生物信息学技术
前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇生物信息学技术范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。
生物信息学技术范文第1篇
【中图分类号】TP391
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0078-01
一、生物信息数据库的现状及问题
在生物信息学的发展过程中，逐步建立起了大量基于网络的生物数据库，而且开发了众多检索工具，从而实现了生物信息数据的智能处理和综合分析。生物信息数据在具有增长迅猛、更新及时、种类繁多等特点的同时，更表现出高度的复杂性、多样性和不一致性。
随着生物信息数据量的激增以及数据处理能力的复杂程度不断提高，现有的生物信息数据库已经逐渐暴露出许多问题。三大核酸数据库依靠传统方式交换数据，无法及时反应出其他专用生物信息数据库的变化情况以及非核酸类数据信息。网上所提供的大部分数据分析工具采用面向问题的搜索方法，搜索效率随着问题规模的扩大而降低，并且无法智能地对数据中存在的未知知识进行发掘。为此，在后基因组时代，需要将数据仓库思想及智能数据挖掘技术运用到生物信息学领域中。
二、基于生物信息数据仓库的数据挖掘技术
（一） 生物信息数据库中的算法工具
在生物信息学中，基因比对是最常用和最经典的研究手段。在核酸序列或蛋白质序列之间进行两两比对，比较两个序列之间的相似区域和保守性位点，寻找二者的相似形、同源性，进而探寻可能的分子进化关系，揭示序列中蕴涵的结构、功能等信息。数据挖掘主要存在以下几种经典分析模式：关联模式分析、序列模式分析、分类分析、聚类分析，其中关联模式分析应用最为广泛。
（二） OLAP和数据挖掘技术
传统的针对数据库的开发工具多为联机事物处理模式，它主要是面向具体的查询和统计，有着较为具体的应用目的。然而随着越来越多数据库的出现，数据量的迅猛增长，OLTP在数据资源的充分利用、为用户提供有效支持和帮助等方面，则显得力不从心。因此，基于数据仓库的联机分析处理以及数据挖掘引起了日益广泛的关注和应用。OLAP是一种自上而下、不断深入的分析工具。用户提出问题或假设，OLAP则负责从上而下深入地提取出关于该问题的详细信息，并以可视化的方式呈现给用户。DM是一种决策支持过程和挖掘性工具，它主要基于人工智能、机器学习、统计学等技术，高度自动化地对原始数据进行分析，发现隐藏在数据中的模式，做出归纳性和预测性的推理。
（三） 基于生物信息数据仓库的数据挖掘技术
实现数据挖掘的前提条件是必须具有海量数据，而这恰恰是数据仓库的基本特点之一，二者紧密结合可以有效解决大量应用中出现的问题。在生物信息学领域，使用数据挖掘技术可以大幅提高研究人员的工作效率，改变原有的预测法；数据挖掘算法还可以结合生物信息专业领域的公式算法，根据研究人员的设想，对数据进行全面高效的分析。
基于数据挖掘等技术发展起来的智能决策技术具备了在生物信息学领域中大展身手的天赋，特别是基于海量数据的数据挖掘和开采技术更具有广泛的需求和应用背景。另一方面，目前生物信息学的研究方法和发展情况，已经形成了较为完善的智能决策系统，成为数据仓库和数据开采较为成功的应用案例。另外，现有各种生物信息应用分析软件从一定程度上讲，已经反映并且实现了数据仓库及数据挖掘的思想和技术。
三、实现生物信息异地多源数据库的综合利用
（一） 建立基于Web的生物信息数据仓库
基于现有的生物信息数据库，运用数据仓库思想，利用OLAP和数据挖掘技术，建立生物信息数据仓库，是一种不需要大幅增加硬件设备以及物理装置的前提下，实现基于Web平台的生物信息集成与处理平台的可行方案。设计一个基于Web的生物信息数据仓库，其主要结构由五部分组成：外部数据源；基于Web的数据调度、传输；数据的变形整合；元数据规则、元数据管理；基于Web的综合管理平台。
DWBW以DDBJ／EMBI／GeneBank作为主要数据源，同时以其他主要的生物信息数据库作为整个数据仓库的基本数据源。通过分析数据库结构和数据结构类型，建立DWBW的元数据规则。这样，基于上述各种数据库就可以建立起一个基于Web的虚拟数据仓库，由于不存在一个物理上位于某地的存储中心来保存这些数据，用户面对的只是基于网络的分布式虚拟的数据仓库。其模型、算法的运行由专用的分析工具服务器来完成，而对于数据的调用和整理都是在源数据库上进行的，根据不同用户提交问题的不同，具体分析过程则由分配服务器交给服务器去完成分析，只是最终将结果返回请求分类服务器，显示给用户。
DWBW将通过统一的基于Web的页面与用户进行交互，在后台则主要由请求分类服务器、Web服务器及专用分析工具服务器共同完成对问题的提交和分析，实现对数据仓库元数据规则的理解，然后根据分类的结果，与相关分析工具进行匹配，将问题提交到相应的分析工具服务器进行处理。处理完成后返回给请求分类服务器，进而返回给提交问题的用户。
（二） DWBW的关键技术
生物信息学元数据的抽取。数据的整理和抽取，是开发所有数据仓库时所遇到的最难解决也是最具挑战性的问题之一。将不同时期生成的大量历史数据中的数据结构、字段的定义以及对象之间的关系等一系列的描述信息整理出来，并制定一套通用可行的规范，本身就是一个工作量巨大、难度极高的问题。因此，数据仓库元数据的抽取整理，成为建立DWBW的关键问题。数据抽取、清洗、转换和装载过程与一般数据仓库建立过程中的数据整理不完全相同，其数据具有规范性强，存储结构相对简单，转换、装载容易等特点。
虚拟生物信息数据仓库的建立。虚拟生物信息数据仓库实现对生物信息平台相关数据的组织和集成，并且将不同主题的数据对象分别存储到各个数据集市中，同时还将建立起部分有价值数据的在线OLAP数据库。虚拟数据仓库采用中间件充当数据中心，提供信息的访问接口，对存贮在不同数据源的生物信息数据进行存取操作。由于虚拟生物信息数据仓库一般不是针对实时数据进行分析统计，所以对于时间效率的要求不如一般查询统计那么高，这就确保了开发处于不同物理位置数据源的虚拟DWBW具有可行性。同时，对于一般性的查询比对等基本操作，不会影响其工作效率和准确性。
基于Web面向用户的综合平台的开发设计。此平台主要提供一个用户操作的平台，除了集成基因比对、功能预测、序列分析、基因提交等传统的操作以外，还允许用户对虚拟数据仓库中的数据运用数据挖掘技术，提供更多的分析支持工具。
生物信息学技术范文第2篇
要想实现信息技术与生物教学的有效整合，要求教师投入大量的时间和精力挖掘备整合课程资源，这必然会给本来就辛苦备课，疲于奔命批改作业的教师带来更大的压力。同时，学校还必须投入大量的人力、物力、财力，构建校园信息化平台，建设信息技术教师队伍等。教师教得辛苦，教学辅助部门配合得辛苦，学生学的效果也不尽如人意，投入和产出不成比例，往往高投入的背后是很低的收益，这导致许多教师也不愿意进行整合。
二、解决信息技术与生物教学整合问题的办法
1．明确整合的意义，确立正确方向
信息技术与生物教学整合的意义在于利用信息技术把枯燥、复杂、抽象的生物学知识生动、活泼、具体地呈递出来，创造一种新型的教学环境去启发学生的思维，减轻学生的学习负担，提高学生的学习兴趣，从而达到提高教学效率的目的。教师必须明确信息技术与生物教学整合的意义，以确立正确的整合方向。
2．加强理论学习，将整合落实
在信息技术与生物教学的整合过程中，要充分加强教法、教育心理学、教学论等理论的学习指导，把这些教学理论融入信息技术与生物教学的整合过程中，依据建构主义学习理论，结合生物学科的特点，构建易于实现生物教学与信息技术整合的新型教学模式。
3．结合生物学特点，进行科学整合
现行高中生物教材，并不是每一节课的内容都适合用信息技术来完成的。比如“细胞器”“遗传的分子基础”“生态系统”等用实物或投影演示，效果会很好。因此我们应该从具体的教学内容和目标出发，明确信息技术教学用在什么地方，什么时候用，怎么用，期望收到什么效果，以真正达到“信息技术与生物教学的科学整合”。信息技术与生物教学的整合应科学合理，其地位是“辅助”而不是“替代”。
4．建立评价机制，让师生看到整合效益
生物信息学技术范文第3篇
1 利用多媒体进行教学，实现生物课堂最优化
最优化课堂就是教师和学生在花费最少的必要时间和精力的情况下达到最好的效果。包括教学内容、教学过程和教学手段最优化。生本课堂是学生自主学习的课堂，但是中学生物学中有些知识比较抽象，有些实验也无法在实验室完成，给学生自学带来困难。这时，只要教师设计好教学内容，借助多媒体，也能使生物课堂得到优化。
1.1 利用多媒体进行教学，可以化微观为宏观，化抽象为形象
生物学科的特点是细微、动态、抽象。利用信息技术手段能够真实、生动、形象地展示生物的各种结构以及生理活动，显示生物的微观世界和宏观世界，把抽象的内容具体化，形象化。如《细胞结构》一节，所有生物都是由细胞构成，可是细胞形体微小，直径约为10μm，重约0.001μg，需借助显微镜才能观察。传统的做法是用洋葱、番茄、口腔上皮细胞等做成临时装片，放到普通显微镜中调试好，让学生排着队上来看，如果一个学生需要一分钟，全班按50人计，那么一节课也完成不了任务。学生观察的时间短，可能还没有真正看清细胞的结构，所以学生画的细胞结构图都是照着书本描的，而不是自己的真实所见。这样的教学效率很低，学生也可能不感兴趣。如果让学生自己动手制作各种临时装片，以小组为单位，每组派一个代表把装片放到数码显微镜，可以把观察到的图像拍摄下来，再用数据线连接到多媒体，学生就可以在大屏幕上看到自己的作品，有的装片细胞壁、细胞质、细胞核清晰可见，有的厚薄不均，结构模糊不清，不仅可以让学生了解制作装片的技巧，还可以让学生真实地感受到细胞的存在，从而提升了教学效果。
1.2 利用多媒体进行教学，再现生命痕迹
时间不停留，生命的历程不可逆转，逝去的生命不可能在实验室重现。如“生物的进化”，我们不能回到古生代去看三叶虫，中生代去看恐龙，新生代去看灵长类动物如何进化成人类，也不具备条件去博物馆看化石，但我们可以利用多媒体播放三叶虫、恐龙、灵长类的动画或者化石，了解三叶虫的形态，称霸一时的恐龙迅速灭绝的原因，人类和灵长类到底有多少相似之处，让学生可以充分展开联想和想像，理解生物进化的历程是漫长的、残酷的，也是自然选择的结果。
1.3 利用多媒体辅助实验教学，提高课堂效率
生物新课标本着亲近自然，贴近生活，培养学生动手能力的原则，增加了许多实验的内容，如此多的实验，不可能都在课堂上完成。我们可以选择一些耗时长，难度大的实验借助多媒体辅助教学。如“光合作用”一节，有4个实验，即使提前准备，也要2～3天的时间，如果把材料搬到课堂上，让学生动手尝试，至少需要4节课，即两个星期，严重影响教学进度。我们可以把这4个实验落实到各个学习小组，让他们在课外完成，然后拍下重要的图片，通过多媒体在课堂上展示出来，并把他们做实验的心得体会与同学们分享，可以达到事半功倍的效果，从而提高课堂效率。
2 创建“生物论坛”博客，让课堂延伸到课外
生本教育的理念是“先学后教、以学定教、少教多学”，教师是“导游”，学生是“游客”，教师需向学生提供一个平台，可让学生各抒已见，自由讨论。如《蒸腾作用》一节，可提前两天布置“植物蒸腾失水”的实验，让学生在课后完成，教师在“生物论坛”博客上留下讨论题，学生可根据自己的实验体会在此展开讨论；教师还可以把作业放在博客上，既可以减少抄袭，又可以实现无纸化作业。教师还可在博客上回答学生的疑难问题，或者参与学生的讨论。这样，学生在家也能很好地完成学习任务，而且趣味性强，还能提高学生的反应能力和培养多向思维。
3 利用照相机，把自然界的生命现象搬回课堂
生物信息学技术范文第4篇
【关键词】高中生物；信息技术；整合
引言
随着生物教学改革深入开展，为了不断提高高中生物教学质量，要引入信息技术，有效的构建更加高效的教学课堂，希望通过实践探索，能够不断提高学生生物实践能力，具体分析如下。
1.结合信息技术帮助学生认识实验的器材
鉴于高中生物内容的复杂性，其所运用的实验器材也较为复杂和高端。对于一般规模的教育机构，很难全面拥有所有教学所需实验器材，因此教师在实际开展教学时，更多采用较为原始的教学方式，通过图解方式让学生掌握相关实验器材的结构和类型。由于此类教学途径受限，实验器材结构繁复，学生很难清晰了解每种器材的准确构造，这对学生掌握器材情况造成了一定的障碍。对此，教师可将信息技术引入课堂，通过多媒体课件的动态展示，更为清晰地向学生展现出各种器材的外观、构造和实验原理等特点，极大提高了学生对实验器材的掌握程度，同时也填补了学生的好奇心，为下一步实际操作打下基础。如遇到较为特殊的实验器材，在开展实际实验过程前，教师更要通过课件明确讲明该种器材的使用方法和注意事项，让学生根据实验原理对器材进行规范操作，尽量减少操作误差，从而获得实验的准确结果。
2.通过信息技术让学生养成规范操作习惯
生物实验是较为严谨的科学操作，因此无论是实验过程中运用的手法、步骤还是技巧等因素，都可能直接影响到最终的实验结果。而学生与专业的研究者相比，其专业性较差，且在实验态度方面也不够严谨。对此，教师不仅要对学生重点强调实验过程中的严谨和认真态度，更要从专业角度指导学生进行规范操作，逐步按照既定标准和要求进行实验，这样才能得到更为准确的实验数据和结论。如在检测生物所含糖、脂肪等物质实验时，由于教师展示的过程面向所有学生，在此过程中个别学生便会由于观察不认真或者没看清楚过程、步骤，而在自己开展实验时出现偏差。对于这类偏差，教师可以运用多媒体课件对整个实验过程进行展示，这样就解决了学生看不清的问题，再加上教师亲手操作，学生便更容易掌握标准的步骤了。对于实验过程中的难点和关键环节，教师还可以结合课件进行重点分析讲解，让学生加深理解，在自己进行操作时，便会降低不必要的失败几率。学生在更为生动的讲解方式指导下，也更乐于投入到生物实验的理解和操作中，从而提高对整个学科的探究兴趣。
3.利用信息技术构建更加高效的教学情境
学生的参与热情有赖于开展教学所处的情境，学生在更为适合的环境下更易开展未知知识的探究。教师也要广泛运用多种手段促进教学情境的营造工作，保证学生以最佳的状态和心境参与到学习活动中来。如教师在引导学生进行《细胞的增殖》内容学习时，如果运用一般的教学方法，学生难以轻松掌握细胞的变化过程，因此教师此时便可发挥信息技术的优势，将课程内容制作成动画展示给学生，学生通过视觉方面的冲击直观感受到细胞的变化情况，教师在结合不同阶段的变化进行深入浅出的引导和讲解，这样学生便在头脑中形成了较为清晰和准确的印象，使较为复杂的专业知识变得浅显易懂了。学生面对较为生动的教学方式，从情感角度便先接受了知识，再从理性角度理解和接受，更会提高课堂的教学效果，为教师达到预设的目的奠定物质基础。
4.整合信息技术不断提高学生的创新能力
加入科技元素的生物课堂为学生进行创新创造了更为自由的天地。告别传统的教学思想和模式，以更为灵活的形式开展教学，可以帮助学生以更为开阔的思路理解和接受生物知识，为学生打开更深远的生物之门奠定基础。教师运用多媒体课件除了能够生动展示教学内容外，还能够从形式上鼓励学生进一步提高创新意识，大胆探寻未知领域，教师也要尽量为学生创造更多的实验机会，让学生通过亲手实验获取实验信息，创造发挥创新能力的途径。如讲《有丝分裂》的内容时，该部分知识看似简单，但与以往的知识关联性较大，若想帮助学生全面复习相关知识显然难度较大，此时多媒体技术便能够发挥作用。运用多媒体将该部分知识的所有相关知识进行系统的整理和展现，不但大量节省了时间，还能让学生在头脑中建立较为完备的知识体系，从多角度帮助学生理解有丝分裂的意义，更加增强了对课堂知识的掌握程度，让学生意识到知识的内在关联和系统性，学生也可基于此逐渐发挥自身的逻辑性思维，对生物研究体系建立更全面的认识。适时开阔思路，广泛联系相关知识可以有效帮助学生形成较为完备的知识系统，让学生在生物领域可以不断发展创新，融入自己的思想和意识，不断探索该领域更深层次的知识。
生物信息学技术范文第5篇
关键词：信息技术；生物教学；整合；兴趣；多媒体
0引言
新课程认为，加强素质教育是现代教学的重点内容，也是培养学生终身发展能力的基础，在中学生物教学中，提高学生的兴趣，引导他们主动参与学习，是教学效率得以提高的保障。为了满足以上的各种要求，我们应积极推行信息技术辅助教学，实现信息技术与生物学科教学的整合，这也是新课程改革的工作之一。如何实现信息技术与生物学科教学的整合，让学生轻松、愉快地参与学习，培养学生的创造性思维能力，以及提高教学效率与质量，还需要老师们从实践出发，认真探索、思考。
1信息技术与生物学科教学整合的内涵
信息技术与生物学科教学的整合不是只在课堂教学中使用信息技术，而是要在新课改理论的指导下，通过以计算机网络为主的信息技术，为学生提供更多的知识资源，而信息技术也成为了学生们提高认知的工具，然后将这种教学方式运用到各个学科中，真正实现资源共享，再经过整理、组合，相互融合，实现教学方式的全面改革，有条不紊的进入现代教学阶段。
2信息技术与生物学科教学整合中的优势
2.1激发学生学习兴趣，提高学习效率
兴趣是学习的基础，也是最好的老师，学生在有兴趣的情况下，能集中注意力，发挥想象，独立思考，在教学中激发学生的兴趣，有利于提高学习的质量和效果。生物学科的实践性强，经常会进行小实验，这些都能充分调动学生的兴趣，但学生在学习书本内容时，往往会由于理论过于复杂抽象而感到枯燥，书本上的内容是死的，并不能让他们感到有趣，尤其是高中生物，它的基础性、理论性的内容特别多，为了让学生集中注意力，活跃课堂，老师可以使用电教的现代化手段，积极使用信息技术，创设学习情境，由于计算机多媒体的互动性强，操作界面丰富活泼，还有图文并茂的效果，容易刺激学生的感官，从而起到激发兴趣、培养学生情感的作用。
2.2帮助学生抓住重点、突破难点
生物教学只依靠课堂上的图片、器具和老师的讲授是难以达到提高教学效率的任务的，而当多媒体被应用到生物学科教学中后，视频、图片、文字能结合起来，将原本抽象、复杂的内容变得生动丰富，如在教学《基因指导蛋白质的合成》一课内容时，遗传信息转录和翻译的过程是教学重难点，当我们讲到这一课的难点时，为了让学生更好地理解，就可以利用多媒体，以便形象、生动地反映基因表达过程。开展多媒体教学也应加强重难点分析，与传统教学相结合，综合解析知识，让学生能理解深刻、记忆深刻。多媒体的出现确实能将学生从复杂死板的书本中脱离出来，感受生动的知识，同时也能突出重点，加快对难点的理解和记忆。
2.3通过整合，发展学生创造性思维能力
生物学科知识比较丰富，有对生命的理解，对数据的分析，也有对科学的讲述，老师在使用多媒体的过程中，要注意学生创造性思维能力的开发，合理运用多媒体，不要将信息技术停留在电子版书、电子挂图等简单应用的水平上，而是要与能力培养融合在一起，给更多的时间让学生去想象、去思考。
3如何将信息技术与生物学科教学整合
3.1建立教学资源库
完善教学资源库是实现信息化教学基础，没有数据资源库的辅助，信息技术与学科教学的整合效率也会大打折扣。建立生物教学软件资料库，加强教学软件的开发和更新，在网络环境下收集资源，积极开展教学方法和教学模式的研究、改革，学校要有计划地建立教学资源库，方便老师学生使用。
3.2合理地选择和使用多媒体
3.2.1根据内容选择多媒体
传统教学伴随了我们很多年，我们有的时候也习惯了这种教学模式，但是它的弊端日益突出，改革的时候到了，多媒体信息技术能弥补传统教学中的不足与缺点，有利于教学效率的提高，当然，我们要清楚的是，多媒体教学并不能代替传统教学，也不是所有生物教学都需要多媒体。一些微观的，或现实情况无法展示的知识内容可以利用多媒体，让学生可以一目了然，例如动物的个体发育，我们用软件模拟一个池塘中蛙卵发育为蝌蚪的过程，再通过视频展示蝌蚪到青蛙的变态发育实际过程，给学生留下深刻的印象。
3.2.2根据实验性质选择多媒体
生物学科的实践性强，完成实验是重要的教学任务，学生们在传统教学模式中参与实验，学生的动手操作、分析和创造能力的培养是多媒体课件无法完成的，多媒体所使用的是模拟实验，学生也许看过就忘记了，所以，传统实验教学才是生物实验教学的根本。也只有那些因条件有限而无法完成或完成效果不佳的实验以及反应瞬间完成或反应时间过长的实验才需要使用到多媒体进行模拟实验。
4实现信息技术与生物课堂教学的有机结合
学生是教学的主体，在以人为本理论的引导下，我们应加强课堂合作教学，促进学生之间、学生与老师之间的沟通，互相学习，取长补短，学生有问题可以寻求别人的帮助，不管向老师还是向同学，寻找真知的这个过程就是培养学生自主学习能力的过程。我们在生物教学中要充分发挥信息技术的功能，让课件制作得生动、活泼，满足学生的求知欲和创造欲，在条件允许的情况下，让学生参与到信息技术的使用中来，让他们也感受一下信息技术在教学中独特的教育意义。
