淺談醫(yī)學研究生的生物信息學教學

文/李曦　顏晗

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淺談醫(yī)學研究生的生物信息學教學

文/李曦1顏晗2

摘要:隨著精準醫(yī)學計劃的推行，生物信息學在醫(yī)學科學研究和臨床實踐中的作用及重要性日益凸顯，也逐漸成為醫(yī)學科學領域中不可或缺的一門技術。熟練掌握生物信息學的基本方法有助于醫(yī)學研究生開展科研和臨床工作，開拓思維，實現創(chuàng)新。因此生物信息學是醫(yī)學研究生教學中極為重要的一門課程。本文探討了醫(yī)學研究生生物信息學教學中存在的問題并提出了一些解決辦法，以期提高生物信息學教學質量，更好的實現教學目標。

關鍵詞:生物信息學;醫(yī)學研究生;教學;精準醫(yī)學

生物信息學是近年來發(fā)展起來的一門交叉學科，與生命科學、數學和計算機科學密切相關。生物信息學名詞早在上世紀七十年代即由Paulien Hogeweg和Ben Hesper最先提出，它起初被定義為研究生物系統(tǒng)中信息進程的一個學科，與現在生物信息學的定義相差甚遠，并未引起廣泛的重視［1］。隨著上世紀九十年代人類基因組計劃的實施以及計算機科學技術的飛速發(fā)展，生物信息學的理論逐步完善，在科學研究工作中的作用逐步顯現，越來越受到重視。目前，生物信息學已經在醫(yī)學科學研究中尤其是在醫(yī)學遺傳學研究中起著舉足輕重的作用。

生物信息學不僅與醫(yī)學科研相關，同時也與臨床實踐相關。2015年1月，美國政府率先提出了精準醫(yī)療計劃，隨后我國政府也逐步跟進。2015年7月，中央電視臺大篇幅地報導了“精準醫(yī)療”這一熱門話題，詳細介紹了“精準醫(yī)療”的概念、發(fā)展和應用，并透露我國也將啟動精準醫(yī)療計劃。據國家精準醫(yī)療戰(zhàn)略專家組負責人詹啟敏院士介紹，精準醫(yī)療是應用現代遺傳技術、分子影像技術、生物信息技術，結合患者生活環(huán)境和臨床數據，實現精準的疾病分類和診斷，制定具有個性化的預防治療方案［2］。而生物信息學屬于精準醫(yī)療中必不可少的部分，是實現個性化預防和治療疾病的重要基礎之一。因此，熟練掌握生物信息學的基礎知識，熟知研究和工作領域相關軟件和數據庫的使用對于未來臨床一線的棟梁——醫(yī)學研究生來說至關重要。

一、醫(yī)學研究生生物信息學教學中的問題

筆者在對醫(yī)學研究生進行生物信息學的教學實踐中發(fā)現存在如下幾個問題影響教學質量。

1．學生的背景和專業(yè)知識存在巨大差異

開展生物信息學學習要求學生有一定的計算機科學、統(tǒng)計學、分子生物學和分子遺傳學的背景。然而絕大多數的醫(yī)學研究生缺乏相關背景，他們來自不同的臨床科室或是研究所，從事科研和工作的內容各不相同，背景和專業(yè)知識有非常大的差別。另外，醫(yī)學研究生畢業(yè)于不同等級的高等院校，教學內容和質量也存在差異。有的研究生本科時熟練掌握了分子生物學和遺傳學的內容，能較快接受相關教學內容，有的研究生則掌握的更多的是臨床相關知識，這類學生由于缺乏生物信息學相關基礎，較難跟上課程。

2．學生對于生物信息學的需求不同

在同研究生進行交流時，筆者發(fā)現不同類型的研究生對于生物信息學的需求有大的差異。有的研究生將來可能主要從事科研工作，因此希望掌握較多的生物信息學知識，包括編程，復雜統(tǒng)計軟件的使用等等。此外，一些生物信息學的分析方法也與他們平時的實驗息息相關，他能很好的理解和接受，因此這類學生對生物信息學課程興趣頗高，充滿熱情。而有的學生將來主要從事臨床診斷，只需要掌握基礎的數據庫使用，統(tǒng)計分析等等。復雜的生物信息學分析在平時的工作中很少有機會能用上，所以這類學生本身學習的興趣不濃，另外，隨著課程內容的深入，對知識的理解會逐漸困難，且容易混淆概念，這些將直接導致他們對生物信息學課程失去興趣。

3．教學時間安排不合理

大多數學校生物信息學課程只針對新生開展。以本校為例，生物信息學課程主要安排在研究生一年級的上學期，這一時期學生剛進入研究生生涯，大多數人還不清楚自己課題的方向，不能切身體會生物信息學相關知識在自己后期科研中的重要性，也不清楚自己需要什么方面的生物信息學知識。這使得相當一部分學生在上課時提不起興趣;有的學生在課堂上學到了一些知識，但因課題未正式開展，不能及時實踐運用加以鞏固，過一段時間又忘得差不多了。而高年級的研究生在科研過程中發(fā)現自己因缺乏一些生物信息學的相關知識而極度影響科研的進展，但卻早已過了系統(tǒng)的生物信息學課程學習的時間，只能花大量時間自學，既耽誤時間又可能因無人指導而掌握錯的技術方法。

4．缺乏教材

找不到合適的教材是研究生生物信息學教學中最重要的問題之一。目前出版的生物信息學教材存在諸多問題。首先，這些教材均主要針對本科生教學。與本科生相比，研究生的專業(yè)知識水平更高，學習的目的性更強，對于教材的需求和認知均存在差異。目前的教材雖然列舉的內容多、覆蓋范圍廣，但大多數內容對于醫(yī)學研究生實用性不強，而一些常用的知識又因為太專業(yè)在教材中只是一筆帶過。其次，大多數教材已經過時。由于生物信息學近年來發(fā)展迅速，教材中列舉的很多數據庫和軟件都已更新，它們的使用界面和操作方法均發(fā)生了較大變化，甚至有些教材中提到的數據庫或軟件早已被淘汰。而研究生科研和工作中需要接觸最新、最前沿的內容，這些內容教材往往無法納入。

二、如何提高研究生生物信息學教學質量

相比于本科生教學，研究生教學難度更大，專業(yè)要求更高，目標也更高。要保證一個良好的生物信息學教學質量，筆者認為需要從以下幾個方面著手。

1．合理安排教學時間

通常情況下，研究生一年級的學生以學習基礎專業(yè)知識和了解研究方向為主，還沒有確定課題方向或僅僅初步開題，所需涉及的生物信息學知識還不多。到研究生二年級的時候，隨著課題開展的逐步深入，研究工作中涉及到的生物信息學內容逐步增加，也漸漸知道自己需要哪方面的知識。因此，在研究生二年級開展生物信息學教學比在研究生一年級開展可獲得更好的教學效果。

2．實踐為主、理論為輔

非生物信息學專業(yè)的研究生尤其是醫(yī)學研究生在進行生物信息學的學習時缺乏相關內容的基礎，過多的進行理論知識的教學不但會讓他們理解困難，更會造成學生失去興趣。醫(yī)學研究生生物信息學的教學應道注重實踐，多以上機操作來代替理論課程，從實踐中理解和掌握知識。此外，授人以魚不如授人以漁，研究生不能只會照葫蘆畫瓢，還應該學會融會貫通。因此，在教授過程中應注意擴展，教學生如何思考問題，如何將同樣的知識運用于不同的軟件和數據庫。例如，醫(yī)學相關生物信息學的數據庫五花八門，不可能每一個重要的數據庫都進行介紹。實際上這些數據庫使用方法大同小異，只要掌握數據庫使用中的幾個要點，即使是新的數據庫也可以快速掌握使用方法。

3．組織教師團隊教學

醫(yī)學研究工作中涉及的生物信息學知識較為前沿，而且醫(yī)學研究領域眾多，僅僅憑借一兩個老師和少數的課程來進行生物信息學教學是不可行的。任何一個老師都不可能掌握所有的前沿專業(yè)知識。因此，組織一個生物信息學教師團隊是非常重要的。這些教師需要來自不同專業(yè)，了解各自專業(yè)的前沿知識，并且他們的知識結構互補，這樣上的教學課程才能滿足各專業(yè)學生的需求。

4．根據學生需求，開展個性化教學

由于醫(yī)學研究生生物信息學基礎知識普遍比較薄弱，專業(yè)知識背景差異極大，按照傳統(tǒng)的大班教學的方法進行教學并不能取得非常好的效果。筆者認為，如果是一些共性知識，可以采用大班教學的方式，但是對于一些非常專業(yè)的內容就需要根據學生的興趣和專業(yè)進行調整。教師團隊可采取分班教學的方式進行教授，讓學生根據自身的專業(yè)背景和能力選擇合適的課程進行學習。對于一些有較強基礎的學生，教師可以針對性的給他們上一些更加深入的課程。

5．不拘泥于教材，與時俱進

醫(yī)學研究生生物信息學教學不能拘泥于教材。只有在進行基礎和共性的知識教學時才需要利用到教材。對于前沿的知識，教師應當自己制作課件并與時俱進不斷更新，教授給學生最新、最正確的知識。此外，教師本身也應當加強自身培訓，通過不斷學習以了解最前沿的生物信息學知識。

三、結語

生物信息學是一門快速發(fā)展的學科，隨著學習的深入，會發(fā)現知識更新速度極快，需要學習的內容越來越多。因此，生物信息學教學尤其是在研究生生物信息學教學中對授課老師的要求非常高，需要教師不斷的完善教學體系、內容和策略，通過自身學習緊跟國際前沿，這樣才能滿足研究生的需求。曾經，醫(yī)學專業(yè)研究生的生物信息學課程是一門雞肋課程，與其他專業(yè)課程的教學質量相比還存在一定的差異。不過，隨著醫(yī)學界對生物信息學的重視以及其在醫(yī)學科研與臨床中扮演的不可替代的角色，相信在不久的將來，生物信息學課程在醫(yī)學研究生教學中將成為尤為重要的一門主課，這將需要生物信息學的授課教師更努力地提高自身素質，多思考，多學習，與時俱進，以更好地實現教學目標，培養(yǎng)更多的能將生物信息學知識靈活運用于各領域的研究生。

(作者單位: 1．中南大學湘雅醫(yī)院臨床藥理研究所; 2．中南大學臨床藥理研究所，湖南省遺傳藥理學重點實驗室)

參考文獻:

［1］Hogeweg P．The roots of bioinformatics in theoretical biology．PLoS Comput Biol．2011; 7 (3) : e1002021．

［2］http: / /www．js．xinhuanet．com/2015－04/23/c _ 1115062947．htm

作者簡介:李曦(1984，7－)，男，湖南長沙市人，講師，中南大學湘雅醫(yī)院臨床藥理研究所/中南大學臨床藥理研究所，研究方向:生物信息學、藥物基因組學。

中圖分類號:G643

文獻標志碼:A

文章編號:2095－9214 (2015) 10－0112－02