基因组学教学改革的思考与实践

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摘要：基因组学是伴随人类基因组计划而诞生的一门年青的学科，其研究涉及到当今生命科学的热点与前沿，对于丰富和完善学生的知识面、培养学生的创新意识和能力有着重要影响，因此是生物技术及其相关专业要求掌握的重要课程之一。经过近几年基因组学的教学实践，从教学内容、教学手段和方法等方面进行了合理的改进，并对革新课堂教学模式进行了初步尝试，以期全面提高教学质量，努力培养高素质的专业人才。

关键词：基因组学；教学；改革；实践

作者简介：黄飞飞（1980-），女，山东即墨人，重庆邮电大学生物信息学院，讲师；舒坤贤（1967-），男，土家族，湖南湘西人，重庆邮电大学生物信息学院，副教授。（重庆　400065）

基金项目：本文系重庆邮电大学生物信息学专业提升计划（项目编号：TSJHD904）的研究成果。

中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）35-0036-02

在人类基因组计划的影响下，分子生物学已经从传统的对单个基因的研究转向对整个生物体基因组的研究。生命科学正从全新的视角研究、探索生物学与医学基本问题的分子机理，包括生长与发育、遗传与变异、结构与功能以及健康与疾病等，并形成了一门全新的遗传学学科分支——基因组学（genomics）。[1]基因组学是研究生物基因组的组成、基因组内各基因的结构、相互作用关系及表达调控方面的科学。与传统遗传学相比，基因组学对生物的研究是全面而系统的。2001年人类基因组计划公布了人类基因组草图，为基因组学研究揭开新的一页。现在已进入基因组时代，所以对于了解和掌握基因组学知识是必不可少的。如何使基因组学教学紧跟学科发展的步伐，使学生在有限的学时中既能掌握基因组学的基础知识，又能及时了解最新的基因组学发展技术，为他们将来的考研深造和日益剧烈竞争的工作打下良好的基础，成为基因组学教学中待解决的问题。经过近几年来基因组学的教学实践，笔者对基因组学教学内容、教学手段和方法等方面进行了合理的调整和优化改革，以期全面提高教学质量，以适应新形势下素质教育的需要。

一、基因组学教学内容的改进

开设“基因组学”课程是现代生命科学迅猛发展的必然，该课程的出现和发展与基因组学的研究进展紧密相连。基因组学是新兴起的一门生命科学前沿、边缘交叉学科，其覆盖面广，内容多，且研究技术和方法发展非常迅速，涉及应用方向也越来越宽广，与其他学科的交叉渗透日益广泛。因此教学过程中容易出现内容多而杂、学生理不清、记不牢等问题。在教学过程中要使学生能全面系统地掌握基因组学的教学内容，这就要求教师在教学中更多地考虑讲授的内容和质量。

1.教材的合理选用

我国许多高校的生物技术等相关专业课程设置中都将基因组学设为专业限选课或选修课，如华中科技大学、天津医科大学、西南大学等。本课程也是重庆邮电大学（以下简称“我校”）生物信息和生物技术两个专业本科生的专业课程。经过调查了解到，国内广泛使用的基因组学教材主要有两本，即英国曼彻斯特大学理工学院TA.Brown教授编著的《Genomes》（1999年版、2002年版、2006年版）和国内杨金水教授编著的《基因组学》（2002年第一版，2007年第二版）。根据课时数及自身需要，我校选了结构体系比较完整、内容相对简洁的复旦大学杨金水编著的《基因组学（第二版）》为主要教材。但正因为其简洁，所以有些内容的叙述不够详尽，学生看起来比较吃力或看不太明白，因此又选用了袁建刚等翻译的、BrownTA编著的《基因组3》（科学出版社2006年版）及其英文版原著《Genomes 2》作为参考教材。这两本书对大多数内容都作了详细的阐述，且中英文对应的参考教材更方便学生对专业名词的理解和把握，有助于学生提高对英文文献的查阅和利用能力，便于跟踪学科前沿，掌握最新研究动态，提高专业技术水平。

2.突出教学重点，避免重复教学

基因组学教学内容与其他学科的内容相互联系、相互渗透，涉及到遗传学、分子生物学、生物信息学等课程。我院安排的基因组学的授课时间大多是安排在这些课程之后，或者是同时讲授，因此就要避免与现行课程中内容重复的部分，而又突出本学科的特有内容，为此我校进行了授课内容的优化。在授课过程中讲述基因组学的研究内容，使学生在头脑中建立起一个较牢固扎实的知识体系，从结构基因组学研究到功能基因组学研究这样一条路线。

基因组学是从整体上对生物基因组进行分析的一门科学，其研究对象包括所有生命体的基因组。基因组研究包括两方面的内容：以全基因组测序为目标的结构基因组学和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学。结构基因组学又称为基因组计划，其主要目标是通过基因组测序获得基因组序列。而基因组测序的前提是进行基因组作图，包括遗传图谱、物理图谱的制作。而功能基因组学又被称为后基因组研究，即利用结构基因组学的信息和产物，也就是基因组序列，在基因组系统水平上全面分析基因的功能。因此，基因组学的主要教学内容包括基因组的基本结构及组成、遗传图谱与物理图谱制作、基因组测序、基因组序列解读、基因组内基因的表达和调控、染色质的结构与基因表达调控、不同生物基因组比较序列分析、基因组进化等。[2]在授课过程中根据基因组学的研究内容使学生在头脑中建立起一个较牢固扎实的“基因组学知识网络”体系：作图—测序—基因组序列—序列分析。

选用的这两本教材和教参对基因组学的基本概念、结构基因组学和进化基因组学内容都有详尽介绍，但也有几章内容述及基因组的复制、转录、翻译和表达调控等分子生物学课程中已经详细学习过的内容。在授课过程中，以提问方式了解学生对这些已学过内容的掌握情况，根据实际情况对这些内容进行简单介绍或不讲述等，避免不必要的重复，对提高教学效果和激发学生的兴趣起到了积极作用。而对重点内容则花较多课时进行详细阐述。对此我校制订详细的教学计划对课程内容进行精选，且使课程骨架知识体系不被破坏。比如第1章“基因组”就是对DNA、RNA和蛋白质的一些性质作简单介绍，对第7、8、9章分子生物学详细介绍过的重点内容以提问的方式进行回顾。而对其他内容（如基因组作图与测序、表观遗传等方面）则重点详细讲述。

3.教学内容与时展相结合

基因组学是一门年轻的学科，发展非常迅速，很多新思路、新技术和新应用还来不及被写入教材。这就要求教师必须跳出书本的框框。完全按照基因组学教材已不能掌握更多的新知识、新思路和新方法，必须站在基因组学发展的前沿，掌握该领域最新研究动态，并及时将这些最新研究成果或一些重要课题在教学内容中反映出来，拓展学生的视野并激发学生学习该课程的积极性和创造性。在每年的教学中，教师根据新的研究动态调整授课内容，或者从网络资源获取更多新的参考资料和文献，或者查阅各类期刊，力求把该领域的最新研究成果和热点内容及解决的关键问题融入到教学内容中。例如在讲授“基因组测序”一章中介绍了当前我国或其他国家正在进行或准备进行测序的一些生物的内容，包括测序结果和测序意义等。在讲授“基因组表观遗传”一章中加入了体细胞克隆的一些知识以及当今世界研究的两大热点——“癌症”和“衰老”等的最新研究动态。并让学生对体细胞克隆的伦理问题和转基因食品的安全问题进行了大讨论。同时结合当今基因组学研究的前沿进行有选择性的、重点的专题介绍，使学生不但能系统学习基因组学的基础知识，而且能对本学科的发展方向及目前重大研究有所了解，以丰富学生的知识面，从中找到自己感兴趣的方面，为自己今后的深造确定方向。

4.教学内容的生动化

为了提高课堂的活跃性以及激发学生学习的兴趣，在教学中教师采用了大量生动、鲜活的图片进行形象说明。列举生活中的一些例子以及一些科学家的伟大事迹来调动学生学习的积极性。比如，在授课过程中列举很多诺贝尔获得者在这方面的贡献，增加大家学习的兴趣，从中找到学习的动力。总之，教学中体现图文并茂，重点突出，内容丰富，理论联系实际，努力反映前沿进展，优化教学内容。

二、基因组学教学手段和方法的改进

在教学中采用多媒体教学，通过电脑将图片和一些录像等资料引入课程教学，使抽象内容具体化，从而使学生更容易理解和把握。[3]对多媒体课件精心制作，力求使多种图像生动、形象地展示出来，收到良好的教学效果。

1.融入多种教学方式

以多媒体课件为基础，以讲授为主，辅以启发式、讨论式、自学式、互动式等多种教学方法。比如将有些内容以问题的方式提出，让学生回去思考，查阅资料和文献，下次上课时采用课堂讨论的方式反映大家对该问题的理解情况，最后由教师总结，明确知识点，解决难点问题。例如对“定位候选克隆”这一技术的理解，通过这种方式达到了很好的效果。同学们通过课后查阅文献对这一技术有了大致的了解，上课时教师通过举例说明使同学更易掌握此内容。“对模式生物基因组的介绍”这一个环节就要让学生自己查阅资料，并做成PPT在课堂上介绍模式生物基因组的研究方法、结果、意义等。此举不但加深了学生对知识的理解，形成深刻的印象，并且锻炼了学生站在讲台讲话的能力，提高了表达能力。

2.布置撰写课程论文，提高学生的综合能力

根据课堂讲述的内容，让学生从中找到自己感兴趣的方面，通过课后查阅资料、文献等写成课程论文，并对格式作了严格要求。这一形式激发了学生的热情。论文内容涉及面很广，从中看出他们对前沿研究非常感兴趣，如“表观遗传与癌症、衰老方面的研究”、“基因组测序的方法及展望”等等。有不少同学还提出了自己的独特见解。有一个同学通过学习基因组的性质，自己写了一篇论文《第三代身份证——携带在每一个人的每一个细胞中的身份证》，对下一代身份证寄予了美好的展望。文中指出：“下一代身份证不再是那么一个携带不方便而且随时怕丢掉或者丢失后被盗用的方块，而这个身份证就是你自己所继承的父母的同时也有你自己变化的基因组。我们每个人每天走到哪里带到哪里，你不怕它会丢失或者被别人捡到后盗用。只要在你需要身份验证的地方走过就会有机器看到你的具体信息，并对你的身份进行确认。”撰写课程论文启发了学生的思维，激发了他们的想象，同时锻炼了学生查阅文献、论文写作和文字表达能力。论文的格式完全按照正规论文的格式来写，对后面本科毕业论文的写作起到了很好的帮助作用。

三、结论

基因组学虽是一门年青的学科，但它的研究已涉及到生活的方方面面，对人类社会生活的许多方面都有重要影响。在我国许多高校的生物技术及其相关专业中，基因组学是必开的一门课程。笔者就近几年基因组学的教学实践提出了几点自己的思考，并在实践中进行了初步尝试，希望能对兄弟院校的任课老师有所裨益。

参考文献：

[1]杨金水.基因组学[M].第二版.北京：高等教育出版社，2007.

[2]张胜利，李东方，张胜光.基因组学教学研究与教学模式创新[J].考试周刊，2010，（20）.

[3]李士怡，周一荻.多媒体在细胞生物学教学中的合理使用[J].辽宁中医学院学报，2006，（8）.