淺談醫學院校生物信息學課程教學改革與實踐

趙小蕾 修良昌 覃繼恒 饒紹奇

摘 要：生物信息學是集生物學、信息科學及數學等多種學科于一體的新興前沿性交叉學科。生物信息學在生命科學研究領域的重要性日益顯現，但其教學體系還不盡完善，文章探討醫學院校生物信息學教學的改革和實踐問題。

關鍵詞：生物信息學 醫學院校 教學改革

中圖分類號：G6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）04（a）-0142-02

人類基因組計劃的實施為分子生物學家提供了大量的生物組學數據，分析和處理這些數據以探索其中隱藏的生物學奧秘需要綜合利用數學、信息科學與物理學等知識，生物信息學由此應運而生[1]。它是分子生物學與上述學科交叉結合的產物，其研究已經滲透到生命科學的各個領域并極大促進了生命科學及相關學科的發展，已成為生命科學研究者強有力的輔助工具之一。國內很多醫學院校已開辦生物信息學課程，多種專業選擇其作為必修課或選修課。該課程旨在培養學生綜合運用生物信息學知識和方法進行生物信息提取、儲存、處理和分析的能力，但該課程的教學研究仍處于起步階段，缺乏完善的教學模式和有效的教學方法，如何在醫學院校開展生物信息學教學還有待進一步探索。

1 課程開設的重要性

生物信息學跨越了整個生命科學領域，是一門實用性很強的學科，也是未來生物醫學的重要研究工具。生物技術、計算機和互聯網的飛速發展引領了一個生物醫學大數據時代，生物信息學在生命科學領域的地位也愈發重要。利用生物信息學的知識和方法能夠深入挖掘和剖析海量生物學數據，進而探索隱藏在數據背后的生物學奧秘。無論是從分子生物學的角度闡述疾病病因，還是對疾病的預防、診斷、防治與藥物設計，生物信息學均發揮了十分重要的作用，掌握該課程的基本知識和理論無論對以后的科學研究還是從事一線醫務工作都具有比較深遠的意義。因此，在醫學院校部分專業（如：生物統計、藥學等）開設生物信息學課程具有重要意義。

2 生物信息學教學存在的問題

2.1 課程內容與教學課時不成比例

生物信息學是一門綜合性學科，理解和掌握該課程需要具有一定的計算機、數學和分子生物學等的背景知識。醫學院校學生普遍存在理科知識比較薄弱，因此，講解透徹該門課程需要教師在課堂上花費一定的時間普及相關背景知識。然而由于醫學院校學生課程門類眾多，客觀條件決定無法為生物信息學安排足夠多的課時。較之生物信息學繁多的內容而言，課時分配明顯不足。在課時相對較少的情況下，無法深入講解將每個章節的內容。

2.2 教學師資力量薄弱

生物信息學作為一門交叉學科，要求任課教師精通生物學、計算機和統計學等相關知識。由于國內生物信息學興起時間較短，培養人才數量有限，且有限的人才都流向了一流的學校，普通高校無法招到專業對口的教師。因此，能夠勝任生物信息學教學任務的老師十分匱乏。以該校為例，生物信息學課程沒有固定的任課教師，基本由生物學、醫學統計學教師完成，這些老師中大多數無法完全勝任生物信息學的教學任務。最終致使生物信息學教學質量不高。

2.3 教學模式落后

雖然多媒體已被廣泛應用于生物信息學的教學中，但由于該課程涉及內容多且有大量的數據庫和軟件知識，導致多媒體課件的容量非常大，教師在課堂上基本是照本宣科的讀完課件完成教學任務而已，忽略了學生的接受能力。這種教學模式雖然運用了先進的教學工具，但實質上采用的還是傳統的“灌輸式”教學，學生仍然是被動地學習。

2.4 實踐教學流于形式

生物信息學是一門實踐性很強的學科，實踐課程非常重要。然而在教學過程中，由于各種原因實踐課往往流于形式，原因主要包括：（1）教學設備及手段落后。雖然有些學校有計算機室，但計算機配置較低且未提供連網服務，生物信息學很多知識的學習需要借助互聯網，例如：各種數據庫、在線軟件等，導致學生無法親自操作而降低實踐課學習效果；（2）課時少、內容多。生物信息學的章節往往涉及到很多軟件和平臺，甚至有些軟件需要編寫程序。在實踐課時少的情況下，無法在短時間內讓學校親自操作每一種軟件。

3 教學改革

3.1 針對不同專業精選教學內容

針對生物信息學內容繁多的事實，應針對不同專業特點精心挑選課授課內容，在有限的課時中讓學生學到最基本且重要的生物信息學理論知識。另外，要善于挖掘課外時間，組建課外興趣小組，設置研究課題作為課外作業，鞏固和加深學生對生物信息學的理解。

3.2 培養和引進專業人才

教師知識的淵博程度和教學水平的高低對教學效果的影響十分明顯。因此，在教師隊伍建設上應采取“走出去，引進來”的措施，一方面挖掘該校教師的潛能，支持和鼓勵該校年輕教師到國內外知名高校訪學和進修，著力提高該校教師自身的知識素養與技能；另一方面提供豐厚條件引進國內外生物信息學高層人才，為生物信息學教學隊伍增添新鮮血液。此外，還可通過定期或不定期舉辦講座等方式創造機會加強該校教師及與兄弟院校的交流合作，加強學科建設，提高生物信息學教師的綜合素養。

3.3 推進“教、學、研”一體化創新教學模式

針對生物信息學課程的特點，一方面根據課程內容設計小型科研課題激發學生的科研興趣；另一方面鼓勵并指導學生申報學校、省級或國家級大學生科研項目，并鼓勵學生參與教師的科研項目，積極開展“教、學、研”一體化的創新教學模式，即融教師的“教”和學生的“學”，以及教師和學生共同參與到“研”的過程于一體[2]。通過這種教學模式能夠極大激發學生對生物信息學課程的興趣和創造力，促使學生快速高效地掌握生物信息學理論和實踐知識，有利于學生變被動的學習為主動探究式學習。與此同時，也能夠讓學生盡早地融入到生物學科學研究的大環境中來，學會合作、學會創造，真正地做到學以致用。

3.4 加強實驗課教學

生物信息學實驗課教學離不開計算機和網絡，加強實驗課教學需要在現有設備的基礎上，升級計算機配置，并為每臺計算機提供上網功能，保障實驗課教學順利進行。積極鼓勵學生自帶計算機，方便課后繼續學習。此外，充分利用發達的互聯網技術，創建網上教學平臺并將教學內容，最新分析軟件等傳遞給學生，通過教學平臺加強與學生的交流互動，及時解決學生學習過程中遇到的問題。在教學內容上，要精簡實驗課內容，選擇有代表性的軟件和數據庫進行深入講解，將其它的軟件、數據庫等相關知識設計成小型研究課題作為作業布置給學生，提高學生自主探索的學習能力。

4 結語

生物信息學是一門新興且充滿活力的學科，隨著實驗技術的進步和科研工作者的不斷探索，新方法新內容源源不斷地加入進來，因而該課程在醫學院校教學中尚未形成成熟的課程體系，需要進行不斷地教學改革。生物信息學的教學注重培養學生的創新思維和實踐動手能力，為達到這一目標，教學改革應積極采用“教、學、研”一體式的教學模式。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，顯著提高學生的學習積極性、實踐操作能力、探索創新能力和解決實際問題的能力，并受到學生的普遍歡迎。

參考文獻

[1]李霞.生物信息學[M].北京：人民衛生出版社，2010.

[2]錢葉雄，朱國萍，聶劉旺，等.生物信息學課程“教、學、研”一體化創新教學模式探討[J].安徽農業科學，2013，41（6）：2812-2813.