農業院校開展生物信息學本科教育的實踐與體會

易圖永 李蘭芝 周瑋

摘要：隨著新一代測序技術的不斷發展，海量序列數據急需生物信息學專業人才去挖掘。本文筆者結合自身十多年從事生物信息學本科專業的教學、管理的實踐，提出在農業院校開展生物信息學本科教育中存在的主要問題以及解決辦法，為有關單位開展生物信息學本科教育提供參考。

關鍵詞：生物信息學；本科教育；實踐與體會

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）13-0229-02

湖南農業大學生物信息學本科專業2004年獲教育部批準增設，2005年正式招生，是國內最早開展生物信息學本科教育的高校之一，為社會培養了近500名生物信息學急需的人才。

一、農業院校開展生物信息學本科教育存在的主要問題

1.師資力量薄弱，教師知識結構單一。我校在2004年申報生物信息學本科專業時，主要是以植物保護學院植物病理學系的教師為基礎，結合昆蟲學系講授生物統計課程的教師，組建了生物信息學系。教師的專業背景主要為植物保護、生物學等方面，知識結構相對單一，計算機及數學理論方面的知識缺乏。

2.生源基礎知識較差，專業認知度不高。我校生物信息學專業創辦之初，盡管媒體宣傳21世紀是信息科學、合成化學和生命科學共同繁榮的世紀[1]，國外Smart Money網站將生物信息學列為下一個熱門工作，但國內對生物信息學了解非常少。學生基本上通過服從專業調劑被生物信息學專業錄取，分數相對較低，基礎知識明顯比其他專業要差，尤其是高考的英語成績100分以上的學生不到15%。另外，由于學生對生物信息學專業的認知度不高，再加上新建專業，師資、實驗條件相對不足，學生轉專業的情況非常突出，2005年轉專業率為27%，2006年轉專業率為23%。

3.教學硬件軟件不足，難以滿足培養專業技能的需求。生物信息學是一門新興學科和前沿學科，應用性和實戰性非常強。隨著生物技術的迅速發展，生物學數據每年都成倍增加，生物信息學的研究方法不斷改進，研究內容也隨之增加[2，3]。專業創辦之初，國內生物信息學呈現“小荷才露尖尖角”的發展之勢，有關生物信息學的中文版教材非常少，有關生物信息學軟件的使用方法和實驗指導的中文版更是鳳毛麟角[4]。

4.與生物信息公司聯系不夠，學生實踐實習難度大。在21世紀初，國內有影響的生物信息學的相關專業公司不多，并且主要集中在北京、上海等大城市，如北京華大基因研究中心、上海申友生物技術有限責任公司、上海生物信息技術研究中心等，與長沙相隔遙遠，學生很難有機會去現場感受生物信息學的魅力。

二、解決辦法

1.加大師資培訓力度，引進外緣教師。為了讓生物信息學專業的教師盡快適應生物信息學的教學，學院和學校加大了對生物信息學專業的師資培訓力度。全系所有教師都參加了浙江大學主辦的“基因組科學研習班”，有7人次赴日本、美國等地開展生物信息學方面的科研工作，提高了對生物信息學的基礎理論認識和實踐操作技能。

2.利用傳統農科專業優勢，形成我校生物信息學的專業特色。我校生源的自身特點和基礎知識不允許我們在制定人才培養目標和課程設置時，生搬硬套綜合性院校生物信息學專業的教學模式，必須根據我校的人才培養目標和我校的傳統農科專業的優勢。我校生物信息學專業立足湖南，開展水稻、油菜、棉花、柑桔等農作物抗病基因和重要病原物的基因組以及資源微生物功能基因組方面的研究，這為加速湖南省的經濟發展做出了貢獻。

3.加強專業宣傳力度，提高學生對生物信息學專業的認知度。精心準備，制作專業介紹PPT，為新生展示學習生物信息學專業的美好前景。建立了農大生物信息學QQ群，使在校生通過與以往畢業生的交流，增強了學生學習專業知識的信心和決心。通過該群，發布一些問卷調查，根據市場、社會對生物信息學專業畢業生的要求，制定了新的（2014版）生物信息學專業培養方案和教學計劃。

4.加強實踐教學訓練，改革考核方法。2009年我院搬遷到新教學樓，給生物信息學專業安排了兩間學生計算機機房，添置了50余臺計算機。2015年建設了一個云教室，設有40個云終端，先后添置了10臺高性能浪潮服務器以及2臺高容量的存儲設備，建立了一個小型的計算機集群，CPU計算核數達108個，內存達850GB，能滿足生物信息學專業本科教學對服務器和計算機的需要，同時較大程度地緩解了科研的計算需求。

5.加大與生物信息公司的合作，與華大基因學院聯合辦學。與中國科學院北京基因組研究所、生物物理所等科研單位；與北京百邁客生物科技有限公司、上海美吉生物醫藥科技有限公司、深圳華大基因科技有限公司等單位簽訂校外教學實習基地協議；與深圳華大基因研究院簽訂了“基因組科學人才聯合培養協議”，進行“2.5+1.5”聯合辦學。2015年只有1名學生入選“基因組科學創新班”，2016年有6名學生入選深圳市華大基因學院“基因組科學創新班”。

三、取得的成績和主要體會

（一）取得的主要成績

1.培養的畢業生獲得了社會的認可。2011年我校獲得優秀本科生推薦免試研究生資格后，生物信息學專業每年都有1—2名學生獲得學術型推免資格，其中2011屆的一位畢業生，大學期間發表2篇論文，因表現突出，被中國科學院北京基因組研究所接收為推薦免試研究生，據說為中國科學院首次接受非“211”學校的推免生。雖然我校的生物信息學專業開辦的時間不長，但畢業生在生物信息學領域已嶄露頭角。如2010屆兩位畢業生以優異的成績被深圳華大基因研究院錄用，期間先后參與鳥類聯盟比較基因組項目、豬蛔蟲基因組注釋工作、北極熊基因組注釋工作、白蟻基因組項目、百例膀胱癌全基因組項目的研究工作，成為任華大基因研究院的高級人才。

2.建立了一支熱愛生物信息學專業的師資隊伍。通過10年的建設，生物信息學專業的整體師資隊伍得到了加強，現有9名專職教師中，教授4名，副教授3名，講師2人；“湖南省新世紀121人才工程”第三層次人才1人，湖南省學科帶頭人1人，湖南省青年骨干教師4人；全部具有博士學位，7位有在國外留學1年以上的經歷。將美國克萊姆遜大學羅峰博士聘請為湖南省百人計劃，同時將美國伊利諾伊州立大學劉世名博士和愛荷華州立大學的李迅博士聘請為湖南農業大學神農學者講座教授。目前我校生物信息系已形成了兩個特色鮮明的團隊：由袁哲明教授領銜的算法創新團隊和由羅峰教授領銜的應用拓展團隊。

（二）主要體會

1.結合優勢辦好生物信息學專業。生物信息學是一門交叉科學，涉及生物學、計算機、數學等領域，范圍相當廣泛。同時，生物信息學也是實用性相當強的技術，運用生物信息學的方法和技術可以解決生命遺傳信息和生命活動信息中的實際問題。

2.加強實踐教學，提高學生的實戰能力。生物信息學是一門應用性強的專業，必須讓學生通過大量的訓練去熟悉生物信息學軟件的應用。同時，教師在教學過程中，應該將教學與科研相結合，多為學生提供科研科題，讓學生在科研中能夠熟練地運用生物信息知識去分析和解決問題，從而更好地理解生物信息學的作用。

參考文獻：

[1]徐光憲.21世紀是信息科學、合成化學和生命科學共同繁榮的世紀[J].化學通報，2003，66（1）：3-11.

[2]鐘揚，張亮，趙瓊.簡明生物信息學[M].北京：高等教育出版社，2001.

[3]陳銘.生物信息學[M].第二版.北京：科學出版社，2015.

[4]呂巍，李濱.農業院校生物信息學本科教學的實踐與心得[J].高校生物學教學研究（電子版），2015，5（1）：20-23.