生物信息學創新教學模式的探究

尤琪

摘 ? 要：伴隨社會科技的不斷發展，在人類基因組計劃、遺傳語言、生物大分子功能與結構等研究取得成果下，從20世紀80年代末開始生物信息學已經成為了生物科學中一門新興學科，對各界人士在生物領域的工作研究有著重要作用。本次研究將對生物信息學基本概念、目前教學存在的問題進行分析，并提出了創新教學模式具體實踐方法。

關鍵詞：生物信息學 ?創新教學 ?實踐方法

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）10（b）-0187-02

作為生物學科重要組成部分，生物信息學是生物學研究以及學習生物的科研人員、教師以及學生的重要工具。作為一門全新并具有極大發展潛力的前沿學科，生物信息學創設條件還不夠成熟，在師資力量、教學模式以及教學方法等方面存在一定問題，制約著學生學習生物成效。因此，本文對生物信息學創新教學模式的研究，有十分重要的現實意義。

1 ?生物信息學基本概念

生物信息學作為一門新興學科，主要是生物學、數學以及計算機科學之間進行相互結合發展而成。其主要是通過信息科學與計算機等方式，進而完成數據分析、數據處理，探索海量數據間內在關系以及生物學涵義，從而達到提煉具有價值生物學知識的目的[1]。

2 ?生物信息學教學現狀

2.1 師資力量匱乏

師資力量是衡量一門學科發展水平的關鍵，而當前生物信息教學，沒有一個完善的師資隊伍，滿足不了我國生物信息學發展需求，同時教師教學水平達不到生物信息學教學要求標準。

2.2 缺乏人才培養

在生物信息學專業人才培養方面，不同教師不同教學經驗，對人才培養方式也不盡相同，導致生物課程體系不符合學生實際需求，從而直接影響學生實踐能力和探究能力，很大程度上制約了我國當前綜合能力人才的培養[2]。

2.3 欠缺學科互通

從目前學科設置上看，生物學科和其他專業缺乏有效的結合和互動。生物信息學科雖然是新興學科，但是和其他學科之間仍然存在一定聯系，不同學科教師之間缺乏相互交流和合作，使得生物教學現狀不樂觀。

2.4 教學理念陳舊

受傳統教學觀念根深蒂固影響，教師通常只是重視知識灌輸，完成教學計劃，缺乏對學生能力以及素質等方面的培養。值得注意的是，任何教學中都不能忽視理論與實踐結合，否則單調的教學內容會使得學生失去學習興趣，不利于培養學生實踐能力。

2.5 教材配置不完善

所有教學都要依據教材進行，當今生物信息學教育快速發展，但是并不具備合適的理論和實驗教材，現階段主要應用的是國外原版教材以及翻譯書籍，我國學者自行研究制定的書籍少之又少[3]。

3 ?生物信息學創新教學模式具體實踐方法

3.1 明確生物信息學教學目標

在不同學科教學活動中，教師和學生角色定位就不同，在一些教學活動中，教師是主角，學生是配角，而有一些教學活動，二者角色就要相互轉換，主要是依據教學內容，根據實際情況進行靈活掌握。生物信息學是多學科之間交叉而生的產物，涵蓋內容較為復雜廣泛，因此，如果讓學生獨立自主學習，會帶來一定難度。特別是生物信息學中有關數學知識方面，如隱馬爾科夫鏈、動態規劃算法等等，在教學中需要教師做主導角色進行講授。

由于課堂時間受限，利用探究式教學模式，讓學生充分利用課余時間繼續拓展知識。如玉米基因組SSR引物設計，對于這種問題，通常無法得到直接答案，需要學生自己查找相關數據庫而后進行總結分析。然后對學生實行隨機分組制，通過小組合作方式去搜索相關基因和蛋白質數據庫。針對具體問題進行討論，最后教師總結分析，對學生學習情況進行點評，并給出適當合理建議。

3.2 理論與實踐充分結合

3.2.1 有效利用生物數據庫，提高學生處理能力

生物信息學教師讓學生利用生物數據庫，提高學生對生物信息處理能力，在大型服務器和計算機參與下，大大提高了生物分子研究工作效率。目前，生物數據庫總數已經達到500個以上，蛋白質以及其他生物大分子結構，蛋白質結構分類，數據庫通過網絡為其提供多種形式數據檢索服務。

3.2.2 開發序列比對軟件，增強學生動手能力

開發序列比對軟件，可以增強學生利用生物信息處理軟件能力。通過比較，把未知序列和數據庫中已知數列進行對比，這是一種有效的研究方式。可以實現2個物種全基因組序列對比工作，進行序列比對比主要目標是通過判斷2個序列之間是否有充足相關性，進而判斷二者是否存在同源性關系。在實驗教學中，通過培訓序列比對軟件開發，使得學生更好地使用生物信息處理軟件，同時也能解決其他軟件問題。

3.2.3 合理運用生物信息學，提高學生思考能力

教師在實踐教學中結合相關生物信息學相關知識，增強學生思考能力，提高蛋白質信息獲取能力。因為構成蛋白質的20種氨基酸化學構造上與構成核算的4種堿基差別相差甚遠，所以無論是蛋白質結構還是功能，都具多樣性。目前，對蛋白質結構信息獲取工作還需耗費大量時間，對技術和技巧提出了更高要求。由于蛋白質結構和功能的復雜，需要通過生物信息學相關技術方法對其解釋，充分利用生物信息學知識，促使學生更好更快掌握蛋白質信息。

3.2.4 利用網絡平臺，優化實驗教學

當今是高技術信息時代，教師應當充分利用網絡平臺，發揮其優勢，實現優化實驗教學目的。所謂生物信息學實驗教學，主要是通過對大量生物數據進行處理、分析出實際需求，進而培養學生運用生物信息學相關知識和方法，具有生物信息提取、存儲、處理以及分析能力，促使學生形成獨立思考和獨立分析能力，并將理論知識運用到解決實際問題中。生物信息學教學應根據學生掌握情況逐漸增加難度，把典型的生物學問題進行實驗設計，調動學生積極主動性和探索精神，激發學生學習能力以及創新能力。

生物信息學實驗教學利用互動網平臺，把計算機作為輔助工具，在計算機網絡實驗室內完成。把課程知識與網絡有效結合，通過電子郵件與學生之間建立交流，將教學內容、工具等傳遞給學生，此外，學生也可通過這種方式將實驗報告、作業以及各種問題和意見反饋給教師，利用網絡時效性，實現了教師和學生相之間雙贏的目的。

3.2.5 加強實踐考核，強化學生綜合能力

生物信息學主要目的是學習運用互聯網。計算機以及其他應用軟件，掌握分析生物信息理論和方法。因此，通過上機實際操作著重考核學生在互聯網作用下，分析生物信息以及解釋結果的能力，考察學生生物信息學基本知識和基本原理的掌握程度，同時也考核學生生物信息分析和實際應用能力。通過實踐考核，進一步提升學生將理論用于實踐中的綜合能力。

4 ?結語

總而言之，生物信息學作為一門全新學科。教師要了解當前生物信息學現狀，明確教學目標，以生物信息學知識為主體，充分將理論知識和實踐教學結合。通過數據庫的使用、開發序列比對軟件、利用網絡平臺優化實驗教學、加強實考核等方法，調動學生主觀能動性，發揮探索精神，提高學生實際操作能力，進一步提升學生綜合能力以及創新精神。

參考文獻

[1] 朱柳村，李嘉睿.生物信息學創新教學模式的探究[J].安徽農學通報，2017（6）：185-187.

[2] 胡楊.《生物信息學》課程教學模式探討[J].生物信息學， 2018，16（2）：10-13.

[3] 羅曉霞，夏占峰，王建明.生物信息學課程“教研一體化”教學模式初探[J].教育現代化，2017，4（52）：57-59.