前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇生物科學(xué)課程范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

生物科學(xué)課程范文第1篇

生物信息學(xué)主要由基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)、比較基因組學(xué)、計算生物學(xué)等學(xué)科構(gòu)成，主要涉及的內(nèi)容有生物數(shù)據(jù)的收集、存檔、顯示和分析，體外預(yù)測、模擬基因及蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，對生物的遺傳基因圖譜進行分析處理，對大量的核苷酸和氨基酸序列進行比對分析，確定進化地位等。從生物信息學(xué)的概念及其涉及的內(nèi)容中可以明確生物信息學(xué)不是一門獨立的學(xué)科，所以要求教師在教學(xué)過程中掌握多領(lǐng)域的知識和技能，才能較好地把握該課程。

1．高等數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)基礎(chǔ)

生物信息學(xué)將數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)作為主要的計算理論基礎(chǔ)，主要包括數(shù)學(xué)建模、統(tǒng)計方法、動態(tài)規(guī)劃方法、數(shù)據(jù)挖掘等方面。此外還包括隱馬爾科夫鏈模型(HMM)在序列識別上的應(yīng)用，蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)預(yù)測的最優(yōu)理論，DNA超螺旋結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋵W(xué)，遺傳密碼和DNA序列的對稱性方面的群論等。因此，在生物信息學(xué)教學(xué)過程中要求教師具備數(shù)學(xué)及統(tǒng)計學(xué)的計算方法的基礎(chǔ)知識，能夠利用牛頓迭代法、線性方程回歸分析、矩陣求擬、最小二乘法等進行數(shù)學(xué)建模和計算，從而對基因和蛋白質(zhì)序列進行比對、進化分析和繪制遺傳圖譜等。

2．生物科學(xué)基礎(chǔ)

生物信息學(xué)包含的生物類學(xué)科有，生物化學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科，基因工程、蛋白工程、生物技術(shù)等應(yīng)用學(xué)科。根據(jù)其課程特點，學(xué)生在學(xué)習(xí)生物信息學(xué)課程前需要學(xué)習(xí)生物化學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等基本生物學(xué)課程，對于基因序列、蛋白質(zhì)序列、啟動子、非編碼區(qū)等概念有深刻的理解，同時需要對一些重要的生物學(xué)數(shù)據(jù)庫有一定的了解，如美國基因數(shù)據(jù)庫(GeneBank)、歐洲分子生物學(xué)實驗室數(shù)據(jù)庫(Embl)和日本核酸數(shù)據(jù)庫(DDBJ)等。此外，要求學(xué)生能夠利用生物學(xué)數(shù)據(jù)庫查找基因序列、蛋白質(zhì)序列、基因及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，能夠讀懂?dāng)?shù)據(jù)庫中基因和蛋白質(zhì)的信息注釋，能夠計算蛋白質(zhì)序列的分子量和等電點，能夠為擴增特定的基因片段設(shè)計引物，能夠?qū)μ囟ㄎ锓N進行系統(tǒng)發(fā)育分析等。

3．計算機科學(xué)基礎(chǔ)

計算機是生物信息學(xué)的主要輔助工具，利用生物信息學(xué)研究生物系統(tǒng)的過程需要能夠熟練使用計算機對大量的生物信息數(shù)據(jù)進行處理和分析，這主要包括對數(shù)據(jù)信息進行搜索(收集和篩選)、處理(編輯、整理、管理和顯示)及利用(計算、模擬)。所以，學(xué)生在學(xué)習(xí)生物信息學(xué)的過程中需要了解和掌握一些常用的生物信息學(xué)軟件，如BLAST和FASTA序列比對分析軟件，Oligo和Primer引物設(shè)計軟件，VectorNTI、DNASTAR、DNASIS等綜合分析軟件。此外，學(xué)生還需要學(xué)習(xí)和掌握一些常用的計算機語言，如正則表達式、Unixshell腳本語言和Perl語言。利用生物信息學(xué)在處理和分析海量生物數(shù)據(jù)的過程中，計算機軟硬件資源需要配合處理分析軟件的運行，因此要求計算機操作系統(tǒng)使用Unix和Linux操作系統(tǒng)，這些操作系統(tǒng)需要大量的操作命令進行輸入執(zhí)行過程，對于經(jīng)常使用Windows操作系統(tǒng)的學(xué)生來說是一個較難跨越的障礙。

二、生物信息學(xué)課程教學(xué)中存在的問題

目前國內(nèi)大多數(shù)高校的生物信息學(xué)教學(xué)采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即以課堂式的理論教學(xué)為主，缺乏必要的實踐教學(xué)。理論教學(xué)模式固定、教學(xué)方法單一、教學(xué)內(nèi)容狹窄，通常是介紹性、科普性的課程，甚至作為公選課程。少數(shù)高校開展生物信息學(xué)的實踐課程教學(xué)，但多以驗證性實驗為主，缺乏和專業(yè)相適應(yīng)的綜合性、設(shè)計性實驗，而開放性實驗更無從談起。

1．教學(xué)模式固定單一

生物信息學(xué)在內(nèi)容層面涵蓋諸多學(xué)科領(lǐng)域，注重應(yīng)用性和實踐性。然而，目前大部分高校把生物信息學(xué)作為一門孤立的課程，這導(dǎo)致教師需要將大多數(shù)課程內(nèi)容壓縮到一門課程進行教學(xué)，在有限的教學(xué)時數(shù)下灌輸大量內(nèi)容，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，降低了教學(xué)質(zhì)量。再者，大多數(shù)高校僅開展生物信息學(xué)的理論教學(xué)，忽視實踐教學(xué)過程，造成生物信息學(xué)理論與實踐內(nèi)容的脫節(jié)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)完理論知識后難以深入理解和吸收，無法將所學(xué)的知識應(yīng)用到后續(xù)的工作和學(xué)習(xí)中，最終未能體現(xiàn)出該門課程的價值。

2．教師專業(yè)背景薄弱

作為一門交叉學(xué)科，生物信息學(xué)的教學(xué)要求教師具有較強的數(shù)學(xué)、生物學(xué)和計算機科學(xué)背景。然而，目前從事生物信息學(xué)教學(xué)的教師即便具備深厚的生物學(xué)背景，但是多數(shù)教師在數(shù)學(xué)和計算機方面較為薄弱，并不具備完整的生物信息學(xué)知識體系，對生物信息學(xué)發(fā)展趨勢也了解不多。在師資缺乏的情況下，院系開設(shè)生物信息學(xué)課程，教師為了完成教學(xué)任務(wù)，僅僅在教學(xué)中進行介紹性的講解，在課程考查方式上通過小論文、綜述和課外活動等方式完成該課程的學(xué)習(xí)。因此，無論是理論教學(xué)還是實踐教學(xué)均無法實現(xiàn)該課程大綱的要求，從而影響學(xué)生對生物信息學(xué)課程的理解和掌握，生物信息學(xué)的實踐操作能力更無從談起。

3．實踐教學(xué)薄弱，專業(yè)教材缺乏

生物信息學(xué)實踐課需要學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下用計算機學(xué)習(xí)NCBI數(shù)據(jù)庫的檢索與使用、序列比對分析軟件的應(yīng)用、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)圖視軟件的應(yīng)用、序列拼接軟件的應(yīng)用等。但是目前，大多數(shù)高校開設(shè)的生物信息學(xué)課程多以理論教學(xué)為主，實踐教學(xué)課時非常少或者為零，學(xué)生對于生物信息學(xué)課程的學(xué)習(xí)僅僅通過教材上抽象的文字描述進行理解和掌握，這導(dǎo)致學(xué)生在理論課中學(xué)到的知識無法在實踐課中進行驗證或操作，嚴(yán)重影響了生物信息學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，也偏離了教學(xué)大綱中強調(diào)的重在培養(yǎng)學(xué)生實踐操作能力的培養(yǎng)目標(biāo)。另外，目前還沒有適用于生物科學(xué)專業(yè)的生物信息學(xué)教材。國內(nèi)各大高校使用的教材多為國外教材的影印版或者中文翻譯版本，這些教材偏重介紹生物信息學(xué)的理論和方法，涉及的實踐內(nèi)容較少，學(xué)生需要具有較高的相關(guān)知識才能接受和使用這些教材。因此，部分高校在生物信息學(xué)教學(xué)過程中往往使用自家編寫的簡化教材，從而造成生物信息學(xué)教學(xué)內(nèi)容不統(tǒng)一，教學(xué)大綱混亂等情況。

4．實踐課程經(jīng)費不足，實踐教學(xué)環(huán)境落后

當(dāng)今，許多發(fā)達國家都很重視生物信息學(xué)的教學(xué)和研究，積極開展各種生物信息資源的收集和分析工作，培養(yǎng)大量生物信息學(xué)人才，為整個生物學(xué)的理論研究及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新(主要是醫(yī)藥和農(nóng)業(yè))提供指導(dǎo)和支撐。國內(nèi)對生物信息學(xué)的關(guān)注和認(rèn)識起步較晚，其發(fā)展落后于國際發(fā)達國家。國家和高校對生物信息學(xué)的教學(xué)和科研資金投入力度不大，缺乏必要的儀器設(shè)備，生物信息學(xué)的實踐教學(xué)條件得不到保障，比如大多數(shù)高校的生物科學(xué)專業(yè)沒有相應(yīng)的計算機實訓(xùn)室，配套軟件也相對匱乏，落后于國際發(fā)展水平。

三、生物信息學(xué)教學(xué)模式改革的探索

1．修改理論和實踐教學(xué)大綱，編寫適用的實踐教材

根據(jù)當(dāng)今生物信息學(xué)的發(fā)展方向，制定和修改理論教學(xué)大綱，除了引物設(shè)計、基因和蛋白質(zhì)序列比對、基因和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能預(yù)測等基本內(nèi)容外，還需添加系統(tǒng)進化樹分析、聚類分析、蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)譜圖等較為綜合的內(nèi)容。另外，增加實踐教學(xué)課程比例，充實實踐教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容增加綜合性、設(shè)計性實驗，適當(dāng)提供科研環(huán)境，鼓勵開展開放性實驗。目前國內(nèi)并沒有系統(tǒng)的、專業(yè)的生物信息學(xué)實踐教材，因此針對高校生物科學(xué)專業(yè)方向的特點，聯(lián)合多學(xué)科領(lǐng)域(數(shù)學(xué)、生物科學(xué)、計算機科學(xué))編寫相應(yīng)的生物信息學(xué)實踐教材，在制定、修改實踐教學(xué)大綱和編寫教材的過程中結(jié)合學(xué)生的接受能力，由淺入深，多設(shè)實例和相關(guān)練習(xí)，使學(xué)生循序漸進的理解和掌握生物信息學(xué)的原理和方法，掌握更多的生物信息學(xué)工具。

2．緊密聯(lián)系科研、基于實踐問題開展教學(xué)

通過實踐教學(xué)把生物信息學(xué)教學(xué)與科研有機結(jié)合起來，能夠促進教學(xué)與科研的共同發(fā)展。在緊密聯(lián)系科研的過程中，采用基于問題的教學(xué)(PBL)方法，通過實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生把所學(xué)的生物信息學(xué)的知識和方法應(yīng)用于各種生物科學(xué)領(lǐng)域的科研活動中，通過解決實際問題訓(xùn)練學(xué)生的實踐技能，從而促進教學(xué)與科研的雙重發(fā)展。例如，在生物信息學(xué)實踐教學(xué)中多加入生產(chǎn)和科研中遇到的經(jīng)典實例，鼓勵學(xué)生利用相關(guān)的生物信息學(xué)軟件及相關(guān)的理論和方法解決問題。學(xué)生也可以選擇自己感興趣的課題，利用自己熟悉的、合適的生物信息學(xué)軟件和相關(guān)知識開展課題研究。此外，專業(yè)教師在指導(dǎo)學(xué)生課題研究的過程中還可以發(fā)現(xiàn)理論和實踐教學(xué)的不足，不斷的完善生物信息學(xué)理論和實踐課程大綱和內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量。

3．開展多學(xué)科實踐結(jié)合的教學(xué)模式

生物信息學(xué)屬交叉學(xué)科，包含了不同領(lǐng)域的專業(yè)知識和技能，為使生物信息學(xué)教學(xué)達到教學(xué)的目標(biāo)，該課程教學(xué)需要采用多學(xué)科實踐結(jié)合的教學(xué)模式。多學(xué)科實踐結(jié)合的教學(xué)模式是指聯(lián)合不同領(lǐng)域、不同學(xué)科、不同專業(yè)的課程在教學(xué)的過程中結(jié)合生物信息學(xué)涉及到的知識和技能進行基礎(chǔ)性、鋪墊性教學(xué)。比如，在高等數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)的教學(xué)過程中，針對生物信息學(xué)的需求，適當(dāng)增加數(shù)學(xué)建模、統(tǒng)計方法、動態(tài)規(guī)劃方法、數(shù)據(jù)挖掘等方面的基礎(chǔ)內(nèi)容，同時，開設(shè)實例實踐教學(xué)，使學(xué)生理解和掌握隱馬爾科夫鏈模型，牛頓迭代法、最小二乘法等方法的應(yīng)用原理和規(guī)則;在生物科學(xué)專業(yè)課程設(shè)置上，尤其是實踐課程的教學(xué)過程中，結(jié)合生物信息學(xué)涉及的引物設(shè)計、序列比對分析、基因及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能預(yù)測等方面開展相應(yīng)的設(shè)計性、綜合性、開放性實驗項目，使學(xué)生了解和掌握基本的生物信息學(xué)原理及軟件的應(yīng)用;在計算機科學(xué)的教學(xué)過程中，應(yīng)根據(jù)生物信息學(xué)的需求，開設(shè)正則表達式、Perl語言、R語言等課程學(xué)習(xí)，以及增加Linux和Unix操作系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)生物信息學(xué)前打好堅實的基礎(chǔ)。值得注意的是，生物信息學(xué)課程與其他課程的開設(shè)時間和順序需要有一定的探索和評估，對于開設(shè)該課程的時間把握是開展多學(xué)科實踐結(jié)合的教學(xué)模式的關(guān)鍵因素。過早開設(shè)生物信息學(xué)則會導(dǎo)致學(xué)生在不具備相應(yīng)學(xué)科基礎(chǔ)的條件下跨越式的接觸生物信息學(xué)，無法理解和掌握相關(guān)的知識和技能;過晚開設(shè)則會使學(xué)生學(xué)習(xí)了相關(guān)學(xué)科知識和技能后，由于課程銜接不緊，導(dǎo)致在學(xué)習(xí)生物信息學(xué)時出現(xiàn)理解滯后和無法適應(yīng)的現(xiàn)象。因此，針對不同專業(yè)和學(xué)科的特點，根據(jù)具體情況進行統(tǒng)籌安排，使生物信息學(xué)和其他相關(guān)學(xué)科課程有很好的銜接和過渡，以確保和提高生物信息學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

四、結(jié)語

生物科學(xué)課程范文第2篇

    關(guān)鍵詞:探究式教學(xué);教學(xué)模式;生物新課程;高中

    生物課程是高中階段重要的科學(xué)課程,是自然科學(xué)中一門基礎(chǔ)學(xué)科?！镀胀ǜ咧猩镎n程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》(以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》)明確把提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)作為高中生物新課程理念,要求每個學(xué)生不僅要獲得生物科學(xué)知識,而且要掌握科學(xué)方法和科學(xué)技能,形成科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神,并倡導(dǎo)開展以探究為核心的教學(xué)來實現(xiàn)這一課程理念。[1] 隨著新課程實施不斷深入和擴大,探究式教學(xué)在全國各地各學(xué)科教學(xué)中日益受到重視。沈平指出,課堂教學(xué)是新課程實施的基本途徑,是教師進行課程參與、實現(xiàn)專業(yè)化發(fā)展的重要渠道。[2] 同時,課堂教學(xué)也被公認(rèn)為是新課程實施的主陣地。因此,如何構(gòu)建行之有效的探究式課堂教學(xué)模式,供廣大高中生物學(xué)教師在實施新課程中參考,無疑是當(dāng)前高中生物新課程實施過程中亟待解決的重要且緊迫的課題。

    1、探究式課堂教學(xué)模式的涵義

    探究式課堂教學(xué)是以探究為基本特征的一種教學(xué)活動形式,探究式教學(xué)模式起源于美國著名教育家薩其曼(J.R.Suchman)對于“獨立學(xué)習(xí)者發(fā)展”的信念,他認(rèn)為科學(xué)家用來分析解決問題,探究未知世界的理性智慧可以傳授給學(xué)生。[3]該模式是指在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生積極參與科學(xué)探索的實踐過程,試圖模擬科學(xué)家分析解決問題的方法,體會科學(xué)家如何面對疑難,養(yǎng)成主動探索、主動思考、主動獲取知識和發(fā)展能力的習(xí)慣,并學(xué)會搜集和加工需要的新資料,從而獲得在真實生活情境中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的方法,進而培養(yǎng)自己的創(chuàng)新能力和實踐能力的實踐活動。

    2、探究式課堂教學(xué)模式的設(shè)計

    探究式課堂教學(xué)是探究式教學(xué)的重要組成部分,在新課程背景下,探究式課堂教學(xué)的環(huán)節(jié)比以往有更豐富的內(nèi)涵。借此,根據(jù)高中生物新教材(人教版)的特點和近期的教學(xué)實踐,筆者圍繞高中生物新課程探究式課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計談?wù)勛约旱囊娊?旨到拋磚引玉。

    (1)妙創(chuàng)問題情境,巧立探究課題。

    創(chuàng)設(shè)問題情境是組織探究活動的前提。新教材的特點之一就是在每一節(jié)的開頭都設(shè)置了“問題探討”和“本節(jié)聚焦”欄目。事實表明,任何學(xué)習(xí)愿望都是在一定問題性的情境中產(chǎn)生的,問題情境能夠誘發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的需要,極大地促進探究式課堂教學(xué)的實現(xiàn)。問題情境的創(chuàng)設(shè)講究“妙”,課題的引入關(guān)鍵在“巧”,因為妙能生趣,巧能激趣。不管是巧,還是妙,都要以實際生活、生產(chǎn)事實或經(jīng)驗為出發(fā)點。《標(biāo)準(zhǔn)》指出:“生物科學(xué)與人們的日常生活、醫(yī)療保健、環(huán)境保護、經(jīng)濟活動等方面密切相關(guān)?！币簿褪钦f,高中生物新課程注重使學(xué)生在現(xiàn)實生活的背景中學(xué)習(xí)和探究生物學(xué)。因此,教師應(yīng)聯(lián)系生活,善于為學(xué)生準(zhǔn)備好問題情境素材,設(shè)置適當(dāng)?shù)耐緩绞箤W(xué)生進入“情境”,感受解決問題的過程。如在“生命活動的主要承擔(dān)者——蛋白質(zhì)”的教學(xué)過程中,可以從最近出現(xiàn)的“大頭娃娃”引出問題,并提出課題“‘大頭娃娃’形成的原因”。接著進一步創(chuàng)設(shè)問題情境:蛋白質(zhì)有什么作用?它是怎樣形成的?為什么有些食品要添加某些氨基酸?這樣提出問題,確立課題,非常的巧,非常的妙,非常的新,所以,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣非常的高漲。

    (2)組織學(xué)生探究,提高綜合素質(zhì)。

    學(xué)生是課堂的主體,探究是學(xué)生的探究,沒有學(xué)生的主動參與,探究活動將成為空話。首先,教師應(yīng)善于利用新教材設(shè)計的豐富的探究素材:“資料分析”、“思考與討論”、“實驗”、“技能訓(xùn)練”、“探究”等,使學(xué)生多動手,多動腦,多發(fā)言,多記錄,多歸納,給予他們充分自主學(xué)習(xí)、主動探究的空間,使之體驗更多科學(xué)探究的樂趣。例如,在“酶的本質(zhì)”教學(xué)過程中,課前可布置學(xué)生收集巴斯德(L.Pasteur)、李比希(J.V.Liebig)、畢希納(E.Buchner)、薩姆納(J.B.Sumner)等科學(xué)家探索酶本質(zhì)的過程及其相應(yīng)的理論材料,并對此作出評價;課堂上由學(xué)生簡述理論要點,組織自由演說“我從酶本質(zhì)的探索過程得到的啟示……”活動。這樣的探究活動能為學(xué)生提供自我表現(xiàn)的空間,獲得探究過程的體驗。

    其次,生物學(xué)是一門建立在實驗基礎(chǔ)上的科學(xué)。因此,實驗探究是科學(xué)探究的重要環(huán)節(jié)。在實驗探究教學(xué)中,要突出培養(yǎng)學(xué)生實驗的假說能力、方案的設(shè)計能力、過程的觀察與記錄能力、討論與結(jié)論的分析能力等,充分體現(xiàn)新課程培養(yǎng)學(xué)生“過程與方法”的理念。如“核酸在細胞中的分布”的探究實驗,可讓學(xué)生——①提出假說:DNA主要分布在細胞核,RNA主要分布在細胞質(zhì)。②設(shè)計實驗:取口腔上皮細胞制作臨時裝片水解用蒸餾水沖洗涂片用吡羅紅甲基綠染色5分鐘觀察(先低倍鏡后高倍鏡)。③觀察和記錄:細胞核呈綠色,細胞質(zhì)呈紅色。④得出結(jié)論:核酸種類不同,其分布也不同。在真核細胞中,DNA主要分布在細胞核,RNA主要分布在細胞質(zhì)。

    再次,新課程強調(diào),課堂探究要取得成效,合作討論學(xué)習(xí)是不可忽視的。但目前很多學(xué)校都是大班制,學(xué)生人數(shù)多,實行分組合作討論學(xué)習(xí)時遇到不少問題。最簡單的策略是采取同位或前后學(xué)生分別組成合作小組。小組人數(shù)一般以2-6人左右為宜,教師應(yīng)根據(jù)實際情況來進行調(diào)整,但要遵循“組間同質(zhì),組內(nèi)異質(zhì),優(yōu)勢互補”的原則。即每個組中成員的組織能力、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)成績、思維活躍程度、性別等都應(yīng)盡量均衡,并確定每個成員的分工,可以采取輪換制,如主持人、記錄人、發(fā)言人、補充人等由每個成員輪流做。分好組和職務(wù)后,在進行小組合作學(xué)習(xí)前,教師還應(yīng)解釋清楚學(xué)習(xí)任務(wù),說明成功標(biāo)準(zhǔn);然后在學(xué)習(xí)過程中,教師要監(jiān)控學(xué)生的行為,及時提供幫助;最后采取過程評價與結(jié)果評價以及學(xué)生自評、小組評價和教師評價相結(jié)合的方式,公正、科學(xué)、合理地肯定學(xué)生的探究學(xué)習(xí)。

    (3)展示探究成果,交流彼此思想。

    在探究式課堂教學(xué)過程中,對于學(xué)生的探究成果要進行展示和交流,讓全體學(xué)生都可以分享成果,共享智慧,實現(xiàn)共同進步和新課程倡導(dǎo)的“全體發(fā)展”理念。正如大文豪肖伯納(G..Bernard Shaw)所說:“如果你有一個蘋果,我有一個蘋果,彼此交換,那么,每個人只有一個蘋果;如果你有一個思想,我有一個思想,彼此交換,我們每個人就有了兩個思想,甚至多于兩個思想?！?/p>

生物科學(xué)課程范文第3篇

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué) 課堂教學(xué) 實驗教學(xué) 現(xiàn)代教育技術(shù)

前言

生物信息學(xué)(Bioinformatics)是一門新興的交叉學(xué)科。廣義地說，生物信息學(xué)從事對生物信息的獲取、加工、儲存、分配、分析和解釋，并綜合運用數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)和生物學(xué)工具，以達到理解數(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觀察的科學(xué)。伴隨著21世紀(jì)的到來，生物學(xué)的重點和潛在的突破點已經(jīng)由20世紀(jì)的試驗分析和數(shù)據(jù)積累，轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)分析及其指導(dǎo)下的試驗驗證上來。生物信息學(xué)作為一門學(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。今天的實驗生物學(xué)家，只有利用計算生物學(xué)的成果，才能跳出實驗技師的框架，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)成了地球上全人類的共同財富。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)庫為載體，利用數(shù)學(xué)知識、各種計算模型，并以計算機為工具，進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)過程中要求有發(fā)達的互聯(lián)網(wǎng)和計算機作為必備條件。調(diào)查顯示國內(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年一些綜合類大學(xué)和理工類院校已率先升級到萬兆校園網(wǎng)［3］，這些都為生物信息學(xué)課程在高校開設(shè)提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。該門課程與現(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。另外，該門課程尚未完全形成成熟的課程體系，為教師學(xué)習(xí)借鑒先進的教育思想與教學(xué)實踐經(jīng)驗，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)的重點和難點。在教學(xué)中對于這部分內(nèi)容應(yīng)遵循深入淺出、避繁就簡的原則，結(jié)合具體實例分析算法，避免空洞復(fù)雜的算法講解，以免學(xué)生覺得枯燥乏味、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龍去脈，讓學(xué)生真正掌握解決問題的思路，培養(yǎng)其科學(xué)思維能力，并采用探討式教學(xué)鼓勵學(xué)生思考，通過討論與研究的方式循序漸進地掌握復(fù)雜的內(nèi)容，介紹相關(guān)的教學(xué)和物理學(xué)知識，使學(xué)生充分體會到生物信息學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系及其他學(xué)科的思想方法對于生物科學(xué)的重要性，培養(yǎng)其自覺地將其他學(xué)科的方法和思想應(yīng)用于解決生物學(xué)問題的科學(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，隨時進行知識更新，了解最新的前沿動態(tài)，掌握新方法，將最新的知識和方法教給學(xué)生。同時，也要在教學(xué)中鼓勵學(xué)生通過各種途徑自覺地關(guān)注學(xué)科發(fā)展動態(tài)，拓寬知識面，培養(yǎng)其自學(xué)能力和創(chuàng)新意識。

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、提高教學(xué)效果和充分利用現(xiàn)代化教育技術(shù)的一項基本要求。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，尤其是對于具體數(shù)據(jù)庫的介紹以及數(shù)據(jù)庫檢索、數(shù)據(jù)庫相似性搜索、序列分析和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測等內(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)生對知識的理解和掌握，提高學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的能力。同時，由于生物信息學(xué)依賴于網(wǎng)絡(luò)資源和互聯(lián)網(wǎng)上的分析工具和軟件，教室內(nèi)的多媒體計算機連接到互聯(lián)網(wǎng)，極大地提高了教學(xué)效果。但在實際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，多媒體教室也有局限性，學(xué)生主要以聽講為主，不能及時實踐，教師講解與學(xué)生實踐相脫節(jié)，如果將生物信息學(xué)課程安排在計算機房內(nèi)進行，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)生通過與教師、同學(xué)的協(xié)商討論、參與操作，能夠發(fā)現(xiàn)知識、理解知識并掌握知識。

3 采用講、練做一體化的教學(xué)模式，注重學(xué)生實踐能力的培養(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)和計算機課程教學(xué)中講、練、做一體化的教學(xué)模式，在理論教學(xué)中增加實訓(xùn)內(nèi)容，在實踐教學(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踐或先實踐后理論或邊理論邊實踐的方法，融生物信息學(xué)理論教學(xué)與實踐操作為一體，使學(xué)生的知識和能力得到同步、協(xié)調(diào)、綜合的發(fā)展。

通?？刹捎孟戎v后練的方法，即首先介紹原理、方法，之后設(shè)計相關(guān)的實訓(xùn)內(nèi)容讓學(xué)生上機實踐。對于操作性內(nèi)容和生物信息分析的方法和工具的講解可采取進行實際演示的方法，教師邊講解邊示范，學(xué)生在聽課時邊聽講、邊練習(xí)，或者教師講解結(jié)束后學(xué)生再進行練習(xí)。理論與實踐高度結(jié)合，可充分發(fā)揮課堂教學(xué)的生動性、直觀性，加深學(xué)生對知識的理解，培養(yǎng)和提高學(xué)生的實踐操作能力。

4 優(yōu)化生物信息學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)優(yōu)勢

生物信息學(xué)實驗教學(xué)主要是針對海量生物數(shù)據(jù)處理與分析的實際需要，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用生物信息學(xué)知識和方法進行生物信息提取、儲存、處理、分析的能力，提高學(xué)生應(yīng)用理論知識解決問題的能力和獨立思考、綜合分析的能力。

生物信息學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容的選擇與安排應(yīng)按照循序漸進的原則，針對特定的典型性的生物信息學(xué)問題設(shè)計，以綜合性、設(shè)計性實驗內(nèi)容為主，明確目的要求，突出重點，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和探索精神，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性為出發(fā)點，加強學(xué)生創(chuàng)新精神和實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。生物信息學(xué)實驗教學(xué)以互聯(lián)網(wǎng)為媒介、計算機為工具，全部在計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室內(nèi)完成。在教學(xué)中，充分利用網(wǎng)絡(luò)的交互特點實現(xiàn)信息技術(shù)與課程的結(jié)合。教師通過電子郵件將實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗序列、工具等傳遞給學(xué)生，學(xué)生同樣通過電子郵件將實驗報告、作業(yè)、問題和意見等反饋給教師，教師在網(wǎng)上批改實驗報告后將成績和評語發(fā)送給學(xué)生，讓學(xué)生及時了解自己的學(xué)習(xí)情況。教師可以通過網(wǎng)上論壇、聊天室和及時通訊工具QQ、MSN等對學(xué)生的實驗進行指導(dǎo)，與其討論問題等。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的生物信息學(xué)實驗教學(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)和師生的互動帶來極大的方便，提高教師的工作效率，而且可以及時了解掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，有利于教師不斷調(diào)整教學(xué)方案，達到更好的教學(xué)效果。

5 生物信息學(xué)采用無紙化考試，加強實踐能力考核

生物信息學(xué)主要是學(xué)習(xí)利用互聯(lián)網(wǎng)、計算機和應(yīng)用軟件進行生物信息分析的基本理論和基本方法?？荚囍攸c是考查學(xué)生對生物信息分析的基本方法和技能的掌握程度和對結(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踐技能考試，通過上機實踐操作重點考核學(xué)生知識應(yīng)用能力。實踐技能考試采用無紙化考試方式，學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，對序列進行生物信息分析并對結(jié)果進行解釋，不僅可考查學(xué)生對基本知識和基本原理的掌握，而且可考查學(xué)生進行生物信息分析的實際能力和分析思考能力。通過實踐技能考試，淡化理論考試，克服傳統(tǒng)的死記硬背，可促進學(xué)生注重提高理論用于實踐的綜合能力，同時可更有效地提高學(xué)生計算機應(yīng)用能力。學(xué)生成績評定大部分是以學(xué)生的考試成績?yōu)橹鳎y以對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)過程作全面地評價。因此，除采用實踐技能考試并將其作為學(xué)生成績的主要部分外，還應(yīng)加強對學(xué)生平時學(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、實踐操作能力、解決實際問題的綜合應(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，具有較強的可操作性和實踐性。在今后的教學(xué)實踐中，教師自身素質(zhì)的提高和進一步的教學(xué)改革，將會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)和意識的生物信息學(xué)人才。

參考文獻:

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

生物科學(xué)課程范文第4篇

    生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是融合理工科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)的 理論和方法逐步成長起來的邊緣性學(xué)科，其基本任 務(wù)是運用理工科原理和工程技術(shù)方法，研究和解決 醫(yī)學(xué)和生物學(xué)中的相關(guān)問題。作為一門獨立學(xué)科發(fā) 展的歷史尚不足50年，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步， 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科得到了長足的發(fā)展。它在保障人 類健康和推進疾病的預(yù)防、診斷、治療、康復(fù)等技術(shù) 進步所起的作用日益增強，已經(jīng)成為當(dāng)前醫(yī)療衛(wèi)生 健康發(fā)展的重要基礎(chǔ)和有力技術(shù)支撐。

20世紀(jì)60年代，美國一些著名大學(xué)先后開啟了生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的建設(shè)，相繼啟動了生物醫(yī)學(xué) 工程專業(yè)人才的培養(yǎng)。美國的生物醫(yī)學(xué)工程教育特 點是在技術(shù)產(chǎn)業(yè)化需求驅(qū)動建立起來的具有其自身 特性,且反映了生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科建設(shè)與發(fā)展的前 沿特征。各個學(xué)校的本科教育課程雖然具有自己的 特色,但在課程設(shè)置上大致可以分為科學(xué)基礎(chǔ)課程、 專業(yè)核心課程、關(guān)注領(lǐng)域課程、設(shè)計課程、人文與社 會科學(xué)課程、專業(yè)選修課程及其他選修課程等六 類Q_2。不同學(xué)校本科課程的主要差異體現(xiàn)在專業(yè) 選修課程及其他選修課程的設(shè)置上，各個學(xué)校根據(jù) 自身的生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的研究方向和研究水平特 點開設(shè)一些相應(yīng)的選修課程，并培養(yǎng)學(xué)生在相應(yīng)方 向上的研究探索實踐能力。這是美國生物醫(yī)學(xué)工程 本科教育的基本特點。

我國生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教育起步于20世紀(jì)80 年代,主要發(fā)源于著名工科院校的信息技術(shù)類專業(yè) 和力學(xué)專業(yè),進而逐漸形成的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教 育,后來，_些醫(yī)學(xué)院校在醫(yī)學(xué)物理和醫(yī)用計算機技 術(shù)的基礎(chǔ)上相繼開展了生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教育，于 是在我國基本上形成了這樣兩種類型的生物醫(yī)學(xué)工 程學(xué)科[4_3。上述兩類院校的生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科建 設(shè)發(fā)展模式各具側(cè)重,遵循了共同的學(xué)科基礎(chǔ),在培 養(yǎng)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才的應(yīng)用層面上有顯著特 點。相對來說,工科院校的生物醫(yī)學(xué)工程培養(yǎng)模式 注重工程技術(shù)的開發(fā)和功能拓展，醫(yī)科院校則注重 醫(yī)學(xué)與工程結(jié)合、工程技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的綜合應(yīng)用。

1 中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展思路

    生物醫(yī)學(xué)工程是一種交叉學(xué)科，交叉的學(xué)科基 礎(chǔ)及其融合的緊密程度決定了生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的 發(fā)展水平,交叉的學(xué)科發(fā)展推動著生物醫(yī)學(xué)工程學(xué) 科的發(fā)展,并且使得生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科研究領(lǐng)域變 得十分廣泛,而且處在不斷發(fā)展之中。

1.1學(xué)科發(fā)展軌跡在中國，基于電子信息工程發(fā)展而來的生物醫(yī) 學(xué)工程學(xué)科，主要包括生物醫(yī)學(xué)儀器、生物醫(yī)學(xué)信號 檢測與處理、生物醫(yī)學(xué)信息計算分析、生物醫(yī)學(xué)成像 及圖像處理分析、生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)建模與仿真、臨床治 療與康復(fù)的工程優(yōu)化方法、手術(shù)規(guī)劃圖像仿真以及 圖像導(dǎo)引手術(shù)及放療優(yōu)化等；有基于力學(xué)發(fā)展而來 的生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科，主要包括生物流體力學(xué)、生物 固體力學(xué)、運動生物力學(xué)、計算生物力學(xué)和微觀尺度 的細胞生物力學(xué)等；基于化學(xué)材料工程發(fā)展而來的 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科，主要包括生物材料學(xué)、組織工程 與人工器官、物理因子的生物化學(xué)效應(yīng)等。

1.2學(xué)科發(fā)展特點作為交叉學(xué)科的生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科，其發(fā)展的 關(guān)鍵在于交叉學(xué)科間的交叉融合。構(gòu)建一種良好的 交叉結(jié)構(gòu),對推動交叉學(xué)科的發(fā)展具有至關(guān)重要的 作用。約翰霍普金斯大學(xué)對于生物醫(yī)學(xué)工程這樣的 交叉學(xué)科的描述有一個形象的說法：交叉學(xué)科如同 在不同學(xué)科之間建立起連接橋梁,如果在河兩岸沒 有堅實的基礎(chǔ),橋是無法建立好的,對于生物醫(yī)學(xué)工 程這樣一座建立在兩個不同學(xué)科之間的橋來說,它的 發(fā)展要求具有堅實的交叉學(xué)科基礎(chǔ)和交叉學(xué)科緊密 融合深度。那么在生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科構(gòu)建良好的交 叉結(jié)構(gòu),需要選取具有理論支撐和技術(shù)支撐的主干學(xué)科進行交叉,凝練學(xué)科方向,不能大而全,過于寬泛。

目前，醫(yī)學(xué)儀器和醫(yī)學(xué)成像技術(shù)具有良好的應(yīng) 用和發(fā)展前景,應(yīng)該成為生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的重點 發(fā)展方向。醫(yī)學(xué)儀器和醫(yī)學(xué)成像設(shè)備能有力推動醫(yī) 療產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。醫(yī)療儀器和醫(yī)學(xué)成像設(shè)備是現(xiàn)代醫(yī) 療器械產(chǎn)業(yè)中的主流產(chǎn)品，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中起著主導(dǎo) 和引領(lǐng)作用。其發(fā)展水平已成為一個國家綜合經(jīng)濟 技術(shù)實力與水平的重要標(biāo)志之一。產(chǎn)業(yè)化驅(qū)動也是 學(xué)科發(fā)展的一種動力，也為學(xué)生未來職業(yè)發(fā)展奠定 良好的基礎(chǔ)?；卺t(yī)療衛(wèi)生健康事業(yè)的需求和生命 科學(xué)發(fā)展的大趨勢，生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科應(yīng)大力促進 醫(yī)學(xué)儀器和醫(yī)學(xué)成像方法的學(xué)科建設(shè),從而提升整 個學(xué)科的發(fā)展水平。

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的建設(shè)離不開一流的學(xué)術(shù)研 究和學(xué)術(shù)成果的應(yīng)用。一流的學(xué)術(shù)研究不但能提升 學(xué)科的發(fā)展水平,而且能開拓學(xué)科縱深發(fā)展,產(chǎn)生良 好的經(jīng)濟效益和社會效益，進而增強學(xué)科服務(wù)社會 發(fā)展的能力。學(xué)術(shù)研究的前瞻性和創(chuàng)新性將確保學(xué) 科建設(shè)的發(fā)展動力和趨勢以及學(xué)科發(fā)展的活力。

交叉學(xué)科往往具有不同程度的可替代性。可替 代性程度越高，交叉學(xué)科存在的必要性就越小。如 何減小生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科可替代性的程度是需要深 入思考的，是需要提升學(xué)科的特異性的。生物醫(yī)學(xué) 工程學(xué)的學(xué)術(shù)研究主要包括應(yīng)用理論研究和理論應(yīng) 用研究,應(yīng)用理論研究主要涉及生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域 所需要解決的科學(xué)問題，開展新理論、新方法的研 究。 理論應(yīng)用研究主要涉及生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域所需 要解決的科學(xué)和技術(shù)問題,借助理工科的相關(guān)理論 和方法開展應(yīng)用基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究。應(yīng)用理論研 究是理論驅(qū)動型的學(xué)術(shù)研究，理論應(yīng)用研究是應(yīng)用 驅(qū)動型的學(xué)術(shù)研究。 理論驅(qū)動型和應(yīng)用驅(qū)動型是生 物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科學(xué)術(shù)研究的兩種主要模式。 理工科 大學(xué)具有良好的理論創(chuàng)新基礎(chǔ)和強大的交叉的學(xué)科 背景，開展理論驅(qū)動型研究具有自身優(yōu)勢。醫(yī)學(xué)院 校具有豐富的醫(yī)學(xué)資源，面臨著大量需要應(yīng)用理工 知識解決的醫(yī)學(xué)問題,開展應(yīng)用驅(qū)動型研究,將很好 地實現(xiàn)與醫(yī)學(xué)的應(yīng)用融合，具有較好的臨床應(yīng)用價 值,有力推進醫(yī)學(xué)的進步與發(fā)展。各自的學(xué)術(shù)優(yōu)勢 將有利于生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科特色發(fā)展,從而增強其 不可替代的程度，實現(xiàn)學(xué)科可持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展。

1.3學(xué)科體系作為一級學(xué)科的生物醫(yī)學(xué)工程，包含學(xué)科的理 論體系和技術(shù)體系，且該體系離不開所交叉的學(xué)科 的理論體系和技術(shù)體系的支撐，此外生物醫(yī)學(xué)工程 學(xué)科理論體系和技術(shù)體系既要有學(xué)科自身的特色， 又要具有可持續(xù)發(fā)展和一定程度上的不可替代性， 這樣學(xué)科才會有旺盛的生命力。要面向醫(yī)療衛(wèi)生、 生物科學(xué)所涉及的重大、重要技術(shù)理論問題及基礎(chǔ) 應(yīng)用開展學(xué)術(shù)研究。實現(xiàn)良好的學(xué)術(shù)研究定位,形 成自己的理論體系和技術(shù)體系。

2 大數(shù)據(jù)時代的生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展

    守正創(chuàng)新是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展的必由之 路,人類已進入大數(shù)據(jù)時代,所謂大數(shù)據(jù)（big data), 或稱海量數(shù)據(jù)，是指由于數(shù)據(jù)容量太龐大和數(shù)據(jù)來 源過于復(fù)雜,無法在一定時間內(nèi)用常規(guī)工具軟件對 其內(nèi)容進行獲取、管理、存儲、檢索、共享、傳輸、挖掘 和分析處理的數(shù)據(jù)集。大數(shù)據(jù)具有“4V ”特征:①數(shù) 據(jù)容量（volume)大;②數(shù)據(jù)種類（variety)多，常常具 有不同的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)來源；③動態(tài)變化 (velocity)快,如各種動態(tài)數(shù)據(jù)，非平穩(wěn)數(shù)據(jù)，時效性 要求高;④科學(xué)價值(value)大,盡管目前利用率低, 卻常常蘊藏著新知識和重要特征價值或具有重要預(yù) 測價值。大數(shù)據(jù)是需要新的分析處理模式才能挖掘 分析出其蘊藏的重要特征信息[<3。

人體生老病死的生命過程就是一個不斷涌現(xiàn)的 生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)發(fā)生源，這種源源不斷的生物醫(yī)學(xué) 大數(shù)據(jù)的檢測、處理與分析,將給生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科 的建設(shè)與發(fā)展帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。模式識別、人 工智能、數(shù)據(jù)挖掘和機器學(xué)習(xí)的發(fā)展將帶動大數(shù)據(jù) 處理技術(shù)的進步。生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)廣泛涉及人類醫(yī) 療衛(wèi)生健康相關(guān)的各個領(lǐng)域：臨床醫(yī)療、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、 公共衛(wèi)生、醫(yī)藥研發(fā)、臨床工程、心里、行為與情緒、 人類遺傳學(xué)與組學(xué)、基因和蛋白質(zhì)組學(xué)、遠程醫(yī)療、 健康網(wǎng)絡(luò)信息等，可謂包羅萬象,紛繁復(fù)雜。生物醫(yī) 學(xué)大數(shù)據(jù)中蘊藏了種種有科學(xué)價值的信息,研究有 效的大數(shù)據(jù)挖掘的新理論、新技術(shù)和新方法,對生物 醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)和融合計算分析，充分挖掘生 物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)中的信息關(guān)聯(lián)和特征關(guān)聯(lián)和數(shù)據(jù)空間 映射關(guān)聯(lián),既能為疾病的預(yù)防、發(fā)生發(fā)展、診斷和治 療康復(fù)提供系統(tǒng)化的全新的認(rèn)識，有利于深入疾病 機理研究分析，開展個性化診療。還可以通過整合 系統(tǒng)生物學(xué)與臨床數(shù)據(jù)，更準(zhǔn)確地預(yù)測個體患病風(fēng) 險和預(yù)后,有針對性地實施預(yù)防和治療。

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科所面臨的生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)主 要包括多模態(tài)醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)、多種類醫(yī)學(xué)信號數(shù)據(jù) 以及基因和蛋白質(zhì)組學(xué)的生物信息數(shù)據(jù)。生物醫(yī)學(xué) 大數(shù)據(jù)在生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛深遠的 應(yīng)用前景,從三個方面應(yīng)用將推動生物醫(yī)學(xué)工程學(xué) 科的發(fā)展。

(1) 開展多模態(tài)影像大數(shù)據(jù)計算分析。醫(yī)學(xué)影 像學(xué)科的發(fā)展從早期看得到，到看得清，目前的看得 準(zhǔn),未來的趨勢是看得早。只有看得準(zhǔn)和看得早才 有利于臨床早期干預(yù)，提高治療預(yù)期。醫(yī)學(xué)影像大 數(shù)據(jù)計算分析在影像診斷、手術(shù)計劃、圖像導(dǎo)引、遠 程醫(yī)療和病程跟蹤將發(fā)揮越來越大的作用。

建立新的醫(yī)學(xué)影像大數(shù)據(jù)計算分析模型和數(shù)值 計算方法,挖掘多模態(tài)影像數(shù)據(jù)的特征數(shù)據(jù)和特征 關(guān)聯(lián),將會提供強有力的影像診斷分析手段,極大地 推動影像技術(shù)的發(fā)展，具有重要的臨床應(yīng)用價值和 科學(xué)價值。

(2) 開展多種類醫(yī)學(xué)信號大數(shù)據(jù)計算分析。醫(yī) 學(xué)信號大多直接產(chǎn)生于生理和病理過程中的信號， 能在不同層面上表達生理和病理相關(guān)機制特征。融 合多種醫(yī)學(xué)信號的大數(shù)據(jù)計算分析，能對生理病理 過程進行更好更全面的闡釋，不僅能深入了解生理 病理的狀態(tài)特征和過程特征，而且能實現(xiàn)個體健康 監(jiān)測和管理?？梢院芎玫亻_展回顧性研究和前瞻性 研究,推進系統(tǒng)化的醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究。實現(xiàn)強大的多 種醫(yī)學(xué)信號數(shù)據(jù)的特征挖掘及特征關(guān)聯(lián)計算分析。 大數(shù)據(jù)挖掘能夠增加準(zhǔn)確度和發(fā)現(xiàn)弱關(guān)聯(lián)的能力， 能更好地認(rèn)識生理病理現(xiàn)象和本質(zhì)。

(3) 開展基因和蛋白質(zhì)組學(xué)的生物信息大數(shù)據(jù) 計算分析。基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)和比 較基因組學(xué)的不斷發(fā)展涌現(xiàn)了海量的需要計算分析 的生物信息數(shù)據(jù)，已進入計算系統(tǒng)生物學(xué)的時代。 開展生物信息大數(shù)據(jù)計算分析，可以拓展組學(xué)研究 及不同組學(xué)間的關(guān)聯(lián)研究。從環(huán)境交互、個體生活 方式、心里行為等暴露組學(xué)，至細胞分子水平上的基 因組學(xué)、表觀組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組 學(xué)、基因蛋白質(zhì)調(diào)控網(wǎng)絡(luò),再到人類健康和疾病狀態(tài) 的表型組學(xué)等不同層面不同方向上實現(xiàn)大規(guī)模的關(guān) 聯(lián)計算分析，可以全面闡述生命過程機制,挖掘生命 過程特征及關(guān)聯(lián)特征。

生物科學(xué)課程范文第5篇

實驗是初中生物教材的重要內(nèi)容,是獲取知識和實踐創(chuàng)新的重要手段。它具有現(xiàn)象明顯、說服力強的特點,是文字表述的重要輔助,在教學(xué)中有著獨特的價值。離開了實驗,生物學(xué)的概念、原理及規(guī)律就如同空中樓閣。作為以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,蘇科版生物學(xué)新教材非常注重對學(xué)生進行實驗技能的培養(yǎng),通過觀察和實驗,不僅可以使學(xué)生加深和掌握生物學(xué)事實性知識,而且還非常有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此,即使在課時緊張的情況下,也應(yīng)盡量讓學(xué)生多動手多實踐,而絕不能把實驗做在黑板上、講在嘴巴里。首先要重視教材里的實驗課。如在“蚯蚓在什么樣的物體表面爬得最快”的探究實驗中,鼓勵學(xué)生自己去尋找不同的材料,自己去親身實驗探究。課堂上有的學(xué)生將蚯蚓放在光滑的玻璃面上,有的放在包裝盒紙板上,有的放在軟軟的海綿上,更有甚者將蚯蚓浸放在水里。通過觀察比較,直觀得出結(jié)論:姐卿在粗糙的硬紙板上爬得最快。理由是蚯蚓的運動須依靠剛毛的協(xié)助,只有在粗糙的表面才爬得快。實踐證明:初中學(xué)生對實驗有著天然的好奇心和濃厚興趣,他們樂于動手,熱衷探索,教師只要做好組織引導(dǎo),巧妙引導(dǎo),讓學(xué)生大膽實踐,學(xué)生就能通過自由自在的探究享受到成功的樂趣。其次要充分利用教材中的探究性實驗,引導(dǎo)學(xué)生進行豐富多彩的“研究性學(xué)習(xí)”。當(dāng)然這絕不是讓學(xué)生上網(wǎng)搜、直接抄、隨意編,而應(yīng)該組織學(xué)生真正參加實踐活動,以學(xué)生感興趣的生物學(xué)問題為研究主題,以個人或小組活動方式進行專題研究。通過學(xué)生的自主性、探索性的合作學(xué)習(xí),使學(xué)生主動獲取有關(guān)生物體結(jié)構(gòu)、功能及進化方面的知識。如生物學(xué)與地理等學(xué)科相結(jié)合,可以為學(xué)生設(shè)計探索生物多樣性與環(huán)境保護、植被破壞與水土流失、亂伐森林與沙塵暴肆虐的關(guān)系,以及環(huán)境污染與人類疾病發(fā)生的關(guān)系等課題,從而建立起師生平等民主、教學(xué)相長的教學(xué)關(guān)系,有效提髙學(xué)生分析問題、解決問題的能力,彰顯生物學(xué)科價值。

二、讓學(xué)生成為課程資源的開發(fā)整合者

生物世界是絢麗多彩的,因此,生物課程資源無疑也是豐富的,可以說是衣食住行、生產(chǎn)生活等無所不在。誠然,教材編者、教研人員和任課教師責(zé)無旁貸應(yīng)該依據(jù)“課程標(biāo)準(zhǔn)”有意識、有目的地開發(fā)和利用好各種課程資源,但是,如果發(fā)揮學(xué)生的主體優(yōu)勢,讓學(xué)生參與到課程資源的有效整合開發(fā),必將對學(xué)生個性品質(zhì)與創(chuàng)新精神的發(fā)展產(chǎn)生奇特的作用。如在學(xué)習(xí)“花的結(jié)構(gòu)”一課時,筆者曾發(fā)現(xiàn)一個怪現(xiàn)象:教師和學(xué)生都用鮮花實物標(biāo)本學(xué)習(xí)了花的結(jié)構(gòu),課堂氣氛也相當(dāng)活躍,但課堂檢測的反饋顯示,學(xué)生對結(jié)構(gòu)知識點的掌握并沒有預(yù)想的那么好,特別是將桃花換成百合花后,學(xué)生更是錯誤百出。教師細心回顧課堂后發(fā)現(xiàn)了癥結(jié)所在:學(xué)生帶到課堂上來的都是很容易買到的康乃馨(雖然顏色有異),導(dǎo)致學(xué)生缺少對不同種類花朵的觀察、比較與解剖,所以學(xué)習(xí)效果不佳。由此啟示教師應(yīng)該研究解決一系列與生物教學(xué)計劃相關(guān)的問題。如,生物教材所涉及的各種植物有哪些是可以通過校園種植解決的?哪些可移栽?其他標(biāo)本如何解決?校園小池塘可養(yǎng)殖哪些生物?如何分工?這樣一來,一個班的學(xué)生就可能觀察到十幾種花,在動手解剖時就能輕松掌握本課的知識重點。又如在學(xué)習(xí)《沒有細胞結(jié)構(gòu)的微小生物——病毒》一課時,很多學(xué)生都對課文提到的“病毒能幫助完成轉(zhuǎn)基因過程”這一點非常感興趣,少部分學(xué)生還能講出一點小知識,但仔細追究發(fā)現(xiàn),大多數(shù)都只停留在對“轉(zhuǎn)基因”這個名詞本身的記憶印象上,而對概念的內(nèi)涵卻知之甚少。于是我提議全班學(xué)生圍繞“轉(zhuǎn)基因技術(shù)”“基因治療”分組查找相關(guān)資料,下一課時進行小組比賽,看誰找得又多又好。結(jié)果,每個小組都能找到一些新奇有趣的資料,大家都聽得津津有味?？梢?合理地開發(fā)利用課堂生成性資源加以深化整合,有利于提高教學(xué)的有效性。自此,大部分學(xué)生都開始養(yǎng)成自覺收集學(xué)習(xí)資料的習(xí)慣,每當(dāng)學(xué)習(xí)某些內(nèi)容需要舉例說明時,通常都能有不少學(xué)生能幫上忙。教師鼓勵學(xué)生自己尋找合適的學(xué)習(xí)素材,豐富了課堂的教學(xué)資源,既開闊了學(xué)生的視野,又拓寬了他們的學(xué)習(xí)領(lǐng)域。

三、讓學(xué)生成為情境問題的主動思考者

思維能力是考查學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)高低的重要標(biāo)志。培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,教師的重要任務(wù)之一就是要善于創(chuàng)設(shè)問題情境和創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)問題,用問題激發(fā)學(xué)生的探索欲望和思考空間。例如,在學(xué)習(xí)“遺傳物質(zhì)存在于細胞核中”時,選用學(xué)生都熟悉和喜歡的節(jié)目《爸爸去哪兒》中的明星父子(父女)的圖片并提問:為什么他們長得如此相像?由此引發(fā)學(xué)生積極的思考和熱烈的討論。這時,教師便可進一步提出:那么決定子女相似于父母的遺傳信息存在于細胞的什么部位呢?通過設(shè)置懸念,觸發(fā)主動思考,激發(fā)學(xué)生的好奇心理和探求情趣,促使他們迫不及待地想繼續(xù)探索,由此順理成章地引導(dǎo)學(xué)生主動參與閱讀、理解課文。順勢結(jié)合課文中提供的相關(guān)圖文資料信息,提問:“你知道克隆是怎么回事嗎?克隆羊多莉是怎么產(chǎn)生的?請觀看影片《小羊多莉的身世》?！睂W(xué)生帶著問題觀看視頻,對分析解決“細胞核是遺傳信息庫”這個難點問題有很大的幫助,而且直觀的影像讓學(xué)生清楚了遺傳物質(zhì)存在于細胞核中,使學(xué)生對整個克隆過程有了更深刻的理解,也催生著學(xué)生更深人的思考。接著教師拓展提問:“你們對爭議比較多的克隆人這一事件有哪些看法?請各小組收集有關(guān)信息,闡明你們的觀點?！备餍〗M學(xué)生在積極準(zhǔn)備了一個星期后,將各自的觀點帶到了課堂上,爭相發(fā)表自己的觀點,展示支持的證據(jù),下課時大家還意猶未盡,我為他們能夠收集到如此豐富的資料而感到驚奇,這說明了學(xué)生們對周圍熱點問題的關(guān)心。在這個過程中教師并沒有發(fā)表任何見解,也無需告訴他們什么是對什么是錯,也不要求他們有一個最終的標(biāo)準(zhǔn)答案或者掌握什么新的知識,教學(xué)應(yīng)該重在學(xué)習(xí)過程,重在知識技能的應(yīng)用,重在親自參與探索性實踐活動,獲得感悟和體驗,而不是僅僅接受別人傳授的經(jīng)驗。

四、總結(jié)