摘 要：《生物信息學(xué)》作為采用數(shù)學(xué)和計算機(jī)技術(shù)研究生命科學(xué)中各種生物信息采集、儲存、傳遞、檢索、分析和解讀等的一門學(xué)科，是現(xiàn)代生命科學(xué)與信息學(xué)、計算機(jī)科學(xué)和數(shù)學(xué)等學(xué)科相互滲透和高度交叉形成的新興邊緣學(xué)科。在《生物信息學(xué)》教學(xué)過程中，應(yīng)及時向?qū)W生講授生物信息學(xué)的新進(jìn)展和國內(nèi)外生物信息學(xué)的最新發(fā)展動態(tài)。該文從生物信息學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面對生物信息學(xué)教學(xué)改革進(jìn)行了探討。
　　關(guān)鍵詞：生物信息；基因組；教學(xué)方法
　　中圖分類號 G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）20-124-02
　　生物信息學(xué)是在生物學(xué)相關(guān)信息量的革命性爆炸背景下發(fā)展起來的綜合運用生物學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、信息科學(xué)以及計算機(jī)科學(xué)等諸多學(xué)科的理論方法的一門嶄新的交叉學(xué)科。它以計算機(jī)為工具，利用各種由數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)建立的算法和模型，對生物學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索、處理和分析來闡明大量生物數(shù)據(jù)所包含的生物學(xué)意義。具體而言，生物信息學(xué)是把基因組DNA序列信息分析作為源頭，找到基因組序列中代表蛋白質(zhì)和RNA基因的編碼區(qū)，闡明非編碼區(qū)的信息實質(zhì)，破譯隱藏在DNA序列中的遺傳語文規(guī)律；同時歸納整理與基因組遺傳語文信息釋放及其調(diào)控相關(guān)的轉(zhuǎn)錄譜和蛋白質(zhì)譜數(shù)據(jù)，從而認(rèn)識生物代謝、發(fā)育、分化、進(jìn)化的規(guī)律。通過對基因信息和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)等規(guī)律的認(rèn)識，發(fā)展相應(yīng)的算法和軟件，進(jìn)行分子藥物設(shè)計以及藥物基因組研究。
　　作為一門正在迅速發(fā)展的學(xué)科，生物信息學(xué)參透到了生命科學(xué)的各個領(lǐng)域。同時，隨著生命科學(xué)的研究的深入，將會有更多的相關(guān)學(xué)科融入到生物信息學(xué)中去，使其成為一門集眾多學(xué)科而成的交叉學(xué)科。隨著生物信息學(xué)的快速發(fā)展，我國許多高校和研究機(jī)構(gòu)都設(shè)立了生物信息學(xué)專業(yè)，開展生物信息學(xué)的科研和人才培養(yǎng)工作。因此，在《生物信息學(xué)》教學(xué)過程中，應(yīng)及時向?qū)W生講授生物信息學(xué)的新進(jìn)展和國內(nèi)外生物信息學(xué)發(fā)展動態(tài)，以促進(jìn)農(nóng)學(xué)類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)和科研工作。
　　1 根據(jù)專業(yè)需求調(diào)整教學(xué)目標(biāo)
　　教學(xué)目標(biāo)主要有以下幾點：使學(xué)生掌握如何挖掘因特網(wǎng)生物資源，并運用到自己的學(xué)習(xí)和科研中去；建立并管理生物文獻(xiàn)，學(xué)會有效閱讀科技論文，并能對某一課題進(jìn)行綜述寫作；掌握重要的生物大分子數(shù)據(jù)庫的文件格式和檢索方法，掌握生物信息學(xué)分析的基本工具使用方法。
　　2 不斷豐富教學(xué)內(nèi)容
　　生物信息學(xué)的教學(xué)內(nèi)容主要包括生物信息學(xué)的內(nèi)涵，生物信息數(shù)據(jù)庫及其查詢，序列比對，數(shù)據(jù)庫搜索，核酸和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的預(yù)測分析，基因組信息等，分子進(jìn)化、分子藥物設(shè)計等內(nèi)容。我校已經(jīng)建立了較為完善的多媒體課件和內(nèi)容全面的講稿，教案等教學(xué)基本材料。課堂教學(xué)以多媒體教學(xué)為主，上機(jī)實驗要求學(xué)生熟悉常用的生物信息數(shù)據(jù)庫，熟練掌握數(shù)據(jù)庫查詢，數(shù)據(jù)庫搜索等基本功能。并且掌握利用生物信息學(xué)工具分析實驗結(jié)果的能力。
　　2.1 根據(jù)學(xué)科發(fā)展不斷豐富教學(xué)內(nèi)容 由于生物信息學(xué)是一門不斷發(fā)展的學(xué)科，國內(nèi)各個學(xué)校開設(shè)課程的內(nèi)容有較大差別。在了解其他學(xué)校教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，結(jié)合我校專業(yè)特點重點加強(qiáng)以下幾個方面內(nèi)容的教學(xué)：（1）生物信息學(xué)資源方面，針對農(nóng)學(xué)類專業(yè)學(xué)生特點，在生物信息數(shù)據(jù)庫及其查詢部分加強(qiáng)基因組數(shù)據(jù)庫、禾本科數(shù)據(jù)庫（Gramene、MaizeGDB）等數(shù)據(jù)庫的學(xué)習(xí)。（2）對于數(shù)據(jù)庫查詢部分，重點培養(yǎng)學(xué)生實際操作能力。序列比對和數(shù)據(jù)庫搜索部分要求學(xué)生掌握雙序列比對和多序列比對的原理以及對比對結(jié)果的解釋的能力，核酸、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能預(yù)測、基因組分析、分子進(jìn)化、分子藥物設(shè)計等內(nèi)容重點要求學(xué)生掌握一些重要軟件的應(yīng)用能力。
　　2.2 根據(jù)學(xué)生需要及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容 由于生物信息學(xué)發(fā)展日新月異，教學(xué)內(nèi)容也要及時更新。因此，每上完一個年級的課程要做好以下2個方面的工作。一是根據(jù)生物信息學(xué)的發(fā)展，及時更新教學(xué)內(nèi)容。比如，在生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫、生物信息學(xué)軟件的應(yīng)用等方面，做到每學(xué)期更新一次，在生物信息學(xué)基本理論、算法方面，及時掌握最新研究進(jìn)展，及時向?qū)W生介紹這方面的最新動向。二是課程結(jié)束后，及時向?qū)W生征求意見，根據(jù)學(xué)生反饋意見不斷改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。
　　3 不斷完善教學(xué)方法
　　生物信息學(xué)課堂教學(xué)的主要任務(wù)是使學(xué)生理解生物信息學(xué)的基本原理、方法和生物信息學(xué)的分析方法。課堂教學(xué)主要采用多媒體授課，幾年來筆者根據(jù)課程改革要求，不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，自制了多媒體課件。在生物信息學(xué)基本知識、基本理論的教學(xué)過程中，通過高質(zhì)量的多媒體課件演示，使學(xué)生對生物信息學(xué)知識有了比較形象的了解，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在生物信息學(xué)資源、生物信息數(shù)據(jù)庫教學(xué)方面，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源和互聯(lián)網(wǎng)上的分析工具和資源，通過課堂演示和學(xué)生上機(jī)實驗相結(jié)合，增強(qiáng)了學(xué)生自主獲取知識的能力。
　　3.1 理論教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合 由于生物信息學(xué)是一門集數(shù)學(xué)、計算機(jī)、分子生物學(xué)等學(xué)科的交叉學(xué)科，對于農(nóng)學(xué)類專業(yè)的學(xué)生，其主要任務(wù)是理解生物信息學(xué)中的數(shù)學(xué)原理，應(yīng)用于解決生物學(xué)實驗過程中的數(shù)據(jù)處理、信息分析、功能預(yù)測等任務(wù)。實驗教學(xué)主要是利用計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)資源，培養(yǎng)學(xué)生利用生物信息學(xué)資源和常用軟件進(jìn)行生物信息分析的能力。要求學(xué)生通過上機(jī)實習(xí)，掌握常用的數(shù)據(jù)庫查詢、數(shù)據(jù)庫搜索的能力，熟練掌握網(wǎng)上進(jìn)行核酸和蛋白質(zhì)序列比隊的方法和對比對結(jié)果的分析的能力�；�本掌握了常用的聚類分析、基因組分析、QTL作圖等常用分子生物學(xué)軟件的能力。
　　3.2 課程學(xué)習(xí)與科研訓(xùn)練相結(jié)合 在教學(xué)過程中，注重把課程內(nèi)容與學(xué)生的實際相結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生利用生物信息學(xué)知識解決實際問題的能力，在課程進(jìn)程中有意識把生物信息資源和數(shù)據(jù)庫這部分內(nèi)容與學(xué)生的科研訓(xùn)練和課程論文寫作聯(lián)系起來，指導(dǎo)學(xué)生如何查詢與自己科研訓(xùn)練內(nèi)容相關(guān)的文獻(xiàn)、國內(nèi)外研究進(jìn)展等內(nèi)容，做到課程學(xué)習(xí)促進(jìn)科研訓(xùn)練和課程論文寫作，增強(qiáng)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源解決實際問題的能力。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]向昌盛，周建軍.我國生物信息學(xué)的現(xiàn)狀與展望[J].科技咨詢導(dǎo)報，2007，3：234-235.
　　[2]任崗.論中國生物信息學(xué)教育的開展[J].文教資料，2006，7：33-34.
　　[3]Attwood T K，Parry-Smith D J.生物信息學(xué)概論[M].羅靜初等，譯.北京：北京大學(xué)出版社，2002：131-161.
　　[4]Campbell A M，Heyer L J.探索基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和生物信息學(xué)[M].孫之榮，譯.北京：科學(xué)出版社，2004：284-313.
　　[5]程莉娟，成細(xì)華，宋嵐，等.中醫(yī)藥院校研究生生物信息學(xué)課程的教學(xué)研究[J].湖南中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報，2013，33（8）：101-103.
　　[6]劉偉，孫志強(qiáng)，宮二玲，等.生物信息學(xué)導(dǎo)論課程與進(jìn)階課程比較[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2013，35（6）：7-9.
　　[7]鄭珂暉，溫永仙.農(nóng)林院校生物信息學(xué)專業(yè)數(shù)據(jù)庫技術(shù)課程教學(xué)改革芻議[J].生物信息學(xué)，2015，13（2）：111-114.
　　[8]張幸果，丁俊強(qiáng)，朱偉，等.關(guān)于如何提高生物信息學(xué)教學(xué)質(zhì)量的探討[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2010，22（3）：194-195.
　　[9]倪青山，金曉琳，胡福泉，等.生物信息教學(xué)中的學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)探討[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2012，14（11）：816-818.
　　（責(zé)編：張宏民）

相關(guān)熱詞搜索：農(nóng)學(xué) 教學(xué)改革 類專業(yè) 信息學(xué) 探討