生物信息學教學內容與模式創新性探討

邊艷超　肖瑞

摘 要：生物信息學的發展，有助于增加人類對疾病的認識和掌控，也有利于促進生物、醫學事業的發展。為了培養新一代創新型生物學及醫學人才，全國各大高校均開設了生物信息學課程。但由于生物信息學專業人才稀缺，各高校師資力量及教學設施參差不齊，導致大部分高校生物信息學課程建設仍處于探索階段。本文主要針對目前生物信息學教學存在的問題及教學改革方向進行初步探討，為生物信息學課程建設以及一些新型交叉學科的課程發展提供參考。

關鍵詞：生物信息學;課程;建設;教學;改革

【中圖分類號】G【文獻標識碼】B

【文章編號】1008-1216（2019）12B-0099-03

生物信息學（bioinformatics）是20世紀80年代末，隨著人類基因組計劃的啟動而興起的一門發展潛力巨大的交叉學科，通過對生物學實驗數據的獲取、加工、存儲、檢索與分析，揭示數據所蘊含的生物學意義。生物信息學作為生物大數據分析的重要工具，有助于增加人類對疾病的認識和掌控，也利于促進生物、醫學事業的發展。因此，相關領域專業人才能否熟練掌握生物信息學知識顯得尤為重要。由于生物信息學發展歷程較短，各高校師資力量及教學設施等參差不齊，致使大部分院校的生物信息學課程建設仍處于不斷探索階段，本文主要針對生物信息學課程建設中遇到的問題進行初步探討，以提高課程建設質量。

一、生物信息學教學存在的問題

（一）生物信息學專業技術人才稀缺

為適應時代發展需求，全國各大高校相繼加快了生物信息學課程建設。生物信息學是一門多學科交叉的學科，這就要求從事生物信息學教學的教師除了有專業的生物信息學知識外，還能熟練掌握相關交叉學科的知識，但由于這種綜合型教學人才較少，給各高校開展生物信息學教學造成了一定困難。

（二） 學生專業基礎知識薄弱

生物信息學是一門集數學、計算機科學、分子生物學等多學科交叉的學科，理論知識綜合性較強，因此，對于學生而言，必須掌握相應的多學科專業基礎知識，才能很好地掌握生物信息學理論知識。但因大部分學生不具備多學科交叉學習的綜合學習運用能力，導致其不能很好地掌握生物信息學知識，因此喪失了學習興趣，影響了學習效果。

（三）教學思想落后

隨著生物信息學在國內的快速發展，各大高校高度重視生物信息學課程的建設，因教學思想相對落后，在教學設計中基本采用傳統的教授法，僅以驗證理論課所講授的內容為目的，缺乏針對學生特點的教學設計;講授內容單調，常采用手把手的教學方法，忽視了對學生發現問題、分析問題、解決問題能力的培養，大大降低了學生的學習興趣;生物信息學實踐教學薄弱，大部分時間用于理論教學，忽略了實踐的重要性，且生物信息學課程的內容嚴重落后于生物信息學學科的發展。

二、生物信息學教學改革方向

（一）教學內容前沿化

生物信息學課程以學生為主體，將“教、學、研”三者合一，通過充分調動學生學習的積極性，將理論知識與實踐相結合，對培養創新型人才具有重要意義，教師可參考不同的教材和最新網絡軟件，根據學生專業性質不斷完善和豐富教學內容，使生物信息學的教學安排合理化、前沿化。本科階段的學生不僅需要清晰地掌握計算機軟件算法等數學細節，更多的是培養學生應用生物信息學原理和方法分析以及解決問題的能力，以及對生物信息學數據庫的簡單應用。如：生物信息學的概念及發展歷史，常用生物信息學數據庫類型及其檢索方式。隨后，進入生物信息學的實踐和應用階段，最后延伸到最新的生物信息學前沿課題的介紹。教學內容包括以基本理論、基本知識、基本技能為主要內容的核心模塊及以學科研究進展及發展趨勢為主要內容的延伸模塊。這種核心模塊和延伸模塊相結合的教學模式除了能讓學生掌握課本知識以外，還能充分利用生物信息學網站等公共網絡資源，激發學生的學習興趣，更好地讓學生了解本學科研究熱點及未來發展方向。

（二）教學方法多樣化

結合本校的專業性質，學習其他高校優秀的生物信息學教學模式，理論與實際相結合，從本質上提高教學質量。充分利用網絡資源，改善傳統的“灌輸式”教學模式，開展多元化教學方法。如：開放式教學法、翻轉課堂教學法、專題研究型教學法等，充分調動學生的學習積極性，加快培養創新型人才的步伐。

1.開放式教學法。

除教材之外，要求學生展開大量的擴展閱讀，如：閱讀生物信息學相關文獻、研究了解典型案例，關注最新的科研動態，拓寬學生的知識面。會議報告、期刊論文、專業網站和數據庫均為生物信息學研究的重要信息資源。教師要結合教學內容多提問題，給學生探索知識的機會和時間。

2.翻轉課堂教學法。

課堂上，教師僅介紹生物信息學的基本內容，如：生物信息學數據庫的使用，課堂上教師僅講解數據庫的發展、內容和重要工具等基本信息，對于數據庫的具體檢索方法及分析功能則通過課后小組討論進行，之后再返回課堂，教師再對檢索結果進行取舍、總結及評價。這種教學模式避免了傳統教學中“灌輸式”的弊端，在教學的過程中能真正地做到以學生為主體、教師僅為組織者的開放型教學模式。

3.專題研究型教學模式。

根據學生的專業性質及學科發展的前沿方向，設置不同的研究型教學模式，即教師根據學生的專業性質或學生的興趣愛好，講解不同類型的生物信息學數據庫，再根據學生對數據庫知識的掌握程度，將學生分為不同的研究小組并給予不同的研究課題，定期組織學生開展研討會，在會上探討學生們的研究成果及在研究過程中遇到的難題，加強學生與教師之間的交流，提高學生的自主學習能力。待研究結束后，以答辯的形式組織學生進行研究成果展示，提高學生的語言表達能力并增加自信心;成果展示的過程中，不同的研究小組還可以進行組間交流，既能掌握本組的研究內容，還能了解其他研究小組的研究內容，擴展大家的知識面，學習他人的優點，彌補自己的不足，促進大家共同發展。最終，教師根據整體的研究過程，給予學生綜合評定。在整個教學過程中，一直注重培養學生的科研創新能力，為培養科技創新型人才奠定基礎。

（三）考核方式靈活化

基于生物信息學教學內容和教學模式的多樣性，其考核方式應靈活多樣，要區別傳統的卷面考核方式，主要以考核學生的實踐創新或科研能力為主。如：利用互聯網資源，應用某種生物信息學數據庫進行設計引物，完成某種蛋白質的結構預測，對某種序列進行對比分析，生物信息學最新研究動態介紹等，并根據課堂表現給予綜合評價。

（四）師資隊伍系統化

要激發學生的學習積極性，鍛煉學生發現問題并解決問題的能力，首先必須有掌握先進生物信息學知識的研究型及創新型教師。教師應緊跟生物信息學發展步驟，及時提高自身生物信息學素養以及處理生物信息學問題的能力，還要擅長現代教學方法及教學模式，才能成為具有綜合素質的新型教師;教師還應到生物信息學實力較強的高校或科研院所學習、進修，學習其他高校成功的教學模式及教學方法;或參加關于生物信息學的相關培訓，了解生物信息學的最新科研動態及研究成果;在加強培養優秀的生物信息學教師的同時，還要加強實力卓越的生物信息學團隊的建設，團隊教師之間可相互彌補不足、團結協作，更好地促進生物信息學課程發展建設，培養出更加優秀的綜合型生物信息學人才。

（五）科研成果轉化于教學

在不斷發展的教學模式中，教學與科研是密不可分的，教學為科研打下良好的基礎，而科研又使教學的內容更加豐富，所以教師在教學的同時，還要結合生物信息學研究的熱點問題，指引學生科研方向，在完成教學任務之外，培養學生獨立或小組完成小的科研項目，真正做到教學與科研相結合，理論與實踐相結合，將學生培養成具有創新思維的新型人才。

三、結束語

知識與能力齊升，教學與科研結合，探索新的教學內容和教學模式，以培養出適應學科發展的新一代綜合型、創新型人才。在大數據背景下，“互聯網+”時代培養生物信息學人才已是醫學教育“面向未來”的當務之急。該課程建設和教學實踐改革將為實踐性較強的課程以及一些新型交叉學科的課程建設提供參考。

基金項目：內蒙古自治區教育科學研究“十三五”規劃課題（項目編號：NGJGH2018295）;內蒙古醫科大學2018年高等教育教學改革研究項目（項目編號：NYJXGG2018058）。

參考文獻：

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