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生物信息學培養方案范文1
關鍵詞：生物信息學；形成性評價；教育教學改革
中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）22-0147-02
生物信息學（Bioinformatics）是近二十年來迅速發展起來的一門新興前沿學科，它綜合利用計算機科學和信息技術，通過對海量生物學數據的處理和分析，揭示其中蘊藏的內在聯系和生物學含義，進而提煉有用的生物學知識。隨著人類基因組和多種模式生物測序的完成，有關核酸、蛋白序列和結構的數據呈指數增長，面對如此龐大而復雜的數據資源，運用計算機獲取管理分析數據、控制分析誤差、加速分析過程勢在必行，生物信息學應運而生并迅速蓬勃發展起來，并逐步成為生命科學在信息時展的核心內容之一，對生命科學研究帶來革命性變革。受到國際大環境的影響，國內各重點大學紛紛開展了生物信息學專業的設立，一般醫學院校也開展了生物信息學必修及選修課課程，由于生物信息學是新興學科，在教學現狀上存在很多不足，如：教學手段落后；只注重理論教學，忽視理論應用于實踐的重要性，導致學生所學的理論知識與實際工作脫節；教學內容簡單，體系不完整，完成課程后學生不能將所學知識融會貫通；不注重培養學生的整體生物信息學思維。如何提高生物信息學課程的教學質量是教育教學改革的重要內容。
一、生物信息學的教學特點
1.是多學科、綜合交叉的產物。生物信息學是一門由計算機技術、數學、生物醫學多學科綜合交叉的新興學科，對本課程的學習，除了要求掌握獲取和利用大量生物數據信息的基本知識和技術外，還要求掌握相關的數學、物理學、計算機程序設計、分子生物學等醫學基礎知識相關的知識和技術，培養的是復合型、交叉型人才。
2.數據、信息量龐雜，發展迅速。目前生物信息數據處于高速的實時更新中，數據類型和內容相當豐富，同時亦包含大量的冗余及錯誤數據，僅GenBank數據庫就包含了來源于十多萬個物種的數據，除了人類還包括小鼠、擬南芥、水稻、斑馬魚、果蠅等模式生物及原核生物、病毒等數據。近十年來，核酸堿基數目大約每14個月就翻一倍，2014年1月2日，在Nucleotide數據庫中輸入Human，就可以獲取30 942 725條數據，而兩年前這數字僅為14 617 064。面對這么龐雜的海量數據，教學內容必須圍繞方式、方法來展開。
3.教學及課后學習應用必須在網絡環境中進行。海量的數據均存儲在網絡環境下的數據庫中，信息的獲取、分析和處理都必須通過Internet網絡來實現。因此教學活動亦必須圍繞網絡環境展開，利用網絡，傳授學生獲取數據信息并開發和利用的技能，強化操作訓練，增強學生分析解決問題的能力。綜合來說，生物信息學的教學內容豐富，教學方法多樣，考核評價及教學效果反饋復雜，因此，傳統的學習評價不能適應生物信息學教學的發展。
二、形成性評價的內涵
形成性評價（Formative assecssment）是1967年由美國的評價學專家斯克里芬（M. Scriven）提出的，后被美國的教育學家布盧姆（B.S.Bloom）應用于教學領域。指在教育活動中，即學生知識、技能及態度的形成過程中檢測學生的進步，監控學生知識與技能的獲得，評價學生的學習進展情況，最終通過反饋來調整教學以提高教學質量。形成性評價是在教學過程中為了獲得有關教學的反饋信息，改進教學，使學生知識達到的掌握程度所進行的系統性評價。
三、形成性評價應用于生物信息學的優勢
形成性評價強調的是對教和學過程進行多層次、多元化的分析和判斷，促進教和學過程的完善和發展，同時，形成性評價還強調對學生的學習過程進行評價，它不僅從評價者的需要出發，更注重從被評價者的需要出發，重視學生在學習中的體驗，重視師生間的交流，使學生在評價中能正確了解自我、完善自我，利于培養學生的自主學習能力。
1.評價貫穿整個學習過程，符合生物信息學內容的復雜性。生物信息學內容豐富、龐雜，更新快，傳統的終結性評價只考察學生掌握的部分內容，因此評價過于片面，而形成性評價貫穿在學生學習的整個過程，對學生日常學習過程的表現、所取得的成績及所反映的情感、態度、學習策略等方面做出評價，更符合生物信息學的教學工作。
2.評價主體更加多元，激發學生學習主動性，有益于生物信息學技術的自主學習。傳統的終結性評價主要是教師對學生的評價，學生往往處于被動狀態，無法激發其學習興趣。形成性評價則強調學生的主動參與，使學生成為積極評價的主體，加強評價者與被評價者之間的互動，鼓勵學生自我評價與同學間互評，促使他們不斷回顧和反思自己的學習過程及方法，從而進一步培養學生學習的主動性與積極性。這點與生物信息學課程的教學方法多樣性不謀而合，激發學生的自主學習、多方法、多手段綜合運用的能力。
3.評價結果更全面，更符合生物信息學教學目標。終結性評價常以一次或少數幾次測試來批判，重知識輕能力，重片面的知識結果輕學習過程，而形成性評價的內容貫穿整個教與學的過程，不僅注重學生對知識的掌握情況，而且也重視評價學生的學習態度、策略及情感因素，因此更全面更科學。
4.評價結果的反饋作用更有針對性，有利于及時調整教學方法。形成性評價能及時準確地反映學生在一定階段的學習情況，給學生及教師提供及時的反饋，更有針對性地幫助學生建立自信心，激發和培養學生的學習興趣及良好的學習習慣，同時可以使教師及時了解學生的學習情況和需要，以便調整教學內容，改進教學方法，從而提高教學效果。
四、形成性評價在生物信息學教學中的應用策略
1.統一規劃，制定綜合評價方案。開課之初，制定詳細的學習評價體系，將該學期的學習教學大綱及課程進度表發給每一位同學，由學生及教師共同參與制定學習計劃及學習評價表，每一部分分別由教師評價、學生自評、和小組同學互評三項構成。教師需事先給出評價范例和評估標準，對標準進行合理的描述和解釋，以便學生對照執行。在每次自評及互評后，教師應利用E-mail及QQ等在線工具及時的將結果反饋，指出評價過程中的問題及改進的意見。評價方案獲得學生的認可方能使學生樂于參與，樂于反思和改進自我，并在評價中體驗成功和快樂。
2.建立學習及評價小組。生物信息學的學習方法、獲取數據信息的手段很多，學習小組的成立有利于在學習過程中及時交流、相互學習促進和共同解決問題，小組成員間相互更為了解，可以開展課堂學習及課外自主學習的監控和評估，并保證學生互評環節的順利開展。每次互評將根據參與程度、合作行為、知識掌握程度等記錄在冊，教師亦應關注和指導小組評價工作的開展，并及時做好小組成員間的協調工作。
3.建立學生學習檔案。生物信息學課程基本都依賴網絡來完成，每次課堂學習后練習、學生間討論及學生自評互評等都以電子檔案的形式保存，可以包括文字、圖片、聲音、視頻等。學習檔案體現了學生的整個學習過程，展示學生努力學習后所取得的進步和成績，也客觀地反映學生的不足，有利于學生形成自我反思和自我評估，有助于培養獨立的自我學習習慣，增強參與感和學習積極性。
4.綜合成績評定。在學期末，根據學生學習的全過程，將對學生學習狀態的監控納入最后的成績評定，制定合理的比例方案，用綜合成績評定取代單一的終結行評定方法，更全面的評價學生。
綜上所述，形成性評價體系更適應生物信息學教學特點，有傳統評價無法比擬的優點，但同時增加了教師的工作量，無形中實施難度亦加大。為了更好地實施形成性評價，首先應明確的是，這不是教師個人的問題，學校、院系及各部門均應統一認識，建立從上而下的評價機制和比較完善的教學管理及學分管理制度。其次，健全教師參與形成性評價的激勵制度，解決教師業績考核等制約形成性評價實施的因素，建立具體的獎勵制度使教師自覺納入形成性評價，優化課題教學模式。最后，鼓勵教師以團隊形式參與形成性評價教學改革，分享教學經驗，探討教學問題，進一步提高教學效果。
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生物信息學培養方案范文2
摘要：師范教育改革下高師院校課程的重新建設已成為重中之重。如何在改革的新背景下建構合適的課程體系，成為高師院校要解決的問題。本文立足于師范教育改革背景下的需求，針對《生物信息學》課程的特點和教學中存在的問題進行初步探討，就其在教學方法的更新、教學標準的編寫、考核方法的改進等方面提出了一些思考，希望通過不斷的完善從而提高《生物信息學》課程的教學質量。
關鍵詞：師范教育改革；生物學信息學；課程建設
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）21-0102-02
隨著教育的發展，教師體制也不斷發生改變，順應發展的趨勢，教師資格證的改革開始不斷推進與完善。2012年《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》精神和教育部部署啟動全國中小學和幼兒園教師資格證改革試點工作，2013年《中小學教師資格考試暫行辦法》出臺并規定：試點啟動后入學的師范專業學生申請中小學教師資格應參加教師資格考試。2015年我國正式實施教師資格證國考制度，并實行五年一個周期的注冊制度。教師資格證制度的變革是對高師院校實施教學改革的促進同時也是對師范生的挑戰。改革制度下更要求提高教師的綜合素質和學生能力的培養，而《生物信息學》所具備的專業性與前沿性正是師范教育對學生著重培養的方向與目標。
《生物信息學》是一門交叉學科，包含了對生物信息的獲取、加工、存儲、分配、分析、解釋等在內的所有方面，運用數學、計算機科學和生物學的各種工具闡明和理解大量數據所包含的生物學意義。隨著大規模的基因組測序工作的開展，生物學數據獲得了大量的積累，生物信息學悄然興起并得以蓬勃發展。生物信息學使學生了解學科前沿和新技術進展，同時培養學生綜合運用知識的能力。但目前多數院校只將其設為選修課程，重視程度很低，而且在教學內容、方法等方面存在一些問題。由于師范教育改革對師范生要求不斷提高，課程的學法和內容也要與時俱進，怎樣建構新的課程體系是高師院校需要解決的問題。
一、課程教學現狀
1.師資力量薄弱。生物信息學不僅對教師專業知識要求高，同時也需要有計算機理論基礎的教師來授課。但目前教授生物信息學課程的教師大多都為其他生物學課程的教師，這些教師往往缺乏專業的生物信息學分析軟件操作訓練和計算機基礎，不能將各學科更好融合。
2.教學方法滯后。生物信息學是一門交叉學科，但教師在教學過程依舊采用傳統教學方法，計算機輔助教學不常見，這種授課方式不僅效果欠佳也沒有發揮此學科的優勢。而且在教學過程中不注重培養學生對生物信息學的重要性的認識，所以學生認為該課程只是理論學科，認識不到其對實踐操作能力的重要和生物數據分析的意義。
3.實踐教學不足。受傳統的教學觀念影響，教師在教學過程中只注重理論教學忽視實踐教學，導致學生所學的理論知識與實踐脫節。因為生物信息學對于網絡高度依賴，但由于受學時限制，課堂教學的內容有限，實踐教學課時數較少，內容也比較簡單，缺乏完善的實踐教學過程，學生也缺乏實際動手操作的能力。
4.考評方案簡單。生物信息學的考核重點是學生對生物信息基本概念的理解，軟件操作的掌握程度及生物數據分析解釋的能力。但一些學校的考試形式還全部是理論知識，缺少實際操作能力的檢驗，這種考評辦法的評價效能差，而且不能體現學科的特點。
二、課程體系建設優化
1.提高教師素質。教師是教學的核心資源，其知識水平和操作技能都會影響教學的效果。提高教師素質首先要對任課教師開展《生物信息學課程教學改革和實踐》專題講座，其次鼓勵教師通過查閱相關文獻，了解課程的特點及發展，組織大家進行討論，再次，也要積極組織教師參加科研活動，提高科研新能力，在科研過程中進一步了解本學科的前沿內容。
2.編寫教學標準。如今的教師專業化不只是強調教師要有扎實的理論知識，更要有實踐能力。所以生物信息學的課程建設改革要組織新的教學內容，合理安排理論學時特別是實驗學時。課程標準對生物信息學的研究內容、現狀和發展前景做具體的介紹，主要對生物信息學的基本概念和基本方法進行講解，重點是分析軟件的操作方法和生物學數據庫的使用方法的講解。
3.改進教學方法。師范教育改革意味著對師范生各方面要求的逐漸提高，學生不能只被動接受知識，所以教師在教學中要利用多媒體輔助進行直觀教學，演示生物學數據庫的瀏覽與檢索，軟件的使用，基因序列的檢索、基因閱讀框架的找尋、序列比對、進化樹的構建等操作。教師也可以提供課件和DNASTAR、DNAMAN、MEGA、BIOEDIT等軟件安裝程序及使用手冊等擴大學生的自學空間，使學生的被動學習變為主動學習，也符合師范教育對學生創造能力、應用能力的培養。
4.教學科研結合。生物信息學教學強調能力的培養，且學科的交叉性也能使學生將所學知識與之結合。教師可以鼓勵學生參與相關課題研究，學校也可以提供機會讓學生參與到創新創業性研究的科研項目中，這樣的學習方式可以激發學生對科研的興趣，鞏固課程中所學到的知識，使學生掌握生物信息學課程的實踐技能，也更好的體現對師范生創新能力培養。
5.優化理論課結構。師范教育提倡以學生為主體的授課方式，所以課堂可以采取不同的學習方式如小組合作或學生講述等以此豐富理論課的教學模式。教師可以提出問題由小組成員討論研究學習，課堂也可以以自講的方式進行學習，學生通過查閱資料了解學科在臨床醫學、藥物產業等方面的應用以及在后基因組時代的主要研究內容等，不僅掌握了前沿知識同時也鍛煉教師技能，對于師范教育培養有很好的促進作用。
6.加強實驗課建設。師范教育在強調師范生理論知識的同時更注重實際的操作能力，所以實驗教學起著越來越重要的作用，在學習中通過生物數據庫的使用，可以提高學生處理生物信息的能力。生物學數據庫均可以通過網絡提供數據檢索服務，學生可以根據理論知識進行相應的實際操作。學院可以進一步開放實驗室，為學生創造動手操作的自學實驗環境。
7.改革考核方法?？荚囀菣z測教學效果的方法，也是促進學生學習的有力手段。如何考核需要制定詳細的評價指標體系。生物信息學的考核改革是在基礎考核之上增加了小組答辯和論文成績。小組答辯以生物信息學在疾病研究中的應用為擬設計命題，培養學生協作收集整理相關文獻并展示其整合分析結果的能力。論文以蛋白質生物信息學分析在藥物靶點挖掘和藥物設計中的應用為題。最后根據論文結構完整性和內容獨創性、條理邏輯性和學術水平進行評分。
三、課程體系構建的進一步設想
進一步利用網絡學習平臺慕課擴展生物信息學的理論深度與新技術發展，學生可以進一步接觸并利用云計算等技術對大數據進行處理，或基于手機客戶端讓學生隨時可以查詢及學習，這樣的構建既是生物信息學課程建設的發展，也是培養學生能力的體現。生物信息學課程建設改革對學生綜合運用知識的能力起到了促進作用，也加強了理論聯系實踐的操作能力。生物信息學能夠培養學生全面掌握生物學知識，對今后選擇生物學科領域的工作有推動作用，也是師范生成為合格人民教師的理論基礎。
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收稿日期：2016-11-21
生物信息學培養方案范文3
論文摘要：研討式教學模式將研究與討論貫穿于教學的全過程，有助于調動學生的積極性、加深對知識的理解、增進學習效果。通過確立授課目標、精心設計和組織授課內容、在實踐中不斷總結經驗，在“生物信息學”的授課過程中對研討式教學模式進行了探索和實踐。
論文關鍵詞：生物信息學；課堂研討；案例分析
21世紀是生命科學的世紀，生物技術飛速發展，生物學數據大量積累。而生物信息學正是在這種大背景下蓬勃興起的交叉型學科，旨在用信息學方法解決生物學問題。為了培養復合型人才，大力發展交叉學科，國防科技大學（以下簡稱“我?！保┙陙砻嫦蛉＠砉た蒲芯可_設了“生物信息學”選修課程。
“生物信息學”作為新興的交叉學科，具有融合性、發展性和開放性的特點。融合性是指生物信息學涉及的生物、計算機、數學等多個學科的交叉與融合。從20世紀90年代到現在，該學科發展非常迅速，研究熱點發生了數次改變。開放性是指該學科存在大量有待探索和研究的新問題。這些特點一方面為課堂教學提供了大量的主題和素材，一方面也對授課方式提出了較高的要求。經過認真分析，選定研討式教學作為該課程的主要授課方式。研討式教學即研究討論式教學，是將研究與討論貫穿于教學的全過程。在教師的具體指導下，充分發揮學生的主體作用，通過自我學習、自我教育、自我提高來獲取知識和強化能力培養。通過確立教學目標，精心設計和組織教學內容，在實踐中貫徹研討式教學理念和方法，在生物信息學課程中對研討式教學模式進行了理論探索和實踐創新。
一、教學目標的確立
合理的課程目標與定位是決定課程建設成敗和教學效果的基礎，其主要依據是人才培養需求和授課對象的實際情況。首先，教學對象是研究生，已具備一定的自主學習和創新思維的能力。教師不僅要傳授知識，而且要講解基本的研究方法，讓學生具備獨立思考問題、分析問題和解決問題的能力。其次，作為軍校學生，以后從事的工作可能涉及很多學科方向，展現如何針對一門新的學科方向進行研究的整體思路顯得很有意義。最后，考慮到學生不同的知識背景，對于各部分內容的理解程度不同，必須兼顧不同的專業方向，讓每個學生都能有所收獲。因此，確立教學目標為：介紹生物信息學的基本概念和方法，通過案例分析展現科學研究的基本方法和實踐過程。
二、教學內容的設計和組織
1.教學內容的總體設計
確定了教學目標之后，需要對課程的教學內容進行總體設計。參考國內外多所高校的相關課程設置，如北京大學的“生物信息學導論”、中科大的“生物信息學”、中科院的“生物信息學與系統生物學”和MIT的“Bioinformatics and Proteomics”等，發現這些課程主要是針對生物專業的學生開設，側重于方法學介紹。而我校學生大部分是工科背景，對于統計和機器學習方法有一定基礎，重點是了解相關的生物學問題，并應用已有的工科知識去分析和解決這些問題。同時，隨著生物信息學的快速發展，研究領域不斷擴大，有必要展現該學科的最新進展。
因此，課程內容總體設計上以生物學問題為主線，結合最新的研究成果，對各種計算方法的應用過程進行深入和細致的講解。在介紹生物信息學的研究現狀和生物學基礎知識之后，分多個專題詳述生物信息學最新的研究進展，各專題在內容上相互銜接，由淺入深，以便學生理解和接受。以問題為導向的課程設計對于啟發學生思考，積極參與課堂研討具有重要作用。
進一步，為了突出部分重點專題及其分析方法，采用案例分析課的形式，針對一些重要問題進行深入探討。鼓勵學生應用所學知識，結合自身的專業背景，通過積極地思考和討論提出相應的解決方案。案例選擇為教師有一定研究基礎的開放性問題，一方面介紹已有的研究成果，一方面結合教師的研究體會，通過積極討論拓展新的研究思路。案例分析課有助于學生更多地參與課堂研討，對于知識的綜合應用和科學研究過程產生切身體會。
2.教學內容的組織
研討式教學的關鍵是調動學生的積極性，鼓勵學生踴躍地參與課堂討論，提出自己的觀點。通過集中備課，學習和吸取老教師的成功經驗，總結調動學生積極性的基本要素，對授課內容進行了認真的組織和編排。
（1）重點突出，詳略得當。由于生物信息學涵蓋內容非常豐富，有必要對課程內容進行取舍，在保證知識面的基礎上，突出授課的重點。減少或刪除重要性較低的部分，采用圖片和動畫等形式對重要的知識點加以強調，以深化學生的理解。只有學生對重點內容理解透徹，才能激發出濃厚的學習興趣，積極參與課堂研討，碰撞出智慧的火花。
（2）新穎有趣，實例豐富。在課程內容上應充分體現知識性和趣味性，以豐富的實例展現生物信息學中基本的概念和方法。學生往往關注與日常生活休戚相關的內容，期望能用所學知識解釋常見現象，因此實例選擇應貼近生活體驗。課件中準備了大量的實例，例如，在講完構建進化樹之后，舉例說明為什么人類的祖先是從非洲走出來的；在生物代謝一章，通過賣火柴的小女孩的故事闡釋生物代謝過程的高效性；在蛋白質結構部分，討論為什么濕著頭發睡覺，頭發容易變翹。通過實例分析，增加學生對于所學知識的理解和參與課堂研討的積極性。
（3）設置思考題，留出想象空間。針對重要的知識點，預先設置思考題，以啟發和擴展學生思路。生物信息學作為一門新興學科，存在大量沒有確定結論的開放性問題，有待深入探究。例如“人類與小鼠的基因組差別很小，為什么形態上有那么大的差別”，“生物系統模擬中，是否越復雜的模型越好”。針對這些問題適時地開展課堂研討，有助于激發學生的學習興趣，開闊其視野。
三、研討式教學的開展
在授課過程中，教師應努力營造活躍的課堂氣氛，密切觀察學生的動向，及時溝通存在的問題，選擇合適的時機開展課堂研討。不斷地積累經驗，使課堂討論達到更好的效果。在開展課堂研討時，尤其應注意以下幾點：
1.因材施教
在“生物信息學”課程中，學生的專業背景不盡相同，少部分學生來自生物專業，其他大部分是工科背景，如自動化、計算機仿真和認知科學等。因此，在主題的選擇和研討環節的設計上，應充分考慮到學生的需求和背景知識，發掘大家共同的興趣點。實踐證明，不同的學科背景可以有效地促進交流，提供對于同一問題的不同視角。例如，生物專業的學生可以解釋有關生物技術的問題，而仿真專業的學生對于系統的建模方法有深入的理解。有效的課堂討論，能夠促進各種思路的融合，碰撞出靈感的火花。
2.及時溝通
研討式教學需要教師對授課整體情況有較好的把握。例如，有一章的內容是生物學基礎，教師針對這部分內容進行了充分準備，包括大量的圖片和動畫，并穿插了很多科學家的故事。但授課效果不盡理想，到了預設問題的環節，只有一兩個學生參與討論，大部分學生都一臉茫然。通過及時溝通，發現了兩個問題。一是背景知識不夠，學生對于預設問題了解不多；二是重要性認識不足，學生認為生物學的基礎知識與本課程的學習關系不大?？紤]到學生的疑問，對授課內容進行及時調整，進一步強調所學知識對于生物信息學的意義，并通過具體實例激發學生的學習興趣。在實例的啟發下，學生開展了積極的討論，加深了對于所學知識的認識。開展研討式教學，應以學生為主體，及時地溝通發現課堂中存在的問題，并相應地調整授課內容。即使教師講得天花亂墜，如果學生知其然，不知其所以然，也不可能達到好的授課效果。
3.審時度勢
課堂研討開展的時機很重要。例如，當講到生物信息學概況時，學生反應不是很強烈。而當教師結合自身經驗談研究體會時，學生很有興趣，表情變得活躍，適合開展課堂討論。此時，可以組織學生交流學習目的、預期和存在的疑問，以便教師進行有針對性地授課。研討式教學一方面強調學生的主體地位，一方面要求教師發揮主導作用，密切注意學生動向，發現學生的興趣點，引導討論的逐步展開和深入。
4.自主提問
如果教師能夠營造出一種輕松愉悅的課堂氛圍，學生往往能夠主動發問，提出不同觀點，而不拘泥于預先設置的問題。實踐證明，通過學生自主提問展開的課堂研討，往往效果更好。在前期鋪墊時，啟發學生自主思考并積極討論，分析該領域可能存在的問題和發展方向。當講到后續內容時，學生有了一定的心理預期，很想了解該領域的研究現狀和發展趨勢，以驗證與預期是否一致。同時，自主提問對于生物信息學研究有很好的推動作用，學生經常能夠獨辟蹊徑，提出全新的思路，拓展研究內容的廣度和深度。
5.課堂報告
在授課過程中，鼓勵學生結合所學知識選擇感興趣的專題，閱讀相關文獻并進行課堂報告。由于學生的選題更接近彼此的思維方式，能夠反映一些共性的問題，對于擴展思路很有幫助。在報告過程中，教師可適時點評，穿插課堂討論，以深化學生對問題的理解。課堂報告可以全面地鍛煉學生的表達能力、寫作能力和創新思維能力，提高學生的綜合素質。
生物信息學培養方案范文4
關鍵詞：國際聯合培養 化學教育
最近幾十年化學科學以驚人的速度飛速發展，新的化學物質不斷發現，人們最關心的健康、環境、資源利用、能源、水源及食物等問題，都與化學息息相關。第八屆國際化學教育會議上，東京大學大木教授說：“化學是人類生存的關鍵科學?！泵绹又荩ú死┐髮W化學系畢門泰爾教授說：“化學是自然科學的中心?！倍覈瘜W家唐有教院士說得更確切：“化學與物理是自然科學的軸心?！?/p>
一、化學教育面臨嚴峻的挑戰
當今人們對化學的印象很糟，化學常被指責為非自然災害禍源，公民化學知識貧乏，青年人對化學缺乏興趣，后繼乏人。在我國，學生志愿學化學的勢頭在下降，高?；瘜W專業錄取標準比其他專業降低了，課程設置缺乏全面計劃和深入調查，不能反映科學發展及當前社會的需要；學校缺乏學習空氣，學生之間、教師之間及師生之間沒有一種討論爭辯的風氣。為此，化學教育界面臨的迫切任務是必須認真考慮化學教學內容的改革和人才培養模式的更新，要培養高級化學科技人才，國內高?；瘜W教育課程改革推行多年，雖然取得了可喜的成績，但仍需不斷完善各方面的條件，以便取得更深入、更有效的教學成果。
二、中外聯合是推動化學教育發展的一次戰略契機
歐美化學教育已取得的成就是巨大的，歐美地區幾乎囊括了所有的諾貝爾化學獎，這就證明了歐美化學教育的發展方向是正確的。中國化學教育以學習歐美化學教育為主，尚未形成本國特色，無論在師資、教科書、器材方面，歐美都優于中國。
“它山之石，可以攻玉”，與發達國家聯合培養，借鑒其先進教育理念，引進其教學資源可以降低辦學成本，縮短人才培養的周期，不失為一種長遠的戰略措施。如今，美國的化學教育正在改革，課程內容的變化是更加注重多學科交叉和課程的綜合性和應用性，教學方法的改變是從以教師為中心轉到以學生為中心。因此，與發達國家的聯合培養，是短時間內提高我國化學教育水平的有效手段。
三、中美“2+2”聯合培養模式的探索
我校（重慶郵電大學）已經與美國尼古拉斯州立大學簽署化學類專業“2+2”聯合培養協議，通過課程接軌促進我校相關專業的學科建設，提高雙語教學水平，培養具備良好英語能力的復合型人才，探索在更廣闊領域的國際聯合人才培養模式。
（一）相對低廉的學費
“2+2”聯合培養項目宗旨是堅持公益性原則，即為學生提供更寬的學習渠道，提高教育質量，擴大學校影響，增進人民之間友誼，而不是以贏利為目的。因此，美方盡量考慮了我國學生家庭的承受能力，按照美國州內生源標準收費，使該項目受教育群體數大大增加，使其真正為國家培養更多的有用之才，真正為大學的國際化進程提供有效渠道。
（二）優化培養方案，實現課程對接
目前我校的化學類學科的教學方式與國際上其他大學相比還有很大的差距，因此，參考美方的教學方案、計劃、內容和標準，對我校培養計劃進行優化，實現與美方的課程對接是提高我校教學水平的必要條件。該項目有關教學的全部方案、計劃、內容和標準，均采用美國的學術體系；所有課程的全部教材都選用近年出版的權威教材，從而保證了教學內容的先進性與新穎性。
我們針對專業教育的特點，結合聯合培養的需要，對重點專業基礎課實施雙語教學。美國尼古拉斯州立大學每年派出一名教授來我校進行不少于三個月的授課，同時可通過網絡遠程教育的方式，由美國教授為我校參與“2+2”聯合培養項目的學生授課，彌補我們在雙語師資方面的不足。
（三）在化學類專業實踐課程中體現信息化特色
目前我校與美國大學化學類專業的主要差距還表現在實踐性教學環節，美國許多高校的實驗課時與理論課時達到1：1。受限于場地等原因，我校的實驗課學時遠低于該比例。利用我校在信息技術領域的優勢和特色，我們建立“虛擬實驗室平臺”，許多實驗可以通過計算機模擬實現。
經過三年的時間，我校與美國尼古拉斯州立大學化學類專業“2+2”聯合培養已經初步獲得成功，先后有12名學生赴美學習，其中2013年4人畢業，獲得雙方學校的學士學位，并繼續在美國攻讀研究生。“2+2”聯培項目為培養具有國際視野的專業型人才提供了有力的依托。
經濟全球化給我國化學教育帶來了極大的影響，固步自封終究會被時代淘汰。為了盡快追趕世界先進的化學工業和技術的步伐，我國高校與發達國家開展聯合培養是培養高水平人才的可行之策。
基金項目：重慶市教改重點項目《大數據時代生物信息學創新型人才培養體系的研究與實踐》，項目編號yjg132030；重慶郵電大學教改課題《中美“2+2”聯合人才培養模式的研究與實踐》課題號XJG12145。
參考文獻：
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生物信息學培養方案范文5
關鍵詞： 蛋白質組學 教學改革 多媒體教學
自1995年基因組計劃的大規模開展以來，我們得到了前所未有的海量遺傳信息。但是，對這些遺傳信息如何進行解讀，包括：基因的識別，基因時間、空間表達特異性的調控，多個基因產物之間的相互關系，等等，都需要通過研究具體的生物功能的體現者和執行者――蛋白質，才能最終揭示生命活動的真諦。正因為如此，蛋白質組學（Protemics）研究成為后基因組學（post-genomics）即功能基因組學（functional genomics）中的中流砥柱。Nature和Science雜志也在2001年2月公布人類基因組草圖的同時，分別發表了“And now for the proteome”與“Protemics in genomeland”的綜述，將蛋白質組學的研究提到了前所未有的高度。陜西師大生命科學學院積極設立蛋白質組學這門課程，并將它設置為生物技術專業的限選課及生物科學和理科基地專業的專業任選課。
蛋白質組學（Protemics）是一門交叉型的新型學科，涉及生物化學、分子生物學、基因學、細胞學及生物信息學等多種學科的知識點。同時它又是一門理論與實踐緊密結合的課程，涉及較多的新型實驗原理與方法，比較抽象，相對較難理解。綜合考慮之后，學院將該課程的授課時間設置為大三學年的第二學期，一方面學生已經學習了各種基礎專業課程，具備了一定的知識儲備，另一方面經過多種學科配備的實驗課程學習，學生具備了一定的實驗操作技能及科學思考方法。
師大設置該課程已經有近6年的歷史了，通過這幾年的課程教學，我在該課程的教改方面也進行了思索，有了一些心得體會。我在此拋磚引玉，與廣大同仁共同探討。
一、蛋白質組學的教學目標
蛋白質組學一詞由澳大利亞科學家Marc Wilkins于1994年在意大利Siena的一次二維電泳會議上首次提出。1997年之后，各國科學家慢慢重視并開展了廣泛研究。雖然蛋白質組學的發展歷史非常短暫，但其研究內容非常前沿。
目前，國家提出高校教改應注重學生的素質教育。有學者提出，素質教育與教學過程的融合是大學教學改革的關鍵，而構建科學合理的培養方案是“融合”的基礎；其中重要的一項措施就是“注重學科交叉”。教師要做到給學生傳授整體性的知識，同時注重其他學科知識對本學科的影響，以及在本學科領域中的應用；更要在知識的精選和交叉融合上下工夫，搞好知識的整體優化。在授課過程中，切忌簡單地照搬、機械地設置相關專業的課程［1］。
目前，蛋白質組學研究在醫學、生物學各學科領域均有廣泛的應用，以及不同的偏重。針對師范類院校學生的專業特點，并結合高校教改的素質教育要求，我們將本課程的教學目標定位讓學生從總體上掌握這門課程，從整體上了解這門課程的地位、前沿技術與發展動向、面臨的困難與挑戰，等等，拓寬學生的視野，從而提高學生的教育教學水平，促進自身和職業的發展。
二、蛋白質組學的教學內容
根據以上的教學目標，我們選擇了科學出版社出版的錢小紅與賀福初院士主編的《蛋白質組學：理論與方法》。并使用多種參考書，如S.R.Pennington，M.J.Dunn編著，錢小紅與賀福初翻譯的《蛋白質組學：從序列到功能》；Hubert Rehm編著的《Protein Biochemistry and Proteomics》；J.E.Coligan編著，李慎濤翻譯的《精編蛋白質科學實驗指南》。教材及各參考書內容新穎、豐富，如何使用，以及如何充分利用36個學時達到既定教學目標，該課程的內容設置顯得尤為重要。
該課程緒論課的內容設置，我認為最好涵蓋其發展歷史、研究背景、研究內容，并結合大量的新興研究實例（如細胞發育的蛋白質組研究、各種疾病癌變的蛋白質組研究等），以期使學生建立對這門課程的總的認識，務必使學生了解這門課程的研究內容、研究方向等，充分激發學生的學習熱情和興趣［2］。
在隨后的教學中，將蛋白質組學研究中應用最廣泛的技術原理與方法分章節詳細介紹。
第一部分是樣品的制備。結合學生學習過的植物學、微生物學、細胞學等知識，重點闡述樣品制備的通用原則及注意事項。另外，簡單介紹一些針對特殊蛋白質的樣品制備技術，如蛋白質的分步分離提取法、亞細胞分離與蛋白質提取等。讓學生掌握通用原則，并根據具體的研究內容進行方案的調整。
第二部分介紹蛋白質組的分離技術，包括二維色譜（2D-HPLC）、毛細管電泳（CE）、等電聚焦（IEF）和二維電泳（2-DE）。其中二維電泳是目前應用最為廣泛也是分辨率最高的蛋白質組分離技術，是三大支撐技術之一，也是本章的重點。其中一維等點聚焦電泳（1D-IEF-PAGE），二維SDS電泳；實驗原理是難點，需詳細闡述；最后讓學生結合生化知識，根據原理進行討論，得出該項技術的優勢及局限性，讓學生掌握該技術的具體應用范圍，并熟悉相關的操作步驟。
第三部分學習蛋白質組學實驗數據的分析，介紹相關的雙向電泳凝膠的染色技術、數據采集和統計分析的軟件，對二維凝膠上的蛋白質進行定量分析，最終建立細胞蛋白質譜；介紹一些批量凝膠上蛋白質點的比對技術。讓學生掌握各染色技術的優缺點及應用范圍，并對相關技術軟件有所熟悉，掌握一些參數的設置方法。
第四部分對凝膠上特殊的蛋白質斑點進行定性分析，尤其是當前應用最為廣泛的質譜鑒定技術，這是本章也是本課程的重點和難點，還是蛋白質組研究三大支撐技術之一。內容包括質譜的原理、發展歷程，其中原理是重點也是難點。在質譜知識的基礎上，介紹目前使用最為廣泛的基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜（MALDI-TOF-MS）、電噴霧質譜（ESI-MS），二者的工作原理是重點難點，需要詳細闡述說明，以及基于這兩種質譜而發展起來的蛋白質組鑒定技術―肽質量指紋圖譜（PMF）、肽序列標簽（PST）和從頭測序技術，教師應結合具體的研究實例說明其使用方法，用提問的方式來啟發學生，循序漸進、由易到難，根據實驗結果讓學生自己總結其各自的優缺點，最終掌握其工作原理與應用范圍。
第五部分介紹一些基于質譜技術的蛋白質翻譯后修飾的鑒定方法，主要包括蛋白質的磷酸化修飾和糖基化修飾，重點是其原理與技術方法，同時也是對上一章內容的深化與應用。
第六部分學習蛋白質組研究中的生物信息學。介紹生物信息學的定義、發展歷史及其應用，根據上一章節介紹的質譜鑒定得到的信息，具體實例說明如何利用生物信息學進行蛋白質組學的研究，讓學生掌握其在蛋白質組學研究中的應用。
第七部分是蛋白質的功能研究，重點強調蛋白質相互作用的研究，包括酵母雙雜交、噬菌體展示、蛋白質芯片技術等，最終建立蛋白質間的連鎖圖。學生需要掌握其原理與應用范圍，學會基本的操作方法。
最后介紹蛋白質組學研究中一些非凝膠的技術，包括定量蛋白質組學研究技術，例如熒光染料標記、同位素標記及蛋白質芯片技術等。
總之，該課程的內容要緊緊圍繞選課學生的專業特點展開，務必讓學生從整體上把握該課程，熟悉其研究內容與研究前言。
三、教學方法和教學手段的改革
首先在教學手段上，以多媒體教學方法為主、傳統教學方法為輔。多媒體PPT課件貫穿整個教學過程，其優勢是圖像清晰、形象逼真、表達直觀、闡述清晰明了，可幫助學生有效地學習和掌握知識點，有助于解決教學重點、突破教學難點。同時多媒體課件穿插大量的圖片、表格，有效地增加了教學信息量，對課本上的內容有很好的深化和拓展作用，能取得比較好的教學效果。但是正因為多媒體的信息量大，需要結合傳統板書，一方面可以給學生思考、消化的時間，另一方面可以對該課時涉及的重點和難點進一步闡述說明，最終讓學生對所學的內容有個整體認識?？傊瑢⒏鞣N教學手段的優勢發揮到最大，以期達到最好的教學效果。
其次在教學方法上，在傳統的教師講授、學生聽課的講授法的基礎上，需要激發學生的熱情，提高學生的參與度。教學過程是師生的雙邊活動，教師的“教”和學生的“學”相互適應才能取得預期的教學效果。在授課過程中要鼓勵學生敢于提出問題，獨立思考問題，教師與學生共同參與教學內容。同時可以在授課過程中，穿插學生小組討論的環節，這樣可以有效地活躍課堂氣氛，吸引學生注意力，使學生通過自我思考，最終得到答案。
蛋白質組學不僅是一門理論性較強的學科，而且是一門實驗性很強的學科。因此在教學過程中要注意理論與實驗演示相結合［3］。對于實驗室可滿足實驗條件的教學內容，可以采用探究式教學方法，給學生自己動腦動手的機會，自己設計實驗、實施實驗，并發現問題，最終解決問題、得出結論。但是目前蛋白質組學研究中一些實驗周期較長，材料準備比較困難；許多大型儀器都非常昂貴，需要專業人員而不能任由學生自由操作；甚至普通的基礎實驗室并無配備。對于這部分的實驗內容，教師可以自己實驗并制作相應的教學實驗操作錄像，或者從網絡上尋找；這樣可以在教學過程中一邊播放一邊講解，有利于學生學習［4］。例如2-DE的具體操作，生物質譜的蛋白質鑒定技術等，其原理抽象，難于理解，相應地采用視聽覺媒體，使得整個教學過程變得更為形象具體、直觀生動，具有較強的表現力；利用具體的場景和音響刺激學生，吸引學生的注意力，提高學生的具體感知認識。在教學過程中，要注意將科研的思路、科研的方法融入教學中，從而提高學生的科研能力。
在教學過程中，教師需注意聽取學生的反饋意見，注重學生對教學效果的評價。教師可以通過建立學生公共信箱，將某些授課內容、習題、思考題等通過該信箱讓學生下載；學生也可通過教師的郵箱，提出建議和意見，及時對課程進行反饋，從而使教師及時調整教學活動［5］。
在考試形式上，采取課下查文獻、答題相結合的形式。在教學過程中針對重要章節中的知識點，給學生出思考題，讓學生結合已有的知識，查找相關的文獻，再提出自己的實驗設計方案；安排一個課時讓學生課堂討論。這樣可以有效地調動學生的積極性，加深對知識的理解和掌握；更重要的是，學生活學活用，理論聯系實際，培養了嚴謹務實的科研態度。
總之，蛋白質組學是一門新興的交叉型學科。如何把對學生而言是外在的知識和感受內化為學生個人內在的、穩定的個性心理品質，從而為學生一生的發展提供良好的基礎，值得我們付出努力，不斷探索。在教學過程中，教師要時刻注意，傳授必要的知識是重要的，但更重要的是使學生養成正確的學習方法和自學能力，培養科學精神和健全人格［1］。
參考文獻：
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生物信息學培養方案范文6
【關鍵詞】生物技術專業；醫學院校；課程體系
近些年，隨著科技的進步，生命科學飛速發展，生物技術在各領域展現出了無限潛力，社會關注度越來越高，被世界各國確定為21世紀科技發展的關鍵技術和新型產業?，F代生物技術與其他學科相互交叉融合，逐步形成了農業生物技術、醫藥生物技術和工業生物技術三個應用領域，其中醫藥生物技術領域由于和人類的生命安全關系密切，成為現代生物技術中最實用、最具發展勢頭的領域之一。
一、生物技術專業人才需求及各院校招生情況
隨著生物醫藥產業健康快速發展，以及新的理論技術不斷涌現，具有扎實理論基礎、較強探索精神和實踐能力的醫藥生物技術人才的需求也與日俱增。生物技術相關專業人才的社會需求有增無減，尤其是醫藥行業生物技術人才需求快速增長。為了更好的適應社會對生物技術人才的需求，教育部于1998年正式將生物技術專業列入理學本科專業目錄，主要培養應用型的專業技術人才。之后，很多院校都相繼開設生物技術專業，中國前300名大學中，具有生物技術專業的大學占到了33.7%。通過對生物技術專業在這300所大學不同類別的分布分析可以發現，生物技術專業在綜合類、理工類、農林類和師范類高校中設置的頻率較高，分別占相應各類高?？倲档?0.6%、70.8%、82.6%、97.3%。而我們通過前期統計，全國90所醫學本科院校，開設生物技術及相關專業的僅有28所，占31.1%，不及全國的平均水平。醫藥行業生物技術人才的供給遠遠小于社會需求。醫學院校生物技術專業與普通院校該專業人才培養目標有所不同，其特點體現在醫學知識和藥學知識與生物技術的深度交叉融合，因此醫學院校生物技術專業開設的課程也要反映相應的醫藥特色。但是，由于生物技術專業在國內相關院校的開設主要集中在綜合類、理工類、農林類和師范類高校，在醫學院校開設的相對較少，必然會導致教學模式和內容偏向于工業生物技術和農業生物技術的教學。體現在人力資源市場上就是醫藥生物技術人才的相對缺乏。面對大好形勢，高等醫學院校作為醫藥生物技術人才培養的主體，如何有針對性地進行專業人才培養方案和課程體系的建設，以培養與行業發展相適應的高素質專業人才，是關系到專業興衰成敗的關鍵課題。目前，醫藥生物技術的教學模式還存在一些缺陷，針對性的醫藥生物技術人才培養機制尚屬于探索階段。如果照搬其他院校的人才培養方案，就會導致學生能力的同質化嚴重，不能很好的與醫藥行業的職業崗位需求相吻合，學生的核心競爭力不足，從而造成就業困難。所以，迫切需要建設適合醫藥生物技術專業人才培養的針對性課程體系及人才培養方案。另外，生物技術是一門實踐性很強的學科，實踐教學是夯實理論知識和培養科研思維必備的手段。因此，在教學體系設計及教學過程中必須重視實踐教學，這對學生創新思維能力和實踐能力的形成具有重要的意義。
二、全國各高校生物技術專業開設課程分析
統計了全國21所高校生物技術專業所開設課程，其中包括4所醫學院校生物技術專業，統計分析結果如下：
（一）各校生物技術專業課程開設情況
從總體來看，各學校課程開設率較高的課程有細胞生物學、生物化學、醫學遺傳學，所統計所有學校均開設有以上三門課程；其次，開出率較高的課程有微生物學、分子生物學、基因工程、醫學統計學、生物信息學、免疫學等，下圖為所統計各學校開出率前21位的課程。
（二）醫學與非醫學院校生物技術專業課程開設情況對比
與非醫學院校相比，醫科學校生物技術專業中，各學校課程開設率較高的課程同樣有細胞生物學、生物化學、醫學遺傳學，統計的所有學校均開設有以上三門課程；除此之外，醫學類學?；蚬こ?、醫學統計學、生物信息學、免疫學、生物技術綜合性實驗、生理學、人體解剖學、藥理學、蛋白質工程等幾門課程開出率高。下圖為綜合所統計各醫科與非醫科學校課程開出率前20位的對比圖。從圖上可以看出細胞生物學、生物化學、醫學遺傳學、基因工程、醫學統計學等開出率兩類學校均較高，但是臨床醫學概論、病理學、藥理學、人體解剖學、生理學等醫學相關課程，非醫學院校均開設較少或未開設。
三、醫學院校生物技術專業課程體系建設思路
醫學院校生物技術專業在人才培養的過程中應注意醫學基礎知識與生物技術學科各課程間的交叉和滲透。所以在課程體系的建設上就應該與其他院校有所區別，具有自己的特色。除了生物技術專業必開的基礎課程及專業技術課程之外，具有醫學特色的相關課程也應該在課程體系的設計中，可以使學生將醫藥基礎知識更好地應用于醫學生物技術的實際工作中，更好地適應社會的需求，適應醫藥生物技術行業。因此，通過對其他醫學院校生物技術專業課程體系的學習以及近幾年的教學實踐探索，總結了一些本校生物技術專業課程體系建設的思路。
（一）合理選擇授課科目，突出醫學院校優勢
目標是培養出適合我國現階段實際需求，具備扎實醫藥生物技術理論基礎，熟練掌握各項實驗技能，能在醫藥、檢驗、食品等行業的企事業單位和行政管理部門從事與生物技術有關的科學研究、技術開發與服務等工作，以及在科研、營銷、第三方檢驗等領域從事研究助理、產品銷售、檢測試劑盒的設計開發與使用等工作的高級應用型專業人才。因此，我們的學生除了學習一般生物技術專業必須學習的理論知識，還要補充如臨床醫學概論、病理學、藥理學、人體解剖學、生理學、醫學遺傳學、醫學統計學等與醫藥生物技術相關的醫學類專業課，從而進一步提升醫學院校生物技術專業畢業生的就業競爭力。
（二）調整實踐教學模式，開設專業綜合實訓
生物技術專業涉及到的五大工程技術之間彼此交叉滲透，互為基礎。因此，生物技術實驗課程的設置必須打破傳統上每門課程單獨設立實驗的傳統，將本專業主干課程實驗根據內在聯系進行整合，單獨成課，設立一些綜合性實驗、實訓，而非簡單的課程實驗。綜合性實驗要求學生具備一定基礎知識和基本技能，因此一般在第三到第四學年開展。另外，綜合性實驗內容的設置還要能反映多門課程的綜合知識，最終達到對學生實驗技能和方案進行綜合訓練的目的。例如，我校開設了生物技術綜合實訓，該實訓共安排8周時間，分兩學期上完，每學期安排4周時間，中間不再穿插理論課學習，給予學生充分的實踐機會。該綜合實訓涉及基因工程各個方面，以蛋白藥物開發作為主線，包括蛋白藥物的克隆、表達、檢驗、純化、藥物活性的檢測等一系列醫藥生物技術操作環節。該實踐環節與真正蛋白藥物的研發生產相一致，使學生能將理論知識與實踐充分結合，與社會、行業接軌。另外，根據專業生物技術專業醫藥特色，開設病理檢驗、實驗動物學、抗體制備、臨床分子診斷、動物細胞培養等實驗，這些實驗除了培養學生基礎生物技術技能之外，加入醫學相關內容，使學生掌握交叉學科知識及技能，更適應社會對醫藥生物技術專業人才培養的需要，培養出的學生更適于快速發展的醫藥生物技術行業。
（三）根據市場需求，合理整合教學內容
在生物技術專業課程的教學中發現許多知識點在不同課程中重復出現，造成教學資源的浪費。另外通過對學生實習企業的調查，我們發現企業最需要那些實踐能力強、具有自主學習能力的畢業生，而我們的某些授課內容缺乏縱深性，對知識點的講解并不系統，存在理論與實踐脫節的現象。針對以上問題進行了教學內容的整合，減少理論教學時間，增加學生自主學習的比重，同時注重了某些理論知識與實踐的結合，有利于學生快速系統地建立知識體系。例如在“分子診斷學”授課中，增加遺傳病的介紹，如常見遺傳病的臨床特征、分子診斷手段以及基因治療等。除此之外，還可以在授課內容中加入臨床診斷試劑盒的研發、臨床生物技術檢測及基因診斷和基因治療方法等內容，以培養具有良好醫學基礎的生物技術專業人才，適應社會并服務于社會。生物技術尤其是醫藥生物技術方向在醫學領域的應用可以說改變了現代醫學的發展，但是對于醫學院校生物技術專業人才培養方案及課程體系的建設仍處于探索階段，因此目前對該專業人才培養模式及課程體系通過思考后進行有目的、有計劃的探索，能夠培養出與社會及行業、企業需求相適應的高素質的專業人才。
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