生物信息學人才培養模式研究與探索

李蘭芝　易圖永

摘要 基于生物信息學專業發展現狀，認為其因專業開設年限短、學科發展快等原因而沒有形成一個較完善的人才培養模式。分析了生物信息學專業人才培養存在的主要難點問題，并為完善該學科人才培養模式提出了一些建議。

關鍵詞 生物信息學；交叉學科；人才培養

中圖分類號 S-01 文獻標識碼

A 文章編號 0517-6611（2014）20-06874-02

交叉學科是由不同學科相互滲透融合，并具有較為明確的研究目標、較為穩定的研究內容和較為清晰的研究邊界的新學科。當今世界科學前沿的重大突破、重大原創性科研成果的產生，大多是多學科交叉融合的結果。我國許多高校意識到交叉學科在創新人才培養方面的重要作用，將交叉學科教育列為教育改革的一個重要方面，進行了一系列的實踐和探索。生物信息學就是在這種背景下產生的一門新型交叉學科。該學科由生物學、計算機科學以及數學等多門學科交叉形成，是當前生命科學和自然科學的重大前沿領域之一，旨在為生物學研究提供信息處理的支撐，從海量數據中挖掘生物信息，實現對生物現象和系統的建模等目標，它需要綜合運用數學、生物學、計算機科學、化學、物理等學科的知識和技能[1]。隨著生命科學的迅猛發展，尤其是后基因組時代的到來，生物信息學在生命科學領域發揮著越來越重要的作用。但各高校生物信息學專業開設年限短[2]，缺乏較好的人才培養經驗，而學科發展速度快，導致生物信息學人才越來越緊缺，因此形成一套完善的生物信息學人才培養模式意義重大。

1 生物信息學人才培養存在的主要問題

1.1 教學內容不合理

課程教學是人才培養最為基礎的一個過程。當前各高校生物信息學課程教學最主要的一個問題就是教學內容的深度、新穎度不夠，體現為教學與研究銜接不夠緊密，知識點與各企業、研究所等用人單位切合度不夠等；另外，生物信息學課程涉及的知識點多、內容豐富，導致課程內容重復；最后，教學手段與方法過時也是生物信息學課程教學存在的問題之一。

1.1.1 教學課程設置不完善。

生物信息學的主要目的是基于各學科知識解決生物學問題，因此在課程設置中每個學科內容都必不可少。在這種情況下，需要為學生開設生物學、遺傳學、化學、數學、計算機科學等多個課程內容，并且包含理論課程與實驗課程。相比其他專業，課程內容明顯偏多，且各課程內容差異較大，學生較難適應。如生物學與計算機科學橫跨了兩個完全不同的領域，因此導致教學內容的深度不夠，出現點到即止的問題。因此有必要根據實際需求或不同的研究方向設置不同的關鍵課程，對課程內容進行優化組合，增加深度，讓學生真正掌握知識，適應用人單位的真實需求是生物信息學本科教學需要解決的難題。

現有教學內容難以跟上生物信息學領域的迅猛發展是當前課程設置面臨的另一難點。生物信息學是后基因組時代的必然產物，是生物大數據挖掘與分析的基礎工具。雖然其產生時間短，但發展速度非常快。隨著各種“組學”計劃的開展，產生了數以萬、億計的序列數據，各種高、新、尖的方法與工具層出不窮，生物信息學得到了空前發展。在這種情況下，老舊的課本知識已與該學科的發展局面格格不入。

1.1.2 課程內容重復。

課程內容重復是課程設置另一個不合理的方面。相比其他專業，生物信息專業需求的知識面更加廣，開設的課程較多。例如在生物學知識方面，需要開設的分子生物學、生物化學、基因組學等課程，這些課程的教學內容、方式等都是相互獨立的，面向的是不同專業、不同背景的學生，其中包含了較多的重復內容。對于生物信息專業而言，重復的專業內容會增加教學時間與投入，但并沒有獲得應有教學效益，反而占用了其他課程的教學時間。因此，有必要對相似課程的內容進行調整，降低重復度，最大限度地利用教學資源。

1.1.3 教學手段與方法過時。生物信息學專業屬于高、新、尖的應用式學科，旨在培養學生的實踐動手能力、主動思考能力等。傳統的“填鴨式”、“布道式”教學模式已經不適用于該學科。在教學過程中，有必要采用多種教學模式與方法，激發學生的學習興趣，提高學生實踐動手能力。

1.2 師資力量薄弱

作為一個新興學科，師資力量薄弱是其面臨的主要問題之一。因為生物信息學人才原本就緊缺，多數高校在開設該專業時，都是從不同專業挑選相應的授課老師。各課程授課老師都“各自為政”，缺少具有多學科知識背景的專業教師，沒有形成一個專門的生物信息學教學團隊，不能實現真正的多學科交叉融合[3]。

1.3 缺乏實踐平臺

培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量交叉學科人才，教學是基礎，實踐同樣是最為關鍵的環節之一。只有通過實踐才能培養學生獨立思考、開發的能力，才能真正實現理論聯系實際，運用所學基礎知識解決實際問題，使學生成為適合社會需求的高素質人才。相比其他傳統學科，生物信息學專業開辦時間遲，與用人單位的交流合作較少，本科學生缺少實踐平臺是生物信息學專業教學的另一個問題。

2 改革措施

2.1 教學內容改革

多數高校的生物信息專業教學內容都來源于經驗性或借鑒其他培養單位，但生物信息學屬于快速發展的前沿學科，各種技術、方法日新月異，老舊的課本知識完全無法適應用人單位的需求。以對基因測序為例，多數教材以介紹第一代測序方法為主，而現今第三代測序技術都已有了較多的應用。因此應該立足于各領域對生物信息學的不同需求，根據學校自身特點，科學確立教學目標，及時系統地總結規劃課程內容。首先，可以將生物信息專業細分為不同方向，對各方向確定應該深入講解的特別課程，以及普通的課程，同時實現課程知識覆蓋面廣和課程內容深度足；第二，加強相似課程之間的交流與研討，降低課程內容重復度，合理利用教學資源；第三，開設2～3門前沿技術課程，根據當前生物信息學的發展現狀，為學生教授最新的技術與方法；第四，通過靈活應用多媒體教學、雙語教學、師生互動、實踐與教學結合等多種教學手段，活躍課堂氣氛，激發學生學習熱情，提高教學效率。

2.2 加強師資力量建設

授課教師的水平直接影響授課質量。學校應該鼓勵資助骨干教師多參加學習與進修，培養一批真正的生物信息學交叉學科教師；加強學科授課教師之間的交流，組建一支真正的交叉學科教學團隊；多組織名師講壇，促進交流與學習，提高授課教師的教學水平。

2.3 構建實踐平臺

實踐是實現人才培養的最后一個環節，只有通過實踐，學生才能真正理解知識、掌握知識。傳統教學模式中的實踐一般僅包含上機使用軟件等過程，并沒有真正發揮學生的動手能力。應該將學生放入實際工作中，根據學生興趣，讓其參與老師的科研項目，鼓勵其獨立完成子課題；與企業、科研機構等用人單位合作，讓學生參與實習，將自己所學的課堂知識用于實踐，并從實踐中學習新的知識。通過構建上述類似的大學生實踐、實習平臺，才能實現“教、學、研”一體化的創新教學模式，調動學生學習興趣，使其積極參與其中，并提高學生的實際動手能力，以符合社會的用人需求。

3 結語

生物信息學是一個新興的前沿交叉學科，起步晚，但發展快，人才缺口大。通過改革形成一套獨特的、完善的人才培養模式，對生物信息學科的發展，生物學領域的發展意義重大。

參考文獻

[1]

胡娜，常軍，徐玲.生物信息學教學改革與探索[J].安徽農業科學，2010，38（3）：1588-1589.

[2] 王蘭萍.生物信息學課程教學的初步探討[J].生物信息學，2006（5）：143-144.

[3] 魏戰勇，高曉平：農業院校生物信息學教學改革與探索[J].鄭州牧業工程高等專科學校學報，2011，31（4）：50-51.