茶學(xué)專業(yè)生物信息學(xué)課程教學(xué)探索與實(shí)踐

中圖分類號(hào)S-01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 0517-6611（2025）12-0267-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.10.061

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

ExplorationandPracticeofBioinformaticsTeachinginTeaScienceCourse

TONG Wei，LIFang-dong，GAOQi-juan3etal（1.ShoolofTeaScienc/StateKeyLaboratoryofTeaPlantGermplasmIovation andResoucUalUeie;hooadtel culturalUnivesiee6;hltetiellg，eealUivesit） AbstractTeaienciticalapldisiplie.Underthpiddvelopentofigdatapringthfoaisaalysbiliyf studentstowdoaligtispotgalfrofeoliIislfultlyotd promotethecompreensivedeveopentofteaidustryConsideringtheackofoforaticscoursesinteaajor，tiseportexplosoto integatethealangipacttablsfotisoussableforajorposuacnga tices，improves the education quality and thus to serve the high-qualitydevelopment of tea science and industry.

KeywordsTea science;Bioinformatics;Course establishment; Course teaching reform

茶產(chǎn)業(yè)是我國傳統(tǒng)特色產(chǎn)業(yè)，是踐行“鄉(xiāng)村振興”戰(zhàn)略和“一帶一路”倡議的重要載體。茶學(xué)屬于園藝學(xué)一級(jí)學(xué)科，是我國的特色優(yōu)勢(shì)專業(yè)。近年來，茶學(xué)高等教育規(guī)模不斷擴(kuò)大，開設(shè)茶學(xué)專業(yè)的高校和招生數(shù)量不斷增加[1]。然而，我國高校茶學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)與茶產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展不協(xié)調(diào)的問題也正逐漸顯現(xiàn)，主要體現(xiàn)在“重實(shí)踐、輕理論”現(xiàn)象普遍存在，專業(yè)體系設(shè)置與學(xué)習(xí)內(nèi)容更新滯后，與產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)人才的需求不匹配[1]。這些問題也直接導(dǎo)致茶學(xué)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)參與度不高，獨(dú)立思考能力缺乏，特別是對(duì)基礎(chǔ)理論運(yùn)用到專業(yè)課程以及實(shí)際實(shí)踐的能力有待進(jìn)一步提高。

生物信息學(xué)是現(xiàn)代生命科學(xué)與信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科相互融合而形成的新興交叉學(xué)科。伴隨著人類基因組計(jì)劃的啟動(dòng)和完成以及21世紀(jì)高通量測序技術(shù)的革新和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，生物信息學(xué)已經(jīng)成為現(xiàn)代生命科學(xué)研究領(lǐng)域一個(gè)非常重要的分支，并且成為催生很多新的研究方向和科學(xué)發(fā)現(xiàn)的原動(dòng)力[2]。我國一些高校在生物、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)以及計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)等本科專業(yè)中設(shè)置了生物信息學(xué)課程，教學(xué)內(nèi)容主要是基本知識(shí)的教授以及數(shù)據(jù)算法分析等[3] 。

基于生物信息學(xué)交叉分析的基因組學(xué)、群體遺傳學(xué)和分子育種等在茶學(xué)研究中已經(jīng)取得了較好的開端。例如，茶樹基因組圖譜的破譯、茶樹群體遺傳和分子育種應(yīng)用等，使得茶樹生物學(xué)研究已步入后基因組時(shí)代，以基因組、轉(zhuǎn)錄組、代謝組等為代表的多組學(xué)在茶學(xué)研究中的基礎(chǔ)性作用愈發(fā)重要[4]。然而，受限于傳統(tǒng)的茶學(xué)專業(yè)課程大綱和課程設(shè)置，目前茶學(xué)專課程鮮有前沿的生物信息學(xué)、基因組學(xué)等基本理論和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程，導(dǎo)致教學(xué)上茶學(xué)專業(yè)學(xué)生對(duì)于茶樹的基本信息，如植物分類與系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系、基因組特征、現(xiàn)代育種方法等方面的知識(shí)相對(duì)缺乏。因此，針對(duì)茶學(xué)這一門應(yīng)用型學(xué)科，如何深人理解茶學(xué)基礎(chǔ)研究產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，以及如何從數(shù)據(jù)中凝練并解讀問題背后的生物學(xué)機(jī)制是當(dāng)前茶學(xué)教學(xué)研究中的重要問題。切實(shí)提高茶學(xué)專業(yè)學(xué)生對(duì)生物大數(shù)據(jù)的生物信息學(xué)分析能力是專業(yè)培養(yǎng)的重要目標(biāo)、是全面開展理論和應(yīng)用學(xué)習(xí)，促進(jìn)茶學(xué)專業(yè)全方位發(fā)展的關(guān)鍵途徑。鑒于此，筆者從茶學(xué)專業(yè)中生物信息學(xué)課程缺乏這一問題出發(fā)，探索如何通過從課程理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作相結(jié)合來開設(shè)適合茶學(xué)專業(yè)的生物信息學(xué)課程，進(jìn)而提高茶學(xué)專業(yè)學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力，服務(wù)于茶產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐。

1茶學(xué)及生物信息學(xué)學(xué)科發(fā)展情況分析

1.1茶學(xué)學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀茶學(xué)是我國的特色優(yōu)勢(shì)專業(yè)，隸屬于園藝學(xué)一級(jí)學(xué)科，既是一門具有悠久歷史的傳統(tǒng)學(xué)科，亦是一門涉及自然科學(xué)和人文科學(xué)的現(xiàn)代學(xué)科。我國茶學(xué)高等教育始于1949年上海復(fù)旦大學(xué)茶業(yè)專修科，至今已形成了以本?？?，兼顧碩士、博士研究生培養(yǎng)的茶學(xué)教育體系，為中國茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展輸送了大量的專業(yè)人才。近年來，茶學(xué)高等教育規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，招生規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)增。截止2020年，全國涉茶本科高校達(dá)到32所，全國茶學(xué)在校生合計(jì)15000余人，招收研究生的高校和科研院所達(dá)到26個(gè)（“十四五專題解讀一茶學(xué)高等教育與學(xué)科發(fā)展”，中國茶葉流通協(xié)會(huì)）。根據(jù)《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》，茶學(xué)專業(yè)按照《植物生產(chǎn)類（0901）教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行[5]。培養(yǎng)的學(xué)生除了要具備良好的科學(xué)素養(yǎng)和精神、有社會(huì)責(zé)任感、有團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和國際視野之外，還應(yīng)具有扎實(shí)的生物學(xué)基礎(chǔ)，掌握茶學(xué)的基本知識(shí)和實(shí)踐技能，了解學(xué)科前沿，具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。然而，我國茶學(xué)高等教育與學(xué)科建設(shè)中也存在一些問題，主要包括涉茶高?？焖僭黾訉?dǎo)致專業(yè)教師匱乏、高?？蒲信c茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展聯(lián)系不緊密、高校人才培養(yǎng)機(jī)制不能很好適應(yīng)茶產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展需求等問題（“十四五專題解讀—一茶學(xué)高等教育與學(xué)科發(fā)展”，中國茶葉流通協(xié)會(huì)）。

茶學(xué)是典型的應(yīng)用型學(xué)科。茶學(xué)高等教育與學(xué)科發(fā)展是茶葉產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本，是推動(dòng)和引領(lǐng)茶產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新與升級(jí)的關(guān)鍵力量。當(dāng)前，茶學(xué)專業(yè)正處于蓬勃發(fā)展的黃金時(shí)期，加強(qiáng)茶學(xué)學(xué)科建設(shè)是順應(yīng)茶產(chǎn)業(yè)及教育體系發(fā)展趨勢(shì)的正確舉措。姜仁華等[分析了我國茶學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)，強(qiáng)調(diào)了與新興學(xué)科融合以及多學(xué)科領(lǐng)域聯(lián)合攻關(guān)是加快茶學(xué)基礎(chǔ)理論發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新、提出綜合和集成的解決思路和方案的重要途徑?，F(xiàn)代生物學(xué)理論和技術(shù)的快速發(fā)展，例如生物信息學(xué)、分子生物學(xué)等，顯著提升了茶學(xué)基礎(chǔ)研究水平以及栽培育種技術(shù)的突破；而大數(shù)據(jù)和人工智能的發(fā)展也將促進(jìn)茶葉向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、加工自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化、定向化的升級(jí)。2021年3月22日，習(xí)近平總書記在福建武夷山考察調(diào)研時(shí)指出，要把“茶文化、茶產(chǎn)業(yè)、茶科技”統(tǒng)籌起來，也充分體現(xiàn)了加強(qiáng)茶學(xué)各領(lǐng)域間以及不同學(xué)科之間協(xié)同創(chuàng)新的重要性。1.2生物信息學(xué)學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀生物信息學(xué)是隨著人類基因組計(jì)劃而興起的一門交叉學(xué)科，是現(xiàn)代生命科學(xué)、信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科之間的融合創(chuàng)新[7]。生物信息學(xué)的實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)處理和分析不同類型的生物學(xué)數(shù)據(jù)，揭示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的生物學(xué)意義，并對(duì)生物的生命活動(dòng)規(guī)律進(jìn)行總結(jié)[3]。生物信息學(xué)可通過對(duì)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理進(jìn)而為生產(chǎn)實(shí)踐提供理論指導(dǎo)。20世紀(jì)末以來，隨著生物信息學(xué)的快速發(fā)展，基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)等相繼蓬勃興起[8]，促使生物信息學(xué)在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境科學(xué)、信息技術(shù)等學(xué)科的研究中得到廣泛應(yīng)用，為這些領(lǐng)域的持續(xù)性發(fā)展與學(xué)科前沿突破奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)。

我國生物信息學(xué)本科教育起步較晚，2002年才開始設(shè)立生物信息學(xué)本科專業(yè)。截止2024年，開設(shè)此專業(yè)的高校也僅有52所[9]。但是，鑒于生物信息學(xué)重要性，我國許多高校在不同專業(yè)上也相繼開設(shè)了生物信息學(xué)課程。不同專業(yè)中生物信息學(xué)課程的教學(xué)側(cè)重點(diǎn)也有所不同，例如在生物、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)等本科專業(yè)中的教學(xué)內(nèi)容注重于基本技能的應(yīng)用，而計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)等專業(yè)的生物信息學(xué)課程側(cè)重?cái)?shù)據(jù)算法等基礎(chǔ)理論[3]。但是生物信息學(xué)課程體系中也存在一些關(guān)鍵問題，如課程時(shí)間安排不合理、教材建設(shè)不完善、教學(xué)方法過時(shí)和師資力量薄弱等[10]。在生物大數(shù)據(jù)背景下，不同專業(yè)學(xué)生的生物信息學(xué)學(xué)習(xí)難點(diǎn)也有所差異，具有生物學(xué)背景的學(xué)生可能需要花費(fèi)更多時(shí)間學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程知識(shí)，而具有計(jì)算機(jī)科學(xué)背景的學(xué)生在理解生物學(xué)問題時(shí)更具挑戰(zhàn)性[3]?？上驳氖?，由于對(duì)生物信息學(xué)重視程度的不斷增加，2018年我國教育部發(fā)布的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》要求將生物信息學(xué)開設(shè)為生物科學(xué)類專業(yè)的必修課程[5]，這無疑將極大地促進(jìn)生物信息學(xué)的發(fā)展，為充分發(fā)掘生物信息學(xué)的交叉應(yīng)用潛力奠定了基礎(chǔ)。

1.3生物信息分析在茶學(xué)科研與教學(xué)中的發(fā)展隨著茶樹基礎(chǔ)生物學(xué)的快速發(fā)展和測序技術(shù)的革新，基于生物信息學(xué)交叉分析的基因組、群體遺傳和分子育種等研究在茶學(xué)中已經(jīng)取得了較好的開端，比如茶樹基因組和遺傳變異圖譜的破譯、茶樹群體結(jié)構(gòu)和遺傳多樣性演化機(jī)制解析和分子育種數(shù)據(jù)應(yīng)用等[4.11-12]。特別是茶樹基因組的解析促使茶樹生物學(xué)研究步人后基因組時(shí)代，以生物信息學(xué)為代表的交叉科學(xué)在茶樹以基因組學(xué)等為代表的多組學(xué)研究中的基礎(chǔ)性作用愈發(fā)重要。例如，依賴生物信息學(xué)的快速發(fā)展，茶樹基因組/泛基因組研究近些年取得了突破性進(jìn)展，茶學(xué)研究者們先后解析了20余個(gè)代表性國家級(jí)或省級(jí)重要茶樹品種的基因組以及1000余份栽培和野生茶樹的全基因組遺傳變異圖譜，極大地促進(jìn)了茶樹基礎(chǔ)生物學(xué)的快速發(fā)展[13]。然而受限于傳統(tǒng)的茶學(xué)專業(yè)的課程大綱和課程設(shè)置，目前茶學(xué)專業(yè)內(nèi)的基本課程學(xué)習(xí)鮮有前沿的生物信息學(xué)、基因組學(xué)等基本理論和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程，導(dǎo)致茶學(xué)專業(yè)學(xué)生對(duì)茶樹最基本的植物特性認(rèn)識(shí)極度缺乏，大部分茶學(xué)專業(yè)學(xué)生對(duì)于茶樹的基本信息，如植物分類、基因組特征、馴化歷史、現(xiàn)代育種手段方法等方面的知識(shí)涉及較少。系統(tǒng)了解茶樹的基本植物特征習(xí)性，基于研究其遺傳背景的基因組學(xué)、遺傳學(xué)和分子生物學(xué)等基礎(chǔ)生物學(xué)理論，借助前沿生物信息學(xué)的研究方法，并通過進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)予以應(yīng)用是從根本和源頭促進(jìn)茶學(xué)專業(yè)全方位發(fā)展，提高茶學(xué)專業(yè)學(xué)生理論和實(shí)踐能力，進(jìn)而支撐茶產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵途徑。

然而，針對(duì)茶學(xué)這一門應(yīng)用型學(xué)科，除了上述現(xiàn)狀之外，另外一個(gè)重要的問題是學(xué)生對(duì)茶學(xué)基礎(chǔ)研究產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的理解和分析不夠深入，難以從數(shù)據(jù)中凝練并解讀問題背后的原因，導(dǎo)致無法將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為開展實(shí)踐應(yīng)用的動(dòng)力。因此，切實(shí)提高茶學(xué)專業(yè)學(xué)生的數(shù)據(jù)分析，特別是與茶樹栽培育種相關(guān)的生物信息學(xué)分析，包括與加工和品控相關(guān)的數(shù)據(jù)建模分析等，是提高茶學(xué)專業(yè)學(xué)生的將基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐能力的重要方法和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。

2茶學(xué)專業(yè)生物信息學(xué)課程教學(xué)中存在的問題

2.1教學(xué)課程交叉融合不足茶學(xué)是一門典型的應(yīng)用型植物生產(chǎn)類學(xué)科，茶學(xué)專業(yè)本科教學(xué)課程體系主要由公共基礎(chǔ)、大類專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課三類課程組成。茶學(xué)本科教學(xué)的專業(yè)核心課程主要以栽培育種、茶葉生物化學(xué)、茶葉加工和審評(píng)檢驗(yàn)等為主，公共基礎(chǔ)課和大類專業(yè)基礎(chǔ)課中有計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)與應(yīng)用、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)、遺傳學(xué)等少量的與生物信息學(xué)相關(guān)的課程[5]。然而，以本校茶學(xué)課程安排為例，公共基礎(chǔ)課和大類專業(yè)基礎(chǔ)課（包含基本生物信息學(xué)相關(guān)的生物學(xué)課程）的開設(shè)時(shí)間集中在第一至第四學(xué)期，而專業(yè)核心課則主要在第五學(xué)期以后，二者開設(shè)和學(xué)習(xí)時(shí)間跨度較大，學(xué)生難以將不同課程所學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)知識(shí)系統(tǒng)結(jié)合起來并予以應(yīng)用。此外，生物信息學(xué)課程以及與生物信息學(xué)相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課程（如基因組學(xué)等），也尚未以必修或者選修的形式在茶學(xué)專業(yè)中開設(shè)。因此，有必要通過生物信息學(xué)課程的合理開設(shè)，并同時(shí)輔以開設(shè)生物信息學(xué)專業(yè)的其他核心課程，提高茶學(xué)專業(yè)學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)的充分了解和系統(tǒng)深人學(xué)習(xí)，進(jìn)而利用學(xué)科交叉解決當(dāng)前限制茶科技發(fā)展的關(guān)鍵問題，促進(jìn)茶學(xué)學(xué)科全方位發(fā)展。

2.2師資隊(duì)伍建設(shè)有待提升教師是課程教學(xué)實(shí)施的主體，教師專業(yè)水平的高低直接影響著教學(xué)效果的好壞。傳統(tǒng)專業(yè)型學(xué)科，如茶學(xué)，經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展，已經(jīng)積累了一大批具有堅(jiān)實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)秀教師隊(duì)伍，涵蓋了茶學(xué)專業(yè)的各個(gè)方面，為茶學(xué)學(xué)科發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。然而，生物信息學(xué)作為一門新興的交叉學(xué)科，發(fā)展時(shí)間較短，導(dǎo)致具備專業(yè)教學(xué)能力的教師整體偏少，且很多教師并未經(jīng)過生物信息學(xué)專業(yè)訓(xùn)練，對(duì)學(xué)科的系統(tǒng)了解不足。這些教師可能具有深厚的遺傳學(xué)、基因組學(xué)和分子生物學(xué)等生物學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，但是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)知識(shí)相對(duì)薄弱。目前很多醫(yī)學(xué)或農(nóng)林類高校的生物信息學(xué)課程任課教師是在承擔(dān)教學(xué)任務(wù)后，邊學(xué)邊教，教學(xué)相長，教學(xué)水平才得以逐漸提高。而直接引進(jìn)計(jì)算機(jī)專業(yè)教師從事生物信息學(xué)教授，則也面臨生物學(xué)知識(shí)缺乏等不可避免的問題[14]

2.3教學(xué)方式方法創(chuàng)新有待改進(jìn)茶學(xué)和生物信息學(xué)學(xué)科均是實(shí)踐導(dǎo)向的應(yīng)用型學(xué)科，需要將理論結(jié)合實(shí)際并進(jìn)行學(xué)科間融合創(chuàng)新，因此在茶學(xué)專業(yè)中開展生物信息學(xué)類課程教學(xué)時(shí)需格外注意二者的異同并進(jìn)行交叉以達(dá)到互相促進(jìn)的目的。該過程中的教學(xué)方式方法既不能完全依賴枯燥的傳統(tǒng)宣講教學(xué)，也不能完全脫離基于課本的理論學(xué)習(xí)而開展過多的實(shí)踐練習(xí)，否則都將會(huì)導(dǎo)致課程教學(xué)不平衡，最終影響教學(xué)效果。以本校開設(shè)的生物信息學(xué)公共選修課為例，受限于課程性質(zhì)和軟硬件設(shè)施，當(dāng)前教學(xué)依賴課堂知識(shí)點(diǎn)講解，主要通過課件和板書進(jìn)行，任課教師經(jīng)常需要花費(fèi)大量課堂時(shí)間反復(fù)講解/推演關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，此前也沒有實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`教學(xué)安排，導(dǎo)致課程進(jìn)展緩慢，達(dá)不到預(yù)期的授課效果。而生物信息學(xué)需要將理論知識(shí)通過實(shí)踐或?qū)嶒?yàn)教學(xué)和具體案例進(jìn)行應(yīng)用拓展，才能加強(qiáng)學(xué)生對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的理解和實(shí)際應(yīng)用。針對(duì)農(nóng)業(yè)院校生物信息學(xué)教學(xué)過程存在的問題，王波等[15]對(duì)生物信息學(xué)課程采取線上線下混合教學(xué)、并充分利用微視頻開展課堂教學(xué)、引入最新科技論文教學(xué)以及課堂討論和小測等教學(xué)方法的改革達(dá)到提升教學(xué)效果的目的。這些舉措比較符合生物信息學(xué)的課程特點(diǎn)，值得借鑒和進(jìn)一步的深入優(yōu)化。

2.4教學(xué)設(shè)施不夠完備高校實(shí)驗(yàn)室是開展教學(xué)和科研工作的必備場所，是茶學(xué)等應(yīng)用型學(xué)科的關(guān)鍵教學(xué)設(shè)施[16]茶學(xué)專業(yè)和生物信息學(xué)對(duì)實(shí)踐教學(xué)的要求較高，合理的實(shí)踐或?qū)嶒?yàn)教學(xué)可以極大提高教學(xué)效果，促進(jìn)茶學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)領(lǐng)域的發(fā)展。當(dāng)前茶學(xué)專業(yè)設(shè)置生物信息學(xué)課程的高校較少，配置生物信息學(xué)所需的軟硬件教學(xué)設(shè)施和實(shí)驗(yàn)室缺乏。此外，對(duì)于農(nóng)林類高校，單獨(dú)搭建用于非專業(yè)核心課程的計(jì)算機(jī)機(jī)房并配置生物信息學(xué)軟硬件設(shè)備，進(jìn)而建設(shè)生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)室可能具有一定難度。因此，通過與同校計(jì)算機(jī)或理學(xué)等以教學(xué)見長的專業(yè)開展合作共建，可能是進(jìn)行茶學(xué)專業(yè)生物信息學(xué)教學(xué)，特別是實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)的有效方法之一。

3茶學(xué)專業(yè)中生物信息學(xué)課程教學(xué)改革措施

3.1建立健全茶學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)中生物信息學(xué)類課程體系茶學(xué)是一門應(yīng)用型學(xué)科，生物信息學(xué)作為一門典型的應(yīng)用導(dǎo)向的交叉學(xué)科，二者的深度交叉融合對(duì)全方面促進(jìn)茶學(xué)學(xué)科發(fā)展以及“茶文化、茶產(chǎn)業(yè)、茶科技”三茶統(tǒng)籌發(fā)展具有重要作用。這個(gè)過程不但需要在教學(xué)中融合基礎(chǔ)生物學(xué)學(xué)科的知識(shí)儲(chǔ)備，如基因組學(xué)、分子生物學(xué)等，還需要具有數(shù)學(xué)、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)等基礎(chǔ)理論作為支撐。在農(nóng)學(xué)專業(yè)生物信息學(xué)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生的生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)也相對(duì)較為薄弱，導(dǎo)致生物信息學(xué)教師在教授基本生物信息學(xué)基本知識(shí)的同時(shí)，需要占用較多的課堂時(shí)間對(duì)于分子生物學(xué)、基因組學(xué)和基因工程等生物學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)充[15]。雖然茶學(xué)專業(yè)學(xué)生們可以通過旁聽或選修課的形式進(jìn)行生物信息學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，但系統(tǒng)性和全面性均有很大程度的欠缺，特別是依賴計(jì)算機(jī)機(jī)房等設(shè)備的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)難以實(shí)現(xiàn)。因此，通過必修或選修形式開設(shè)生物信息學(xué)以及與生物信息學(xué)密切相關(guān)的核心課程，是促進(jìn)學(xué)科交叉與全面發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。對(duì)茶學(xué)專業(yè)來說，在本科第三至第五學(xué)期之間，開設(shè)生物信息學(xué)類必修或選修課程，可以讓學(xué)生快速建立起公共基礎(chǔ)課和茶學(xué)專業(yè)課程之間的聯(lián)系并進(jìn)行交叉融合，進(jìn)而利用生物信息學(xué)類前沿技術(shù)方法高效開展茶學(xué)基礎(chǔ)生物學(xué)教學(xué)和研究，促進(jìn)茶學(xué)學(xué)科全方位發(fā)展。此外，在開設(shè)茶學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)生物信息學(xué)理論課程之外，也需同步開設(shè)生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐課程，幫助對(duì)生物信息學(xué)感興趣的學(xué)生更加深人了解課程內(nèi)容及具體的實(shí)踐應(yīng)用方向。鑒于此，本團(tuán)隊(duì)在前期開展生物信息學(xué)公選課的基礎(chǔ)上，已在茶學(xué)專業(yè)中開設(shè)了生物信息學(xué)的專業(yè)內(nèi)選修課，以期在茶學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)中開展生物信息學(xué)課程的教學(xué)探索。下一步，我們還將繼續(xù)探索生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐課程的開設(shè)方式方法，輔助茶學(xué)專業(yè)生物信息學(xué)課程體系的全面發(fā)展。

3.2完善生物信息學(xué)軟硬件設(shè)施建設(shè)和運(yùn)行機(jī)制除了專業(yè)類課程體系有待進(jìn)一步健全之外，師資隊(duì)伍建設(shè)、選擇或編制適合茶學(xué)專業(yè)學(xué)生的參考教材、教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等也是在茶學(xué)專業(yè)中開展生物信息學(xué)教學(xué)的必要條件。當(dāng)前，大多數(shù)農(nóng)林類高等學(xué)校的生物信息學(xué)授課教師都具有較強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)技能，但多數(shù)可能未經(jīng)過生物信息學(xué)專業(yè)訓(xùn)練。針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)教師缺乏生物學(xué)知識(shí)的問題，一些高校要求相關(guān)教師學(xué)習(xí)生物專業(yè)核心課程并通過考試，以彌補(bǔ)生物學(xué)專業(yè)知識(shí)不足，進(jìn)而開展生物信息學(xué)教學(xué)[14]。然而，此舉并不能從根本上彌補(bǔ)當(dāng)前問題，可能還會(huì)進(jìn)一步壓縮授課教師開展教學(xué)和科研工作的時(shí)間，影響教學(xué)效果提升。安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶學(xué)專業(yè)之前尚未開設(shè)生物信息學(xué)類課程，其中的一個(gè)主要原因是鮮有從事相關(guān)教學(xué)和科研的專業(yè)教師。因此，及時(shí)補(bǔ)充計(jì)算機(jī)和生物學(xué)或園藝學(xué)學(xué)科交叉師資是開展茶學(xué)等專業(yè)生物信息學(xué)課程教學(xué)的重要基礎(chǔ)。通過引進(jìn)一些本科學(xué)習(xí)生物信息學(xué)、碩博從事生物學(xué)研究;或者本科從事生物學(xué)學(xué)習(xí)，碩博從事生物信息學(xué)教學(xué)研究的師資，并通過一段時(shí)間茶學(xué)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，可能是茶學(xué)等專業(yè)進(jìn)行生物信息學(xué)教學(xué)的有效方法。

此外，根據(jù)茶學(xué)專業(yè)特點(diǎn)選擇合適的生物信息學(xué)理論教材、實(shí)踐教學(xué)教材以及主講內(nèi)容，或者根據(jù)需求編制專業(yè)教材也是進(jìn)行茶學(xué)專業(yè)生物信息學(xué)教學(xué)的重要保證。除了基本理論通用外，與其他模式植物相比，茶樹的生物信息學(xué)研究也具有一些難點(diǎn)，例如茶樹基因組雜合度極高、重復(fù)序列含量極豐富、基因組大以及進(jìn)化和馴化歷史復(fù)雜等[]。這些因素導(dǎo)致開展茶樹的生物信息學(xué)研究可能需要專門的手段和方法。同時(shí)，也正是因?yàn)椴铇浠蚪M的特點(diǎn)，進(jìn)行生物信息學(xué)課程時(shí)間和實(shí)驗(yàn)課程時(shí)，需要更完備的硬件設(shè)施支撐，以達(dá)到開展實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。對(duì)于農(nóng)林類高校，單獨(dú)建設(shè)用于非專業(yè)核心課程的計(jì)算機(jī)機(jī)房并配置適合生物信息學(xué)硬件設(shè)施具有一定難度。因此，與同校計(jì)算機(jī)或數(shù)學(xué)專業(yè)等方向開展合作，充分利用茶學(xué)專業(yè)以及計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)專業(yè)的硬件設(shè)施和計(jì)算資源，并經(jīng)過學(xué)校和學(xué)院合理的課程安排是當(dāng)前開展茶學(xué)專業(yè)生物信息學(xué)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)課程的有效方法。

3.3優(yōu)化理論和實(shí)踐課程教學(xué)方式針對(duì)茶學(xué)專業(yè)和農(nóng)業(yè)院校生物信息學(xué)教學(xué)過程中存在的問題，通過線上線下混合式教學(xué)和理論實(shí)踐并行教學(xué)是當(dāng)前開展茶學(xué)生物信息學(xué)教學(xué)的主要方法。此外，也可探索將翻轉(zhuǎn)課堂、項(xiàng)目式教學(xué)法、案例教學(xué)等已應(yīng)用于生物信息學(xué)教學(xué)的模式在茶學(xué)中進(jìn)行實(shí)踐[17-18]。基于課本的傳統(tǒng)宣講教學(xué)方式雖然枯燥，但是對(duì)于理解專業(yè)術(shù)語和算法理論等確是必不可少的，在此基礎(chǔ)上，通過不斷更新教學(xué)內(nèi)容、加強(qiáng)實(shí)踐和應(yīng)用教學(xué)、合理融入思政教育等方式促進(jìn)茶學(xué)生物信息學(xué)課程教學(xué)。

在教學(xué)方式上，授課教師可嘗試組建多學(xué)科背景團(tuán)隊(duì)，并利用互相聽課和教學(xué)研討等進(jìn)行合作教學(xué)。在教學(xué)安排上，計(jì)算機(jī)知識(shí)較多的內(nèi)容（如序列比對(duì)算法，數(shù)據(jù)庫使用），由計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)較為豐富的老師進(jìn)行講解；涉及生物學(xué)和茶學(xué)知識(shí)較多的內(nèi)容（如茶樹基因組、遺傳育種、PCR、引物設(shè)計(jì)、核酸序列分析等）則由茶學(xué)專業(yè)老師講解和實(shí)訓(xùn)操作。同時(shí)，鼓勵(lì)茶學(xué)專業(yè)學(xué)生選修計(jì)算機(jī)類的課程。針對(duì)課堂教學(xué)，可以采取“理論 + 實(shí)例”的教學(xué)方法，針對(duì)具體問題引入最新的科技文獻(xiàn)來開展教學(xué)，結(jié)合課內(nèi)小組匯報(bào)和課堂討論等，讓學(xué)生通過具體案例了解最新的科研動(dòng)態(tài)。針對(duì)課程考核，加大實(shí)踐課程學(xué)時(shí)及其在課程考核中的占比對(duì)在茶學(xué)中開展生物信息學(xué)教學(xué)也至關(guān)重要。此外，在開展理論考核的基礎(chǔ)上，可將課內(nèi)小組匯報(bào)等的成績計(jì)算入平時(shí)成績，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。對(duì)于實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)，根據(jù)茶學(xué)的特點(diǎn)，將一些實(shí)踐實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的對(duì)象轉(zhuǎn)變?yōu)椴铇?，讓學(xué)生直接感受生物信息學(xué)在茶學(xué)科學(xué)研究中的應(yīng)用；同時(shí)也可開展一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐內(nèi)容，提高學(xué)生參與性、動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維。此外，針對(duì)課程教學(xué)可能出現(xiàn)的生物信息學(xué)英語專業(yè)詞匯較多問題，可與茶葉專業(yè)英語相關(guān)老師溝通，在茶葉專業(yè)英語教學(xué)中增加與生物信息學(xué)類課程相關(guān)的基礎(chǔ)生物學(xué)英語教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率和教學(xué)效果。

4結(jié)語

茶學(xué)基礎(chǔ)生物學(xué)研究已步人后基因組學(xué)階段，生物大數(shù)據(jù)呈指數(shù)性爆發(fā)，在茶學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)中開設(shè)生物信息學(xué)類課程對(duì)促進(jìn)茶學(xué)的科研和教學(xué)發(fā)展具有雙重作用。本校茶學(xué)專業(yè)目前已開設(shè)生物信息學(xué)課程。該課程經(jīng)過多年公共選修課的開設(shè)實(shí)踐，目前以專業(yè)選修課的形式在茶學(xué)專業(yè)中開展。該課程當(dāng)前由茶學(xué)專業(yè)中包含教授和副教授的教學(xué)團(tuán)隊(duì)組成，教師們的專業(yè)方向既有生物信息學(xué)專業(yè)，也有生物化學(xué)與分子生物學(xué)、茶學(xué)等專業(yè)，團(tuán)隊(duì)人員配置結(jié)構(gòu)合理。該課程當(dāng)前的選修率幾乎為 100% ，說明學(xué)生對(duì)該類課程的興趣較濃厚。此外，針對(duì)如上所述的茶學(xué)專業(yè)生物信息學(xué)課程教學(xué)中存在的問題，對(duì)該課程教學(xué)體系和方式方法等進(jìn)行了一些改革和實(shí)踐，然而目前的理論和實(shí)踐教學(xué)仍處于探索之中。例如，目前尚未開設(shè)生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程、適合茶學(xué)專業(yè)的教材缺乏以及教學(xué)方法仍以課堂理論教學(xué)為主等。在茶學(xué)專業(yè)中開設(shè)生物信息學(xué)課程僅僅是開始，未來還需要所有茶學(xué)教學(xué)和科研工作者們共同努力，不斷完善和提高茶學(xué)專業(yè)教學(xué)，以適應(yīng)應(yīng)用型專業(yè)人才培養(yǎng)的需要，更好地落實(shí)習(xí)近平總書記關(guān)于“茶文化、茶產(chǎn)業(yè)、茶科技”三茶統(tǒng)籌發(fā)展的重要指示。

參考文獻(xiàn)

[1]陳濤林，劉建軍，艾于杰，等.茶產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化背景下我國高校茶學(xué)專業(yè)本科人才培養(yǎng)與教學(xué)改革的探討[J].茶葉通訊，2022，49（3）：418-422.

[2]葛劍徽.生物信息學(xué)發(fā)展?fàn)顩r簡介[J].科研信息化技術(shù)與應(yīng)用，2009（3） ：2-6.

[3]王順才，王弋博，賈貞，等.地方本科高校生物信息學(xué)課程教學(xué)探索與實(shí)踐[J].高等理科教育，2020（5）：107-111.

[4]XIA E H，TONG W，WU Q，et al.Tea plant genomics：Achievements，chal-lengesand perspectives[J].Horticulture research，2O2O，7（1）：1-19.

[5］教育部高等學(xué)校教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì).普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：高等教育出版社，2018：238.

[6]姜仁華，熊興平，姚明哲.我國茶葉科技“十三五\"進(jìn)展及“十四五”發(fā)展思考[J].中國茶葉，2021，43（9）：17-24.

[7]張力，劉曉鈺，張雨溪，等.生物信息學(xué)課程項(xiàng)目式教學(xué)模式改革探索[J].高教學(xué)刊，2023，9（5）：45-48.

[8]賀福初.大發(fā)現(xiàn)時(shí)代的“生命組學(xué)”（代序）[J].中國科學(xué)：生命科學(xué)，2013，43（1） ：1-15.

[9]生物信息專業(yè)排名：2024—2025中國大學(xué)本科教育專業(yè)排名[EB/OL].[2024-08-22].http：//www.nseac.com/eva/CUSE.php.

[10]蘭雨佳，肖云.大數(shù)據(jù)時(shí)代生物信息學(xué)課程體系改革研究[J].中國繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育，2023，15（7）：6-9.

[11]XIAEH，TONGW，HOUY，etal.Thereference genomeof tea plant andresequencing of 81 diverse accessions provide insights into its genome e-volution and adaptation[J].Molecular plant，202O，13（7） ：1013-1026.

[12]TONGW，WANGYL，LIFD，etal.Genomicvariationof363diverseteaaccessions unveils the genetic diversity，domestication，and structural vari-ations associated with tea adaptation[J].Journal of integrativeplantbiolo-gy，2024，66（10）：2175-2190.

[13] CHEN S，WANG P J，KONG WL，et al.Gene mining and genomics-assis-tedbreeding empowered by the pangenome of tea plant Camellia sinensis[J].Nature plants，2023，9（12）：1986-1999.

[14］田野，石曉衛(wèi)，張靖，等.生物類專業(yè)生物信息學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐研究[J].教師，2023（26）：114-116.

[15]王波，馮發(fā)強(qiáng).農(nóng)學(xué)專業(yè)《生物信息學(xué)》課程混合式教學(xué)研究與實(shí)踐[J].教育現(xiàn)代化，2021，8（92）：81-83.

[16]劉升銳，蔣家月，李葉云.茶樹育種學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)探索[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，49（12）：278-279，282.

[17]孫吉康，曾柏全，韓文軍.林業(yè)院校生物信息學(xué)課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J].生物化工，2022，8（2）：78-80.

[18]馬立飛，張立娟，吳婷婷，等.基于翻轉(zhuǎn)課堂的項(xiàng)目式教學(xué)模式在生物信息學(xué)課程中的教學(xué)探索[J].河北北方學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2019，35（2） ：114-116.