生物信息学的理解

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生物信息学的理解范文第1篇

关键词：高中生物学教学；动物和人体生命活动的调节；心理健康教育；认识与体会

G633.91

促进学生全面发展的主要方面，是对学生进行心理健康教育和素质教育的具体体现。除了专业心理学教师外，生物学教师在教学过程中，也可遵循学生的学习心理规律，结合学科内容及根据相关知识点，有意识地挖掘可渗透的教学内容，在授予学生一定的知识与技能，发展其智力与能力的同时，针对学生学习过程中的问题进行心理健康教育，培养学生良好的心理素质。在高中生物学教学中渗透心理健康教育具有独特的学科优势，生物学教师应更加深入地钻研教材，挖掘可教育的内容，对学生既给予知识上的教育，也帮助他们身心全面健康地成长。但也应注意，在教学中进行心理健康教育渗透的内容，需是教学素材中所蕴含的，须避免抛开教材侈谈心理健康教育问题。所以，作为生物学教师也应该努力学习和运用心理学理论，不断提高理论素养和教学能力，科学处理好教材，使学生在知识、能力和行为素质、心理素质等各方面得到全面和谐的发展。笔者就人教版高中生物学教材 “动 物和人体生命活动的调节”一章教学中如何渗透心理健康教育谈谈认识与体会。

一、结合人类大脑结构的教学。培养学生的自信心

在“通过神经系统的调节”中，可结合人脑的结构和功能讲述：人类的大脑重量约为 1.5kg，大脑皮层的表面积约为2000em ，其中含有 150多亿个神经细胞，这些特点人人几乎都是相同的。即使是牛顿的大脑，无论从体积、重量、还是构造上都与其他同龄人无多大区别。著名教育家布鲁姆根据实验与研究认为，除了天才儿童和低常儿童各占2% ～3%外，其余95%左右的学生在学习能力方面是相差无几的，学习成绩的优劣，非智力因素起着决定性作用。

让学生通过对人类大脑的了解，明确大脑的先天发育情况是基本相同的，学生个体间之所以成绩不同，与个体的后天努力以及心理素质的影响有很大的关系。这也是一次对学生发奋读书的很好动员，可以提高学生学习的自信心。

二、结合学生自身体会，让学生学会记忆方法

在“人脑的高级功能”教学中，可由学生自学教材内容，明确人类大脑皮层的言语区，以及W习和记忆的概念、记忆的形式等，并让学生谈淡自己在学习中是如何记忆的。通过交流，使学生认识有效的学习记忆需注意以下几个方面：①善于用脑。不宜长时间只学习同一内容，要交换脑力活动的内容，要在课后及时复习，动用各种器官反复复习，强化所学知识在大脑皮层形成条件反射。②勤于用脑。遇事多想多问，先想后问，使神经系统充分发挥作用，思维越来越敏捷，记忆更加深刻。③合理安排作息时问。合理安排学习、体育运动、休息和睡眠等的时间，注意劳逸结合，养成良好的有规律的生活习惯，这样对学习效率的提高、神经系统的保护以及整个身心的健康发展有益。通过交流，不仅使学生很好地认识自己在学习方法和技巧上的一些不足，又可以学习借鉴其他同学的一些做法，并认同人类的学习和记忆是有规律可循的。

三、结合科学史教学，培养学生的承受能力

“自古雄才多磨难，从来纨绔少伟男”。在教学活动中要设法培养学生承受挫折的能力，使他们在遇到挫折时不至于对人生和社会失去信心。其中可结合“生物科学史”，培养学生承受挫折的能力。

例如，在 “激 素调节的发现”教学中，教师可设计若干问题引领学生置身于科学发现的历程中，体验科学发现的过程，激发学生的创新思维，认同“机遇只偏爱那种有准备的头脑 ”的观点。

通过科学史的学习，使学生明确受挫、失败和成功的内在联系，引导他们学会合理认识挫折，正确对待挫折，以此教育他们 “道路是曲折 的，前途是光明的”。敢于质疑，一定要树立坚定的信心和克服困难、勇于战胜困难的毅力。同时，使他们懂得一个人具备坚韧不拔的意志品质和创新的科学精神是多么的重要，这也是一个科学事实的发现或成功的关键因素。

四、建立血糖调节模型，体验合作的乐趣

传统的课堂教学方式往往是以教师为中心，学生缺少相互问交流、合作的机会，不利于学生间的人际互动，不利于培养学生良好的人际关系。在教学中如果将全班学生分为若干个学习小组就能较好地弥补传统授课的缺陷。

例如，在“激素调节的实例”教学中，设计“血糖平衡的调节”，可利用学习小组建立血糖调节的模型，（为节约课堂时问）相关材料可让学生在课前准备好，小组内学生可根据自己的理解示范活动方式，生生间进行讨论和交流，最后由小组代表交流模型构建的过程和结果，并在黑板上绘图或实物展示，讲述血糖调节的机理。通过模型构建引导学生构建知识，训练学生应用所学知识解决实际问题的能力，在小组合作中不仅可加深各自对知识的理解和掌握，也能从中体验生生间交流团结合作的乐趣，使他们经历愉悦的学习过程，这一过程本身就是一种心理健康教育。

善于利用“科学 技术社会”，远离在“神经调节与体液调节的关系”一节的教学中，可利用教材中“科学、技术与社会”涉及的“拒绝，慎用心理药物”开展一次预防宣传教育活动，通过观看录像资料，以生动形象的事例，把贩毒、吸毒人员的可悲下场活生生地展现在学生面前，使学生对的危害有更深刻的认识。

实际上许多青少年是因好奇或在心情烦闷、彷徨无助等情况下被社会不良分子利用而吸毒的，利用教材的这份素材并借助多媒体、图片资料等进行心理健康教育不但能帮助少数学生解决心理问题，而且能提高学生的心理健康水平，培养他们健康的人格，远离的危害。

五、开展课外的实践活动，培养学生的多种能力

生物学科是一门重视实践和创造的学科，生物学课外活动更应重视实践。在实践活动中，使学生学会观察、分析各种生物学现象，并能搜集、参阅大量资料去说明和解决相关生物学问题，促进学生的观察能力、自学能力、思维能力及独立工作能力的发展，进而培养学生的创新能力。

例如，联系免疫学在器官移植中的应用，师生通过讨论，认识：要解决器官的排异问题、克服免疫抑制药物对人体免疫力的影响，以及通过器官克隆等方法解决供体器官来源问题都离不开科学技术的发展；解决目前供体器官严重不足的问题需要人们科学地认识器官移植，更需要唤醒人们心灵深处的爱心。

最后，可要求学生搜集关于器官移植方面的资料，在校内举办一次相关的宣传活动。通过活动，使学生进一步加强对知识的巩固，更重要的是实践活动使学生走出校门，将书本知识与现实生活联系起来，并运用知识，克服困难，提出合理化建议，多方面提高他们的科学素养。

参考文献：

[1]李铁军. 生物 动物和人体生命活动的调节[J]. 招生考试通讯：高考版， 2014（6）：25-26.

生物信息学的理解范文第2篇

关键词：新课程改革 学习积极性 物理教学 创新教育

我国新一轮的基础教育课程改革正在全面实施当中，新的课程体系着重渗透着全面、和谐和创新的理念，这给当前中学物理教师教育带来了严峻挑战和机遇。

作为中学物理教育工作者，强烈的责任感迫使我们不得不进入无限的思索之中。我们到底应该怎样做，才能激发学生们学习物理的积极性，才能培养他们学习物理的强烈兴趣，才能从本质上解决他们学习物理的苦恼与无奈。以下是作者近几年在中学教授物理的过程中，总结的一些经验，与大家一起分享。

一、学会从欣赏的角度去评价每一位学生

面对新的课程改革，我们的评价要多方面多角度的展开，不能停留在只看学生学习成绩的好坏上。现在的教育改革要求我们改变教育理念，建立新型的师生关系，让教师成为学生学习活动的欣赏者。陶行知有一句话：“你的教鞭下有瓦特，你的冷眼里有牛顿，你的讥笑中有爱迪生。”这句话是在告诫我们，对学生的评价要多运用一些鼓励的语言，让学生感受到老师在欣赏我，在期待着我，这样才能增加学生的自信心，才能使他们的学习成绩有所提高。

二、教师在日常的物理教学过程中，要真正做到“以人为本”

学生是学习的主人，教师是学习的组织者和引导者。教师在组织和引导的过程中要充分尊重学生的主体地位，激发学生的主观能动性，正确承认、认清学生之间存在的差异。同时教师还要高度尊重学生的人格，尊重学生的自主性、主动性，把学生作为真正的教育主体，以学生为出发点和归宿，以学生的发展（包括知识、能力、个性、创造性等）为中心，一切教育措施和教育条件都是为了学生的全面发展与个性充分发挥而选择和设计的，同时学生在教学过程中能够与教师一起选择、设计和完成多种教学活动，做到师生互动、生生互动，从而使学生成为学习的真正主人。物理教育的目标是多元化的，其宗旨不是让每一个学生都成为物理学家，但可以让他们有选择、有区分地掌握有价值的物理学，以提高学生的科学素养。

三、教师在课堂上要积极培养学生的怀疑精神，鼓励学生发问

在美国哈佛大学师生中流传着这样一句名言：教育的真正目的是让人不断提出问题和思索问题，而怀疑是创新的心理动力，是思维独立性、自主性的体现，是发问的前提。我国物理学家周培源说过，“如果把牛顿力学看成是至善至美的，相对论和量子力学就不会出现”。同样，诺贝尔奖得主李政道、杨振宁通过怀疑宇称守恒定律的普遍性才着力研究弱相互作用下宇称不守恒并获得成功的。因此，在物理教学过程中，教师要大力激发学生的怀疑精神，活跃物理文化的传播与发展。

四、教师的教学手段要现代化

信息时代知识更新的速度不断加快，学生要学习的东西逐渐增多，学校教育必须提高课堂教学的效率，从扩大课堂教学的内容入手，开阔学生的视野，让学生在有限的时间里学到更多的东西，而这仅仅依靠传统的教学手段是远远不够的，我们必须充分有效地利用各种现代信息传输技术把有关学科的相关信息传递给学生，使学生能利用这些信息去进行各种创新活动。

五、教师在日常的物理教学过程中要建立激励学生创新的教学评价体系

创新教育，指的是以培养人的创新精神和创新力为基本价值取向的教育，其核心是在全面实施素质教育的进程中，着重培养学生的创新意识、创新精神和创新能力。这里的创新，与科学家、艺术家所从事的创新是有区别的。创新教育的“创新”是指通过对学生施以系统的教育和影响，使学生能够发现对自己来说是新的知识、新的事物、新的思想和新的方法，并掌握“发现”的方法，具备“发现”的能力，为将来成为“创新型”人才奠定全面的素质基础。

教师在日常的物理教学过程中要建立激励学生创新的教学评价体系，需从两方面进行改革：一方面要改革教育内容，增强考试内容的选择性，让学生根据自己的兴趣、爱好、特长、能力选择不同的考试内容，使学生的素质通过考试体现出来。另一方面要建立完善的评价标准，评价标准就是“指挥棒”，教师要根据评价标准去施教，学生要根据评价标准去学习，教育行政部门要根据评价标准去衡量一个学校的办学水平。评价标准应具有客观性、指导性和激励性。只有建立完善的评价标准，才能发挥教学评价的导向和激励作用，才有利于形成学生创新能力发展所必需的宽松环境和自由空间。

参考文献：

［1］金玉新.在中学物理教育中渗透人文教育［J］.科技资讯.2008.28.

［2］李强.新课程改革下教师应引起的几点思考［J］.黑河教育.

［3］张奠宙.杨振宁文集（下册）［M］.上海:华东师范大学出版社，1998.

生物信息学的理解范文第3篇

关键词：生物信息学 交叉学科 学生培养

一、生物信息学的产生

生物学是一门古老的学科，在人类历史发展的长河中，人类从未停止过对生命奥秘的探索。人们逐渐认识到，虽然生物种类多种多样，但是它们的最基本分子却是相同的。DNA、RNA和蛋白质等分子构成了生命的基本单位，再由细胞到组织、器官，最后器官系统组成完整的生物体。

传统的生物学研究中，由于受到技术水平的限制，生物学家多采用低通量的生物实验方法，其研究对象通常是一个基因或者几个基因组成的通路。在这种情况下，实验后的简单观察就可以满足研究需要。随着生物研究的不断深入，积累了大量实验数据，人们不禁想到，如何把不同的实验结果整合起来？另一方面，随着生物技术的发展，大量新兴技术出现，产生了海量的数据。例如90年代兴起的基因芯片技术，单张芯片就可以测定成千上万个基因在某一状态下的表达情况。1990年启动的人类基因组计划更为生命科学的研究提供了海量的序列数据。面对如此多的数据，以前依靠生物实验研究单个或几个基因的方法很难再适用，生命科学、统计学、计算机科学和信息科学等若干学科的交叉学科――生物信息学应运而生。生物信息学以计算机、统计、模式识别等方法为手段，以生物数据为研究对象，通过对大量生物数据的储存、处理和分析，提取其中有意义的生物知识[1]，从而最终揭示蕴藏在核酸序列和蛋白质序列中的信息，对了解生命活动的基本规律出贡献。

二、生物信息学在生命科学研究中的作用

作为一门新兴的学科，大家对生物信息的作用并不十分明确。很多人认为生物信息学只是为实验科学服务。从广义上讲，这种说法也不无道理，但是生物信息学并不是实验科学的附属品，与生物实验一样，它也是解决生物问题的一种手段。为了解决生物问题，生物学家依靠的是实验台，生物信息学家依靠的是计算机。

在生命科学的发展过程中，以分子生物学的产生为界，可以分为传统生物学和现代生物学。传统生物学和现代生物学取得的成就为生命科学的发展做出了巨大贡献。人类基因组计划启动以来，人们一度认为只要把各种生物基因组的全部碱基排列顺序测定清楚，生命的遗传奥秘就会显露无余，但是真实的情况远不像想象的那样简单。人类的个体发育开始于一个单细胞受精卵，受精卵经过一系列的细胞分裂和分化，产生具有不同形态和功能的细胞，不同细胞之间相互作用构成各种组织和器官。虽然人类基因组中有两万多个基因，但是在单个细胞当中，同时起作用的基因往往是很少的。有些基因只在特定阶段起作用，有些基因只在特定组织起作用。只关心某个基因或蛋白的功能是不够的，因为在不同时空条件下，同一个基因或蛋白的功能可能不同。生物是一个复杂的系统，其表型和功能不仅体现于基因数量和序列的不同，更体现在基因、蛋白以及其他生物分子之间的相互作用之中。因此，把研究对象当成一个整体，系统地分析内部的相互关系尤其重要。但是无论是传统生物学还是现代生物学，都是一门实验学科，生物学的发展中缺乏一种系统思想。生物信息学可以从大量生物数据中提取有意义的生物知识，通过对已有数据的总结，进一步推测生物体的某些性质和变化趋势，生物信息学为大量生物数据的整合提供了可能，与生物实验一样，是生物研究中的一种重要途径。

三、生物信息学学生的培养

生物信息学是一门交叉学科，要求学生具有较好的分子生物学、计算机科学、数学和统计学素养，目前国内只有少数几个学校设立了生物信息学本科专业，大部分的学生都是进入研究生阶段才开始生物信息学的培养。在进入生物信息学专业前，本科阶段可能接受过计算机、统计学、信息学、生物学等某一方面的教育，但要进行生物信息学的研究，大多需要补充其他方面的知识。

生物信息学研究可以分为两类：第一，在深刻理解生物问题的基础上，利用计算技术解决生物问题，第二，为生物学家提供性能更好的方法（算法）。理工科背景学生的生物知识较少，但是对于各种计算方法的原理和使用非常熟悉，对于这类学生的培养，第二类问题比较适合他们入门。在生物信息领域，有很多经典的分类问题。这些问题已经明确了分类目标，并且大都有通用的数据集。但是这类工作也受到了生物学家的质疑，因为大部分工作都是把已有的经典算法用在生物数据上，由于对生物问题不够了解，最后成为只有做生物信息的人才看的方法。这也在一定程度上导致了部分生物学家对生物信息存在偏见，认为生物信息就是提出新算法，做一些数据库。要想真正让生物学家认识到生物信息学的重要性，就要以解决生物问题为根本出发点，即使是做预测方法，也要建立在解决生物问题的基础上。做出更好预测方法的关键是深入理解生物问题并抓住关键特征。举个例子，要把男生和女生分开，我们可以根据很多特征，比如身高、体重、头发长短，虽然大多数情况下来说，男生比女生高、比女生重、比女生头发短。但是只基于这些特征还是会造成很多的分类错误，因为这些特征不是男生女生差别的最根本因素。如果我们是根据性染色体来分，那正确率的提高就非常显著了。在预测问题中，利用五花八门的方法并不是关键，如何能够对生物问题深入了解并找到关键特征，才是最主要的。

作为一门新兴的学科，大家对生物信息的了解还很少，很多人对它的定位也不同。但既然是生物信息，就是先生物后信息，可见生物的重要性。所以，在生物信息的研究过程中，对生物问题只限于表面地理解，势必不能做出好的工作。只有对生物问题有了深入了解，才能发现其中的问题。能够找到值得做的问题，可以说工作已经成功了一大半。当然，解决问题过程中也会有很多困难，比如发现了值得研究的课题，但在解决的过程当中发现某些数据无法获得，或者某些技术超出了自己的能力范围。在这种情况下，可以首先想想有没有其它变通的办法可以解决问题，如果经过慎重的考虑都无法找到，就要果断的放弃。这里要强调一定要慎重考虑，不能遇到一点困难就放弃。

相比理工科背景的学生，生物背景的学生有着扎实的生物学知识基础。但是如果是从本科阶段直接进入生物信息学，由于还没有进行过实验操作，他们对生物问题的理解也很难非常深入。不管是理工科背景还是生物背景的学生，丰富的生物学知识都是进行好的生物信息学研究的前提。在培养学生时不可忽视对其基础生物学知识的传授和教育，并适当引导其对生物学问题的思考。生物学问题可以很大也可以很小。大的生物学问题任何一个懂得基础生物学知识的人都可以提出，但也是最难解决的，比如到底是什么改变使细胞恶变，自身免疫病是如何形成的，心血管病糖尿病等复杂疾病是如何发生的，为何有人容易生某种病而其他人不易感。小的生物学问题就是各自领域的具体研究课题，比如表观遗传学领域的DNA去甲基化酶是否存在，基因表达调控领域的转录起始频率是如何决定的，RNA领域的大量非编码RNA的作用，蛋白修饰领域新发现的修饰如何调控蛋白的功能等等。在脑中提出并试图思考一系列大大小小的生物学问题是对学生培养目标的第一步。这些问题的产生的前提是对生物学知识的熟悉掌握。然而在对学生培养的过程中没必要也不可能告诉他们所有的知识，生物学知识教育的原则是为他们打开门，当他们思考问题的时候知道去哪里找到相关的知识。

另一方面，只有生物学基础知识和问题是不够的。很多问题在生物信息学产生之前就存在了，传统的方法无法带给人们问题的答案。人们一直期待新的方法去理解和解决这些问题。生物信息学的产生无疑提供给人们另一种思考生物问题的方式，为一些经典问题的解决提供了可能。例如最近的大规模的肿瘤基因组测序和分析使我们发现了很多新的肿瘤相关基因[2]。对于生物背景的学生，在教学中要把这样的例子介绍给学生，生物背景的学生在理解信息学理论方面会存在困难。最初很难要求他们理解所有具体过程。但是至少要让他们知道这些方法的基本原理，还有在什么情况下使用。这样在以后的研究中遇到类似问题才能想到应该选择什么样的信息学工具去解决，在具体应用过程中加深对整个过程的理解。生物背景的学生如果想成为生物信息学专家，只会应用是不够的，补充一些计算机、统计、信息方面的基础知识是必不可少的。

生物信息学是一门仍处在快速发展之中的学科。还没有一本教材能够满足生物信息学教学的需要，生物信息学立足于分子生物学、模式识别、计算机科学与技术、数学和统计学等学科，所以学生要先对这些学科的基本概念和系统有一个较为全面和直观的认识，为日后的科研打下坚实的基础。另外，培养过程中要包括大量的实例介绍，对一些重要的应用还加以详细解剖，使得同学们不再仅掌握理论，而是能够学会如何在实际工作中灵活应用这些理论。在此基础之上，向同学们推荐一些最新的论文、期刊、参考读物和相关的学术报告，让同学们能够切身感受到学科发展的前沿，培养学生的创新能力。21世纪是生命科学的时代，也是信息科学的时代。生物信息学在这样的历史条件下产生并壮大，它作为多个领域的交叉新兴学科，对生命科学研究有着巨大的推动力。生物信息学是一门应用性非常强的学科，也是一门非常活跃的前沿学科，良好的教学效果必须以先进的内容体系为基础，我们应时刻注意以科研促进教学，教学科研相长，使教学研究达到更高的水平。

[参考文献]

[1]蒋彦等.基础生物信息学及应用[M].北京：清华大学出版社,2003

生物信息学的理解范文第4篇

关键词 生物信息学 教学改革 医学 教学模式

中图分类号：Q811-4 文献标识码：A

21世纪是生命科学的世纪，人类及模式生物基因组计划的全面实施，使分子生物学数据以爆炸性速度增长。面对基因组学、蛋白质组学、基因芯片、分子进化等大量的生物信息，在计算机科学、网络技术以及生物分析技术的相互作用和渗透下，诞生了一门崭新的学科――生物信息学（Bioinformatics）。生物信息学利用计算机和互联网，以数据库为载体，运用数学算法和计算模型，研究生物信息数据的获取、处理、存储、分发、分析和解释等方面，进而阐明和解释庞杂的生物数据所蕴含的意义。生物信息学跨越了整个生命科学领域，近年来在医药学研究中发挥了不可替代的作用，无论是从分子生物学的角度阐述病因，还是对疾病的预防、诊断、治疗与新药研发都将产生巨大的推动作用，医学生物信息学必然在未来的医学研究中处于关键地位，但生物信息学的理工科特性决定了该课程在医学教育中开展的难度。本文结合医学院校特色和生物信息学课程特点，探讨开设医学生物信息学课程的必要性，分析生物信息学课程在教学实践中存在的问题，提出本校开展生物信息学教学的实施方法。

1 医学生物信息学的主要研究内容

1.1 疾病基因的发现与鉴定

约有6000种以上的人类疾患与特异基因的改变有关，某些关键性基因或其产物的结构功能异常，可以直接或间接地导致疾病的发生。使用基因组信息学的方法通过超大规模计算是发现新基因的重要手段。例如：通过构建肿瘤cDNA文库或表达序列标签（expression sequence tag，EST）分析差异表达基因，揭示肿瘤发生的分子水平变化，寻找靶基因。

1.2 药物设计与新药研发

生物信息技术为药物研究、设计提供了崭新的研究思路和手段。利用数据资料、软件工具筛选药物作用的靶位和候选基因，阐明其结构和功能关系，指导设计能激活或阻断生物大分子发挥其生物功能的治疗性药物。

生物信息药物设计常用的方法有：①三维结构搜寻，寻找符合特定性质和三维结构的分子，从而发现合适的药物分子。②分子对接，建立大量化合物的三维结构数据库，依次搜索小分子配体使其与受体的活性位点结合，通过优化使得配体与受体的形状和相互作用最佳匹配。③全新药物设计，利用计算机自动设计出与受体活性部位的几何形状和化学性质相匹配的结构新颖的药物分子。

生物信息学方法为药物研制提供了更多的、潜在的靶标，大大减少药物研发的成本，提高研发的质量和效率。

1.3 流行病学研究中的应用

将流行病学的遗传和非遗传性的研究与生物信息学结合起来，会对疾病的机理、个体对某种疾病的易感性和疾病在群体中的分布有更明确的认识，对疾病的预防和治疗有极大的指导意义。

2 医学生物信息学课程的特点及主要困难分析

2.1 课程内容丰富，学科交叉，数据庞杂

生物信息学利用生物学，计算机科学和信息技术揭示大量复杂的生物数据所赋有的生物学奥秘，是一门交叉性学科，并且理科特性很强，需要深入理解分析。目前生物信息学包含了基因组、蛋白质组、代谢及药物等多个部分，每个部分都具有各自的特色和相应的分析技术。根据《Nucleic Acids Research》统计，全球共有约1000多个主要的生物医学数据库，涵盖了生物医学研究的诸多领域。学生不仅要掌握获取和利用海量生物信息的基本知识和技术，还应掌握相关的数学、物理学、计算机程序设计等知识和技术，又因为医学专业学生的数理知识有限，学习起来有一定的困难。

2.2 操作性和实践性强

生物信息学是一门操作性和实践性很强的学科，主要是在互联网环境中，依靠计算机，利用数据库和各种信息处理软件来进行生物信息学方面的分析工作。针对医学专业学生开设生物信息学课程，其教学内容应注重理论与实践紧密结合，着重学习利用计算机对各种生物信息资源和数据库的检索，使用方法与技巧，真正做到学有所用。

2.3 现状与困难分析

目前，国内的生物信息学教学基本沿用以“教师讲授为主”的传统教学模式，与生物信息学交叉前沿性特点不相适应，实验教学单一，多为验证性试验，缺乏综合性和设计性。此外，医学专业学生计算机知识薄弱，对生物信息学的算法与数据库的原理和特点等不甚了解，在高通量数据处理面前力不从心，影响对问题的分析能力。

3 医学生物信息学课程开设实施方法和对策

3.1 根据医学专业特点设计教学内容，建立具有模块化的教学大纲

目前尚未形成系统、成熟的生物信息学教学模式。开设课程之前，对医学专业学生进行问卷调查，让他们选择医学生物信息学课程中感兴趣的、需要学习的知识内容，并提出难点问题。教师汇总问卷结果，对授课内容进行调整，建立模块化的教学大纲，例如：导论模块、数据库及使用模块、基因组信息学及其分析方法模块、蛋白质组生物信息学模块、代谢和药物生物信息学及系统生物学模块等，使学生清楚每个模块的特点和作用，提高学生的学习兴趣，激发学生的学习热情。

3.2 强化实验教学，激发学生的创新思维和创新意识

生物信息学的学习是运用生物医学、数学、以及计算机科学等诸多学科知识进行分析、判断、推理、综合的实践过程，强化实验教学显得尤为重要。另外，采用PBL（Problem Based Learning）教学法，可以有效地激发学生的创新思维和创新意识。

3.2.1 注重实验操作

生物信息学实验课程以计算机操作为主，需要学生灵活应用互联网、数据库和多种生物信息学软件，所以实验操作显得尤为重要，加大实验比例，为学生提供较多的实验操作机会，不仅提高了学生的动手能力，而且大大提高了学生在因特网环境下对生物大分子序列、生物大分子结构进行生物信息学分析的能力，是提高学生学习生物信息学效果的有力保障。

3.2.2 采用PBL教学模式，优化实验内容

加大设计性实验的比例，采用PBL教学法，根据学生能力和兴趣进行分组，由教师提出问题并布置真实性任务，使学生在已有的知识基础上，通过查找文献、小组讨论、探索，最终完成任务，写出试验报告。由教师对任务完成过程及结果进行点评，对学生掌握知识的程度及学生的科研、应用能力进行评价，并提出进一步的提高方向。学生在实验操作的过程中，不断地发现问题、解决问题，有效地激发了学生的创新思维和创新意识。

3.3 改革教学方法，革新考核方式

3.3.1 结合多媒体技术与双语教学

多媒体技术教学灵活生动，教师在讲授难于理解的概念和生物信息学工具时，可以直接打开相关软件和网站进行演示，使抽象的生物信息学知识以具体的、动态的形式展现出来，从而加深学生对课程的掌握程度。此外，生物信息学涉及到的数据库、网站、应用软件多为英文界面，所以双语授课显得尤为重要，教师可借助多媒体，对课程进行中英整合讲解。

3.3.2 结合科研实例进行教学

生物信息学是一门不断完善和发展的学科，数据库的更新、相关软件的升级、算法的优化等，通常会随着科研中遇到的生物学问题变化而变化，所以教师可以结合现阶段的科研背景和具体的研究方向，结合实例进行教学，可以让学生真正掌握利用生物信息学方法解决生物学问题的思路，并培养和提高学生的科学思维能力，使学生由知识的被动接受者变为知识的主动发现者、探究者，教师则由知识的传授者转变为教学活动的指导者、组织者。

3.3.3 采用无纸化考核方式

适当降低课程理论难度，减少不必要的数学理论推导，注重实际应用、解决问题能力的培养，通过上机实践操作，考核学生对基本知识和原理的掌握情况，克服传统的死记硬背现象。

4.结语

生物信息学作为一门交叉学科，发挥了其独特的桥梁作用，已经广泛地渗透到医学的各个研究领域。本文针对开设医学生物信息学课程的必要性和教学模式进行了探讨，以提高学生学习的自主性、实际操作能力和解决问题的应用能力为目标，不断改进教学手段、加强教学过程的趣味性，以期培养综合型的、高素质、现代化医学人才。

参考文献

[1] 伍欣星，赵.生物信息学基础与临床医学应用指南[M].北京：科学出版社，2005.

[2] 张阳德.生物信息学[M].北京：科学出版社，2009.

[3] WeiLi-ping，YuJun.BioinformaticsinChina：APersonalPerspective[J].PlosComputationalBiology，2008，4（4）：e1000020.

[4] 汪凡军，张楚瑜.生物信息学在医学上的应用[J].国际检验医学杂志，2006，27（2）.

生物信息学的理解范文第5篇

【关键词】移动教学微课翻转课堂混合式教学生物信息学

【中图分类号】G642.3【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2017）52-0104-02

生物信息学是20世纪80年代末随着人类基因组计划的启动而兴起的一门新的交叉学科。它以生物学研究中产生的数据为研究对象，综合运用计算机科学、统计学、数学和生物学等相关学科中的知识与方法，对研究数据进行获取、分析、加工与存储，揭示这些数据中所蕴含的生物学规律[1，2]。近年来，随着测序技术的革新，产生了海量的基因组、转录组、蛋白组、代谢组、表观组等组学数据，以及序列和结构变异数据，生命科学研究者相应配套开发了大量的数据分析软件和数据库，有力推动了生命科学的发展。因此，开展生物信息学课程对生命科学相关专业的学生至关重要。

为了更好地培养学生的科学素养，拓宽学生的就业方向，我国一些高等院校相继开设了生物信息学课程，有些高校还于近年设立了生物信息学专业，同时研究生的生物信息学训练也在日益加强[3]。但是由于该学科的发展日新月异，以及其交叉学科的特性，在教学过程中存在着教学大纲和学时不匹配、教材选择较困难、理论和实践教学脱节和学生重视程度不够等诸多问题[2]，而这些问题在传统的教學模式中不能够很好地解决。近年来，得益于信息化的快速发展，各种类型的网络课程扩展了教学资源，增加了教师和学生间沟通的渠道，提高了有限课堂时间的教学效率，很好地弥补了传统教学模式的不足[4]。笔者根据学习及教学过程中遇到的问题，基于生物信息学的课程特点，拟探讨传统教学方法与网络平台资源有机结合的教学模式，为该课程的教学改革提供思路，并为提高教学效果提高方法和参考。

一、传统教学模式及其存在的问题

生物信息学是交叉学科，所涉及的基本概念广，所要求具备的基本技能多，所包含的知识更新速度快，同时注重培养学生解决相应实际问题的能力，具有明显的综合性、前沿性和应用性强等特点。在有限课时内让大部分学生理解当前生物信息学主要理论知识、熟悉各类数据库和软件的使用、掌握必要分析技能，这对于老师的讲述和学生的学习都是不小挑战。在生物信息学教学实践过程中我们发现以下四个方面的问题：

1.课程要求和课时数不匹配

生物信息学是近年来，应分析基因组等海量数据的迫切需求，而兴起的一门新兴交叉学科，要求学生不仅具备生物学的相关知识，而且还需具备计算机科学、数学、统计学等学科的相关知识。对于生命科学相关专业的学生，其信息科学背景知识薄弱，而且不同专业所讲述的生物学知识也不尽相同，这就要求更多的时间介绍相关基础知识。另外，生物信息学研究内容更新速度快，教学内容也需要更多的课时进行扩展和更新。但是多数专业的教学大纲中生物信息学课程的课时数非常有限，教学内容多与课时数少的矛盾非常突出。

2.学生实际数据分析能力训练不够

生物信息学是一门高度强调实际数据分析能力的学科，大多数学生此前没有接触过相关分析内容，尽管兴趣强烈，但是实验操作时间远远不能满足学生的需求。另外，学生毕业后不管是选择从事生物信息相关行业，还是选择在生物信息学领域继续深造，都需要具备足够的数据分析能力。教学过程中很难在有限的课时内提升实验分析强度，个性化地解决学生在实验分析中遇到的问题，帮助学生将强烈的学习兴趣转化为坚实的分析技能。

3.教材更新速度过慢

生物信息学研究内容更新速度快，新领域、新问题、新数据、新方法和新结论层出不穷。但是目前大部分生物信息学教材的主要讲述内容仍是基本的数据库搜索、核酸和蛋白质序列分析和序列比对等内容，而目前主要的研究内容涉及较少，例如基于序列和结构变异的群体遗传研究和全基因组关联分析研究。

4.学生专业英语掌握不够

生物信息学研究中绝大多数重要的数据库、软件说明、软件日志和报错信息、科研文献报道和教材等等都是英文表述。但是在教学过程中，一些数据库的说明和返回结果学生都表示理解起来很困难，自己动手查阅的主动性不够，导致教学效果大打折扣，也挫败了很多学生自主学习的主动性。

二、现存的网络资源

1.微课

微课源于美国北爱荷华大学的LeRoyA.McGrew教授，其主题和重点突出，内容短小精悍、交互性好，表现形式多样，短时间内有明确的教学目标，集中说明一个问题。微课允许学生利用碎片化的时间进行学习，提供了泛在学习的可行性，有利于培养学生的自主学习能力，是传统教学模式的有力补充[5]。目前各大高校都在提倡制作微课资源，并且公布与网络之上，可在教学过程中加以引进和应用。

2.国家精品课程的网络资源

国家精品课程是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程。国家精品课程资源网（http：//jingpinke.com/）目前包括4000多门国家级精品课程，其中包括多个高校的生物信息学课程。学生可以课下利用便利的因特网和4G无线网络进行自主学习，不仅可以扩展知识面，还可以对课堂内容进行有效的复习和巩固。

3.网络公开课

网络公开课是指高校在网上提供课堂实录的录像，将优势教育资源呈现在全世界求知者前。目前网络公开课的资源非常丰富，不仅包括高校网站上的公开资源，例如北京大学高歌老师等主讲的生物信息学导论，还包括一些大型网站上的公开课资源，例如网易公开课、新浪公开课、MOOC网和央视网的中国公开课等等。另外，网络上也有一些国外高校的公开课程。

4.移动教学资源

笔记本、手机和iPad等移动网络工具的普及，不仅大大方便了人们的日常生活，也为生物信息学的教学改革提供了新的途径。陈亮等将移动网络工具引入生物信息学课堂教学，事件证明移动教学方法比传统的教学模式更能激发学生的学习和实践兴趣，提高学生的动手能力，同时加强了师生间的互动，并最终提升了教学效果[6]。

三、网络资源在生物信息学教学中的应用模式探索

虽然目前关于生物信息学课程的网络资源较多，但是在生物信息学相关教学工作中应用的并不多，尤其是综合翻转课堂、微课和移动网络设备等的新型教学方法的应用。考虑到生物信息学这门新型交叉学科教学中存在的问题，充分利用公共网络资源和新型教学手段，势在必行。具体原因和方法如下：

1.建立基于“翻转课堂”的教学模式

翻转课堂是通过提前介绍教学内容和教学目标，并且公布相关网络资源的獲取地址和方法，让学生在课前完成学习过程。然后在课堂时间，教师通过问题收集、解答、探讨和针对性辅导等形式，完成学生“内化知识”的过程。通过课堂教学过程的翻转，将大量教学内容和实践分析翻转到学生课前进行，利用有限的课堂教学时间，组织学生开展问题探讨和项目分析，协助学生掌握和消化复杂的生物信息理论和分析技能更好地内化于心，有效解决教学内容多与课时数不足的矛盾。

2.教学资源的进一步完善

翻转课堂需要将教学课件、教学内容、教学目标、网络资源地址、前期录制的教学录像和辅导资料等在学校教学平台进行和实施，以便于学生随时进行学习和查阅。

3.教学平台的搭建

作为高度强调实验分析能力的一门学科，强化学生分析能力是重要的教学目标。课程组需要搭建简易的生物信息服务器，并提前放置教学内容所涉及的生物信息学软件和例子数据，然后在整个学期向学生开放，便于学生随时随地进行数据分析实验，强化理论与实践的结合。

4.课程评价方式的改进

为了督促大家在课前进行学习，需要将最终的期末考试分散在整个学期分别进行，可以通过提问和课堂测验的方法考核学生课前学习情况，并记入期末考试成绩。另外在期末考试中，通过实验能力测试，重点考察学生的实际数据分析能力，降低对记忆性知识点的考核，督促学生平时进行数据分析能力锻炼，以达到生物信息学课程的教学目标。

综上所述，充分考虑生物信息学的课程特点，探讨传统教学模式中存在的问题，通过教学模式和方法的改革，充分利用网络资源，解决在教学过程中遇到的问题，为该课程教学目标的实现提供参考。

参考文献： 

[1]管丽红.对生物信息学教学的思考[J].河南教育：高教版（中），2016， 0（8）. 

[2]金萍.生物信息学课程教学改革初探[J].时代教育，2016， 0（21）. 

[3]戴凌燕.《生物信息学》课程教学方法探索与实践[J].生物信息学，2009， 7（4）. 

[4]郭丽.新型混合式生物信息学教学模式研究[J].新课程研究：中旬，2016， 0（1）. 

[5]叶世旺.《大学物理》微课建设研究与探讨[J].教育教学论坛，2017， 0（14）.