醫學生物信息學課程教學的探究

張強翔

摘 要 生物信息學（Bioinformatics）是研究生物信息的采集、處理、存儲、分析和解釋等各方面的學科，也是隨著生命科學和計算機科學的迅猛發展，生命科學和計算機科學相結合形成的一門新學科。近年來，許多醫學院校開設了生物信息學課程。本文針對醫學專業學生數學思維和計算機操作能力相對薄弱等特點，通過改進教學內容、改革教學方法，以期提高學生應用生物信息學的能力。

關鍵詞 生物信息學 教學 探究

中圖分類號：G622 文獻標識碼：A

2l世紀是生命科學的世紀，人類及模式生物基因組計劃的全面實施，使分子 生物 學數據 以爆炸性速度增長。面對基因組學、蛋白質組學、基因芯片、分子進化等大量的生物信息，在計算機科學、網絡技術以及生物分析技術的相互作用和滲透下，誕生了一門嶄新的學科——生物信息學 （Bioinforma-tics）。當前，生物信息學教學還處于起步階段，對于生物信息學實踐課還沒有完善的教學模式和有效的教學方法，如何在醫學院校進行生物信息學實踐課教學還有待進一步探索。

1醫學生物信息學的主要研究內容

1.1 疾病基因的發現與鑒定

據相關研究表明，約有6000種以上的人類疾患與特異基因的改變有關，這些關鍵性基因或其產物的結構功能異常，可以直接或間接地導致疾病的發生。目前，使用基因組信息學的方法通過超大規模計算是發現新基因的重要手段。例如：通過構建腫瘤 cDNA文庫，我們可以揭示腫瘤發生的分子水平變化，尋找靶基因。

1.2藥物設計與新藥研發

生物信息技術為藥物研究、設計提供了嶄新的研究思路和手段。生物信息藥物設計常用的方法有：（1）三維結構搜尋，尋找符合特定性質和三維結構的分子，從而發現合適的藥物分子。（2）分子對接，建立大量化合物的三維結構數據庫，依次搜索小分子配體使其與受體 的活性位點結合，通過優化使得配體與受體的形狀和相互作用最佳匹配。（3）全新藥物設計，利用計算機自動設計出與受體活性部位的幾何形狀和化學性質相匹配的結構新穎的藥物分子。

生物信息學方法為藥物研制提供了更多的、潛在的靶標，大大減少藥物研發的成本，提高研發的質量和效率。

1.3流行病學研究中的應用

將流行病學的遺傳和非遺傳性的研究與生物信息學結合起來，會對疾病的機理、個體對某種疾病的易感性和疾病在群體中的分布有更明確的認識，對疾病的預防和治療有極大的指導意義。

2 醫學生物信息學教學存在的問題

2.1缺乏實踐課教材

目前，還沒有專門針對醫學院校學生的生物信息學實踐課教材。而國內各大高校使用的生物信息學教材多為國外教材的影印版或者中文翻譯版本，這些教材一般內容寬泛，需要學生具有較高的相關基礎知識，并且偏重介紹生物信息學的理論和方法，對實踐環節的指導較少。

2.2缺乏有效的教學方法。

很多院校開設生物信息學實踐課僅是以驗證理論課所講授的內容為目的，缺乏針對學生特點的教學設計，講授內容單調，忽視了對學生分析問題能力的培養。

2.3學生實踐課學習基礎存在差異

生物信息學實踐課的授課內容需要學生使用計算機在網絡環境下完成，這需要學生具有較強的計算機操作技能和網絡運用能力。不同學生在計算機的操作技 能和網絡使用能力上存在較大的差異。另外，常用的數據庫和軟件基本上都是英文版本，這需要學生具有一定的英文素養，學生英文水平的差異也會影響他們對實踐課學習的效果。

3 醫學生物信息學實施方法和對策

3.1建立具有模塊化的教學大綱

根據醫學生物信息學課程的特點，對授課內容進行調整，建立模塊化的教學大綱，例如：導論模塊、數據庫及使用模塊、基因組信息學及其分析方法模塊、蛋白質組生物信息學模塊、代謝和藥物生物信息學及系統生物學模塊等，使學生清楚每個模塊的特點和作用，提高學生的學習興趣，激發學生的學習熱情。

3.2強化實驗教學

生物信息學的學習是運用生物、醫學、數學、以及計算機科學等諸多學科知識進行分析、判斷推理、綜合的實踐過程，強化實驗教學顯得尤為重要。

3.3結合多媒體技術與雙語教學

教學過程中可以打開相關軟件和網站進行演示，使抽象的生物信息學知識以具體的、動態的形式展現出來， 從而加深學生對課程的掌握程度。此外，生物信息學涉及到的數據庫、網站、應用軟件多為英文界面，所以雙語授課顯得尤為重要，教師可借助多媒體，對課程進行中英整合講解。

3.4結合科研實例進行教學

教師可以結合現階段的科研背景和具體的研究方向，結合實例進行教學，可以讓學生真正掌握利用生物信息學方法解決生物學問題的思路，并培養和提高學生的科學思維能力。

4結語

生物信息學作為一門交叉學科，發揮了其獨特的橋梁作用，已經廣泛地滲透到醫學的各個研究領域。本文針對醫學生物信息學課程的主要內容和教學模式進行了探討，以期提高學生應用生物信息學的能力，培養綜合型的、高素質、現代化醫學人才。

參考文獻

[1] 趙國屏.生物信息學[M].北京：科學出版社，2002：4.

[2] 張林，柴惠，趙 虹.生物信息學教學模式探討[J].新課程研究（高等教育）， 2010，12（3）：67-68.

[3] 倪青山，金曉琳，胡福泉，等.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.

[4] 胡建平，楊彩萍.生物信息學教學內容改革研究[J].安徽農學通報，2012，18（15）：173-175.