書(shū)，內(nèi)容整體相對(duì)偏向研究生使用。如何針對(duì)豐富的課程內(nèi)容進(jìn)一步篩選和設(shè)計(jì)，針對(duì)農(nóng)學(xué)本科不同專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行選擇性講授也是很有必要的。

1.3 線上教學(xué)模塊建設(shè)不足

在我國(guó)目前疫情防控常態(tài)化的局勢(shì)下，線上教學(xué)變得愈發(fā)重要，目前比較常用的線上教學(xué)軟件（模式）有騰訊課堂、雨課堂、超星學(xué)習(xí)通等，老師們多通過(guò)在線授課結(jié)合線上答疑的方式進(jìn)行教學(xué)。但線上教學(xué)也存在師生互動(dòng)性弱，學(xué)生注意力不集中等問(wèn)題，同時(shí)也受到網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備限制，影響教學(xué)效果。針對(duì)我校農(nóng)學(xué)專業(yè)《植物基因組學(xué)》課程來(lái)說(shuō)，之前基于線上教學(xué)進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)課程模塊的建設(shè)相對(duì)不足，也在一定程度上制約了線上線下協(xié)同教學(xué)模式的順利開(kāi)展。

1.4 考核方式單一

農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生多數(shù)傳統(tǒng)的基礎(chǔ)課程，考核方式仍多以課后作業(yè)（平時(shí)成績(jī)）和課程試卷（期末考試）為主，植物基因組學(xué)課程相對(duì)于傳統(tǒng)的基礎(chǔ)課程，更加注重學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解和運(yùn)用，特別是對(duì)科學(xué)思維、邏輯思維以及解決科學(xué)問(wèn)題能力的培養(yǎng)，如果只是對(duì)課程中的原始概念進(jìn)行死記硬背，對(duì)該課程的掌握很難達(dá)到預(yù)期效果[6]。在以往的考核中我們也發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)各類“組學(xué)”概念理解不夠，特別是對(duì)“序列”相關(guān)（比對(duì)，變異檢測(cè)）知識(shí)點(diǎn)缺乏實(shí)際認(rèn)識(shí)，即便背下來(lái)考出“不錯(cuò)”的卷面成績(jī)，課后也反映無(wú)法真正弄懂，希望更有更多的實(shí)際分析的機(jī)會(huì)和更加靈活的考核方式。

1.5 課程思政結(jié)合不夠

“課程思政”指以構(gòu)建“三全”育人格局的形式將各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，把“立德樹(shù)人”作為教育的根本任務(wù)的一種綜合教育理念。課程思政提出和實(shí)施的時(shí)間雖然不長(zhǎng)，但已作為重要的教學(xué)改革內(nèi)容為各大高校各個(gè)學(xué)科進(jìn)行積極探索[7]。就植物基因組課程本身而言，成熟的“課程思政”路線還未形成。結(jié)合前期課程實(shí)踐及信息整理，目前農(nóng)林高校植物基因組學(xué)“課程思政”面臨的主要問(wèn)題包括：缺乏豐富及合適的“課程思政”內(nèi)容；“課程”和“思政”結(jié)合不夠；教學(xué)內(nèi)容中如何有效“浸潤(rùn)”思政內(nèi)容，存在方式方法上的不足。師生也普遍反映課程思政部分內(nèi)容“生硬”，銜接不自然，教學(xué)和思政育人效果不夠理想。

2 農(nóng)學(xué)專業(yè)《植物基因組學(xué)》多維教學(xué)模式

針對(duì)上述問(wèn)題，我們從課程內(nèi)容、講義設(shè)計(jì)、教學(xué)模式、考核方式和思政融合等方面探索并提出了農(nóng)學(xué)專業(yè)《植物基因組學(xué)》“生信+作物”多維教學(xué)模式。

2.1 “生信”+補(bǔ)充課程基礎(chǔ)

針對(duì)農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生生信基礎(chǔ)薄弱問(wèn)題，講授《植物基因組學(xué)》課程時(shí)，嘗試將概念回歸到《生物信息學(xué)》中。比如生信中的測(cè)序技術(shù)發(fā)展、序列比對(duì)、基因注釋及預(yù)測(cè)等，正是《植物基因組學(xué)》中基因組重測(cè)序、變異種類和基因結(jié)構(gòu)功能的基礎(chǔ)，涉及相關(guān)核心及難點(diǎn)時(shí)，進(jìn)行概念單獨(dú)講解，再返回到課程中聯(lián)系應(yīng)用在《植物基因組學(xué)》課程中，當(dāng)講到作物時(shí)，結(jié)合主要作物基因組的最新研究進(jìn)展，引導(dǎo)學(xué)生深入理解基因組結(jié)構(gòu)的差異（多倍體事件頻率、結(jié)構(gòu)變異、重復(fù)序列比例、編碼基因數(shù)量等）。這兩門(mén)課因?yàn)殚_(kāi)設(shè)在同一學(xué)期，既可以融會(huì)貫通加深理解，又可以起到良好的復(fù)習(xí)效果。“生信+作物”的嘗試，既給了學(xué)生直觀的生物信息層面的理解，相對(duì)于經(jīng)典作物遺傳育種學(xué)，又補(bǔ)充了作物基因組的最新知識(shí)。

2.2 內(nèi)容調(diào)整及思政融合

針對(duì)現(xiàn)有教材偏重于研究生及課程思政結(jié)合不足的問(wèn)題，嘗試從以下兩面進(jìn)行解決：（1）篩選重排課程內(nèi)容，完善課程講義：基于課程已有教材，調(diào)整內(nèi)容設(shè)置和難度，篩選適合本科生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)部分，并結(jié)合部分重要交叉及最新前沿內(nèi)容，如在原有基礎(chǔ)上，繼續(xù)以作物基因組為“各論”為核心內(nèi)容，持續(xù)吸納近年植物基因?qū)W最新文章和典型案例（如大豆/水稻高質(zhì)量/超級(jí)泛基因組構(gòu)建、馬鈴薯/番茄基因組進(jìn)化及遺傳力研究等），圍繞“厚基礎(chǔ)、提方法、抓重點(diǎn)”完善課程教學(xué)大綱，修訂教學(xué)計(jì)劃，修改總結(jié)適合農(nóng)學(xué)本科專業(yè)的《植物基因組學(xué)》講義。（2）課程思政浸潤(rùn)，內(nèi)容“提質(zhì)增效”：課程持續(xù)關(guān)注植（作）物基因組及生物信息學(xué)前沿，重點(diǎn)介紹其中中國(guó)科學(xué)家艱苦卓越的研究工作，注重融合“作物基因組+中國(guó)力量+種業(yè)振興”的思政元素，讓學(xué)生了解我國(guó)在作物基因組學(xué)領(lǐng)域位于世界領(lǐng)先水平，激發(fā)科研自信和民族自豪感。圍繞農(nóng)學(xué)專業(yè)新農(nóng)科復(fù)合交叉型雙創(chuàng)人培養(yǎng)需求，打造內(nèi)容全面、導(dǎo)向明確、思政濃厚、學(xué)生喜愛(ài)的高質(zhì)量課程。

2.3 線上線下并行

鑒于近年疫情常態(tài)化下推行線上課程的總體要求及課程線上教學(xué)模式建設(shè)不足問(wèn)題，我們利用校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)（超星學(xué)習(xí)通）同步建立《生物信息學(xué)》和《植物基因組學(xué)》兩門(mén)課程的線上模塊，初步將“生信+”引入課程模塊之中，構(gòu)建各分類內(nèi)容。如“課程必備生信”，實(shí)時(shí)補(bǔ)充課程需要的各類生物信息基礎(chǔ)知識(shí)和軟件技巧；“課程前沿”，定期推送植物基因組最新文獻(xiàn)；“資源共享”，分享相關(guān)線上資源及重要數(shù)據(jù)；開(kāi)設(shè)“課程評(píng)價(jià)”，學(xué)生課后可在線對(duì)本次課程進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)（打分）；“線上答疑”，定期進(jìn)行課程相關(guān)問(wèn)題的線上答疑（QQ/微信群同步），拓展線下課程的時(shí)空局限，加強(qiáng)師生的及時(shí)互動(dòng)。鑒于學(xué)生普遍反映課程中生物信息相關(guān)知識(shí)點(diǎn)缺乏實(shí)踐操作，在線上引入“生信實(shí)戰(zhàn)”模塊，將服務(wù)器基礎(chǔ)使用操作演練及一些常用分析軟件進(jìn)行打包整合，由學(xué)生自主下載觀看使用?；诒镜夭僮鹘Y(jié)合在線演示，學(xué)生自主學(xué)習(xí)相關(guān)分析流程，并根據(jù)掌握情況，逐步分批開(kāi)放服務(wù)器遠(yuǎn)程操作供學(xué)生練習(xí)。不斷打磨“課程雙向”“線上線下”的多維模式，并注重實(shí)時(shí)掌握該教學(xué)模式在農(nóng)學(xué)專業(yè)理論教學(xué)中的效果。

2.4 綜合考核模式，適度課堂反轉(zhuǎn)

針對(duì)以往考核過(guò)程單一和學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握不夠靈活的問(wèn)題，我們采取了以下一些措施：（1）豐富題庫(kù)，基于線上課程模塊，不斷更新線上題庫(kù)及題目類型（填空、判斷、選擇、論述等），并根據(jù)課程進(jìn)度采取“一章一測(cè)”，老師根據(jù)題庫(kù)隨機(jī)組合，學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成后提交，系統(tǒng)實(shí)時(shí)給出分?jǐn)?shù)，老師及時(shí)檢驗(yàn)學(xué)生知識(shí)掌握程度。（2）期中匯報(bào)，期中讓學(xué)生根據(jù)課程相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合熱點(diǎn)前沿進(jìn)展及個(gè)人收獲體會(huì)進(jìn)行5—10分鐘PPT匯報(bào)，在分享前沿，總結(jié)問(wèn)題的同時(shí)，也鍛煉了學(xué)生的課件制作及表達(dá)能力。日常測(cè)試和期中匯報(bào)作為重要平時(shí)分計(jì)入期末綜合測(cè)評(píng)。（3）期末考核：以“專題測(cè)試+課程論文”考核方式，讓學(xué)生圍繞植物基因組學(xué)的某一個(gè)方面（熱點(diǎn)），進(jìn)行文獻(xiàn)檢索并基于課程掌握完成專題報(bào)告或課程論文，考查學(xué)生對(duì)課程掌握程度并鍛煉科技論文的寫(xiě)作能力。

3 教學(xué)模式總結(jié)及效果

植物基因組學(xué)是我院農(nóng)學(xué)本科專業(yè)的一門(mén)專業(yè)選修課，該課程設(shè)置及教材內(nèi)容主要是面向研究生（未來(lái)從事科學(xué)研究）以及對(duì)基因組學(xué)領(lǐng)域研究感興趣的同學(xué)開(kāi)設(shè)，學(xué)習(xí)難度相對(duì)偏大。基于前期教學(xué)實(shí)踐基礎(chǔ)，我們?cè)凇吨参锘蚪M學(xué)》授課過(guò)程中，首先對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行整合形成難度適合本科生的講義，重點(diǎn)將生信基本概念和分析方法與《植物基因組》課程進(jìn)行雙向融合，以作物為核心，結(jié)合基因組研究的最新進(jìn)展，通過(guò)經(jīng)典論文（研究案例）解析，課堂翻轉(zhuǎn)（學(xué)生PPT匯報(bào)）、課程思政融入等方式提升課堂教學(xué)效果，同時(shí)基于“線上線下”多元化建設(shè)，將“生信+作物”理念深植課程模塊中，形成一套多維教學(xué)模式和方法體系，為《植物基因組學(xué)》在農(nóng)學(xué)院農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中的課程建設(shè)提供有益參考。同時(shí)考慮到，學(xué)生后面進(jìn)入到研究生階段，大多要接觸到作物基因組學(xué)及相關(guān)生物信息分析，上述嘗試也為學(xué)生進(jìn)入研究生階段起到更好的橋梁和鋪墊作用。

《植物基因組學(xué)》課程在嘗試推行“生信+作物”多維教學(xué)模式后，近三年時(shí)間，學(xué)生對(duì)課程認(rèn)知和喜愛(ài)程度明顯升高，認(rèn)為選這門(mén)課“很值”；在同步補(bǔ)充生信的基礎(chǔ)下，學(xué)生逐步對(duì)課程內(nèi)容不再生澀，覺(jué)得教學(xué)內(nèi)容比較新穎前沿，很有意思。不少學(xué)生選課后對(duì)基因組學(xué)、生物信息學(xué)產(chǎn)生濃厚興趣，繼續(xù)學(xué)習(xí)擴(kuò)展，為后續(xù)參加中國(guó)科學(xué)院或知名農(nóng)業(yè)類高校舉辦的夏令營(yíng)活動(dòng)提供了良好基礎(chǔ)，其中多名同學(xué)獲得了保研深造的機(jī)會(huì)；選課人數(shù)逐年增多，目前已達(dá)到年均80人次；多維模式互融下，相對(duì)其他傳統(tǒng)課程，師生互動(dòng)程度更高，學(xué)習(xí)更加主動(dòng)和積極，同時(shí)在課程思政的浸潤(rùn)下，學(xué)生更加充滿“為國(guó)讀書(shū)強(qiáng)國(guó)有我”的責(zé)任感和使命感，從而更加努力提升課程專業(yè)水平，整體上獲得了很好的教學(xué)效果。