導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇生物信息學(xué)的理解，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

一、初中物理學(xué)生粗心的產(chǎn)生原因分析

根據(jù)調(diào)查顯示，初中生物理學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的粗心問(wèn)題主要有以下三個(gè)方面的原因。

1.審題不清，容易進(jìn)入題目設(shè)置的陷阱

初中生的社會(huì)閱歷尚淺，常常會(huì)出現(xiàn)驕傲自滿的情緒。因此，在審題的時(shí)候不能抱著一個(gè)正確的態(tài)度認(rèn)真審題，常常是粗略的閱讀之后，就開(kāi)始答題。不正確的審題方式，可能會(huì)遺漏許多有用的信息，造成解題的錯(cuò)誤，這是粗心問(wèn)題最直接的體現(xiàn)。不僅如此，有一部分的物理題目，會(huì)設(shè)置陷阱，一些粗心的學(xué)生可能因?yàn)榇中亩M(jìn)入陷阱，造成解題答案的錯(cuò)誤。

2.受思維慣性影響，問(wèn)題考慮不全面

受到青春期心理變化的影響，初中生形成了一定的思維定式，很難輕易地轉(zhuǎn)變過(guò)來(lái)。思考問(wèn)題的時(shí)候常常受到慣性思維的影響，不去細(xì)致分析物理問(wèn)題的本質(zhì)，而憑感覺(jué)來(lái)尋找問(wèn)題的答案，這是粗心大意的一種表現(xiàn)。例如物理題目，裝滿水的杯子，上面漂浮著一塊冰，由于冒出水面，如果冰塊融化后，水會(huì)不會(huì)溢出杯子？如果按照初中生的一貫想法，認(rèn)為冰融化后肯定要溢出來(lái)。實(shí)則不然，根據(jù)浮力公式，冰塊融化后水的體積與冰塊漂浮所排開(kāi)水的體積是一致的，所以水不會(huì)溢出來(lái)。在這個(gè)問(wèn)題中，需要初中生避開(kāi)慣性思維，利用所學(xué)的物理知識(shí)，細(xì)致分析才能得出正確答案。

3.知識(shí)結(jié)構(gòu)不完善，忽略題目條件設(shè)置

初中生剛剛開(kāi)始接觸物理學(xué)科，物理學(xué)知識(shí)可能還不夠深入和完善，因此初中生在做物理練習(xí)題的時(shí)候，常常對(duì)題目設(shè)置的條件不理解，或者理解得太片面，從而造成了粗心大意。也有學(xué)生忽略了物理公式應(yīng)用的條件，看見(jiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)，就死搬硬套，最后造成解題結(jié)果的錯(cuò)誤。

二、糾正初中物理學(xué)生粗心的措施

初中生在學(xué)習(xí)物理時(shí)，粗心是一大弊病，針對(duì)出現(xiàn)粗心問(wèn)題的原因，本文提出以下幾點(diǎn)意見(jiàn)，用以改正初中生物理學(xué)習(xí)時(shí)出現(xiàn)的粗心問(wèn)題。

1.老師做好引導(dǎo)作用，培養(yǎng)學(xué)生的良好習(xí)慣

老師作為學(xué)生的人生向?qū)?，很多時(shí)候都是起到了引導(dǎo)作用。而針對(duì)學(xué)生出現(xiàn)的粗心問(wèn)題，老師更要發(fā)揮引導(dǎo)作用，培養(yǎng)學(xué)生的良好習(xí)慣。例如在做題時(shí)，要求學(xué)生要逐字逐句進(jìn)行審題，保證題目?jī)?nèi)容的不遺漏。再例如進(jìn)行物理問(wèn)題分析時(shí)，要有一定的事實(shí)依據(jù)，不能憑空想象，主觀臆斷地認(rèn)為物理問(wèn)題應(yīng)該是這樣的。或者說(shuō)，老師在課堂授課的過(guò)程中，要做好示范作用。講解例題時(shí)，認(rèn)真審題，一步一步地分析題目，最后提出解題方法。一方面可以照顧學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差的學(xué)生跟上思路，另一方面也能夠保證學(xué)生充分認(rèn)識(shí)正確審題解題的良好習(xí)慣。

2.設(shè)置學(xué)習(xí)小組，在學(xué)習(xí)上相互幫助

老師畢竟不能夠時(shí)時(shí)刻刻陪在學(xué)生身邊，而學(xué)生一旦出現(xiàn)粗心遺漏的問(wèn)題，老師也不能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從而造成一定的后果。而在老師的幫助下，建立物理學(xué)習(xí)小組，能夠有效地避免這一情況的發(fā)生。小組成員在一起學(xué)習(xí)，一旦有同學(xué)出現(xiàn)粗心的毛病，遺漏重要知識(shí)點(diǎn)，其他同學(xué)可以及時(shí)向他提出來(lái)，避免更大的問(wèn)題出現(xiàn)。除了小組成員之間的互相監(jiān)督，也存在相互競(jìng)爭(zhēng)和相互合作，從而大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)動(dòng)力。

不過(guò)，老師要嚴(yán)格控制小組成員之間的關(guān)系以及紀(jì)律。防止小組成員之間因?yàn)閻阂飧?jìng)爭(zhēng)，造成不必要的后果。例如為爭(zhēng)奪考試成績(jī)第一，故意傳遞錯(cuò)誤知識(shí)點(diǎn)等。老師要給學(xué)生一個(gè)正確的競(jìng)爭(zhēng)觀念，保證一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。

3.培養(yǎng)學(xué)生正確的學(xué)習(xí)方法

一個(gè)好的學(xué)習(xí)方法，能夠令初中生的物理學(xué)習(xí)事半功倍，大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，避免粗心毛病的產(chǎn)生。而老師作為引導(dǎo)者，可以幫學(xué)生逐步建立適合自己的學(xué)習(xí)方法。要求學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行規(guī)劃，避免知識(shí)點(diǎn)由于粗心而遺漏。制訂復(fù)習(xí)計(jì)劃，及時(shí)對(duì)容易遺忘的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)習(xí)。也要制訂練習(xí)計(jì)劃，鞏固所學(xué)知識(shí)，保證所學(xué)物理知識(shí)的熟練運(yùn)用。這樣一來(lái)就能夠形成一個(gè)適合自己的學(xué)習(xí)―鞏固―應(yīng)用的學(xué)習(xí)模式，不僅提高了學(xué)習(xí)效率，也避免了由于粗心而遺漏的知識(shí)點(diǎn)。

篇2

關(guān)鍵詞:生本教育;高中物理新課程;教學(xué)

中圖分類號(hào):G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1002-7661(2012)22-144-01

一、教師要把握好從“師本教育”向“生本教育”理念的過(guò)渡,創(chuàng)新課堂教學(xué)

傳統(tǒng)的高中物理教學(xué)課堂中,教師處于“中心”的地位,由老師將所有的物理知識(shí)傳授給學(xué)生,學(xué)生處于一個(gè)被動(dòng)接受的位置,不利于主體性的發(fā)揮;而高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出,要將學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)提高到一個(gè)新的層次,一切物理教學(xué)都應(yīng)該以學(xué)生的全面發(fā)展為導(dǎo)向。因此,基于高中物理新課程的背景,教師應(yīng)該在教學(xué)過(guò)程中滲透“生本教育”理念,實(shí)現(xiàn)角色的轉(zhuǎn)變;在高中物理教學(xué)中,教師要根據(jù)學(xué)生的需要和發(fā)展要求來(lái)規(guī)劃設(shè)計(jì)課程,給學(xué)生提供一個(gè)自我展示的機(jī)會(huì),調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性,進(jìn)行自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng);要運(yùn)用多種教學(xué)手段激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生在興趣的指引下進(jìn)行主動(dòng)探究知識(shí),讓“要我學(xué)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”;將“學(xué)會(huì)”成為“會(huì)學(xué)”。

在物理課程的教學(xué)中,教師應(yīng)該把自己看做學(xué)生的引導(dǎo)者和領(lǐng)路人,把學(xué)生置于主體的位置,做好主導(dǎo)的相關(guān)工作,探究式物理教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)并不是相沖突的,而是在原有基礎(chǔ)上的革新和深化,教師受到傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響是比較深遠(yuǎn)的,要進(jìn)行轉(zhuǎn)變需要一個(gè)適應(yīng)的過(guò)程,需要不斷地認(rèn)識(shí)、實(shí)踐和總結(jié),更要解放思想,放下包袱大膽嘗試;如何由“教書(shū)匠”向創(chuàng)新型的教師方向過(guò)渡,值得物理教師深思;在課堂教學(xué)中,教師應(yīng)該準(zhǔn)確把握教學(xué)思路,合理設(shè)置課程進(jìn)度,并在教學(xué)方法上追求多樣性和趣味性,吸引學(xué)生的注意力,提高課堂教學(xué)質(zhì)量,并有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效能;此外,應(yīng)該打破師生間的隔閡,師生間要增強(qiáng)互動(dòng)和交流,教師及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,為學(xué)生解疑答惑;不同學(xué)生之間存在著水平的差異,教師應(yīng)該一視同仁的對(duì)待,尊重學(xué)生,提倡一種師生平等、關(guān)系和諧的局面。

二、在教學(xué)中提高學(xué)生為主體的意識(shí),鼓勵(lì)學(xué)生積極思考積極發(fā)問(wèn)

“生本教育”理念要求在教學(xué)過(guò)程中突出學(xué)生的“主體”地位,因?yàn)閷W(xué)生是知識(shí)的學(xué)習(xí)者,教師的教學(xué)活動(dòng)都是為了學(xué)生能夠掌握大綱要求的知識(shí),從而具備物理思想的素養(yǎng),教師的最終目的就是為了培養(yǎng)有知識(shí)、有文化水平的學(xué)生,學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中如果能收獲樂(lè)趣和成就感,就會(huì)激發(fā)學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī),從而保持持久的學(xué)習(xí)熱情和長(zhǎng)久的熱愛(ài)。高中學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)是很重的,繁重的課業(yè)壓力使很多學(xué)生感到力不從心,因此,如何在這種緊張的學(xué)習(xí)狀態(tài)下讓學(xué)生愛(ài)上物理并學(xué)好物理,需要教師多多傾注心力。雖然課本教材是很重要的物理學(xué)習(xí)資源,但是卻不是唯一的學(xué)習(xí)資源,因此,將眼光從課堂內(nèi)擴(kuò)展到課堂外是很重要的,可以定期開(kāi)展物理相關(guān)知識(shí)的講座,實(shí)驗(yàn)操作競(jìng)賽或者發(fā)明創(chuàng)造評(píng)比等,都有利于拓展學(xué)生的物理思維,使物理學(xué)習(xí)沖破題海戰(zhàn)術(shù)的局限,讓學(xué)生卸下思想包袱,向更廣闊的物理領(lǐng)域發(fā)展;讓學(xué)生走出物理課堂進(jìn)行體驗(yàn)式物理學(xué)習(xí),才能夠激發(fā)在物理學(xué)習(xí)中的靈感,使物理課程呈現(xiàn)出一片生機(jī)。物理教學(xué)中,通過(guò)一系列問(wèn)題的設(shè)置來(lái)鍛煉學(xué)生的思維,使學(xué)生養(yǎng)成愛(ài)思考的習(xí)慣,是很重要的。教師提出問(wèn)題后,學(xué)生就會(huì)調(diào)動(dòng)已經(jīng)存在的知識(shí)儲(chǔ)備和日漸形成的學(xué)習(xí)方法,進(jìn)行積極的思維活動(dòng),最終解決問(wèn)題,強(qiáng)化物理知識(shí)的運(yùn)用;對(duì)“問(wèn)題意識(shí)”有了一定的認(rèn)識(shí)后,學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,并提出問(wèn)題,從而養(yǎng)成一種善于提問(wèn)、主動(dòng)思考的良好習(xí)慣,長(zhǎng)此以往,學(xué)生們主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)和行為就會(huì)得到強(qiáng)化,從而真正發(fā)揮學(xué)生的主體作用。

當(dāng)前的高中物理課堂中,并沒(méi)有徹底改變灌輸式的教育模式,學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的局面依然存在,學(xué)生的創(chuàng)造性和主觀能動(dòng)性的發(fā)揮還是受到了很多的限制,因此,鼓勵(lì)學(xué)生積極思考并善于發(fā)問(wèn),能夠有效地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,發(fā)掘?qū)W習(xí)物理的更大潛能。

三、利用物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),提高學(xué)生自主探究物理問(wèn)題的能力。

物理學(xué)科中,實(shí)驗(yàn)占據(jù)了很大的比例,物理實(shí)驗(yàn)有助于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和自主探究物理問(wèn)題的能力。物理實(shí)驗(yàn)要遵循一定的物理定律,使學(xué)生真正體會(huì)到物理知識(shí)的形成過(guò)程,證實(shí)物理結(jié)論的正確性和真實(shí)性,學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)嘗試,根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)歸納,這一過(guò)程是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題,解決問(wèn)題的過(guò)程,學(xué)生通過(guò)質(zhì)疑和思考,和進(jìn)行動(dòng)手操作,在課堂中占據(jù)主體地位,真正體現(xiàn)了生本教育的理念。

總之,突出學(xué)生的主體地位,提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和探究能力,是生本教育理念的基本要求,高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生的要求提高了,“高分低能”已經(jīng)是教育界應(yīng)該摒棄的思想,被老師“牽著鼻子”學(xué)習(xí)的現(xiàn)象應(yīng)該有所轉(zhuǎn)變,物理教學(xué)的設(shè)計(jì)應(yīng)該始終圍繞學(xué)生這個(gè)中心,充分發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性,提高物理的科學(xué)素養(yǎng)。

篇3

摘要：為培養(yǎng)醫(yī)學(xué)院校生物科學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生的生物信息學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和軟件的應(yīng)用能力，結(jié)合近年該課程的教育教學(xué)改革實(shí)踐，不斷探索科學(xué)完善的教學(xué)體系和教學(xué)模式。從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和實(shí)踐能力培養(yǎng)等幾個(gè)方面進(jìn)行了探索與實(shí)踐。使學(xué)生在生物大數(shù)據(jù)時(shí)代，具備初步的生物信息學(xué)分析技能和實(shí)踐操作能力。

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué)；生物科學(xué)；生物技術(shù)；教學(xué)模式改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）26-0145-02

一、開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)課程的必要性

生物信息學(xué)學(xué)科發(fā)展迅速，不斷與其他學(xué)科相互滲透，而醫(yī)學(xué)院校生物科學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)生主要從事生命科學(xué)相關(guān)的研發(fā)和技術(shù)，涉及生物、醫(yī)藥、食品、環(huán)境、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。掌握生物信息學(xué)這門工具，為今后走上工作崗位，提供新的研究手段和途徑是十分必要的。因此，在醫(yī)學(xué)院校部分專業(yè)（如生物科學(xué)，生物技術(shù)等）開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)必選課程具有重要意義。

二、目前存在的問(wèn)題

1.教學(xué)內(nèi)容陳舊和教學(xué)資源缺乏。我國(guó)高等院校開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)時(shí)間相對(duì)較晚，在教材選擇中首先調(diào)研了其他院校和目前出版的教材內(nèi)容情況。發(fā)現(xiàn)大部分生物信息學(xué)教材都包括生物大分子（核酸和蛋白質(zhì)）的信息資源，基因組分析信息資源，數(shù)據(jù)庫(kù)搜索軟件，核酸序列分析和多序列比對(duì)等軟件的核心內(nèi)容，除了共性的章節(jié)外，不同的教材內(nèi)容和重點(diǎn)各不相同。但是生物信息學(xué)發(fā)展迅速，除了基礎(chǔ)內(nèi)容外，大部分內(nèi)容都在快速地更新，比如引物設(shè)計(jì)軟件的使用等。而目前，生物信息學(xué)教學(xué)資源較匱乏，完善的生物信息學(xué)課程的教學(xué)大綱、教案、教學(xué)視頻、多媒體課件和習(xí)題等教學(xué)資源稀少。

2.課程內(nèi)容與教學(xué)課時(shí)不匹配，教學(xué)進(jìn)程安排不夠合理。首先，由于生物信息學(xué)是一門多學(xué)科交叉的綜合性學(xué)科，生物信息學(xué)課程學(xué)習(xí)前需要理解和掌握一些生命科學(xué)相關(guān)知識(shí)背景，如基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)和遺傳學(xué)等，深刻理解一些生物學(xué)基本概念，如基因序列、蛋白質(zhì)序列、非編碼區(qū)、啟動(dòng)子等，并初步了解一些重要的生物學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，講解透徹該門課程需要教師在課堂上花費(fèi)一定的時(shí)間介紹相關(guān)背景知識(shí)。然而由于醫(yī)學(xué)院校學(xué)生課程門類眾多，客觀條件決定無(wú)法為生物信息學(xué)安排足夠多的課時(shí)。目前我校教學(xué)大綱規(guī)定的授課僅為20學(xué)時(shí)，學(xué)時(shí)少與教學(xué)內(nèi)容多的矛盾就顯得非常突出。教師需要在有限的教學(xué)時(shí)數(shù)下灌輸大量?jī)?nèi)容，因此無(wú)法深入講解每個(gè)章節(jié)的內(nèi)容，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，降低了教學(xué)質(zhì)量。

其次，教學(xué)進(jìn)程安排不夠合理。以我校生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生為例，本科二年級(jí)第一學(xué)期學(xué)習(xí)生物信息學(xué)課程。此階段學(xué)生雖然學(xué)習(xí)了一年多的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)，但是專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)較為薄弱，同時(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等相關(guān)實(shí)踐較少，缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的理解與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的整體把握。而生物信息學(xué)課程是一門實(shí)踐性學(xué)科，所以有必要在生物信息學(xué)課程的教學(xué)中滲透實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理念，課程學(xué)習(xí)中靈活運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，達(dá)到學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)與生物信息學(xué)的知識(shí)與不脫節(jié)，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。

3.教學(xué)模式單一，理論與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)。對(duì)于醫(yī)學(xué)院校生物科學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，本課程培養(yǎng)的主要目標(biāo)是：如何在現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)中查找想要的信息，如何通過(guò)在線程序或利用現(xiàn)有的分析軟件，處理相關(guān)數(shù)據(jù)，解決生物學(xué)問(wèn)題。學(xué)生需要通過(guò)親身實(shí)踐，才能熟練掌握生物信息學(xué)的數(shù)據(jù)庫(kù)、分析方法、軟件。但是很多醫(yī)學(xué)院校教學(xué)條件有限，沒(méi)有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室，配套軟件也相對(duì)匱乏，教師在授課過(guò)程中根據(jù)課件照本宣科，并不能結(jié)合具體實(shí)例邊講解邊示范操作，同時(shí)，多數(shù)高校開(kāi)設(shè)的生物信息學(xué)課程以理論教學(xué)為主，缺乏實(shí)踐教學(xué)課時(shí)。然而，生物信息學(xué)的學(xué)習(xí)，如數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索與使用、序列比對(duì)分析軟件的應(yīng)用、引物設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用等都需要學(xué)生在實(shí)踐課中進(jìn)行驗(yàn)證或操作，理論知識(shí)與實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)嚴(yán)重，從而影響了學(xué)生對(duì)課程的理解和掌握。

三、生物信息學(xué)教學(xué)模式改革探索

1.修改理論教學(xué)大綱，精選教學(xué)內(nèi)容。由于生物信息學(xué)內(nèi)容繁多，應(yīng)針對(duì)不同專業(yè)特點(diǎn)精心挑選授課內(nèi)容，在有限的課時(shí)中讓學(xué)生學(xué)到最基本且重要的生物信息學(xué)理論知識(shí)。目前我們選用的是浙江大學(xué)出版社第一版的生物信息學(xué)，結(jié)合生物科學(xué)和生物技術(shù)兩個(gè)專業(yè)的特點(diǎn)，本教學(xué)團(tuán)隊(duì)編寫了教學(xué)大綱，對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行了更新和優(yōu)化，將重點(diǎn)集中于應(yīng)用性較強(qiáng)的生物信息學(xué)實(shí)踐分析技能和離線單機(jī)版生物信息學(xué)軟件的使用上，具體內(nèi)容包括核酸及蛋白序列數(shù)據(jù)庫(kù)、序列的相似性搜索、序列比對(duì)、系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)的構(gòu)建以及蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與預(yù)測(cè)和引物設(shè)計(jì)等基本內(nèi)容。同時(shí)考慮生物信息學(xué)學(xué)科的前沿性和交叉性，我們又增加了蛋白質(zhì)組學(xué)和非編碼RNA，基因芯片、qPCR、深度測(cè)序等操作原理及流程預(yù)測(cè)等內(nèi)容。為了適應(yīng)生物信息學(xué)快速發(fā)展的要求，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，推薦了包括DavidW .Mount編寫的《Bioinformatics Sequence and Genome Analysis》和國(guó)家“十一五”規(guī)劃教材李霞主編的生物信息學(xué)等幾種不同類型的參考教材供同學(xué)課外閱讀。

2.創(chuàng)新教學(xué)方式，推行靈活多樣的教學(xué)模式。生物信息學(xué)的課程學(xué)習(xí)和軟件使用與網(wǎng)絡(luò)的使用緊密相關(guān)，一方面，為克服學(xué)生多，無(wú)法使每位學(xué)生實(shí)時(shí)進(jìn)行電腦操作的弊端，我們利用能夠接收無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)上課時(shí)教室內(nèi)有網(wǎng)絡(luò)，這樣在授課過(guò)程中就可以實(shí)時(shí)在線帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行生物信息學(xué)分析，如稻菘獠檠、序列提交過(guò)程、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域分析、蛋白理化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等重要內(nèi)容，通過(guò)實(shí)時(shí)演示連貫教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生得到了更加直觀的實(shí)踐體驗(yàn)，加深了對(duì)各種分析方法的學(xué)習(xí)和理解[1]。另一方面，由于課程學(xué)時(shí)（僅20學(xué)時(shí)）的限制，學(xué)生們不可能完全依賴課堂時(shí)間很好的掌握該課程，除了采取集中授課方式之外，本團(tuán)隊(duì)利用搭建的“分子生物學(xué)”省級(jí)精品資源共享課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，開(kāi)辟了“生物信息學(xué)”專欄，提供相關(guān)文獻(xiàn)、相關(guān)分析軟件及其使用步驟等信息；并聘請(qǐng)校內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜议_(kāi)展專題講座，組織相關(guān)領(lǐng)域青年教師開(kāi)展專題研討等形式，從而加深學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解。

3.緊密聯(lián)系科研，開(kāi)展基于實(shí)踐的問(wèn)題式教學(xué)。針對(duì)生物信息學(xué)課程的特點(diǎn)，打破應(yīng)試考核方式，本教學(xué)團(tuán)隊(duì)注重理論結(jié)合實(shí)踐的問(wèn)題式教學(xué)方式引導(dǎo)。一方面，各專業(yè)課程中增加實(shí)踐教學(xué)課程比例，根據(jù)生命科學(xué)的發(fā)展，不斷充實(shí)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，從而將生物信息學(xué)技術(shù)滲入日常教學(xué)環(huán)節(jié)中；另一方面，面向全校招募相關(guān)領(lǐng)域青年教師，鼓勵(lì)并指導(dǎo)學(xué)生參與青年教師科研項(xiàng)目，并積極申報(bào)國(guó)家級(jí)和省級(jí)大學(xué)生科研項(xiàng)目。目前創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)和探索性實(shí)驗(yàn)全面覆蓋生物科學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)全體學(xué)生，學(xué)生在解決科研問(wèn)題時(shí)逐步學(xué)會(huì)運(yùn)用生物信息學(xué)知識(shí)，如文獻(xiàn)查閱、目的基因序列的獲取、基因序列的分析方法等，提高了學(xué)生生物信息學(xué)知識(shí)和技術(shù)的實(shí)踐能力和理論理解力。

四、結(jié)語(yǔ)

生物信息學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域研究的重要的工具和載體[2]，針對(duì)生物信息學(xué)課程的特點(diǎn)，醫(yī)學(xué)院校生物信息課程的改革可進(jìn)一步加強(qiáng)理論教學(xué)的系統(tǒng)性、規(guī)范性和針對(duì)性，提高學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力。在課程體系建設(shè)基礎(chǔ)上，大膽嘗試新的教學(xué)方法和手段，突出醫(yī)學(xué)特色，培養(yǎng)適用于現(xiàn)代精準(zhǔn)醫(yī)療的創(chuàng)新型生物學(xué)專業(yè)人才。

參考文獻(xiàn)：

篇4

[關(guān)鍵詞]生物信息學(xué) 課程教學(xué)改革 創(chuàng)新能力培養(yǎng)

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2013）16-0061-02

當(dāng)前生物信息學(xué)的研究主要集中于核苷酸和氨基酸序列的存儲(chǔ)、分類、檢索和分析等方面，所以目前生物信息學(xué)可以狹義地理解為“將計(jì)算機(jī)科學(xué)和數(shù)學(xué)應(yīng)用于生物大分子信息的獲取、加工、存儲(chǔ)、分類、檢索與分析，以達(dá)到理解這些生物大分子信息的生物學(xué)意義的交叉學(xué)科”。生物信息學(xué)的發(fā)展，對(duì)人們分子水平上認(rèn)識(shí)生命活動(dòng)的規(guī)律起著關(guān)鍵性的作用。生物信息學(xué)是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，理論與實(shí)踐的結(jié)合十分緊密。生物信息學(xué)課程的授課內(nèi)容分為理論基礎(chǔ)和上機(jī)操作部分，主要特點(diǎn)是傳授理論知識(shí)和培養(yǎng)實(shí)踐能力并舉。在生物信息學(xué)的課堂教學(xué)中，既要強(qiáng)調(diào)基本理論、基本知識(shí)的傳授，同時(shí)也要加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，以實(shí)際應(yīng)用為主要側(cè)重點(diǎn)，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。根據(jù)生物信息學(xué)的課程特點(diǎn)，我們?cè)诶碚摻虒W(xué)、上機(jī)實(shí)踐操作及考試方式等方面進(jìn)行了改革和探索，獲得了較好的教學(xué)效果。

一、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

生物信息學(xué)課程涉及的新技術(shù)較多，接觸的因特網(wǎng)也多為英文頁(yè)面，多數(shù)學(xué)生因而存在畏難情緒。對(duì)于分子生物學(xué)基礎(chǔ)及英文較差的學(xué)生，我們采用循序漸進(jìn)的方式，鼓勵(lì)他們由淺入深地學(xué)習(xí)生物信息學(xué)的分析方法，由少到多地瀏覽英文網(wǎng)站，理解并掌握常用的生物信息學(xué)英文詞匯，從而增強(qiáng)了學(xué)習(xí)生物信息學(xué)的興趣和信心。學(xué)生通過(guò)對(duì)英文網(wǎng)站的不斷瀏覽，英文閱讀能力得到了很大提高；同時(shí)也開(kāi)闊了視野，拓寬了知識(shí)面。隨著學(xué)生生物信息學(xué)分析能力及專業(yè)英語(yǔ)水平的提高，教師在理論課講解過(guò)程中，由少到多地逐步加大了英文教學(xué)的比例?？傊?，通過(guò)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生逐步建立起學(xué)習(xí)的興趣和自信心，為學(xué)好生物信息學(xué)這門課程打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、重視雙基訓(xùn)練

本課程首先結(jié)合人類基因組計(jì)劃介紹生物信息學(xué)的歷史發(fā)展和概況，然后順序介紹生物數(shù)據(jù)庫(kù)分類、序列相似性比較、數(shù)據(jù)庫(kù)搜索、分子系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)分析、基因組學(xué)與基因預(yù)測(cè)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等基本知識(shí)，以介紹基本理論和基本知識(shí)為主，啟發(fā)學(xué)生拓寬知識(shí)面，了解學(xué)科前沿和最新進(jìn)展，培養(yǎng)學(xué)生解決生物信息學(xué)分析實(shí)際問(wèn)題的能力，從而為今后進(jìn)行生命科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。

生物信息學(xué)涉及的算法多數(shù)都較為枯燥，在授課過(guò)程中側(cè)重于分析方法的講解和應(yīng)用。如在講授雙序列比對(duì)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法Needleman-Wunsch全局比對(duì)和Smith-Waterman局部比對(duì)及分子系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)構(gòu)建UPGMA（Unweighted pair group method with arithmetic mean，非加權(quán)算術(shù)平均組隊(duì)法）等算法時(shí)，在多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合板書(shū)演算實(shí)例、互動(dòng)式“提問(wèn)”等方法幫助學(xué)生理解算法的基本原理及分析方法；同時(shí)布置課后計(jì)算題作業(yè)，要求學(xué)生獨(dú)立完成后上交，并作為平時(shí)成績(jī)考核的主要依據(jù)之一，從而促進(jìn)學(xué)生鞏固基本理論和基本知識(shí)。

三、雙語(yǔ)多媒體教學(xué)

為了適應(yīng)生物信息學(xué)知識(shí)全球化的特點(diǎn)，使學(xué)生能夠更好地接受最新的生物信息學(xué)知識(shí)，我們制訂了生物信息學(xué)課程雙語(yǔ)教學(xué)計(jì)劃，并在教學(xué)過(guò)程中分階段逐步實(shí)施。在第一階段，以漢語(yǔ)講授為主，英語(yǔ)滲透，中文教材為主，相關(guān)英文文獻(xiàn)為輔；在此基礎(chǔ)上，逐步向第二階段過(guò)渡，即漢英整合，不分主次，PPT課件和Flas采用英文版本；最終的目標(biāo)是第3階段，即選用英文教材，制作英文版本的PPT教學(xué)課件，采用全英文授課方式。整個(gè)過(guò)程循序漸進(jìn)，逐步淘汰傳統(tǒng)的中文教學(xué)。

在講解數(shù)據(jù)庫(kù)查詢和BLAST（Basic local alignment search tools）分析、Bankit在線序列提交和Sequin離線序列提交及DNASTAR、DNAMAN、MEGA等軟件包使用方法時(shí)，改變以往靜態(tài)演示的舊有模式，應(yīng)用屏幕錄像專家軟件制作多媒體動(dòng)畫(huà)文件，將操作步驟和鼠標(biāo)的移動(dòng)軌跡、點(diǎn)擊抓取下來(lái)，以便讓學(xué)生直觀地觀看課件。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)操作核酸序列的查詢、蛋白質(zhì)三維空間結(jié)構(gòu)的顯示、限制性酶切圖譜繪制、PCR引物設(shè)計(jì)、序列組裝重疊群（contig）構(gòu)建、分子系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)構(gòu)建等分析，應(yīng)用多媒體設(shè)備將整個(gè)操作過(guò)程動(dòng)態(tài)地逐一展示，直至最終完成整個(gè)過(guò)程，使學(xué)生得到了直觀體驗(yàn)，加深了印象，從而更加容易掌握這些實(shí)踐操作。

四、加強(qiáng)上機(jī)操作

實(shí)踐教學(xué)相對(duì)于理論教學(xué)具有直觀性、驗(yàn)證性、綜合性、啟發(fā)性和創(chuàng)新性的特點(diǎn)。為了提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力，我們安排了多個(gè)驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性上機(jī)實(shí)踐操作?！禢CBI數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索與使用》讓學(xué)生熟悉GenBank核酸序列的格式、主要字段的含義、序列下載的方法，并掌握Entrez檢索工具的使用方法；《BLAST數(shù)據(jù)庫(kù)搜索》讓學(xué)生掌握BLAST數(shù)據(jù)庫(kù)搜索的分析方法；《核酸和蛋白質(zhì)序列的進(jìn)化分析》讓學(xué)生掌握MEGA（Molecular evolutionary genetic analysis）和Clastalx等軟件構(gòu)建分子系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)的方法和步驟；《DNAMAN軟件的使用》讓學(xué)生掌握DNA序列的限制性酶切位點(diǎn)分析及PCR引物設(shè)計(jì)等基本操作方法；最后一次實(shí)踐上機(jī)課安排《核酸、蛋白序列的綜合分析》設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，讓同學(xué)們隨機(jī)組成兩人一組的研究小組，自選感興趣的基因并從GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)中下載該基因的20條核酸序列及蛋白序列，分析其中1條核酸序列的堿基組成比例，反向互補(bǔ)序列、編碼的RNA序列及蛋白序列，分析其中1條蛋白序列的氨基酸組成比例、分子量、疏水性、等電點(diǎn)、亞細(xì)胞定位等物理、化學(xué)特性；同時(shí)基于DNA序列和蛋白質(zhì)序列構(gòu)建分子系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)。

五、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源

生物信息學(xué)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)工具高度依賴，由于受學(xué)時(shí)限制，課堂教學(xué)的內(nèi)容非常有限。為了給學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)良好的自學(xué)環(huán)境，我們應(yīng)用屏幕錄像軟件開(kāi)發(fā)了上機(jī)實(shí)踐操作演示等教學(xué)資源；提供了課件供學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上下載使用，該課件覆蓋了生物信息學(xué)課程的全部教學(xué)內(nèi)容，包括相關(guān)的動(dòng)畫(huà)演示等信息；另外還提供了DNASTAR、DNAMAN、MEGA、BIOEDIT等軟件安裝程序及使用手冊(cè)，相關(guān)英文參考文獻(xiàn)等，從而有效地?cái)U(kuò)大了學(xué)生的自學(xué)空間。

六、科研教學(xué)相長(zhǎng)

本課程由具有生物信息學(xué)或分子生物學(xué)博士學(xué)位的教師承擔(dān)，每位授課教師的科研課題均涉及生物信息學(xué)分析。在生物信息學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，授課教師積極融合個(gè)人的科研工作經(jīng)驗(yàn)和成果，豐富了教學(xué)內(nèi)容。如在講授Bankit在線序列提交及Sequin離線提交序列時(shí)，我們以提交至國(guó)際核酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)GenBank的芒草（Miscanthus sinensis）肉桂醇脫氫酶（JQ598683）、過(guò)氧化氫酶（JQ598684）、咖啡酰輔酶A-O-甲基轉(zhuǎn)移酶（JQ598685）、肉桂酸-4-羥化酶（JQ598686）為例；在講授基因外顯子和內(nèi)含子結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)時(shí)，以牡丹（Paeonia suffruticosa）ACC氧化酶（FJ855434）和ACC合成酶（FJ769773）為例。通過(guò)把科研思路帶入教學(xué)中，有效培養(yǎng)了學(xué)生的科研能力及創(chuàng)新能力。此外，教學(xué)實(shí)踐也有利于教師全面了解生物信息學(xué)和相關(guān)學(xué)科的最新進(jìn)展，不斷為科研提供新思路。

七、考試方式改革

生物信息學(xué)課程的目的是提高學(xué)生利用信息技術(shù)解決生物學(xué)問(wèn)題的能力，因此主要考查學(xué)生綜合利用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。在課程考核中結(jié)合平時(shí)書(shū)面作業(yè)、遞交上機(jī)操作練習(xí)和考試三方面情況，綜合評(píng)定。平時(shí)布置3次思考題目，以書(shū)面形式上交，占考核成績(jī)的20%；上機(jī)實(shí)踐操作的習(xí)題以電子版發(fā)送到教師的E-mail郵箱中，占考核成績(jī)的30%；課程結(jié)束后給學(xué)生1周的時(shí)間復(fù)習(xí)，而后在計(jì)算機(jī)上答題，包括基礎(chǔ)知識(shí)部分和上機(jī)操作部分，占考核成績(jī)的50%。經(jīng)過(guò)綜合評(píng)定，能夠比較客觀地反映一個(gè)學(xué)生對(duì)該課程的實(shí)際掌握情況。采用這種考試方式后，一方面，促使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，不必花大量工夫去死記硬背，而把重點(diǎn)放在了基本理論、基本知識(shí)的鞏固及實(shí)踐操作技能的提高上，有效地提高了學(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新能力；另一方面，也促使教師在教學(xué)過(guò)程中，注重從能力培養(yǎng)的角度進(jìn)行教學(xué)課堂設(shè)計(jì)，提升教學(xué)質(zhì)量和水平。

在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，采用雙語(yǔ)多媒體教學(xué)方式，在重視基本理論和基本知識(shí)講授的同時(shí)，加強(qiáng)上機(jī)實(shí)踐操作，充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，將科研成果結(jié)合于教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合考試方式改革與探索，大大提高了“生物信息學(xué)”課程的教學(xué)質(zhì)量水平及教學(xué)效果。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 葛威，鮑大鵬，董戰(zhàn)峰，等.Visual BASIC編程在核酸序列分析中的應(yīng)用研究初探[J].生物信息學(xué)，2004，（4）：43-46.

篇5

摘要：師范教育改革下高師院校課程的重新建設(shè)已成為重中之重。如何在改革的新背景下建構(gòu)合適的課程體系，成為高師院校要解決的問(wèn)題。本文立足于師范教育改革背景下的需求，針對(duì)《生物信息學(xué)》課程的特點(diǎn)和教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行初步探討，就其在教學(xué)方法的更新、教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的編寫、考核方法的改進(jìn)等方面提出了一些思考，希望通過(guò)不斷的完善從而提高《生物信息學(xué)》課程的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：師范教育改革；生物學(xué)信息學(xué)；課程建設(shè)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）21-0102-02

隨著教育的發(fā)展，教師體制也不斷發(fā)生改變，順應(yīng)發(fā)展的趨勢(shì)，教師資格證的改革開(kāi)始不斷推進(jìn)與完善。2012年《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》精神和教育部部署啟動(dòng)全國(guó)中小學(xué)和幼兒園教師資格證改革試點(diǎn)工作，2013年《中小學(xué)教師資格考試暫行辦法》出臺(tái)并規(guī)定：試點(diǎn)啟動(dòng)后入學(xué)的師范專業(yè)學(xué)生申請(qǐng)中小學(xué)教師資格應(yīng)參加教師資格考試。2015年我國(guó)正式實(shí)施教師資格證國(guó)考制度，并實(shí)行五年一個(gè)周期的注冊(cè)制度。教師資格證制度的變革是對(duì)高師院校實(shí)施教學(xué)改革的促進(jìn)同時(shí)也是對(duì)師范生的挑戰(zhàn)。改革制度下更要求提高教師的綜合素質(zhì)和學(xué)生能力的培養(yǎng)，而《生物信息學(xué)》所具備的專業(yè)性與前沿性正是師范教育對(duì)學(xué)生著重培養(yǎng)的方向與目標(biāo)。

《生物信息學(xué)》是一門交叉學(xué)科，包含了對(duì)生物信息的獲取、加工、存儲(chǔ)、分配、分析、解釋等在內(nèi)的所有方面，運(yùn)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和生物學(xué)的各種工具闡明和理解大量數(shù)據(jù)所包含的生物學(xué)意義。隨著大規(guī)模的基因組測(cè)序工作的開(kāi)展，生物學(xué)數(shù)據(jù)獲得了大量的積累，生物信息學(xué)悄然興起并得以蓬勃發(fā)展。生物信息學(xué)使學(xué)生了解學(xué)科前沿和新技術(shù)進(jìn)展，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。但目前多數(shù)院校只將其設(shè)為選修課程，重視程度很低，而且在教學(xué)內(nèi)容、方法等方面存在一些問(wèn)題。由于師范教育改革對(duì)師范生要求不斷提高，課程的學(xué)法和內(nèi)容也要與時(shí)俱進(jìn)，怎樣建構(gòu)新的課程體系是高師院校需要解決的問(wèn)題。

一、課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.師資力量薄弱。生物信息學(xué)不僅對(duì)教師專業(yè)知識(shí)要求高，同時(shí)也需要有計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ)的教師來(lái)授課。但目前教授生物信息學(xué)課程的教師大多都為其他生物學(xué)課程的教師，這些教師往往缺乏專業(yè)的生物信息學(xué)分析軟件操作訓(xùn)練和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，不能將各學(xué)科更好融合。

2.教學(xué)方法滯后。生物信息學(xué)是一門交叉學(xué)科，但教師在教學(xué)過(guò)程依舊采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)不常見(jiàn)，這種授課方式不僅效果欠佳也沒(méi)有發(fā)揮此學(xué)科的優(yōu)勢(shì)。而且在教學(xué)過(guò)程中不注重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)的重要性的認(rèn)識(shí)，所以學(xué)生認(rèn)為該課程只是理論學(xué)科，認(rèn)識(shí)不到其對(duì)實(shí)踐操作能力的重要和生物數(shù)據(jù)分析的意義。

3.實(shí)踐教學(xué)不足。受傳統(tǒng)的教學(xué)觀念影響，教師在教學(xué)過(guò)程中只注重理論教學(xué)忽視實(shí)踐教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐脫節(jié)。因?yàn)樯镄畔W(xué)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)高度依賴，但由于受學(xué)時(shí)限制，課堂教學(xué)的內(nèi)容有限，實(shí)踐教學(xué)課時(shí)數(shù)較少，內(nèi)容也比較簡(jiǎn)單，缺乏完善的實(shí)踐教學(xué)過(guò)程，學(xué)生也缺乏實(shí)際動(dòng)手操作的能力。

4.考評(píng)方案簡(jiǎn)單。生物信息學(xué)的考核重點(diǎn)是學(xué)生對(duì)生物信息基本概念的理解，軟件操作的掌握程度及生物數(shù)據(jù)分析解釋的能力。但一些學(xué)校的考試形式還全部是理論知識(shí)，缺少實(shí)際操作能力的檢驗(yàn)，這種考評(píng)辦法的評(píng)價(jià)效能差，而且不能體現(xiàn)學(xué)科的特點(diǎn)。

二、課程體系建設(shè)優(yōu)化

1.提高教師素質(zhì)。教師是教學(xué)的核心資源，其知識(shí)水平和操作技能都會(huì)影響教學(xué)的效果。提高教師素質(zhì)首先要對(duì)任課教師開(kāi)展《生物信息學(xué)課程教學(xué)改革和實(shí)踐》專題講座，其次鼓勵(lì)教師通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解課程的特點(diǎn)及發(fā)展，組織大家進(jìn)行討論，再次，也要積極組織教師參加科研活動(dòng)，提高科研新能力，在科研過(guò)程中進(jìn)一步了解本學(xué)科的前沿內(nèi)容。

2.編寫教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。如今的教師專業(yè)化不只是強(qiáng)調(diào)教師要有扎實(shí)的理論知識(shí)，更要有實(shí)踐能力。所以生物信息學(xué)的課程建設(shè)改革要組織新的教學(xué)內(nèi)容，合理安排理論學(xué)時(shí)特別是實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生物信息學(xué)的研究?jī)?nèi)容、現(xiàn)狀和發(fā)展前景做具體的介紹，主要對(duì)生物信息學(xué)的基本概念和基本方法進(jìn)行講解，重點(diǎn)是分析軟件的操作方法和生物學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的使用方法的講解。

3.改進(jìn)教學(xué)方法。師范教育改革意味著對(duì)師范生各方面要求的逐漸提高，學(xué)生不能只被動(dòng)接受知識(shí)，所以教師在教學(xué)中要利用多媒體輔助進(jìn)行直觀教學(xué)，演示生物學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的瀏覽與檢索，軟件的使用，基因序列的檢索、基因閱讀框架的找尋、序列比對(duì)、進(jìn)化樹(shù)的構(gòu)建等操作。教師也可以提供課件和DNASTAR、DNAMAN、MEGA、BIOEDIT等軟件安裝程序及使用手冊(cè)等擴(kuò)大學(xué)生的自學(xué)空間，使學(xué)生的被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，也符合師范教育對(duì)學(xué)生創(chuàng)造能力、應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

4.教學(xué)科研結(jié)合。生物信息學(xué)教學(xué)強(qiáng)調(diào)能力的培養(yǎng)，且學(xué)科的交叉性也能使學(xué)生將所學(xué)知識(shí)與之結(jié)合。教師可以鼓勵(lì)學(xué)生參與相關(guān)課題研究，學(xué)校也可以提供機(jī)會(huì)讓學(xué)生參與到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)性研究的科研項(xiàng)目中，這樣的學(xué)習(xí)方式可以激發(fā)學(xué)生對(duì)科研的興趣，鞏固課程中所學(xué)到的知識(shí)，使學(xué)生掌握生物信息學(xué)課程的實(shí)踐技能，也更好的體現(xiàn)對(duì)師范生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

5.優(yōu)化理論課結(jié)構(gòu)。師范教育提倡以學(xué)生為主體的授課方式，所以課堂可以采取不同的學(xué)習(xí)方式如小組合作或?qū)W生講述等以此豐富理論課的教學(xué)模式。教師可以提出問(wèn)題由小組成員討論研究學(xué)習(xí)，課堂也可以以自講的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生通過(guò)查閱資料了解學(xué)科在臨床醫(yī)學(xué)、藥物產(chǎn)業(yè)等方面的應(yīng)用以及在后基因組時(shí)代的主要研究?jī)?nèi)容等，不僅掌握了前沿知識(shí)同時(shí)也鍛煉教師技能，對(duì)于師范教育培養(yǎng)有很好的促進(jìn)作用。

6.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課建設(shè)。師范教育在強(qiáng)調(diào)師范生理論知識(shí)的同時(shí)更注重實(shí)際的操作能力，所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)起著越來(lái)越重要的作用，在學(xué)習(xí)中通過(guò)生物數(shù)據(jù)庫(kù)的使用，可以提高學(xué)生處理生物信息的能力。生物學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)均可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)據(jù)檢索服務(wù)，學(xué)生可以根據(jù)理論知識(shí)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)際操作。學(xué)院可以進(jìn)一步開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生創(chuàng)造動(dòng)手操作的自學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

7.改革考核方法?？荚囀菣z測(cè)教學(xué)效果的方法，也是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的有力手段。如何考核需要制定詳細(xì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。生物信息學(xué)的考核改革是在基礎(chǔ)考核之上增加了小組答辯和論文成績(jī)。小組答辯以生物信息學(xué)在疾病研究中的應(yīng)用為擬設(shè)計(jì)命題，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作收集整理相關(guān)文獻(xiàn)并展示其整合分析結(jié)果的能力。論文以蛋白質(zhì)生物信息學(xué)分析在藥物靶點(diǎn)挖掘和藥物設(shè)計(jì)中的應(yīng)用為題。最后根據(jù)論文結(jié)構(gòu)完整性和內(nèi)容獨(dú)創(chuàng)性、條理邏輯性和學(xué)術(shù)水平進(jìn)行評(píng)分。

三、課程體系構(gòu)建的進(jìn)一步設(shè)想

進(jìn)一步利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)慕課擴(kuò)展生物信息學(xué)的理論深度與新技術(shù)發(fā)展，學(xué)生可以進(jìn)一步接觸并利用云計(jì)算等技術(shù)對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，或基于手機(jī)客戶端讓學(xué)生隨時(shí)可以查詢及學(xué)習(xí)，這樣的構(gòu)建既是生物信息學(xué)課程建設(shè)的發(fā)展，也是培養(yǎng)學(xué)生能力的體現(xiàn)。生物信息學(xué)課程建設(shè)改革對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力起到了促進(jìn)作用，也加強(qiáng)了理論聯(lián)系實(shí)踐的操作能力。生物信息學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生全面掌握生物學(xué)知識(shí)，對(duì)今后選擇生物學(xué)科領(lǐng)域的工作有推動(dòng)作用，也是師范生成為合格人民教師的理論基礎(chǔ)。

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收稿日期：2016-11-21

篇6

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué)；生物專業(yè)； 教學(xué)方法；學(xué)科交叉

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： The characteristics of the professional teaching of bioinformatics are introduced ， then the paper analyzes on the professional students of biological problems existing in the teaching of computer， biological computer curriculum teaching methods are put forward.

Keywords： Bioinformatics； biology； teaching method； course cross

0.概述

近年來(lái)，伴隨著生命科學(xué)的快速發(fā)展，有關(guān)生物的數(shù)據(jù)逐漸增多，而分析手段也很多，產(chǎn)生了生物信息學(xué)這個(gè)概念。生物信息學(xué)是由生物學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)以及統(tǒng)計(jì)學(xué)等學(xué)科相互交叉而形成的一門新興學(xué)科，它使用計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)對(duì)生物信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、存儲(chǔ)、檢索和分析，從而達(dá)到揭示相關(guān)數(shù)據(jù)中所蘊(yùn)含的生物學(xué)意義的目的[1]。為了快速有效地從海量的生物數(shù)據(jù)中獲得所需信息，提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，在生物信息學(xué)教學(xué)過(guò)程中有必要開(kāi)設(shè)一些計(jì)算機(jī)課程、數(shù)學(xué)及工程相關(guān)課程，這樣可以啟發(fā)學(xué)生綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、工程科學(xué)和計(jì)算機(jī)知識(shí)的能力，拓寬其知識(shí)面，了解學(xué)科前沿和最新進(jìn)展，培養(yǎng)跨越生命科學(xué)、計(jì)算科學(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)，為今后選擇新興交叉學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行深造奠定基礎(chǔ)。因此很多大學(xué)增設(shè)了生物信息學(xué)這個(gè)本科專業(yè)，有的在計(jì)算機(jī)學(xué)院中增加生物信息專業(yè)本科，有的在生命學(xué)院增加生物信息本科，在本文中主要討論在生命學(xué)院中開(kāi)始生物信息學(xué)專業(yè)。作為一門交叉學(xué)科，不同專業(yè)的學(xué)科體系對(duì)生物信息學(xué)課程教學(xué)提出了不同的要求，如何在生物專業(yè)學(xué)生中開(kāi)展生物信息與計(jì)算機(jī)課程的結(jié)合，是培養(yǎng)更高理論和實(shí)踐能力的生物信息專業(yè)人才的關(guān)鍵。

1 生物信息學(xué)的特點(diǎn)

生物信息學(xué)涉及分子生物學(xué)、微生物學(xué)、生物化學(xué)、蛋白質(zhì)化學(xué)、分子遺傳學(xué)、基因組學(xué)、生物物理學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、信息論及計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科，學(xué)科交叉性極強(qiáng)。僅就計(jì)算機(jī)技術(shù)而言，計(jì)算機(jī)編程、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和模式識(shí)別、軟件工程及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都在生物信息學(xué)中有廣泛的應(yīng)用[1，2]。因此，生物信息學(xué)是將不同領(lǐng)域知識(shí)高度集中的學(xué)科。

2 計(jì)算機(jī)課程的設(shè)置

對(duì)生物信息學(xué)來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)技術(shù)就是一個(gè)工具，用來(lái)對(duì)生物數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。工欲善其事，必先利其器，所以要做好數(shù)據(jù)的分析工作，必須讓學(xué)生學(xué)好計(jì)算機(jī)課程，但更應(yīng)該在生物信息學(xué)專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃中把計(jì)算機(jī)課程設(shè)置恰當(dāng)，讓學(xué)生受益[2]。

2.1 課程的選擇順序

生物信息學(xué)面對(duì)的是海量生物數(shù)據(jù)，所以首先需要學(xué)習(xí)使用編程工具，如JAVA或者C++語(yǔ)言或者Perl語(yǔ)言等編程工具，然后安排數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等課程對(duì)編程課程進(jìn)行深入了解，后期安排數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘等課程，方便學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用。

2.2 教材和授課內(nèi)容的合理選擇

在學(xué)習(xí)生物的學(xué)生中開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)專業(yè)，那么教材的選擇應(yīng)該兼顧學(xué)生的知識(shí)背景和學(xué)習(xí)興趣，由于學(xué)生對(duì)蛋白、進(jìn)化、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、基因序列有一些認(rèn)識(shí)，但對(duì)計(jì)算機(jī)比較恐懼，因此計(jì)算機(jī)教材可選用比較簡(jiǎn)單、易懂的，如JAVA課程主要講解編程思想，那么主要包括環(huán)境變量設(shè)置、語(yǔ)法和如何編程，那么選擇教材時(shí)就選包括這些內(nèi)容的教材就可以了，并在上課過(guò)程中，結(jié)合一些生物信息軟件來(lái)講解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，選擇適合的授課內(nèi)容也是必不可少的環(huán)節(jié)：序列比對(duì)算法、基因識(shí)別算法、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、分子動(dòng)力學(xué)模型及機(jī)器學(xué)習(xí)或模式識(shí)別算法在生物信息學(xué)中的應(yīng)用等方面的內(nèi)容，此外在大學(xué)初期也要加強(qiáng)數(shù)學(xué)、物理和計(jì)算機(jī)方面的基本知識(shí)的課程開(kāi)設(shè)[2]。能夠從他們自己的知識(shí)體系出發(fā)， 闡述生物數(shù)據(jù)如何用計(jì)算機(jī)方法和技術(shù)進(jìn)行獲得并處理；并且了解學(xué)生已經(jīng)掌握哪些生物學(xué)知識(shí)，在授課過(guò)程中，針對(duì)學(xué)生的特點(diǎn)綜合使用多本教材更能達(dá)到預(yù)期效果。使學(xué)生認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)技術(shù)和方法在生物學(xué)研究領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用空間。隨著生物信息學(xué)研究的深入，國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了大量的生物信息學(xué)教材、專著和一些最新的文獻(xiàn)。

2.3從抽象到具體的教學(xué)理念

由于生物信息學(xué)涉及數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)及算法等眾多理論知識(shí)，但有生物基礎(chǔ)的學(xué)生具有生物學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備，缺乏計(jì)算機(jī)知識(shí)。所以在為生物學(xué)專業(yè)上進(jìn)行計(jì)算機(jī)課程時(shí)盡量采用結(jié)合實(shí)例進(jìn)行講解。首先，針對(duì)生物學(xué)專業(yè)學(xué)生計(jì)算機(jī)知識(shí)薄弱的特點(diǎn)，盡可能將生物信息學(xué)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為學(xué)生熟知領(lǐng)域的問(wèn)題，例如，在講解蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)時(shí)，可考慮學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)螺旋、折疊和無(wú)規(guī)則卷曲的特征，講解模式識(shí)別算法預(yù)測(cè)二級(jí)結(jié)構(gòu)的過(guò)程時(shí)用可采用一些模型如蘋果等進(jìn)行形象講解更容易被學(xué)生接受了；其次，充分利用現(xiàn)代化教育技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)資源，對(duì)于未接觸過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)學(xué)生來(lái)說(shuō)，程序代碼對(duì)于他們而言是枯燥無(wú)味的，在教學(xué)過(guò)程中充分利用計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)資源，讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)程序的運(yùn)行過(guò)程和網(wǎng)絡(luò)中生物信息軟件的使用，從而對(duì)計(jì)算機(jī)處理生物學(xué)數(shù)據(jù)產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)。例如，在講解利用聚類算法分析基因芯片數(shù)據(jù)時(shí)，可以先播放基因芯片制作過(guò)程的Flas，讓學(xué)生身臨其境，這樣不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更可以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握。或者講解聚類算法可以用物種分類進(jìn)行類比來(lái)講解[2]。

2.4加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

生物專業(yè)的生物信息學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程就是讓學(xué)生了解并掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)如何處理分析生物學(xué)數(shù)據(jù)的過(guò)程。因此，進(jìn)行理論教學(xué)的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)也是必不可少的[3]。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)不同于生物實(shí)驗(yàn)，而是主要通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，例如可通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)直觀的了解三大核酸數(shù)據(jù)庫(kù)：蛋白質(zhì)序列和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)組織方式；通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生掌握如何利用Acclrys Discovery Stdio軟件進(jìn)行蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，感受蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)顯示軟件的強(qiáng)大威力，更重要的是，使學(xué)生了解到計(jì)算機(jī)技術(shù)和方法在生物數(shù)據(jù)處理過(guò)程中的舉足輕重的作用。從生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)課中，他們可以領(lǐng)略到計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的魅力，增加作為生物信息學(xué)專業(yè)學(xué)生的自豪感，并堅(jiān)定學(xué)好生物信息學(xué)知識(shí)的信念。

3 后續(xù)課程的構(gòu)想

在后續(xù)課程中，由于前面為學(xué)生設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)原理與設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)挖掘等課程，可開(kāi)設(shè)一些專題講座，如了解數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)后，可結(jié)合生物專業(yè)的特點(diǎn)，可能了解了在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中三大核酸數(shù)據(jù)庫(kù)的組織結(jié)構(gòu)，講解它們是如何采用數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)進(jìn)行組織的，并進(jìn)行一些簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)工作；在數(shù)據(jù)挖掘課程后可采用一些統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件如MATLAB處理生物數(shù)據(jù)的一些專題[4，5]。又如開(kāi)設(shè)講解生物信息學(xué)的研究熱點(diǎn)與與原來(lái)講解的課程進(jìn)行對(duì)接。也可講解一下藥物信息學(xué)的設(shè)計(jì)、疾病靶點(diǎn)的選擇等，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物信息學(xué)的意義，讓有可能進(jìn)一步深造的學(xué)生知道前進(jìn)的動(dòng)力。

4 結(jié)束語(yǔ)

作為一門新興的學(xué)科，生物信息學(xué)專業(yè)的發(fā)展非常迅速，新的理論、算法和應(yīng)用程序不斷涌現(xiàn)。因此在進(jìn)行生生物信息學(xué)專業(yè)教學(xué)中，不拘泥于現(xiàn)有的生物信息學(xué)教材和計(jì)算機(jī)教材時(shí)納入最新的研究成果，將相關(guān)研究領(lǐng)域的一些新的研究方法、網(wǎng)絡(luò)資源以及工具軟件介紹給學(xué)生。例如， GCG軟件是一套蛋白質(zhì)、核酸序列分析軟件，一般在Linux環(huán)境下使用，包括130多個(gè)軟件，但現(xiàn)在這些類似功能的軟件很多可網(wǎng)絡(luò)上下載到Windows系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行蛋白質(zhì)、核酸序列分析，因此可介紹這些軟件給同學(xué)使用，方便同學(xué)在自己的電腦里熟練使用這些軟件，同時(shí)有些軟件有更新的算法和版本也可以介紹，及時(shí)更新學(xué)生的知識(shí)體系，培養(yǎng)學(xué)生相關(guān)學(xué)科前沿的意識(shí)，拓展學(xué)生視野。

參考文獻(xiàn)：

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篇7

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)律的一門科學(xué)[1]。隨著測(cè)序技術(shù)的不斷發(fā)展，人類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)專業(yè)學(xué)生，非生物信息學(xué)專業(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)專業(yè)學(xué)生，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

生物信息學(xué)作為一門發(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)不同專業(yè)及背景的學(xué)生，制訂具有專業(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。

篇8

關(guān)鍵詞:生物信息學(xué)醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)課堂教學(xué)

生物信息學(xué)融合了生物技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的大量方法，已逐漸成為發(fā)現(xiàn)生命過(guò)程中所蘊(yùn)涵知識(shí)的一門重要學(xué)科。其基本問(wèn)題主要包括：DNA分析、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析、分子進(jìn)化。醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)作為醫(yī)科院校的基礎(chǔ)課程之一，長(zhǎng)期以來(lái)其理論和方法就廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的各類研究中。隨著生物新技術(shù)的誕生，在推動(dòng)生物信息學(xué)發(fā)展的同時(shí)，醫(yī)學(xué)研究對(duì)象也由宏觀的病人、生物組織拓展到微觀的基因領(lǐng)域，所面對(duì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上也都有所不同，這對(duì)醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用提出了新的更高的要求。

目前，醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)的很多原理和方法已成功地應(yīng)用于這些新研究之中，并在此基礎(chǔ)之上有了新的發(fā)展和改進(jìn)。如概率分布的知識(shí)與序列相似性分析、蛋白質(zhì)分類等技術(shù)密切相關(guān)；方差分析、非參數(shù)檢驗(yàn)方法經(jīng)改進(jìn)和結(jié)合后在基因表達(dá)數(shù)據(jù)的前期分析中發(fā)揮了較好的作用；而聚類分析、判別分析、相關(guān)分析這些大家所熟知的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法更是在基因分類和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的建立中得到了廣泛的應(yīng)用。在進(jìn)行醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)課堂教學(xué)時(shí)加入生物信息學(xué)方面的應(yīng)用實(shí)例，不僅可以使學(xué)員了解本學(xué)科研究的前沿和醫(yī)學(xué)、生物信息學(xué)研究的新發(fā)展，還可以提高學(xué)員對(duì)于醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論學(xué)習(xí)的興趣，掌握先進(jìn)的生物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法，提高今后從事醫(yī)學(xué)科研的能力。下面，本文在回顧醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)授課主要內(nèi)容的基礎(chǔ)上，就醫(yī)學(xué)和生物信息學(xué)中的可能應(yīng)用舉例如下：

一、概率分布

概率分布（probabilitydistribution）是醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)中多種統(tǒng)計(jì)分析方法的理論基礎(chǔ)。授課內(nèi)容一般包括：二項(xiàng)分布、Possion分布、正態(tài)分布、t分布、F分布等。

借助概率分布常常可以幫助我們了解生命指標(biāo)的特征、醫(yī)學(xué)現(xiàn)象的發(fā)生規(guī)律等等。例如，臨床檢驗(yàn)中計(jì)量實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)的參考值范圍就是依據(jù)正態(tài)分布和t分布的原理計(jì)算得到；許多醫(yī)學(xué)試驗(yàn)的“陽(yáng)性”結(jié)果服從二項(xiàng)分布，因此它被廣泛用于化學(xué)毒性的生物鑒定、樣本中某疾病陽(yáng)性率的區(qū)間估計(jì)等；而一定人群中諸如遺傳缺陷、癌癥等發(fā)病率很低的非傳染性疾病患病數(shù)或死亡數(shù)的分布，單位面積（或容積）內(nèi)細(xì)菌數(shù)的分布等都服從Poisson分布，我們就可以借助Poisson分布的原理定量地對(duì)上述現(xiàn)象進(jìn)行研究。

在生物信息學(xué)中概率分布也有一定應(yīng)用。例如，Poisson分布可以用于基因（蛋白質(zhì)）序列的相似性分析。被研究者廣泛使用的分析工具BLAST(BasicLocalAlignmentSearchTool)能迅速將研究者提交的蛋白質(zhì)（或DNA）數(shù)據(jù)與公開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行相似性序列比對(duì)。對(duì)于序列a和b，BLAST發(fā)現(xiàn)的高得分匹配區(qū)稱為HSPs。而HSP得分超過(guò)閾值t的概率P(H(a,b)>t)可以依據(jù)Poisson分布的性質(zhì)計(jì)算得到。

二、假設(shè)檢驗(yàn)

假設(shè)檢驗(yàn)（hypothesis）是醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)中統(tǒng)計(jì)推斷部分的重要內(nèi)容。假設(shè)檢驗(yàn)根據(jù)反證法和小概率原理，首先依據(jù)資料性質(zhì)和所需解決的問(wèn)題，建立檢驗(yàn)假設(shè)；在假設(shè)該檢驗(yàn)假設(shè)成立的前提下，采用適當(dāng)?shù)臋z驗(yàn)方法，根據(jù)樣本算得相應(yīng)的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量；最后，依據(jù)概率分布的特點(diǎn)和算得的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量的大小來(lái)判斷是否支持所建立的檢驗(yàn)假設(shè)，進(jìn)而推斷總體上該假設(shè)是否成立。其基本方法包括：u檢驗(yàn)、t檢驗(yàn)、方差分析（ANOVA）和非參數(shù)檢驗(yàn)方法。

假設(shè)檢驗(yàn)為醫(yī)學(xué)研究提供了一種很好的由樣本推斷總體的方法。例如，隨機(jī)抽取某市一定年齡段中100名兒童，將其平均身高（樣本均數(shù)）與該年齡段兒童應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)平均身高（總體均數(shù)）做u檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)結(jié)果可以幫助我們推斷出該市該年齡段兒童身高是否與標(biāo)準(zhǔn)身高一致，為了解該市該年齡段兒童的生長(zhǎng)發(fā)育水平提供參考。又如，醫(yī)學(xué)中常?？梢圆捎胻檢驗(yàn)、秩和檢驗(yàn)比較兩種藥物的療效有無(wú)差別；用2檢驗(yàn)比較不同治療方法的有效率是否相同等等。

這些假設(shè)檢驗(yàn)的方法在生物實(shí)驗(yàn)資料的分析前期應(yīng)用較多，但由于研究目的和資料性質(zhì)不同，一般會(huì)對(duì)某些方法進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和結(jié)合。

例如，基于基因芯片實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)尋找差異表達(dá)基因的問(wèn)題?；蛐酒╣enechip）是近年來(lái)實(shí)驗(yàn)分子生物學(xué)的技術(shù)突破之一，它允許研究者在一次實(shí)驗(yàn)中獲得成千上萬(wàn)條基因在設(shè)定實(shí)驗(yàn)條件下的表達(dá)數(shù)據(jù)。為了從這海量的數(shù)據(jù)中尋找有意義的信息，在對(duì)基因表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的過(guò)程中，找到那些在若干實(shí)驗(yàn)組中表達(dá)水平有明顯差異的基因是比較基礎(chǔ)和前期的方法。這些基因常常被稱為“差異表達(dá)基因”，或者“顯著性基因”。如果將不同實(shí)驗(yàn)條件下某條基因表達(dá)水平的重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)看作一個(gè)樣本，尋找差異表達(dá)基因的問(wèn)題其實(shí)就可以采用假設(shè)檢驗(yàn)方法加以解決。

如果表達(dá)數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布，可以采用t-檢驗(yàn)（或者方差分析）比較兩樣本（或多樣本）平均表達(dá)水平的差異。

但是，由于表達(dá)數(shù)據(jù)很難滿足正態(tài)性假定，目前常用的方法基于非參數(shù)檢驗(yàn)的思想，并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。該方法分為兩步：首先，選擇一個(gè)統(tǒng)計(jì)量對(duì)基因排秩，用秩代替表達(dá)值本身；其次，為排秩統(tǒng)計(jì)量選擇一個(gè)判別值，在其之上的值判定為差異顯著。常用的排秩統(tǒng)計(jì)量有：任一特定基因在重復(fù)序列中表達(dá)水平M值的均值；考慮到基因在不同序列上變異程度的統(tǒng)計(jì)量，其中，s是M的標(biāo)準(zhǔn)差；以及用經(jīng)驗(yàn)Bayes方法修正后的t-統(tǒng)計(jì)量：，修正值a由M的方差s2的均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差估計(jì)得到。

三、一些高級(jí)統(tǒng)計(jì)方法在基因研究中的應(yīng)用

（一）聚類分析

聚類分析（clusteringanalysis）是按照“物以類聚”的原則，根據(jù)聚類對(duì)象的某些性質(zhì)與特征，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析的方法，將聚類對(duì)象比較相似或相近的歸并為同一類。使得各類內(nèi)的差異相對(duì)較小，類與類間的差異相對(duì)較大1。聚類分析作為一種探索性的統(tǒng)計(jì)分析方法，其基本內(nèi)容包括：相似性度量方法、系統(tǒng)聚類法（HierarchicalClustering）、K-means聚類法、SOM方法等。

聚類分析可以幫助我們解決醫(yī)學(xué)中諸如：人的體型分類，某種疾病從發(fā)生、發(fā)展到治愈不同階段的劃分，青少年生長(zhǎng)發(fā)育分期的確定等問(wèn)題。

近年來(lái)隨著基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)的不斷積累，聚類分析已成為發(fā)掘基因信息的有效工具。在基因表達(dá)研究中，一項(xiàng)主要的任務(wù)是從基因表達(dá)數(shù)據(jù)中識(shí)別出基因的共同表達(dá)模式，由此將基因分成不同的種類，以便更為深入地了解其生物功能及關(guān)聯(lián)性。這種探索完全未知的數(shù)據(jù)特征的方法就是聚類分析，生物信息學(xué)中又稱為無(wú)監(jiān)督的分析（UnsupervisedAnalysis）。常用方法是利用基因表達(dá)數(shù)據(jù)對(duì)基因（樣本）進(jìn)行聚類，將具有相同表達(dá)模式的基因（樣本）聚為一類，根據(jù)聚類結(jié)果通過(guò)已知基因（樣本）的功能去認(rèn)識(shí)那些未知功能的基因。對(duì)于基因表達(dá)數(shù)據(jù)而言，系統(tǒng)聚類法易于使用、應(yīng)用廣泛，其結(jié)果——系統(tǒng)樹(shù)圖能提供一個(gè)可視化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，直觀具體，便于理解。而在幾種相似性的計(jì)算方法中，平均聯(lián)接法(AverageLinkageClustering)一般能給出較為合理的聚類結(jié)果2。

（二）判別分析

判別分析（discriminantanalysis）是根據(jù)觀測(cè)到的某些指標(biāo)的數(shù)據(jù)對(duì)所研究的對(duì)象建立判別函數(shù)，并進(jìn)行分類的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法。它與聚類分析都是研究分類問(wèn)題，所不同的是判別分析是在已知分類的前提下，判定觀察對(duì)象的歸屬3。其基本方法包括：Fisher線性判別（FLD）、最鄰近分類法（k-NearestNeighborClassifiers）、分類樹(shù)算法（ClassificationTreeAlgorithm），人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANNs）和支持向量機(jī)（SVMs）。

判別分析常用于臨床輔助鑒別診斷，計(jì)量診斷學(xué)就是以判別分析為主要基礎(chǔ)迅速發(fā)展起來(lái)的一門科學(xué)。如臨床醫(yī)生根據(jù)患者的主訴、體征及檢查結(jié)果作出診斷；根據(jù)各種癥狀的嚴(yán)重程度預(yù)測(cè)病人的預(yù)后或進(jìn)行某些治療方法的療效評(píng)估；以及流行病學(xué)中某些疾病的早期預(yù)報(bào)，環(huán)境污染程度的堅(jiān)定及環(huán)保措施、勞保措施的效果評(píng)估等。

在生物信息學(xué)針對(duì)基因的研究工作中，由于借助了精確的生物實(shí)驗(yàn)，研究者通常能得到基因（樣本）的準(zhǔn)確分類，如，基因的功能類、樣本歸結(jié)于疾病（正常）狀態(tài)等等。當(dāng)利用了這些分類信息時(shí)，就可以采用判別分析的方法對(duì)基因進(jìn)行分類，生物信息學(xué)中又稱為有監(jiān)督的分析（SupervisedAnalysis）。例如，基因表達(dá)數(shù)據(jù)分析中，對(duì)于已經(jīng)過(guò)濾的基因，前三種方法的應(yīng)用較為簡(jiǎn)單。而支持向量機(jī)（SVMs）和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANNs）是兩種較新，但很有應(yīng)用前景的方法。

（三）相關(guān)分析

相關(guān)分析（correlationanalysis）是醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)中研究?jī)勺兞块g關(guān)系的重要方法。它借助相關(guān)系數(shù)來(lái)衡量?jī)勺兞恐g的關(guān)系是否存在、關(guān)系的強(qiáng)弱，以及相互影響的方向。其基本內(nèi)容包括：線性相關(guān)系數(shù)、秩相關(guān)系數(shù)、相關(guān)系數(shù)的檢驗(yàn)、典型相關(guān)分析等。

我們常?？梢越柚嚓P(guān)分析判斷研究者所感興趣的兩個(gè)醫(yī)學(xué)現(xiàn)象之間是否存在聯(lián)系。例如，采用秩相關(guān)分析我們發(fā)現(xiàn)某種食物中黃曲霉毒素相對(duì)含量與肝癌死亡率間存在正相關(guān)關(guān)系；采用線性相關(guān)方法發(fā)現(xiàn)中年女性體重與血壓之間具有非常密切的正相關(guān)關(guān)系等等。

生物信息學(xué)中可以利用相關(guān)分析建立基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。如果將兩個(gè)不同的基因在不同實(shí)驗(yàn)條件下的表達(dá)看作是兩個(gè)變量，相關(guān)分析所研究的正是兩者之間的調(diào)控關(guān)系。如采用線性相關(guān)系數(shù)進(jìn)行兩基因關(guān)系的分析時(shí)，其大小反應(yīng)了基因調(diào)控關(guān)系的強(qiáng)弱，符號(hào)則反應(yīng)了兩基因是協(xié)同關(guān)系（相關(guān)系數(shù)為正），還是抑制關(guān)系（相關(guān)系數(shù)為負(fù)）。

四、意義

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>> e―learning E―Learning系統(tǒng)架構(gòu)模式研究 E—LEARNING：傳統(tǒng)教學(xué)模式變革的方向 論E—learning教學(xué)模式在培訓(xùn)中的應(yīng)用 從高校教師角度分析E―learning教學(xué)模式 E—Learning在非洲 用友e-Learning 淺談E-Learning 信息化教育模式 構(gòu)建e-Learning信息化教育模式初探 淺析E—learning課程結(jié)構(gòu)的模式構(gòu)建 完善ELearning 教學(xué)效果建議分析 E-Learning教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 基于E—learning企業(yè)培訓(xùn)課程的教學(xué)設(shè)計(jì) E—learning學(xué)習(xí)平臺(tái)在教學(xué)中的應(yīng)用 基于web的E―learning教學(xué)系統(tǒng) 基于E―Learning昀教學(xué)系統(tǒng)研究 U—Learning理念及LMS環(huán)境下PBL教學(xué)模式初探 Lessons in e-learning E—learning及其相關(guān)實(shí)踐 基于語(yǔ)音情感識(shí)別的e-Learning教學(xué)探索 常見(jiàn)問(wèn)題解答 當(dāng)前所在位置：l）等進(jìn)行序列比對(duì)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等生物信息學(xué)分析操作。

最后，任課教師在組織學(xué)生尋找每個(gè)“問(wèn)題”解決方案的過(guò)程中，可以通過(guò)分組討論和集體討論等形式漸進(jìn)式地引導(dǎo)學(xué)生，在師生不斷的交流和互動(dòng)中，使學(xué)生不斷修正自己對(duì)“問(wèn)題”的理解并最終找到所有“問(wèn)題”的最佳解決方案，達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。

三、改革效果與評(píng)價(jià)

通過(guò)近3年的改革實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)，在生物信息學(xué)實(shí)踐課中采用PBL與E-learning相結(jié)合的新型教學(xué)模式，能夠極大地激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)主動(dòng)性;國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)上大量的信息資源和學(xué)習(xí)工具可以有效拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)渠道、豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容;在實(shí)際的操作過(guò)程中，學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)潛能能夠被最大限度地挖掘出來(lái)，使學(xué)生對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)由過(guò)去的被動(dòng)吸收，變成了現(xiàn)在對(duì)知識(shí)的主動(dòng)汲取，在提高學(xué)生認(rèn)知水平和認(rèn)知技能的同時(shí)，增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和協(xié)作精神;教師也由過(guò)去傳統(tǒng)的課堂主宰者、學(xué)習(xí)效果裁判員，變成了學(xué)生自主學(xué)習(xí)過(guò)程中的組織者和引導(dǎo)者，使學(xué)生在知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中的核心地位得到了進(jìn)一步的鞏固和強(qiáng)化?！罢业搅藛?wèn)題的解決辦法同時(shí)也學(xué)到了很多知識(shí)”、 “上課總是充滿好奇心”、“太神奇了，只依靠生物信息數(shù)據(jù)挖掘和在線軟件就可以進(jìn)行不同物種間的進(jìn)化關(guān)系分析”、“這門課有趣、不枯燥，學(xué)習(xí)起來(lái)不吃力”是近2年學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)實(shí)踐課教學(xué)的客觀評(píng)價(jià)。當(dāng)然，我們也注意到，在生物信息學(xué)實(shí)踐課中實(shí)施PBL與E-learning相結(jié)合的教學(xué)模式還有許多方面需要進(jìn)一步的加強(qiáng)和改進(jìn)，比如如何更加有效地利用有限的課時(shí)讓學(xué)生最大限度地獲取知識(shí)、如何在確保以學(xué)生為中心進(jìn)行教學(xué)的同時(shí)進(jìn)行“因材施教”的分層次教學(xué)等。

實(shí)踐教學(xué)是高等院校實(shí)施教育改革的重要環(huán)節(jié)，也是目前最有效的提高素質(zhì)教育的教學(xué)形式之一，實(shí)踐課教學(xué)質(zhì)量的好壞，會(huì)直接影響學(xué)生對(duì)課程基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解、運(yùn)用和學(xué)習(xí)的效果[6]。因此，只有在實(shí)踐課教學(xué)中不斷嘗試先進(jìn)的教學(xué)理念和教學(xué)模式，才能緊隨時(shí)代步伐，探索出一條能夠滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才需求的行之有效的實(shí)踐課教學(xué)之路。

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關(guān)鍵詞：石榴；二氫黃酮醇 4-還原酶（DFR）；生物信息學(xué)；理化性質(zhì)；跨膜結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：Q811.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2013）04-0008-04

基于生物學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，由分子生物學(xué)和信息科學(xué)技術(shù)相結(jié)合的生物信息學(xué)已成為后基因組時(shí)代用于揭示和探索生命奧秘的重要方法[8，9]。本研究采用生物信息學(xué)的方法，以石榴為重點(diǎn)，對(duì)紅花石榴、粉花石榴、姜荷花、芍藥、水母雪蓮、大麗花、瓜葉菊和蘭花等植物DFR核苷酸及相應(yīng)氨基酸序列的外顯子、理化特性、親水性/疏水性和跨膜結(jié)構(gòu)等進(jìn)行預(yù)測(cè)和推斷，以期為深入開(kāi)展二氫黃酮醇4-還原酶的酶學(xué)特性、花色素苷生物合成的分子機(jī)制等提供理論依據(jù)。

1材料與方法

11數(shù)據(jù)

12方法

DFR基因核苷酸序列分析采用在線軟件 GENE SCAN 進(jìn)行；DFR基因編碼蛋白的理化性質(zhì)采用Protparam 預(yù)測(cè)；疏水性/親水性采用ProtScale進(jìn)行預(yù)測(cè)；跨膜結(jié)構(gòu)域采用 TMPred 預(yù)測(cè)。各分析軟件的網(wǎng)站見(jiàn)表 1。

2結(jié)果與分析

21核苷酸序列的外顯子分析

一般認(rèn)為，P 值表示分析結(jié)果為外顯子的可能性，當(dāng) P>099 時(shí)為外顯子可能性極高；050

22氨基酸序列的理化性質(zhì)分析

利用在線分析軟件Protparam分別對(duì)石榴、姜荷花、芍藥、水母雪蓮、大麗花、瓜葉菊和蘭花等植物DFR氨基酸序列的理化性質(zhì)進(jìn)行分析，結(jié)果（表3）表明，這幾種植物DFR氨基酸殘基數(shù)差異較大，分別編碼280～1 345個(gè)氨基酸殘基不等。幾種植物的分子量大小差異也較大，粉花石榴DFR分子量最小為36 2487 D，姜荷花DFR分子量最大為108 3167 D。等電點(diǎn)PI差異較小，均在5左右。幾種植物中，含量最豐富的氨基酸是Ala、Gly、Cys和Thr，帶正電荷和負(fù)電荷氨基酸數(shù)均為0。通常不穩(wěn)定系數(shù)小于 40 時(shí)，預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)蛋白質(zhì)在試驗(yàn)中比較穩(wěn)定，反之則不穩(wěn)定。因此，除粉花石榴和紅花石榴中DFR屬于不穩(wěn)定蛋白質(zhì)外，其余均屬于穩(wěn)定蛋白。

23疏水性/親水性的預(yù)測(cè)與分析

利用在線分析軟件ProtScale的Kyte and Doolittle算法對(duì)二氫黃酮醇還原酶進(jìn)行疏水/親水性分析（正值表示疏水性，負(fù)值表示親水性，介于+05～-05 之間主要為兩性氨基酸）。結(jié)果（表4）表明，紅花石榴（圖1，其它幾種植物的圖片分析結(jié)果未列出）和粉花石榴的DFR蛋白存在明顯的疏水區(qū)和親水區(qū)，其中第141位最低，為-0222，第216位最高，值為2022，為親水性蛋白。

3討論與結(jié)論

通過(guò)在線分析工具和生物軟件對(duì)紅花石榴、粉花石榴、姜荷花、芍藥、水母雪蓮、大麗花、瓜葉菊和蘭花等植物進(jìn)行分析，結(jié)果表明這幾種植物的DFR基因都存在1個(gè)外顯子。氨基酸序列的理化性質(zhì)分析表明，粉花石榴和紅花石榴的二氫黃酮醇還原酶蛋白屬于不穩(wěn)定蛋白，其余幾種植物屬于穩(wěn)定性蛋白。幾種觀賞植物DFR基因中，含量最豐富的氨基酸是Ala、Gly、Cys和Thr，這與陳大志等[8]在擬南芥等植物上得到的含量最豐富的氨基酸基本均為Ala、Glu、Leu、Lys和Val不一致，可能與物種自身的特性有關(guān)。除紅花石榴和粉花石榴外，其它植物的蛋白質(zhì)均為穩(wěn)定蛋白質(zhì)。

疏水性是20種氨基酸都固有的特性，即氨基酸遠(yuǎn)離周圍水分子，將自己包埋進(jìn)蛋白質(zhì)核心的相對(duì)趨勢(shì)，通過(guò)了解肽鏈中不同肽段的疏水性，可以對(duì)跨膜蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)域進(jìn)行預(yù)測(cè)[11]。因此，疏水性/親水性的預(yù)測(cè)和分析，對(duì)蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)及功能結(jié)構(gòu)域的分選提供了重要的參考依據(jù)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，幾種植物DFR蛋白中親水性氨基酸和疏水性氨基酸均勻分布在整條肽鏈中，親水性氨基酸多于疏水性氨基酸，均為親水性蛋白，存在疏水區(qū)和親水區(qū)，疏水位點(diǎn)和親水位點(diǎn)個(gè)數(shù)不同，這與肖繼坪等[12]在馬鈴薯上的研究結(jié)果一致。

跨膜結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)通過(guò)與膜內(nèi)在蛋白的靜電相互作用和氫鍵鍵合作用與膜結(jié)合的一段氨基酸片段，一般由 20 個(gè)左右的疏水性氨基酸殘基組成，主要形成α- 螺旋[13～14]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，幾種植物DFR蛋白存在強(qiáng)烈推薦和可選擇2種跨膜模型，存在不同數(shù)量的跨膜螺旋，這為正確認(rèn)識(shí)和理解蛋白質(zhì)的功能、結(jié)構(gòu)、分類、方位及細(xì)胞中的作用部位等均有重要的意義。

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