科研反哺教学：基于lncRNA前沿研究的动物医学创新试验设计与实践

Scientific researches empowered teaching: design and implementation of an innovative experiment in veterinary medicine based on the frontiers of studying lncRNA

摘要

为应对“新农科”建设对动物医学专业人才培养提出的新要求，解决传统试验教学中前沿性不足、创新性缺失及与科研实践脱节等问题，本研究以“利用lncRNA生物标志物对绵羊进行早期妊娠诊断”为例，系统探讨将高水平科研成果转化为本科创新性试验项目的路径与成效；详细阐述了试验项目的设计理念，构建了一个涵盖“生物信息学分析－样品制备－分子试验操作－数据分析－结果判读”全流程的综合性试验。实践结果表明，该试验项目有效融合了畜牧学与兽医学学科知识，通过“一课多师、协同育人”的模式，显著提升了试验教学的“高阶性、创新性与挑战度”，培养了学生的科研思维、综合实践能力及解决产业实际问题的能力，为农林高校将前沿科研资源转化为优质教学资源，培养创新型、复合型卓越兽医人才提供了可借鉴的范式。

Abstract

The problems of insufficient exposure to edge-cutting knowledge, lack of innovation, and disconnection from practice of scientific research in traditional teaching of experiment were solved to meet the new requirements for training talents in animal medicine in response to the construction of the "New Agricultural Science". "Early Pregnancy Diagnosis in Sheep via LncRNA Biomarkers" was used to systematically study the path and effectiveness of transforming achievements in high-level scientific researches into undergraduate innovative projects of experiment for undergraduate students. The design philosophy of the experimental project was elaborated in detail. A comprehensive workflow of experiment encompassing bioinformatic analysis, sample preparation, molecular techniques, processing data, and interpretating result was established. The designed project of experiment effectively integrated knowledge from the disciplines of animal husbandry and veterinary medicine. The advanced, innovative, and challenging degree of the experiment course was significantly improved through a model of collaborative teaching a course with multiple instructors. The scientific thinking, comprehensive skills of practice, and ability to solve practical problems in the industry of students were trained as well. It will provide a reference paradigm for universities of agriculture and forestry to transform edge-cutting resources of scientific research into high-quality resources of teaching to train innovative, composite, and elite talents in veterinary medicine.

Graphical abstract

关键词

科研反哺教学 / 创新性试验 / lncRNA / 动物医学 / 试验教学改革

Key words

scientific researches empowered teaching / innovative experiment / lncRNA / veterinary medicine / reform of teaching experiment

随着现代畜牧业向集约化、智能化方向发展，对动物福利和繁殖效率要求的不断提高，产业对动物医学专业人才的知识结构与实践能力提出了更高要求。然而，当前国内不少高校的动物医学专业试验教学仍存在内容陈旧、方法单一、与学科前沿及产业需求脱节等问题，难以有效培养学生的创新精神和解决复杂问题的能力^[1]。“新农科”建设明确提出要深化农科教结合，推进科教协同育人，将最新科研成果及时融入教学内容^[2]。程华等^[3]对将产学研成果转化为学生创新性试验的应用进行了探索，其产教融合应用案例，说明了教师带领学生参与产学研活动，可以让学生接触到实际的生产和科研过程，深入了解科研方法，激发学生的好奇心和探究欲望，有助于学生把书本上学到的知识灵活应用到实际生活中。王翔等^[4]结合前沿科研成果，将无机纳米材料制备和光催化技术以及抗生素污染问题引入本科试验教学，设计了创新性试验，大大丰富了教学内容，有助于学生巩固所学理论知识，提高综合实践和动手解决问题的能力，让学生具备一定的科研兴趣和探究能力。因此，探索如何将教师的科研优势转化为教学优势，设计并实施一批立足学科前沿、契合产业需求的高阶创新试验，成为动物医学专业教学改革的重要突破口。

长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）作为当前生命科学领域的前沿热点，在调控动物生殖生理等方面发挥着重要作用^[5-6]。本研究团队在绵羊繁殖生理的lncRNA研究中取得了系列成果，并获得了相关发明专利。本文系统总结“利用lncRNA生物标志物对绵羊进行早期妊娠诊断”这一科研成果，设计并建设为一项面向动物医学专业本科生的高阶创新性试验项目的全过程，并对其设计理念、教学实施、特色与成效进行深入探讨，以期为同类专业的试验教学改革提供参考。

1 创新性试验项目的设计理念与构建

1.1 创新性试验项目来源

“利用lncRNA生物标志物对绵羊进行早期妊娠诊断”创新性试验项目来源于团队主持的科研项目（绵羊早期妊娠诊断lncRNA生物标志物的筛选及鉴定，YBZ202132）、国家发明专利（绵羊妊娠早期lncRNA生物标志物的筛选与鉴定，专利号202211412941.7）和国家级创新创业训练项目（绵羊早期妊娠诊断lncRNA生物标志物的筛选及鉴定，西学院〔2023〕51号）。这种“从科研中来，到教学中去”并结合临床生产的模式，确保了试验教学内容的前沿性、科学性与趣味性。

1.2 创新性试验转化目的

该创新性试验是将传统的妊娠诊断方法（如直肠检查、B超检查）向分子水平延伸，引入生物标志物概念^[7]，更新现有《兽医产科学》《兽医学》《动物繁殖学》等试验教学内容。该试验并非简单的验证性操作，而是一个包含假设、设计、探索与结论的微型科研过程，要求学生运用多学科知识解决“如何实现早期、精准妊娠诊断”这一真实问题，提升试验教学的高阶性与创新性。通过让学生亲身实践从科研项目中凝练的试验技术，使其“站到学科前沿”，感受科学研究解决实际问题的价值，激发科研兴趣与创新热情，实现了科研协同育人目的。

1.3 创新性试验内容与核心技术路线

试验围绕5个lncRNA生物标志物（LOC105612389、BGIG9940_27655、RPS28、BGIG9940_27548和BGIG9940_27563）展开^[8]，构建了一个完整的分子诊断流程，具体内容：生物信息学入门，引导学生理解lncRNA引物设计的特异性要求；临床样本采集与预处理，学习动物血液样本的无菌采集与抗凝处理；总RNA提取与质量检测，掌握从血液中提取高质量RNA的关键技术；反转录合成cDNA，理解其原理，并熟练操作；荧光定量PCR，核心操作部分，定量分析目标lncRNA的表达水平；数据分析与结果判读，根据表达模式，对样本的妊娠状态做出诊断并完成试验报告（图1）。

该创新性试验模拟了真实的科研与产业开发现状，形成了一个从“生产”到“样本”到“报告”，再到“指导临床生产”的闭环，体现了综合性、设计性、研究性与应用性。

1.4 “一课多师、协同育人”教学模式创新

本项目打破了传统试验课由单一专业教师负责的模式，组建了由专业教师、实验员、思政教师、辅导员共同构成的教学团队（图2）。

专业教师负责理论讲授、试验设计与核心技术指导，在教学过程中注重思政元素的融入，发挥课程思政的育人作用。实验员负责实验室平台协调、设备的使用指导与培训。思政教师与辅导员负责在试验过程中融入科学精神、伦理道德、工匠精神及爱农为农的职业情怀教育，形成全方位的育人环境。

“一课多师、协同育人”这种模式实现了知识传授、能力培养与价值塑造的有机统一^[9]，是“课程思政”在创新试验中的生动实践。

2 教学实施与考核评价

2.1 实施过程

试验面向动物医学、动物科学专业大三学生开设，计划学时为6学时。学生以3~5人小组为单位，在教师引导下独立完成从试验方案设计到最终报告撰写的全过程。项目实施依托“动物医学省级教学示范中心”和“攀西动物疫病检测与防控实验室”等平台，保障了创新性试验的顺利实施及优质资源的开放共享。

2.2 考核方式

为全面评价学生的学习成效，考核采用过程性评价与终结性评价相结合的方式，重点考察学生的综合能力。试验考勤与预习占比20%，考察学习态度与前期准备；试验操作占比40%，重点评估操作的规范性、团队协作精神及解决突发问题的能力；试验报告占比40%，要求学生不仅呈现原始数据和结果，还需对试验流程、数据分析方法、诊断结论及可能的误差进行深入分析与讨论，体现其科研写作与批判性思维能力。

3 教学效果评价

为科学评估该创新试验项目的教学效果，本研究采用了多元化的评价体系，结合量化数据统计与质性分析相结合，从知识掌握、能力提升与价值塑造3个维度进行综合评价。

3.1 知识掌握度显著提升

在项目实施前后，对参与该试验的2022级动物医学专业一个教学班（共42人）进行了相同难度的理论测验。测验内容涵盖lncRNA调控机制、生物标志物概念及q RT-PCR原理等核心知识点。结果显示，学生的平均分从项目实施前的68.5分提升至项目完成后的85.2分，提升幅度显著。表明通过该综合性试验的亲身实践，学生对前沿理论知识的理解深度和掌握牢固程度得到了实质性飞跃。

3.2 科研与实践能力得到全面锻炼

通过分析学生的试验报告与操作考核记录发现，92%的学生能够独立、规范地完成从血液RNA提取到q RT-PCR的全部流程。超过90%的学生在试验报告中不仅准确呈现了数据，还能运用生物信息学思维，对引物设计的特异性、内参基因的选择等进行合理解释，并对自己试验结果的可靠性进行初步分析。在团队协作中，学生自发形成了“技术负责人”“数据分析员”“报告撰写员”等角色分工，展现了良好的团队协作与自我管理能力。

3.3 学习兴趣与科研热情高涨

课程结束后，通过问卷调查收集学生的反馈，95.2%的学生认为“该试验让我了解了学科前沿，激发了我的科研兴趣”。92.9%的学生认同“通过这个试验，我真正体会到了用科学技术解决生产实际问题的成就感”。

3.4 “课程思政”育人成效初显

教学团队观察及与学生交流发现，通过在试验过程中教师对科研的实施、对专利研发历程的讲解、对试验数据严谨性的强调以及对养殖户增收需求的介绍，学生对于科学精神、知识产权保护意识及强农兴农的使命感有了更具体、更深刻的理解。辅导员反馈，参与项目的学生在后续的学习中表现出更明确的目标感和更积极的学习状态。

综合以上评价，本创新性试验项目在知识、能力、素质3个层面均取得了显著的教学效果，有效达成了“价值塑造、能力培养、知识传授”三位一体的育人目标，形成多元化的评价体系。寇蕊蕊等^[10]通过“问卷调查与过程性综合考评”评价毒理学试验教学中的综合创新性试验，实现了全方位检验学生对毒理学试验的学习效果，其评价方法、考核思路与本研究一致。可见，多元化的评价体系对教学效果的提升具有一定意义。

4 特色与创新

在当今时代，伴随科技的日新月异，教育领域正经历一场前所未有的深刻变革。各类教学创新实践蓬勃兴起，不断推动教育形态更新迭代，对传统教学模式形成了强有力的推动与重塑^[11-13]。如何创新教学方法和试验项目，以促进学生更加主动、直观地掌握知识，提升学习过程的成就感与参与度，培养学生的创新思维，已成为教育教学改革的当务之急^[14]。团队将科研项目的最新成果直接转化为教学案例，使本科生能接触到并实践领域内前沿的技术与方法，实现了教学内容的“高阶性”，达到了科研前沿与本科教学的深度融合。

该创新性试验融合了动物医学、畜牧学和分子生物学的知识，培养了学生的复合型知识结构，实现了跨学科交叉融合。试验源于早期妊娠诊断产业需求，依托科研成果（lncRNA标志物），最终目标服务于生产实践（提高繁殖效率），并在此过程中培养了符合产业需要的人才，形成了一个完整的良性循环，实现了“产学研用”一体化闭环设计。通过多背景教师团队的协同指导，将专业技能训练与思想政治教育贯穿于试验全过程，落实了立德树人根本任务，构建了多维度的协同育人机制。

5 结语与展望

“利用lncRNA生物标志物对绵羊进行早期妊娠诊断”创新试验项目的建设，是动物医学专业响应“新农科”建设号召，推动科研优势向教学优势转化的成功探索。该项目不仅为学生提供了一个接触前沿、激发创新、综合训练的优质平台，更在实践中验证了“科研反哺教学”模式在培养卓越兽医人才方面的有效性与必要性。

未来，团队计划将试验过程制作成高清教学视频或虚拟仿真项目，以惠及更多学生，并继续跟踪学科前沿，动态更新试验内容，持续提升试验教学的质量与内涵，为我国畜牧兽医事业的创新发展输送更多优秀的后备力量。

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基金资助

四川省高等学校创新性试验项目“利用lncRNA生物标志物对绵羊进行早期妊娠诊断”(川教函[〔2024〕451号)

2025年度国家民委高等教育教学改革研究项目“新农科视域下西部民族地区高校兽医人才‘1+3+5’协同培养创新模式研究”(2025-GMJ-111)

2025年四川高校省级课程思政教学研究示范中心（乐山师范学院）立项课题“《兽医内科学》课程的思政元素挖掘与融入研究”(SJZX2524)

西昌学院校级高阶课程《兽医内科学》西学院教（〔2025〕5号）