生物信息學“教—研—創”一體化創新教學模式初探

齊云峰+孫添添+于長春

摘要：生物信息學作為一門新興的交叉學科，跨越和融合了生命科學和信息技術兩大領域。隨著生物信息學的不斷發展，各高校相繼開設生物信息學課程。本文根據生物信息學的學科特點與國內生物信息學教學現狀，提出“教學—科研—創業”一體化教學模式。以進一步完善生物信息學的教學模式。

關鍵詞：生物信息學 教學模式 創新

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1009-5349（2017）08-0009-02

近些年，隨著人類基因組測序完成，有關核酸、蛋白質等的分子生物學數據迅速增長。同時，計算機技術的發展也為生物數據的處理提供了有力支持[1]，促進了生物信息學的產生及發展。許多高校相繼開設了生物信息學課程。生物信息學課程對培養創新型人才具有重要意義。[2]生物信息學是多領域融合的學科，對理論知識及實踐的要求較高，因此如何提高生物信息學的教學質量及完善教學模式尤為重要。本文根據生物信息學的特點及目前發展現狀，提出“教學-科研-創業”一體化的教學模式。并在實施過程中不斷優化，為完善生物信息學的教學模式提供依據。

一、生物信息學課程的概述

生物信息學作為近些年新發展的學科。具有以下特征：第一，多學科融合。它將數學、計算機科學與生物學有機地結合在一起。[3]第二，數據的復雜性。目前國際上著名的數據庫有GenBank、DDBJ和PIR等。[4]這些資源具有開放性，大部分數據庫可免費下載。第三，學科知識的前沿性，生物信息學的發展和更新較其他學科更為迅速。[5]教師在教學過程中要不斷地吸取新的知識以補充教材中的不足。[6]生物信息學的價值不僅體現在科學研究領域，同時對經濟的發展也有影響。[6]所以，各高校設置生物信息學課程是必要的。

二、生物信息學教學現狀

無論國外或國內對生物信息學的發展都是高度重視的。筆者在針對生物信息學本科教學過程進行調查中發現，生物信息學教學過程存在以下不足：

（一）專業型人才稀少

生物信息學所涉及的領域較廣，它將數學、計算機科學和生物學相結合。[7]這一特點，要求從事生物信息學教學的教師自身知識背景要深厚，同時兼備生物學及信息技術的專業知識。由于各專業之間的交叉聯系較少，導致相關生物信息學的專業人才稀少。這對于生物信息學教學是不利的。

（二）教學理念陳舊

生物信息學是將信息技術和生物課程有機結合。目前，在國內，生物信息學教學思想還比較落后，大部分還處于對構建完善的教學模式初步探索階段。[8]由于不能將信息技術的優勢極大地發揮，以至于生物信息學教學過程中存在一定的弊端。在教學設計中還沿用傳統的教授法，使得學生對于學習生物信息學的興趣減少，同時，忽略信息技術的應用對于培養和拓展學生思維方式的作用。

（三）實踐教學存在不足

實踐教學是生物信息學教學過程中必要的部分。生物信息學實踐環節方面較為薄弱。一方面，課時安排不合理。大部分時間分配于理論課，而實踐課的時間相對較少。另一方面，在硬件設施上，也不能滿足實際需求。在很多高校中并沒有獨立的計算機機房以保障學生能夠進行具體的操作。并且，在國內，雖然生物信息學的研究發展迅速，但所涉及的資源并不能共享，交流較少。

（三）“教-學-研”模式的構建

針對生物信息學課程自身特點及在教學過程中發現的問題，提出“教學-科研-創業”一體化教學模式。

1.教學理念的改革

從上述的分析中，針對教學理念落后問題，需要從生物信息學的教學要求與特點出發，改變常規的教學模式，采用“自主式、探究式”學習的思想，通過小組合作的學習方式，讓學生主動學習。[9]根據生物信息學的課程內容可將其分為幾個模塊。例如：數據庫介紹及應用、常用統計學方法、基因組學、蛋白質組學等。學生以小組為單位，對每一個模塊進行探討研究。學生可以通過上網查找資料，與老師進行交流及在課堂上展示成果并且小組間進行探討等方式對該模塊所涉及的相關知識進行學習。這樣使得學生能夠按照自己的要求擴展和交流生物信息學知識，豐富生物信息學的學習途徑，并且師生之間建立平等和諧的關系。

2.理論聯系實踐，鍛煉學生科研能力

教學是科研的前提條件，科研使教學內容多樣化。[10]因此，在教學過程中，根據課程的特色，可將教學與科研彼此聯系起來。首先，組建跨學科的教師團隊。生物信息學是多學科交叉的課程，該領域的專業型人才稀少。解決這一問題是保障學生在科研過程中隨時了解相關知識的關鍵。我們可以在教學過程中組建跨學科的教學團隊。教師間可彼此溝通交流，針對學生們在科研過程中遇到的問題，能夠提供專業性的建議，為科研提供強有力的理論基礎。其次，教師積極鼓勵學生參加科研項目。教師可根據教學內容與當下生物信息學領域中的研究熱點方向，提出研究問題，使學生積極參加其中。在科研過程中，培養學生獨立思考及動手操作能力，同時，增強團隊合作意識。對生物信息學有進一步了解。最后，為了創造一個良好的科研條件，學校應提供一些硬件設施。例如：多媒體網絡教室、與生物信息學相關的軟件等。將教學與科研聯系在一起，可有效地提高生物信息學教學質量。

3.教學與創業相結合，培養學生創新精神及創業能力

創業教育是一種實踐性行為，以學生為主體，將“教、學、做”三者合一。[11]所以在“教學-科研-創業”一體化教學模式中，創業與教學、科研相互聯系，科研成果具體化，提高學生的創新創業能力。以吉林師范大學為例。教師在授課過程中，與學生一起對表觀遺傳學藥物進行分析，并以此為研究課題，參加“第二屆吉林省‘互聯網+大學生創新創業大賽”。項目中擬建一家有限責任公司，它將通過差異化的運營模式，以互聯網為媒介，運用現代生物科技和計算機技術實現對表觀遺傳學藥物信息的整合及數據的分析，并對藥物靶點進行更深層次的挖掘。為特定的顧客提供個性化的服務，并以此獲取利潤。實例表明，在項目進行過程中，培養了學生科學嚴謹的思維方式及團結協作的精神。創業與教學、科研的有效結合，極大地調動了學生學習的積極性，并充分發揮了理論知識與實踐結合的優勢。

四、結語

總之，生物信息學教學應適當地將理論與實踐結合。通過“教-研-創”一體化教學模式的嘗試，不僅激發了學生學習的積極性，同時鍛煉學生發現問題并且能夠及時解決問題的能力。因此，該模式在生物信息學教學過程中具有一定的可操作性。隨著生物信息學的發展，該模式將進一步完善，以期培養出綜合型、創新型人才。

參考文獻：

[1]朱杰.生物信息學的研究現狀及其發展問題的探討[J].生物信息學，2005，3（4）：185-188.

[2]倪青山，金曉琳，胡福泉.生物信息學教學中學生創新能力培養探討[J].基礎醫學教育，2012，14（11）：816-818.

[3]趙屹，谷瑞升，杜生明.生物信息學研究現狀及發展趨勢[J].醫學信息學雜志，2012（5）：2-6.

[4]何懿菡，孫坤.生物信息學研究進展[J].青海師范大學學報，2011，27（3）：69-72.

[5]虢毅，胡德華，鄧昊.生物信息學課程“開放式、研究性”教學模式的探討[J].生物信息學，2009，7（3）：227-228.

[6]戴凌燕，姜述君，高亞梅.《生物信息學》課程教學方法探索與實踐[J].生物信息學，2009，7（4）：311-313.

[7]錢葉雄，朱國萍，聶劉旺.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.

[8]劉宏生，鄭方亮，艾海新.強化生物信息學實踐教學的探索與成果[J].生物信息學，2010，8（4）：368-370.

[9]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.

[10]莊智象，戚亞軍.教學與科研互動關系的價值重構及其對外語教師專業自主發展的啟示[J].外語教學理論與實踐，2015（3）：31-35.

[11]熊華軍，岳芩.斯坦福大學創業教育的內涵及啟示[J].比較教育研究，2011（11）：67-71.

Abstract：Bioinformatics as a new interdisciplinary， spanning and integration of the two major areas of life sciences and information technology. With the continuous development of bioinformatics， the university has set up bioinformatics courses. In this paper， according to the characteristics of bioinformatics and the current situation of the teaching of bioinformatics in China， this paper puts forward the integrated teaching model of “teaching， research and entrepreneurship”. In order to further improve the teaching mode of bioinformatics.

Keyword ：Bioinformatics， Teaching mode， innovate

責任編輯：楊國棟