大數據時代提高生物專業研究生科研創新實踐能力教學改革探索

郝愛平+國會艷+薛巨坤+宗憲春+任如意

摘 要：該文針對地方本科院校研究生生物信息學課程設置存在的一些問題，從教學內容、教學方式和考核方式等幾方面提出對于該課程進行改革和建議，為培養具備創新實踐能力的研究生人才提供參考。

關鍵詞：生物信息學；研究生；創新實踐能力

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）17-0140-02

Abstract：Aiming at some problems of local college students bioinformatics courses exist，from the aspects of teaching content，teaching methods and assessment methods，suggestions are put forward for providing reference for the curriculum reform，the training of innovative practice ability of students.

Key words：Bioinformatics；Graduate student；Innovative practice ability

生物信息學（bioinformatics）是20世紀80年代未隨著人類基因組計劃（Human genomeproject）的啟動而興起的一門新的交叉學科[1]。它涉及生物學、數學、計算機科學和工程學，依賴于計算機科學、工程學和應用數學的基礎，依賴于生物實驗和衍生數據的大量儲存。生物信息學是當今生命科學和自然科學的重大前沿領域之一，是多學科之間的交叉領域。隨著基因組學的不斷深入研究和高通量測序數據的大量涌現，生命科學已經進入到大數據時代，基因組、轉錄組、蛋白質組以及代謝組等生物信息數據正呈爆炸性增長[2-3]。在大數據背景下運用生物信息學技術來分析數據并解決實際問題顯得尤為重要，這就需要越來越多的生物信息學人才，尤其是研究生來參與這項工作。本文以提高研究生創新實踐能力為角度，結合生物大數據時代的特點，針對目前生物類專業研究生生物信息學教學中存在的問題提出自己的建議和方法，供大家借鑒。

1 《生物信息學》課程中存在的問題

目前，我國大多數高校都在研究生階段開設了《生物信息學》課程，通過對大多數院校調查發現該門課程開設過程中存在以下問題：（1）生物類研究生本科背景存在一定差異，部分學生在本科高年級階段就已經學過《生物信息學》這門課程，有些學生沒有學過該門課程，但是具有相關分子生物學基礎知識；還有一部分跨專業學生沒有相關課程基礎。（2）教材相對滯后，由于網絡時代發展和數據更新速度太快，導致書籍印刷時一些網址和軟件介紹就已經落后，無法滿足教學要求。（3）教師教學方式還是以填鴨式為主，于本科教學方式毫無差異。（4）課程上機實踐學時較少，學生難以理解和消化所學內容，實際解決問題的能力較差。因此，有必要結合本校實際情況對研究生《生物信息學》課程進行改革，提高研究生的科研創新能力和實踐能力。

2 改革《生物信息學》教學模式，提高研究生創新實踐能力

2.2.1 教學內容設置改革 教師可以參考不同的教材和網絡最新軟件使用方法，精心設計教學內容，可以按照3個模塊完成《生物信息學》教學安排。第一個模塊為基礎知識和基礎軟件使用方法介紹，包括生物信息學發展歷史介紹、常用數據庫檢索、引物設計、核酸和蛋白質序列分析、分子進化和RNA分析等。第二個模塊為生物信息學實例應用，可以包括對某個基因序列從下載到設計引物再到功能預測，或者對某個蛋白質進行理化性質、跨膜區、二級結構和三級結構的預測和分析等練習。第三個模塊為生物信息學前沿課題介紹，包括最新的轉錄組和代謝組分析方面的知識。并且針對生物專業背景研究生要減少程序和算法的講解，而以實際操作講解為主。同時，教師還要考慮不同背景的學生學習能力的差異，對于學習基礎較為薄弱的學生要增加其自修內容并給予必要的指導。

2.2.2 教學方式改革 在大數據背景下，互聯網+時代，應充分利用網絡資源，開展多元化教學模式，取消傳統的灌輸式教學模式，充分發揮學生主觀能動性，提高課堂教學效果[4]。一般研究生開設《生物信息學》課程都是小班授課，相對于本科生來說上課人數比較少，因此教師要多問少講，給學生探索知識的時間。教師在上課前要精心準備問題，可以按照不同專業把學生分成研究小組，每堂課通過提問和講解問題的形式完成教學目標，每個小組每堂課要求交一份實踐報告，小組內成員輪流完成。

2.2.3 考核方式改革 大多數研究生的《生物信息學》這門課都是作為選修課開設的，因此該門課的考核方式可以區別于傳統的試卷考試，考核方式可以靈活多樣，以考察學生的實踐創新能力為主。建議每個小組課堂實踐報告占總成績30%，學生根據自己的科研課題方向應用生物信息學方法完成的綜合論文占總成績的60%，平時個人表現占總成績的10%。這樣的考核方式比較適合于研究生的考核，既可以在平時鍛煉學生們的合作實踐能力，也可以通過綜合論文撰寫鍛煉他們的科研創新能力。

2.2.4 軟硬件設施完善保證教學 由于數據激增，生物信息學的新算法和新軟件更新發展十分迅速，因此對于研究生教學來說，為提高學生的科研創新和與實際工作接軌的實踐能力，學校應該在軟硬件方面加大投入力度。一方面應該鼓勵和支持中青年教師到生物信息學實力比較強的高校和科研院所學習和進修；或者參加知名生物公司的生物信息學方面的培訓，來增強自身的能力和對前沿知識的把握；另一方面學校應該加大現代化網絡教室建設投入，配備一流的多媒體設備，滿足學生學習和教師講課的需要。

3 結語

總之，隨著高通量技術的開發，使得各生物大數據庫呈指數級的增長[5]。大數據背景下的生物信息學作為新型前沿性交叉學科，通過課程改革形成完善的人才培養模式對學科進一步發展意義重大。研究生教育是培養高層次人才的主要途徑，創新實踐能力是衡量研究生教育質量的重要指標[6]。因此，本文針對地方本科院校研究生生物信息學課程設置存在的一些問題，從教學內容、教學方式和考核方式等幾方面提出對該課程進行改革和建議，為培養具備創新實踐能力的綜合人才提供參考。

參考文獻

[1]胡瑞峰，邢小燕，孫桂波，等.大數據時代下生物信息技術在生物醫藥領域的應用前景[J].藥學學報，2014，49（11）：1512?1519.

[2]李廣林.大數據背景下的生物信息學教學探索[J].教育教學論壇，2015，7（29）：210-211.

[3]張亮，李玲，單莉婭，等.大數據背景下關于醫學研究生生物信息學課程改革的思考[J].醫學教育研究與實踐，2016，24（6）：919-921.

[4]郝峰，鄭鍇，許會靜，等.大數據背景下生物信息學課程教學的 SWOT 分析[J].管理觀察，（25）：129-131.

[5]徐振江.大數據：微生物組學及其他生物醫學領域的機遇與挑戰[J].J South Med Univ，2015，35（2）：159-162.

[6]衰榴娣，李新榮，汪道涌，等.基于創新能刀培養的研究生“高級生物化學與分子生物學技術”課程體系的構建[J].醫學研究雜志，2009，38（12）：135-136.

（責編：徐煥斗）endprint