當(dāng)AI+HI交互融入生命科學(xué)課堂 ——《分子生物學(xué)》課程教學(xué)改革紀(jì)實(shí)
南湖新聞網(wǎng)訊(記者 匡敏 學(xué)通社記者 陳雨欣)近日,由生物醫(yī)學(xué)與健康學(xué)院、生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院周志鵬、姚帆教授主講的《分子生物學(xué)》課程期末考核在二教203教室拉開帷幕,同學(xué)們帶著利用AI設(shè)計(jì)的功能小肽方案走上講臺(tái),自信展示其邏輯思路、技術(shù)路線和技術(shù)應(yīng)用前景等。每一位同學(xué)展示結(jié)束,臺(tái)下都掌聲雷動(dòng),而此起彼伏的提問,也讓課堂氣氛不斷被點(diǎn)燃……
小組代表展示實(shí)踐成果(學(xué)通社記者 張玲玲 攝)
AI賦能、科技創(chuàng)新與人才培養(yǎng)深度融合、教師與助教共促……日前,記者走進(jìn)《分子生物學(xué)》課程,深刻感受“人工智能+人類智慧”(AI+HI)深度交互的課程改革帶來的新變化。
源起:以理念創(chuàng)新引領(lǐng)行動(dòng)破題
人工智能技術(shù)的進(jìn)步為塑造高等教育新生態(tài)、推動(dòng)學(xué)科創(chuàng)新發(fā)展帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。2024年11月,學(xué)校第十一次黨代會(huì)報(bào)告提出,要實(shí)施數(shù)智創(chuàng)造力提升計(jì)劃,大力推進(jìn)教育教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,創(chuàng)設(shè)基于“人工智能+人類智慧”(AI+HI)深度交互的教育教學(xué)模式,建優(yōu)“人工智能+”課程群。
藍(lán)圖熠熠,使命昭昭。2025年新學(xué)期開學(xué)第一課后,校長(zhǎng)嚴(yán)建兵在生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院聽課反饋會(huì)上明確指出,要圍繞主干核心課程建設(shè),將人工智能有機(jī)融入教育教學(xué),通過創(chuàng)新教育范式、變革教育形態(tài),推動(dòng)教育教學(xué)的多層次、全方位、立體化變革,建設(shè)一批創(chuàng)新性課程,大力提升學(xué)生數(shù)智創(chuàng)造力,培養(yǎng)能夠適應(yīng)未來社會(huì)的時(shí)代新人。
言諄意重,立本明向。面對(duì)人才培養(yǎng)改革的新任務(wù)、新要求,2月20日,生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院、生物醫(yī)學(xué)與健康學(xué)院班子成員及各教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師齊聚一堂,共同謀劃以專業(yè)核心課程為依托進(jìn)行教學(xué)改革創(chuàng)新舉措。
作為《分子生物學(xué)》教學(xué)團(tuán)隊(duì)核心成員,周志鵬、姚帆教授深感使命在肩。經(jīng)過多輪研討后,在國(guó)家教學(xué)名師鄭用璉教授的指導(dǎo)規(guī)劃下,課程團(tuán)隊(duì)提出了AI賦能分子生物學(xué)教學(xué)改革構(gòu)想:秉持 “AI+HI交互、教研深度融合、能力導(dǎo)向培養(yǎng)” 的理念,以科技創(chuàng)新為支點(diǎn),通過理論指導(dǎo)實(shí)踐、實(shí)踐強(qiáng)化理論的有機(jī)聯(lián)動(dòng),培養(yǎng)具備數(shù)智創(chuàng)造力與科研創(chuàng)新力的復(fù)合型人才。
革新:在AI與HI交互中推進(jìn)教研一體化
構(gòu)建“AI+HI”交互的教學(xué)模式,無疑是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,需要從知識(shí)體系、授課模式、評(píng)價(jià)考核和資源平臺(tái)等方面進(jìn)行深入探索與改革。
“我們?cè)谥貥?gòu)知識(shí)體系的同時(shí),將實(shí)驗(yàn)室前沿研究課題有機(jī)融入課程設(shè)計(jì),精準(zhǔn)對(duì)接課程知識(shí)點(diǎn)與課題研究?jī)?nèi)容,在AI工具輔助和教師指導(dǎo)下,培養(yǎng)學(xué)生數(shù)智創(chuàng)造力、跨學(xué)科知識(shí)理解與運(yùn)用能力,以及解決復(fù)雜實(shí)際問題的能力?!?姚帆談道。
在課堂教學(xué)上,團(tuán)隊(duì)采用“理論講授—實(shí)踐探索—交流思辨”的模式,要求學(xué)生每次課后結(jié)合AI輔助和課程知識(shí)進(jìn)行探索性方案設(shè)計(jì)。而下一次上課的前5分鐘,同學(xué)們依次走上講臺(tái)分享設(shè)計(jì)方案,老師和同學(xué)們可當(dāng)場(chǎng)提問點(diǎn)評(píng)。
同學(xué)們課后討論(《分子生物學(xué)》課程團(tuán)隊(duì) 供圖)
課程考核方式也別出心裁。課程中后期,老師們提前公布了期末考核方案:以班級(jí)為單位分工協(xié)作,結(jié)合課程知識(shí)和AI輔助,完成一個(gè)從解析生命向創(chuàng)造生命轉(zhuǎn)變的課題設(shè)計(jì),課程結(jié)束后,同學(xué)們可前往老師所在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證設(shè)想。
“該項(xiàng)目依托既往發(fā)現(xiàn)的功能小肽的序列特征、空間構(gòu)象及生物活性數(shù)據(jù)構(gòu)建多維度AI訓(xùn)練數(shù)據(jù)集,以嚴(yán)建兵教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的RPG功能小肽為核心研究對(duì)象,通過AI賦能進(jìn)行從頭設(shè)計(jì),將其定向改造為具有抗菌、抗衰老或抗腫瘤功能的小肽?!币Ψ硎?,設(shè)計(jì)過程不可避免涉及AI模型構(gòu)建和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,并涉及微生物、植物和動(dòng)物三個(gè)生物學(xué)領(lǐng)域,對(duì)非信息類專業(yè)本科生來說,的確有些門檻。
題目給出后,同學(xué)們瞬間炸開了鍋,這種考核方式,對(duì)大家來說既新奇,又極具挑戰(zhàn)。
姚帆教授通過office hour為同學(xué)們點(diǎn)對(duì)點(diǎn)指導(dǎo)(《分子生物學(xué)》課程團(tuán)隊(duì) 供圖)
為了幫助同學(xué)們順利“闖關(guān)”,授課團(tuán)隊(duì)特地邀請(qǐng)信息學(xué)院胡學(xué)海教授聯(lián)合指導(dǎo),并由來自信息學(xué)院、生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院、生物醫(yī)學(xué)與健康學(xué)院的5名博士、碩士研究生擔(dān)任助教,以office hour的形式和答疑群進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)指導(dǎo),循序漸進(jìn)地推進(jìn)各班級(jí)項(xiàng)目的執(zhí)行。
office hour活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)(《分子生物學(xué)》課程團(tuán)隊(duì) 供圖)
綻放:以融合創(chuàng)新提升數(shù)智創(chuàng)造力
結(jié)業(yè)課上同學(xué)們的表現(xiàn),也遠(yuǎn)比老師們?cè)O(shè)想的更加出色。同學(xué)們不僅展現(xiàn)出扎實(shí)的學(xué)科理論功底,更在跨學(xué)科融合實(shí)踐中迸發(fā)出創(chuàng)新思維。
結(jié)業(yè)課上,同學(xué)們提問互動(dòng)(學(xué)通社記者 張玲玲 攝)
看著打磨成型的設(shè)計(jì)方案,生技2303班張焱頗有感觸地說:“回顧一學(xué)期的歷程,感覺收獲滿滿,老師教會(huì)我們的,不僅是分子生物學(xué)的理論及應(yīng)用,更讓我們學(xué)會(huì)了運(yùn)用AI在課本知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行思維發(fā)散和創(chuàng)新創(chuàng)造?!?/p>
AI驅(qū)動(dòng)的抗衰老小肽研究設(shè)計(jì)思路(《分子生物學(xué)》課程團(tuán)隊(duì) 供圖)
“我要向同學(xué)們推薦這門好課!”課程結(jié)業(yè)后,同學(xué)們紛紛發(fā)出這樣的感慨,并踴躍報(bào)名加入姚帆老師所在實(shí)驗(yàn)室,進(jìn)一步驗(yàn)證自己的研究構(gòu)想。
2021級(jí)獅山生物科學(xué)英才班普晨曦同學(xué)則在學(xué)習(xí)完課程后,在周志鵬教授指導(dǎo)下,獨(dú)立撰寫了“單細(xì)胞組學(xué)技術(shù)在植物生殖研究中的應(yīng)用”課程論文,發(fā)表于《生命的化學(xué)》學(xué)術(shù)期刊。
在認(rèn)真聽完課堂展示環(huán)節(jié)后,教授們對(duì)同學(xué)們的創(chuàng)新思維與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力進(jìn)行了高度評(píng)價(jià)。生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院鄒婷婷教授指出:“同學(xué)們能夠靈活運(yùn)用分子生物學(xué)理論知識(shí),結(jié)合AI技術(shù)開展創(chuàng)新性課題設(shè)計(jì),展現(xiàn)出扎實(shí)的學(xué)科素養(yǎng)與交叉融合能力?!?/p>
“以往我們的教學(xué)考核以書面考試為主,盡管部分同學(xué)獲得了高的學(xué)分績(jī)點(diǎn),但很難激發(fā)大家對(duì)這一領(lǐng)域的興趣。但這次的教學(xué)改革嘗試,讓我們看到了同學(xué)們的求知欲和探索欲,以及團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力,這也正是我所期望的。”姚帆說,未來,我們還將依托AI技術(shù),搭建自動(dòng)化高通量功能篩選平臺(tái),供同學(xué)們?cè)趯?shí)踐中學(xué)習(xí)應(yīng)用。
未來:產(chǎn)學(xué)研協(xié)同培育拔尖創(chuàng)新人才
“經(jīng)過‘AI+HI’交互的《分子生物學(xué)》理論課程學(xué)習(xí)之后,同學(xué)們將有機(jī)會(huì)進(jìn)入基于產(chǎn)學(xué)研協(xié)同的《分子生物學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)》課程學(xué)習(xí),參與到面向國(guó)家重大需求的科學(xué)研究中,通過學(xué)以致用,掌握前沿研究技術(shù),提升以數(shù)智創(chuàng)造力解決實(shí)際問題的能力,成長(zhǎng)為生命科學(xué)拔尖創(chuàng)新人才?!鄙茖W(xué)技術(shù)學(xué)院副院長(zhǎng)唐鐵軍表示。
《分子生物學(xué)》教學(xué)改革,是生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院AI試點(diǎn)課程改革探索的一個(gè)縮影。據(jù)悉,生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院和生物醫(yī)學(xué)與健康學(xué)院高度重視人工智能賦能生物學(xué)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng),一直致力于將人工智能有機(jī)融入教育教學(xué)全過程。為進(jìn)一步推動(dòng)人工智能與教學(xué)的結(jié)合,學(xué)院?jiǎn)?dòng)AI試點(diǎn)課程建設(shè)工程,鼓勵(lì)教師圍繞創(chuàng)新教學(xué)模式、更新教學(xué)內(nèi)容、建設(shè)知識(shí)圖譜、改革過程考核、融合理論與實(shí)踐等各個(gè)方面,自由探索、各顯神通。目前,生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院首批立項(xiàng)了生物化學(xué)、微生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)等6門AI試點(diǎn)課程已率先開展改革探索。
審核:范金鳳
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網(wǎng)址: 當(dāng)AI+HI交互融入生命科學(xué)課堂 ——《分子生物學(xué)》課程教學(xué)改革紀(jì)實(shí) http://www.u1s5d6.cn/newsview1762723.html
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