《生物信息學》創新教學模式的探討

摘 要:《生物信息學》是生物科學中一門新興的前沿學科。我們在其他學科的成功教學的基礎之上，結合信息學當前在我國的教學實際情況，還有結合教學課程的相關特點，筆者提出了嶄新的教學模式，以求在生物信息學教學模式上得以創新和發展。

關鍵詞:生物信息學 教學模式 理論實驗

中圖分類號:G71文獻標識碼:A文章編號:1674-198X(2011)10(c)-0192-01

引言

當今時代是一個高技術的時代，是科技不斷發展的時代，人類基因組計劃、遺傳語言、生物大分子等等這些的研究，生物信息學這個嶄新的，有蓬勃發展前景的，并且發展潛力及其巨大的學科應運而生。專家學者及相關的專業人員已經把生物信息學作為研究及學習的必備學科，探討工具。但是，生物信息學畢竟是新學科，還有很多不成熟，并且從教學角度出發，學科的開設條件還不夠，教學模式不夠完善，怎樣在高校進行生物信息學專業教學，這些問題都需要我們進一步的探討和研究。本文筆者就以上相關問題，列舉了一些自身提出的意見和建議，望能夠在生物信息學教學模式的完善中起到微薄的力量。

1 簡述生物信息學的概念

《生物信息學》(Bioinformatics)是生物學、數學和計算機科學交叉所形成的一門新興學科，它主要運用信息科學和計算機手段通過數據分析和處理．揭示海量數據間的內在聯系和生物學含義，進而提煉有用的生物學知識。

2 目前教學的狀態

(1)當前，生物信息學教學最大的問題就是師資力量的問題，沒有一個合格的師資力量，教育教學隊伍的整體素質與當前生物信息學教學的需要不相平衡，遠遠無法達到目前的教學水平所有需要的相關標準。

(2)生物信息學專業人才培養方面，各方面的認識大相徑庭，這些直接導致了相關課程設置的不夠合理。我們的生物信息學相關人才的培養是非常薄弱的，所以我們更應該通過相關課程的完備設立，來加強學生的實踐和研究能力，才能加快培養我國復合型人才的加速培養。

(3)其他專業同生物信息學教育應加強合作。生物信息學和其他專業學科之間同樣存在著各種聯系，這并沒有因為它是新學科而有什么不同。

(4)在現在的課堂教學上，我們教師往往重視的是系統知識和的灌輸和完成教學計劃，缺忽視了一個很重要的問題，就是學生的能力，還有整體素質的提高。課堂教學中，還有一個問題絕對不容忽視，我們的教學應該是理論與實驗相結合，實驗教學不應單純的以理論論證為終結點，這樣的教學就會出現沒有突破點，教學內容單調，并且，對學生實際操作的培養更加的不利。

(5)教材是教學的根本，是課堂教學的基本組成部分，可是我們現在恰恰缺乏的就是合適的理論，合適的實驗教材。目前，我國的教材主要是國外原版的教科書，還有翻譯的著作書籍，本國學者自主編輯的鳳毛麟角。

3 探討創新教學模式

多媒體計算機和網絡通信技術的發展，為建構主義學習環境提供了理想認知工具．能更有效地促進學生的認知發展。基于其他學科的成功教學模式。

3.1 教學活動的真正對象

我們現在的教學中，存在一個很大的問題，各個學科都沒有重視學生和老師之間的角色互換．也就是說，我們教師在某些教學情境中，教師占有絕對的主導地位，學生是被動的接受者，而在另一些教學環節中，則相反。我們的教師在針對不同的教學內容，不同的教學需要的時候，也應該利用不同的方式方法來完成。生物信息學是一門涉及的知識面深刻廣泛，學生進行獨立自學的難度很大的多學科交叉的科學。

3.2 理論教學與實驗教學的有機整合?

(1)通過生物數據庫的使用，提高學生處理生物信息的能力由于大型服務器和計算機的參與，分子生物學對生物分子(主要是核酸和蛋白質)研究工作的效率大大提高。

(2)通過序列比對軟件的開發．增強學生使用生物信息處理軟件的能力將未知序列同整個數據庫中的已知序列進行比較分析是研究者手中的一個強有力的研究手段。對2個物種進行全基因組序列比較已不再是一個夢想。進行序列比較的目的之一是判斷2個序列之間是否具有足夠的相似性，從而判定二者之間是否具有同源性。

(3)運用生物信息學相關知識，提高學生獲取蛋白質信息的能力由于構成蛋白質的20種氨基酸化學構造上的差別遠遠大于構成核酸的4種堿基的差別。因而蛋白質在結構和功能上存在更大的多樣性。目前實驗方法獲取蛋白質結構信息仍然需要大量的時間，而且對技術和技巧都有很高的要求。越來越多的蛋白質在測定空間結構后尚不清楚其生物功能，因此蛋白質功能預測日益受到重視。預測的方法是目前提供蛋白質結構及功能信息的重要方法。蛋白質結構與功能的復雜性必須借助生物信息學的技術手段才能更好的闡明，通過對生物信息學的學習和掌握，可使學生更多更快地了解蛋白質的信息。

(4)優化實驗教學內容，發揮網絡教學優勢生物信息學實驗教學主要是針對海量生物數據處理與分析的實際需要，培養學生綜合運用生物信息學知識和方法進行生物信息提取、儲存、處理、分析的能力．提高學生應用理論知識解決問題的能力和獨立思考、綜合分析的能力。生物信息學實驗教學內容的選擇與安排應按照循序漸進的原則．針對特定的典型性的生物信息學問題設計，以綜合性、設計性實驗內容為主，明確目的要求，突出重點，充分發揮學生的主觀能動性和探索精神，以激發學生學習的主動性和創造性為出發點，加強學生創新精神和實驗能力的培養。

生物信息學實驗教學以互聯網為媒介、計算機為工具，全部在計算機網絡實驗室內完成。在教學中，充分利用網絡的交互特點實現信息技術與課程的結合。教師通過電子郵件將實驗教學內容、實驗序列、工具等傳遞給學生，學生同樣通過電子郵件將實驗報告、作業、問題和意見等反饋給教師，教師在網上批改實驗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。

(5)加強實踐能力考核生物信息學主要是學習利用互聯網、計算機和應用軟件進行生物信息分析的基本理論和基本方法。考試重點是考察學生對生物信息分析的基本方法和技能的掌握程度和對結果的分析解釋能力。因此，通過上機實踐操作重點考核學生在互聯網環境下，對序列進行生物信息分析并對結果進行解釋。不僅考核學生對基本知識和基本原理的掌握，而且考察學生進行生物信息分析的實際能力和分析思考能力。通過實踐技能考試．促進學生注重提高理論用于實踐的綜合能力。?

4 結語

《生物信息學》教學是網絡環境下生物學教學的全新內容。本文列舉的上述相關的教學方法，提高了學生的實踐操作能力，加大的學生學習的積極性，并使學生的綜合能力及創新能力方面得到了很大的進步。此方法具有實踐性，可操作性并存的特點，并且得到了學生的普遍肯定和歡迎，教學效果得到了顯著的體現。在今后的教學實踐中，隨著教師自身素質的提高和進一步的教學改革將會不斷完善生物信息學教學，培養具有跨越生命科學、現代信息科學、計算機科學、統計學、數理科學等不同領域的綜合型的高素質和創新性意識的生物信息學人才。