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生物信息學(xué)的理解范文第1篇

關(guān)鍵詞：高中生物學(xué)教學(xué)；動(dòng)物和人體生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)；心理健康教育；認(rèn)識(shí)與體會(huì)

G633.91

促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的主要方面，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行心理健康教育和素質(zhì)教育的具體體現(xiàn)。除了專業(yè)心理學(xué)教師外，生物學(xué)教師在教學(xué)過程中，也可遵循學(xué)生的學(xué)習(xí)心理規(guī)律，結(jié)合學(xué)科內(nèi)容及根據(jù)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，有意識(shí)地挖掘可滲透的教學(xué)內(nèi)容，在授予學(xué)生一定的知識(shí)與技能，發(fā)展其智力與能力的同時(shí)，針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的問題進(jìn)行心理健康教育，培養(yǎng)學(xué)生良好的心理素質(zhì)。在高中生物學(xué)教學(xué)中滲透心理健康教育具有獨(dú)特的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，生物學(xué)教師應(yīng)更加深入地鉆研教材，挖掘可教育的內(nèi)容，對(duì)學(xué)生既給予知識(shí)上的教育，也幫助他們身心全面健康地成長(zhǎng)。但也應(yīng)注意，在教學(xué)中進(jìn)行心理健康教育滲透的內(nèi)容，需是教學(xué)素材中所蘊(yùn)含的，須避免拋開教材侈談心理健康教育問題。所以，作為生物學(xué)教師也應(yīng)該努力學(xué)習(xí)和運(yùn)用心理學(xué)理論，不斷提高理論素養(yǎng)和教學(xué)能力，科學(xué)處理好教材，使學(xué)生在知識(shí)、能力和行為素質(zhì)、心理素質(zhì)等各方面得到全面和諧的發(fā)展。筆者就人教版高中生物學(xué)教材 “動(dòng) 物和人體生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)”一章教學(xué)中如何滲透心理健康教育談?wù)務(wù)J識(shí)與體會(huì)。

一、結(jié)合人類大腦結(jié)構(gòu)的教學(xué)。培養(yǎng)學(xué)生的自信心

在“通過神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)”中，可結(jié)合人腦的結(jié)構(gòu)和功能講述：人類的大腦重量約為 1.5kg，大腦皮層的表面積約為2000em ，其中含有 150多億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞，這些特點(diǎn)人人幾乎都是相同的。即使是牛頓的大腦，無論從體積、重量、還是構(gòu)造上都與其他同齡人無多大區(qū)別。著名教育家布魯姆根據(jù)實(shí)驗(yàn)與研究認(rèn)為，除了天才兒童和低常兒童各占2% ～3%外，其余95%左右的學(xué)生在學(xué)習(xí)能力方面是相差無幾的，學(xué)習(xí)成績(jī)的優(yōu)劣，非智力因素起著決定性作用。

讓學(xué)生通過對(duì)人類大腦的了解，明確大腦的先天發(fā)育情況是基本相同的，學(xué)生個(gè)體間之所以成績(jī)不同，與個(gè)體的后天努力以及心理素質(zhì)的影響有很大的關(guān)系。這也是一次對(duì)學(xué)生發(fā)奮讀書的很好動(dòng)員，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。

二、結(jié)合學(xué)生自身體會(huì)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)記憶方法

在“人腦的高級(jí)功能”教學(xué)中，可由學(xué)生自學(xué)教材內(nèi)容，明確人類大腦皮層的言語(yǔ)區(qū)，以及W習(xí)和記憶的概念、記憶的形式等，并讓學(xué)生談淡自己在學(xué)習(xí)中是如何記憶的。通過交流，使學(xué)生認(rèn)識(shí)有效的學(xué)習(xí)記憶需注意以下幾個(gè)方面：①善于用腦。不宜長(zhǎng)時(shí)間只學(xué)習(xí)同一內(nèi)容，要交換腦力活動(dòng)的內(nèi)容，要在課后及時(shí)復(fù)習(xí)，動(dòng)用各種器官反復(fù)復(fù)習(xí)，強(qiáng)化所學(xué)知識(shí)在大腦皮層形成條件反射。②勤于用腦。遇事多想多問，先想后問，使神經(jīng)系統(tǒng)充分發(fā)揮作用，思維越來越敏捷，記憶更加深刻。③合理安排作息時(shí)問。合理安排學(xué)習(xí)、體育運(yùn)動(dòng)、休息和睡眠等的時(shí)間，注意勞逸結(jié)合，養(yǎng)成良好的有規(guī)律的生活習(xí)慣，這樣對(duì)學(xué)習(xí)效率的提高、神經(jīng)系統(tǒng)的保護(hù)以及整個(gè)身心的健康發(fā)展有益。通過交流，不僅使學(xué)生很好地認(rèn)識(shí)自己在學(xué)習(xí)方法和技巧上的一些不足，又可以學(xué)習(xí)借鑒其他同學(xué)的一些做法，并認(rèn)同人類的學(xué)習(xí)和記憶是有規(guī)律可循的。

三、結(jié)合科學(xué)史教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的承受能力

“自古雄才多磨難，從來紈绔少偉男”。在教學(xué)活動(dòng)中要設(shè)法培養(yǎng)學(xué)生承受挫折的能力，使他們?cè)谟龅酱煺蹠r(shí)不至于對(duì)人生和社會(huì)失去信心。其中可結(jié)合“生物科學(xué)史”，培養(yǎng)學(xué)生承受挫折的能力。

例如，在 “激 素調(diào)節(jié)的發(fā)現(xiàn)”教學(xué)中，教師可設(shè)計(jì)若干問題引領(lǐng)學(xué)生置身于科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷程中，體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，認(rèn)同“機(jī)遇只偏愛那種有準(zhǔn)備的頭腦 ”的觀點(diǎn)。

通過科學(xué)史的學(xué)習(xí)，使學(xué)生明確受挫、失敗和成功的內(nèi)在聯(lián)系，引導(dǎo)他們學(xué)會(huì)合理認(rèn)識(shí)挫折，正確對(duì)待挫折，以此教育他們 “道路是曲折 的，前途是光明的”。敢于質(zhì)疑，一定要樹立堅(jiān)定的信心和克服困難、勇于戰(zhàn)勝困難的毅力。同時(shí)，使他們懂得一個(gè)人具備堅(jiān)韌不拔的意志品質(zhì)和創(chuàng)新的科學(xué)精神是多么的重要，這也是一個(gè)科學(xué)事實(shí)的發(fā)現(xiàn)或成功的關(guān)鍵因素。

四、建立血糖調(diào)節(jié)模型，體驗(yàn)合作的樂趣

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式往往是以教師為中心，學(xué)生缺少相互問交流、合作的機(jī)會(huì)，不利于學(xué)生間的人際互動(dòng)，不利于培養(yǎng)學(xué)生良好的人際關(guān)系。在教學(xué)中如果將全班學(xué)生分為若干個(gè)學(xué)習(xí)小組就能較好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)授課的缺陷。

例如，在“激素調(diào)節(jié)的實(shí)例”教學(xué)中，設(shè)計(jì)“血糖平衡的調(diào)節(jié)”，可利用學(xué)習(xí)小組建立血糖調(diào)節(jié)的模型，（為節(jié)約課堂時(shí)問）相關(guān)材料可讓學(xué)生在課前準(zhǔn)備好，小組內(nèi)學(xué)生可根據(jù)自己的理解示范活動(dòng)方式，生生間進(jìn)行討論和交流，最后由小組代表交流模型構(gòu)建的過程和結(jié)果，并在黑板上繪圖或?qū)嵨镎故?，講述血糖調(diào)節(jié)的機(jī)理。通過模型構(gòu)建引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，在小組合作中不僅可加深各自對(duì)知識(shí)的理解和掌握，也能從中體驗(yàn)生生間交流團(tuán)結(jié)合作的樂趣，使他們經(jīng)歷愉悅的學(xué)習(xí)過程，這一過程本身就是一種心理健康教育。

善于利用“科學(xué) 技術(shù)社會(huì)”，遠(yuǎn)離在“神經(jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)的關(guān)系”一節(jié)的教學(xué)中，可利用教材中“科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)”涉及的“拒絕，慎用心理藥物”開展一次預(yù)防宣傳教育活動(dòng)，通過觀看錄像資料，以生動(dòng)形象的事例，把販毒、吸毒人員的可悲下場(chǎng)活生生地展現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)生對(duì)的危害有更深刻的認(rèn)識(shí)。

實(shí)際上許多青少年是因好奇或在心情煩悶、彷徨無助等情況下被社會(huì)不良分子利用而吸毒的，利用教材的這份素材并借助多媒體、圖片資料等進(jìn)行心理健康教育不但能幫助少數(shù)學(xué)生解決心理問題，而且能提高學(xué)生的心理健康水平，培養(yǎng)他們健康的人格，遠(yuǎn)離的危害。

五、開展課外的實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的多種能力

生物學(xué)科是一門重視實(shí)踐和創(chuàng)造的學(xué)科，生物學(xué)課外活動(dòng)更應(yīng)重視實(shí)踐。在實(shí)踐活動(dòng)中，使學(xué)生學(xué)會(huì)觀察、分析各種生物學(xué)現(xiàn)象，并能搜集、參閱大量資料去說明和解決相關(guān)生物學(xué)問題，促進(jìn)學(xué)生的觀察能力、自學(xué)能力、思維能力及獨(dú)立工作能力的發(fā)展，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

例如，聯(lián)系免疫學(xué)在器官移植中的應(yīng)用，師生通過討論，認(rèn)識(shí)：要解決器官的排異問題、克服免疫抑制藥物對(duì)人體免疫力的影響，以及通過器官克隆等方法解決供體器官來源問題都離不開科學(xué)技術(shù)的發(fā)展；解決目前供體器官嚴(yán)重不足的問題需要人們科學(xué)地認(rèn)識(shí)器官移植，更需要喚醒人們心靈深處的愛心。

最后，可要求學(xué)生搜集關(guān)于器官移植方面的資料，在校內(nèi)舉辦一次相關(guān)的宣傳活動(dòng)。通過活動(dòng)，使學(xué)生進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的鞏固，更重要的是實(shí)踐活動(dòng)使學(xué)生走出校門，將書本知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系起來，并運(yùn)用知識(shí)，克服困難，提出合理化建議，多方面提高他們的科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李鐵軍. 生物 動(dòng)物和人體生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)[J]. 招生考試通訊：高考版， 2014（6）：25-26.

生物信息學(xué)的理解范文第2篇

關(guān)鍵詞：新課程改革 學(xué)習(xí)積極性 物理教學(xué) 創(chuàng)新教育

我國(guó)新一輪的基礎(chǔ)教育課程改革正在全面實(shí)施當(dāng)中，新的課程體系著重滲透著全面、和諧和創(chuàng)新的理念，這給當(dāng)前中學(xué)物理教師教育帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

作為中學(xué)物理教育工作者，強(qiáng)烈的責(zé)任感迫使我們不得不進(jìn)入無限的思索之中。我們到底應(yīng)該怎樣做，才能激發(fā)學(xué)生們學(xué)習(xí)物理的積極性，才能培養(yǎng)他們學(xué)習(xí)物理的強(qiáng)烈興趣，才能從本質(zhì)上解決他們學(xué)習(xí)物理的苦惱與無奈。以下是作者近幾年在中學(xué)教授物理的過程中，總結(jié)的一些經(jīng)驗(yàn)，與大家一起分享。

一、學(xué)會(huì)從欣賞的角度去評(píng)價(jià)每一位學(xué)生

面對(duì)新的課程改革，我們的評(píng)價(jià)要多方面多角度的展開，不能停留在只看學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的好壞上。現(xiàn)在的教育改革要求我們改變教育理念，建立新型的師生關(guān)系，讓教師成為學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的欣賞者。陶行知有一句話：“你的教鞭下有瓦特，你的冷眼里有牛頓，你的譏笑中有愛迪生。”這句話是在告誡我們，對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)要多運(yùn)用一些鼓勵(lì)的語(yǔ)言，讓學(xué)生感受到老師在欣賞我，在期待著我，這樣才能增加學(xué)生的自信心，才能使他們的學(xué)習(xí)成績(jī)有所提高。

二、教師在日常的物理教學(xué)過程中，要真正做到“以人為本”

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人，教師是學(xué)習(xí)的組織者和引導(dǎo)者。教師在組織和引導(dǎo)的過程中要充分尊重學(xué)生的主體地位，激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，正確承認(rèn)、認(rèn)清學(xué)生之間存在的差異。同時(shí)教師還要高度尊重學(xué)生的人格，尊重學(xué)生的自主性、主動(dòng)性，把學(xué)生作為真正的教育主體，以學(xué)生為出發(fā)點(diǎn)和歸宿，以學(xué)生的發(fā)展（包括知識(shí)、能力、個(gè)性、創(chuàng)造性等）為中心，一切教育措施和教育條件都是為了學(xué)生的全面發(fā)展與個(gè)性充分發(fā)揮而選擇和設(shè)計(jì)的，同時(shí)學(xué)生在教學(xué)過程中能夠與教師一起選擇、設(shè)計(jì)和完成多種教學(xué)活動(dòng)，做到師生互動(dòng)、生生互動(dòng)，從而使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的真正主人。物理教育的目標(biāo)是多元化的，其宗旨不是讓每一個(gè)學(xué)生都成為物理學(xué)家，但可以讓他們有選擇、有區(qū)分地掌握有價(jià)值的物理學(xué)，以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

三、教師在課堂上要積極培養(yǎng)學(xué)生的懷疑精神，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)問

在美國(guó)哈佛大學(xué)師生中流傳著這樣一句名言：教育的真正目的是讓人不斷提出問題和思索問題，而懷疑是創(chuàng)新的心理動(dòng)力，是思維獨(dú)立性、自主性的體現(xiàn)，是發(fā)問的前提。我國(guó)物理學(xué)家周培源說過，“如果把牛頓力學(xué)看成是至善至美的，相對(duì)論和量子力學(xué)就不會(huì)出現(xiàn)”。同樣，諾貝爾獎(jiǎng)得主李政道、楊振寧通過懷疑宇稱守恒定律的普遍性才著力研究弱相互作用下宇稱不守恒并獲得成功的。因此，在物理教學(xué)過程中，教師要大力激發(fā)學(xué)生的懷疑精神，活躍物理文化的傳播與發(fā)展。

四、教師的教學(xué)手段要現(xiàn)代化

信息時(shí)代知識(shí)更新的速度不斷加快，學(xué)生要學(xué)習(xí)的東西逐漸增多，學(xué)校教育必須提高課堂教學(xué)的效率，從擴(kuò)大課堂教學(xué)的內(nèi)容入手，開闊學(xué)生的視野，讓學(xué)生在有限的時(shí)間里學(xué)到更多的東西，而這僅僅依靠傳統(tǒng)的教學(xué)手段是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，我們必須充分有效地利用各種現(xiàn)代信息傳輸技術(shù)把有關(guān)學(xué)科的相關(guān)信息傳遞給學(xué)生，使學(xué)生能利用這些信息去進(jìn)行各種創(chuàng)新活動(dòng)。

五、教師在日常的物理教學(xué)過程中要建立激勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新的教學(xué)評(píng)價(jià)體系

創(chuàng)新教育，指的是以培養(yǎng)人的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新力為基本價(jià)值取向的教育，其核心是在全面實(shí)施素質(zhì)教育的進(jìn)程中，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。這里的創(chuàng)新，與科學(xué)家、藝術(shù)家所從事的創(chuàng)新是有區(qū)別的。創(chuàng)新教育的“創(chuàng)新”是指通過對(duì)學(xué)生施以系統(tǒng)的教育和影響，使學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)對(duì)自己來說是新的知識(shí)、新的事物、新的思想和新的方法，并掌握“發(fā)現(xiàn)”的方法，具備“發(fā)現(xiàn)”的能力，為將來成為“創(chuàng)新型”人才奠定全面的素質(zhì)基礎(chǔ)。

教師在日常的物理教學(xué)過程中要建立激勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新的教學(xué)評(píng)價(jià)體系，需從兩方面進(jìn)行改革：一方面要改革教育內(nèi)容，增強(qiáng)考試內(nèi)容的選擇性，讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣、愛好、特長(zhǎng)、能力選擇不同的考試內(nèi)容，使學(xué)生的素質(zhì)通過考試體現(xiàn)出來。另一方面要建立完善的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)就是“指揮棒”，教師要根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)去施教，學(xué)生要根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)去學(xué)習(xí)，教育行政部門要根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)去衡量一個(gè)學(xué)校的辦學(xué)水平。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)具有客觀性、指導(dǎo)性和激勵(lì)性。只有建立完善的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，才能發(fā)揮教學(xué)評(píng)價(jià)的導(dǎo)向和激勵(lì)作用，才有利于形成學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展所必需的寬松環(huán)境和自由空間。

參考文獻(xiàn)：

［1］金玉新.在中學(xué)物理教育中滲透人文教育［J］.科技資訊.2008.28.

［2］李強(qiáng).新課程改革下教師應(yīng)引起的幾點(diǎn)思考［J］.黑河教育.

［3］張奠宙.楊振寧文集（下冊(cè)）［M］.上海:華東師范大學(xué)出版社，1998.

生物信息學(xué)的理解范文第3篇

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué) 交叉學(xué)科 學(xué)生培養(yǎng)

一、生物信息學(xué)的產(chǎn)生

生物學(xué)是一門古老的學(xué)科，在人類歷史發(fā)展的長(zhǎng)河中，人類從未停止過對(duì)生命奧秘的探索。人們逐漸認(rèn)識(shí)到，雖然生物種類多種多樣，但是它們的最基本分子卻是相同的。DNA、RNA和蛋白質(zhì)等分子構(gòu)成了生命的基本單位，再由細(xì)胞到組織、器官，最后器官系統(tǒng)組成完整的生物體。

傳統(tǒng)的生物學(xué)研究中，由于受到技術(shù)水平的限制，生物學(xué)家多采用低通量的生物實(shí)驗(yàn)方法，其研究對(duì)象通常是一個(gè)基因或者幾個(gè)基因組成的通路。在這種情況下，實(shí)驗(yàn)后的簡(jiǎn)單觀察就可以滿足研究需要。隨著生物研究的不斷深入，積累了大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，人們不禁想到，如何把不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果整合起來？另一方面，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，大量新興技術(shù)出現(xiàn)，產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)。例如90年代興起的基因芯片技術(shù)，單張芯片就可以測(cè)定成千上萬(wàn)個(gè)基因在某一狀態(tài)下的表達(dá)情況。1990年啟動(dòng)的人類基因組計(jì)劃更為生命科學(xué)的研究提供了海量的序列數(shù)據(jù)。面對(duì)如此多的數(shù)據(jù)，以前依靠生物實(shí)驗(yàn)研究單個(gè)或幾個(gè)基因的方法很難再適用，生命科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息科學(xué)等若干學(xué)科的交叉學(xué)科――生物信息學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。生物信息學(xué)以計(jì)算機(jī)、統(tǒng)計(jì)、模式識(shí)別等方法為手段，以生物數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，通過對(duì)大量生物數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、處理和分析，提取其中有意義的生物知識(shí)[1]，從而最終揭示蘊(yùn)藏在核酸序列和蛋白質(zhì)序列中的信息，對(duì)了解生命活動(dòng)的基本規(guī)律出貢獻(xiàn)。

二、生物信息學(xué)在生命科學(xué)研究中的作用

作為一門新興的學(xué)科，大家對(duì)生物信息的作用并不十分明確。很多人認(rèn)為生物信息學(xué)只是為實(shí)驗(yàn)科學(xué)服務(wù)。從廣義上講，這種說法也不無道理，但是生物信息學(xué)并不是實(shí)驗(yàn)科學(xué)的附屬品，與生物實(shí)驗(yàn)一樣，它也是解決生物問題的一種手段。為了解決生物問題，生物學(xué)家依靠的是實(shí)驗(yàn)臺(tái)，生物信息學(xué)家依靠的是計(jì)算機(jī)。

在生命科學(xué)的發(fā)展過程中，以分子生物學(xué)的產(chǎn)生為界，可以分為傳統(tǒng)生物學(xué)和現(xiàn)代生物學(xué)。傳統(tǒng)生物學(xué)和現(xiàn)代生物學(xué)取得的成就為生命科學(xué)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)以來，人們一度認(rèn)為只要把各種生物基因組的全部堿基排列順序測(cè)定清楚，生命的遺傳奧秘就會(huì)顯露無余，但是真實(shí)的情況遠(yuǎn)不像想象的那樣簡(jiǎn)單。人類的個(gè)體發(fā)育開始于一個(gè)單細(xì)胞受精卵，受精卵經(jīng)過一系列的細(xì)胞分裂和分化，產(chǎn)生具有不同形態(tài)和功能的細(xì)胞，不同細(xì)胞之間相互作用構(gòu)成各種組織和器官。雖然人類基因組中有兩萬(wàn)多個(gè)基因，但是在單個(gè)細(xì)胞當(dāng)中，同時(shí)起作用的基因往往是很少的。有些基因只在特定階段起作用，有些基因只在特定組織起作用。只關(guān)心某個(gè)基因或蛋白的功能是不夠的，因?yàn)樵诓煌瑫r(shí)空條件下，同一個(gè)基因或蛋白的功能可能不同。生物是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，其表型和功能不僅體現(xiàn)于基因數(shù)量和序列的不同，更體現(xiàn)在基因、蛋白以及其他生物分子之間的相互作用之中。因此，把研究對(duì)象當(dāng)成一個(gè)整體，系統(tǒng)地分析內(nèi)部的相互關(guān)系尤其重要。但是無論是傳統(tǒng)生物學(xué)還是現(xiàn)代生物學(xué)，都是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，生物學(xué)的發(fā)展中缺乏一種系統(tǒng)思想。生物信息學(xué)可以從大量生物數(shù)據(jù)中提取有意義的生物知識(shí)，通過對(duì)已有數(shù)據(jù)的總結(jié)，進(jìn)一步推測(cè)生物體的某些性質(zhì)和變化趨勢(shì)，生物信息學(xué)為大量生物數(shù)據(jù)的整合提供了可能，與生物實(shí)驗(yàn)一樣，是生物研究中的一種重要途徑。

三、生物信息學(xué)學(xué)生的培養(yǎng)

生物信息學(xué)是一門交叉學(xué)科，要求學(xué)生具有較好的分子生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)素養(yǎng)，目前國(guó)內(nèi)只有少數(shù)幾個(gè)學(xué)校設(shè)立了生物信息學(xué)本科專業(yè)，大部分的學(xué)生都是進(jìn)入研究生階段才開始生物信息學(xué)的培養(yǎng)。在進(jìn)入生物信息學(xué)專業(yè)前，本科階段可能接受過計(jì)算機(jī)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、信息學(xué)、生物學(xué)等某一方面的教育，但要進(jìn)行生物信息學(xué)的研究，大多需要補(bǔ)充其他方面的知識(shí)。

生物信息學(xué)研究可以分為兩類：第一，在深刻理解生物問題的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算技術(shù)解決生物問題，第二，為生物學(xué)家提供性能更好的方法（算法）。理工科背景學(xué)生的生物知識(shí)較少，但是對(duì)于各種計(jì)算方法的原理和使用非常熟悉，對(duì)于這類學(xué)生的培養(yǎng)，第二類問題比較適合他們?nèi)腴T。在生物信息領(lǐng)域，有很多經(jīng)典的分類問題。這些問題已經(jīng)明確了分類目標(biāo)，并且大都有通用的數(shù)據(jù)集。但是這類工作也受到了生物學(xué)家的質(zhì)疑，因?yàn)榇蟛糠止ぷ鞫际前岩延械慕?jīng)典算法用在生物數(shù)據(jù)上，由于對(duì)生物問題不夠了解，最后成為只有做生物信息的人才看的方法。這也在一定程度上導(dǎo)致了部分生物學(xué)家對(duì)生物信息存在偏見，認(rèn)為生物信息就是提出新算法，做一些數(shù)據(jù)庫(kù)。要想真正讓生物學(xué)家認(rèn)識(shí)到生物信息學(xué)的重要性，就要以解決生物問題為根本出發(fā)點(diǎn)，即使是做預(yù)測(cè)方法，也要建立在解決生物問題的基礎(chǔ)上。做出更好預(yù)測(cè)方法的關(guān)鍵是深入理解生物問題并抓住關(guān)鍵特征。舉個(gè)例子，要把男生和女生分開，我們可以根據(jù)很多特征，比如身高、體重、頭發(fā)長(zhǎng)短，雖然大多數(shù)情況下來說，男生比女生高、比女生重、比女生頭發(fā)短。但是只基于這些特征還是會(huì)造成很多的分類錯(cuò)誤，因?yàn)檫@些特征不是男生女生差別的最根本因素。如果我們是根據(jù)性染色體來分，那正確率的提高就非常顯著了。在預(yù)測(cè)問題中，利用五花八門的方法并不是關(guān)鍵，如何能夠?qū)ι飭栴}深入了解并找到關(guān)鍵特征，才是最主要的。

作為一門新興的學(xué)科，大家對(duì)生物信息的了解還很少，很多人對(duì)它的定位也不同。但既然是生物信息，就是先生物后信息，可見生物的重要性。所以，在生物信息的研究過程中，對(duì)生物問題只限于表面地理解，勢(shì)必不能做出好的工作。只有對(duì)生物問題有了深入了解，才能發(fā)現(xiàn)其中的問題。能夠找到值得做的問題，可以說工作已經(jīng)成功了一大半。當(dāng)然，解決問題過程中也會(huì)有很多困難，比如發(fā)現(xiàn)了值得研究的課題，但在解決的過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)某些數(shù)據(jù)無法獲得，或者某些技術(shù)超出了自己的能力范圍。在這種情況下，可以首先想想有沒有其它變通的辦法可以解決問題，如果經(jīng)過慎重的考慮都無法找到，就要果斷的放棄。這里要強(qiáng)調(diào)一定要慎重考慮，不能遇到一點(diǎn)困難就放棄。

相比理工科背景的學(xué)生，生物背景的學(xué)生有著扎實(shí)的生物學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)。但是如果是從本科階段直接進(jìn)入生物信息學(xué)，由于還沒有進(jìn)行過實(shí)驗(yàn)操作，他們對(duì)生物問題的理解也很難非常深入。不管是理工科背景還是生物背景的學(xué)生，豐富的生物學(xué)知識(shí)都是進(jìn)行好的生物信息學(xué)研究的前提。在培養(yǎng)學(xué)生時(shí)不可忽視對(duì)其基礎(chǔ)生物學(xué)知識(shí)的傳授和教育，并適當(dāng)引導(dǎo)其對(duì)生物學(xué)問題的思考。生物學(xué)問題可以很大也可以很小。大的生物學(xué)問題任何一個(gè)懂得基礎(chǔ)生物學(xué)知識(shí)的人都可以提出，但也是最難解決的，比如到底是什么改變使細(xì)胞惡變，自身免疫病是如何形成的，心血管病糖尿病等復(fù)雜疾病是如何發(fā)生的，為何有人容易生某種病而其他人不易感。小的生物學(xué)問題就是各自領(lǐng)域的具體研究課題，比如表觀遺傳學(xué)領(lǐng)域的DNA去甲基化酶是否存在，基因表達(dá)調(diào)控領(lǐng)域的轉(zhuǎn)錄起始頻率是如何決定的，RNA領(lǐng)域的大量非編碼RNA的作用，蛋白修飾領(lǐng)域新發(fā)現(xiàn)的修飾如何調(diào)控蛋白的功能等等。在腦中提出并試圖思考一系列大大小小的生物學(xué)問題是對(duì)學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的第一步。這些問題的產(chǎn)生的前提是對(duì)生物學(xué)知識(shí)的熟悉掌握。然而在對(duì)學(xué)生培養(yǎng)的過程中沒必要也不可能告訴他們所有的知識(shí)，生物學(xué)知識(shí)教育的原則是為他們打開門，當(dāng)他們思考問題的時(shí)候知道去哪里找到相關(guān)的知識(shí)。

另一方面，只有生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和問題是不夠的。很多問題在生物信息學(xué)產(chǎn)生之前就存在了，傳統(tǒng)的方法無法帶給人們問題的答案。人們一直期待新的方法去理解和解決這些問題。生物信息學(xué)的產(chǎn)生無疑提供給人們另一種思考生物問題的方式，為一些經(jīng)典問題的解決提供了可能。例如最近的大規(guī)模的腫瘤基因組測(cè)序和分析使我們發(fā)現(xiàn)了很多新的腫瘤相關(guān)基因[2]。對(duì)于生物背景的學(xué)生，在教學(xué)中要把這樣的例子介紹給學(xué)生，生物背景的學(xué)生在理解信息學(xué)理論方面會(huì)存在困難。最初很難要求他們理解所有具體過程。但是至少要讓他們知道這些方法的基本原理，還有在什么情況下使用。這樣在以后的研究中遇到類似問題才能想到應(yīng)該選擇什么樣的信息學(xué)工具去解決，在具體應(yīng)用過程中加深對(duì)整個(gè)過程的理解。生物背景的學(xué)生如果想成為生物信息學(xué)專家，只會(huì)應(yīng)用是不夠的，補(bǔ)充一些計(jì)算機(jī)、統(tǒng)計(jì)、信息方面的基礎(chǔ)知識(shí)是必不可少的。

生物信息學(xué)是一門仍處在快速發(fā)展之中的學(xué)科。還沒有一本教材能夠滿足生物信息學(xué)教學(xué)的需要，生物信息學(xué)立足于分子生物學(xué)、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)等學(xué)科，所以學(xué)生要先對(duì)這些學(xué)科的基本概念和系統(tǒng)有一個(gè)較為全面和直觀的認(rèn)識(shí)，為日后的科研打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外，培養(yǎng)過程中要包括大量的實(shí)例介紹，對(duì)一些重要的應(yīng)用還加以詳細(xì)解剖，使得同學(xué)們不再僅掌握理論，而是能夠?qū)W會(huì)如何在實(shí)際工作中靈活應(yīng)用這些理論。在此基礎(chǔ)之上，向同學(xué)們推薦一些最新的論文、期刊、參考讀物和相關(guān)的學(xué)術(shù)報(bào)告，讓同學(xué)們能夠切身感受到學(xué)科發(fā)展的前沿，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。21世紀(jì)是生命科學(xué)的時(shí)代，也是信息科學(xué)的時(shí)代。生物信息學(xué)在這樣的歷史條件下產(chǎn)生并壯大，它作為多個(gè)領(lǐng)域的交叉新興學(xué)科，對(duì)生命科學(xué)研究有著巨大的推動(dòng)力。生物信息學(xué)是一門應(yīng)用性非常強(qiáng)的學(xué)科，也是一門非常活躍的前沿學(xué)科，良好的教學(xué)效果必須以先進(jìn)的內(nèi)容體系為基礎(chǔ)，我們應(yīng)時(shí)刻注意以科研促進(jìn)教學(xué)，教學(xué)科研相長(zhǎng)，使教學(xué)研究達(dá)到更高的水平。

[參考文獻(xiàn)]

[1]蔣彥等.基礎(chǔ)生物信息學(xué)及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社,2003

生物信息學(xué)的理解范文第4篇

關(guān)鍵詞 生物信息學(xué) 教學(xué)改革 醫(yī)學(xué) 教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：Q811-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，人類及模式生物基因組計(jì)劃的全面實(shí)施，使分子生物學(xué)數(shù)據(jù)以爆炸性速度增長(zhǎng)。面對(duì)基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、基因芯片、分子進(jìn)化等大量的生物信息，在計(jì)算機(jī)科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及生物分析技術(shù)的相互作用和滲透下，誕生了一門嶄新的學(xué)科――生物信息學(xué)（Bioinformatics）。生物信息學(xué)利用計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)，以數(shù)據(jù)庫(kù)為載體，運(yùn)用數(shù)學(xué)算法和計(jì)算模型，研究生物信息數(shù)據(jù)的獲取、處理、存儲(chǔ)、分發(fā)、分析和解釋等方面，進(jìn)而闡明和解釋龐雜的生物數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的意義。生物信息學(xué)跨越了整個(gè)生命科學(xué)領(lǐng)域，近年來在醫(yī)藥學(xué)研究中發(fā)揮了不可替代的作用，無論是從分子生物學(xué)的角度闡述病因，還是對(duì)疾病的預(yù)防、診斷、治療與新藥研發(fā)都將產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用，醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)必然在未來的醫(yī)學(xué)研究中處于關(guān)鍵地位，但生物信息學(xué)的理工科特性決定了該課程在醫(yī)學(xué)教育中開展的難度。本文結(jié)合醫(yī)學(xué)院校特色和生物信息學(xué)課程特點(diǎn)，探討開設(shè)醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)課程的必要性，分析生物信息學(xué)課程在教學(xué)實(shí)踐中存在的問題，提出本校開展生物信息學(xué)教學(xué)的實(shí)施方法。

1 醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容

1.1 疾病基因的發(fā)現(xiàn)與鑒定

約有6000種以上的人類疾患與特異基因的改變有關(guān)，某些關(guān)鍵性基因或其產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)功能異常，可以直接或間接地導(dǎo)致疾病的發(fā)生。使用基因組信息學(xué)的方法通過超大規(guī)模計(jì)算是發(fā)現(xiàn)新基因的重要手段。例如：通過構(gòu)建腫瘤cDNA文庫(kù)或表達(dá)序列標(biāo)簽（expression sequence tag，EST）分析差異表達(dá)基因，揭示腫瘤發(fā)生的分子水平變化，尋找靶基因。

1.2 藥物設(shè)計(jì)與新藥研發(fā)

生物信息技術(shù)為藥物研究、設(shè)計(jì)提供了嶄新的研究思路和手段。利用數(shù)據(jù)資料、軟件工具篩選藥物作用的靶位和候選基因，闡明其結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系，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。

生物信息藥物設(shè)計(jì)常用的方法有：①三維結(jié)構(gòu)搜尋，尋找符合特定性質(zhì)和三維結(jié)構(gòu)的分子，從而發(fā)現(xiàn)合適的藥物分子。②分子對(duì)接，建立大量化合物的三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)，依次搜索小分子配體使其與受體的活性位點(diǎn)結(jié)合，通過優(yōu)化使得配體與受體的形狀和相互作用最佳匹配。③全新藥物設(shè)計(jì)，利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)設(shè)計(jì)出與受體活性部位的幾何形狀和化學(xué)性質(zhì)相匹配的結(jié)構(gòu)新穎的藥物分子。

生物信息學(xué)方法為藥物研制提供了更多的、潛在的靶標(biāo)，大大減少藥物研發(fā)的成本，提高研發(fā)的質(zhì)量和效率。

1.3 流行病學(xué)研究中的應(yīng)用

將流行病學(xué)的遺傳和非遺傳性的研究與生物信息學(xué)結(jié)合起來，會(huì)對(duì)疾病的機(jī)理、個(gè)體對(duì)某種疾病的易感性和疾病在群體中的分布有更明確的認(rèn)識(shí)，對(duì)疾病的預(yù)防和治療有極大的指導(dǎo)意義。

2 醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)課程的特點(diǎn)及主要困難分析

2.1 課程內(nèi)容豐富，學(xué)科交叉，數(shù)據(jù)龐雜

生物信息學(xué)利用生物學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)揭示大量復(fù)雜的生物數(shù)據(jù)所賦有的生物學(xué)奧秘，是一門交叉性學(xué)科，并且理科特性很強(qiáng)，需要深入理解分析。目前生物信息學(xué)包含了基因組、蛋白質(zhì)組、代謝及藥物等多個(gè)部分，每個(gè)部分都具有各自的特色和相應(yīng)的分析技術(shù)。根據(jù)《Nucleic Acids Research》統(tǒng)計(jì)，全球共有約1000多個(gè)主要的生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，涵蓋了生物醫(yī)學(xué)研究的諸多領(lǐng)域。學(xué)生不僅要掌握獲取和利用海量生物信息的基本知識(shí)和技術(shù)，還應(yīng)掌握相關(guān)的數(shù)學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)等知識(shí)和技術(shù)，又因?yàn)獒t(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生的數(shù)理知識(shí)有限，學(xué)習(xí)起來有一定的困難。

2.2 操作性和實(shí)踐性強(qiáng)

生物信息學(xué)是一門操作性和實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，主要是在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，依靠計(jì)算機(jī)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)和各種信息處理軟件來進(jìn)行生物信息學(xué)方面的分析工作。針對(duì)醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生開設(shè)生物信息學(xué)課程，其教學(xué)內(nèi)容應(yīng)注重理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，著重學(xué)習(xí)利用計(jì)算機(jī)對(duì)各種生物信息資源和數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索，使用方法與技巧，真正做到學(xué)有所用。

2.3 現(xiàn)狀與困難分析

目前，國(guó)內(nèi)的生物信息學(xué)教學(xué)基本沿用以“教師講授為主”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，與生物信息學(xué)交叉前沿性特點(diǎn)不相適應(yīng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)單一，多為驗(yàn)證性試驗(yàn)，缺乏綜合性和設(shè)計(jì)性。此外，醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生計(jì)算機(jī)知識(shí)薄弱，對(duì)生物信息學(xué)的算法與數(shù)據(jù)庫(kù)的原理和特點(diǎn)等不甚了解，在高通量數(shù)據(jù)處理面前力不從心，影響對(duì)問題的分析能力。

3 醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)課程開設(shè)實(shí)施方法和對(duì)策

3.1 根據(jù)醫(yī)學(xué)專業(yè)特點(diǎn)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，建立具有模塊化的教學(xué)大綱

目前尚未形成系統(tǒng)、成熟的生物信息學(xué)教學(xué)模式。開設(shè)課程之前，對(duì)醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，讓他們選擇醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)課程中感興趣的、需要學(xué)習(xí)的知識(shí)內(nèi)容，并提出難點(diǎn)問題。教師匯總問卷結(jié)果，對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，建立模塊化的教學(xué)大綱，例如：導(dǎo)論模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)及使用模塊、基因組信息學(xué)及其分析方法模塊、蛋白質(zhì)組生物信息學(xué)模塊、代謝和藥物生物信息學(xué)及系統(tǒng)生物學(xué)模塊等，使學(xué)生清楚每個(gè)模塊的特點(diǎn)和作用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

3.2 強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)

生物信息學(xué)的學(xué)習(xí)是運(yùn)用生物醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)、以及計(jì)算機(jī)科學(xué)等諸多學(xué)科知識(shí)進(jìn)行分析、判斷、推理、綜合的實(shí)踐過程，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)顯得尤為重要。另外，采用PBL（Problem Based Learning）教學(xué)法，可以有效地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)。

3.2.1 注重實(shí)驗(yàn)操作

生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)課程以計(jì)算機(jī)操作為主，需要學(xué)生靈活應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫(kù)和多種生物信息學(xué)軟件，所以實(shí)驗(yàn)操作顯得尤為重要，加大實(shí)驗(yàn)比例，為學(xué)生提供較多的實(shí)驗(yàn)操作機(jī)會(huì)，不僅提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，而且大大提高了學(xué)生在因特網(wǎng)環(huán)境下對(duì)生物大分子序列、生物大分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行生物信息學(xué)分析的能力，是提高學(xué)生學(xué)習(xí)生物信息學(xué)效果的有力保障。

3.2.2 采用PBL教學(xué)模式，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

加大設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例，采用PBL教學(xué)法，根據(jù)學(xué)生能力和興趣進(jìn)行分組，由教師提出問題并布置真實(shí)性任務(wù)，使學(xué)生在已有的知識(shí)基礎(chǔ)上，通過查找文獻(xiàn)、小組討論、探索，最終完成任務(wù)，寫出試驗(yàn)報(bào)告。由教師對(duì)任務(wù)完成過程及結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，對(duì)學(xué)生掌握知識(shí)的程度及學(xué)生的科研、應(yīng)用能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，并提出進(jìn)一步的提高方向。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作的過程中，不斷地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，有效地激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)。

3.3 改革教學(xué)方法，革新考核方式

3.3.1 結(jié)合多媒體技術(shù)與雙語(yǔ)教學(xué)

多媒體技術(shù)教學(xué)靈活生動(dòng)，教師在講授難于理解的概念和生物信息學(xué)工具時(shí)，可以直接打開相關(guān)軟件和網(wǎng)站進(jìn)行演示，使抽象的生物信息學(xué)知識(shí)以具體的、動(dòng)態(tài)的形式展現(xiàn)出來，從而加深學(xué)生對(duì)課程的掌握程度。此外，生物信息學(xué)涉及到的數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)站、應(yīng)用軟件多為英文界面，所以雙語(yǔ)授課顯得尤為重要，教師可借助多媒體，對(duì)課程進(jìn)行中英整合講解。

3.3.2 結(jié)合科研實(shí)例進(jìn)行教學(xué)

生物信息學(xué)是一門不斷完善和發(fā)展的學(xué)科，數(shù)據(jù)庫(kù)的更新、相關(guān)軟件的升級(jí)、算法的優(yōu)化等，通常會(huì)隨著科研中遇到的生物學(xué)問題變化而變化，所以教師可以結(jié)合現(xiàn)階段的科研背景和具體的研究方向，結(jié)合實(shí)例進(jìn)行教學(xué)，可以讓學(xué)生真正掌握利用生物信息學(xué)方法解決生物學(xué)問題的思路，并培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)思維能力，使學(xué)生由知識(shí)的被動(dòng)接受者變?yōu)橹R(shí)的主動(dòng)發(fā)現(xiàn)者、探究者，教師則由知識(shí)的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)活動(dòng)的指導(dǎo)者、組織者。

3.3.3 采用無紙化考核方式

適當(dāng)降低課程理論難度，減少不必要的數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)，注重實(shí)際應(yīng)用、解決問題能力的培養(yǎng)，通過上機(jī)實(shí)踐操作，考核學(xué)生對(duì)基本知識(shí)和原理的掌握情況，克服傳統(tǒng)的死記硬背現(xiàn)象。

4.結(jié)語(yǔ)

生物信息學(xué)作為一門交叉學(xué)科，發(fā)揮了其獨(dú)特的橋梁作用，已經(jīng)廣泛地滲透到醫(yī)學(xué)的各個(gè)研究領(lǐng)域。本文針對(duì)開設(shè)醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)課程的必要性和教學(xué)模式進(jìn)行了探討，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、實(shí)際操作能力和解決問題的應(yīng)用能力為目標(biāo)，不斷改進(jìn)教學(xué)手段、加強(qiáng)教學(xué)過程的趣味性，以期培養(yǎng)綜合型的、高素質(zhì)、現(xiàn)代化醫(yī)學(xué)人才。

參考文獻(xiàn)

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生物信息學(xué)的理解范文第5篇

【關(guān)鍵詞】移動(dòng)教學(xué)微課翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)生物信息學(xué)

【中圖分類號(hào)】G642.3【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】2095-3089（2017）52-0104-02

生物信息學(xué)是20世紀(jì)80年代末隨著人類基因組計(jì)劃的啟動(dòng)而興起的一門新的交叉學(xué)科。它以生物學(xué)研究中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)和生物學(xué)等相關(guān)學(xué)科中的知識(shí)與方法，對(duì)研究數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取、分析、加工與存儲(chǔ)，揭示這些數(shù)據(jù)中所蘊(yùn)含的生物學(xué)規(guī)律[1，2]。近年來，隨著測(cè)序技術(shù)的革新，產(chǎn)生了海量的基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組、代謝組、表觀組等組學(xué)數(shù)據(jù)，以及序列和結(jié)構(gòu)變異數(shù)據(jù)，生命科學(xué)研究者相應(yīng)配套開發(fā)了大量的數(shù)據(jù)分析軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)，有力推動(dòng)了生命科學(xué)的發(fā)展。因此，開展生物信息學(xué)課程對(duì)生命科學(xué)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生至關(guān)重要。

為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，拓寬學(xué)生的就業(yè)方向，我國(guó)一些高等院校相繼開設(shè)了生物信息學(xué)課程，有些高校還于近年設(shè)立了生物信息學(xué)專業(yè)，同時(shí)研究生的生物信息學(xué)訓(xùn)練也在日益加強(qiáng)[3]。但是由于該學(xué)科的發(fā)展日新月異，以及其交叉學(xué)科的特性，在教學(xué)過程中存在著教學(xué)大綱和學(xué)時(shí)不匹配、教材選擇較困難、理論和實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)和學(xué)生重視程度不夠等諸多問題[2]，而這些問題在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中不能夠很好地解決。近年來，得益于信息化的快速發(fā)展，各種類型的網(wǎng)絡(luò)課程擴(kuò)展了教學(xué)資源，增加了教師和學(xué)生間溝通的渠道，提高了有限課堂時(shí)間的教學(xué)效率，很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足[4]。筆者根據(jù)學(xué)習(xí)及教學(xué)過程中遇到的問題，基于生物信息學(xué)的課程特點(diǎn)，擬探討傳統(tǒng)教學(xué)方法與網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)資源有機(jī)結(jié)合的教學(xué)模式，為該課程的教學(xué)改革提供思路，并為提高教學(xué)效果提高方法和參考。

一、傳統(tǒng)教學(xué)模式及其存在的問題

生物信息學(xué)是交叉學(xué)科，所涉及的基本概念廣，所要求具備的基本技能多，所包含的知識(shí)更新速度快，同時(shí)注重培養(yǎng)學(xué)生解決相應(yīng)實(shí)際問題的能力，具有明顯的綜合性、前沿性和應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。在有限課時(shí)內(nèi)讓大部分學(xué)生理解當(dāng)前生物信息學(xué)主要理論知識(shí)、熟悉各類數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件的使用、掌握必要分析技能，這對(duì)于老師的講述和學(xué)生的學(xué)習(xí)都是不小挑戰(zhàn)。在生物信息學(xué)教學(xué)實(shí)踐過程中我們發(fā)現(xiàn)以下四個(gè)方面的問題：

1.課程要求和課時(shí)數(shù)不匹配

生物信息學(xué)是近年來，應(yīng)分析基因組等海量數(shù)據(jù)的迫切需求，而興起的一門新興交叉學(xué)科，要求學(xué)生不僅具備生物學(xué)的相關(guān)知識(shí)，而且還需具備計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等學(xué)科的相關(guān)知識(shí)。對(duì)于生命科學(xué)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，其信息科學(xué)背景知識(shí)薄弱，而且不同專業(yè)所講述的生物學(xué)知識(shí)也不盡相同，這就要求更多的時(shí)間介紹相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。另外，生物信息學(xué)研究?jī)?nèi)容更新速度快，教學(xué)內(nèi)容也需要更多的課時(shí)進(jìn)行擴(kuò)展和更新。但是多數(shù)專業(yè)的教學(xué)大綱中生物信息學(xué)課程的課時(shí)數(shù)非常有限，教學(xué)內(nèi)容多與課時(shí)數(shù)少的矛盾非常突出。

2.學(xué)生實(shí)際數(shù)據(jù)分析能力訓(xùn)練不夠

生物信息學(xué)是一門高度強(qiáng)調(diào)實(shí)際數(shù)據(jù)分析能力的學(xué)科，大多數(shù)學(xué)生此前沒有接觸過相關(guān)分析內(nèi)容，盡管興趣強(qiáng)烈，但是實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生的需求。另外，學(xué)生畢業(yè)后不管是選擇從事生物信息相關(guān)行業(yè)，還是選擇在生物信息學(xué)領(lǐng)域繼續(xù)深造，都需要具備足夠的數(shù)據(jù)分析能力。教學(xué)過程中很難在有限的課時(shí)內(nèi)提升實(shí)驗(yàn)分析強(qiáng)度，個(gè)性化地解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)分析中遇到的問題，幫助學(xué)生將強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣轉(zhuǎn)化為堅(jiān)實(shí)的分析技能。

3.教材更新速度過慢

生物信息學(xué)研究?jī)?nèi)容更新速度快，新領(lǐng)域、新問題、新數(shù)據(jù)、新方法和新結(jié)論層出不窮。但是目前大部分生物信息學(xué)教材的主要講述內(nèi)容仍是基本的數(shù)據(jù)庫(kù)搜索、核酸和蛋白質(zhì)序列分析和序列比對(duì)等內(nèi)容，而目前主要的研究?jī)?nèi)容涉及較少，例如基于序列和結(jié)構(gòu)變異的群體遺傳研究和全基因組關(guān)聯(lián)分析研究。

4.學(xué)生專業(yè)英語(yǔ)掌握不夠

生物信息學(xué)研究中絕大多數(shù)重要的數(shù)據(jù)庫(kù)、軟件說明、軟件日志和報(bào)錯(cuò)信息、科研文獻(xiàn)報(bào)道和教材等等都是英文表述。但是在教學(xué)過程中，一些數(shù)據(jù)庫(kù)的說明和返回結(jié)果學(xué)生都表示理解起來很困難，自己動(dòng)手查閱的主動(dòng)性不夠，導(dǎo)致教學(xué)效果大打折扣，也挫敗了很多學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

二、現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)資源

1.微課

微課源于美國(guó)北愛荷華大學(xué)的LeRoyA.McGrew教授，其主題和重點(diǎn)突出，內(nèi)容短小精悍、交互性好，表現(xiàn)形式多樣，短時(shí)間內(nèi)有明確的教學(xué)目標(biāo)，集中說明一個(gè)問題。微課允許學(xué)生利用碎片化的時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，提供了泛在學(xué)習(xí)的可行性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，是傳統(tǒng)教學(xué)模式的有力補(bǔ)充[5]。目前各大高校都在提倡制作微課資源，并且公布與網(wǎng)絡(luò)之上，可在教學(xué)過程中加以引進(jìn)和應(yīng)用。

2.國(guó)家精品課程的網(wǎng)絡(luò)資源

國(guó)家精品課程是具有一流教師隊(duì)伍、一流教學(xué)內(nèi)容、一流教學(xué)方法、一流教材、一流教學(xué)管理等特點(diǎn)的示范性課程。國(guó)家精品課程資源網(wǎng)（http：//jingpinke.com/）目前包括4000多門國(guó)家級(jí)精品課程，其中包括多個(gè)高校的生物信息學(xué)課程。學(xué)生可以課下利用便利的因特網(wǎng)和4G無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，不僅可以擴(kuò)展知識(shí)面，還可以對(duì)課堂內(nèi)容進(jìn)行有效的復(fù)習(xí)和鞏固。

3.網(wǎng)絡(luò)公開課

網(wǎng)絡(luò)公開課是指高校在網(wǎng)上提供課堂實(shí)錄的錄像，將優(yōu)勢(shì)教育資源呈現(xiàn)在全世界求知者前。目前網(wǎng)絡(luò)公開課的資源非常豐富，不僅包括高校網(wǎng)站上的公開資源，例如北京大學(xué)高歌老師等主講的生物信息學(xué)導(dǎo)論，還包括一些大型網(wǎng)站上的公開課資源，例如網(wǎng)易公開課、新浪公開課、MOOC網(wǎng)和央視網(wǎng)的中國(guó)公開課等等。另外，網(wǎng)絡(luò)上也有一些國(guó)外高校的公開課程。

4.移動(dòng)教學(xué)資源

筆記本、手機(jī)和iPad等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)工具的普及，不僅大大方便了人們的日常生活，也為生物信息學(xué)的教學(xué)改革提供了新的途徑。陳亮等將移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)工具引入生物信息學(xué)課堂教學(xué)，事件證明移動(dòng)教學(xué)方法比傳統(tǒng)的教學(xué)模式更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和實(shí)踐興趣，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，同時(shí)加強(qiáng)了師生間的互動(dòng)，并最終提升了教學(xué)效果[6]。

三、網(wǎng)絡(luò)資源在生物信息學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用模式探索

雖然目前關(guān)于生物信息學(xué)課程的網(wǎng)絡(luò)資源較多，但是在生物信息學(xué)相關(guān)教學(xué)工作中應(yīng)用的并不多，尤其是綜合翻轉(zhuǎn)課堂、微課和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等的新型教學(xué)方法的應(yīng)用?？紤]到生物信息學(xué)這門新型交叉學(xué)科教學(xué)中存在的問題，充分利用公共網(wǎng)絡(luò)資源和新型教學(xué)手段，勢(shì)在必行。具體原因和方法如下：

1.建立基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式

翻轉(zhuǎn)課堂是通過提前介紹教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，并且公布相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源的獲取地址和方法，讓學(xué)生在課前完成學(xué)習(xí)過程。然后在課堂時(shí)間，教師通過問題收集、解答、探討和針對(duì)性輔導(dǎo)等形式，完成學(xué)生“內(nèi)化知識(shí)”的過程。通過課堂教學(xué)過程的翻轉(zhuǎn)，將大量教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐分析翻轉(zhuǎn)到學(xué)生課前進(jìn)行，利用有限的課堂教學(xué)時(shí)間，組織學(xué)生開展問題探討和項(xiàng)目分析，協(xié)助學(xué)生掌握和消化復(fù)雜的生物信息理論和分析技能更好地內(nèi)化于心，有效解決教學(xué)內(nèi)容多與課時(shí)數(shù)不足的矛盾。

2.教學(xué)資源的進(jìn)一步完善

翻轉(zhuǎn)課堂需要將教學(xué)課件、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)資源地址、前期錄制的教學(xué)錄像和輔導(dǎo)資料等在學(xué)校教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行和實(shí)施，以便于學(xué)生隨時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)和查閱。

3.教學(xué)平臺(tái)的搭建

作為高度強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)分析能力的一門學(xué)科，強(qiáng)化學(xué)生分析能力是重要的教學(xué)目標(biāo)。課程組需要搭建簡(jiǎn)易的生物信息服務(wù)器，并提前放置教學(xué)內(nèi)容所涉及的生物信息學(xué)軟件和例子數(shù)據(jù)，然后在整個(gè)學(xué)期向?qū)W生開放，便于學(xué)生隨時(shí)隨地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化理論與實(shí)踐的結(jié)合。

4.課程評(píng)價(jià)方式的改進(jìn)

為了督促大家在課前進(jìn)行學(xué)習(xí)，需要將最終的期末考試分散在整個(gè)學(xué)期分別進(jìn)行，可以通過提問和課堂測(cè)驗(yàn)的方法考核學(xué)生課前學(xué)習(xí)情況，并記入期末考試成績(jī)。另外在期末考試中，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)芰y(cè)試，重點(diǎn)考察學(xué)生的實(shí)際數(shù)據(jù)分析能力，降低對(duì)記憶性知識(shí)點(diǎn)的考核，督促學(xué)生平時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析能力鍛煉，以達(dá)到生物信息學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)。

綜上所述，充分考慮生物信息學(xué)的課程特點(diǎn)，探討傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題，通過教學(xué)模式和方法的改革，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，解決在教學(xué)過程中遇到的問題，為該課程教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供參考。

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