生物信息學實驗教學提高創新能力的探索

崔振波

摘 要：生物信息學是一門交叉學科，隨著實驗教學改革的不斷深入，眾多課程探索新的教學理念。在新的教學形勢下，社會對人才的要求發生了變化，人才的信息素養與創新能力有了更高的要求。生物信息學在高校生物相關專業中占據非常關鍵的位置，對發展學生的創新能力非常關鍵，在課堂教學、實驗教學、課外實踐中加強學生的創新訓練，構建學習學生創新能力體系，逐漸提高教育教學質量。

關鍵詞：生物信息學 創新能力

在21世紀，生命科學不斷發展，新的學科不斷涌現。生物信息學是交叉學科，與生物技術的各個領域都有著非常密切的關系，對醫藥、衛生、農業等相關產業的發展有著至關重要的影響。生物信息學對相關學科以及產業具有重要作用，這門課程首先在研究生教學中開設，然后再本科教學中進行，發展多年逐漸形成完善的生物信息學提，為社會培養了大量的人才。生物信息學在高校已經開展多年，且多作為必修課程開展，講授的主要是與生物相關的各類生物學知識，講述各種收集信息、儲存信息、獲得信息的方法，在幾十年的教學探索中，課程體系、教學方法逐漸完善。但是生物信息學學科本身迅速發展，對課程內容、教學方成法提出了更高的要求，這就需要大量的教學實踐與改革。隨著實驗教學改革的開展筆者在對我校“生物工程”專業學生開設生物信息學實驗教學過程中，不斷積累經驗，本文將對生物信息學教學中發展學生的科研能力與實踐創新能力進行分析。

一、充分利用前沿的信息化手段

課堂教學在學生培養過程的重要作用已經得到了普遍認可，伴隨著培養學生的科技創新能力需求的不斷提高，怎樣把提高創新能力和教學環節有機結合已經在眾多課程中展開研究。生物信息學的發展主要依托現代信息技術的井噴式發展。加強信息技術與課堂教學的有機整合，是生物信息學教學改革的重點。在教育教學實踐過程中，以現代教育觀念為指導，進行課堂教學活動的開展，以互聯網技術為基礎，構建生態教學課堂，為學生提供信息化的學習環境，完善教學資源，注重與學生之間的溝通與交流。構建信息化的學習環境，要提供信息化的學習資源，提供網絡化的交流工具，教師在信息化環境中，不僅僅要傳授知識，進行課堂管理，還要觀察學生的學習狀況與學習狀態，解答學生的疑問，進行溝通交流，指導學生進行實踐操作，促進學生完善自身的知識體系。當前網絡教學已經成為新型的教學資源，教師要鼓勵學生充分地利用這些優質資源進行學習。進行課堂實訓，是開展課堂教學的重要方法，可以充分鍛煉學生的實踐能力，讓學生進行知識的構建，有的學生在完成基本教學的基礎上，還可以獨立自主地開展深入的學學習，掌握更多的生物信息學的內容方法與案例。課堂上的實訓活動性需要以生物相關的問題為基礎，例如基因工程中的基因檢測、酶工程里面的酶結構模擬、引物設計等等，這些內容可以融合多學科內容，有助于發展學生的創新意識，引導學生獨立自主的思考知識。在課堂教學過程中，要將最新的課程內容引入到教學中來，促進學生創新素養的發展。

二、培養學生把實驗手段與解決實際問題有機結合

為了發展學生的創新思維與科學精神，要以實驗教學為導向，科學合理地提出問題，發展學生綜合運用生物信息學方法，解決學生在解決實際問題中的能力。教師要優化實驗教學，在實驗中全面的訓練學生的基本操作與基本技能。實驗教學具有較強的綜合性與設計性，教師要依據自己的興趣選擇實驗的序列與對象，自主的進行實驗方案的設計，學生產生學習的自主性，調動學生學習的積極性。筆者所在的院校，生物技術專業是重點專業之一，重點研究農業微生物技術，進行了緊密的分析，針對性地進行實驗內容的設計，開展“土壤微生物擴增子高通量測序數據的獲得與分析”，結合課程內容，進行土壤微生物生態研究，讓學生找出自己感興趣的土壤類型，在信息數據庫中獲得16SrDNA擴增子高通量測序數據，利用生物信息學軟件進行分析，獲得土壤類型微生物類群特點，然后讓學生自己匯報自己得到的結果，進行比較分析。在實驗中，讓學生自己查詢文獻資料，進行閥桿設計，發揮學生的主觀能動性，最后提交實驗報告，在綜合考評的時候，將課堂表現納入其中，實現對教育生態的指導，構建以信息技術為核心的試探課堂，全面提升教育教學效果。

三、課堂教學外沿化

發展學生的創新意識，提升學生的創新能力，要引導學生進行研究與實踐，檢驗學生學習的理論成果，提升學生參與的積極性與主動性，發展學生的科學與文化素養，逐漸提升學生的創新精神與實踐能力。除了在課堂上進行實驗與實訓，還要指導學生開展課外的實踐與研究，加強學生創新能力層次性的提高。教師要鼓勵學生積極對生物信息學進行研究，形成項目合作小組，指導其依據興趣進行文獻資料的查詢，發現問題、分析問題、解決問題，自主地設計實驗方案，制定實驗步驟。課外項目的申請、實施、檢查、結題等都要由學生自身來完成，教師提供指導，給予意見。在創新訓練的過程中，需要學生發揮出自身的聰明才智，將理論學習與實踐課程結合起來，逐漸提高學生的創新能力，發揮出來學生的聰明才智，對其今后學習發展帶來重要影響。

畢業設計的過程，可以發展學生的實踐能力，發展學生的創新思維，發展學生適應工作環境的能力。在經過學習以后，學生已經初步具備了開展信息學研究的素質，有更多的學生原意參與到研究工作中來。生物信息學涉及生命學科的不同領域，為具有不同學習興趣的學生提供不同的研究方向，師生之間共同討論實驗方案，獲得數據，進行后續的生物信息分析。師生之間要結合生物信息分析開展討論，總結經驗教訓，學生依據要求撰寫論文，進行論文的答辯。例如，有的學生對病毒相關有興趣，教師可以指導他們對不同地區分立獲得病毒的差異進行分析，有的學生對植物可變剪接方式有濃厚的興趣，就要指導學生對農作物的轉錄因子可變剪接開展研究，依據學生的不同興趣，進行不同方向的指導。還有一些學生比較茫然，缺少自己的想法，教師可以根據自己的研究方向或者學生的學習方向，提供思路。在開展生物信息學分析的時候，應該進行師生、生生之間的討論，相互促進與提高。

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