將哲學(xué)原理融入生物信息學(xué)教學(xué)的探索實(shí)踐

王芬 裴會(huì)敏

[摘要]探討將哲學(xué)原理融入生物信息學(xué)課堂教學(xué)，不僅可以激發(fā)學(xué)生興趣和掌握知識(shí)，而且可以幫助學(xué)生樹(shù)立正確的世界觀和方法論。課題組在融入過(guò)程中始終貫穿以人為本、唯物辨證、知行合一的理念，運(yùn)用馬克思主義哲學(xué)原理完善生物信息學(xué)教學(xué)理論，使晦澀抽象的理論轉(zhuǎn)化為學(xué)生可感知的、易于接受的、指導(dǎo)實(shí)踐的知識(shí)架構(gòu)體系。

[關(guān)鍵詞]哲學(xué);生物信息學(xué);融入

[中圖分類號(hào)]G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]2095-3437（2019）12-0055-03

生物信息學(xué)作為新興學(xué)科，其理論的產(chǎn)生、發(fā)展和完善蘊(yùn)含著豐富的馬克思主義哲學(xué)思想。哲學(xué)作為關(guān)于一切運(yùn)動(dòng)最普遍規(guī)律的學(xué)科，對(duì)高等教育和生命科學(xué)領(lǐng)域復(fù)雜問(wèn)題的解決，顯示出了強(qiáng)大生命力。哲學(xué)是人類思維的高度概括和總結(jié)，其原理可以滲透到生物信息學(xué)教學(xué)的各個(gè)章節(jié)和領(lǐng)域。就當(dāng)前國(guó)內(nèi)而言，哲學(xué)與其他一級(jí)學(xué)科的融合發(fā)展尚未引起足夠重視，生物信息學(xué)教材中也未出現(xiàn)哲學(xué)術(shù)語(yǔ)。筆者結(jié)合三年教學(xué)實(shí)踐，認(rèn)為生物信息學(xué)課程雖為理科教育，但教學(xué)改革過(guò)程中穿插引入哲學(xué)思維至關(guān)重要，自覺(jué)滲透哲學(xué)原理，將有助于開(kāi)拓學(xué)生視野和優(yōu)化學(xué)生思維。筆者提出，教師要重視哲學(xué)思維，善用哲學(xué)方法。在總結(jié)生物信息學(xué)課堂教學(xué)不足的基礎(chǔ)上，下面從三方面對(duì)哲學(xué)原理融入課堂教學(xué)展開(kāi)論述。

一、生物信息學(xué)課堂教學(xué)現(xiàn)狀和難題

生物信息學(xué)是生物學(xué)和信息學(xué)的交叉科學(xué)，包含了對(duì)各種組學(xué)數(shù)據(jù)（轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、非編碼RNA組、表觀遺傳組、代謝組、宏基因組等）的獲取、處理、存儲(chǔ)、分發(fā)、分析等以及生物系統(tǒng)層面的解讀，綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的各種工具，來(lái)闡明和理解大量數(shù)據(jù)所包含的生物學(xué)意義。課程理論教學(xué)內(nèi)容包括生物數(shù)據(jù)庫(kù)及其信息檢索、序列比對(duì)與分子進(jìn)化、核酸序列分析、蛋白質(zhì)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)分析、基因組信息學(xué)、蛋白質(zhì)組信息學(xué)等;實(shí)踐教學(xué)引入了常用生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用、核酸和蛋白質(zhì)序列的比對(duì)分析、DNA序列的信息學(xué)和功能分析、蛋白質(zhì)序列分析和結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、常用生物軟件的應(yīng)用、綜合實(shí)驗(yàn)等。學(xué)好本課程，準(zhǔn)確找出與疾病有關(guān)的生物標(biāo)志物，就是在實(shí)現(xiàn)和滿足人民對(duì)美好生活的向往。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外頂尖的自然科學(xué)研究，一定是定量科學(xué)（干實(shí)驗(yàn)）與實(shí)驗(yàn)科學(xué)（濕實(shí)驗(yàn)）并駕齊驅(qū)、相輔相成的一種研究模式。伴隨著高通量生物技術(shù)的快速發(fā)展和后基因組時(shí)代的到來(lái)，生物信息學(xué)課程在國(guó)內(nèi)多所高校紛紛開(kāi)設(shè)，成為生物學(xué)本科生必須掌握的基本知識(shí)和核心技能。借鑒各兄弟院校的課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)生物信息學(xué)課堂教學(xué)目前面臨的難題主要有三方面：（1）大多偏重于結(jié)論性知識(shí)的傳授，很少關(guān)注理論產(chǎn)生的哲學(xué)內(nèi)涵和思維。（2）課程對(duì)教師的授課水平和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力要求較高，學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)差，遠(yuǎn)不能適應(yīng)生物信息學(xué)教學(xué)的需要。（3）課程大都處于摸索和起步階段，教材內(nèi)容不夠全面，實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例不足。

深入學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平總書(shū)記育人育才思想是新時(shí)代教育工作和教師工作的重中之重。從課程理論創(chuàng)新角度看，通過(guò)哲學(xué)原理從不同角度融人生物信息學(xué)課堂教學(xué)可以夯實(shí)高校育人育才思想根基和滿足學(xué)科發(fā)展需要。

二、馬克思主義哲學(xué)原理融入課程教學(xué)改革的實(shí)現(xiàn)路徑

（一）以人為本，注重哲學(xué)教育對(duì)師生本身的完善

高校教師只有思想上清醒和認(rèn)同“四有”好教師標(biāo)準(zhǔn)，才能培養(yǎng)出未來(lái)更優(yōu)秀的社會(huì)發(fā)展中堅(jiān)力量。部分新任教師雖然學(xué)歷較高，但思想拋錨、能力不足，距離“四有”好教師尚有差距，接受生物信息學(xué)的新理論新觀點(diǎn)不夠及時(shí)，對(duì)課堂上學(xué)生的個(gè)體差異未能完全掌握。新時(shí)代新作為，生物信息學(xué)教師要時(shí)刻牢記人民教師的職責(zé)定位，堅(jiān)持潛心問(wèn)道和關(guān)注社會(huì)，增強(qiáng)核心意識(shí)，提高政治站位;要在學(xué)思踐悟中聯(lián)系習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想，要當(dāng)好宣傳員、示范員、戰(zhàn)斗員，做到內(nèi)化于心、外化于行;要善于運(yùn)用馬克思主義的世界觀和方法論，從哲學(xué)角度來(lái)認(rèn)識(shí)和把握教學(xué)中蘊(yùn)含的矛盾和問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)思想政治教育與知識(shí)體系教育的有機(jī)統(tǒng)一，為國(guó)家培養(yǎng)合格建設(shè)者和可靠接班人。

大學(xué)時(shí)期是青年學(xué)生樹(shù)立“三觀”的關(guān)鍵時(shí)期，具有好學(xué)、好思、好問(wèn)的特質(zhì)。教師要善于抓住學(xué)生可塑性的一面，堅(jiān)持立德樹(shù)人，把思想引導(dǎo)和價(jià)值觀塑造融入教學(xué)之中;要注重學(xué)生意識(shí)形態(tài)方面的正確引領(lǐng)和培育，引導(dǎo)他們及早樹(shù)立理想信念，激發(fā)他們主動(dòng)學(xué)習(xí)的內(nèi)生動(dòng)力;要時(shí)刻以高尚的人格魅力贏得學(xué)生敬仰，以模范的言行舉止感染學(xué)生，引導(dǎo)他們?cè)谟^察、思考、實(shí)踐和領(lǐng)悟中播撒真善美的種子;要堅(jiān)持以學(xué)生為中心，開(kāi)發(fā)設(shè)置一系列辯證統(tǒng)一的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生懂得質(zhì)疑、猜疑、解疑，成為一個(gè)具有創(chuàng)新思維、創(chuàng)造力的人。實(shí)踐證明，生物信息學(xué)課堂上的教學(xué)出彩大多因?yàn)橛谐浞职l(fā)揮主觀能動(dòng)性、努力思考、求真求實(shí)的學(xué)生，即使一些出錯(cuò)學(xué)生的旁逸斜出也會(huì)給教學(xué)注入活力。

（二）唯物辯證，注重理性思維在課堂上的潛移默化傳授

在課堂教學(xué)中，課本內(nèi)容多呈現(xiàn)一般性的解讀、普遍性的結(jié)論和規(guī)律性的認(rèn)識(shí)。若要加深理論的深刻性和科學(xué)性認(rèn)識(shí)，就要求教師注重善用唯物辯證法培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。注重梳理和畫出思維導(dǎo)圖，使知識(shí)在學(xué)生頭腦中形成豎成串、橫成鏈的體系化網(wǎng)絡(luò)。生命大分子無(wú)時(shí)無(wú)刻不在運(yùn)動(dòng)和變化，通過(guò)生物信息學(xué)數(shù)據(jù)解讀系統(tǒng)生物學(xué)問(wèn)題，必須堅(jiān)持普遍聯(lián)系地進(jìn)行分析，培養(yǎng)學(xué)生多個(gè)視角來(lái)思考的習(xí)慣、批判性思維能力和集成決策能力。綜合運(yùn)用分析論證理論（比如還原分析、比較分析、挖掘背景、尋找替代等）以及數(shù)據(jù)挖掘方法（分類、關(guān)聯(lián)分析、聚類分析、異常檢測(cè)等），說(shuō)明和預(yù)測(cè)有哪些問(wèn)題是可以解決的，有哪些是可以計(jì)算的，有哪些僅僅停留在理解層面。例如，生物信息學(xué)可以更好揭示生物“表現(xiàn)型=基因型+環(huán)境”概念。DNA的表觀修飾有近20種，RNA的表觀修飾更多，用生物信息學(xué)對(duì)這些表觀修飾進(jìn)行分析可以擴(kuò)充“中心法則”的概念，也可以解釋為什么表現(xiàn)型不單單由基因型決定，還和所處環(huán)境有關(guān)。矛盾的對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律是唯物辯證的核心，比如給學(xué)生講解人類基因組計(jì)劃可以了解疾病健康和基因遺傳的關(guān)系，但一旦每一個(gè)人的基因組測(cè)序能夠?qū)崿F(xiàn)，則必然會(huì)出現(xiàn)基因歧視和種族滅絕的危險(xiǎn)。

課堂教學(xué)運(yùn)行是一個(gè)師生互動(dòng)生成的動(dòng)態(tài)過(guò)程，教師需要做好預(yù)設(shè)和生成之間的平衡處理，需要聯(lián)系理論動(dòng)態(tài)和前沿?zé)狳c(diǎn)講述某理論的應(yīng)用價(jià)值以引人人勝，需要簡(jiǎn)明扼要地定義理論特點(diǎn)和推理過(guò)程，需要課后全面總結(jié)“預(yù)料之內(nèi)”和“意料之外”的細(xì)節(jié)處理。教師要分清教師主導(dǎo)性和學(xué)生主體性的矛盾、教學(xué)內(nèi)容與邏輯順序上的矛盾、教學(xué)內(nèi)容和受眾對(duì)象非對(duì)等性的矛盾、教學(xué)內(nèi)容和教材內(nèi)容差異性的矛盾、教學(xué)內(nèi)容和時(shí)間應(yīng)用上的矛盾等。課程內(nèi)容設(shè)計(jì)要堅(jiān)持矛盾分析法中的“重點(diǎn)論”思維，既要全面又要突出重點(diǎn)。學(xué)生學(xué)習(xí)課程客觀上存在各章節(jié)時(shí)間分配的對(duì)立，要把主要精力放在基礎(chǔ)理論掌握和應(yīng)用上;另一方面，課程各章節(jié)之間客觀上存在內(nèi)容相關(guān)的統(tǒng)一，也要求學(xué)生了解其他關(guān)聯(lián)章節(jié)。在千頭萬(wàn)緒的各類數(shù)據(jù)庫(kù)中，學(xué)生要善于抓住編程中推理分析的主要矛盾和矛盾的主要方面，玩出高雅，悟出智慧，學(xué)出成績(jī)，活出價(jià)值。

（三）知行合一，注重理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)踐育人

理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐檢驗(yàn)和豐富理論。課程理論抽象、實(shí)踐性強(qiáng)，背后隱藏了許多識(shí)別模式和順序，要求學(xué)生首先掌握生命科學(xué)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)，并擁有數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)可視化和各類編程語(yǔ)言如Python等基礎(chǔ)知識(shí)。產(chǎn)業(yè)界的大數(shù)據(jù)人才，還要求掌握額外的關(guān)鍵技能，如文本挖掘、本體論、數(shù)據(jù)集成、機(jī)器學(xué)習(xí)和信息架構(gòu)等，包括一系列的統(tǒng)計(jì)能力、計(jì)算能力和核心的編程能力，如C++或Java的編碼，或PERL或Python的腳本編寫，能夠控制操作系統(tǒng)如Linux，并具備促使數(shù)據(jù)可視化和建立簡(jiǎn)約優(yōu)美有效的用戶界面的能力。實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，不僅要聯(lián)系本地區(qū)學(xué)生實(shí)際循序漸進(jìn)開(kāi)展理論教學(xué)，更要注重引入實(shí)踐不斷健全課堂教學(xué)環(huán)節(jié)。

完整的生物信息學(xué)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)包含傳統(tǒng)講授、師生討論、上機(jī)實(shí)驗(yàn)和寫作訓(xùn)練。通過(guò)介紹我國(guó)大數(shù)據(jù)領(lǐng)域科學(xué)家的故事，引導(dǎo)學(xué)生崇尚科技創(chuàng)新、精益求精和用戶至上的工匠精神。通過(guò)介紹中國(guó)參與人類基因組計(jì)劃、無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前基因檢測(cè)技術(shù)、癌癥早期診斷等，培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)國(guó)憂國(guó)情懷。在授課中，教師要抓住知識(shí)體系的兩條主線：序列一結(jié)構(gòu)一功能一進(jìn)化;基因組一轉(zhuǎn)錄組一蛋白組一代謝組，多組學(xué)貫穿。教師要善于用接入外部互聯(lián)網(wǎng)的多媒體網(wǎng)絡(luò)教室演示生物信息學(xué)理論、數(shù)據(jù)庫(kù)搜索及軟件應(yīng)用等，便于師生課堂交流。教師在課堂上要鼓勵(lì)學(xué)生隨時(shí)提問(wèn)，培養(yǎng)他們的批判性思維和創(chuàng)新思考能力，將傳統(tǒng)的“傳遞”與“接受”轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動(dòng)的“發(fā)現(xiàn)”和“建構(gòu)”。通過(guò)與學(xué)生心平氣和、推心置腹地交流溝通和答疑解惑，讓學(xué)生產(chǎn)生共鳴。教學(xué)不僅在課堂，更在課后，教師不僅要重視理論知識(shí)的傳授，更要強(qiáng)調(diào)學(xué)生知識(shí)建構(gòu)能力的培養(yǎng)和生信技能的實(shí)際運(yùn)用。要課后指導(dǎo)學(xué)生自己制訂實(shí)踐教學(xué)方案，鼓勵(lì)學(xué)生利用生物信息學(xué)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放課程優(yōu)質(zhì)資源。例如，課堂上在介紹生物信息學(xué)的序列比對(duì)用法后，要求學(xué)生獨(dú)立從公共數(shù)據(jù)庫(kù)下載數(shù)據(jù)，挖掘有用信息完成上機(jī)操作。另外，要充分利用教師申報(bào)的各類科研項(xiàng)目，積極組建學(xué)生團(tuán)隊(duì)開(kāi)展生物信息學(xué)相關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練，提高就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。最后，要通過(guò)寫作體現(xiàn)學(xué)生的邏輯思維和人生感悟，并要求學(xué)生在課堂上通過(guò)幻燈片明晰透徹地報(bào)告所得結(jié)果。學(xué)完課程后，學(xué)生們將有能力進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)搜索、序列比對(duì)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等，最終達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

三、馬克思主義哲學(xué)原理融入生物信息學(xué)教學(xué)實(shí)踐的體會(huì)

馬克思主義哲學(xué)原理內(nèi)涵豐富，蘊(yùn)藏著無(wú)窮魅力，值得我們?nèi)?shí)踐創(chuàng)新。它不僅包含了本文所探討的一些觀點(diǎn)，還包括許多經(jīng)典的思想方法。比如，從有限到無(wú)限去領(lǐng)略基因組變化，從量變到質(zhì)變?nèi)ンw驗(yàn)蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)和代謝網(wǎng)絡(luò)變化，從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)去感悟多序列分析算法規(guī)律，等等，這需要我們不斷實(shí)踐摸索。目前很多課堂面臨學(xué)生思維活動(dòng)活躍度低、師生缺少互動(dòng)和“低頭族”等難題，而育人育才重在育心育腦，因此，在課程教學(xué)中通過(guò)科學(xué)的思維方法傳授科學(xué)知識(shí)顯得愈加迫切。通過(guò)哲學(xué)原理有效融入課堂教學(xué)，使師生共有哲學(xué)思想，就容易達(dá)到同頻共振和培養(yǎng)默契。一方面，促進(jìn)教學(xué)組完善課程設(shè)計(jì)，注重挖掘生物信息學(xué)課程中的哲學(xué)素材，并使用部分哲學(xué)觀點(diǎn)加以說(shuō)明和解釋;另一方面，學(xué)生一旦開(kāi)始注重運(yùn)用哲學(xué)經(jīng)典理論指導(dǎo)學(xué)習(xí)，將方便構(gòu)建起相應(yīng)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，整體把握課程知識(shí)脈絡(luò)的前提和界限，“自覺(jué)”相信馬克思主義哲學(xué)的正確性和指導(dǎo)性。學(xué)生只有把哲學(xué)原理轉(zhuǎn)換成實(shí)踐操作技能，才能將哲學(xué)血肉化，避免花費(fèi)大量時(shí)間刷題和死記硬背概念性、理解性知識(shí)，顯著提高了學(xué)生的動(dòng)手分析能力和創(chuàng)新能力。

綜上所述，在生物信息學(xué)教學(xué)中滲入和體現(xiàn)馬克思主義哲學(xué)原理，符合新時(shí)期人才培養(yǎng)的要求。它不僅有助于學(xué)生提高對(duì)專業(yè)理論知識(shí)內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)，而且可以開(kāi)闊視野、活躍思維，及早樹(shù)立正確的世界觀和方法論。