生物信息學(xué)本科課程的教學(xué)實(shí)踐與探索摘要：結(jié)合本科生物信息學(xué)課程的特點(diǎn)，從本科生物信息學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量和改善教學(xué)效果進(jìn)行了初步探索與實(shí)踐。關(guān)鍵詞：生物信息學(xué)；教學(xué)方法；實(shí)踐中圖分類(lèi)號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：2096-000X（2016）20-0166-02Abstract：Combinedwiththecharacteristicsofbioinformaticscourse，thispaperexploresandpracticemethodstoimprovetheteachingqualityandperfecttheteachingeffectivenessfromtheperspectiveoftheteachingcontents，teachingmethodsandassessmentmethodsofundergraduatebioinformaticscourse.Keywords：bioinformatics；teachingmethods；practice21世紀(jì)是生命科學(xué)和信息技術(shù)迅猛發(fā)展的時(shí)期，隨著人類(lèi)基因組計(jì)劃的實(shí)施，生物信息學(xué)已經(jīng)成為生命科學(xué)重要的前沿領(lǐng)域之一。因此，國(guó)內(nèi)外許多高等院校相繼開(kāi)設(shè)了生物信息學(xué)課程，并設(shè)立了生物信息學(xué)本科專(zhuān)業(yè)，與此同時(shí)高等院校和研究機(jī)構(gòu)也相繼設(shè)立了相應(yīng)的碩士、博士學(xué)位授予點(diǎn)1，2。多學(xué)科交叉是當(dāng)代科技發(fā)展的重要趨勢(shì)，也是高?？蒲泻蛯W(xué)科建設(shè)的重要方向，培養(yǎng)復(fù)合型人才，是自主創(chuàng)新的突破口和重要途徑，也是建設(shè)創(chuàng)新型社會(huì)和高等教育改革的重要方向3。因此，對(duì)生物工程專(zhuān)業(yè)高年級(jí)學(xué)生開(kāi)設(shè)這門(mén)選修課程十分必要，它不僅為已具有一定生物學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)的學(xué)生傳授有關(guān)生物信息學(xué)的知識(shí)，同時(shí)也使學(xué)生了解如何利用生物信息學(xué)的內(nèi)容和方法來(lái)解決生物學(xué)問(wèn)題，從而為今后的工作和學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)4。一、生物信息學(xué)課程的特點(diǎn)生物信息學(xué)作為一門(mén)新興發(fā)展中的學(xué)科，它所提供的生物信息資源和研究工具對(duì)生物學(xué)發(fā)展至關(guān)重要，目前基因組和后基因組信息學(xué)資源已經(jīng)成為全人類(lèi)的共同財(cái)富，如何獲取和利用基因組和后基因組學(xué)提供的大量信息，已經(jīng)成為生命科學(xué)學(xué)生必須掌握的基本技術(shù)和知識(shí)以及必須具有的初步能力5。作為一門(mén)本科教學(xué)課程，生物信息學(xué)課程的特點(diǎn)主要具有以下幾個(gè)方面：（一）課程內(nèi)容生物信息學(xué)是一門(mén)覆蓋面很廣的綜合性學(xué)科，不僅在基礎(chǔ)研究方面，在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能的預(yù)測(cè)、藥物設(shè)計(jì)以及人類(lèi)疾病診斷等應(yīng)用研究方面也有著十分重要的作用4。而目前的生物信息學(xué)在基因組生物信息學(xué)，蛋白質(zhì)組生物信息學(xué)，代謝組生物信息學(xué)和藥物生物信息學(xué)等方面都具有各自的研究?jī)?nèi)容和對(duì)應(yīng)的分析技術(shù)。因此，在教學(xué)過(guò)程中可結(jié)合各自的特點(diǎn)進(jìn)行講解，避免教學(xué)內(nèi)容上的重復(fù)。（二）教學(xué)模式生物信息學(xué)課程作為一門(mén)選修課，學(xué)生對(duì)課程的重視程度遠(yuǎn)不如必修課程，學(xué)習(xí)的積極性也更多地依賴于學(xué)習(xí)興趣。因此，在教學(xué)過(guò)程中，可以通過(guò)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生思維等方法來(lái)改變學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)課的狀況，從而提高生物信息學(xué)課程的教學(xué)效果6。生物信息學(xué)是一門(mén)由計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等多學(xué)科綜合交叉組成的學(xué)科，對(duì)于課程的學(xué)習(xí)，可以結(jié)合學(xué)術(shù)上的科研亮點(diǎn)進(jìn)行講授，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生在掌握與生物信息學(xué)相關(guān)的基本原理和技術(shù)方法的同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)一步掌握數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)等相關(guān)技術(shù)和知識(shí)，從而達(dá)到培養(yǎng)復(fù)合型和交叉型人才的目的5。（三）理論與實(shí)踐結(jié)合生物信息學(xué)是一門(mén)理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，實(shí)踐操作主要在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中運(yùn)行，生物學(xué)研究人員所需要的生物信息資源，都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲得7。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索和分析，在大多數(shù)情況下，我們都可以從網(wǎng)絡(luò)上獲得所需要的生物分子信息，同時(shí)也可以將需要處理的生物分子信息直接發(fā)送到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的處理后獲取所需要的信息。因此，對(duì)于生物信息學(xué)的教學(xué)要加強(qiáng)課程教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性，以如何獲取和利用生物信息資源為側(cè)重點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。二、生物信息學(xué)課程的教學(xué)實(shí)踐與探索（一）建立合適的教學(xué)大綱激發(fā)學(xué)習(xí)興趣由于生物信息學(xué)是一門(mén)新興發(fā)展中的學(xué)科，它的方法、內(nèi)容以及應(yīng)用尚在不斷地完善與更新中，因此大多高等院校把生物信息學(xué)作為一門(mén)選修課程。對(duì)于本校生物工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的生物信息學(xué)課程，我們制定的教學(xué)大綱是，要求學(xué)生理解掌握生物信息學(xué)的基本內(nèi)容和主要方法，培養(yǎng)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源解決生物信息學(xué)問(wèn)題的基本能力，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，進(jìn)而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。另外，生物信息學(xué)課程中接觸的網(wǎng)頁(yè)多為英文頁(yè)面，很多學(xué)生存在抵觸情緒。因此授課時(shí)采用循序漸進(jìn)的方式，使學(xué)生掌握常用的英文詞匯，由少到多地瀏覽英文網(wǎng)站，從而提高學(xué)習(xí)的興趣和信心。通過(guò)對(duì)英文網(wǎng)站的不斷瀏覽，可以使學(xué)生開(kāi)闊視野，拓寬知識(shí)面，并幫助學(xué)生逐步建立起學(xué)習(xí)生物信息學(xué)的興趣和自信心，為學(xué)好生物信息學(xué)這門(mén)課程打下基礎(chǔ)。（二）采用多媒體教學(xué)技術(shù)豐富教學(xué)內(nèi)容隨著生命科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)上存在著豐富的生物信息學(xué)教學(xué)資源，因此，在教學(xué)過(guò)程中，可以合理利用網(wǎng)上的教學(xué)資源，豐富教學(xué)內(nèi)容，開(kāi)闊學(xué)生視野，從而取得較好的教學(xué)效果。另外，在講解一些教學(xué)中的難點(diǎn)以及抽象的概念和分析過(guò)程時(shí)，可以使用動(dòng)畫(huà)展示，使教學(xué)內(nèi)容變得直觀、形象和生動(dòng)，例如在講解數(shù)據(jù)庫(kù)查詢、序列分析和序列提交等使用方法時(shí)，可以利用多媒體動(dòng)畫(huà)文件，讓學(xué)生直觀地觀看課件，使學(xué)生得到直觀體驗(yàn)，從而更加容易掌握這些實(shí)踐操作，也能夠達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、使教學(xué)內(nèi)容易于理解和掌握的目的。生物信息學(xué)涉及較多數(shù)學(xué)算法，例如序列比對(duì)算法及分子系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)構(gòu)建等算法，在講解這些算法時(shí)，可以在多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合板書(shū)、通過(guò)提問(wèn)等互動(dòng)式方法幫助學(xué)生理解，從而促進(jìn)學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容。（三）加強(qiáng)上機(jī)操作提高實(shí)踐操作能力實(shí)踐教學(xué)相對(duì)于理論教學(xué)具有直觀性的特點(diǎn)，而生物信息學(xué)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)工具又具有高度依賴性，為了提高學(xué)生應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)工具的操作能力，我們安排了多個(gè)上機(jī)操作實(shí)驗(yàn)，例如：了解GenBank核酸序列的格式和主要字段的含義，向GenBank提交新序列的方法以及Entrez查詢工具的使用方法，掌握BLAST數(shù)據(jù)庫(kù)序列比對(duì)的使用方法，掌握利用軟件進(jìn)行核酸及蛋白質(zhì)的多序列比較和構(gòu)建分子系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)的方法和步驟；綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)資源，自選感興趣的核酸和蛋白質(zhì)序列，分析核酸序列的堿基組成比例，蛋白質(zhì)序列的理、化特性等，同時(shí)利用所學(xué)軟件構(gòu)建分子系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)。通過(guò)這些上機(jī)實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)更好地掌握生物信息學(xué)的基本理論、分析方法等內(nèi)容，并提高學(xué)生實(shí)踐操作能力。（四）科研教學(xué)相長(zhǎng)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)在生物信息學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，授課教師融入個(gè)人的科研工作經(jīng)驗(yàn)，把科研思路帶入教學(xué)中，有效培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力。同時(shí)，利用本校的科研資源，邀請(qǐng)相關(guān)教師來(lái)到教室，為學(xué)生講解生物信息學(xué)在科研中的實(shí)際應(yīng)用和意義。另外，在授課過(guò)程中也可以通過(guò)讓學(xué)生了解生物信息學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀和現(xiàn)有技術(shù)的局限性，引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性。比如目前的基因組和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析中，存在著不同的分析方法，而每種分析方法都有其各自的特點(diǎn)，如何獲取需要的數(shù)據(jù)，并有效地利用數(shù)據(jù)來(lái)分析問(wèn)題，這些問(wèn)題在教學(xué)過(guò)程中提出，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合他們已知的生物信息學(xué)知識(shí)來(lái)思考解決辦法。這些實(shí)例不僅可以開(kāi)闊學(xué)生的眼界，鍛煉他們的思考能力，激發(fā)他們的創(chuàng)新意識(shí)，并且可以使學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容能有更好的理解。（五）構(gòu)建多元化考評(píng)方式提高學(xué)習(xí)效果生物信息學(xué)作為現(xiàn)代生物學(xué)的組成部分，其實(shí)操性是非常強(qiáng)的。因此，對(duì)于生物信息學(xué)的考核，通過(guò)平時(shí)作業(yè)和期末考試兩方面結(jié)合綜合考查學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)的原理和方法的掌握程度。重點(diǎn)考察學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)分析方法的掌握程度，利用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力以及對(duì)分析結(jié)果的解釋能力。平時(shí)作業(yè)通過(guò)上機(jī)答題，考核學(xué)生的實(shí)際操作能力，例如利用數(shù)據(jù)庫(kù)查找核酸序列，并對(duì)查找結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的序列分析和結(jié)果比對(duì)。而期末考試則主要對(duì)基礎(chǔ)理論和知識(shí)應(yīng)用等方面進(jìn)行考核，使學(xué)生能靈活地應(yīng)用課堂中學(xué)到的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行解答，并進(jìn)一步考察學(xué)生的實(shí)踐能力和思考能力。通過(guò)這種考核方式，一方面，促使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，把重點(diǎn)放在基本理論、基本知識(shí)的鞏固以及實(shí)操水平的提高上，從而更好地提高學(xué)生的實(shí)操能力和創(chuàng)新能力；另一方面，也促使教師在教學(xué)過(guò)程中，側(cè)重于從能力培養(yǎng)的角度進(jìn)行課堂教學(xué)，從而提升教學(xué)質(zhì)量和水平7。三、結(jié)束語(yǔ)通過(guò)在教學(xué)過(guò)程中激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，豐富教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)上機(jī)操作，利用科研資源以及多元化的考核方式，提高了學(xué)生利用生物信息學(xué)的內(nèi)容和方法解決生物學(xué)問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了解決實(shí)際問(wèn)題的綜合應(yīng)用能力，對(duì)培養(yǎng)復(fù)合型人才，提高學(xué)生綜合素質(zhì)具有積極意義。在今后的工作中，隨著教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，將在生物信息學(xué)的教學(xué)方式和方法上進(jìn)一步深入的探索和研究，以取得更好的教學(xué)效果。參考文獻(xiàn)1程鋼.生物信息學(xué)課程教學(xué)改革和實(shí)踐J.安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，17（13）：191-3.2戴凌燕，姜述君，高亞梅.生物信息學(xué)課程教學(xué)方法探索與實(shí)踐J.生物信息學(xué)，2009，7（4）：311-39.3張紀(jì)陽(yáng)，劉偉，謝紅衛(wèi).生物信息學(xué)課程研究性教學(xué)的實(shí)踐與思考J.高等教育研究學(xué)報(bào)，2011，34（4）：51-3，7.4王蘭萍.生物信息學(xué)課程教學(xué)的初步探討J.生物信息學(xué)，2006（5）：143-4.5李紅梅.生物信息學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐與心得J.農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2007，27（1）：165-7.6劉博婷.淺談生物信息學(xué)課程教學(xué)J.韶關(guān)學(xué)院學(xué)報(bào)自然科學(xué)，2009，30（12）：130-3.7范丙友，賈小平，胥華偉，等.生物信息學(xué)課程教學(xué)改革與探索J.大學(xué)教育，2013（8）：61-2.