網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下以提高本科生實踐創(chuàng)新能力為導向的《生物信息學》課程教學模式研究

郝愛平　國會艷　宗憲春

摘 要：生物信息學涵蓋了基因組學、計算機信息科學、數(shù)學等多學科知識，是網(wǎng)環(huán)境下培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力最有潛力的學科之一。因此，該文以互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)為背景，從講好緒論、教學內(nèi)容改革等幾個方面探討了地方高校《生物信息學》課程教學模式，旨在提高學生實踐創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：生物信息學；網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；實踐創(chuàng)新能力

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）01-0116-02

Abstract：Bioinformatics including genomics，computer science，mathematics and other disciplines of knowledge，is one of the most promising subject under the network environment to cultivate students' ability of innovation and practice. This paper introduces the exploration and practice from some aspects of bioinformatics teaching including teaching introduction，teaching content，aims to improve students' ability of practice and innovation.

Key words：Bioinformatics；Network environment；Ability of practice and innovation

當今世界，科學技術(shù)迅猛發(fā)展，科技創(chuàng)新已經(jīng)成為一個國家和民族發(fā)展的核心因素，而大學生是科技創(chuàng)新的主力軍，大學生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不論是對國家、民族，還是對大學生個人的發(fā)展都是極其重要的。李克強總理于2015年10月在首屆中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽總決賽就對此作出重要批示。批示指出：大學生是實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略和推進大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的生力軍，既要認真扎實學習、掌握更多知識，也要投身創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、提高實踐能力。教育部門和廣大教育工作者要認真貫徹國家決策部署，積極開展教學改革探索，把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入人才培養(yǎng)，切實增強學生的創(chuàng)業(yè)意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力，厚植大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新土壤，為建設(shè)創(chuàng)新型國家提供源源不斷的人才智力支撐。這就要求大學課程教學應(yīng)該以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力為主要目標。生物信息學（Bioinformatics）是起步于20世紀50年代，伴隨著人類基因組計劃而發(fā)展起來貫穿于整個生命科學學科的新興學科，是當今全球最活躍、最具發(fā)展前途的學科之一[1]。它涵蓋了基因組學、計算機信息科學、數(shù)學等多學科知識，是網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)時代培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力最有潛力的學科之一。因此，本文以互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)為背景，以提高學生實踐創(chuàng)新能力為培養(yǎng)目標，從幾個方面探討了地方高校《生物信息學》課程教學模式，旨在為其他院校該門課程的教學提供一定的借鑒和參考。

1 講好緒論，激發(fā)學生學習該門課程的學習興趣

緒論是一門課程的靈魂和核心，也是師生之間第一次見面的機會，緒論部分內(nèi)容的設(shè)置至關(guān)重要，同時教師的教學水平和人格魅力都體現(xiàn)在第一節(jié)緒論課上。學生被第一節(jié)課吸引，對以后該門課程的學習就會充滿激情。一般的緒論講解包括該課程內(nèi)容提綱、定義、發(fā)展歷史，學習要求和考核方式等介紹，學生聽到最后都會覺得索然無味，因此教師一定要重視緒論內(nèi)容的設(shè)計和授課的藝術(shù)性。《生物信息學》是利用計算機技術(shù)解決生物學問題的一門實用性非常強的課程[2]。在緒論部分除了利用少量學時講解傳統(tǒng)部分以外，可以選擇以Science、Nature等頂級期刊為依托的優(yōu)秀科普視頻中的趣味性生物學問題為講解重點，結(jié)合生活中與數(shù)據(jù)庫分析相關(guān)的案例，起到拋磚引玉的效果，吸引學生的注意力，激發(fā)他們學習本門課程的興趣，讓學生們了解到生物信息學技術(shù)在解決生物問題上的巨大潛力和應(yīng)用價值[3]。

2 教學內(nèi)容、教學方式及教材選擇上注重培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新思維

對于生命科學相關(guān)專業(yè)學生，《生物信息學》課程主要課堂目標是熟練應(yīng)用各種軟件、數(shù)據(jù)庫解決實際的生物學問題，而不是研究新算法、開發(fā)新程序[4]。教學內(nèi)容應(yīng)包括數(shù)據(jù)庫檢索、引物設(shè)計及序列分析、核酸和蛋白質(zhì)序列分析、分子進化與系統(tǒng)發(fā)育分析等實用性較強的方面。在教學方式上主要采用多媒體網(wǎng)絡(luò)直觀教學，與學生面對面交流，注重引導學生自己提出生物學問題；引導學生學習各種生物學軟件，并進一步學習和應(yīng)用軟件新的功能解決問題；強調(diào)學習各種在線軟件的原網(wǎng)址，而不是單純的應(yīng)用界面學習。使學生在利用生物信息學工具解決實際問題的時候?qū)ι镄畔W產(chǎn)生興趣，增強其創(chuàng)新實踐能力。在教材選擇上以實用性強的教材為主，如本科生可以選擇吳祖建等主編的《生物信息學分析實踐》，研究生可以選擇薛慶中等編著的《DNA和蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)分析工具》作為教材。

3 科研課題和大學生科技項目結(jié)合教學促進學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

《生物信息學》這門課程開設(shè)的對象一般是高年級本科生。這些學生正好處于畢業(yè)論文選題階段，同時他們已經(jīng)具備了相關(guān)的生物學知識，因此教師應(yīng)該多結(jié)合自己的科研課題實例來授課。比如在實驗中克隆得到了一段基因序列，可以讓學生通過序列比對確定該基因的功能，并進行引物設(shè)計完成后續(xù)實驗過程。學生們通過課題實例訓練，可以增強自己的科研思維意識，為將來自己的畢業(yè)論文課題的研究和應(yīng)用生物信息學方法解決實際問題奠定基礎(chǔ)。同時可以讓學生自由組合成科研團隊，以大學生科技創(chuàng)新項目申報為依托，通過教師指導，學生自主完成相關(guān)項目。比如以人類癌癥相關(guān)基因篩選和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究為課題，學生們通過查閱資料，利用各種生物信息學軟件和數(shù)據(jù)庫篩選，完成基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖的繪制等項目。科技創(chuàng)新項目的完成會極大提高學生們的創(chuàng)新實踐能力，為他們將來考研深造和就業(yè)打下良好基礎(chǔ)。endprint

4 優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源教室建設(shè)促進學生實踐能力培養(yǎng)

《生物信息學》是一門實踐性非常強的課程，它包含了大量的生物學軟件使用和在線數(shù)據(jù)庫的檢索過程，因此配備現(xiàn)代化優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源的多媒體教室對于課程順利開展和培養(yǎng)學生實踐能力至關(guān)重要。學生從開課伊始就在網(wǎng)絡(luò)教室學習該門課程，應(yīng)該做到每人一臺高配置電腦，網(wǎng)絡(luò)暢通，教師有現(xiàn)代多媒體系統(tǒng)，可以隨時通過大屏幕指導學生學習。課余時間全面開放，滿足學生科研團隊開展研究的需要。

5 考核方式以考查學生的實踐能力為主

生物信息學課程的目的是提高學生利用信息技術(shù)解決生物學問題的能力，因此主要考查學生綜合利用所學知識分析問題和解決問題的實踐能力[5]。對于大多數(shù)高校來說，生物信息學都是作為選修課開設(shè)的，因此其考核方式可以與傳統(tǒng)試卷考核有所不同。考核方式可以更加靈活，主要以考查學生的實踐能力為主。對于本科生來說，考核方式主要以研究論文+平時表現(xiàn)為主。研究論文題目可以自擬也可以從給定題目中選擇，二者都要求利用生物信息學方法解決的相關(guān)生物學問題。這種考試方式促使學生在學習過程中，不必花大量工夫去死記硬背，而把重點放在了基本理論、基本知識的鞏固及實踐操作技能的提高上，有效地提高了學生的實踐操作能力和創(chuàng)新能力。

6 結(jié)語

總之，在生物信息學飛速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)新時代，通過以上幾方面的生物信息學教學模式改革和教學實踐，極大地提高了學生的實踐創(chuàng)新能力，滿足了他們考驗深造和就業(yè)的需要。今后如何進一步發(fā)揮多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢，培養(yǎng)具有創(chuàng)新實踐能力的本科院校高素質(zhì)人才，還需要我們繼續(xù)探索。

參考文獻

[1]薛勇，薛宇，季慶輝，等.地方高校交叉學科生物信息學課程教學探討[J].安徽農(nóng)學通報，2013，19（22）：120-122.

[2]尋 萌，陳艷炯，楊娥，等.《生物信息學》教學實踐探討[J].西北醫(yī)學教育，2011，19（6）：1220-1223.

[3]黎志鳳，劉楊，朱敬，等.應(yīng)用生物信息學的系統(tǒng)化綜合性教學改革實踐[J].微生物學通報，2016，43（8）：1854?1862.

[4]艾海新，趙健，鄧芳博，等.面向?qū)W生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的生物信息學教學改革初探[J].科技創(chuàng)新導報，2014（30）：143-144.

[5]范丙友，賈小平，胥華偉，等. 生物信息學課程教學改革與探索[J].大學教育，（16）：61-62. （責編：徐煥斗）endprint