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生物信息學論文范文1
（一）教師應通過積極主動的學習和應用，不斷加深對信息技術的認識我認為，要想實現信息技術和生物學科的“整合”，教師首先要對信息技術有一個全面的認識，至少每一位教師要能熟練使用電腦，平時要經常主動上網搜集各種與生物學科相關的信息資料來豐富自己的課堂教學資源，并結合課堂教學內容經常動手制作PPT、FLASH、AUTHWARE等，還要積極學習和掌握電腦的多種應用手段，在不斷嘗試中將其變成自己生活的一部分。
（二）對信息技術與課堂教學整合的理解“整合”實際上是一種課堂教學中呈現出來的狀態，或是效果，每一節課都有具體的任務，都有一定的教學目標。在信息技術的強大功能面前，教學不能退居于后，成為次要部分，無論如何，教學都是首要內容，教學目標的達成，學生獲得的學習結果，都是第一位的東西。利用信息技術的強大功能去實現課堂教學的目標是必要的，但信息技術從屬于課堂教學的地位也是必然的。若信息技術能在教學過程最需要的時刻發揮作用，非常自然真實地成為教學過程中一個環節、一個步驟、一段過程……，這樣狀態下的課堂教學，就成為一種整合狀態，它所達到的效果是我們所追求的課堂教學效果，此刻很難說是教學還是信息技術在起決定性作用，因為它們之間不分彼此，已經完全融為一體，也就整合在一起了。
（三）信息技術在生物課堂教學中的應用1.將微觀世界或宏觀現象通過視頻、動畫、聲音、圖片等形式展現在學生面前，加強了教學的直觀性，激發學生學習的興趣，有利于揭示事物本質，使抽象事物具體化。同時運用信息技術還可以刺激學生的視、聽、看等多種感官，如用形象生動的圖像信號吸引學生的視覺，用音響適中、悅耳精煉的語言信號吸引學生的聽覺，特別是電教媒體的特技效果突破了信息傳遞中的時間和空間的限制，使學生能直觀地看到宏觀世界、微觀世界、遠方或過去的事物，使信息通道得到了無限的延伸和擴展。2.關注全體、分層教學、因材施教，從而激發學生學習興趣，改變學生對學習的倦怠心理，提高學習效率。例如：在學生做題時，可以運用PPT打出不同難度的題，教師通過活動讓不同層次的學生參與其中，這樣既關注了全體，又達到了分層教學，同時也照顧了學困生的自尊心，起到了一舉兩得的作用。
二、在實踐中發現的一些問題
在信息技術與生物學科整合的實踐過程中，我有過困惑，總結過經驗教訓，主要表現在以下幾個方面：
（一）在課堂教學中不能盲目突出信息技術在實際教學中，不能片面追求效果的最優化，不分課型、內容，不顧實際教學需要，盲目使用各種媒體。信息技術只是一種教學工具或教學手段，如果利用得當，它就可以推動教學改革，提高教學質量；如果沒有正確認識信息技術，那么素材、課件等就會變為教師的“電灌”工具。我們如果片面夸大信息技術的效果，排斥傳統的教學手段和方法，如以電子板書替代傳統板書，或是本應使用實物、模型、掛圖等常規教具的情況下，一味使用多媒體技術，就會搞得學生視覺疲勞，失去了觀看的興趣。長此以往，不但會影響信息技術的使用效果，而且還會事倍功半。因此，我們在使用信息技術時，應注意時間長短適中，信息適量，媒體搭配合理、有序、適當，而且要根據不同年齡特點的學生及教學內容需要選擇不同的信息技術手段，內容、設計上不應過于花哨，以免分散學生的注意力。
（二）使用信息技術時，應處理好教師、學生、教材的關系“教師是主導，學生是主體”。我想，不論在傳統的教學模式中還是在信息技術環境下，都不能忽視教師的主導作用和學生的主體地位。在新型的課堂教學中學生應在教師的引導下適當地通過各種媒介進行自主探究、合作交流、主動質疑等來提高判斷事物、解決問題的能力，培養良好的思維習慣。同時教師也能對課堂收放自如，只有這樣才能達到信息技術與課程整合高效性。但大家要注意的是在使用信息技術時不能忽視教材，脫離教材，因為教材承載了當節課的教學內容、學習任務。
生物信息學論文范文2
1．對整合的實質內涵、目標意義把握不清
一些教師認為信息技術與生物課程整合就是把信息技術與生物學科課程簡單地疊加在一起，在一些生物課中，把一般教室換成信息技術教室、書本換成電子稿、投影儀代替黑板、鍵盤代替粉筆，教學過程仍然“濤聲依舊”。對信息技術環境下教學內容、教學過程、教學資源、教學評價和教學方式等相關因素變革缺乏清晰的認識，沒有理解整合的深刻內涵。
2．整合流于形式，忽略實際效果
有些教師不管教學內容適不適合運用現代信息技術，都要與信息技術掛鉤，以為用到信息技術就是一節好課。甚至整節課都是教師圍繞信息技術教，學生圍繞信息技術學。教師把生物課上成了“夾生飯”，學生吃到嘴里磕牙，吞到肚里不消化，長此以往，學生就會出現厭學癥。
3．忽略生物學科特點，濫用整合
生物作為一門以觀察與實驗為基礎的學科，具有很強的實踐性和科學性。因此生物教學應理論聯系實際，注重應用，這既是生物學科特點的必然體現，也是適應素質教育的迫切需求。但是，許多教師未注意到這些問題，認為整合就是無差異的整合，只要在生物課堂中用到信息技術就行，采用的教學方法全部是統一方法，生搬硬套。不考慮生物學科特點的生硬整合，無法做到生物課程與信息技術的有機融合，結果可想而知。
4．高投入低回報，不愿進行整合
要想實現信息技術與生物教學的有效整合，要求教師投入大量的時間和精力挖掘備整合課程資源，這必然會給本來就辛苦備課，疲于奔命批改作業的教師帶來更大的壓力。同時，學校還必須投入大量的人力、物力、財力，構建校園信息化平臺，建設信息技術教師隊伍等。教師教得辛苦，教學輔助部門配合得辛苦，學生學的效果也不盡如人意，投入和產出不成比例，往往高投入的背后是很低的收益，這導致許多教師也不愿意進行整合。
二、解決信息技術與生物教學整合問題的辦法
1．明確整合的意義，確立正確方向
信息技術與生物教學整合的意義在于利用信息技術把枯燥、復雜、抽象的生物學知識生動、活潑、具體地呈遞出來，創造一種新型的教學環境去啟發學生的思維，減輕學生的學習負擔，提高學生的學習興趣，從而達到提高教學效率的目的。教師必須明確信息技術與生物教學整合的意義，以確立正確的整合方向。
2．加強理論學習，將整合落實
在信息技術與生物教學的整合過程中，要充分加強教法、教育心理學、教學論等理論的學習指導，把這些教學理論融入信息技術與生物教學的整合過程中，依據建構主義學習理論，結合生物學科的特點，構建易于實現生物教學與信息技術整合的新型教學模式。
3．結合生物學特點，進行科學整合
現行高中生物教材，并不是每一節課的內容都適合用信息技術來完成的。比如“細胞器”“遺傳的分子基礎”“生態系統”等用實物或投影演示，效果會很好。因此我們應該從具體的教學內容和目標出發，明確信息技術教學用在什么地方，什么時候用，怎么用，期望收到什么效果，以真正達到“信息技術與生物教學的科學整合”。信息技術與生物教學的整合應科學合理，其地位是“輔助”而不是“替代”。
4．建立評價機制，讓師生看到整合效益
生物信息學論文范文3
關鍵詞：生物信息學；創新思維；課外訓練；文獻抄讀
隨著生物信息學在生物學、醫學中的廣泛應用，許多高校開始開辦生物信息學專業，培養生物信息學人才。哈爾濱醫科大學是最早開設生物信息本科專業的高校之一。目前，幾十所高校陸續開辦生物信息學專業，包括：東南大學、同濟大學、南方醫科大學等。多學科交叉的特點，使得生物信息學人才的培養面臨極大的困難。生物信息學的本科生需要接受數學、統計學、生物/醫學、計算機科學等多個學科課程的學習。短短的幾年時間對于掌握這些知識，非常困難。更為困難的是，生物信息學的發展速度極快，讀研深造或就業生物信息公司，需要的大多是最新的生物信息學技術[1]。因此，哈爾濱醫科大學采取了課外創新思維訓練的模式，即為學生分配指導教師，學生加入教師所在的科研團隊，學習生物信息知識[2]。本文以哈爾濱醫科大學大慶校區學生為例，探討該模式的經驗和策略。
1生物信息技術培訓
通過宣傳，讓大一的本科生自由報名參加培訓，組織系內有科研經驗的教師對學生開展生物信息基礎知識培訓課程，每年培訓10幾次，每次根據授課教師的準備內容，講授2-4學時。這些課程大部分安排在周末進行，內容主要結合基礎知識和教師科研特點來設定，包括：非編碼RNA基本概念、microRNA、Cytoscape畫圖、統計學方法、聚類分析、二代測序理論知識等，詳見表1。授課場地利用計算機機房，這樣便于學生邊學邊做。學生的課外創新思維與課內創新思維最大的不同在于有效的結合了實踐活動。這些培訓內容均為教師實際從事科研所必須的知識，教師有豐富的實踐經驗。因此，可以學生一邊上課，一邊操作。學生有困難時，教師可以輕松的解答。研究生也可以參與其中，為學生進行答疑，傳授他們實踐知識和編程技巧，有利于學生對知識產生極大的興趣，提升求知欲望。生物信息的一個特點是：高校的科研內容往往與公司所需的技術接近，因此學生對這些內容的深入學習和實踐，對以后的就業有很大的幫助。
2文獻抄讀活動
文獻抄讀是科研中掌握最新研究動態和學習最先進技術的有效手段。從事生物信息科研的教師和研究生一般會定期的進行文獻抄讀。哈爾濱醫科大學大慶校區的生物信息團隊每周有三次的文獻抄讀，往往設定在工作日晚上進行。我們要求自愿參加課外創新思維訓練的本科學生與教師、研究生一同參加文獻抄讀活動。對于低年級的本科生，只需要聽，不需要講。即使這樣安排，低年級學生也很難聽懂，因為文獻抄讀的論文經常發表在頂級期刊，如：nature、science和cell。我們發現，由于低年級學生聽不懂，一段時期內會對生物信息參數厭倦感。有的學生一兩個月后會適應，有的學生需要半年及以上，還有一部分學生堅持不了，選擇退出。這段時期，對于教師和學生都是一個極大的考驗和煎熬。教師往往因為學生多次聽不懂而一籌莫展；學生因為多次聽不懂而灰心。我們采取導師制兼課題組負責的策略，部分緩解了學生和教師的壓力。一位導師帶1至2名低年級學生，科研方向相近的導師形成團隊，共同負責學生的創新思維培養。根據團隊課題方向的特點，選擇方向相近的論文進行文獻抄讀。低年級學生主要聽所在團隊的文獻抄讀活動。有精力時，可以參加其它團隊的文獻抄讀。由于文獻抄讀內容相近，學生的接受程度有了較大的改善。對于高年級的本科生，我們選擇優秀的學生閱讀和講授文獻抄讀。在實踐過程中，發現高年級本科學生更加適合于講生物信息數據庫和軟件使用類的論文。因此，為學生主要分配這兩類論文，但要求學生要講清楚數據庫使用和軟件的操作步驟。當學生站在講臺上為其他學生、尤其教師和研究生講授論文知識后，學生的自信心會有很大的提升。從學生的講授過程，也可以考察學生的邏輯思維能力。往往邏輯思維能力有較大提升的學生，在講授論文時，表達非常清晰。在文獻抄讀過程中，我們注重與實踐結合。如果文獻中有需要使用的軟件和方法。我們會馬上安排學生去實現和使用該方法，然后寫幫助文檔并特異安排一次培訓，讓該學生教會教師、研究生、本科生軟件使用和方法。通過這一策略，一方面學生對文獻抄讀產生更大的興趣，因為文獻抄讀內容有很實用的知識和方法，學生課下可以馬上根據文獻內容來復現結果，并應用在課題組正在進行的課題當中。另一方面，真正為教師的科研起到幫助。教師安排學生立刻復現文獻抄讀內容，可以幫助對文獻理論知識的理解和掌握。學會文獻中的軟件，可以幫助科研的策略選擇。學會文獻中的數據庫使用，可以增加數據量和數據來源。但也需要注意一點，學生的知識面有限，在安排學生任務時，要評估學生是否能夠勝任該任務。
3結束語
本文以介紹生物信息本科生創新思維課外訓練的經驗為例，探討了生物信息學創新思維的培養策略和方法。我們發現本科生參與文獻抄讀活動有利于培養本科生的創新思維。
參考文獻
[1]馮陳晨，李春權.如何培養本科生的科研創新能力.科技創新導報,2015．
生物信息學論文范文4
關鍵詞：生物信息學；本科教育；實踐與體會
中圖分類號：G642.0文獻標志碼：A文章編號：1674-9324（2018）13-0229-02
湖南農業大學生物信息學本科專業2004年獲教育部批準增設，2005年正式招生，是國內最早開展生物信息學本科教育的高校之一，為社會培養了近500名生物信息學急需的人才。
一、農業院校開展生物信息學本科教育存在的主要問題
1.師資力量薄弱，教師知識結構單一。我校在2004年申報生物信息學本科專業時，主要是以植物保護學院植物病理學系的教師為基礎，結合昆蟲學系講授生物統計課程的教師，組建了生物信息學系。教師的專業背景主要為植物保護、生物學等方面，知識結構相對單一，計算機及數學理論方面的知識缺乏。
2.生源基礎知識較差，專業認知度不高。我校生物信息學專業創辦之初，盡管媒體宣傳21世紀是信息科學、合成化學和生命科學共同繁榮的世紀[1]，國外SmartMoney網站將生物信息學列為下一個熱門工作，但國內對生物信息學了解非常少。學生基本上通過服從專業調劑被生物信息學專業錄取，分數相對較低，基礎知識明顯比其他專業要差，尤其是高考的英語成績100分以上的學生不到15%。另外，由于學生對生物信息學專業的認知度不高，再加上新建專業，師資、實驗條件相對不足，學生轉專業的情況非常突出，2005年轉專業率為27%，2006年轉專業率為23%。
3.教學硬件軟件不足，難以滿足培養專業技能的需求。生物信息學是一門新興學科和前沿學科，應用性和實戰性非常強。隨著生物技術的迅速發展，生物學數據每年都成倍增加，生物信息學的研究方法不斷改進，研究內容也隨之增加[2，3]。專業創辦之初，國內生物信息學呈現“小荷才露尖尖角”的發展之勢，有關生物信息學的中文版教材非常少，有關生物信息學軟件的使用方法和實驗指導的中文版更是鳳毛麟角[4]。
4.與生物信息公司聯系不夠，學生實踐實習難度大。在21世紀初，國內有影響的生物信息學的相關專業公司不多，并且主要集中在北京、上海等大城市，如北京華大基因研究中心、上海申友生物技術有限責任公司、上海生物信息技術研究中心等，與長沙相隔遙遠，學生很難有機會去現場感受生物信息學的魅力。
二、解決辦法
1.加大師資培訓力度，引進外緣教師。為了讓生物信息學專業的教師盡快適應生物信息學的教學，學院和學校加大了對生物信息學專業的師資培訓力度。全系所有教師都參加了浙江大學主辦的“基因組科學研習班”，有7人次赴日本、美國等地開展生物信息學方面的科研工作，提高了對生物信息學的基礎理論認識和實踐操作技能。
2.利用傳統農科專業優勢，形成我校生物信息學的專業特色。我校生源的自身特點和基礎知識不允許我們在制定人才培養目標和課程設置時，生搬硬套綜合性院校生物信息學專業的教學模式，必須根據我校的人才培養目標和我校的傳統農科專業的優勢。我校生物信息學專業立足湖南，開展水稻、油菜、棉花、柑桔等農作物抗病基因和重要病原物的基因組以及資源微生物功能基因組方面的研究，這為加速湖南省的經濟發展做出了貢獻。
3.加強專業宣傳力度，提高學生對生物信息學專業的認知度。精心準備，制作專業介紹PPT，為新生展示學習生物信息學專業的美好前景。建立了農大生物信息學QQ群，使在校生通過與以往畢業生的交流，增強了學生學習專業知識的信心和決心。通過該群，一些問卷調查，根據市場、社會對生物信息學專業畢業生的要求，制定了新的（2014版）生物信息學專業培養方案和教學計劃。
4.加強實踐教學訓練，改革考核方法。2009年我院搬遷到新教學樓，給生物信息學專業安排了兩間學生計算機機房，添置了50余臺計算機。2015年建設了一個云教室，設有40個云終端，先后添置了10臺高性能浪潮服務器以及2臺高容量的存儲設備，建立了一個小型的計算機集群，CPU計算核數達108個，內存達850GB，能滿足生物信息學專業本科教學對服務器和計算機的需要，同時較大程度地緩解了科研的計算需求。
5.加大與生物信息公司的合作，與華大基因學院聯合辦學。與中國科學院北京基因組研究所、生物物理所等科研單位；與北京百邁客生物科技有限公司、上海美吉生物醫藥科技有限公司、深圳華大基因科技有限公司等單位簽訂校外教學實習基地協議；與深圳華大基因研究院簽訂了“基因組科學人才聯合培養協議”，進行“2.5+1.5”聯合辦學。2015年只有1名學生入選“基因組科學創新班”，2016年有6名學生入選深圳市華大基因學院“基因組科學創新班”。
三、取得的成績和主要體會
（一）取得的主要成績
1.培養的畢業生獲得了社會的認可。2011年我校獲得優秀本科生推薦免試研究生資格后，生物信息學專業每年都有1—2名學生獲得學術型推免資格，其中2011屆的一位畢業生，大學期間發表2篇論文，因表現突出，被中國科學院北京基因組研究所接收為推薦免試研究生，據說為中國科學院首次接受非“211”學校的推免生。雖然我校的生物信息學專業開辦的時間不長，但畢業生在生物信息學領域已嶄露頭角。如2010屆兩位畢業生以優異的成績被深圳華大基因研究院錄用，期間先后參與鳥類聯盟比較基因組項目、豬蛔蟲基因組注釋工作、北極熊基因組注釋工作、白蟻基因組項目、百例膀胱癌全基因組項目的研究工作，成為任華大基因研究院的高級人才。
2.建立了一支熱愛生物信息學專業的師資隊伍。通過10年的建設，生物信息學專業的整體師資隊伍得到了加強，現有9名專職教師中，教授4名，副教授3名，講師2人；“湖南省新世紀121人才工程”第三層次人才1人，湖南省學科帶頭人1人，湖南省青年骨干教師4人；全部具有博士學位，7位有在國外留學1年以上的經歷。將美國克萊姆遜大學羅峰博士聘請為湖南省百人計劃，同時將美國伊利諾伊州立大學劉世名博士和愛荷華州立大學的李迅博士聘請為湖南農業大學神農學者講座教授。目前我校生物信息系已形成了兩個特色鮮明的團隊：由袁哲明教授領銜的算法創新團隊和由羅峰教授領銜的應用拓展團隊。
（二）主要體會
1.結合優勢辦好生物信息學專業。生物信息學是一門交叉科學，涉及生物學、計算機、數學等領域，范圍相當廣泛。同時，生物信息學也是實用性相當強的技術，運用生物信息學的方法和技術可以解決生命遺傳信息和生命活動信息中的實際問題。
2.加強實踐教學，提高學生的實戰能力。生物信息學是一門應用性強的專業，必須讓學生通過大量的訓練去熟悉生物信息學軟件的應用。同時，教師在教學過程中，應該將教學與科研相結合，多為學生提供科研科題，讓學生在科研中能夠熟練地運用生物信息知識去分析和解決問題，從而更好地理解生物信息學的作用。
參考文獻：
[1]徐光憲.21世紀是信息科學、合成化學和生命科學共同繁榮的世紀[J].化學通報，2003，66（1）：3-11.
[2]鐘揚，張亮，趙瓊.簡明生物信息學[M].北京：高等教育出版社，2001.
[3]陳銘.生物信息學[M].第二版.北京：科學出版社，2015.
生物信息學論文范文5
【關鍵詞】大學本科 生物信息課程 建設 教學
生物信息學（Bioinformatics）是80年代末隨著人類基因組計劃的啟動而興起的一門新的交叉學科，最初常被稱為基因組信息學[1]。廣義地說，生物信息學是用數理和信息科學的理論、技術和方法去研究生命現象、組織和分析呈現指數增長的生物數據的一門學科。生物信息課程目前還屬于一個新興學科，發展時間比較短，再加上生物信息學研究的范圍廣、相關數據與分析工具資源繁多、涉及多學科知識、尚缺乏系統成熟的理論方法、正處在迅速發展中等一系列特點，因此該課程的發展一直面臨較多的困難。但隨著生物技術在社會發展中包括農業、醫療、生物技術等相關應用的越來越廣泛，生物信息學的作用也越來越突出。因此，加強大學本科生生物信息學課程的建設和教學，對于促進生物信息學本身的發展和大學生自身綜合素質的提高有重要意義。本文就目前大學本科生物信息課程的建設和教學策略進行探討，為促進生物信息學發展打下基礎。
1.結合課程本質，加強教材的編寫
生物信息課程涉及分子生物學、生物技術、計算機網絡、信息獲取、數據挖掘、人類基因組等學科課程的內容，是一門非常典型的交叉學科，因此對于生物信息課程的建設要站在更高的平臺上。首先，要選擇合適的教材[2]。目前生物信息課程的開設還處于起步階段，系統的教材不多。而且各學校學生的具體情況也有很大差異，因此要結合學生的具體情況，以及學校自身的授課方向，選擇恰當的教材。有條件的學校應該編寫校本教材，這樣更有利于學生的學習。這樣最大的好處在于可以形成獨立的教學體系和教學大綱，并將傳統的驗證性實驗改為設計性實驗，不僅開設了課程設計，還開設了一周的本科生科研訓練課程，以最大限度的激勵學生學習的積極性；第二，要積極推進兄弟院校間的交流。作為一門新興的交叉課程，不同學校間所總結的經驗各不相同。為了盡快提高教學效率，推進課程的發展，必要的交流是非常重要的。通過交流，可以有效的節省各自摸索的時間，使教材的編寫和其他相關的教學研究更有目的性。
2.加強教學與科研相結合，提高學生的實踐能力
生物信息學是一門以生物技術、統計等相關知識為基礎的課程，因此試驗和實踐在此門課程中非常重要。一方面是教師自身要積極地參與科研，用更多前沿的理論和實踐知識來武裝自己的頭腦，這樣才能在教學實踐中用更加具有說服力的知識吸引學生。另一方面，教師也需要結合自身實際情況組織學生參與科研實踐。比如華中科技大學的生物信息課程，就在教學過程中有效推行了“學研”結合的注重素質與能力培養的教學方法[3]。經過實踐，不少本科生在課程學習過程中對很多生物信息學問題產生了濃厚興趣，并自主地利用課余時間進行研究，不但有效提高了實際動手能力和學習知識的主動性，而且有的本科生在課程結束不久便完成甚至正式發表了優秀的研究論文。
3.轉變課堂模式，充分利用現代教育技術
生物信息學課程之中有很多都是非常抽象的知識，如果教師單純的用板書去描述，用語言去講解，可能會影響教學效果。因此，在教學實踐中，教師要充分利用現代教育技術，包括計算機、網絡、多媒體等，用更為直觀形象、便捷的方式來激發學生的學習興趣，拓展學生思維[4]。比如在講解蛋白質二級結構預測時，教師就可以用Flash形象將這種螺旋、折疊和無規則卷曲的特征做出來，然后慢慢的一幀一幀的去播放，讓學生可以立體地看到不同結構的區別，這樣學生自然就會慢慢的產生興趣。另外，教師還可以利用網絡平臺，讓學們分小組對一些現象進行研究，通過文獻查閱、分析交流，將結果做成PPT，展示給全班同學，以此來調動學生們的主體性，使他們更好地參與課堂活動。
4.結語
生物信息學是生命科學和信息科學等多學科交叉融合的新興學科，是當今全球最具發展前途的學科之一。但是，生物信息課程作為一門新興課程，其課程建設和教學模式必然有很多問題存在。因此，結合教學實踐不斷的加強對該門課程的研究，這對于進一步發展生物信息課程，以及目前正在廣泛開始的生物信息專業的發展，都具有舉足輕重的意義。為此，我們就需要一方面要提高教師自身的綜合素質，另一方面還要加強該門課程所需要的實踐條件，只有這樣才能更快、更好的促進生物信息課程的快速發展。
參考文獻：
[1]丁彥蕊，蔡宇杰. 計算機專業生物信息學課程教學的實踐探討[J]. 安徽農業科學 ，2012（29）.
[2]孫嘯，陸祖宏，謝建明.生物信息學基礎[M].北京：清華大學出版社，2005：3.
生物信息學論文范文6
生物信息學教學模式探索任務引領生物信息學是用數理和信息科學的觀點、理論和方法研究生命現象、組織和分析呈現指數增長的生物醫學數據的一門學科，它是生物醫學、數學、信息科學以及計算機科學等諸多學科的嶄新交叉學科。生物信息學幾乎是今后所有生物（醫藥）研究開發所必需的工具。
21世紀是生物科學的世紀。近年，我國生物技術公司對生物信息學人員的相關需求也迅速增加，浙江理工大學生命科學學院生物技術專業在進行了行業調研并進行專業課程體系構建研究后，于2006年定位和開設了生物信息學課程。該門課程經過8年多的建設后，對教學團隊的建設、課程目標的設定、教學內容及教學教法的選擇等方面進行了卓有成效的探索，這些探索所形成的結論，可為即將開設或正在進行該課程教學改革的學校提供可借鑒的經驗。
一、生物信息學的課程特點
諾貝爾獎獲得者W.Gilbert1991年提出了這樣一個觀點：傳統生物學解決問題的方式是實驗的，而現在，基于全部基因都將知曉，并以電子可操作的方式駐留在數據庫中，新的生物學研究模式的出發點應是理論的，是一個科學家先從理論推測出發設定研究目標，然后再回到實驗中去追蹤或驗證這些理論假設。而生物信息學研究正是從英特網上源源不斷地采集數據，進行分析、歸類與重組，發現新線索、新現象和新規律，用以指導實驗工作設計，是一條既快又省的研究路線。它對于找尋一個研究項目的突破口是非常重要的，選定合適的研究出發點，可避免許多不必要的重復，最大程度節約研究資源，使研究成果最大化。鑒于該門技術對生物科學的理論、實踐要求以及對信息技術掌握的要求，生物信息學課程與其他課程的教學有很大不同。
1.在課程目標定位中，提高學生對相關網絡資源的使用能力是該門課程的重要目標之一。學生必需使用強大的搜索功能實現數據儲存、檢索和分析，學校在教學資源配置上必需向此傾斜。
2.該門課程學科交叉性強，所涉及的生物及計算機等學科的相關知識更新都很快，導致其理論和實踐內容不斷推陳出新，這使得在教學內容選擇上要緊跟這些更新，不斷進行調整。
3.課程教學實踐性強，同時涉及生物技術專業實踐和計算機應用技術的實踐，這需要教師在授課過程中根據學生的學習規律合理安排實踐項目，發揮好這兩種技術的協同作用。
二、生物信息學課程教學模式探索
1.教學目標與其所培養學生的核心技能
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與授課對象的實際情況。經過對該門課程教學對象的研究發現，在生物專業課程體系下培養的本科生，其前導課程主要集中在生物領域，通常沒有系統的學習過計算機、信息技術、編程等知識。對信息檢索、模型建立、軟件的識別及應用的能力相當薄弱。因此，本門課程將提高學生的信息技術能力也作為一個重要的課程目標。學生在本門課程中將學習與生物技術相關的各種數據庫和軟件的使用。當然，對學生信息技術能力的要求也定位在能使用、會使用就行，不需要將學生掌握生物數據庫構建和軟件開發作為課程教學的目標。
在課程目標的設定過程中，應牢記高校對文化的傳承的功能，要使學生了解生物信息學發展的歷程。在生物信息學學科發展過程中所涌現出來的著名學者，眾所周知的震撼人心、啟迪心靈的奇聞秩事，能使學生對這門課程產生濃厚的興趣，甚至更深刻地領會這門課程的含義。
熟練掌握生物數據庫的檢索和使用是生物信息學課程教學的首要目標。到目前為止，生物學數據庫總數已達500個以上，在DNA序列方面有GenBank、EMBL和DDBJ等；在蛋白質一級結構方面有UniProt、SWISS-PROT、PIR和MIPS等；在蛋白質和其他生物大分子的結構方面有PDB等；在蛋白質結構分類方面有SCOP和CATH等。各數據庫均通過Internet提供多種形式的數據檢索服務。例如，NCBI-GenBank數據庫就提供Retrieve（Email），Entrez（Web集成信息檢索）及Query（Email集成檢索）等多種方式的檢索服務。這類檢索服務是生物數據庫所能提供的多種服務中最基本的信息共享和應用服務，也是生物專業學生和科研工作者經常使用的。在教學過程中需通過設計檢索任務來完成對這些數據庫使用方法的學習，如通過生物數據庫檢索家蠶profilin基因的相關信息。
增強學生使用生物信息處理軟件的能力，是生物信息學課程教學的重要目標。在世界各地，科學家每天都要通過序列比對軟件進行成千上萬次的序列比對。學生需要通過課程的學習熟練掌握各種生物信息處理軟件，有時還有必要進行一些簡單程序的設計，進而掌握發現新線索、查找新規律的工具。例如，目前，借助于生物信息手段的蛋白質預測是提供蛋白質結構及功能信息的重要方法，對這種預測方法的學習將使學生更多更快地了解蛋白質的信息，加深對生物技術科學的理解和運用。除了生物數據庫和生物軟件使用學習外，還要著重體現生物學文獻調研和閱讀、論文撰寫等基本能力的訓練，如EndNote文獻管理軟件的使用。
2.教學內容選擇和教學順序的組織
生物信息學的課程教學內容的選擇，要緊隨生物信息學的發展方向，涵蓋最前沿知識和最先進技術領域。與此同時，教學內容的選擇還應充分考慮學生基礎和對該門課程的需求。生物信息學選課學生通常有兩類，一類是具有較為扎實的生物學基礎的學生，他們學習目的非常明確，其學習重點在于提高對生物信息實驗所得結果的分析解釋和驗證能力。另一類是生物學基礎相對較弱的學生，這些學生主要是為了了解生物信息學發展前沿、掌握檢索能力以及初步的分析技能，對分析、處理、預測結果的驗證涉及不多。無論哪種學生，都比較欠缺信息技術方面的知識，因此，這類知識在前面部分介紹。而后面部分則隨學生的類型有所改變，我們根據授課學生的分類選擇不同的授課內容和授課重點，嘗試據此來劃分教學組織的各個階段，在每個教學節點精心設置任務（如表1所示）。
與其他課程的教學一樣，生物信息學課程的教學需遵守學生對知識的掌握規律，其內容的選擇與安排應按照循序漸進的原則。從第一階段到第二階段，教學內容“由易到難”。隨著教學過程的深入，課程內容更側重于對生物信息學某一專業領域的引導，此時授課教師的指導更加重要，這類領域往往與開課院系專業的優勢研究領域和導師研究方向相結合。
3.課程教學方法的改革
生物信息學是一門涉及知識面深刻而廣泛，學生獨立自學的難度很大的交叉科學。依據建構主義教學理論的特點，這類難度大、技術性和實踐性強的課程要特別重視以學生為教學主體的教學方法，應嘗試從任務引領入手，將生物信息學的一些重要學習內容逐步展現出來。
在生物信息學教學中，教學內容側重于任務引領，設定與學生生活相貼近的、接合學科發展前沿的引領任務。例如，可以從高水平雜志（Nature、Science）上根據任務引領的關鍵詞搜索綜述，根據綜述總結出該任務發展脈絡，提煉教學任務，將較為抽象的計算機算法、生物學基礎知識融于任務中，使學生有積極參與的意愿。及時將任務相關工具提供給學生，或是提前引導學生自己查詢工具，使學生有完成任務的基礎。
學生在每個節點都非常清晰地知道下個節點的主題，并在完成教師的任務過程中，構建局部知識框架，形成自己的見解。教師需在課堂上和課堂以外及時掌握學生對各個節點知識的掌握情況，找到學生的最近發展區，針對重點、難點解惑，提高教學效果。這樣可以使選擇的教學任務吸引學生、引領學科前沿，還能在教學過程與學生的互動中有效地實現教學相長。
4.重視切合課程設計的教材編寫
生物信息學不同于其他學科，其很多內容和知識節點更新很快，很多最新成果必須教師根據生物信息學發展前沿及時整理和總結，其教學內容設置著重于保證教學內容的先進性和前沿性。教材的更新和修訂周期較短，幾乎每學期均需要重新修訂。
2001年，教育部在[2001]4號文件中明確要求直屬高校的“本科教育要創造條件使用英語等外語進行公共課和專業課教學”，在信息技術、生物科學、管理、金融、法律等專業力爭在3年內使外語講授的課程達到所開課程的5%～10%，尤其強調了生物科學更要先行一步。現實情況也使英文自編教材的編寫刻不容緩，現在，絕大部分前沿生物數據信息（最主要的核酸和蛋白質）數據庫均為全英文操作界面，操作者只有熟練掌握生物信息學英文術語才能自如地使用該系統，才能更有效的進行生物信息學的學習和研究工作。在英文自編教材編寫時，理論部分的參考書我們精心應選定了具有非常嚴謹理論體系和反應了最前沿生物信息技術的《BIOINFORMATICS：Databases，Tools， and Algorithms》。編寫時需要特別注意應依據教學設計來設定來序化任務，突出不同教學階段的教學重點，使學生學習過程是個循序漸進的過程。我校采用的自編教材根據教學階段共設置五個引領任務：
（1）Pubmed檢索profilin基因研究進展；
（2）家蠶profilin基因結構分析與PCR擴增引物的設計；
（3）家蠶profilin基因同源序列的獲取與進化樹的構建；
（4）家蠶profilin蛋白二級和三級結構的模擬；
（5）家蠶profilin蛋白理化性質和功能位點的分析.
5.合理配置網絡資源和多媒體教學資源
首先，學會利用互聯網、計算機、數據庫和應用軟件進行生物信息分析的基本方法和技能本身就是生物信息學教學重點。以往普通的多媒體教室已難以提供一個交互式的網絡化、信息化的教學環境，如果想上好生物信息學這門課程，網絡資源和多媒體教學資源的應用，將貫穿于整個生物信息學課程（從任務下發及申領、任務控制及執行、任務完成結果檢驗與反饋）的整個教與學的過程。而我們通過極域電子教室和學校4A網絡教學平臺結合，較好的實現了生物信息學交互式的網絡化、信息化的教學環境。
課前，教師通過網絡平臺將任務教學內容、任務序列、工具等傳遞給學生，學生通過登陸互聯網絡，利用網絡資源和軟件嘗試完成預習任務。此處可以設置學情反饋點，教師通過網絡論壇等形式掌握學生預習情況。授課過程中，教師利用教師機客戶端的文件分發系統將任務教學內容、任務序列、工具等發送到學生桌面，再通過廣播教學多媒體技術為學生形象的講解任務內容以及完成方法。每位學生在教師的監督下在互聯網上執行任務。教師在監控學生完成任務過程中，不斷的得到學生任務進程的反饋，對于任務中學生出現共性問題，利用網絡、廣播教學或演示等形式及時解決。課下，學生同樣可通過學校4A網絡教學平臺將任務報告、作業、問題和意見等反饋給教師，教師在平臺上批改任務報告后將成績和評語發送給學生，讓學生及時了解自己的學習情況，師生還可以通過平臺中的網絡論壇進行問題討論等。網絡環境下的生物信息學任務引領式教學，不僅能提高學生的學習興趣，還能創造更為有效的師生互動信息教學環境。
三、結束語
經過多年的生物信息學教學實踐發現，如果想建設好生物信息學課程，我們需要設定非常清晰的教學目標，理清課程需要培養學生的核心技能；結合行業發展的技術前沿精心選擇教學內容，合理序化教學順序；要依據建構教學理論，重視以學生為教學主體的教學方法，嘗試從任務引領入手引領學生學習，提高學生的學習興趣；要重視切合課程設計的教材編寫，理論部分引自精選英文參考書，設計教材結構應切合任務引領的教學方法；合理配置網絡資源和多媒體教學資源，加強學生互動，為成功地實現“反轉課堂”提供保障。
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