一、生物信息学课程思政概述

生物信息学是一门在20世纪80年代末随着人类基因组计划的启动而兴起的新兴交叉学科，它融合了生物学、计算机科学、数学和物理学等学科的知识和方法。生物信息学的主要目的是通过对生物学实验数据的获取、处理、存储、查询和分析，揭示数据所蕴含的生物学意义，进而解读生命活动规律。生物信息学不仅是一门科学学科，也是一种重要的研究开发平台和工具，它在几乎所有生命科学探索中都起着关键作用，尤其对于生物医药研究和开发至关重要。只有基于生物信息学对大量已有数据资料的分析处理所提供的理论指导，我们才能选择正确的研发方向；同样，只有选择正确的生物信息学分析方法和手段，我们才能正确处理和评价新的实验数据并得到准确的结论[1,2]。目前，生物信息学不仅在推动科学和技术进步方面发挥了重要作用，也在大学人才培养的知识体系中扮演了重要角色。安徽大学生物学专业的本科和硕士培养方案中均设置了生物信息学相关科目，由于本科生和研究生的知识结构不同，培养方案不同，因此在教学中也有不同的侧重点。在本科生阶段，我们注重全面提升学生的综合素质，致力于培养具有创新能力的复合型人才，教学内容以基础知识为主线；在研究生阶段，我们更加注重培养学生的研究能力和创新思维，教学内容以实际应用为主线。

在新时代背景下，习近平总书记提出了“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面”的思想，这为我们开展教育教学工作提供了重要的指导。思政教育是指通过传授知识、引导观念、养成习惯等方式，引导人们形成正确的思想观念，促进个人品德的发展，提升社会文明程度和政治素养，实现社会和人的全面发展。思政元素可以从不同角度进行定义，狭义上讲，思政元素即思想政治教育元素；而从广义上讲，思政元素可以指自然、社会中的真、善、美，以及一切可以塑造灵魂、陶冶情操的元素。这些元素在各种课程中都可以被挖掘、开发和利用，以帮助学生更好地理解课程内容，同时提升思想意识和综合素质。总之，思政元素是一个比较宽泛的概念，可以涵盖多方面的内容。

在课程思政中，思政元素可以通过多种方式融入到课程中去，以帮助学生更好地理解课程内容，同时提升思想意识和综合素质。通过融入思政元素，我们可以培养学生的社会责任感、思辨能力、伦理观念和价值观塑造，从而实现育才和育人一举两得的效果[3,4]。由于本科生和研究生的知识结构不同，培养方案不同，对思政教育的需求也有差异。在本科生阶段，我们以基础知识教学为主线，可通过介绍学科发展历史、前沿科学知识等，融入思政元素，激发学生的家国情怀和科研兴趣。在研究生阶段，我们以实际应用为教学主线，可通过介绍生物信息原理及应用，融入思政元素，培养学生的科学求实精神、辩证思维能力，同时激发学生的创新意识和探索精神。此外，安徽大学作为一个综合性大学，不仅在科技创新方面具有卓越的成就，在人文社科方面也拥有悠久的历史。因此在生物信息学课程的教学中，我们不仅需要紧紧围绕“立德树人”的教育目标，注重培养学生的专业素质，同时还要结合人文社科的知识，将思政教育贯穿到专业课程教学的各个环节，实现全程、全员和全方位育人。

二、将思政元素融入生物信息学教学具有重要意义

通过在生物信息学教学过程中融入思政元素：首先，可以培养学生的社会责任感和公民意识。生物信息学涉及许多重要的伦理、社会和法律问题，如个人隐私、基因编辑、数据安全等。通过融入思政元素，可以引导学生思考和关注这些问题，培养他们的社会责任感和公民意识，让他们成为具有道德良知和社会关怀的专业人才。其次，可以促进学生的思辨能力和综合素质的培养。思政教育注重培养学生的思辨能力和综合素养，使其具备全面理解和分析问题的能力。在生物信息学教学中引入思政元素，可以让学生从多个角度思考问题，综合运用生物学、信息学和人文学科的知识，培养他们的批判性思维和综合分析能力。此外，还可以加强学生的伦理观念和价值观塑造。生物信息学的发展和应用对社会和个体都具有重要影响，需要有明确的伦理观念和价值观来引导。通过融入思政元素，可以引导学生思考生物信息学研究和应用的道德和伦理问题，帮助他们建立正确的人生观、价值观和道德观，培养良好的职业道德和社会责任感。最后，对提升生物信息学教育的实践性和应用性也有重要意义。生物信息学是一门应用性很强的学科，将思政元素融入生物信息学教学可以加强实践教学和项目实践的导向性，让学生更好地理解生物信息学在社会实践中的应用价值和影响。通过实践性的学习，学生不仅能够掌握专业知识和技能，还能够深入了解生物信息学的伦理、法律和社会责任。

三、如何将思政元素融入生物信息学教学活动

(一)挖掘生物信息学中的思政元素

生物信息学中蕴含着丰富的思政元素，例如生物信息的本质、生物信息的获取和处理、生物信息的应用等。在教学过程中，可以从生物信息学的本质出发，挖掘其中的思政元素，引导学生深入思考生物信息学的意义和价值。例如介绍基因编辑技术时，可以引入伦理道德问题，让学生探讨基因编辑技术的伦理风险和道德责任。同时，也可以通过案例分析、小组讨论等形式，引导学生深入思考和探讨生物信息学在社会发展和人类健康等方面的应用和挑战。

(二)丰富教学方法和手段

在具体的教学过程中，针对思政元素，可以采用丰富的教学方法和手段。(1)案例教学：通过分享真实的案例，让学生了解理论如何在现实世界中应用。例如，在新冠疫苗的研发过程中，可以引入国内外科研团队如何通力合作、克服困难，成功研制出疫苗的案例，培养学生的团队合作精神和科学精神。(2)互动式教学：鼓励学生主动参与，提出问题，发表观点。可以组织小组讨论，角色扮演，模拟场景等，让学生有机会在安全的环境中实践和探索。(3)利用多媒体资源：利用现代科技，如电影，纪录片，互动游戏等，以生动有趣的方式传达思政元素。这种多元化的教学方式可以增加学生的兴趣，提高他们的参与度。(4)实践教学：如果条件许可，可安排实地考察，社区服务等实践活动，让学生有机会亲身体验和学习思政元素。(5)关联式教学：将思政元素与其它学科联系起来，如历史，文学，艺术等。通过寻找不同学科中的思政元素，让学生理解它们如何在不同的领域中体现和应用。(6)引入专家讲座：邀请行业专家进行讲座，让学生了解更多关于思政元素的专业知识和实际应用。以上这些教学方法和手段可以相互结合，根据课程内容和学生特点灵活运用。

(三)引入人文社科知识

生物信息学是一门交叉学科，可以与人文社科知识相结合。在教学过程中，可以引入一些历史学、社会学、心理学等知识，让学生了解科学与人文的结合，培养他们的人文素养和社会责任感。例如，通过分析古代生物基因组学，可以了解古代人类和动物的起源、迁徙路线和与其他文明的交流，从而为历史学提供新的研究方法和视角；通过分析大规模生物数据，可以了解人类基因组与行为、心理、社会因素之间的关系，从而为社会学提供新的研究方法和视角；通过分析脑部影像和基因组数据，可以了解人类情感和行为的生物学基础，从而为心理学提供新的研究方法和视角。

(四)发挥教师的榜样作用

教师是学生的引路人，教师的言传身教对于学生的影响非常大。在教学过程中，我们应该传播和引导正确的价值观，包括爱国主义、集体主义、社会公德等；传递正能量，鼓励学生积极向上、拼搏进取，同时也要注重培养学生的团队协作和互助精神；以身作则，注重课堂礼仪、遵守教学规定、严谨治学等，让学生耳濡目染教师的敬业精神和责任心；此外，还应当关注学生的情感需求，加强与学生的情感交流，了解他们的思想状况和学习困难，并给予积极的指导和帮助。

四、生物信息学课程思政教学案例

(一)以“新冠疫苗的研发与生产”专题为例的课程思政教学

2020年新冠疫情爆发后，我国政府迅速采取了严格的防控措施，包括加强医疗卫生体系建设、加强公共卫生宣传和教育、实施封锁和隔离措施等。这些措施有效地控制了疫情的传播，但也给人们的生活和经济带来了很大的影响。为了应对疫情，中国政府积极推进疫苗的研发和生产，并采取了多种措施来提高公众对疫苗的认知和信心[5]。新冠疫苗的研发和推广，既有助于提高公众的健康水平，减少疫情对人们生活和经济的影响，又反映了中国政府在应对疫情方面的积极态度和行动，同时，也体现了全球科学界和医学界在应对疫情方面的合作和努力[6]。新冠疫苗的研发与生产离不开生物信息学分析，以“新冠疫苗的研发与生产”专题为例，可以采用案例分析、小组讨论等教学方法，引导学生深入思考和探讨生物信息学在社会发展和人类健康等方面的应用，培养学生的创新精神和社会责任感。具体课程思政元素设计见表1。

表1 “新冠疫苗的研发与生产”专题中思政元素设计

(二)其他思政教学案例

随着科学技术的飞速发展，我国科学家在生物信息学的各个方向都取得了累累硕果，在传统生物信息学领域中，我们可以通过课堂讲解、案例分析、小组讨论等多种方式，融入思政元素。

在讲授“基因组学与生物信息学”时，可以从以下几个方面引入思政教育内容：首先，通过分享我国在基因组学领域的杰出研究成果，如中国科学家完成的人类基因组计划等，为学生们揭示出中华民族在科技领域的卓越成就，以此激发他们的民族自豪感和爱国情怀。在讲述这一部分时，可以配合生动的图片或视频，让同学们更加直观地了解这一历史性的成就。其次，通过详细讲解疾病基因的定位和识别等知识点，引导学生理解生命的重要性，培养他们珍爱生命的意识。在这个过程中，可以分享一些真实的医学案例，让同学们更加深入地理解基因与疾病的关系，以及基因信息对于疾病诊断和治疗的重要性[7]。此外，通过讲解生物信息学在药物研发中的应用，让学生了解科技创新在解决人类健康问题中的重要作用，激发他们的探索精神和创新精神。可以举一些现代药物研发的例子，如靶向治疗药物的研发过程，让同学们理解生物信息学如何改变医学领域的发展。

在讲授“蛋白质结构预测与分析”时，可以从以下几个方面引入思政教育内容：首先，通过讲解蛋白质的结构和功能研究在医学和生物工程中的应用[8,9],如新药物的设计和开发等，激发学生对生命科学领域的研究兴趣和创新精神。在讲述这一部分时，可以分享一些医学前沿的研究成果，让同学们了解蛋白质结构研究对于医学进步的推动作用。其次，通过详细讲解一些具有代表性的蛋白质，如血红蛋白和胰岛素等，引导学生了解蛋白质的多样性和复杂性，培养他们的科学思维和解决问题的能力。在这个过程中，可以通过分享一些科学家在研究这些蛋白质时所遇到的困难和挑战，以及他们如何克服困难的故事，来激励学生们面对未来的学习和生活。此外，通过讲解蛋白质的结构和功能研究对社会发展的影响，如环保和农业等方面，让学生了解科学技术在解决社会问题中的重要作用，激发他们的社会责任感和使命感。可以举一些蛋白质研究如何应用于环保和农业的例子，让同学们理解蛋白质研究对于可持续发展的重要性。

在讲授“生物信息学在医学中的应用”时，可以从以下几个方面引入思政教育内容：首先，通过讲解生物信息学在医学中的应用，如疾病诊断和治疗等[10],激发学生对医学研究的好奇心和探索精神。在讲述这一部分时，可以分享一些生物信息学在医学中的成功应用案例，如精准医学和个性化医疗等，让同学们了解生物信息学如何改变医学实践。其次，通过讲解生物信息学在公共卫生领域的应用，如疫情监测和防控等，让学生了解公共卫生事业的重要性和社会责任。可以分享一些公共卫生事件中生物信息学的应用，如新冠病毒的基因测序和追踪等，来让同学们理解生物信息学在维护公共健康安全中的作用。此外，通过讲解生物信息学在健康管理中的应用，如健康监测和个性化医疗等，引导学生了解健康的重要性和养成健康的生活方式。可以分享一些生物信息学如何实现个性化健康管理的例子，如基于基因信息的营养建议和疾病预防等，让同学们理解生物信息学如何推动个人健康管理的创新。

通过以上讲解和案例分享，学生们不仅能够理解生物科学的重要性和应用，还能够激发他们的学习兴趣和创新精神，培养他们的社会责任感和健康生活观念。这样的教学将科学与思政教育紧密结合，有助于培养出有社会责任感、创新精神和健康生活观念的未来科学家和社会公民。

五、引入思政元素的教学效果评价

为了考察引入思政元素的教学效果，我们从出勤率、作业评价、试卷评价、学生评教以及课程兴趣几个方面进行了对比(图1)。出勤率的上升和课程兴趣的提升，充分显示出在课程中引入思政元素后，学生对课程的兴趣得到了显著增强。作业和试卷评价的改善也表明，学生对课程内容的理解和吸收能力有了提高。此外，学生评教分数的提升也充分证明，学生对引入思政元素的做法表示出高度的认可和接受。

在未来的教学工作中，我们还将进一步丰富和完善我们的评估方法，引入更多的数据收集工具，如问卷调查和访谈等，以便更深入地了解学生们对思政元素的认知和感受。这些数据将为我们提供宝贵的教学效果评价依据，帮助我们精准地识别教学中的优点和不足，从而为我们的课程思政建设提供有力的支持。

图1 引入思政元素的教学效果评价图  

六、结语

生物信息学在现代生命科学的发展中扮演着越来越重要的角色，在当代高校本科生和研究生的培养中，生物信息学的重要性都不容忽视。在生物信息学课程中融入思政元素，一方面可以帮助学生更好地理解生物信息学的发展和应用，另一方面也可以引导学生树立正确的价值观和职业道德观。在教学探索方面，我们可以结合当前热点问题，如基因编辑、人工智能、新冠疫情等，引导学生探讨生物信息学的伦理和社会责任；还可以引入经典案例，如人类基因组计划、基因与疾病等，让学生了解生物信息学的发展历程和应用前景。在元素挖掘方面，我们可以结合我国生物信息学的发展历程和成就，引导学生了解我国在生物信息学领域的贡献和地位，增强学生的民族自豪感和自信心；还可以通过介绍生物信息学的学科特点和科研方法，引导学生树立科学精神，包括求真务实、创新进取、协作共享等。未来，我们应该进一步探索思政元素在生物信息学课程中的应用和发展，为培养高素质的生物信息学人才做出更大的贡献。

参考文献:

[1]陈铭.大数据时代的整合生物信息学[J].生物信息学,2022,20(2):75-83.

[2]陈铭.生物信息学(第四版)[M].北京:科学出版社,2022:3.

[3]肖可,邢柯雪,谢建明,等.专业思政主题模块构建和思政元素矩阵设计——以东南大学生物信息学专业思政为例[J].东南大学学报(哲学社会科学版),2023,25(S1):18-21.

[4]王冬梅,洪泂.合成生物学课程思政元素的挖掘与实践[J].生物学杂志,2023,40(3):124-127.

[5]严舒,杨潇逸,杨雨生,等.以新型冠状病毒肺炎为例的突发传染病疫苗研发策略研究[J].中国新药杂志,2022,31(14):1387-1394.

[6]杨娜.全球公共产品的属性探讨——兼论中国推动新冠疫苗成为全球公共产品的挑战及路径[J].国际政治研究,2022,43(4).

[7]赵国屏.从人类基因组计划到精准医学——比较医学的发展趋势与挑战[J].实验动物与比较医学,2021,41(1):1-8.

[8]操帆,陈耀晞,缪阳洋,等.蛋白质计算设计:方法和应用展望[J].合成生物学,2021,2(1):15-32.

[9]刘海燕.人工智能:开启生物体系计算设计的新篇章[J].合成生物学,2023,4(3):419-421.

[10]张鼎,赵亚双.生物信息学在分子流行病学中的应用[J].中华疾病控制杂志,2021,25(1):20-24.

基金资助:安徽大学校级质量工程项目:“生命学院交叉学科拔尖人才培养”(2022xjzlgc004);安徽大学研究生精品课程建设项目:“现代生物技术原理”(Y010510028);

文章来源:张寅良,房伟,张学成.生物信息学课程思政的教学探索与元素挖掘[J].佳木斯大学社会科学学报,2024,42(03):171-174.