基于“新发展理念”的医工融合教学探析——以《生物信息学前沿》为例

王 莉，林 佳，曹 蕾，雷天宇

(华北理工大学 生命科学学院，河北 唐山 063210)

党的十九大报告指出，坚持“新发展理念”是新时代坚持和发展中国特色社会主义基本方略的重要原则和组成部分，是中国共产党发展理论对马克思主义在中国的又一次重大升华[1]。2021年1月28日，习近平总书记在党的十九届中央政治局第二十七次集体学习时强调：“新发展理念”对我们党关于发展的价值导向、政治立场、发展模式等重大的政治问题进行了全面系统的阐明。高等院校是“新发展理念”贯彻和落实的重要基地，因此要想贯彻落实好“新发展理念”，高等教育就需要针对“新发展理念”做出相应调整以适应环境的发展和需求，以学生为中心，将“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念应用于高等教育事业，促进教育与人和中国社会的和谐发展。

随着人类基因组计划的启动，生物信息学作为一门集生命科学、计算机科学和数学等多学科为一体的交叉学科正在飞速发展，该学科利用计算机和分析工具收集、解释生物学数据和相关现象，在精准医疗、疾病相关基因的发现、医学数据处理等医学应用方面发挥重要作用。为了满足医疗卫生和“健康中国”国家战略的需求，生物信息专业需要培养医学与生物信息学融合的创新型应用人才，使学生具备能够应用生物信息学方法去解决医学问题的思维模式和能力。这就要求生物信息学教育模式由传统的教育模式向多元化的教育模式转变，即医工融合教育模式。这也是“新发展理念”在生物信息学教育模式中的应用和体现，通过医工融合的教育改革推动生物信息学在医学中的应用和发展，实现生物信息学与医学的深度融合，提升生物信息学教育质量。

目前，医工融合的教育模式已经初见成效，在一定程度上实现了多学科的交叉融合，但是，在实施过程中，医工结合的教学模式仍存在以下问题：

首先，受专业设置、师资等因素的影响，交叉的学科集中于某一学科的偏多，不同学科间的知识点只是进行简单的叠加，并没有进行实质性的融合。以生物信息学为例，由于交叉的医学和生物信息学存在着根本上的差别，学科内容迥然不同，导致医学与生物信息学融合的过程中，明显偏向于生物信息学，培养模式具有局限性，无法真正达到培养医学与生物信息学融合的创新型应用人才的目的。

其次，缺少适用于医工融合的培养模式：学科融合后，与之对应的教学内容、课程设置、教学方法、考核方式和配套师资等，都需要做出相应的调整，否则很难从真正意义上去实现医工融合，并适应学科的进步和发展。

针对上述问题，医工融合的教学模式对生物信息专业的发展既是机遇又是挑战，全面推动和改进医工融合的教学模式迫在眉睫。“新发展理念”的提出为医工融合的创新教育模式指明了发展方向，成为了发展生物信息专业的又一新途径。《生物信息学前沿》是生物信息及生物技术专业的选修课程之一，是一门侧重生物信息前沿基础理论，同时又和医学、生命科学应用相结合的课程。以《生物信息学前沿》教学为例，对基于“新发展理念”的医工融合教学模式进行了实施和探索。

一、以创新为新动力，构建医工融合育人模式

习近平总书记指出，创新是改革开放的生命，改革激活创新引擎。新时代高等教育综合改革，必须以“创新是第一动力，人才是第一资源”为指导思想，全面实施推动新驱动发展战略。在信息化时代，高等教育的创新发展，需要“牢牢把握科技进步的大方向、牢牢把握产业革命的大趋势、牢牢把握集聚人才的大举措”，只有这样，才能培养适应未来社会发展需要、并具有一定国际竞争力的创新型应用人才[2]。目前，随着医学、生物信息学、人工智能等技术的飞速发展，医学诊疗模式发生了很大变化。“健康中国2030”战略规划的提出要求治疗方式由传统的治疗为转变为兼具预防治疗和康养的生命健康全周期医学的新理念。这一理念的提出对生物信息学和医学的发展提出了新的挑战和要求[3]。生物信息学自身交叉学科的特点和专业特色为医工融合教学模式的改革提供了广阔的空间。以创新为动力，在《生物信息学前沿》课程中，结合生物信息学方法和技术，对其在精准医疗、疾病治疗等医学方面的应用进行详细的阐述和讲解，打破生物信息学领域原有的局限性，实现生物信息学前沿技术和医学研究的深度融合。通过在《生物信息学前沿》课程中医工融合创新教学模式的实施，使学生具备应用生物信息学方法解决医学问题所需要的简单的医学知识，培养学生的创新思维，从真正意义上，实现创新型应用人才的培养目标。

二、以协调为新思路，充分发挥医工融合整体效能

协调发展能够满足“人的全面发展”的需求，协调发展能够解决发展过程中各部分关系之间的不平衡，消除长期发展过程中的一些不利因素，对于事物的长期整体平衡的发展十分重要[4]。因此对于高等教育事业持续健康发展，协调是十分重要的内在要求。以协调发展理念推进医工融合教学模式的发展，重点在于促进各学科知识间的协调发展，协调各种教学方法与医工融合教学模式的关系，培养和谐发展的师资团队。

图1 课程体系、教学方法和师资队伍的协调发展

(一)医工融合课程内容的协调发展

《生物信息学前沿》课程受其交叉学科的学科特征，涉及对生物学、医学、信息科学等诸多学科理论知识的协调掌握和应用。在授课内容方面，以“协调发展”为指导思想，对现有授课做出调整，调整同时兼顾医学和生物信息学理论的协调发展、基础知识和前沿应用的协调发展。《生物信息学前沿》课程的知识目标，是通过本课程的学习，深入了解生物信息学的发展方向及国际学术研究前沿，理解生物信息在解决医疗卫生、现代农业、精准医疗、多组学等方面的大数据信息分析及软件开发等方面的应用。因此，教学内容在原有生物信息学理论的基础上，部分授课单元添加了相关的医学理论，在具备了一定简单医学知识的基础上，将生物信息学分析方法与医学应用结合在一起，在教学内容上，实现生物信息学和医学的深度融合，培养学生运用生物信息学方法解决医学问题的创新思维模式。另外，近年来生物信息学在医学中的应用发展迅速，所以课程内容在注重基础性的同时，更应该结合生物信息学和医学的前沿进展，突出课程前沿性。

(二)医工融合教学方法的协调发展

通过课堂教学、新思维探究活动、工程师进课堂和以赛促学等多种教方法的协调发展，使学生在知识、能力、素质等多方面的协调发展，培养能够运用生物信息学知识和方法解决医学领域问题的应用型人才。在课堂教学方面，充分应用讨论法、任务驱动法、案例分析法、启发式等多种教学方法，突出学生的主体地位，强调“师生互动”，避免知识的单一讲授，调动学生主动学习的积极性，提高学习效果。医工融合新思维探究活动围绕医工融合的知识特点，分别设计医学为重点、生物信息为重点以及医工结合的案例实践，开展不同主题的探究活动。学生自由结组，通过资料的收集、课上汇报、小组讨论等过程加以实施，实施过程体现知识的高阶性，教师适当引导，通过探究活动加深学生对医学和生物信息学两个层面知识的融合，培养学生发现问题和解决问题的能力。举办工程师进课堂专题讲座、论坛等教学活动，通过多种教学方式的协调发展，创造条件鼓励学生创新，达到医学知识和生物信息学方法的交叉和学生思维方式拓展的目的。以赛促学依托大学生创新项目，有效增加学生进行实训的机会，达到知识的升华，培养学生社交能力和团结协作能力。

图2 新思维探究活动展示

(三)医工融合师资队伍的协调发展

要想从真正意义上建立医工融合创新教育模式，师资队伍的的协调发展至关重要。在《生物信息学前沿》课程的师资队伍中，增加医学相关专业背景的教师，发展医工结合创新型教学队伍，是医工结合跨学科人才培养的保证。能够有效的避免课程单一的偏向于生物信息学，促进生物信息学和医学的协调发展。课程组教师由生物信息学、医学和专业领域工程师三部分组成，工程师的加入使学生在学习专业知识和方法的同时，也能将这些知识与实践相对应，促进理论和实践的协调发展。多学科教学团队的组建，也为提升专业教学质量提供良好的平台。协调的范围是整体，通过各部分的协调发展，充分发挥整体效能，增强发展的整体性。

三、以绿色为新方向，加强医工融合绿色生态建设

绿色发展理念是“十三五”期间我国经济社会发展必须遵循的基本原则，高等教育也不例外。新时代绿色大学建设，将绿色理念渗透到教学过程的各个方面，达到全方位育人的目的。坚持绿色的发展理念，就是要坚持加强教师师德建设，营造绿色的课堂文化，通过课程思政培养学生的核心素养[5]。

课程全面推动绿色思政建设，从根本上落实立德树人，帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观，追求更高的目标。通过介绍生物信息学的前沿进展，融入国家情怀，树立理想信念；通过讲述基因共线性分析、进化分析等生物信息学前沿领域的最新技术，融入创新思维，树立科学精神；通过讲述生物信息学在医学中的前沿应用，融入实验方法，树立职业道德。形成了“三通过，三融和，三树立”的绿色课堂，实现知识传授与价值引领的高度结合。积极倡导绿色健康的教学方法、学习方式，组织健康高效的课堂教学，学生掌握知识的同时更要掌握正确的学习方法，助力学生健全人格和养成良好行为习惯，提升课堂教学效果[6]，使学生能够适应未来社会需要，实现可持续发展。

教学设计分成课堂讲授、自主探究、工程师进课堂、以赛促学四大模块，每个模块都融入相应的思政元素：

(一)以“前沿技术”启智开展思政教育

在教学过程中，讲述前沿技术，在确保课程知识体系满足生物信息学专业需求的基础上，增加精准医疗、疾病发现等相关新兴生物信息学技术在医学中的应用等教学内容，拓展学生知识掌握度的基础上，通过引入医学案例，培养学生的创新思维和专业素养。

(二)以“经典故事”育德开展思政教育

榜样的力量无穷，榜样的言行充满了正能量，在讲课过程中，讲述国内外生物信息学领域的科学家和科研团队，进行社会主义价值培养，精准发力，使学生在学习知识的同时，在“小”故事中“悟”大道理，培养科研精神。

(三)以“职业规范”准则开展思政教育

职业规范对学生增强自我规范，适应行业需求具有十分重要的意义。因此在授课过程中，通过一些列教学方法和设计，结合生物信息专业的发展及需求，使学生了解本专业的职业规范，引导学生在今后的学习和工作中以职业规范为标准要求自己，培养学生的工匠精神和良好的职业素养。

四、以开放为新机遇，拓展医工融合教育思路

《生物信息学前沿》要丰富课程发展的内涵，要着力拓展学生的国际化视野。通过医工融合的教学模式，加强知识的融通和内化，培养学生的开放性思维。为促进医工融合的教学模式的发展，必须以开放发展为根本理念，开放教育思路。因此在实施过程中，注重“内外”两个层面的开放。首先对内，联合基础医学院举办医工融合教学沙龙，构建平台加强两个学院间教师的沟通和交流。高效利用学校内部的资源，为教师发展创造良好的环境。对外，通过校企合作和学术交流全方位提升学生的能力素质。

图3 医工融合教学沙龙

五、以共享为终目标，全方位推广医工融合教学方法

共享发展坚持“以人为本”，共享理念是医工融合教学模式的最终目标。2016年全国教育工作会议提出了“以共享发展促进教育公平”，为高等教育现代化建设寻找到一个切人点[7]。共享理念能够促进不同学科不同院校间资源共享，实现医工融合教学模式的协调发展。同时，医工融合的教育模式有利于《生物信息学前沿》的创新发展，也能够更好的满足医学和生物信息学的发展，有利于生物信息学人才的培养。以共享医工融合教学模式为目标，坚持“全员育人、全过程育人、全方位育人”。

六、结束语

将新理念的创新、协调、绿色、开放、共享发展融入《生物信息学前沿》的医工融合教学模式，体现了生物信息专业教育的高质量、高效率、公平化、可持续发展的内在规律和要求。创新发展是促进医工融合教育模式发展的新动力，协调发展是推动医工融合健康发展新思路，绿色发展是实现医工融合教育模式可持续发展的新方向，开放发展是拓展医工融合教育思路的必由之路，共享发展是发展医工融合教育模式的最终目标。全方位研习五大发展理念精髓，必能促进医工融合教育模式的新发展，为推动医工融合教学模式的探索提供理论支撑。