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当AI+HI交互融入生命科学课堂 ——《分子生物学》课程教学改革纪实
发布时间:2025-06-18 15:16:36         点击:0

近日,由生物医学与健康学院、生命科学技术学院周志鹏、姚帆教授主讲的《分子生物学》课程期末考核在二教206教室拉开帷幕,同学们带着利用AI设计的功能小肽方案走上讲台,自信展示其逻辑思路、技术路线和技术应用前景等。每一位同学展示结束,台下都掌声雷动,而此起彼伏的提问,也让课堂气氛不断被点燃……

小组代表展示实践成果(学通社记者 张玲玲 摄)

AI赋能、科技创新与人才培养深度融合、教师与助教共促……日前,记者走进《分子生物学》课程,深刻感受“人工智能+人类智慧”(AI+HI)深度交互的课程改革带来的新变化。

源起:以理念创新引领行动破题

人工智能技术的进步为塑造高等教育新生态、推动学科创新发展带来了新的机遇和挑战。2024年11月,学校第十一次党代会报告提出,要实施数智创造力提升计划,大力推进教育教学数字化转型,创设基于“人工智能+人类智慧”(AI+HI)深度交互的教育教学模式,建优“人工智能+”课程群。

蓝图熠熠,使命昭昭。2025年新学期开学第一课后,校长严建兵在生命科学技术学院听课反馈会上明确指出,要围绕主干核心课程建设,将人工智能有机融入教育教学,通过创新教育范式、变革教育形态,推动教育教学的多层次、全方位、立体化变革,建设一批创新性课程,大力提升学生数智创造力,培养能够适应未来社会的时代新人。

言谆意重,立本明向。面对人才培养改革的新任务、新要求,2月20日,生命科学技术学院、生物医学与健康学院班子成员及各教学团队教师齐聚一堂,共同谋划以专业核心课程为依托进行教学改革创新举措。

作为《分子生物学》教学团队核心成员,周志鹏、姚帆教授深感使命在肩。经过多轮研讨后,在国家教学名师郑用琏教授的指导规划下,课程团队提出了AI赋能分子生物学教学改革构想:秉持 “AI+HI交互、教研深度融合、能力导向培养” 的理念,以科技创新为支点,通过理论指导实践、实践强化理论的有机联动,培养具备数智创造力与科研创新力的复合型人才。

革新:在AI与HI交互中推进教研一体化

构建“AI+HI”交互的教学模式,无疑是一项系统工程,需要从知识体系、授课模式、评价考核和资源平台等方面进行深入探索与改革。

“我们在重构知识体系的同时,将实验室前沿研究课题有机融入课程设计,精准对接课程知识点与课题研究内容,在AI工具辅助和教师指导下,培养学生数智创造力、跨学科知识理解与运用能力,以及解决复杂实际问题的能力。” 姚帆谈道。

在课堂教学上,团队采用“理论讲授—实践探索—交流思辨”的模式,要求学生每次课后结合AI辅助和课程知识进行探索性方案设计。而下一次上课的前5分钟,同学们依次走上讲台分享设计方案,老师和同学们可当场提问点评。

同学们课后讨论(《分子生物学》课程团队 供图)

课程考核方式也别出心裁。课程中后期,老师们提前公布了期末考核方案:以班级为单位分工协作,结合课程知识和AI辅助,完成一个从解析生命向创造生命转变的课题设计,课程结束后,同学们可前往老师所在实验室验证设想。

“该项目依托既往发现的功能小肽的序列特征、空间构象及生物活性数据构建多维度AI训练数据集,以严建兵教授团队发现的RPG功能小肽为核心研究对象,通过AI赋能进行从头设计,将其定向改造为具有抗菌、抗衰老或抗肿瘤功能的小肽。”姚帆表示,设计过程不可避免涉及AI模型构建和实验验证,并涉及微生物、植物和动物三个生物学领域,对非信息类专业本科生来说,的确有些门槛。

题目给出后,同学们瞬间炸开了锅,这种考核方式,对大家来说既新奇,又极具挑战。


姚帆教授通过office hour为同学们点对点指导(《分子生物学》课程团队 供图)

为了帮助同学们顺利“闯关”,授课团队特地邀请信息学院胡学海教授联合指导,并由来自信息学院、生命科学技术学院、生物医学与健康学院的5名博士、硕士研究生担任助教,以office hour的形式和答疑群进行点对点指导,循序渐进地推进各班级项目的执行。

office hour活动现场(《分子生物学》课程团队 供图)

绽放:以融合创新提升数智创造力

结业课上同学们的表现,也远比老师们设想的更加出色。同学们不仅展现出扎实的学科理论功底,更在跨学科融合实践中迸发出创新思维。

结业课上,同学们提问互动(学通社记者 张玲玲 摄)

看着打磨成型的设计方案,生技2303班张焱颇有感触地说:“回顾一学期的历程,感觉收获满满,老师教会我们的,不仅是分子生物学的理论及应用,更让我们学会了运用AI在课本知识的基础上进行思维发散和创新创造。”

AI驱动的抗菌肽高效筛选研究设计思路(《分子生物学》课程团队 供图)

“我要向同学们推荐这门好课!”课程结业后,同学们纷纷发出这样的感慨,并踊跃报名加入姚帆老师所在实验室,进一步验证自己的研究构想。

2021级狮山生物科学英才班普晨曦同学则在学习完课程后,在周志鹏教授指导下,独立撰写了“单细胞组学技术在植物生殖研究中的应用”课程论文,发表于《生命的化学》学术期刊。

在认真听完课堂展示环节后,教授们对同学们的创新思维与团队协作能力进行了高度评价。生命科学技术学院邹婷婷教授指出:“同学们能够灵活运用分子生物学理论知识,结合AI技术开展创新性课题设计,展现出扎实的学科素养与交叉融合能力。”

“以往我们的教学考核以书面考试为主,尽管部分同学获得了高的学分绩点,但很难激发大家对这一领域的兴趣。但这次的教学改革尝试,让我们看到了同学们的求知欲和探索欲,以及团结协作的能力,这也正是我所期望的。”姚帆说,未来,我们还将依托AI技术,搭建自动化高通量功能筛选平台,供同学们在实践中学习应用。

未来:产学研协同培育拔尖创新人才

“经过‘AI+HI’交互的《分子生物学》理论课程学习之后,同学们将有机会进入基于产学研协同的《分子生物学创新实验》课程学习,参与到面向国家重大需求的科学研究中,通过学以致用,掌握前沿研究技术,提升以数智创造力解决实际问题的能力,成长为生命科学拔尖创新人才。”生命科学技术学院副院长唐铁军表示。

《分子生物学》教学改革,是生命科学技术学院AI试点课程改革探索的一个缩影。据悉,生命科学技术学院和生物医学与健康学院高度重视人工智能赋能生物学拔尖创新人才培养,一直致力于将人工智能有机融入教育教学全过程。为进一步推动人工智能与教学的结合,学院启动AI试点课程建设工程,鼓励教师围绕创新教学模式、更新教学内容、建设知识图谱、改革过程考核、融合理论与实践等各个方面,自由探索、各显神通。目前,生命科学技术学院首批立项了生物化学、微生物学、发育生物学等6门AI试点课程已率先开展改革探索。

华中农业大学继续教育学院