高等農林院校生物信息學課程的教學改革探討

彭曉劍 江海洋

摘要：生物信息學是一門利用數學、計算機信息科學以及統計學等知識來組織和理解生命活動中核酸和蛋白質中所包含的相關信息的一門交叉學科【1】。在《生物信息學》實際的教學過程中應該將講授的理論課程與國內外關于生物信息學技術和方法的進展相結合，豐富教學內容做到理論和實踐相結合提高學生的綜合素質。

關鍵詞：高校;生物信息學;教學;改革

基金項目：安徽農業大學創新訓練項目（XJDC2017228）

作者簡介：彭曉劍（1987.6-），男，漢族，安徽合肥人，博士，安徽農業大學生命科學學院，講師，研究方向：遺傳學

引言

近年來隨著科技的進步，科學家完成了包括人類基因組在內的眾多生物的全基因組測序工作，由此產生了海量的數據并且這些數據呈指數增長，在海量數據產生的同時，計算機處理數據的能力也在不斷的增長。計算機和信息技術的發展為堆積如山的生物數據的收集、整理和檢索提供了強有力的技術支持。此外，各種有針對性的軟件、計算方法以及互聯網技術的普及也為生物信息學的發展奠定了堅實的基礎。我國是農業大國，農林院校與區域經濟的發展之間有著緊密聯系，農林院校的發展對于區域經濟發展的綜合性和互動性起著至關重要的作用。新中國成立70年，農林院校的專業設置已經由原先的農業知識和種植技能為主轉變為以農林為特色、多學科協同發展的特色綜合性大學。專業涵蓋范圍廣，研究對象涉及眾多物種。生物信息學這門新興的科學在農林院校的基礎、應用研究及交叉研究中起到了重要作用。因此開設《生物信息學》對于大數據時代下的現代農業基礎研究提供了重要的分析工具。通過該門課程的學習可以豐富學生知識，提高學生綜合素質，尤其提升綜合運用多學科知識解決問題的思維能力，培養學生邏輯、整合和知識遷移等綜合能力，培養技術復合型“三農”人才，以適應農業現代化的需求，真正做到新時代下科技興農推動鄉村振興戰略從而服務地方經濟。

1.當前課程教學存在的主要問題

1.1教學方式單一，過分注重理論教學

對于這樣一門新興科學，沒有做到講、練、做一體化的教學模式。理論教學雖然很重要，但是實踐教學對于學生學習過程中的啟發性和直觀性有著至關重要的作用，但是在生物信息學的課程內容設置中，實踐教學沒有涉及，這樣容易造成理論學習與上機實踐學習不能統一。

1.2授課對象專業差異大

生物信息學作為本科生和研究生的理論課時，選課的學生來自不同專業，尤其在研究生課程選擇過程中，涵蓋了生命科學、計算機科學、農學、園藝和園林等專業，由于專業背景的不同，導致學生對生物信息學的理解和認識不盡相同，這給整個教學計劃和授課帶了困難【2】。

1.3考核方式單一

生物信息學是理論和實踐結合緊密的一門課程，然而在實際的考核過程中主要采用有紙化閉卷考試作為考核的主要方法，只注重理論概念和原理的一些考核，缺乏學生對生物信息學分析原理的認識與理解，以及分析技能的考核。這種單一的考核方式并不能夠讓學生由此及彼，舉一反三。

1.4硬件設施不足

由于生物信息學是一門實踐性很強的課程，理論和實驗結合很重要然而教學過程中沒有專業的教學實驗室，也沒有配備處理數據的高性能服務器，以及必要的互聯網交互平臺，其次缺乏教學過程中的模擬數據供學生模擬學習給生物信息學的教學帶來了困難。

1.5教材更新速度慢

作為一門新興的交叉科學，生物信息學的發展日新月異，教材內容的更新速度與該門科學的前沿知識存在“時差”，常常出現教學理論內容與實際發展脫節，學生達不到拓展知識面和缺乏創新意識【3，4】。

2 教學改革措施

2.1 明確教學目標，采取理論和實踐相結合

生物信息學是一門實踐性很強的課程，理論學習與上機實踐十分必要。課程學習過程中常常利用到計算機的相關知識，因此在教學過程中做到多做，多練的教學模式，靈活做到一邊理論一邊實踐的方法，提升學生上機動手能力。

2.2? 小班教學，配備專業的教學實驗室

課程學習過程中選課的學生來自不同專業背景，因此教學過程中采用小班制教學，做到不同專業形成不同的教學班。此外配備專業教學實驗室，網絡交互設備的準備，其次準備相關的模擬數據供學生學習實踐，真正做到理論與實踐相結合。

2.3 改變單一的考核方式，提高上機實踐考核比例

期末考試應以上機實踐為主，注重分析綜合性問題，考查學生應用能力及對分析流程和結果的熟練整理、分析和歸納的能力。同時采取閱讀匯報文獻作為輔助考查方式。充分發揮學生的積極性，提升學生的理論素質和科學素質，為以后的科學研究奠定重要的科學基礎。

2.4 教學與科研相結合，加強師資隊伍建設

生物信息學教學課程中，要緊跟學科的發展，同時注意知識的更新，著重掌握科學前沿，努力將學科前沿知識融入到日常的理論和實踐教學過程中，并邀請工作在科研一線的科研工作者給學生講解學術報告從而拓展學生思維。教師作為教學活動過程中的另一個主體，應做到教學和科研相結合，積極參與對外交流提升教學和科研的綜合素質。

結語

生物信息學整合了生物學、計算機科學、數學、統計學的交叉前沿學科。它以計算機為工具，利用數學建立的模型結合相關專業軟件，對生物學數據進行檢索、處理和分析，從而闡明生物數據信息所包含的生物學意義。作為迅速發展的學科，生物信息學滲透到了生命科學、農、林、牧、漁等眾多學科領域。隨著后基因組時代及大數據時代的到來生物信息學定能為基礎研究提供有力的支撐。

參考文獻：

[1]孫嘯， 陸祖宏， 謝建明. 生物信息學基礎[M]. 清華大學出版社， 2005.

[2]孟凡立， 張衛國， 韓英鵬. 在農學專業講授生物信息學技術的幾點思考[J]. 黑龍江教育學院學報， 2011（4）：85-86.

[3]劉博婷. 淺談生物信息學課程教學[J]. 韶關學院學報， 2009（12）.

[4]湯麗華. 淺談大學本科生物信息學課程建設與教學[J]. 科技信息， 2010， 2（17）：646+686.