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生物信息學(xué)方向范文第1篇

關(guān)鍵詞： 生物信息學(xué) 研究生教學(xué) 實(shí)踐

1.引言

生物信息學(xué)（bioinformatics）是一門(mén)新興的交叉學(xué)科，生物學(xué)與醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)是其中三個(gè)主要組成部分。生物信息學(xué)作為跨越生命科學(xué)和信息科學(xué)兩大熱點(diǎn)領(lǐng)域的學(xué)科，擁有蓬勃的生命力。面對(duì)人類(lèi)基因組計(jì)劃所產(chǎn)生的龐大的分子生物學(xué)信息，生物信息學(xué)的重要性已越來(lái)越突出，它無(wú)疑將會(huì)為生命科學(xué)的研究帶來(lái)革命性的變革。［1］［2］國(guó)內(nèi)外對(duì)生物信息學(xué)的人才需求也在激增。

目前，生物信息學(xué)在我國(guó)尚處于起步階段，因?yàn)橐M(jìn)行生物信息學(xué)的研究，對(duì)人員要求很高，需要深厚的生物大分子結(jié)構(gòu)和功能方面的背景知識(shí)，需要扎實(shí)的應(yīng)用數(shù)學(xué)或統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)，還需要精通計(jì)算機(jī)，至少得具備三者之二。但實(shí)際情況是大部分從事生物學(xué)研究的人不熟悉計(jì)算機(jī)，而從事計(jì)算機(jī)科學(xué)的人員多數(shù)又缺乏對(duì)生物學(xué)的了解。盡管如此，生物信息學(xué)的教育在國(guó)內(nèi)外高等院校及科研機(jī)構(gòu)越來(lái)越普及。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)超過(guò)30個(gè)高校或科研機(jī)構(gòu)開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)專(zhuān)業(yè)課程。［3］這些研究與教育一般分散在多個(gè)系所屬的多個(gè)專(zhuān)業(yè)中，如生命科學(xué)院（北京大學(xué)等）、計(jì)算機(jī)學(xué)院（哈爾濱工業(yè)大學(xué)等）、理學(xué)院（天津大學(xué)等），我校是由計(jì)算機(jī)學(xué)院開(kāi)設(shè)全校公共課。不同學(xué)校根據(jù)自身的情況，在開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)這門(mén)課時(shí)，側(cè)重點(diǎn)都不一樣。如果由醫(yī)學(xué)院的教師授課，則側(cè)重點(diǎn)可能在致病基因的研究方面，［4］計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教師授課則可能側(cè)重于數(shù)據(jù)庫(kù)的管理、查詢(xún)等方面，［5］理學(xué)院的教師授課則可能側(cè)重于生物信息學(xué)中的數(shù)學(xué)問(wèn)題。筆者是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)出身的，研究方向為圖像處理與模式識(shí)別，所以主要從計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)的角度去授課。另外，研究生教學(xué)又與本科生教學(xué)［6］不同，研究生教學(xué)更加應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)和綜合能力。筆者將教學(xué)實(shí)踐中的心得進(jìn)行了初步的總結(jié)，以供商榷。

2.注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

從培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣出發(fā)，在課堂教學(xué)過(guò)程中，充分利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，如圖像、視頻等。比如在介紹模式生物時(shí)，可以給出各種模式生物的圖像；在介紹各種各樣的生物數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，可以在課堂上現(xiàn)場(chǎng)上網(wǎng)登陸數(shù)據(jù)庫(kù)，演示和介紹各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)和使用方法等。研究生不同于本科生，本科生可能比較習(xí)慣于教師的灌輸性教學(xué)，而研究生教學(xué)更加鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)自覺(jué)地學(xué)習(xí)。這從“研究”一詞的英文解釋“re-search”――再（“re-”）探索（“search”）中也可以看出。教師在研究生學(xué)習(xí)過(guò)程中主要起引路的作用，而不可能手把手帶著學(xué)生研究。生物信息學(xué)更是如此，它是一門(mén)新興的交叉學(xué)科，很多理論和研究?jī)?nèi)容還不成熟，需要科學(xué)工作者不斷地探索。因此，通過(guò)生動(dòng)形象的啟發(fā)式課堂教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)學(xué)生以后的進(jìn)一步研究有著重要的作用和意義。

3.注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)

在生物信息學(xué)的上課過(guò)程中安排幾次學(xué)生的課堂報(bào)告。具體做法是：由教師或?qū)W生在國(guó)外重要期刊（如Bioinformatics）或會(huì)議上找與學(xué)生自身的研究方向比較相近的生物信息學(xué)方面的最新文獻(xiàn)，然后幾個(gè)學(xué)生一組共同針對(duì)某幾篇文獻(xiàn)進(jìn)行閱讀、理解，最后以報(bào)告的形式跟大家一起交流和討論。在這個(gè)過(guò)程中，可以培養(yǎng)學(xué)生的如下幾個(gè)方面的能力：

（1）搜尋資料的能力。現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)非常發(fā)達(dá)，網(wǎng)絡(luò)資源也非常豐富，如何從紛繁復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)資源中找到自己所需的資料不是一件容易的事。學(xué)生可以通過(guò)學(xué)校購(gòu)買(mǎi)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查找適合自己的文獻(xiàn)資料，也可以通過(guò)搜索引擎進(jìn)行查找。通過(guò)這個(gè)過(guò)程，學(xué)生可以了解有哪些數(shù)據(jù)庫(kù)可以利用，哪些網(wǎng)站資源比較豐富，以及選擇什么關(guān)鍵詞進(jìn)行查找比較有效，等等。

（2）閱讀外文文獻(xiàn)的能力。學(xué)生在本科階段一般沒(méi)有讀外文文獻(xiàn)的習(xí)慣，而進(jìn)入研究生學(xué)習(xí)階段，為了了解和研究國(guó)際前沿領(lǐng)域，就必須閱讀大量外文文獻(xiàn)，畢竟國(guó)外的科技實(shí)力在很多方面還是處于領(lǐng)先位置的。給學(xué)生指定幾篇優(yōu)秀的外文文獻(xiàn)進(jìn)行閱讀和理解，可以一定程度上鍛煉學(xué)生閱讀外文文獻(xiàn)的能力。因?yàn)橐胝嬲斫馕墨I(xiàn)的內(nèi)容，就必須對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行仔細(xì)認(rèn)真的閱讀和研究。

（3）團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力。每個(gè)課堂報(bào)告都是由幾個(gè)學(xué)生共同參與完成的，在這過(guò)程中有組織協(xié)調(diào)和分工的問(wèn)題，這需要大家共同努力，團(tuán)結(jié)協(xié)作。團(tuán)結(jié)協(xié)作在當(dāng)今社會(huì)越來(lái)越被推崇，所以培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力對(duì)于他們以后進(jìn)入社會(huì)很有幫助。從實(shí)際執(zhí)行的情況看，效果還不錯(cuò)。比如有的學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)好，他就負(fù)責(zé)理解文獻(xiàn)中的公式和算法部分；有的學(xué)生計(jì)算機(jī)能力比較強(qiáng)，他就負(fù)責(zé)編程實(shí)現(xiàn)、課件制作等。

（4）口頭表達(dá)的能力。課堂報(bào)告的最后陳述和討論可以鍛煉學(xué)生的口頭表達(dá)能力。有的學(xué)生平時(shí)很少有作報(bào)告的機(jī)會(huì)，所以口頭表達(dá)的能力得不到鍛煉。本課程提供給學(xué)生一次口頭表達(dá)能力鍛煉的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生體會(huì)到如何組織報(bào)告內(nèi)容、如何把自己理解的內(nèi)容介紹給聽(tīng)眾是比較有效的，是容易被大家理解和接受的。

4.理論與實(shí)踐相結(jié)合，鼓勵(lì)交叉性研究

為了做到學(xué)有所用，筆者從每個(gè)學(xué)生自身的研究方向出發(fā)，為每個(gè)學(xué)生指定與其研究方向相關(guān)的生物信息學(xué)方面的最新文獻(xiàn)進(jìn)行閱讀和理解。鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科切交叉性研究，將所學(xué)的生物信息學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的研究中，或者利用已掌握的知識(shí)促進(jìn)生物信息學(xué)的研究。比如課堂上的計(jì)算機(jī)學(xué)院的學(xué)生有研究圖像處理與模式識(shí)別的，就給他們安排一些生物圖像處理、基因識(shí)別等方面的文獻(xiàn)。這種交叉性的學(xué)習(xí)和研究，有可能激發(fā)學(xué)生的靈感，獲得比較大的創(chuàng)新性成果。

5.結(jié)語(yǔ)

生物信息學(xué)課程教學(xué)的實(shí)踐表明，學(xué)生經(jīng)過(guò)這門(mén)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)到了一定的內(nèi)容，如對(duì)生物信息學(xué)這門(mén)課有了比較清楚的了解和認(rèn)識(shí)、綜合素質(zhì)得到了一定的提高、找到了一些適合自己的研究切入點(diǎn)等。總的來(lái)說(shuō)，教學(xué)效果不錯(cuò)，但還需要進(jìn)一步探索，進(jìn)一步完善。

參考文獻(xiàn)：

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［2］郝柏林，張淑譽(yù).生物信息學(xué)手冊(cè)［M］.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2002：1-10.

［3］許忠能.生物信息學(xué)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2008：8-17.

［4］曹驥，黎丹戎.淺談醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)的教學(xué)模式［J］.廣西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，（24）：122-123.

生物信息學(xué)方向范文第2篇

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué)；課堂研討；案例分析

作者簡(jiǎn)介：劉偉（1979-），女，遼寧鐵嶺人，國(guó)防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院，講師；張紀(jì)陽(yáng)（1979-），男，湖南泌陽(yáng)人，國(guó)防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院，講師。（湖南?長(zhǎng)沙?410073）

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）23-0060-02

21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，生物技術(shù)飛速發(fā)展，生物學(xué)數(shù)據(jù)大量積累。而生物信息學(xué)正是在這種大背景下蓬勃興起的交叉型學(xué)科，旨在用信息學(xué)方法解決生物學(xué)問(wèn)題。為了培養(yǎng)復(fù)合型人才，大力發(fā)展交叉學(xué)科，國(guó)防科技大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我校”）近年來(lái)面向全校理工科研究生開(kāi)設(shè)了“生物信息學(xué)”選修課程。

“生物信息學(xué)”作為新興的交叉學(xué)科，具有融合性、發(fā)展性和開(kāi)放性的特點(diǎn)。[1]融合性是指生物信息學(xué)涉及的生物、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科的交叉與融合。從20世紀(jì)90年代到現(xiàn)在，該學(xué)科發(fā)展非常迅速，研究熱點(diǎn)發(fā)生了數(shù)次改變。開(kāi)放性是指該學(xué)科存在大量有待探索和研究的新問(wèn)題。這些特點(diǎn)一方面為課堂教學(xué)提供了大量的主題和素材，一方面也對(duì)授課方式提出了較高的要求。經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析，選定研討式教學(xué)作為該課程的主要授課方式。研討式教學(xué)即研究討論式教學(xué)，是將研究與討論貫穿于教學(xué)的全過(guò)程。[2]在教師的具體指導(dǎo)下，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，通過(guò)自我學(xué)習(xí)、自我教育、自我提高來(lái)獲取知識(shí)和強(qiáng)化能力培養(yǎng)。[3]通過(guò)確立教學(xué)目標(biāo)，精心設(shè)計(jì)和組織教學(xué)內(nèi)容，在實(shí)踐中貫徹研討式教學(xué)理念和方法，在生物信息學(xué)課程中對(duì)研討式教學(xué)模式進(jìn)行了理論探索和實(shí)踐創(chuàng)新。

一、教學(xué)目標(biāo)的確立

合理的課程目標(biāo)與定位是決定課程建設(shè)成敗和教學(xué)效果的基礎(chǔ)，其主要依據(jù)是人才培養(yǎng)需求和授課對(duì)象的實(shí)際情況。首先，教學(xué)對(duì)象是研究生，已具備一定的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思維的能力。教師不僅要傳授知識(shí)，而且要講解基本的研究方法，讓學(xué)生具備獨(dú)立思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。其次，作為軍校學(xué)生，以后從事的工作可能涉及很多學(xué)科方向，展現(xiàn)如何針對(duì)一門(mén)新的學(xué)科方向進(jìn)行研究的整體思路顯得很有意義。最后，考慮到學(xué)生不同的知識(shí)背景，對(duì)于各部分內(nèi)容的理解程度不同，必須兼顧不同的專(zhuān)業(yè)方向，讓每個(gè)學(xué)生都能有所收獲。因此，確立教學(xué)目標(biāo)為：介紹生物信息學(xué)的基本概念和方法，通過(guò)案例分析展現(xiàn)科學(xué)研究的基本方法和實(shí)踐過(guò)程。

二、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)和組織

1.教學(xué)內(nèi)容的總體設(shè)計(jì)

確定了教學(xué)目標(biāo)之后，需要對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。參考國(guó)內(nèi)外多所高校的相關(guān)課程設(shè)置，如北京大學(xué)的“生物信息學(xué)導(dǎo)論”、中科大的“生物信息學(xué)”、中科院的“生物信息學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)”和MIT的“Bioinformatics and Proteomics”等，發(fā)現(xiàn)這些課程主要是針對(duì)生物專(zhuān)業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)，側(cè)重于方法學(xué)介紹。而我校學(xué)生大部分是工科背景，對(duì)于統(tǒng)計(jì)和機(jī)器學(xué)習(xí)方法有一定基礎(chǔ)，重點(diǎn)是了解相關(guān)的生物學(xué)問(wèn)題，并應(yīng)用已有的工科知識(shí)去分析和解決這些問(wèn)題。同時(shí)，隨著生物信息學(xué)的快速發(fā)展，研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，有必要展現(xiàn)該學(xué)科的最新進(jìn)展。

因此，課程內(nèi)容總體設(shè)計(jì)上以生物學(xué)問(wèn)題為主線，結(jié)合最新的研究成果，對(duì)各種計(jì)算方法的應(yīng)用過(guò)程進(jìn)行深入和細(xì)致的講解。在介紹生物信息學(xué)的研究現(xiàn)狀和生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)之后，分多個(gè)專(zhuān)題詳述生物信息學(xué)最新的研究進(jìn)展，各專(zhuān)題在內(nèi)容上相互銜接，由淺入深，以便學(xué)生理解和接受。以問(wèn)題為導(dǎo)向的課程設(shè)計(jì)對(duì)于啟發(fā)學(xué)生思考，積極參與課堂研討具有重要作用。

進(jìn)一步，為了突出部分重點(diǎn)專(zhuān)題及其分析方法，采用案例分析課的形式，針對(duì)一些重要問(wèn)題進(jìn)行深入探討。鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，結(jié)合自身的專(zhuān)業(yè)背景，通過(guò)積極地思考和討論提出相應(yīng)的解決方案。案例選擇為教師有一定研究基礎(chǔ)的開(kāi)放性問(wèn)題，一方面介紹已有的研究成果，一方面結(jié)合教師的研究體會(huì)，通過(guò)積極討論拓展新的研究思路。案例分析課有助于學(xué)生更多地參與課堂研討，對(duì)于知識(shí)的綜合應(yīng)用和科學(xué)研究過(guò)程產(chǎn)生切身體會(huì)。

2.教學(xué)內(nèi)容的組織

研討式教學(xué)的關(guān)鍵是調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，鼓勵(lì)學(xué)生踴躍地參與課堂討論，提出自己的觀點(diǎn)。通過(guò)集中備課，學(xué)習(xí)和吸取老教師的成功經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性的基本要素，對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行了認(rèn)真的組織和編排。

（1）重點(diǎn)突出，詳略得當(dāng)。由于生物信息學(xué)涵蓋內(nèi)容非常豐富，有必要對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行取舍，在保證知識(shí)面的基礎(chǔ)上，突出授課的重點(diǎn)。減少或刪除重要性較低的部分，采用圖片和動(dòng)畫(huà)等形式對(duì)重要的知識(shí)點(diǎn)加以強(qiáng)調(diào)，以深化學(xué)生的理解。只有學(xué)生對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容理解透徹，才能激發(fā)出濃厚的學(xué)習(xí)興趣，積極參與課堂研討，碰撞出智慧的火花。

（2）新穎有趣，實(shí)例豐富。在課程內(nèi)容上應(yīng)充分體現(xiàn)知識(shí)性和趣味性，以豐富的實(shí)例展現(xiàn)生物信息學(xué)中基本的概念和方法。學(xué)生往往關(guān)注與日常生活休戚相關(guān)的內(nèi)容，期望能用所學(xué)知識(shí)解釋常見(jiàn)現(xiàn)象，因此實(shí)例選擇應(yīng)貼近生活體驗(yàn)。課件中準(zhǔn)備了大量的實(shí)例，例如，在講完構(gòu)建進(jìn)化樹(shù)之后，舉例說(shuō)明為什么人類(lèi)的祖先是從非洲走出來(lái)的；在生物代謝一章，通過(guò)賣(mài)火柴的小女孩的故事闡釋生物代謝過(guò)程的高效性；在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)部分，討論為什么濕著頭發(fā)睡覺(jué)，頭發(fā)容易變翹。通過(guò)實(shí)例分析，增加學(xué)生對(duì)于所學(xué)知識(shí)的理解和參與課堂研討的積極性。

生物信息學(xué)方向范文第3篇

 

關(guān)鍵詞： 生物信息學(xué) 農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域 應(yīng)用

“生物信息學(xué)”是英文單詞“bioinformatics”的中文譯名，其概念是1956年在美國(guó)田納西州gatlinburg召開(kāi)的“生物學(xué)中的信息理論”討論會(huì)上首次被提出的［1］，由美國(guó)學(xué)者lim在1991年發(fā)表的文章中首次使用。生物信息學(xué)自產(chǎn)生以來(lái)，大致經(jīng)歷了前基因組時(shí)代、基因組時(shí)代和后基因組時(shí)代三個(gè)發(fā)展階段［2］。2003年4月14日，美國(guó)人類(lèi)基因組研究項(xiàng)目首席科學(xué)家collins f博士在華盛頓隆重宣布人類(lèi)基因組計(jì)劃（human genome project，hgp）的所有目標(biāo)全部實(shí)現(xiàn)［3］。這標(biāo)志著后基因組時(shí)代（post genome era，pge）的來(lái)臨，是生命科學(xué)史中又一個(gè)里程碑。生物信息學(xué)作為21世紀(jì)生物技術(shù)的核心，已經(jīng)成為現(xiàn)代生命科學(xué)研究中重要的組成部分。研究基因、蛋白質(zhì)和生命，其研究成果必將深刻地影響農(nóng)業(yè)。本文重點(diǎn)闡述生物信息學(xué)在農(nóng)業(yè)模式植物、種質(zhì)資源優(yōu)化、農(nóng)藥的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、作物遺傳育種、生態(tài)環(huán)境改善等方面的最新研究進(jìn)展。

1.生物信息學(xué)在農(nóng)業(yè)模式植物研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

1997年5月美國(guó)啟動(dòng)國(guó)家植物基因組計(jì)劃（npgi），旨在繪出包括玉米、大豆、小麥、大麥、高粱、水稻、棉花、西紅柿和松樹(shù)等十多種具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的關(guān)鍵植物的基因圖譜。國(guó)家植物基因組計(jì)劃是與人類(lèi)基因組工程（hgp）并行的龐大工程［4］。近年來(lái)，通過(guò)各國(guó)科學(xué)家的通力合作，植物基因組研究取得了重大進(jìn)展，擬南芥、水稻等模式植物已完成了全基因組測(cè)序。人們可以使用生物信息學(xué)的方法系統(tǒng)地研究這些重要農(nóng)作物的基因表達(dá)、蛋白質(zhì)互作、蛋白質(zhì)和核酸的定位、代謝物及其調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)等，從而從分子水平上了解細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能［5］。目前已經(jīng)建立的農(nóng)作物生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)研究平臺(tái)有植物轉(zhuǎn)錄本（ta）集合數(shù)據(jù)庫(kù)tigr、植物核酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)plantgdb、研究玉米遺傳學(xué)和基因組學(xué)的mazegdb數(shù)據(jù)庫(kù)、研究草類(lèi)和水稻的gramene數(shù)據(jù)庫(kù)、研究馬鈴薯的pomamo數(shù)據(jù)庫(kù)，等等。

2.生物信息學(xué)在種質(zhì)資源保存研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

種質(zhì)資源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要資源，它包括許多農(nóng)藝性狀（如抗病、產(chǎn)量、品質(zhì)、環(huán)境適應(yīng)性基因等）的等位基因。植物種質(zhì)資源庫(kù)是指以植物種質(zhì)資源為保護(hù)對(duì)象的保存設(shè)施。至1996年，全世界已建成了1300余座植物種質(zhì)資源庫(kù)，在我國(guó)也已建成30多座作物種質(zhì)資源庫(kù)。種質(zhì)入庫(kù)保存類(lèi)型也從單一的種子形式，發(fā)展到營(yíng)養(yǎng)器官、細(xì)胞和組織，甚至dna片段等多種形式。保護(hù)的物種也從有性繁殖植物擴(kuò)展到無(wú)性繁殖植物及頑拗型種子植物等［6］。近年來(lái)，人們?cè)絹?lái)越多地應(yīng)用各種分子標(biāo)記來(lái)鑒定種質(zhì)資源。例如微衛(wèi)星、aflp、ssap、rbip和snp等。由于對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行分子標(biāo)記產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，因此需要建立生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)和采用分析工具來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)這些數(shù)據(jù)的查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)和計(jì)算機(jī)分析等［7］。

3.生物信息學(xué)在農(nóng)藥設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的藥物研制主要是從大量的天然產(chǎn)物、合成化合物，以及礦物中進(jìn)行篩選，得到一個(gè)可供臨床使用的藥物要耗費(fèi)大量的時(shí)間與金錢(qián)。生物信息學(xué)在藥物研發(fā)中的意義在于找到病理過(guò)程中關(guān)鍵性的分子靶標(biāo)、闡明其結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系，從而指導(dǎo)設(shè)計(jì)能激活或阻斷生物大分子發(fā)揮其生物功能的治療性藥物，使藥物研發(fā)之路從過(guò)去的偶然和盲目中找到正確的研發(fā)方向。生物信息學(xué)為藥物研發(fā)提供了新的手段［8，9］，導(dǎo)致了藥物研發(fā)模式的改變［10］。目前，生物信息學(xué)促進(jìn)農(nóng)藥研制已有許多成功的例子。itzstein等設(shè)計(jì)出兩種具有與唾液酸酶結(jié)合化合物：4-氨基-neu5ac2en和4-胍基-neu5ac2en。其中，后者是前者與唾液酸酶的結(jié)合活性的250倍［11］。目前，這兩種新藥已經(jīng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。tang sy等學(xué)者研制出新一代抗aids藥物saquinavir［12］。pungpo等已經(jīng)設(shè)計(jì)出幾種新型高效的抗hiv-1型藥物［13］。楊華錚等人設(shè)計(jì)合成了十多類(lèi)數(shù)百個(gè)除草化合物，經(jīng)生物活性測(cè)定，部分化合物的活性已超過(guò)商品化光合作用抑制劑的水平［14］。

現(xiàn)代農(nóng)藥的研發(fā)已離不開(kāi)生物信息技術(shù)的參與，隨著生物信息學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步完善和發(fā)展，將會(huì)大大降低藥物研發(fā)的成本，提高研發(fā)的質(zhì)量和效率。

4.生物學(xué)信息學(xué)在作物遺傳育種研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

隨著主要農(nóng)作物遺傳圖譜精確度的提高，以及特定性狀相關(guān)分子基礎(chǔ)的進(jìn)一步闡明，人們可以利用生物信息

學(xué)的方法，先從模式生物中尋找可能的相關(guān)基因，然后在作物中找到相應(yīng)的基因及其位點(diǎn)。農(nóng)作物的遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的研究積累了大量的基因序列、分子標(biāo)記、圖譜和功能方面的數(shù)據(jù)，可通過(guò)建立生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)整合這些數(shù)據(jù)，從而比較和分析來(lái)自不同基因組的基因序列、功能和遺傳圖譜位置［15］。在此基礎(chǔ)上，育種學(xué)家就可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)模型來(lái)提出預(yù)測(cè)假設(shè)，從多種復(fù)雜的等位基因組合中建立自己所需要的表型，然后從大量遺傳標(biāo)記中篩選到理想的組合，從而培育出新的優(yōu)良農(nóng)作物品種。

5.生物信息學(xué)在生態(tài)環(huán)境平衡研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

在生態(tài)系統(tǒng)中，基因流從根本上影響能量流和物質(zhì)流的循環(huán)和運(yùn)轉(zhuǎn)，是生態(tài)平衡穩(wěn)定的根本因素。生物信息學(xué)在環(huán)境領(lǐng)域主要應(yīng)用在控制環(huán)境污染方面，主要通過(guò)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)的運(yùn)用構(gòu)建遺傳工程特效菌株，以降解目標(biāo)基因及其目標(biāo)污染物為切入點(diǎn)，通過(guò)降解污染物的分子遺傳物質(zhì)核酸 dna，以及生物大分子蛋白質(zhì)酶，達(dá)到催化目標(biāo)污染物的降解，從而維護(hù)空氣［16］、水源、土地等生態(tài)環(huán)境的安全。

美國(guó)農(nóng)業(yè)研究中心（ars） 的農(nóng)藥特性信息數(shù)據(jù)庫(kù)（ppd） 提供 334 種正在廣泛使用的殺蟲(chóng)劑信息，涉及它們?cè)诃h(huán)境中轉(zhuǎn)運(yùn)和降解途徑的16種最重要的物化特性。日本豐橋技術(shù)大學(xué)（toyohashi university of technology） 多環(huán)芳烴危險(xiǎn)性有機(jī)污染物的物化特性、色譜、紫外光譜的譜線圖。美國(guó)環(huán)保局綜合風(fēng)險(xiǎn)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)（iris） 涉及 600種化學(xué)污染物，列出了污染物的毒性與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)參數(shù)，以及分子遺傳毒性參數(shù)［17］。除此之外，生物信息學(xué)在生物防治［18］中也起到了重要的作用。網(wǎng)絡(luò)的普及，情報(bào)、信息等學(xué)科的資源共享，勢(shì)必會(huì)創(chuàng)造出一個(gè)環(huán)境微生物技術(shù)信息的高速發(fā)展趨勢(shì)。

6.生物信息學(xué)在食品安全研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

食品在加工制作和存儲(chǔ)過(guò)程中各種細(xì)菌數(shù)量發(fā)生變化，傳統(tǒng)檢測(cè)方法是進(jìn)行生化鑒定，但所需時(shí)間較長(zhǎng)，不能滿(mǎn)足檢驗(yàn)檢疫部門(mén)的要求，運(yùn)用生物信息學(xué)方法獲得各種致病菌的核酸序列，并對(duì)這些序列進(jìn)行比對(duì)，篩選出用于檢測(cè)的引物和探針，進(jìn)而運(yùn)用pcr法［19］、rt-pcr法、熒光rt-pcr法、多重pcr［20］和多重?zé)晒舛縫cr等技術(shù)，可快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出細(xì)菌及病毒。此外，對(duì)電阻抗、放射測(cè)量、elisa法、生物傳感器、基因芯片等［21-25］技術(shù)也是未來(lái)食品病毒檢測(cè)的發(fā)展方向。

轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)是通過(guò)設(shè)計(jì)特異性的引物對(duì)食品樣品的dna提取物進(jìn)行擴(kuò)增，從而判斷樣品中是否含有外源性基因片段［26］。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)信息的及時(shí)更新，可準(zhǔn)確了解各國(guó)新出現(xiàn)和新批準(zhǔn)的轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品，便于查找其插入的外源基因片段，以便及時(shí)對(duì)檢驗(yàn)方法進(jìn)行修改。目前由于某些通過(guò)食品傳播的病毒具有變異特性，以及檢測(cè)方法的不完善等因素影響，生物信息學(xué)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用還比較有限，但隨著食品安全檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的不斷完善，相信相關(guān)的生物信息學(xué)技術(shù)將在食品領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

生物信息學(xué)廣泛用于農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域，但是僅有信息資源是不夠的，選出符合自己需求的生物信息就需要情報(bào)部門(mén)，以及信息中介服務(wù)機(jī)構(gòu)提供相關(guān)服務(wù)，通過(guò)出版物、信息共享平臺(tái)、數(shù)字圖書(shū)館、電子論壇等信息媒介的幫助，科研工作者可快速有效地找到符合需要的信息。目前我國(guó)生物信息學(xué)發(fā)展還很不均衡，與國(guó)際前沿有一定差距，這需要從事信息和科研的工作者們不斷交流，使得生物信息學(xué)能夠更好地為我國(guó)農(nóng)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展發(fā)揮作用。

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生物信息學(xué)方向范文第4篇

一、前言

生物信息學(xué)（Bioinformatics）是隨著現(xiàn)代生命科學(xué)的發(fā)展而興起的交叉學(xué)科，旨在為生物學(xué)研究提供信息處理的支撐，從海量數(shù)據(jù)中挖掘生物信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)生命科學(xué)問(wèn)題的研究。生物信息學(xué)包含了對(duì)核酸和蛋白質(zhì)的序列和結(jié)構(gòu)信息的獲取、處理、存儲(chǔ)、分布、分析和解釋等各個(gè)方面的分析研究，是通過(guò)綜合利用生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)等手段，來(lái)認(rèn)識(shí)生命的起源、進(jìn)化、遺傳和發(fā)育的本質(zhì)，揭示海量數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的生命奧秘或生物學(xué)內(nèi)在規(guī)律的一門(mén)科學(xué)[1]。隨著測(cè)序技術(shù)的不斷發(fā)展，人類(lèi)與其他物種基因組計(jì)劃相繼實(shí)施和完成，產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)，尤其是近年來(lái)的各種組學(xué)數(shù)據(jù)，如蛋白質(zhì)組、代謝組、基因組、轉(zhuǎn)錄組等生物學(xué)數(shù)據(jù)，生物信息學(xué)將在解讀基因組序列中的功能信息等方面發(fā)揮巨大的作用[2]。

二、生物信息學(xué)課程開(kāi)展的現(xiàn)狀

生命科學(xué)的迅猛發(fā)展、生物技術(shù)在社會(huì)發(fā)展中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，例如產(chǎn)前診斷、遺傳并篩查、腫瘤靶向治療等生物信息學(xué)相關(guān)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用，生物信息學(xué)的作用和地位也越來(lái)越重要。研究機(jī)構(gòu)和高等院校，特別是息息相關(guān)的醫(yī)學(xué)院校，迫切需要通過(guò)各種形式的教學(xué)，系統(tǒng)地培養(yǎng)新的復(fù)合型研究力量的醫(yī)學(xué)工作者。因此，醫(yī)學(xué)院校針對(duì)醫(yī)學(xué)相關(guān)學(xué)生開(kāi)展與其專(zhuān)業(yè)緊密結(jié)合的生物信息學(xué)課程已經(jīng)成為必然趨勢(shì)[3]。目前，國(guó)內(nèi)許多醫(yī)學(xué)院校相繼開(kāi)設(shè)了生物信息學(xué)課程，將生物信息學(xué)作為必修或者選修課程。由于生物信息課程教學(xué)尚處于剛剛起步的探索階段，尚未形成一個(gè)完整的課程建設(shè)體系，再加上生物信息學(xué)研究的范圍廣、相關(guān)數(shù)據(jù)與分析工具資源繁多、涉及多學(xué)科知識(shí)尚缺乏系統(tǒng)成熟的理論方法，正處在迅速發(fā)展中等一系列特點(diǎn)，如何開(kāi)展生物信息學(xué)教學(xué)尚有待探索。因此，生物信息學(xué)課程的教育理念、教學(xué)內(nèi)容、方式和方法等迫切需要根據(jù)自身專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，科學(xué)確立教學(xué)目標(biāo)，及時(shí)系統(tǒng)地總結(jié)規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，探索和改革教學(xué)方法，以適應(yīng)醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)背景學(xué)生的學(xué)習(xí)，對(duì)于促進(jìn)醫(yī)學(xué)生自身綜合素質(zhì)的提高有重要意義。本文結(jié)合南京醫(yī)科大學(xué)本科學(xué)生（主要為醫(yī)學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，非生物信息學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生）開(kāi)展的生物信息學(xué)課程進(jìn)行調(diào)研和改進(jìn)，對(duì)該課程的學(xué)生的反饋意見(jiàn)及各教研室教師的建議進(jìn)行了深入分析。本著以學(xué)生需要為原則，針對(duì)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)背景，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方法，理論教學(xué)與上機(jī)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，側(cè)重將生物信息學(xué)的思維融入解決生物醫(yī)學(xué)的問(wèn)題，行成一套完整的、合理可行的醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)課程理論、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案。進(jìn)而達(dá)到專(zhuān)業(yè)與課程相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而達(dá)到較好的教學(xué)效果。

三、教學(xué)內(nèi)容及方法的具體實(shí)踐

（一）針對(duì)醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

生物信息學(xué)作為一門(mén)發(fā)展迅猛的多學(xué)科交叉的前沿學(xué)科，理論、研究方法、研究?jī)?nèi)容尚在不斷完善和更新中，其內(nèi)容繁多復(fù)雜，更需要進(jìn)行精心的選擇裁剪和編排組織，才能在有限的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)既定的教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)生學(xué)習(xí)到有用的知識(shí)。教學(xué)中應(yīng)充分結(jié)合當(dāng)前研究前沿和進(jìn)展、時(shí)刻更新教學(xué)內(nèi)容，更應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的不同專(zhuān)業(yè)背景適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。在醫(yī)學(xué)院校中，更要針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)及背景的學(xué)生，制訂具有專(zhuān)業(yè)特色的教學(xué)大綱。教學(xué)應(yīng)以學(xué)生的需求為前提，結(jié)合不同專(zhuān)業(yè)背景、就業(yè)選擇方向，調(diào)整培養(yǎng)方案和優(yōu)化授課內(nèi)容，以滿(mǎn)足他們的需求，使學(xué)生能夠?qū)W有所用。比如，針對(duì)臨床專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，生物信息學(xué)教學(xué)應(yīng)該偏重醫(yī)學(xué)研究中的方法和成果，本科教學(xué)注重轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)、生物技術(shù)應(yīng)用成果的普及，研究生教學(xué)注重利用生物信息手段和方法解決科研學(xué)習(xí)中遇到的實(shí)際問(wèn)題；而針對(duì)法醫(yī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，教學(xué)應(yīng)該偏重新一代高通量測(cè)序技術(shù)的原理、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果意義等方面。針對(duì)目前醫(yī)學(xué)院校中研究方向多元化的背景，強(qiáng)調(diào)教學(xué)與科研共促進(jìn)，通過(guò)科研時(shí)刻關(guān)注、追蹤學(xué)科前沿，將最新的研究成果和在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用展示給學(xué)生，豐富教育資源，使學(xué)生能在其他課程的學(xué)習(xí)時(shí)學(xué)以致用，從而高質(zhì)量的完成教學(xué)任務(wù)。生物信息學(xué)亦是眾多科學(xué)研究工作中強(qiáng)有力的必不可少的研究手段，教學(xué)反過(guò)來(lái)也可促進(jìn)科研的進(jìn)一步開(kāi)展和深入。因此，教學(xué)和科研相結(jié)合，可以拓寬知識(shí)面，全面了解生物信息學(xué)和相關(guān)學(xué)科最新進(jìn)展，不斷為科研提供新的思路，不斷的完善生物信息學(xué)教學(xué)體系。只有堅(jiān)持教學(xué)與科研同時(shí)進(jìn)行、并緊跟科學(xué)前沿，并做到及時(shí)納入最新的研究成果，更新教學(xué)內(nèi)容，才能給予學(xué)生高質(zhì)量的前沿教學(xué)[4]。

（二）基于計(jì)算機(jī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，鍛煉動(dòng)手能力

在生物信息學(xué)教學(xué)中，計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)是不可缺少的部分，理論和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合才能達(dá)到更好的教學(xué)效果。只有親自動(dòng)手進(jìn)行生物數(shù)據(jù)的分析，學(xué)生才能建立一個(gè)感官的、多方面的認(rèn)識(shí)。優(yōu)化上機(jī)內(nèi)容、改進(jìn)上機(jī)教學(xué)方法，使得理論知識(shí)在上機(jī)教學(xué)中可以得到實(shí)現(xiàn)，實(shí)際操作充分理解理論課內(nèi)容，由此激發(fā)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的激情和信心，更好地掌握知識(shí)。所以在生物信息的教學(xué)中，上機(jī)實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)該占據(jù)較大的比例，并通過(guò)生動(dòng)的課堂練習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的興趣。實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容的設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮醫(yī)學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的背景，根據(jù)醫(yī)學(xué)問(wèn)題作為出發(fā)點(diǎn)，以如何解決這些問(wèn)題作為主線設(shè)計(jì)課程。所以，通過(guò)了解當(dāng)前醫(yī)生常用的科研手段或當(dāng)前醫(yī)院正在開(kāi)展的臨床檢測(cè)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程、增加應(yīng)用性實(shí)踐教學(xué)，并結(jié)合最新研究成果和基礎(chǔ)到臨床應(yīng)用的實(shí)例、以及項(xiàng)目原理及優(yōu)缺點(diǎn)，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。例如，針對(duì)臨床專(zhuān)業(yè)開(kāi)展常用的生存分析的原理和分析流程的實(shí)踐教學(xué)；針對(duì)法醫(yī)專(zhuān)業(yè)，開(kāi)展常用的STR（短串聯(lián)重復(fù)序列）作為親權(quán)鑒定標(biāo)志物的序列特點(diǎn)和可視化的教學(xué)等。另外，生物信息學(xué)本身是多學(xué)科交叉融合，知識(shí)面廣而雜，其相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)資源，以及生物信息學(xué)工具、算法和軟件等均更新迅速。在理論教學(xué)中，授課教師時(shí)刻密切關(guān)注學(xué)科發(fā)展前沿、并將最新研究成果及學(xué)術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)，而在實(shí)驗(yàn)課授課中，更應(yīng)該注重教會(huì)學(xué)生，充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，獨(dú)立開(kāi)展課題、綜合分析、解決問(wèn)題。例如，?榱聳寡?生了解當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享的環(huán)境下，如何從網(wǎng)上搜索網(wǎng)絡(luò)資源、下載數(shù)據(jù)，我們下載了多種不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)，包括測(cè)序數(shù)據(jù)、芯片數(shù)據(jù)、注釋數(shù)據(jù)等，然后再?gòu)膶?shí)際數(shù)據(jù)出發(fā)上機(jī)操作，介紹分析的方法和工具。

四、生物信息在醫(yī)學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用

基礎(chǔ)科研成果的積累逐漸帶來(lái)了臨床應(yīng)用的突破，而生物信息學(xué)的技術(shù)和數(shù)據(jù)在臨床應(yīng)用的重要性也愈加重要。目前，醫(yī)療上的應(yīng)用主要有生育健康、遺傳病檢測(cè)、傳染病藥物研發(fā)、腫瘤診斷及治療等幾大方面[5]。2014年7月國(guó)家衛(wèi)生計(jì)生委承認(rèn)基因測(cè)序技術(shù)在產(chǎn)前診斷的應(yīng)用，批準(zhǔn)了基因測(cè)序診斷產(chǎn)品的上市，2015年3月27日，國(guó)家衛(wèi)生計(jì)生委醫(yī)政醫(yī)管局又通過(guò)了第一批腫瘤診斷與治療項(xiàng)目高通量基因測(cè)序技?g臨床試點(diǎn)單位。一些大型醫(yī)院已經(jīng)把基因診斷作為患者必需的診斷項(xiàng)目，特別是產(chǎn)前無(wú)創(chuàng)診斷，很多醫(yī)院也正在籌建基因檢測(cè)中心。目前國(guó)內(nèi)每年新增癌癥患者300萬(wàn)人左右，且發(fā)病率呈上漲趨勢(shì)，腫瘤的基因檢測(cè)和靶向治療已經(jīng)成為提高腫瘤治療效果的一條重要途徑。產(chǎn)前診斷和精準(zhǔn)醫(yī)療的飛速發(fā)展所帶來(lái)的巨大臨床應(yīng)用，亟需懂臨床一線的醫(yī)生了解前沿科技、懂生物信息、會(huì)臨床應(yīng)用。根據(jù)市場(chǎng)反饋的情況，未來(lái)基因檢測(cè)在臨床上應(yīng)用所占比例會(huì)越來(lái)越大，醫(yī)學(xué)工作者對(duì)生物信息知識(shí)的需求也越來(lái)越高。

生物信息學(xué)方向范文第5篇

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué) 課堂教學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 現(xiàn)代教育技術(shù)

前言

生物信息學(xué)(Bioinformatics)是一門(mén)新興的交叉學(xué)科。廣義地說(shuō)，生物信息學(xué)從事對(duì)生物信息的獲取、加工、儲(chǔ)存、分配、分析和解釋?zhuān)⒕C合運(yùn)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和生物學(xué)工具，以達(dá)到理解數(shù)據(jù)中的生物學(xué)含義的目標(biāo)［1］。其含義是雙重的:一是對(duì)海量數(shù)據(jù)的收集、整理與服務(wù)，即管理好這些數(shù)據(jù);二是從中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律，也就是使用好這些數(shù)據(jù)。以1987年出現(xiàn)Bioinformatics這一詞匯為標(biāo)志，生物學(xué)已不再是僅僅基于試驗(yàn)觀察的科學(xué)。伴隨著21世紀(jì)的到來(lái)，生物學(xué)的重點(diǎn)和潛在的突破點(diǎn)已經(jīng)由20世紀(jì)的試驗(yàn)分析和數(shù)據(jù)積累，轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)分析及其指導(dǎo)下的試驗(yàn)驗(yàn)證上來(lái)。生物信息學(xué)作為一門(mén)學(xué)科被廣泛研究的根本原因，在于它所提供的研究工具對(duì)生物學(xué)發(fā)展至關(guān)重要，因此成為生命科學(xué)研究型人才必須掌握的現(xiàn)代知識(shí)。今天的實(shí)驗(yàn)生物學(xué)家，只有利用計(jì)算生物學(xué)的成果，才能跳出實(shí)驗(yàn)技師的框架，作出真正創(chuàng)新的研究。現(xiàn)在基因組信息學(xué)和后基因組信息學(xué)資源已經(jīng)成了地球上全人類(lèi)的共同財(cái)富。如何獲取和利用基因組和后基因組學(xué)提供的大量信息，如何具有享用全人類(lèi)共有的資源的初步能力，成了當(dāng)今世紀(jì)生命科學(xué)學(xué)生必須掌握的基本技術(shù)和知識(shí)以及必須具有的初步能力［2］。

生物信息學(xué)以互聯(lián)網(wǎng)為媒介，數(shù)據(jù)庫(kù)為載體，利用數(shù)學(xué)知識(shí)、各種計(jì)算模型，并以計(jì)算機(jī)為工具，進(jìn)行各種生物信息分析，以理解海量分子數(shù)據(jù)中的生物學(xué)含義。區(qū)別于其他生命科學(xué)課程，其在教學(xué)過(guò)程中要求有發(fā)達(dá)的互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)作為必備條件。調(diào)查顯示國(guó)內(nèi)高校都已建立校園網(wǎng)，其中擁有1000M主干帶寬的高校已占調(diào)查總數(shù)的64.9%，2005年一些綜合類(lèi)大學(xué)和理工類(lèi)院校已率先升級(jí)到萬(wàn)兆校園網(wǎng)［3］，這些都為生物信息學(xué)課程在高校開(kāi)設(shè)提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。該門(mén)課程與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)密不可分，在教學(xué)工作中充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)較其他課程更具優(yōu)勢(shì)。另外，該門(mén)課程尚未完全形成成熟的課程體系，為教師學(xué)習(xí)借鑒先進(jìn)的教育思想與教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在各方面嘗試教學(xué)改革提供了廣闊的空間。

1 課堂教學(xué)

生物信息學(xué)主要以介紹原理、方法為主，深入淺出，注重知識(shí)更新。課堂講授以介紹生物信息學(xué)的相關(guān)算法、原理、方法為主，而這也是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在教學(xué)中對(duì)于這部分內(nèi)容應(yīng)遵循深入淺出、避繁就簡(jiǎn)的原則，結(jié)合具體實(shí)例分析算法，避免空洞復(fù)雜的算法講解，以免學(xué)生覺(jué)得枯燥乏味、晦澀難懂，產(chǎn)生畏懼心理，望而生畏;注重講解算法的思想和來(lái)龍去脈，讓學(xué)生真正掌握解決問(wèn)題的思路，培養(yǎng)其科學(xué)思維能力，并采用探討式教學(xué)鼓勵(lì)學(xué)生思考，通過(guò)討論與研究的方式循序漸進(jìn)地掌握復(fù)雜的內(nèi)容，介紹相關(guān)的教學(xué)和物理學(xué)知識(shí)，使學(xué)生充分體會(huì)到生物信息學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系及其他學(xué)科的思想方法對(duì)于生物科學(xué)的重要性，培養(yǎng)其自覺(jué)地將其他學(xué)科的方法和思想應(yīng)用于解決生物學(xué)問(wèn)題的科學(xué)素質(zhì)。在教學(xué)工作中教師必須能夠緊跟學(xué)科發(fā)展方向，隨時(shí)進(jìn)行知識(shí)更新，了解最新的前沿動(dòng)態(tài)，掌握新方法，將最新的知識(shí)和方法教給學(xué)生。同時(shí)，也要在教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)各種途徑自覺(jué)地關(guān)注學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)，拓寬知識(shí)面，培養(yǎng)其自學(xué)能力和創(chuàng)新意識(shí)。

2 充分利用現(xiàn)代化教育技術(shù)，采用啟發(fā)式教學(xué)

目前，高等院校在教室內(nèi)配備的多媒體投影播放系統(tǒng)促進(jìn)了多媒體教學(xué)的廣泛應(yīng)用。生物信息學(xué)采用多媒體教學(xué)是適應(yīng)學(xué)科特點(diǎn)、提高教學(xué)效果和充分利用現(xiàn)代化教育技術(shù)的一項(xiàng)基本要求。作為生物信息學(xué)教學(xué)的基本模式，多媒體教學(xué)使講解的內(nèi)容更加直觀形象，尤其是對(duì)于具體數(shù)據(jù)庫(kù)的介紹以及數(shù)據(jù)庫(kù)檢索、數(shù)據(jù)庫(kù)相似性搜索、序列分析和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等內(nèi)容涉及的具體方法和工具的講解，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握，提高學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力。同時(shí)，由于生物信息學(xué)依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò)資源和互聯(lián)網(wǎng)上的分析工具和軟件，教室內(nèi)的多媒體計(jì)算機(jī)連接到互聯(lián)網(wǎng)，極大地提高了教學(xué)效果。但在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，多媒體教室也有局限性，學(xué)生主要以聽(tīng)講為主，不能及時(shí)實(shí)踐，教師講解與學(xué)生實(shí)踐相脫節(jié)，如果將生物信息學(xué)課程安排在計(jì)算機(jī)房?jī)?nèi)進(jìn)行，并采用多媒體電子教室的教學(xué)方式，就可以解決上述問(wèn)題。在教學(xué)中采用啟發(fā)式教學(xué)，可為學(xué)生建立教學(xué)情景，學(xué)生通過(guò)與教師、同學(xué)的協(xié)商討論、參與操作，能夠發(fā)現(xiàn)知識(shí)、理解知識(shí)并掌握知識(shí)。

3 采用講、練做一體化的教學(xué)模式，注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)

生物信息學(xué)課堂教學(xué)應(yīng)積極學(xué)習(xí)借鑒職業(yè)培訓(xùn)和計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中講、練、做一體化的教學(xué)模式，在理論教學(xué)中增加實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，在實(shí)踐教學(xué)中結(jié)合理論講授，改變傳統(tǒng)的以教師為中心、以教材和講授為中心的教學(xué)方式。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，應(yīng)靈活地采用先理論后實(shí)踐或先實(shí)踐后理論或邊理論邊實(shí)踐的方法，融生物信息學(xué)理論教學(xué)與實(shí)踐操作為一體，使學(xué)生的知識(shí)和能力得到同步、協(xié)調(diào)、綜合的發(fā)展。

通常可采用先講后練的方法，即首先介紹原理、方法，之后設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容讓學(xué)生上機(jī)實(shí)踐。對(duì)于操作性?xún)?nèi)容和生物信息分析的方法和工具的講解可采取進(jìn)行實(shí)際演示的方法，教師邊講解邊示范，學(xué)生在聽(tīng)課時(shí)邊聽(tīng)講、邊練習(xí)，或者教師講解結(jié)束后學(xué)生再進(jìn)行練習(xí)。理論與實(shí)踐高度結(jié)合，可充分發(fā)揮課堂教學(xué)的生動(dòng)性、直觀性，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力。

4 優(yōu)化生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)優(yōu)勢(shì)

生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是針對(duì)海量生物數(shù)據(jù)處理與分析的實(shí)際需要，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用生物信息學(xué)知識(shí)和方法進(jìn)行生物信息提取、儲(chǔ)存、處理、分析的能力，提高學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決問(wèn)題的能力和獨(dú)立思考、綜合分析的能力。

生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的選擇與安排應(yīng)按照循序漸進(jìn)的原則，針對(duì)特定的典型性的生物信息學(xué)問(wèn)題設(shè)計(jì)，以綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為主，明確目的要求，突出重點(diǎn)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和探索精神，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性為出發(fā)點(diǎn)，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以互聯(lián)網(wǎng)為媒介、計(jì)算機(jī)為工具，全部在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成。在教學(xué)中，充分利用網(wǎng)絡(luò)的交互特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與課程的結(jié)合。教師通過(guò)電子郵件將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)序列、工具等傳遞給學(xué)生，學(xué)生同樣通過(guò)電子郵件將實(shí)驗(yàn)報(bào)告、作業(yè)、問(wèn)題和意見(jiàn)等反饋給教師，教師在網(wǎng)上批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告后將成績(jī)和評(píng)語(yǔ)發(fā)送給學(xué)生，讓學(xué)生及時(shí)了解自己的學(xué)習(xí)情況。教師可以通過(guò)網(wǎng)上論壇、聊天室和及時(shí)通訊工具QQ、MSN等對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行指導(dǎo)，與其討論問(wèn)題等。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，給學(xué)生的學(xué)習(xí)和師生的互動(dòng)帶來(lái)極大的方便，提高教師的工作效率，而且可以及時(shí)了解掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，有利于教師不斷調(diào)整教學(xué)方案，達(dá)到更好的教學(xué)效果。

5 生物信息學(xué)采用無(wú)紙化考試，加強(qiáng)實(shí)踐能力考核

生物信息學(xué)主要是學(xué)習(xí)利用互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)和應(yīng)用軟件進(jìn)行生物信息分析的基本理論和基本方法。考試重點(diǎn)是考查學(xué)生對(duì)生物信息分析的基本方法和技能的掌握程度和對(duì)結(jié)果的分析解釋能力。因此，在生物信息學(xué)考試中可嘗試引入實(shí)踐技能考試，通過(guò)上機(jī)實(shí)踐操作重點(diǎn)考核學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力。實(shí)踐技能考試采用無(wú)紙化考試方式，學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，對(duì)序列進(jìn)行生物信息分析并對(duì)結(jié)果進(jìn)行解釋?zhuān)粌H可考查學(xué)生對(duì)基本知識(shí)和基本原理的掌握，而且可考查學(xué)生進(jìn)行生物信息分析的實(shí)際能力和分析思考能力。通過(guò)實(shí)踐技能考試，淡化理論考試，克服傳統(tǒng)的死記硬背，可促進(jìn)學(xué)生注重提高理論用于實(shí)踐的綜合能力，同時(shí)可更有效地提高學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定大部分是以學(xué)生的考試成績(jī)?yōu)橹鳎y以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)過(guò)程作全面地評(píng)價(jià)。因此，除采用實(shí)踐技能考試并將其作為學(xué)生成績(jī)的主要部分外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維等方面的考查。

總之，生物信息學(xué)教學(xué)是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下生物教學(xué)的全新內(nèi)容。上述教學(xué)措施提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、實(shí)踐操作能力、解決實(shí)際問(wèn)題的綜合應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力，收到了良好的教學(xué)效果，得到了學(xué)生的普遍歡迎，具有較強(qiáng)的可操作性和實(shí)踐性。在今后的教學(xué)實(shí)踐中，教師自身素質(zhì)的提高和進(jìn)一步的教學(xué)改革，將會(huì)不斷完善生物信息學(xué)教學(xué)，培養(yǎng)具有跨越生命科學(xué)、信息科學(xué)、數(shù)理科學(xué)等不同領(lǐng)域的“大科學(xué)”素質(zhì)和意識(shí)的生物信息學(xué)人才。

參考文獻(xiàn):

[1]趙國(guó)屏等.生物信息學(xué)[M].科學(xué)出版社，2002.