生物技術專業生物信息學課程教學的改革與實踐研究

張振旺　李夢茜

摘要 在生物技術的飛速發展，生物信息學在生物技術等生命科學研究領域的重要性日益顯現的背景下，探討了生物技術專業生物信息學課程的改革與實踐問題。

關鍵詞 生物技術；生物信息學；教學改革

中圖分類號 S-01 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）11-03453-02

Abstract Bioinformatics has been increasingly importance in the field of life science research with the rapid development of the biotechnology， the reform and practice of bioinformatics in biotechnology major was discussed.

Key words Biotechnology； Bioinformatics； Educational reform

生物信息學是生物學、信息科學及數學的交叉學科，是從事對基因組研究相關的生物信息的獲取、加工、儲存、分析和解釋，是當今科學學科領域中最具發展前景的學科之一[1-2]。生物信息學分析實踐是生物技術專業的一門選修課程。這門課程十分注重學科交叉和融匯，運用各類生物學軟件和數據庫等信息工具對核酸序列、蛋白質序列進行分析，啟發學生綜合運用數學、物理、生物科學和計算機工程知識的能力，拓寬其基本技能，使其了解學科最新進展，培養生命科學、計算科學、數理科學等跨越不同領域人才的素質和意識，為生物科學及其他領域的深造奠定基礎[3]。

河池學院化學與生物工程學院2005年開設了生物技術專業，以基因工程及其在生物技術中的應用為基礎，應用生物信息和生物技術等，培養具有國內區域競爭能力和創新能力的高層次技術性專業人才。雖然生物信息學分析實踐是生物技術專業的選修課程，但其在學科建設中的地位和影響是十分突出的。另外，化學與生物工程學院為擴大學科交叉，拓展學生知識，培養學生創造性研究的興趣，提高學生利用信息技術解決交叉學科領域問題的能力，擬面向全校本科生開設生物信息學選修課程。生物教育學界生物信息學人才緊缺的現象非常嚴重，為進一步完善教學體制和提高教育水平，河池學院利用現有條件，不斷努力對生物信息學課程的教學方法與方式進行創新和改革。筆者以分析目前生物信息學課程中存在的關鍵問題進行課程教學方法的改革與創新，以達到提高教學效果和質量的目的。

1 課程教學中的問題

1.1 教學設備和手段落后 生物信息學教學普遍采用普通教室多媒體講授，而生物信息學課程是一個實踐操作課，學生經常要動手操作。普通多媒體教學與實踐操作教學相脫節。傳統的講授很難與實踐教學效果相比，如學生雖然接受過生物信息學知識教育，但其在親自操作時會遇到很多預想不到的問題，使學生不能學以致用。

1.2 教學方式落后 國內外知名高校的生物信息學教學方式普遍采用英文教學，因英文教學生物信息學可以更加貼切地表達各種名詞的含義。但國內普通高校的生物信息學教學很少使用英語。英語教學與專業教學得不到銜接。

1.3 教學內容滯后 由于生物信息學發展日新月異，各種數據庫和軟件的更新換代非常頻繁，而國內相關教材更新較慢，課堂內容涵蓋的知識面和知識點相對減縮，而且一些前沿的數據和先進軟件沒有講授，這些對學生的發展和生物信息知識的合理運用極為不利，同時制約了生物信息學教學的發展。

1.4 人才匱乏 生物信息學是一門嶄新的交叉學科，綜合利用計算機學、生物學和數學等諸多學科。而目前能勝任生物信息學教學任務的老師十分匱乏，教授該學科的教師多為生物學老師，而大多數生物學老師對計算機和數學的研究相對較少，不能夠完全勝任生物信息學的教學任務。可見，該學科的師資力量很薄弱。

1.5 教學和科研成果少 傳統教學方法沒能豐富學生的生物信息學知識，沒能進行實踐教學，并且沒有深入分析教學不足，也沒有進一步研究教學改革方案，致使生物信息學的教學成果很不理想；另外，生物信息學的基本技術沒有充分運用到生物技術試驗當中，生物信息學技術對于科研的作用沒有得到體現，導致生物信息學的教學成果不理想。

2 生物信息學教學改革與實踐

2.1 教學設備和方式改革

2.1.1 更新和完善多媒體教學。在現有設備的基礎上，充分發動學生自帶計算機，同時向學校申請采購計算機用于教學，在教學區域安裝網絡信號發射器，不斷進行改進和完善，這樣學生可以在教學過程中進行實踐。在生物信息學實踐教學中，能夠充分利用網絡交互的特點，實現理論和實踐的相互轉化。自行開發制作一套豐富的多媒體課件，使抽象的生物信息學知識可以更加形象地展現出來，進一步提高學生的學習興趣和對知識的理解程度。此外，還可以利用網上教學平臺將教學內容、最新分析軟件等傳遞給學生，學生也可以通過網絡將實踐報告、意見和建議等反饋給教師，教師和學生利用計算機共同完成生物信息學理論知識和實踐的操作。

2.1.2 實行英文教學。在國內大學生物信息學教育中運用英文教學是十分必要的。生物信息學英文教學能夠與國內外知名大學接軌，使課程教學進一步規范化。部分課程教學的規范化能夠引導其他課程教學。目前，生物信息學英語教學的學科知識目標、語言目標和思維目標都已確定。教材和教學課件全部選用英文，并采用全英文授課方式。生物信息學已經是一個全球化的學科，運用英文教學的宗旨是使學生能夠更恰當地接受最新的生物信息學知識。

2.2 培養和引進人才 教師教學水平的高低對于教學效果的影響十分明顯。因此，應支持和鼓勵年輕教師到國內外知名高校學習和進修，提高自身的知識素質與技能；同時提供豐厚條件引進生物信息學高層次人才，這樣不但豐富了師資力量，而且還能夠指導年輕老師進一步學習。另外，應加強學科建設及與兄弟學科的相互合作交流，使該課程組教師的教學和科研成果得到進一步深化。

2.3 教學內容改革 普通教學內容包括數據庫檢索、引物設計、測序及結果分析、基因識別及基因組分析，核酸序列分析，蛋白質序列分析和分子進化與系統發育分析。生物信息學日新月異，這些基礎內容和數據庫時刻發生著變化，因此運用信息檢索技術已成為教學改革的重要內容之一。改革后的生物信息學除了包含經典生物信息課程，還把現代生物信息檢索技術列入教學內容，并作為生物信息學教學的重中之重。運用最新檢索工具和軟件，并配有大量檢索實例，指導學生搜索相關信息，這種方法增強了學生對綜合知識的運用能力。

3 結語

生物信息學是一門年輕且快速上升的學科，該課程在高校教學中尚未形成成熟的課程體系，因此教師教學改革尚存很大空間。在生物信息學教學中，重點強調學生的創新思維、實踐動手能力的培養，采用啟蒙式、研討式、運用式等生動形象的教學方法。教學實踐證明，上述教學改革能較好地完成該課程的教學目的，有效提高學生的學習積極性、實踐操作能力、解決實際問題的綜合應用能力及創新能力，并受到學生的普遍歡迎。

參考文獻

[1]

高亞梅，韓毅強.《生物信息學》本科教學初探[J].生物信息學，2007，5（1）：46-48.

[2] 牛永東.醫學生物信息學教學模式的初步探討[J].醫學理論與實踐，2006，19（1）：112-113.

[3] 胡娜，常軍，徐玲.生物信息學教學改革與探索[J].安徽農業科學，2010，38（3）：1588-1589.