生物信息學(xué)的理解精選(九篇)

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第1篇：生物信息學(xué)的理解范文

一、高一新生物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生困難的原因

學(xué)生學(xué)習(xí)高一物理產(chǎn)生困難的原因是多方面的，主要包括教材因素、學(xué)生因素和教師因素。

1.教材因素

（1）從定性思維到定量思維的變化。初中教材大部分只要求初步了解，只作定性研究，高中則要求深入理解，作定量研究，教材的抽象性和概括性大大加強(qiáng)。例如在“彈力”這一問(wèn)題上，初中教材中，先通過(guò)學(xué)生對(duì)日常生活經(jīng)驗(yàn)的感性認(rèn)識(shí)，介紹彈性、塑性、彈性限度，再通過(guò)壓尺子、拉彈簧，感受到這些物體對(duì)手有力的作用，從而提出這種力叫彈力。至于“什么是彈力？彈力是如何產(chǎn)生的？彈力的大小、方向和作用點(diǎn)又是怎樣的？……”初中物理課本中沒(méi)講，也不做任何要求，而高中物理則要求學(xué)生必須扎實(shí)掌握。

（2）從形象思維到抽象思維的變化。初中物理教學(xué)大多以生動(dòng)的自然現(xiàn)象和直觀實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，學(xué)生建立物理概念和歸納物理規(guī)律基本上是通過(guò)形象思維來(lái)完成的，對(duì)抽象思維能力要求不高。一旦進(jìn)入高中，物理教學(xué)則從形象思維向抽象思維過(guò)渡，對(duì)學(xué)生的思維能力要求更高。如高一的質(zhì)點(diǎn)、輕桿等理想化模型，勻速運(yùn)動(dòng)、勻加速直線運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)等理想化運(yùn)動(dòng)過(guò)程，這些對(duì)習(xí)慣于形象思維的學(xué)生來(lái)說(shuō)，往往感到模型抽象，不可以想象。至于高一物理教材中靜摩擦力的方向、加速度的概念、力的合成與分解中的矢量問(wèn)題更要求學(xué)生有較強(qiáng)的抽象思維能力。

（3）從標(biāo)量到矢量的變化。初中大多數(shù)物理量是標(biāo)量，標(biāo)量運(yùn)算是代數(shù)運(yùn)算，即使是矢量的問(wèn)題也只限于知道和了解層次，矢量運(yùn)算也僅限于一條直線上。進(jìn)入高中，矢量問(wèn)題就成了物理內(nèi)容的一個(gè)體系問(wèn)題，矢量運(yùn)算更是一個(gè)難點(diǎn)，尤其是不在一條直線上的矢量運(yùn)算，需要相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的訓(xùn)練，才能提高學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行矢量運(yùn)算的能力。另外，矢量運(yùn)算常常要用到三角函數(shù)的知識(shí)，而這一知識(shí)要到高一下學(xué)期數(shù)學(xué)教材中才能學(xué)到，可見(jiàn)，學(xué)科之間的不銜接也加大了矢量運(yùn)算的難度。

（4）從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的變化。初中的計(jì)算，只是根據(jù)公式代入已知的“量”來(lái)求未知的“量”，所進(jìn)行的變量討論和分析與“函數(shù)”結(jié)合不緊密，主要是靜態(tài)的。到了高中，“公式”已經(jīng)變?yōu)椤昂瘮?shù)式”了，“量”“數(shù)”演變?yōu)椤白償?shù)”“變量”了。特別值得注意的是，新教材速度公式中vt的下角標(biāo)的t去掉了，變?yōu)関=v0+at，為的是更加強(qiáng)調(diào)它的動(dòng)態(tài)性。另外很多與時(shí)間有關(guān)的物理公式，都表明某物理量是時(shí)間的函數(shù)，隨著時(shí)間的變化而變化，如x=v0t+at2，x=Asin（wt+φ），而且這些變化規(guī)律還往往是非線性的，為了讓學(xué)生突破這一從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的飛躍，相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識(shí)是非常重要的，可是有些數(shù)學(xué)知識(shí)跟不上物理的教學(xué)進(jìn)度，這也增大了高一物理學(xué)習(xí)的難度。

2.學(xué)生因素

升入高中后，學(xué)生會(huì)出現(xiàn)兩種極端情況。一種是有相當(dāng)部分的學(xué)生如釋重負(fù)，過(guò)分地放松自己，導(dǎo)致學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，學(xué)習(xí)成績(jī)一落千丈。另一種是部分初中物理成績(jī)優(yōu)秀的學(xué)生，一開(kāi)始學(xué)習(xí)積極性很高，不但囫圇吞棗地把高一教材提前通讀一遍，而且還買了不少參考書(shū)，盲目地亂做習(xí)題。但是當(dāng)通過(guò)幾次考試后，發(fā)現(xiàn)自己的成績(jī)總是很低，由于沒(méi)有一定的心理準(zhǔn)備，加上又不了解物理學(xué)科在高中階段的特點(diǎn)，不能客觀地認(rèn)識(shí)自己的學(xué)習(xí)能力，初進(jìn)高中的學(xué)習(xí)熱情突然被無(wú)情的分?jǐn)?shù)澆滅。

3.教師因素

高中物理教師大部分沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)初中物理教學(xué)，對(duì)初中物理教材研究不夠，而部分高一物理教師又是剛剛從高三下來(lái)，教學(xué)往往以高三的標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生，這樣人為地抬高了初中、高中銜接的臺(tái)階。另外，家長(zhǎng)和社會(huì)過(guò)于注重孩子的學(xué)習(xí)成績(jī)，會(huì)導(dǎo)致學(xué)校將學(xué)生成績(jī)作為對(duì)教師考核的唯一指標(biāo)，于是有些高一教師一味地將教學(xué)內(nèi)容加深、加難，在初始階段就要求學(xué)生一律達(dá)到高考水平。這種深、難、急的教學(xué)要求，嚴(yán)重地阻礙了學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)和基本技能的訓(xùn)練，從而挫傷了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性和自信心。

二、高一教師物理教學(xué)應(yīng)該采用的策略

明白了問(wèn)題的癥結(jié)所在，那該如何解決初中、高中物理教學(xué)的銜接呢？

1.研究教材，明確初中、高中的銜接知識(shí)點(diǎn)

作為高一的物理教師應(yīng)該熟悉初中教材和高中教材，明確銜接的知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生利用舊知識(shí)同化新知識(shí)，以便減緩初中、高中知識(shí)銜接的坡度。

如初中《 物理 》與高中《 物理 必修1 》的知識(shí)相比較，對(duì)應(yīng)銜接的主要知識(shí)如表1所示。

不難看出，高一物理剛開(kāi)始的部分內(nèi)容絕大多數(shù)都是在初中物理基礎(chǔ)上的進(jìn)一步擴(kuò)展。因此，高一物理教師要仔細(xì)研究初中教材和高中教材的相關(guān)內(nèi)容，找出對(duì)物理問(wèn)題的語(yǔ)言表達(dá)、研究方法、思維特點(diǎn)等方面的差別和內(nèi)在聯(lián)系，用學(xué)生學(xué)過(guò)的比較熟悉的知識(shí)進(jìn)行鋪墊和引入，使他們感到自然和親切，從而減少學(xué)生物理學(xué)習(xí)的困難。

2.靈活多變，教學(xué)方式多樣化

初中的課堂教學(xué)，氣氛活躍，形式不斷變換，這是符合這一年齡段學(xué)生的心理和生理特征的。教育心理學(xué)告訴我們，人的“注意”是有時(shí)間限度的，超過(guò)限度，注意力下降，興趣疲勞。一般而言，初中生注意力的持續(xù)時(shí)間不超過(guò)10分鐘，而高中生雖然注意力持續(xù)時(shí)間會(huì)長(zhǎng)一些，但是節(jié)節(jié)課都是一種形式，就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的注意力下降，學(xué)習(xí)效率低下，嚴(yán)重影響學(xué)習(xí)的效果。所以靈活多樣的教學(xué)方式，有利于學(xué)生集中注意力，而且各種教學(xué)方式有各種教學(xué)方式的功能。比如讓學(xué)生自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)習(xí)慣，強(qiáng)化學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位；讓學(xué)生獨(dú)立思考，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力，提高推理、分析、判斷能力；讓學(xué)生討論，培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)言能力，增強(qiáng)交流意識(shí)，提高學(xué)生的人際交往能力；讓學(xué)生聽(tīng)教師講，培養(yǎng)學(xué)生虛心好學(xué)的品質(zhì)，提高學(xué)生的接受能力；讓學(xué)生探究，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的動(dòng)手能力。

3.循序漸進(jìn)，采用“梯度式”教學(xué)進(jìn)程

所謂“梯度式”進(jìn)程是在新課的教學(xué)中，教師應(yīng)掌握各階段的教學(xué)要求所能達(dá)到的水平，加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)和基本技能的訓(xùn)練，不能一步求成。這里有二層意思，第一，在知識(shí)的理解上，要循序漸進(jìn)。例如，在講重力加速度g（g=9.8m/s2）時(shí)，要跟學(xué)生在初中學(xué)過(guò)的重力與質(zhì)量的比值g（g=9.8N/kg）聯(lián)系起來(lái)，說(shuō)明它們其實(shí)是同一個(gè)物理量，只是在理解上加深了；在學(xué)了牛頓第二定律和萬(wàn)有引力定律以后，要進(jìn)一步指出，重力加速度g還是一個(gè)動(dòng)力學(xué)物理量，甚至可以理解為是重力場(chǎng)強(qiáng)度。第二，在問(wèn)題的解答上，要層層加深。例如，物體放在水平面上，受到一個(gè)斜向上的力的作用，求水平面受到的壓力。由于在初中學(xué)生的頭腦中水平面上的物體的壓力就等于重力的思想根深蒂固，多數(shù)學(xué)生很難正確解答上述問(wèn)題。那么，在學(xué)過(guò)求滑動(dòng)摩擦力和物體的加速度以后，仍然要對(duì)上述物理模型反復(fù)練習(xí)，讓學(xué)生有一個(gè)逐步加深理解的過(guò)程。

4.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣

高一物理教學(xué)如何培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，如何使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣持久，關(guān)鍵是要加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，做好物理探究實(shí)驗(yàn)。物理實(shí)驗(yàn)形象生動(dòng)，富有動(dòng)手操作和探索因素，迎合了學(xué)生的心理特征，是學(xué)生吸收信息最有效的一種形式，能觸發(fā)學(xué)生心理活動(dòng)的潛力，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。因此，在高一物理教學(xué)中，應(yīng)盡量給出一些具體直觀的感性材料，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)于概念、規(guī)律等的理解，幫助學(xué)生由直觀形象思維向邏輯抽象思維過(guò)渡。例如，研究斜面上物體受到重力的分解，可以把物體放在海綿上，通過(guò)對(duì)海綿壓縮的程度，來(lái)判斷正壓力跟斜面傾角的關(guān)系。又如，在學(xué)習(xí)“自由落體運(yùn)動(dòng)”時(shí)，學(xué)生往往認(rèn)為重的物體比輕的物體下落得快，當(dāng)學(xué)生看到小紙片與硬幣在抽成真空的牛頓管中同時(shí)落地時(shí)，他們感到驚訝，同時(shí)也激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。

第2篇：生物信息學(xué)的理解范文

生物信息學(xué)主要由基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)、比較基因組學(xué)、計(jì)算生物學(xué)等學(xué)科構(gòu)成，主要涉及的內(nèi)容有生物數(shù)據(jù)的收集、存檔、顯示和分析，體外預(yù)測(cè)、模擬基因及蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，對(duì)生物的遺傳基因圖譜進(jìn)行分析處理，對(duì)大量的核苷酸和氨基酸序列進(jìn)行比對(duì)分析，確定進(jìn)化地位等。從生物信息學(xué)的概念及其涉及的內(nèi)容中可以明確生物信息學(xué)不是一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科，所以要求教師在教學(xué)過(guò)程中掌握多領(lǐng)域的知識(shí)和技能，才能較好地把握該課程。

1．高等數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)

生物信息學(xué)將數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)作為主要的計(jì)算理論基礎(chǔ)，主要包括數(shù)學(xué)建模、統(tǒng)計(jì)方法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法、數(shù)據(jù)挖掘等方面。此外還包括隱馬爾科夫鏈模型(HMM)在序列識(shí)別上的應(yīng)用，蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的最優(yōu)理論，DNA超螺旋結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋵W(xué)，遺傳密碼和DNA序列的對(duì)稱性方面的群論等。因此，在生物信息學(xué)教學(xué)過(guò)程中要求教師具備數(shù)學(xué)及統(tǒng)計(jì)學(xué)的計(jì)算方法的基礎(chǔ)知識(shí)，能夠利用牛頓迭代法、線性方程回歸分析、矩陣求擬、最小二乘法等進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和計(jì)算，從而對(duì)基因和蛋白質(zhì)序列進(jìn)行比對(duì)、進(jìn)化分析和繪制遺傳圖譜等。

2．生物科學(xué)基礎(chǔ)

生物信息學(xué)包含的生物類學(xué)科有，生物化學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科，基因工程、蛋白工程、生物技術(shù)等應(yīng)用學(xué)科。根據(jù)其課程特點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)生物信息學(xué)課程前需要學(xué)習(xí)生物化學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等基本生物學(xué)課程，對(duì)于基因序列、蛋白質(zhì)序列、啟動(dòng)子、非編碼區(qū)等概念有深刻的理解，同時(shí)需要對(duì)一些重要的生物學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)有一定的了解，如美國(guó)基因數(shù)據(jù)庫(kù)(GeneBank)、歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)庫(kù)(Embl)和日本核酸數(shù)據(jù)庫(kù)(DDBJ)等。此外，要求學(xué)生能夠利用生物學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)查找基因序列、蛋白質(zhì)序列、基因及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，能夠讀懂?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)中基因和蛋白質(zhì)的信息注釋，能夠計(jì)算蛋白質(zhì)序列的分子量和等電點(diǎn)，能夠?yàn)閿U(kuò)增特定的基因片段設(shè)計(jì)引物，能夠?qū)μ囟ㄎ锓N進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析等。

3．計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)

計(jì)算機(jī)是生物信息學(xué)的主要輔助工具，利用生物信息學(xué)研究生物系統(tǒng)的過(guò)程需要能夠熟練使用計(jì)算機(jī)對(duì)大量的生物信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，這主要包括對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行搜索(收集和篩選)、處理(編輯、整理、管理和顯示)及利用(計(jì)算、模擬)。所以，學(xué)生在學(xué)習(xí)生物信息學(xué)的過(guò)程中需要了解和掌握一些常用的生物信息學(xué)軟件，如BLAST和FASTA序列比對(duì)分析軟件，Oligo和Primer引物設(shè)計(jì)軟件，VectorNTI、DNASTAR、DNASIS等綜合分析軟件。此外，學(xué)生還需要學(xué)習(xí)和掌握一些常用的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，如正則表達(dá)式、Unixshell腳本語(yǔ)言和Perl語(yǔ)言。利用生物信息學(xué)在處理和分析海量生物數(shù)據(jù)的過(guò)程中，計(jì)算機(jī)軟硬件資源需要配合處理分析軟件的運(yùn)行，因此要求計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)使用Unix和Linux操作系統(tǒng)，這些操作系統(tǒng)需要大量的操作命令進(jìn)行輸入執(zhí)行過(guò)程，對(duì)于經(jīng)常使用Windows操作系統(tǒng)的學(xué)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)較難跨越的障礙。

二、生物信息學(xué)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)高校的生物信息學(xué)教學(xué)采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即以課堂式的理論教學(xué)為主，缺乏必要的實(shí)踐教學(xué)。理論教學(xué)模式固定、教學(xué)方法單一、教學(xué)內(nèi)容狹窄，通常是介紹性、科普性的課程，甚至作為公選課程。少數(shù)高校開(kāi)展生物信息學(xué)的實(shí)踐課程教學(xué)，但多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏和專業(yè)相適應(yīng)的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，而開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)更無(wú)從談起。

1．教學(xué)模式固定單一

生物信息學(xué)在內(nèi)容層面涵蓋諸多學(xué)科領(lǐng)域，注重應(yīng)用性和實(shí)踐性。然而，目前大部分高校把生物信息學(xué)作為一門(mén)孤立的課程，這導(dǎo)致教師需要將大多數(shù)課程內(nèi)容壓縮到一門(mén)課程進(jìn)行教學(xué)，在有限的教學(xué)時(shí)數(shù)下灌輸大量?jī)?nèi)容，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，降低了教學(xué)質(zhì)量。再者，大多數(shù)高校僅開(kāi)展生物信息學(xué)的理論教學(xué)，忽視實(shí)踐教學(xué)過(guò)程，造成生物信息學(xué)理論與實(shí)踐內(nèi)容的脫節(jié)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)完理論知識(shí)后難以深入理解和吸收，無(wú)法將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到后續(xù)的工作和學(xué)習(xí)中，最終未能體現(xiàn)出該門(mén)課程的價(jià)值。

2．教師專業(yè)背景薄弱

作為一門(mén)交叉學(xué)科，生物信息學(xué)的教學(xué)要求教師具有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)、生物學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)背景。然而，目前從事生物信息學(xué)教學(xué)的教師即便具備深厚的生物學(xué)背景，但是多數(shù)教師在數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)方面較為薄弱，并不具備完整的生物信息學(xué)知識(shí)體系，對(duì)生物信息學(xué)發(fā)展趨勢(shì)也了解不多。在師資缺乏的情況下，院系開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)課程，教師為了完成教學(xué)任務(wù)，僅僅在教學(xué)中進(jìn)行介紹性的講解，在課程考查方式上通過(guò)小論文、綜述和課外活動(dòng)等方式完成該課程的學(xué)習(xí)。因此，無(wú)論是理論教學(xué)還是實(shí)踐教學(xué)均無(wú)法實(shí)現(xiàn)該課程大綱的要求，從而影響學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)課程的理解和掌握，生物信息學(xué)的實(shí)踐操作能力更無(wú)從談起。

3．實(shí)踐教學(xué)薄弱，專業(yè)教材缺乏

生物信息學(xué)實(shí)踐課需要學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下用計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索與使用、序列比對(duì)分析軟件的應(yīng)用、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)圖視軟件的應(yīng)用、序列拼接軟件的應(yīng)用等。但是目前，大多數(shù)高校開(kāi)設(shè)的生物信息學(xué)課程多以理論教學(xué)為主，實(shí)踐教學(xué)課時(shí)非常少或者為零，學(xué)生對(duì)于生物信息學(xué)課程的學(xué)習(xí)僅僅通過(guò)教材上抽象的文字描述進(jìn)行理解和掌握，這導(dǎo)致學(xué)生在理論課中學(xué)到的知識(shí)無(wú)法在實(shí)踐課中進(jìn)行驗(yàn)證或操作，嚴(yán)重影響了生物信息學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，也偏離了教學(xué)大綱中強(qiáng)調(diào)的重在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作能力的培養(yǎng)目標(biāo)。另外，目前還沒(méi)有適用于生物科學(xué)專業(yè)的生物信息學(xué)教材。國(guó)內(nèi)各大高校使用的教材多為國(guó)外教材的影印版或者中文翻譯版本，這些教材偏重介紹生物信息學(xué)的理論和方法，涉及的實(shí)踐內(nèi)容較少，學(xué)生需要具有較高的相關(guān)知識(shí)才能接受和使用這些教材。因此，部分高校在生物信息學(xué)教學(xué)過(guò)程中往往使用自家編寫(xiě)的簡(jiǎn)化教材，從而造成生物信息學(xué)教學(xué)內(nèi)容不統(tǒng)一，教學(xué)大綱混亂等情況。

4．實(shí)踐課程經(jīng)費(fèi)不足，實(shí)踐教學(xué)環(huán)境落后

當(dāng)今，許多發(fā)達(dá)國(guó)家都很重視生物信息學(xué)的教學(xué)和研究，積極開(kāi)展各種生物信息資源的收集和分析工作，培養(yǎng)大量生物信息學(xué)人才，為整個(gè)生物學(xué)的理論研究及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新(主要是醫(yī)藥和農(nóng)業(yè))提供指導(dǎo)和支撐。國(guó)內(nèi)對(duì)生物信息學(xué)的關(guān)注和認(rèn)識(shí)起步較晚，其發(fā)展落后于國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家。國(guó)家和高校對(duì)生物信息學(xué)的教學(xué)和科研資金投入力度不大，缺乏必要的儀器設(shè)備，生物信息學(xué)的實(shí)踐教學(xué)條件得不到保障，比如大多數(shù)高校的生物科學(xué)專業(yè)沒(méi)有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室，配套軟件也相對(duì)匱乏，落后于國(guó)際發(fā)展水平。

三、生物信息學(xué)教學(xué)模式改革的探索

1．修改理論和實(shí)踐教學(xué)大綱，編寫(xiě)適用的實(shí)踐教材

根據(jù)當(dāng)今生物信息學(xué)的發(fā)展方向，制定和修改理論教學(xué)大綱，除了引物設(shè)計(jì)、基因和蛋白質(zhì)序列比對(duì)、基因和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能預(yù)測(cè)等基本內(nèi)容外，還需添加系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)分析、聚類分析、蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)譜圖等較為綜合的內(nèi)容。另外，增加實(shí)踐教學(xué)課程比例，充實(shí)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，適當(dāng)提供科研環(huán)境，鼓勵(lì)開(kāi)展開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)。目前國(guó)內(nèi)并沒(méi)有系統(tǒng)的、專業(yè)的生物信息學(xué)實(shí)踐教材，因此針對(duì)高校生物科學(xué)專業(yè)方向的特點(diǎn)，聯(lián)合多學(xué)科領(lǐng)域(數(shù)學(xué)、生物科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué))編寫(xiě)相應(yīng)的生物信息學(xué)實(shí)踐教材，在制定、修改實(shí)踐教學(xué)大綱和編寫(xiě)教材的過(guò)程中結(jié)合學(xué)生的接受能力，由淺入深，多設(shè)實(shí)例和相關(guān)練習(xí)，使學(xué)生循序漸進(jìn)的理解和掌握生物信息學(xué)的原理和方法，掌握更多的生物信息學(xué)工具。

2．緊密聯(lián)系科研、基于實(shí)踐問(wèn)題開(kāi)展教學(xué)

通過(guò)實(shí)踐教學(xué)把生物信息學(xué)教學(xué)與科研有機(jī)結(jié)合起來(lái)，能夠促進(jìn)教學(xué)與科研的共同發(fā)展。在緊密聯(lián)系科研的過(guò)程中，采用基于問(wèn)題的教學(xué)(PBL)方法，通過(guò)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生把所學(xué)的生物信息學(xué)的知識(shí)和方法應(yīng)用于各種生物科學(xué)領(lǐng)域的科研活動(dòng)中，通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)踐技能，從而促進(jìn)教學(xué)與科研的雙重發(fā)展。例如，在生物信息學(xué)實(shí)踐教學(xué)中多加入生產(chǎn)和科研中遇到的經(jīng)典實(shí)例，鼓勵(lì)學(xué)生利用相關(guān)的生物信息學(xué)軟件及相關(guān)的理論和方法解決問(wèn)題。學(xué)生也可以選擇自己感興趣的課題，利用自己熟悉的、合適的生物信息學(xué)軟件和相關(guān)知識(shí)開(kāi)展課題研究。此外，專業(yè)教師在指導(dǎo)學(xué)生課題研究的過(guò)程中還可以發(fā)現(xiàn)理論和實(shí)踐教學(xué)的不足，不斷的完善生物信息學(xué)理論和實(shí)踐課程大綱和內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量。

3．開(kāi)展多學(xué)科實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)模式

生物信息學(xué)屬交叉學(xué)科，包含了不同領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)和技能，為使生物信息學(xué)教學(xué)達(dá)到教學(xué)的目標(biāo)，該課程教學(xué)需要采用多學(xué)科實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)模式。多學(xué)科實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)模式是指聯(lián)合不同領(lǐng)域、不同學(xué)科、不同專業(yè)的課程在教學(xué)的過(guò)程中結(jié)合生物信息學(xué)涉及到的知識(shí)和技能進(jìn)行基礎(chǔ)性、鋪墊性教學(xué)。比如，在高等數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)生物信息學(xué)的需求，適當(dāng)增加數(shù)學(xué)建模、統(tǒng)計(jì)方法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法、數(shù)據(jù)挖掘等方面的基礎(chǔ)內(nèi)容，同時(shí)，開(kāi)設(shè)實(shí)例實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生理解和掌握隱馬爾科夫鏈模型，牛頓迭代法、最小二乘法等方法的應(yīng)用原理和規(guī)則;在生物科學(xué)專業(yè)課程設(shè)置上，尤其是實(shí)踐課程的教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合生物信息學(xué)涉及的引物設(shè)計(jì)、序列比對(duì)分析、基因及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能預(yù)測(cè)等方面開(kāi)展相應(yīng)的設(shè)計(jì)性、綜合性、開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使學(xué)生了解和掌握基本的生物信息學(xué)原理及軟件的應(yīng)用;在計(jì)算機(jī)科學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)生物信息學(xué)的需求，開(kāi)設(shè)正則表達(dá)式、Perl語(yǔ)言、R語(yǔ)言等課程學(xué)習(xí)，以及增加Linux和Unix操作系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)生物信息學(xué)前打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。值得注意的是，生物信息學(xué)課程與其他課程的開(kāi)設(shè)時(shí)間和順序需要有一定的探索和評(píng)估，對(duì)于開(kāi)設(shè)該課程的時(shí)間把握是開(kāi)展多學(xué)科實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)模式的關(guān)鍵因素。過(guò)早開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)則會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在不具備相應(yīng)學(xué)科基礎(chǔ)的條件下跨越式的接觸生物信息學(xué)，無(wú)法理解和掌握相關(guān)的知識(shí)和技能;過(guò)晚開(kāi)設(shè)則會(huì)使學(xué)生學(xué)習(xí)了相關(guān)學(xué)科知識(shí)和技能后，由于課程銜接不緊，導(dǎo)致在學(xué)習(xí)生物信息學(xué)時(shí)出現(xiàn)理解滯后和無(wú)法適應(yīng)的現(xiàn)象。因此，針對(duì)不同專業(yè)和學(xué)科的特點(diǎn)，根據(jù)具體情況進(jìn)行統(tǒng)籌安排，使生物信息學(xué)和其他相關(guān)學(xué)科課程有很好的銜接和過(guò)渡，以確保和提高生物信息學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

四、結(jié)語(yǔ)

第3篇：生物信息學(xué)的理解范文

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué) 課堂教學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 現(xiàn)代教育技術(shù)

前言

生物信息學(xué)(Bioinformatics)是一門(mén)新興的交叉學(xué)科。廣義地說(shuō)，生物信息學(xué)從事對(duì)生物信息的獲取、加工、儲(chǔ)存、分配、分析和解釋，并綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和生物學(xué)工具，以達(dá)到理解數(shù)據(jù)中的生物學(xué)含義的目標(biāo)［1］。其含義是雙重的:一是對(duì)海量數(shù)據(jù)的收集、整理與服務(wù)，即管理好這些數(shù)據(jù);二是從中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律，也就是使用好這些數(shù)據(jù)。以1987年出現(xiàn)Bioinformatics這一詞匯為標(biāo)志，生物學(xué)已不再是僅僅基于試驗(yàn)觀察的科學(xué)。伴隨著21世紀(jì)的到來(lái)，生物學(xué)的重點(diǎn)和潛在的突破點(diǎn)已經(jīng)由20世紀(jì)的試驗(yàn)分析和數(shù)據(jù)積累，轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)分析及其指導(dǎo)下的試驗(yàn)驗(yàn)證上來(lái)。生物信息學(xué)作為一門(mén)學(xué)科被廣泛研究的根本原因，在于它所提供的研究工具對(duì)生物學(xué)發(fā)展至關(guān)重要，因此成為生命科學(xué)研究型人才必須掌握的現(xiàn)代知識(shí)。今天的實(shí)驗(yàn)生物學(xué)家，只有利用計(jì)算生物學(xué)的成果，才能跳出實(shí)驗(yàn)技師的框架，作出真正創(chuàng)新的研究。現(xiàn)在基因組信息學(xué)和后基因組信息學(xué)資源已經(jīng)成了地球上全人類的共同財(cái)富。如何獲取和利用基因組和后基因組學(xué)提供的大量信息，如何具有享用全人類共有的資源的初步能力，成了當(dāng)今世紀(jì)生命科學(xué)學(xué)生必須掌握的基本技術(shù)和知識(shí)以及必須具有的初步能力［2］。

生物信息學(xué)以互聯(lián)網(wǎng)為媒介，數(shù)據(jù)庫(kù)為載體，利用數(shù)學(xué)知識(shí)、各種計(jì)算模型，并以計(jì)算機(jī)為工具，進(jìn)行各種生物信息分析，以理解海量分子數(shù)據(jù)中的生物學(xué)含義。區(qū)別于其他生命科學(xué)課程，其在教學(xué)過(guò)程中要求有發(fā)達(dá)的互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)作為必備條件。調(diào)查顯示國(guó)內(nèi)高校都已建立校園網(wǎng)，其中擁有1000M主干帶寬的高校已占調(diào)查總數(shù)的64.9%，2005年一些綜合類大學(xué)和理工類院校已率先升級(jí)到萬(wàn)兆校園網(wǎng)［3］，這些都為生物信息學(xué)課程在高校開(kāi)設(shè)提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。該門(mén)課程與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)密不可分，在教學(xué)工作中充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)較其他課程更具優(yōu)勢(shì)。另外，該門(mén)課程尚未完全形成成熟的課程體系，為教師學(xué)習(xí)借鑒先進(jìn)的教育思想與教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在各方面嘗試教學(xué)改革提供了廣闊的空間。

1 課堂教學(xué)

生物信息學(xué)主要以介紹原理、方法為主，深入淺出，注重知識(shí)更新。課堂講授以介紹生物信息學(xué)的相關(guān)算法、原理、方法為主，而這也是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在教學(xué)中對(duì)于這部分內(nèi)容應(yīng)遵循深入淺出、避繁就簡(jiǎn)的原則，結(jié)合具體實(shí)例分析算法，避免空洞復(fù)雜的算法講解，以免學(xué)生覺(jué)得枯燥乏味、晦澀難懂，產(chǎn)生畏懼心理，望而生畏;注重講解算法的思想和來(lái)龍去脈，讓學(xué)生真正掌握解決問(wèn)題的思路，培養(yǎng)其科學(xué)思維能力，并采用探討式教學(xué)鼓勵(lì)學(xué)生思考，通過(guò)討論與研究的方式循序漸進(jìn)地掌握復(fù)雜的內(nèi)容，介紹相關(guān)的教學(xué)和物理學(xué)知識(shí)，使學(xué)生充分體會(huì)到生物信息學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系及其他學(xué)科的思想方法對(duì)于生物科學(xué)的重要性，培養(yǎng)其自覺(jué)地將其他學(xué)科的方法和思想應(yīng)用于解決生物學(xué)問(wèn)題的科學(xué)素質(zhì)。在教學(xué)工作中教師必須能夠緊跟學(xué)科發(fā)展方向，隨時(shí)進(jìn)行知識(shí)更新，了解最新的前沿動(dòng)態(tài)，掌握新方法，將最新的知識(shí)和方法教給學(xué)生。同時(shí)，也要在教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)各種途徑自覺(jué)地關(guān)注學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)，拓寬知識(shí)面，培養(yǎng)其自學(xué)能力和創(chuàng)新意識(shí)。

2 充分利用現(xiàn)代化教育技術(shù)，采用啟發(fā)式教學(xué)

目前，高等院校在教室內(nèi)配備的多媒體投影播放系統(tǒng)促進(jìn)了多媒體教學(xué)的廣泛應(yīng)用。生物信息學(xué)采用多媒體教學(xué)是適應(yīng)學(xué)科特點(diǎn)、提高教學(xué)效果和充分利用現(xiàn)代化教育技術(shù)的一項(xiàng)基本要求。作為生物信息學(xué)教學(xué)的基本模式，多媒體教學(xué)使講解的內(nèi)容更加直觀形象，尤其是對(duì)于具體數(shù)據(jù)庫(kù)的介紹以及數(shù)據(jù)庫(kù)檢索、數(shù)據(jù)庫(kù)相似性搜索、序列分析和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等內(nèi)容涉及的具體方法和工具的講解，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握，提高學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力。同時(shí)，由于生物信息學(xué)依賴于網(wǎng)絡(luò)資源和互聯(lián)網(wǎng)上的分析工具和軟件，教室內(nèi)的多媒體計(jì)算機(jī)連接到互聯(lián)網(wǎng)，極大地提高了教學(xué)效果。但在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，多媒體教室也有局限性，學(xué)生主要以聽(tīng)講為主，不能及時(shí)實(shí)踐，教師講解與學(xué)生實(shí)踐相脫節(jié)，如果將生物信息學(xué)課程安排在計(jì)算機(jī)房?jī)?nèi)進(jìn)行，并采用多媒體電子教室的教學(xué)方式，就可以解決上述問(wèn)題。在教學(xué)中采用啟發(fā)式教學(xué)，可為學(xué)生建立教學(xué)情景，學(xué)生通過(guò)與教師、同學(xué)的協(xié)商討論、參與操作，能夠發(fā)現(xiàn)知識(shí)、理解知識(shí)并掌握知識(shí)。

3 采用講、練做一體化的教學(xué)模式，注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)

生物信息學(xué)課堂教學(xué)應(yīng)積極學(xué)習(xí)借鑒職業(yè)培訓(xùn)和計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中講、練、做一體化的教學(xué)模式，在理論教學(xué)中增加實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，在實(shí)踐教學(xué)中結(jié)合理論講授，改變傳統(tǒng)的以教師為中心、以教材和講授為中心的教學(xué)方式。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，應(yīng)靈活地采用先理論后實(shí)踐或先實(shí)踐后理論或邊理論邊實(shí)踐的方法，融生物信息學(xué)理論教學(xué)與實(shí)踐操作為一體，使學(xué)生的知識(shí)和能力得到同步、協(xié)調(diào)、綜合的發(fā)展。

通?？刹捎孟戎v后練的方法，即首先介紹原理、方法，之后設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容讓學(xué)生上機(jī)實(shí)踐。對(duì)于操作性內(nèi)容和生物信息分析的方法和工具的講解可采取進(jìn)行實(shí)際演示的方法，教師邊講解邊示范，學(xué)生在聽(tīng)課時(shí)邊聽(tīng)講、邊練習(xí)，或者教師講解結(jié)束后學(xué)生再進(jìn)行練習(xí)。理論與實(shí)踐高度結(jié)合，可充分發(fā)揮課堂教學(xué)的生動(dòng)性、直觀性，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力。

4 優(yōu)化生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)優(yōu)勢(shì)

生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是針對(duì)海量生物數(shù)據(jù)處理與分析的實(shí)際需要，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用生物信息學(xué)知識(shí)和方法進(jìn)行生物信息提取、儲(chǔ)存、處理、分析的能力，提高學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決問(wèn)題的能力和獨(dú)立思考、綜合分析的能力。

生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的選擇與安排應(yīng)按照循序漸進(jìn)的原則，針對(duì)特定的典型性的生物信息學(xué)問(wèn)題設(shè)計(jì)，以綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為主，明確目的要求，突出重點(diǎn)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和探索精神，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性為出發(fā)點(diǎn)，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以互聯(lián)網(wǎng)為媒介、計(jì)算機(jī)為工具，全部在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成。在教學(xué)中，充分利用網(wǎng)絡(luò)的交互特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與課程的結(jié)合。教師通過(guò)電子郵件將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)序列、工具等傳遞給學(xué)生，學(xué)生同樣通過(guò)電子郵件將實(shí)驗(yàn)報(bào)告、作業(yè)、問(wèn)題和意見(jiàn)等反饋給教師，教師在網(wǎng)上批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告后將成績(jī)和評(píng)語(yǔ)發(fā)送給學(xué)生，讓學(xué)生及時(shí)了解自己的學(xué)習(xí)情況。教師可以通過(guò)網(wǎng)上論壇、聊天室和及時(shí)通訊工具QQ、MSN等對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行指導(dǎo)，與其討論問(wèn)題等。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，給學(xué)生的學(xué)習(xí)和師生的互動(dòng)帶來(lái)極大的方便，提高教師的工作效率，而且可以及時(shí)了解掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，有利于教師不斷調(diào)整教學(xué)方案，達(dá)到更好的教學(xué)效果。

5 生物信息學(xué)采用無(wú)紙化考試，加強(qiáng)實(shí)踐能力考核

生物信息學(xué)主要是學(xué)習(xí)利用互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)和應(yīng)用軟件進(jìn)行生物信息分析的基本理論和基本方法。考試重點(diǎn)是考查學(xué)生對(duì)生物信息分析的基本方法和技能的掌握程度和對(duì)結(jié)果的分析解釋能力。因此，在生物信息學(xué)考試中可嘗試引入實(shí)踐技能考試，通過(guò)上機(jī)實(shí)踐操作重點(diǎn)考核學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力。實(shí)踐技能考試采用無(wú)紙化考試方式，學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，對(duì)序列進(jìn)行生物信息分析并對(duì)結(jié)果進(jìn)行解釋，不僅可考查學(xué)生對(duì)基本知識(shí)和基本原理的掌握，而且可考查學(xué)生進(jìn)行生物信息分析的實(shí)際能力和分析思考能力。通過(guò)實(shí)踐技能考試，淡化理論考試，克服傳統(tǒng)的死記硬背，可促進(jìn)學(xué)生注重提高理論用于實(shí)踐的綜合能力，同時(shí)可更有效地提高學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定大部分是以學(xué)生的考試成績(jī)?yōu)橹?，難以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)過(guò)程作全面地評(píng)價(jià)。因此，除采用實(shí)踐技能考試并將其作為學(xué)生成績(jī)的主要部分外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維等方面的考查。

總之，生物信息學(xué)教學(xué)是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下生物教學(xué)的全新內(nèi)容。上述教學(xué)措施提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、實(shí)踐操作能力、解決實(shí)際問(wèn)題的綜合應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力，收到了良好的教學(xué)效果，得到了學(xué)生的普遍歡迎，具有較強(qiáng)的可操作性和實(shí)踐性。在今后的教學(xué)實(shí)踐中，教師自身素質(zhì)的提高和進(jìn)一步的教學(xué)改革，將會(huì)不斷完善生物信息學(xué)教學(xué)，培養(yǎng)具有跨越生命科學(xué)、信息科學(xué)、數(shù)理科學(xué)等不同領(lǐng)域的“大科學(xué)”素質(zhì)和意識(shí)的生物信息學(xué)人才。

參考文獻(xiàn):

[1]趙國(guó)屏等.生物信息學(xué)[M].科學(xué)出版社，2002.

第4篇：生物信息學(xué)的理解范文

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué)；課堂研討；案例分析

作者簡(jiǎn)介：劉偉（1979-），女，遼寧鐵嶺人，國(guó)防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院，講師；張紀(jì)陽(yáng)（1979-），男，湖南泌陽(yáng)人，國(guó)防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院，講師。（湖南?長(zhǎng)沙?410073）

中圖分類號(hào)：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）23-0060-02

21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，生物技術(shù)飛速發(fā)展，生物學(xué)數(shù)據(jù)大量積累。而生物信息學(xué)正是在這種大背景下蓬勃興起的交叉型學(xué)科，旨在用信息學(xué)方法解決生物學(xué)問(wèn)題。為了培養(yǎng)復(fù)合型人才，大力發(fā)展交叉學(xué)科，國(guó)防科技大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我?！保┙陙?lái)面向全校理工科研究生開(kāi)設(shè)了“生物信息學(xué)”選修課程。

“生物信息學(xué)”作為新興的交叉學(xué)科，具有融合性、發(fā)展性和開(kāi)放性的特點(diǎn)。[1]融合性是指生物信息學(xué)涉及的生物、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科的交叉與融合。從20世紀(jì)90年代到現(xiàn)在，該學(xué)科發(fā)展非常迅速，研究熱點(diǎn)發(fā)生了數(shù)次改變。開(kāi)放性是指該學(xué)科存在大量有待探索和研究的新問(wèn)題。這些特點(diǎn)一方面為課堂教學(xué)提供了大量的主題和素材，一方面也對(duì)授課方式提出了較高的要求。經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析，選定研討式教學(xué)作為該課程的主要授課方式。研討式教學(xué)即研究討論式教學(xué)，是將研究與討論貫穿于教學(xué)的全過(guò)程。[2]在教師的具體指導(dǎo)下，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，通過(guò)自我學(xué)習(xí)、自我教育、自我提高來(lái)獲取知識(shí)和強(qiáng)化能力培養(yǎng)。[3]通過(guò)確立教學(xué)目標(biāo)，精心設(shè)計(jì)和組織教學(xué)內(nèi)容，在實(shí)踐中貫徹研討式教學(xué)理念和方法，在生物信息學(xué)課程中對(duì)研討式教學(xué)模式進(jìn)行了理論探索和實(shí)踐創(chuàng)新。

一、教學(xué)目標(biāo)的確立

合理的課程目標(biāo)與定位是決定課程建設(shè)成敗和教學(xué)效果的基礎(chǔ)，其主要依據(jù)是人才培養(yǎng)需求和授課對(duì)象的實(shí)際情況。首先，教學(xué)對(duì)象是研究生，已具備一定的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思維的能力。教師不僅要傳授知識(shí)，而且要講解基本的研究方法，讓學(xué)生具備獨(dú)立思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。其次，作為軍校學(xué)生，以后從事的工作可能涉及很多學(xué)科方向，展現(xiàn)如何針對(duì)一門(mén)新的學(xué)科方向進(jìn)行研究的整體思路顯得很有意義。最后，考慮到學(xué)生不同的知識(shí)背景，對(duì)于各部分內(nèi)容的理解程度不同，必須兼顧不同的專業(yè)方向，讓每個(gè)學(xué)生都能有所收獲。因此，確立教學(xué)目標(biāo)為：介紹生物信息學(xué)的基本概念和方法，通過(guò)案例分析展現(xiàn)科學(xué)研究的基本方法和實(shí)踐過(guò)程。

二、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)和組織

1.教學(xué)內(nèi)容的總體設(shè)計(jì)

確定了教學(xué)目標(biāo)之后，需要對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。參考國(guó)內(nèi)外多所高校的相關(guān)課程設(shè)置，如北京大學(xué)的“生物信息學(xué)導(dǎo)論”、中科大的“生物信息學(xué)”、中科院的“生物信息學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)”和MIT的“Bioinformatics and Proteomics”等，發(fā)現(xiàn)這些課程主要是針對(duì)生物專業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)，側(cè)重于方法學(xué)介紹。而我校學(xué)生大部分是工科背景，對(duì)于統(tǒng)計(jì)和機(jī)器學(xué)習(xí)方法有一定基礎(chǔ)，重點(diǎn)是了解相關(guān)的生物學(xué)問(wèn)題，并應(yīng)用已有的工科知識(shí)去分析和解決這些問(wèn)題。同時(shí)，隨著生物信息學(xué)的快速發(fā)展，研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，有必要展現(xiàn)該學(xué)科的最新進(jìn)展。

因此，課程內(nèi)容總體設(shè)計(jì)上以生物學(xué)問(wèn)題為主線，結(jié)合最新的研究成果，對(duì)各種計(jì)算方法的應(yīng)用過(guò)程進(jìn)行深入和細(xì)致的講解。在介紹生物信息學(xué)的研究現(xiàn)狀和生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)之后，分多個(gè)專題詳述生物信息學(xué)最新的研究進(jìn)展，各專題在內(nèi)容上相互銜接，由淺入深，以便學(xué)生理解和接受。以問(wèn)題為導(dǎo)向的課程設(shè)計(jì)對(duì)于啟發(fā)學(xué)生思考，積極參與課堂研討具有重要作用。

進(jìn)一步，為了突出部分重點(diǎn)專題及其分析方法，采用案例分析課的形式，針對(duì)一些重要問(wèn)題進(jìn)行深入探討。鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，結(jié)合自身的專業(yè)背景，通過(guò)積極地思考和討論提出相應(yīng)的解決方案。案例選擇為教師有一定研究基礎(chǔ)的開(kāi)放性問(wèn)題，一方面介紹已有的研究成果，一方面結(jié)合教師的研究體會(huì)，通過(guò)積極討論拓展新的研究思路。案例分析課有助于學(xué)生更多地參與課堂研討，對(duì)于知識(shí)的綜合應(yīng)用和科學(xué)研究過(guò)程產(chǎn)生切身體會(huì)。

2.教學(xué)內(nèi)容的組織

研討式教學(xué)的關(guān)鍵是調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，鼓勵(lì)學(xué)生踴躍地參與課堂討論，提出自己的觀點(diǎn)。通過(guò)集中備課，學(xué)習(xí)和吸取老教師的成功經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性的基本要素，對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行了認(rèn)真的組織和編排。

（1）重點(diǎn)突出，詳略得當(dāng)。由于生物信息學(xué)涵蓋內(nèi)容非常豐富，有必要對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行取舍，在保證知識(shí)面的基礎(chǔ)上，突出授課的重點(diǎn)。減少或刪除重要性較低的部分，采用圖片和動(dòng)畫(huà)等形式對(duì)重要的知識(shí)點(diǎn)加以強(qiáng)調(diào)，以深化學(xué)生的理解。只有學(xué)生對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容理解透徹，才能激發(fā)出濃厚的學(xué)習(xí)興趣，積極參與課堂研討，碰撞出智慧的火花。

（2）新穎有趣，實(shí)例豐富。在課程內(nèi)容上應(yīng)充分體現(xiàn)知識(shí)性和趣味性，以豐富的實(shí)例展現(xiàn)生物信息學(xué)中基本的概念和方法。學(xué)生往往關(guān)注與日常生活休戚相關(guān)的內(nèi)容，期望能用所學(xué)知識(shí)解釋常見(jiàn)現(xiàn)象，因此實(shí)例選擇應(yīng)貼近生活體驗(yàn)。課件中準(zhǔn)備了大量的實(shí)例，例如，在講完構(gòu)建進(jìn)化樹(shù)之后，舉例說(shuō)明為什么人類的祖先是從非洲走出來(lái)的；在生物代謝一章，通過(guò)賣火柴的小女孩的故事闡釋生物代謝過(guò)程的高效性；在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)部分，討論為什么濕著頭發(fā)睡覺(jué)，頭發(fā)容易變翹。通過(guò)實(shí)例分析，增加學(xué)生對(duì)于所學(xué)知識(shí)的理解和參與課堂研討的積極性。

第5篇：生物信息學(xué)的理解范文

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué)；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)模式

中圖分類號(hào) G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2017）06-0179-03

Innovative Teaching Pattern of Bioinformatics

Zhu Liucun et al.

（School of Life Sciences，Shanghai University，Shanghai 200444，China）

Abstract：As a newly-developing interdiscipline，bioinformatics has received incessant attention on the research of teaching models.Traditional teaching methods focus on the pattern of direct instruction and demonstration from the lecturer which students were used to learning in China.However，this straight teaching pattern usually lacks of capacity of arousing students' interest in learning，let alone achieves the aim of making them complete their work with the knowledge they learned in class.Recently，case-based learning，problem-based learning and program-based learning are known as successfully innovative teaching models.In this paper，by combining these three models and considering the background of students and characteristic of bioinformatics，we propose a new teaching pattern to be geared to the needs of the undergraduates learning bioinformatics.We look forward to the innovation and development this teaching pattern may achieve so as to enhance the students' capacity of independent study and thinking.

Key words：Bioinformatics；Practice teaching；Teaching pattern

1 前言

生物信息學(xué)是生命科學(xué)的重要前沿交叉學(xué)科之一，綜合計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科的技術(shù)和方法，以計(jì)算機(jī)為主要的工具，對(duì)生物原始數(shù)據(jù)進(jìn)行研究、存檔、分析和處理，以闡明其具有的生物學(xué)意義[1，2]。隨著人類基因組計(jì)劃的成功完成，測(cè)序技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的生物基因序列數(shù)據(jù)被載入到數(shù)據(jù)庫(kù)中。而大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)要求我們能大規(guī)模的分析處理這些數(shù)據(jù)，因此生物信息學(xué)進(jìn)入高速發(fā)展的黃金期。

目前生物信息學(xué)在許多高校本科生物專業(yè)中開(kāi)設(shè)，目的是讓學(xué)生掌握生物信息學(xué)的相關(guān)技術(shù)及分析數(shù)據(jù)能力，并具有查找、跟蹤生物信息學(xué)前沿性技術(shù)的能力。然而，在與學(xué)生的交流過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)幾個(gè)普遍存在的問(wèn)題：有的學(xué)生反映，聽(tīng)完課很快就忘了；有的學(xué)生感覺(jué)很多概念太難懂；而更為關(guān)鍵的是，很多學(xué)生學(xué)完這門(mén)課之后，仍然不知道遇到具體的問(wèn)題應(yīng)當(dāng)如何去做，甚至根本想不到用生物信息學(xué)課上學(xué)到的方法去解決他們的實(shí)際問(wèn)題。究其原因，主要是由于國(guó)內(nèi)的生物信息學(xué)教學(xué)基本以教師講授為主，缺少與學(xué)科本身交叉前沿性特點(diǎn)相結(jié)合的教學(xué)方法[3]，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，變成簡(jiǎn)單的重復(fù)老師的實(shí)驗(yàn)操作，失去獨(dú)立思考的能力，這就違背了開(kāi)設(shè)這門(mén)課的初衷。為此，本文就目前流行的3種創(chuàng)新教學(xué)模式的特點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)合生物信息學(xué)特點(diǎn)，歸納出一套適合本科生物信息學(xué)教學(xué)的方法。

2 幾種創(chuàng)新教學(xué)模式介紹

2.1 案例式教學(xué)法 案例式教學(xué)法（Case-Based Learning）是指教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)案例，利用案例材料指導(dǎo)學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)，充分發(fā)揮學(xué)生主導(dǎo)地位的方法[3，4]。不同于傳統(tǒng)教學(xué)灌輸?shù)姆绞?，案例式教學(xué)更加注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，不直接提供解決問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)答案，而是通過(guò)結(jié)合具體案例討論得到解決問(wèn)題的方法。

2.2 問(wèn)題式教學(xué)法 問(wèn)題式教學(xué)法（Problem-Based Learning）是以問(wèn)題為導(dǎo)向的開(kāi)放式教學(xué)模式[5]，主張讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)去解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用。其特點(diǎn)是將教材的知識(shí)點(diǎn)以問(wèn)題的形式呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，讓學(xué)生在探索解決問(wèn)題的過(guò)程中展開(kāi)探索，教師和學(xué)生一起協(xié)作尋找解決問(wèn)題的方法，從而掌握課本中的知識(shí)。在研究活動(dòng)中，學(xué)生可以充分利用身邊的資源，比如圖書(shū)館的文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)軟件以及多媒w等多種形式進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。問(wèn)題式教學(xué)模式營(yíng)造了一種輕松快樂(lè)的學(xué)習(xí)氛圍，提高了學(xué)生相互合作的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，為以后步入社會(huì)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。比如，在BLAST軟件使用教學(xué)中，可以先給學(xué)生提出如何對(duì)兩條DNA序列進(jìn)行比對(duì)的問(wèn)題，讓他們通過(guò)自學(xué)與相互討論的方式掌握BLAST的使用方法并將2條DNA序列利用BLAST進(jìn)行比對(duì)并對(duì)比對(duì)結(jié)果加以闡述。

2.3 項(xiàng)目式教學(xué)法 項(xiàng)目式教學(xué)法（Program-Based Learning）是以項(xiàng)目為主線，在老師的指導(dǎo)下，將一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的項(xiàng)目交由學(xué)生處理，包括對(duì)信息的收集、方案的設(shè)計(jì)、項(xiàng)目的實(shí)施及最終評(píng)價(jià)[6]。學(xué)生通過(guò)對(duì)該項(xiàng)目的進(jìn)行，了解并把握整個(gè)程及每一個(gè)環(huán)節(jié)中的基本要求，以此來(lái)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析解決問(wèn)題的能力，讓學(xué)生提高自己的動(dòng)手能力、組織協(xié)作能力和綜合概括的能力，拓展學(xué)生思考問(wèn)題的深度和廣度。這種教學(xué)法應(yīng)用非常廣泛，尤其是在職業(yè)教育中。

3 應(yīng)用于生物信息W課程的創(chuàng)新教學(xué)模式

那么采取哪種教學(xué)方式才能夠讓學(xué)生順利掌握知識(shí)點(diǎn)，并且能應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去呢？一般的生物學(xué)課程，只要在理論課后加入實(shí)踐課的內(nèi)容，就可以解決這個(gè)問(wèn)題，例如細(xì)胞生物學(xué)，只要再加入細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，那么學(xué)生對(duì)這門(mén)課的理解就會(huì)加深很多，對(duì)這門(mén)課的應(yīng)用也會(huì)有一定的了解。然而筆者在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中卻發(fā)現(xiàn)，這樣的方式并不適合生物信息學(xué)這門(mén)課程，這是由于多數(shù)學(xué)生在上機(jī)實(shí)踐之后，仍然不是太理解課上講的一些概念，也不知道如何將這些方法運(yùn)用到實(shí)際中。造成這種情況的原因主要有兩點(diǎn)，一個(gè)是生物信息學(xué)這門(mén)課程所要求的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)方面基礎(chǔ)，絕大多數(shù)學(xué)生物的學(xué)生都比較薄弱，甚至有部分同學(xué)在計(jì)算機(jī)編程方面是零基礎(chǔ)。這使得他們?cè)诶碚撜n上，對(duì)一些概念只是強(qiáng)行記住，并沒(méi)有真正理解。而在上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)中，他們又只是走馬觀花地將整個(gè)流程給過(guò)了一遍，并不知道這些操作是用來(lái)做什么的。另一個(gè)原因則是生物信息學(xué)與其他生物學(xué)的課程之間有脫節(jié)，這使得生物信息學(xué)的知識(shí)點(diǎn)很難融入到學(xué)生的現(xiàn)有知識(shí)體系當(dāng)中去，這樣就導(dǎo)致了學(xué)生不知道這些知識(shí)點(diǎn)的用途。因此，必須在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上，深入剖析生物信息學(xué)的基本概念，并且結(jié)合生物學(xué)中的實(shí)際問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)其進(jìn)行解決，才能讓學(xué)生真正掌握這門(mén)課。而傳統(tǒng)的老師講、學(xué)生聽(tīng)的授課方式顯然是不能滿足這一要求的。

案例式教學(xué)法起源于美國(guó)哈佛商學(xué)院，最早應(yīng)用于商業(yè)管理課程。其重點(diǎn)在于對(duì)一些熱門(mén)且有爭(zhēng)議的問(wèn)題進(jìn)行反復(fù)討論，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。而生物信息學(xué)課程的內(nèi)容大多比較確定，比較前沿有爭(zhēng)議的話題又離日常生活較遠(yuǎn)，極少出現(xiàn)熱門(mén)話題。因此，筆者認(rèn)為案例式教學(xué)法目前可以偶爾用作課堂教學(xué)穿插，不適合全面應(yīng)用于本科生物信息學(xué)課程。

問(wèn)題式教學(xué)模式與項(xiàng)目式教學(xué)模式在本質(zhì)上是相同的，均是以學(xué)生為主體，讓學(xué)生帶著問(wèn)題或者有明確的目標(biāo)的去主動(dòng)利用身邊資源查找相關(guān)知識(shí)解決問(wèn)題完成目標(biāo)，使學(xué)生在探索過(guò)程不僅掌握了知識(shí)，同時(shí)萌生自主學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)和欲望，提高了自主學(xué)習(xí)能力。兩種教學(xué)模式的區(qū)別在于問(wèn)題式教學(xué)法是將書(shū)本中的知識(shí)點(diǎn)凝練為問(wèn)題再分析問(wèn)題并解決問(wèn)題，而項(xiàng)目式教學(xué)法則是根據(jù)老師提出的項(xiàng)目要求，以收集信息、設(shè)計(jì)方案、實(shí)施項(xiàng)目、最終評(píng)價(jià)為線索進(jìn)行教學(xué)。問(wèn)題式教學(xué)提出的問(wèn)題與書(shū)本知識(shí)更為接近且較為零散，學(xué)生在針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析和解決的過(guò)程中，容易對(duì)教學(xué)內(nèi)容缺乏整體認(rèn)識(shí)，即難以將知識(shí)點(diǎn)連成線，也很難結(jié)合實(shí)際問(wèn)題。而項(xiàng)目式教學(xué)法是目前最適合提高學(xué)生能力的教學(xué)方法。然而在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目式教學(xué)并不適應(yīng)，很多學(xué)生在理解項(xiàng)目時(shí)就遇到了困難，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)感到無(wú)從下手。

因此，筆者在對(duì)兩種教學(xué)方法進(jìn)行研究歸納之后，將問(wèn)題式教學(xué)法與項(xiàng)目式教學(xué)法相結(jié)合，總結(jié)出一套適合本科生物信息學(xué)教學(xué)的方法。具體為：首先教師根據(jù)課程安排制定一個(gè)可擴(kuò)展的課題，明確課題要求，并根據(jù)課題內(nèi)容將知識(shí)點(diǎn)拆分，以問(wèn)題形式展現(xiàn)給學(xué)生，教師先就這些問(wèn)題講一些例子，學(xué)生查找資料。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生既對(duì)課題內(nèi)容有整體認(rèn)識(shí)，又在分析、解決一系列小問(wèn)題時(shí)學(xué)習(xí)到知識(shí)點(diǎn)、收集了項(xiàng)目信息。隨后通過(guò)參與定期分組討論，與老師進(jìn)行溝通的方式，學(xué)生最終可以擬定項(xiàng)目的方案并付諸實(shí)施。這種教學(xué)模式讓學(xué)生了解實(shí)際工作的流程，培養(yǎng)基本的工作能力。在與教師的交流討論中收獲更多的專業(yè)知識(shí)，與同學(xué)之間的合作交流中查漏補(bǔ)缺，完善自己的不足，達(dá)到相互提高的作用。例如，在教學(xué)中，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)題為“構(gòu)建一個(gè)可以預(yù)測(cè)乳腺癌患者生存時(shí)間的基因模型”的項(xiàng)目，并將項(xiàng)目拆解為：如何查找潛在包含乳腺癌患者信息的數(shù)據(jù)庫(kù)？如何篩選與生存時(shí)間相關(guān)的基因？如何構(gòu)建模型？如何評(píng)價(jià)模型的好壞四個(gè)問(wèn)題？同時(shí)，為了讓學(xué)生在實(shí)踐中更好下手，可以依次為各個(gè)問(wèn)題舉例加以說(shuō)明。如查找數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)節(jié)，可以列舉NCBI中的GEO數(shù)據(jù)庫(kù)與美國(guó)政府發(fā)起的癌癥和腫瘤基因圖譜計(jì)劃涉及的TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)兩個(gè)例子，讓學(xué)生先從這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)本身有所認(rèn)識(shí)，再利用校園網(wǎng)資源查找更多的數(shù)據(jù)庫(kù)。在此過(guò)程中，學(xué)生全程參與項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的各個(gè)流程，不僅學(xué)會(huì)了自主查找資料與學(xué)習(xí)，還提高了同學(xué)間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)與團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，獲得獨(dú)立思考的能力。

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第6篇：生物信息學(xué)的理解范文

關(guān)鍵詞：個(gè)性化習(xí)題；生物信息學(xué)；QQ群

中圖分類號(hào)：G811.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）48-0171-02

生物信息學(xué)是生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)等支持的，包括存儲(chǔ)、組織和生物數(shù)據(jù)檢索的一個(gè)現(xiàn)代交叉學(xué)科。隨著分子生物學(xué)和信息技術(shù)的不斷突破，各種生物數(shù)據(jù)的獲得變得非常容易，但是如何對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、分析和處理，并從中發(fā)掘出能用于解決生物科學(xué)問(wèn)題的信息，成為目前生命科學(xué)的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。生物信息學(xué)因此應(yīng)運(yùn)而生，其本身不僅是研究現(xiàn)代生物學(xué)，也是研究其對(duì)工業(yè)、醫(yī)療等重要領(lǐng)域影響的一門(mén)實(shí)踐性學(xué)科（Bloom，2001）。

一般認(rèn)為，生物信息學(xué)主要滲透到統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)和生命科學(xué)，尤其是生命科學(xué)的組學(xué)領(lǐng)域（郭麗等，2014），因此在教學(xué)中，生物信息學(xué)的教學(xué)內(nèi)容往往因?qū)W生背景不同而會(huì)有不同的側(cè)重。這就需要教師根據(jù)學(xué)生的背景及知識(shí)結(jié)構(gòu)的需求來(lái)合理安排教學(xué)。本文根據(jù)近年來(lái)對(duì)生物信息學(xué)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，從教學(xué)方法、個(gè)性化練習(xí)題對(duì)學(xué)生上機(jī)的促進(jìn)及QQ群投票功能在教學(xué)中的應(yīng)用等方面進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)如何能夠提高生命科學(xué)學(xué)院的學(xué)生學(xué)習(xí)此門(mén)課程的興趣進(jìn)行了探討。

一、現(xiàn)代教學(xué)方法的利與弊

隨著計(jì)算機(jī)科技的不斷進(jìn)步，教學(xué)已經(jīng)從傳統(tǒng)的板書(shū)模式進(jìn)入到現(xiàn)代多媒體教學(xué)模式中。多媒體技術(shù)應(yīng)用的初衷是提高學(xué)生的參與度，滿足教學(xué)手段更民主、多元化及個(gè)性化的教學(xué)目標(biāo)，其優(yōu)點(diǎn)為表現(xiàn)力豐富，可以通過(guò)動(dòng)畫(huà)、視頻、圖像、音頻等效果將抽象難懂的問(wèn)題直觀化。其次，節(jié)省了大量的板書(shū)時(shí)間，同時(shí)教師可將教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)鏈接，以益于學(xué)生直觀地了解并進(jìn)行思維拓展（張林，2011）。多媒體最明顯的一個(gè)特點(diǎn)就是教學(xué)容量加大，但正是這些優(yōu)勢(shì)也伴隨相應(yīng)的問(wèn)題：（1）重形式而忽視教學(xué)內(nèi)容。很多學(xué)校在進(jìn)行教學(xué)管理及評(píng)價(jià)時(shí)，過(guò)分關(guān)注多媒體課件的形式以及學(xué)生的感受，導(dǎo)致有些教師過(guò)分注重多媒體的表現(xiàn)形式而忽視了教學(xué)的主要內(nèi)容。（2）教學(xué)容量和學(xué)生的吸收量之間反差較大。由于教學(xué)內(nèi)容和容量的增大，教師并沒(méi)有根據(jù)授課對(duì)象的具體情況合理安排和講授學(xué)科內(nèi)容，而被動(dòng)的成了多媒體的播放員和解說(shuō)員?？傊?，多媒體教學(xué)利大于弊，因而成為教學(xué)改革和發(fā)展的必然產(chǎn)物，雖有缺點(diǎn)，但不能因噎廢食，需通過(guò)其他方法來(lái)克服弊端才能達(dá)到完美的教學(xué)效果。

二、個(gè)性化習(xí)題是學(xué)生實(shí)踐提高的強(qiáng)力推動(dòng)器

生物信息學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科，為了加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力，教師要綜合應(yīng)用啟發(fā)式、運(yùn)用式及討論式等多種教學(xué)方法來(lái)激發(fā)學(xué)生的興趣。筆者在課堂實(shí)踐中，充分發(fā)揮個(gè)性化習(xí)題的作用，將教師的科研滲入到課堂，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，努力提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。比如，在講授第五章內(nèi)容電子克隆部分，此章節(jié)目的是通過(guò)一段表達(dá)序列標(biāo)簽（EST），綜合應(yīng)用Blast、序列比對(duì)、步查法等方法查找各種數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)軟件的應(yīng)用進(jìn)行拼接、預(yù)測(cè)、去除內(nèi)含子等方法，最終獲得可能的全長(zhǎng)cDNA序列并加以注釋。在以往的教學(xué)練習(xí)中，全班同學(xué)的任務(wù)一樣，難以知道學(xué)生是否真正掌握所教授的內(nèi)容，為此，筆者將學(xué)生分組，每組自行通過(guò)閱讀文獻(xiàn)獲得一條其感興趣的EST序列，或者利用他們的畢業(yè)論文中涉及的EST序列去進(jìn)行電子克隆練習(xí)，通過(guò)這種個(gè)性化習(xí)題的隨堂練習(xí)，能顯著強(qiáng)化學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力和實(shí)踐能力，同時(shí)也能提高學(xué)生在教學(xué)中的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)新性。

三、發(fā)揮QQ群的投票功能在教學(xué)練習(xí)中的作用

生物信息學(xué)是一門(mén)交叉學(xué)科，對(duì)于非生物信息學(xué)專業(yè)的生命學(xué)院的學(xué)生而言，雖然教學(xué)大綱只要求學(xué)生掌握一些基本軟件的原理及數(shù)據(jù)庫(kù)的熟練使用。但是，這需要學(xué)生具有扎實(shí)的生物化學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞學(xué)及分子生物學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。比如，在講授第三章“核酸序列的分析”時(shí)，會(huì)要求學(xué)生利用已知的EST序列去Blast查找與之有同源性的基因組序列，進(jìn)行序列比對(duì)，預(yù)測(cè)并利用Bioedit軟件找出此基因的啟動(dòng)子、終止子和剪接點(diǎn)。這首先要求學(xué)生必須明確這些分子生物學(xué)的概念，否則在有限的生物信息學(xué)課堂上，會(huì)變成分子生物學(xué)或遺傳學(xué)的復(fù)習(xí)課。而課外QQ群就起到了非常重要的交流促進(jìn)作用。筆者在將QQ群的功能應(yīng)用到課外教學(xué)輔助平臺(tái)的基礎(chǔ)上，充分發(fā)掘QQ群的投票及評(píng)論功能為教學(xué)所用，例如教授第三章前，將課件放到QQ群的文件中，讓學(xué)生去預(yù)習(xí)。為激發(fā)學(xué)生預(yù)習(xí)的主動(dòng)性，要求學(xué)生在評(píng)論中列出對(duì)本章的主要知識(shí)點(diǎn)或難點(diǎn)，并對(duì)課件中涉及的名詞進(jìn)行解釋。為進(jìn)一步加強(qiáng)理解，對(duì)投票功能進(jìn)行設(shè)置，相應(yīng)的對(duì)投票選項(xiàng)1、2、3、4分別設(shè)置成A、B、C、D，這樣教師可根據(jù)需要將知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化成練習(xí)題，以加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)。同時(shí)，也可鼓勵(lì)學(xué)生將一些新的感興趣的話題或問(wèn)題置于QQ群?？傊?，QQ群的投票功能可以成為教師與學(xué)生課下交流的一扇窗口，成為生物信息學(xué)的一種及時(shí)且重要的學(xué)習(xí)工具。

四、建議與展望

生物信息學(xué)是一門(mén)新興學(xué)科，但我國(guó)無(wú)論是在對(duì)學(xué)科的重視還是發(fā)展程度上，與國(guó)外都存在一定的差距。在美國(guó)，計(jì)算生物學(xué)國(guó)際協(xié)會(huì)教育委員會(huì)一直致力于將生物信息學(xué)整合到高中生物教材中，學(xué)生在高中即接觸生物信息學(xué)，而且高校對(duì)高中生物信息學(xué)的教學(xué)提供相應(yīng)的培訓(xùn)課程和網(wǎng)上資源，生物信息學(xué)和其他分子生物學(xué)、植物學(xué)等一樣較早的深入到學(xué)生的知識(shí)體系中。而我國(guó)由于該學(xué)科產(chǎn)生的歷史較短，課程的開(kāi)設(shè)集中在“985”、“211”重點(diǎn)院校的生物信息學(xué)專業(yè)，盡管近十年來(lái)，各大高校也意識(shí)到此學(xué)科的重要性，且課程也在逐步在開(kāi)設(shè)，但由于學(xué)時(shí)短，很多教學(xué)僅限于學(xué)生掌握基本的數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢。為使生物信息學(xué)能在普通院校的生命科學(xué)學(xué)院能很好的開(kāi)展，各個(gè)高校應(yīng)建立合適的課程教學(xué)內(nèi)容。雖然近年“生物信息學(xué)”課程在各高校紛紛開(kāi)設(shè)，但由于生物信息學(xué)是一門(mén)發(fā)展中的學(xué)科，它的理論及內(nèi)容尚在不斷完善與更新中（郭麗等，2014）。因此，對(duì)于教材的選擇，不能只追逐信息量充足、內(nèi)容新穎、知識(shí)選材前瞻性好的教材（楊娥等，2014）。作為普通院校的非生物信息學(xué)專業(yè)的本科生，想在較短的時(shí)間內(nèi)（36課時(shí)）很好掌握如此大信息量的知識(shí)較為困難（劉宏生等，2010）。因此，需要依據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)及院校的人才培養(yǎng)目標(biāo)和現(xiàn)今生物信息學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀建立合理的課程內(nèi)容體系。另外，由于缺乏合適的專業(yè)人才，生物專業(yè)的生物信息學(xué)的師資力量薄弱，無(wú)法建成高水平的教學(xué)隊(duì)伍。因此，加大生物信息學(xué)教師的培養(yǎng)力度，建成一支專業(yè)的、年齡和知識(shí)結(jié)構(gòu)合理的師資隊(duì)伍，是提高本科院校生物信息學(xué)教學(xué)的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

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第7篇：生物信息學(xué)的理解范文

一、過(guò)去教學(xué)中存在的問(wèn)題

（一）實(shí)驗(yàn)課教學(xué)學(xué)時(shí)偏少

生物技術(shù)專業(yè)五年制生物信息學(xué)課程總學(xué)時(shí)為72學(xué)時(shí)，其中理論48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)24學(xué)時(shí)。生物信息學(xué)課程最主要的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)在線程序或利用生物信息學(xué)軟件來(lái)分析生物學(xué)問(wèn)題的能力，有效解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不足，實(shí)際操作時(shí)間少，解決實(shí)際問(wèn)題能力較弱的問(wèn)題。

（二）與其他課程聯(lián)系較少

生物信息學(xué)課程開(kāi)設(shè)在生物技術(shù)專業(yè)教學(xué)進(jìn)程的第6學(xué)期，此時(shí)學(xué)生已具備普通生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)免疫學(xué)、遺傳學(xué)、基因組學(xué)、基因工程原理等生命科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。但是，在生物信息學(xué)理論課和實(shí)踐課學(xué)習(xí)的內(nèi)容，如查閱的文獻(xiàn)、分析的目的則由授課教師自行指定，忽略了與其他課程的聯(lián)系，不利于學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)專業(yè)課的知識(shí)。

二、教學(xué)體系的改革和完善

（一）增加實(shí)驗(yàn)課教學(xué)學(xué)時(shí)

從2012年起，我校生物技術(shù)專業(yè)由五年制調(diào)整為四年制，同時(shí)在修訂教學(xué)進(jìn)程的時(shí)候?qū)W(xué)時(shí)調(diào)整為理論36學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)36學(xué)時(shí)，理論課結(jié)束后即為該內(nèi)容的實(shí)踐部分，以此增加學(xué)生的實(shí)踐訓(xùn)練時(shí)間。

（二）將基因工程原理實(shí)驗(yàn)課程與生物信息學(xué)實(shí)踐相聯(lián)系

在基因工程原理的實(shí)驗(yàn)中，我們把家蠅防御素基因作為目的基因，主要設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：（1）目的基因的獲得：利用PCR技術(shù)擴(kuò)增已經(jīng)克隆到pMD-18T載體上的家蠅防御素基因；（2）pSK質(zhì)粒載體的小量制備；（3）目的基因與載體的酶切；（4）目的基因與載體的連接；（5）大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞的制備；（6）重組質(zhì)粒的轉(zhuǎn)化；（7）重組子的藍(lán)白斑篩選；（8）菌落PCR鑒定重組子[2]。在學(xué)生對(duì)基因工程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容熟悉的基礎(chǔ)上，我們?cè)谏镄畔W(xué)的教學(xué)過(guò)程中對(duì)學(xué)生提出問(wèn)題：家蠅防御素基因現(xiàn)有的研究現(xiàn)狀是怎樣的？PCR擴(kuò)增目的基因的過(guò)程中引物該如何設(shè)計(jì)？獲得陽(yáng)性重組子后我們?nèi)绾闻袛喃@得的插入序列就是目的基因呢？針對(duì)這樣的疑問(wèn)，我們結(jié)合基因工程實(shí)驗(yàn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整：（1）PUBMED獲取文獻(xiàn)信息：由學(xué)生通過(guò)PUBMED查找近五年發(fā)表的有關(guān)家蠅防御素基因研究的文獻(xiàn)；（2）核酸序列分析：以家蠅防御素基因?yàn)閷?duì)象，分核酸序列的檢索、搜索開(kāi)放閱讀框（ORF）、限制性酶切分析、引物設(shè)計(jì)、載體序列識(shí)別、核酸序列的比對(duì)、分子質(zhì)量/堿基組成/堿基分布分析和序列轉(zhuǎn)換共8大部分內(nèi)容進(jìn)行講解和學(xué)生實(shí)踐操作；（3）蛋白質(zhì)序列分析：同樣以家蠅防御素蛋白為對(duì)象，分蛋白質(zhì)序列檢索、蛋白質(zhì)序列比對(duì)、蛋白質(zhì)基本性質(zhì)分析（蛋白質(zhì)的氨基酸組成、分子量、等電點(diǎn)、親疏水性分析、跨膜區(qū)分析、信號(hào)肽分析）、蛋白質(zhì)功能預(yù)測(cè)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)（蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)）共5大部分內(nèi)容進(jìn)行講解和指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作。

（三）以科研促進(jìn)生物信息學(xué)的教學(xué)改革

筆者所在課程組主要集中于功能基因組學(xué)的研究，涉及了功能基因的獲取、生物信息學(xué)分析、功能驗(yàn)證等方面的內(nèi)容。學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中，參與到教師的科研課題中，學(xué)會(huì)運(yùn)用生物信息學(xué)所學(xué)知識(shí)實(shí)際解決科研問(wèn)題。學(xué)生可自行完成從文獻(xiàn)的查閱、目的序列的獲?。ㄓ晒矓?shù)據(jù)庫(kù)獲得或?qū)嶒?yàn)室測(cè)序獲得）、基因序列的分析、理論推導(dǎo)氨基酸序列基本性質(zhì)的分析及結(jié)構(gòu)和功能的預(yù)測(cè)、系統(tǒng)發(fā)育分析，如有可能，學(xué)生可通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證生物信息學(xué)分析的結(jié)果，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生自主選擇感興趣的基因、蛋白進(jìn)行課程設(shè)計(jì)研究，實(shí)踐結(jié)束后學(xué)生將結(jié)果以論文形式提交給教師。

三、教學(xué)探索的成效

第8篇：生物信息學(xué)的理解范文

Shortliffe教授指出，醫(yī)生對(duì)于計(jì)算機(jī)和新技術(shù)越來(lái)越依賴就是其中一個(gè)重要問(wèn)題。由于患者的個(gè)體狀況和疾病狀況千差萬(wàn)別，醫(yī)生在診療過(guò)程中的邏輯推理也各有特色。但是，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用有可能削弱醫(yī)生和患者之間的和諧關(guān)系，使醫(yī)患之間的互動(dòng)和整個(gè)診療過(guò)程變得呆板機(jī)械。在某些情況下，醫(yī)生不是根據(jù)自己的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和邏輯對(duì)患者做出診斷，而是依賴于他們使用計(jì)算機(jī)的方式來(lái)做出判斷。實(shí)際上，計(jì)算機(jī)永遠(yuǎn)不可能代替人腦，更不可能超過(guò)人腦。只有當(dāng)計(jì)算機(jī)和人類的智慧與實(shí)踐相結(jié)合，才能發(fā)揮出真正的作用。

生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)的定義

根據(jù)美國(guó)醫(yī)藥信息學(xué)會(huì)（American Medical Informatics Association, AMIA）的定義：Biomedical Informatics (BMI) is the interdisciplinary, scientific field that studies and pursues the effective uses of biomedical data, information, and knowledge for scientific inquiry, problem solving and decision making, motivated by efforts to improve human health.

生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)（BMI）是一門(mén)研究如何有效利用生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)的跨學(xué)科科學(xué)，以滿足科學(xué)查詢、解決問(wèn)題和制定決策的需求，并通過(guò)不斷的努力，推動(dòng)和提高人們的健康。

生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)的關(guān)鍵屬性

生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)主要從事生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)的產(chǎn)生、存儲(chǔ)、獲取、使用及共享的理論、方法和過(guò)程的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。

生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)以及信息科學(xué)的基礎(chǔ)上，是IT技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上的應(yīng)用。

生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)在方法學(xué)上可以支持從分子水平到大眾水平的研究、推論、建模、模擬、實(shí)驗(yàn)和轉(zhuǎn)化。覆蓋從基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床科研，到臨床診療、公共衛(wèi)生等多種生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用。

生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)認(rèn)為生物醫(yī)學(xué)信息的最終使用者是人。因此，社會(huì)科學(xué)和行為科學(xué)對(duì)于技術(shù)性解決方案的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)，以及對(duì)于復(fù)雜經(jīng)濟(jì)、倫理、社會(huì)、教育和組織架構(gòu)的演進(jìn)，起到了非常重要的影響作用。

BMI各應(yīng)用領(lǐng)域的相互關(guān)系和區(qū)別

在生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)領(lǐng)域有很多看似非常相近的術(shù)語(yǔ)和名詞，很容易被混淆和亂用，例如：信息學(xué)、醫(yī)學(xué)信息學(xué)、生物信息學(xué)、衛(wèi)生信息學(xué)、生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)、公共衛(wèi)生信息學(xué)等等。如何理解這些術(shù)語(yǔ)？它們之間的區(qū)別和聯(lián)系又是怎樣的呢？

Shortliffe教授解釋說(shuō)：生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)是一門(mén)基礎(chǔ)性生物醫(yī)學(xué)科學(xué)，是一門(mén)應(yīng)用潛力非常廣泛的科學(xué)。生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)研究和發(fā)展的推動(dòng)力，是生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的臨床、科研和實(shí)踐中所遇到的各種問(wèn)題。生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)將生物醫(yī)學(xué)的理論和方法與計(jì)算機(jī)、信息和通訊技術(shù)相結(jié)合，以創(chuàng)新和發(fā)展新的方法和理論為目標(biāo)。這些核心理論和方法包括數(shù)學(xué)建模、數(shù)據(jù)庫(kù)理論、認(rèn)知科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)據(jù)挖掘，自然語(yǔ)言處理等等，反過(guò)來(lái)又促進(jìn)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)和健康科學(xué)的研究、應(yīng)用和創(chuàng)新。

生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)理論、方法和技術(shù)首先被應(yīng)用到臨床醫(yī)療、診斷和護(hù)理等臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，同時(shí)也被應(yīng)用在牙科和獸醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。這些領(lǐng)域關(guān)注的是患者個(gè)體，是以患者為中心實(shí)現(xiàn)臨床相關(guān)信息的采集、集成、共享和應(yīng)用，因此被稱為臨床信息學(xué)。

與臨床信息學(xué)緊密聯(lián)系在一起的是公共衛(wèi)生信息學(xué)，它的應(yīng)用不是針對(duì)單一的患者個(gè)體，而是關(guān)注整個(gè)人群，以大眾健康和管理為目標(biāo)。臨床信息學(xué)和公共衛(wèi)生信息學(xué)共享了很多相同的方法和技術(shù)，這兩個(gè)方面結(jié)合在一起就是我們通常所說(shuō)的醫(yī)學(xué)信息學(xué)。因此，生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)不能等同于醫(yī)學(xué)信息學(xué)。

生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)在生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，特別是在細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)上的應(yīng)用，主要關(guān)注的是細(xì)胞和分子水平的過(guò)程，這部分被稱為生物信息學(xué)。

生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)在放射影像、圖像成像和分析、以及影像管理方面的應(yīng)用被稱作影像信息學(xué)。影像信息學(xué)以組織和器官為主要對(duì)象，包括：放射影像、病理影像、超聲影像、皮膚病學(xué)、以及分子可視化等等應(yīng)用領(lǐng)域。

據(jù)Shortliffe教授介紹，其實(shí)這些應(yīng)用領(lǐng)域的邊際是非常模糊的，例如生物信息學(xué)和影像信息學(xué)相結(jié)合就產(chǎn)生了分子生物成像學(xué)；生物信息學(xué)和臨床信息學(xué)的結(jié)合形成了藥物基因組學(xué)，而臨床信息學(xué)和公共衛(wèi)生信息學(xué)相結(jié)合則形成了大眾消費(fèi)健康學(xué)。

BMI和HIT的關(guān)系

生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)（軟件和硬件）、臨床科學(xué)、基礎(chǔ)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)、流行病學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、生物工程學(xué)、管理科學(xué)及認(rèn)知科學(xué)與決策密切相關(guān)。

生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)（BMI）與醫(yī)學(xué)信息技術(shù)（Healthcare Information Technology, HIT）有著密切的關(guān)系，但相互各有側(cè)重。BMI更偏重于BMI理論的研究、方法的建立、教學(xué)、以及這些理論和方法在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域應(yīng)用。其主要參與者是學(xué)術(shù)研究人員、科研機(jī)構(gòu)及相關(guān)實(shí)驗(yàn)室。而HIT則更偏重于應(yīng)用，主要是把BMI的方法、理念以及研究成果與醫(yī)療臨床實(shí)踐相結(jié)合，并通過(guò)廠商開(kāi)發(fā)成相應(yīng)的醫(yī)療信息系統(tǒng)產(chǎn)品，供醫(yī)院和衛(wèi)生行政機(jī)構(gòu)使用。其主要參與者是醫(yī)療IT廠商、醫(yī)療臨床機(jī)構(gòu)及衛(wèi)生行政機(jī)構(gòu)等。在美國(guó)，生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)組織是美國(guó)醫(yī)藥信息學(xué)會(huì)（AMIA），而醫(yī)學(xué)信息技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)組織是美國(guó)醫(yī)療信息管理和系統(tǒng)協(xié)會(huì)（HIMSS）。

加強(qiáng)生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)教育和培訓(xùn)

生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)對(duì)于生物醫(yī)學(xué)研究、企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的研發(fā)、圖書(shū)館情報(bào)學(xué)和知識(shí)管理、公共衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)、生物技術(shù)和制藥、臨床實(shí)踐和管理、以及政府決策研究，都將發(fā)揮重要的作用。

但是，目前要真正把信息技術(shù)應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以及臨床診療中，還存在一個(gè)非常大的障礙，就是缺乏同時(shí)具備信息技術(shù)知識(shí)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域知識(shí)的復(fù)合型人才。因此，作為交叉科學(xué)的生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)，要肩負(fù)起自己的使命，要為復(fù)合型人才的培養(yǎng)做出貢獻(xiàn)。各醫(yī)學(xué)院校和研究機(jī)構(gòu)，在開(kāi)展常規(guī)的生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)學(xué)位教育之外，還應(yīng)該積極開(kāi)設(shè)信息學(xué)相關(guān)的培訓(xùn)，為醫(yī)學(xué)生和護(hù)理學(xué)生提供雙學(xué)位課程。另外，要加強(qiáng)對(duì)醫(yī)藥衛(wèi)生專業(yè)人員的信息學(xué)繼續(xù)教育，并積極為臨床醫(yī)護(hù)人員所進(jìn)行生物信息學(xué)研究提供必要的支持和協(xié)作。

Shortliffe教授還指出： IT基礎(chǔ)架構(gòu)（IT Infrastructure）一向被公認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)安全、有效、以患者為中心、及時(shí)、高效率和公平六個(gè)醫(yī)療目標(biāo)的基礎(chǔ)。但是，臨床信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施40年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)告訴我們：成功的系統(tǒng)不僅僅取決于技術(shù)，而更取決于人、文化和創(chuàng)新性的流程。

第9篇：生物信息學(xué)的理解范文

>> 丹參類貝殼杉烯氧化酶（SmKOL）基因全長(zhǎng)克隆及其生物信息學(xué)分析 紅白忍冬SABATH甲基轉(zhuǎn)移酶基因克隆及其生物信息學(xué)分析 雷公藤貝殼杉烯酸氧化酶基因的全長(zhǎng)cDNA克隆與表達(dá)分析 丹參SmNAC1基因的克隆和生物信息學(xué)分析 黃芩葡萄糖醛酸水解酶基因的克隆、生物信息學(xué)分析及表達(dá) 太子參分解代謝關(guān)鍵酶8′羥化酶基因的克隆及生物信息學(xué)分析 人組蛋白去乙?；?1的克隆表達(dá)與生物信息學(xué)分析 金鐵鎖糖基轉(zhuǎn)移酶PtT1的克隆與生物信息學(xué)分析 平邑甜茶MhWRKY15基因cDNA克隆及其生物信息學(xué)分析 茶陵野生稻冷響應(yīng)基因OrCr3的克隆及其生物信息學(xué)分析 唇形科植物腳6基腳6基焦磷酸合酶編碼基因及其氨基酸序列的生物信息學(xué)分析 棉鈴蟲(chóng)類胰蛋白酶的生物信息學(xué)分析 玉米谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的生物信息學(xué)分析 黔北麻羊RERGL基因cDNA克隆與生物信息學(xué)分析 小菜蛾p38MAPK基因的克隆與生物信息學(xué)分析 高叢越桔UFGT基因電子克隆和生物信息學(xué)分析 小菜蛾P(guān)xALP1基因的克隆與生物信息學(xué)分析 希金斯炭疽菌腺苷酸環(huán)化酶生物信息學(xué)分析 黃瓜DVR基因的生物信息學(xué)分析 FZ6基因及其蛋白的生物信息學(xué)分析 常見(jiàn)問(wèn)題解答 當(dāng)前所在位置：l）查找開(kāi)放閱讀框（ORF）。生物信息學(xué)分析主要采用一些網(wǎng)上軟件包進(jìn)行分析，如采用Interpro （http：//ebi.ac.uk/tools/interproscan）進(jìn)行結(jié)構(gòu)域比對(duì)，ExPASy在線服務(wù)器的Compute pI/Mw工具（http：///compute_pi/）預(yù)測(cè)相對(duì)分子質(zhì)量與理論等電點(diǎn)，TargetP1.1 server （http： //cbs.dtu. dk /serv- ices/targetP/）進(jìn)行信號(hào)肽分析，Psort （http：//psort.hgc.jp/）及WOLFPSORT （http：///）分析亞細(xì)胞定位，TRMHMM server v 2.0 （http：// cbs. dtu.dk/services/TMHMM-2.0/）進(jìn)行跨膜域分析，Predictprotein （https：///）進(jìn)行二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，SWISS-MODEL （http：//swissmodel.expasy. org/）進(jìn)行二級(jí)結(jié)構(gòu)分析和結(jié)構(gòu)域的三維同源建模。使用DNAMAN軟件對(duì)序列進(jìn)行多重比對(duì)，用ClustalW分析軟件與其他植物的MCS氨基酸序列進(jìn)行同源比對(duì)，根據(jù)分析結(jié)果選擇17種植物的MCS氨基酸用MEGA 5.1軟件構(gòu)建進(jìn)化樹(shù)。

2.4 SmKOL基因的表達(dá)分析 取0.1 g毛狀根樣品采用Trizol試劑盒提取總RNA，用Takara反轉(zhuǎn)錄試劑盒反轉(zhuǎn)錄成cDNA。其過(guò)程為：總RNA模板1 μL（約200 ng），dNTP 1 μL， Radom 6 mers 2 μL，不含RNase的去離子水至10 μL，離心，置于PCR儀上，65 ℃ 5 min，之后冰上急冷。然后加入5×PrimerScript Buffer 4 μL，RNase Inhibitor 0.5 μL，PrimerScript Rtase 1 μL，RNase free H2O 4.5 μL。PCR反應(yīng)條件為30 ℃ 10 min，42 ℃ 60 min，70 ℃ 15 min，所得cDNA用于Real-time PCR。根據(jù)丹參內(nèi)參β-actin和目標(biāo)基因SmKOL的核苷酸序列設(shè)計(jì)引物。其中β-actin上游引物為5′ -AGGAACCACCGATCCAGACA-3′，下游引物為5′ -GGTGCCCTGAGGTCCTGTT-3′；SmKOL上游引物為5′ -GCTTCTGGCAAGGCAATCAAC-3′，下游引物為5′ -CTTTTCCTCGTTGAGTTGGTCG-3′。轉(zhuǎn)錄后的cDNA用管家基因引物β-actin進(jìn)行普通PCR反應(yīng)，用于反轉(zhuǎn)錄質(zhì)量控制，待目的基因引物及管家基因引物檢測(cè)合格后，在ABI7300 RT-PCR儀上進(jìn)行熒光定量檢測(cè)，反應(yīng)體系為：5 μL Power SYBR Green PCR Master Mix，0.2 μL引物F，0.2 μL引物R，1.0 μL cDNA，3.6 μL ddH2O。PCR反應(yīng)條件為95 ℃ 30 s；95 ℃ 5 s；60 ℃ 34 s，40個(gè)擴(kuò)增循環(huán)；檢測(cè)溶解曲線。反應(yīng)結(jié)束后分析熒光值變化曲線和溶解曲線。每個(gè)反應(yīng)重復(fù)3次，采用2-ΔΔCT法分析結(jié)果。

3 結(jié)果

3.1 丹參毛狀根SmKOL基因的全長(zhǎng)克隆及序列分析 將基因cDNA序列進(jìn)行Blast比對(duì)分析，結(jié)果表明測(cè)得的片段與其他植物中的KO基因有70%左右的同源性，并有相似的保守區(qū)域。將所得的片段進(jìn)行拼接，獲得基因全長(zhǎng)序列，共1 884 bp核苷酸，命名為SmKOL，GenBank登錄號(hào)為KJ606394，DNAMAN軟件結(jié)合ORF Finder在線軟件對(duì)SmKOL基因全長(zhǎng)cDNA序列進(jìn)行分析，推測(cè)編碼519個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)，并含有完整的開(kāi)放閱讀框（open reading frame， ORF），SmKOL基因的開(kāi)放閱讀框位于23～1 582 bp，序列的1～22 bp為5′非翻譯區(qū)（5′UTR），1 583～1 884 bp為3′非翻譯區(qū)（3′UTR）。

Blast結(jié)果顯示SmKOL基因與甜橙Citrus sinensis的KO基因有68%相似， 西洋梨Pyrus communis的KO基因有66%相似、苜蓿Medicago truncatula的KO基因有67%相似、葡萄Vitis vinifera的KO基因有65%相似、擬南芥Arabidopsis thaliana的KO基因有64%相似、粳稻Oryza sativa Japonica Group的KOL基因有57%相似。KOL具有比較保守的結(jié)構(gòu)域，用DNAMAN程序?qū)Ρ绕咸眩ˋFD54196.1）、苜蓿（XP_003637273.1）、西洋梨（AEK01241.1）、粳稻（AAT81230.1）擬南芥（AED93499.1）的氨基酸序列進(jìn)行多序列比對(duì)（圖1）。結(jié)果表明家族具有較高同源性。使用Interpro結(jié)構(gòu)域比對(duì)，結(jié)果表明SmKOL具有與IPR001128的Cytochrome P450 domain和IPR017972的Cytochrome P450相同保守位點(diǎn)（圖2）。

3.2 KOL氨基酸序列的分子系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)分析 將SmKOL與GenBank中的17種植物的17種蛋白進(jìn)行比對(duì)分析，在軟件MEGA 5.1上采用相鄰鏈接法構(gòu)建KOL進(jìn)化樹(shù)，進(jìn)行聚類分析（圖3）。SmKOL與阿拉比卡種小果咖啡KOL聚為一類，兩者在本文所選蛋白中的親緣關(guān)系最近。

3.3 理化性質(zhì)和3D結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè) 使用ExPASy在線服務(wù)器的Compute pI/Mw工具預(yù)測(cè)，SmKOL蛋白的相對(duì)分子質(zhì)量為58.88 kDa，等電點(diǎn)pI 7.62。亞細(xì)胞定位結(jié)果表明可能定位于細(xì)胞質(zhì)或者細(xì)胞核。信號(hào)肽分析表明為分泌蛋白，前23個(gè)氨基酸可能是信號(hào)肽，跨膜域分析可能為膜蛋白。SmKOL蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，α螺旋結(jié)構(gòu)占50.10%、β折疊結(jié)構(gòu)占6.36%、無(wú)規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)占43.55%。蛋白質(zhì)的功能很大程度上取決于其空間結(jié)構(gòu)，無(wú)規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)決定了蛋白質(zhì)，尤其是酶的功能部位常常位于這種構(gòu)象區(qū)域，而α螺旋主要對(duì)蛋白質(zhì)骨架起穩(wěn)定作用，通過(guò)對(duì)蛋白質(zhì)二級(jí)與三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)和分析，有助于理解蛋白質(zhì)功能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系[10]。使用Swiss Model進(jìn)行同源建模，以人Cytochrome P450 2R1蛋白A鏈（PDB注冊(cè)號(hào)3czh.1.A）作為同源模板，用于建模的氨基酸序列殘基為46～511位，序列相似性為23.56%，模型質(zhì)量得分（GMQE）0.55（圖4）。

3.4 SmKOL受茉莉酸甲酯（MeJA）誘導(dǎo)的誘導(dǎo)表達(dá)分析 實(shí)時(shí)熒光定量PCR實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果采用2-ΔΔCT法進(jìn)行相對(duì)定量表達(dá)分析，即確定目標(biāo)基因（SmKOL）和參照基因（β-actin）有相近的擴(kuò)增效率，就可以確定不同樣本中目標(biāo)基因表達(dá)水平的相對(duì)差異。不同時(shí)段MeJA誘導(dǎo)的丹參毛狀根中SmKOL相對(duì)表達(dá)發(fā)現(xiàn)，MeJA能明顯誘導(dǎo)丹參毛狀根中SmKOL基因mRNA的表達(dá)。實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了丹參毛狀根經(jīng)MeJA處理12，24，36，120 h后SmKOL基因的誘導(dǎo)表達(dá)情況，結(jié)果顯示經(jīng)MeJA處理后的SmKOL基因的誘導(dǎo)表達(dá)水平在0～36 h逐漸升高，在36 h時(shí)達(dá)到最大值，隨后120 h時(shí)SmKOL基因的表達(dá)量下降（圖5）。

4 討論

由于丹參毛狀根具有遺傳穩(wěn)定性高、產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)常應(yīng)用于次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)。本研究首次從丹參毛狀根中克隆得到了赤霉素代謝途徑上的KOL基因，獲得含有完整ORF的基因全長(zhǎng)，并利用生物信息學(xué)的方法對(duì)其核酸及其推測(cè)的蛋白序列組成進(jìn)行分析。結(jié)果表明，該基因與其他物種中的KO基因有較高的同源性，命名為SmKOL，它具有Cytochrome P450 domain，這在所有的家族成員中都是保守的。

同時(shí)，SmKOL基因誘導(dǎo)表達(dá)結(jié)果表明，經(jīng)誘導(dǎo)子MeJA誘導(dǎo)后，SmKOL的mRNA表達(dá)量逐漸上調(diào)，在36 h達(dá)到最大值，之后表達(dá)量下降。隨著丹參赤霉素生物合成途徑中基因的不斷挖掘，為在分子水平上認(rèn)識(shí)赤霉素合成途徑中的編碼基因、調(diào)控方式、酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及其代謝調(diào)節(jié)的分子機(jī)制奠定基礎(chǔ)[11]。SmKOL基因的克隆為進(jìn)一步研究該基因的功能和丹參赤霉素生物合成及其次生代謝調(diào)控機(jī)制提供了靶基因。

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Cloning and bioinformatics analysis of ent-kaurene oxidase

synthase gene in Salvia miltiorrhiza

HU Ya-ting1， GAO Wei2， LIU Yu-jia2， CHENG Qi-qing2， SU Ping2， LIU Yu-zhong1， CHEN Min1*

（1. State Key Laboratory of Dao-di Herbs， National Resource Center for

Chinese Materia Medica， China Academy of Chinese Medical Sciences， Beijing 100700， China；

2. School of Traditional Chinese Medicine， Capital Medical University， Beijing 100069， China）

[Abstract] Based on the transcriptome database of Salvia miltiorrhiza， specific primers were designed to clone a full-length cDNA of ent-kaurene oxidase synthase （SmKOL） using the RACE strategy. ORF Finder was used to find the open reading frame of SmKOL cDNA， and ClustalW has been performed to analysis the multiple amino acid sequence alignment. Phylogenetic tree has been constructed using MEGA 5.1. The transcription level of SmKOL from the hairy roots induced by elicitor methyl jasmonate （MeJA） was qualified by real-time quantitative PCR. The full length of SmKOL cDNA was of 1 884 bp nucleotides encoding 519 amino acids. The molecular weight of the SmKOL protein was about 58.88 kDa with isoelectric point （pI） of 7.62. Results of real-time quantitative PCR analyses indicated that the level of SmKOL mRNA expression in hairy roots was increased by elicitor oMeJA，and reached maximum in 36 h. The full-length cDNA of SmKOL was cloned from S. miltiorrhiza hairy root， which provides a target gene for further studies of its function， gibberellin biosynthesis and regulation of secondary metabolites.