从“小生物”窥见“大生命”——生命学院“经典模式生物学”课程

课程建设是推动教育教学改革的关键一环。高质量的课程在实现教学目标、提高人才培养质量方面发挥着至关重要的作用。多米体育app(中国)有限公司官网高度重视课程建设，在近十年的教学实践中，建立了本研贯通的课程体系，培育出一批优质课程。通过精心设计、持续优化，把一门门“硬课”打造成广受学生好评的“金课”。

2023年度，学校共获批市级课程/教改类项目11项、获得市级教学设计类奖项1项。校级精品课程建设项目立项12项（本科）、校级优秀教改建设项目立项4项（本科）、校级教材建设项目立项5项。其中，生命科学与技术学院的“经典模式生物学”课程获批立项2023年度上海市高校市级重点课程。

对于刚打开生命科学研究大门的学生来说，细菌 、酵母、线虫、果蝇、小鼠这些模式生物都是“最熟悉的陌生人”——看似耳熟能详，然而却未必知晓这些模式动物的细节与奥妙。“模式生物的发展与特定学科的崛起密不可分。”上科大生命学院常任副教授童夏静与助理教授齐瀛川发现，国内外模式生物方面还未形成系统的教学体系。何不尝试教授这样一门有趣却又不乏深度的课程？于是“经典模式生物学”课程在上科大应运而生。

授课老师 常任副教授童夏静

授课老师 助理教授齐瀛川

从模式生物看生物学发展

“从20世纪下半叶开始，模式生物在生物学研究中的重要性逐渐显现。” 齐瀛川分析，“自从科学界发现DNA双螺旋结构并理解到它承载遗传信息后，情况发生了根本性的变化。研究者开始寻求深入理解生物的表型和现象背后的基因机制，而模式生物正是一个有效的途径。”

分子生物学的建立，很大程度上要归功于细菌和噬菌体作为模式生物的重要作用。DNA的半保留复制机制、DNA-RNA-蛋白质的中心法则、氨基酸的编码规则、基因表达的调控等，这些构成分子生物学核心框架的发现，均基于以细菌和噬菌体为模式的研究。此外，近年来具有革命性意义的CRISPR-Cas9技术，其发现起源也与模式动物息息相关。

此外，一些相对“冷门”模式生物也是生物研究中不可或缺重要工具。例如，黏菌是处于单细胞生物与多细胞生物演化交叉点上的原生生物。扁虫惊人的再生能力几乎可以在任何伤口处完全再生。关于视网膜到底更像是相机还是计算机，以及如何“知道”自己看到了什么，科学家已经在猫的视觉系统研究中取得了重要进展。

模式生物的选择绝非偶然。在整个生命科学的发展历程中，某些特定的模式生物因为能够解决特定的生物学问题，而成为研究中不可或缺的工具，从而大大推动了相关领域的发展。这门模式生物学课程不仅仅是介绍各种模式生物，更重要的是，它从每个模式生物的独特性出发，展示了与之相关的重大科学发现，并深入探讨了核心的生物学概念和原理。课程助教池名轩表示 ，“在经典模式生物学这门课里，两位老师将会逐一介绍各种经典模式生物的发展历史，展示不同模式生物的长处和主流研究方法，帮助同学们更好地理解不同领域的研究，以及如何选择适合的模式生物。”

一条模式生物“精品游”线路

乍看之下，本课程似乎主要是对模式生物作介绍，但它“志不在此”。“由于生物界是通过演化形成的，控制各种生命现象的分子和细胞机制在很大程度上是相似的。模式生物的研究为我们理解人类健康和疾病提供了大量相关信息。此外，科学家们还通过对模式生物进行改造，使其模拟某些人类疾病，进而研究病理机制并探索治疗方法。”童夏静作了个形象的比喻，经典模式生物学课程类似一条“精品游”线路，“深入理解各种模式生物，有助于学生根据自己的研究兴趣和方向选择适合的模式生物，并可以结合不同的模式生物来拓宽研究视野。”

作为两位“精品游导游”，丰富的背景让两位教授拥有了对模式生物的大量知识储备与敏锐的视角。童夏静从中国科学技术大学本科学习，到中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所博士及博士后，再到美国哈佛医学院／麻省总医院从事博士后研究期间，基本都和小鼠、大鼠、酵母、线虫等模式动物打交道，也接触过一段时间的斑马鱼和果蝇。齐瀛川在自己的科研生涯中研究过小鼠、斑马鱼、果蝇和线虫。当然，经验并不是全部。为了上好这门课程，两位老师还查阅了大量关于模式生物的书籍与材料，使得这门课程，不仅有广度，更有深度。“两位老师每学期都会根据同学们的反馈以及研究的前沿进展修改课程内容，补充新的研究领域和研究方法。”池名轩说。

“我们希望同学们在了解模式生物的基础上，深入理解生物学的核心概念和研究方法。因此，建议已经有一定生物学基础的学生，例如大三学生，选修这门课程。”童夏静说。

引导学生建立自己的知识体系

在课堂上，老师不仅讲理论，还引导学生建立自己的知识体系，激发学生的创新思维和批判性思维。老师还会带学生重温经典研究。事实上，现在很多新的研究往往要回归最经典的工作。“比如张锋的很多研究，包括最近利用内共生细菌PVC靶向细胞递送，都和原始的模式生物相关。”童夏静介绍，课程中老师会带学生回顾一些历史中的经典研究，“这些实验都非常精巧，同学们都会惊叹，几十年前竟然有人已经设计出来了。”比如，在讲到利用果蝇作为模式生物发现节律相关基因的内容时，老师会引导学生“穿越时空”，让他们基于当时的科研环境，利用不同的模式生物设计实验来寻找节律相关基因。然后，通过“打擂台”的方式，比较各自选择的模式生物和研究方案，从而找出最合适的模式生物和最佳研究方案。有趣的互动、深度的讨论占据了课堂内容的很大一部分，也因此，本门课程限制了每一轮的选课人数，以保证大家的参与效果。

学生赵若菲对上课时的情景印象深刻。“童夏静教授注重课堂的讨论与思辨，经常与学生互动，以不断提问的方式引导学生以生物的视角分析复杂的现象，并总是欢迎有趣的答案。”她说：“齐瀛川教授知识广博，讲课风格风趣幽默，能将复杂的生物学现象浅显易懂地进行解释，不是生物专业的同学也能很快吸收。”

在国内外，以模式生物学为专题的课程尚属稀缺，目前也没有关于此专题的教材。因此，两位教师还计划从精讲讲义开始，逐步编写一本全新的《模式生物学》教材，希望将教授经典模式生物学的宝贵经验复制推广出去。

此外，两位教师也非常关注如何结合课程内容帮助学生深入理解概念并激发他们的思考。因此，他们未来还将可能逐步建立一个思考题库，以拓展学生的思维能力。