生物信息学的方法

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篇生物信息学的方法范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

生物信息学的方法范文第1篇

良好的开端是成功的一半，新课的导入是一堂课的开始，课堂的教学是整个教学工作的中心环节，是提高教学质量的关键。在教学过程中，生物的遗传可用“龙生龙凤生凤，老鼠的儿子会打洞”引入;变异用“一母生九仔，连母十个样”;条件反射用“一朝被蛇咬，十年怕井绳，望梅止渴，谈虎色变”;“大树底下好乘凉”——蒸腾作用;“落红不是无情物，化作春泥更护花”——细菌的作用;“螳螂捕蝉，黄雀在后”引出食物链。当然，如果过多过滥的使用生活中的俗语，会让学生思维散乱，注意力难以聚焦在学习内容的知识重点上，因此俗语的运用要精心设计，用量适中。

二、巧设疑问，诱发兴趣

渴望了解生物的各种生命现象及活动，揭开生命活动的本质规律，这是学生普遍存在的心理状态。依据所教内容，结合学生的基础知识在课堂上巧设疑问，可以很好地激发学生的学习兴趣。如讲解植物的蒸腾作用：人往高处走，水往低处流，植物中的水分为什么往高处流？在显性基因遗传和子代性状时，提出了有的父母是正常人，可子女却有白发病，为什么自然界花的颜色都很鲜艳，同一种动物生活在沙漠里的和生活在草原上的有什么不同，这些问题必然引起学生的好奇，开动脑筋，从而吸引学生注意力，使学生很快进学习状态。

三、紧贴生活，激发兴趣

教师可以结合生活中的事例，把相关的生活知识带进课堂，从身边的生活实例引导。在讲授“合理营养和食品安全”一课时，从学生的早餐开始，对学生的早餐现状和饮食习惯入手，来分析他们的早餐都有什么，从营养的角度分析。他们各抒己见，纷纷表示以后绝不吃没有营养的早餐，引出怎样搭配一份合理营养的早餐，对他们身体所起的好处。又如针对女生爱美之心，在冬天如何让自己的温度烘托出风度，把枯燥乏味的课，通过教学和大家相互交流，把书本上的知识变成了自己生活中经历的内容，让这些知识真正成为他们生活中的重要的宝贵财富，使课堂教学从理论到实际，让学生乐于学习，对课堂教学产生了浓厚的兴趣。

四、联系实际，培养探究意识

当今社会日新月异，学生要掌握的不只是知识，还应包括过程和方法，教师在教学中一定要将书本知识与实际结合起来，使理论回到实际。教师首先要发动学生关注周围的事物，培养学生的探究意识，从点滴做起，积累生活经验;其次为学生搭建交流平台，开展课题探究活动，如在学习了《植物的作用》后，针对特有的湿地公园优势，在笔者所教的学生中，又有很多来自农村的孩子，他们虽然和大自然很亲近，却不能把生物和生活联系在一起。教师可以利用各种时机，让他们参与到活动当中来，课堂上大家互相交流，共同分析，在此过程中，活跃了气氛。使学生们的印象深刻，教师及时指导、激励、肯定，学生们都情绪高涨，积极投入调查实验，探究的火花在时间中迸发，探究的意识自活动中培养。

五、利用各种直观教学手段激发学习兴趣

学生接受知识离不开具体形象，利用课本插图、挂图、生物标本这些传统直观教学手段。随着教学条件的改变，幻灯片，投影、多媒体等现代化直观教学手段，调动学生的视觉听觉的积极性，将语言、文字、静态图像、视频，这些感官刺激带给学生直观和形象感，激发学生学习兴趣，将学生被动的学习改成主动学习，喜迎学生的注意力。在教学过程中，利用多媒体技术能节省板书的时间，可以使学生在一节课的时间里传递更多的知识点，提高学生的信息量，还可以突出重点难点，加上教师的适时点拨讲解，使学生更容易懂，突破重难点，从而使抽象难以理解的概念变成具体可观察的画面。但是要避免光电教学的哗众取宠，过多花哨的内容影响教学效果，有些学生过多的注意背景音乐和动画，而忽视了主要内容，使得上课主次不分，所以要突出重点，利用好多媒体，激发学生兴趣。

六、对学生多用激励语言

生物信息学的方法范文第2篇

【关键词】高中生物教学；优化设计；方法

【中国分类号】G633.91

1、前言

在高中生物教学过程中，主要包括了高中阶段的生物学科所涉及的全部知识、技能、过程、方法以及价值目标。与此同时要包括了教师与学生之间的教与学的具体活动。在设计高中生物教学的时候，要从宏观到微观来开展教学活动。在高中生物教学过程中，要形成教与学的互动形式，并且要充分利用科学的教学评价方式，从而可以使得学生课堂参与的积极性被调动起来。

2、不断提高学生的学习兴趣，最终提高学习效率

作为一名生物教师只有不断激发学生学习生物的兴趣，从而可以使得生物课堂的教学方法得以提高。在高中生物教学过程中，新课的导入起着非常重要的作用。合理的导言不仅可以营造良好的问题情境，而且能够吸引学生的注意力，最终可以调动学生学习的主动性。高中生物课堂中的精心设计导言是非常重要的，有趣的导言可以引导学生不断思考，并且可以启发学生的自觉思维，最终有利于学生对知识的理解以及记忆。兴趣可以引导着学生不断发现问题，并且可以培养学生解决问题的能力。通过兴趣可以使得学生的推理、思维、决策以及解决问题的能力得到培养。高中生物教师要营造一个探究性学习的环境，从而可以让学生体验到学习的乐趣。在探究式教学活动中，教师不仅要不断激发学生的好奇心以及探究精神，而且要给学生提供充足的探究性材料，不断引导学生找到问题的答案。

3、探索与完善生物课堂的教学方法

对于一名高中生物教师来说，要用新的观念来确保课堂教学活动的顺利开展，并且要敢于尝试新的教学方法。教师要尝试引导启发教学法，这种教学方法要求高中生物教师在课堂教学过程中，要按照科学的教学目标来引导学生思考问题，与此同时要充分结合教学中的具体内容，不断激发学生学习的兴趣，并且教师在教学生学习方法的时候，还要不断培养学生的创新意识以及创新能力。除此之外，教师要不断鼓励学生进行自主学习，这样可以培养学生自主学习的能力。然而引导启发教学法主要包括了讲述背景法和提示要点法等教学方法。第一，讲述背景教学法。在高中生物教学过程中，由于有一些理论以及概念比较简单，学生可以自学掌握其中相关的概念。在这种情况下，高中生物教师没有必要为学生讲述这些理论以及概念，教师只需要将背景知识介绍给学生，从而可以激发学生学习的热情，最终有利于提高学生的学习效率。第二，提示要点教学法。在高中生物课堂教学过程中，现学的内容与以前所学的知识有密切的联系，此时高中生物教师要通过这些知识点来引导学生回忆旧的知识点，从而引导学生积极思考问题。这样做不仅可以提高学生对新课的学习兴趣，而且能够帮助学生巩固以及复习旧的知识，最终使得学生的思维能力与学习技巧得以提高，从而提高了学生的学习效率。

4、注重教师与学生的生物互动教学

在新课程理念的指导下，高中生物教学课堂中要实现教师与学生的教学互动，从而能够建立起高效的生物课堂。在高中生物教学过程中，教师要重新定位自己的角色，并且要自觉的转变自身的角色，这样做可以处理好教师与学生之间的关系，最终使得教师与学生的共同发展。在高中生物教学过程中，教师要注重学生的独立性、自主性、能动性以及创造性，不断调动学生学习的积极性以及主动性。与此同时教师要创造生动的教学情境，从而可以营造民主以及和谐的教学氛围，这样可以鼓励每一位学生不断思考，最终培养学生思考问题以及解决问题的能力。在教师教学过程中，教学大纲以及课本是依据，并且在生物学课堂教学过程中要按照相关的教学目标来开展教学活动，从而确保教学任务的顺利完成。由于生物教学与实际生活有着密切的联系，因此教师要在教学过程中要紧密联系实际生活，这样做可以将抽象的理论知识变得更加具体化，从而可以加深学生对理论的理解。

5、结束语

在高中生物教学设计过程中，教师不仅要引导学生掌握相关的理论知识，而且要引导学生掌握实验的基本技能，从而促进学生的全面发展。由于生物课堂教学活动是一个比较复杂的过程，因此教师要根据实际情况来不断调动学生学习的积极性，不断提高高中生物课堂的整体效率。与此同时，在高中生物教学过程中，教师要不断增强学生的社会责任感，并且要培养学生的综合分析能力以及人际交往能力，从而使得新课程的教学目标得以顺利实现。

【参考文献】

[1]李述友;贺宝柱.浅谈生物课堂教学的几种导入方法[J];新课程(教育学术版);2010(04):90-92.

生物信息学的方法范文第3篇

Bioinformatics prediction strategy for Mycobacterium tuberculosis (H37Rv) secreted proteins

【Abstract】 AIM: To establish a prediction strategy for Mycobacterium tuberculosis (H37Rv) secreted proteins to pave the way for further research. METHODS: The whole protome of H37Rv was scanned by SignalP and TMHMM. The protein date analysis system based on Visual FoxPro was established to process the output of SignalP and TMHMM and identify the secreted proteins. The sequences of the secreted proteins were aligned by BLASTp. RESULTS: One hundred and seventynine secreted proteins were identified， where 12 of them were found to be unique in H37Rv. CONCLUSION: Bioinformatics approaches can be used as an assistant tool in secreted protein research.

【Keywords】 Mycobacterium tuberculosis；secreted protein；signal peptide；bioinformatics

【摘要】 目的：建立一种结核分枝杆菌(H37Rv)分泌性蛋白的预测方法，为后续研究提供参考依据. 方法：以SignalP和TMHMM两个软件对结核分枝杆菌蛋白组进行扫描，基于Visual FoxPro构建“蛋白质数据分析处理系统”对扫描原始数据进行分析处理以识别分泌性蛋白，再经BLASTp完成相似性比对. 结果：预测出了179种分泌性蛋白，其中12种为H37Rv所特有. 结论：生物信息学方法可作为一种研究分泌性蛋白的辅助工具，用于指导实验.

【关键词】 结核分枝杆菌；分泌蛋白；信号肽；生物信息学

0引言

结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis， MTB）的分泌蛋白不但在豚鼠实验中可以引发迟发性超敏反应，在结核病患者体内也可诱导抗体的产生［1］，对结核病的预防和诊断具有重要意义. 目前有两种实验生物学方法用于MTB分泌蛋白的研究，一种是通过二维凝胶电泳的方法分离MTB早期培养滤液蛋白（CFP），再通过N端测序［2］或免疫学方法加以确定［3］. 另一种是通过基因融合的方法将MTB的基因与报告基因融合后进行表达，再对报告基因的表达产物进行定位，以确定是否为分泌表达［4］. 已有30多种MTB分泌蛋白通过实验方法得以确认，但MTB分泌蛋白远不止这30多种，尚有很多未被发现. MTB蛋白分泌的主要途径是sec-依赖性的分泌途径也称为II型分泌途径，该类分泌蛋白的结构特点是新生肽链的N末端具有典型的信号肽特征，主要分为N区、H区、C区三个部分. N区位于信号肽N端，含有1～3个带正电荷的氨基酸残基；H区位于信号肽中间，由10～15个疏水氨基酸残基组成；C区位于信号肽C端，富含亲水氨基酸，能被信号肽酶识别. 信号肽所具备的这些数量化特点为计算机自动化分析预测提供了可能.

分泌蛋白和膜蛋白都含有信号肽序列，所不同的是分泌蛋白在信号肽之外不再有疏水的跨膜区，信号肽引导分泌蛋白跨膜穿梭之后，信号肽酶在相应位点将信号肽切除，以此完成成熟分泌性蛋白的分泌过程；而膜蛋白在信号肽之外还有一个以上的疏水跨膜区，信号肽在引导膜蛋白跨膜时，由于疏水跨膜区的存在使得膜蛋白停留在细胞膜中. 本文预测MTB分泌性蛋白的方法主要涉及到两方面内容：一方面是对信号肽序列的识别，另一方面是对蛋白疏水跨膜区的识别. 首先通过对信号肽的识别将分泌性蛋白和膜蛋白从其他蛋白质组中区分出来，然后从中寻找疏水跨膜螺旋以区分分泌性蛋白和膜蛋白，最后利用NCBI提供的MTB蛋白序列相似性搜索（BLASTp）发现有12条预测出的分泌性蛋白为MTB所特有.

1预测方法

预测方法如图1所示.

1.1搜集结核杆菌H37Rv基因组和蛋白组信息在美国国家生物技术信息中心(ncbi.nlm.nih.gov)的核酸数据库Nucleotid中查寻关键词“H37Rv complete genome”. 从搜索结果中查找H37Rv全基因组，并以FASTA格式下载. 从英国基因组研究中心Sanger center的数据库(ftp://ftp.sanger.ac.uk/pub/tb/sequences/)下载全蛋白质组信息.

1.2分析数据分别向SignalP和TMHMM提交H37Rv蛋白组数据. 由于SignalP服务器对单次提交数据量有数量限制，因此将H37Rv蛋白组数据分为8次提交（Rv0001Rv0500，Rv0501Rv1000，……Rv3501Rv3924）. 另由于Rv2048单数据量过大，超过SignalP服务器对单数据的处理范围，因此将Rv2048 C端部分氨基酸残基除去（不影响N端信号肽分析）. 由于TMHMM服务器对提交数据量没有限制，可一次全部提交. 返回数据一次保存.

1.3建立数据库根据本课题的实际需求，依据SignalP和TMHMM分析结果的数据特点，使用VFP6.0开发了“蛋白质数据分析处理系统”用来存储和处理SignalP和TMHMM的原始分析结果(图2).

1.4获得分泌性蛋白和膜蛋白通过上述数据分析系统自动完成分泌性蛋白和膜蛋白的识别和查询.

1.5BLASTp分析将预测出的所有H37Rv分泌性蛋白通过NCBI的BLASTp服务器与所有已知的蛋白序列进行相似性比对，以获得结核杆菌H37Rv特有的分泌性蛋白.

2结果

2.1H37Rv基因组和蛋白组信息搜集从美国国家生物技术信息中心ncbi.nlm.nih.gov的核酸数据库Nucleotid中查寻到编号为NC_000962的记录，其中包含了H37Rv的全部基因组信息共4 411 529 bp，从Sanger的数据库获得蛋白组信息，共3924条蛋白序列数据.

2.2H37Rv蛋白组信号肽和跨膜区分析将SignalP和TMHMM的原始分析结果通过“蛋白质数据分析处理系统”自动识别N端具有N区、H区和C区等典型信号肽特征的蛋白质和具有典型跨膜螺旋特征的蛋白质，通过数据库的自动查询功能共发现了179个分泌性蛋白（其中有12个已得到相关文献的证实，表1）和150个膜蛋白.表1H37Rv蛋白组信号肽和跨膜区分析结果（略）

2.3BLASTp分析对179条分泌性蛋白经BLASTp分析发现有12条蛋白为H37Rv特有，在其他物种已发表的蛋白质序列中无任何相似区域（表2）.表2BLASTp分析结果（略）

3讨论

在对结核杆菌H37Rv的3924条蛋白质分析过程中SignalP共预测出了573条蛋白质含有信号肽；TMHMM预测出了786条蛋白质含有疏水跨膜螺旋，其中623条蛋白质含有信号肽. SignalP和TMHMM对信号肽预测结果的交集为329条，其中150条含有信号肽外疏水跨膜区被列为膜蛋白，其余179条蛋白不含信号肽外疏水跨膜区因而被列为分泌性蛋白.

SignalP和TMHMM的原始分析结果数据量非常大，每条蛋白质包含了“蛋白编号”、 “可信度”以及“酶切位点”等11项不同信息，因此H37Rv的分析结果中信息量多达43 164条. 若要对4万多条信息进行人工比较将是一项费时、费力的工作，且人工比较的准确性也难得到保证. 我们开发出基于Visual FoxPro的“蛋白质数据分析处理系统”，不仅能将SignalP和TMHMM的原始分析结果自动导入数据库，而且可对数据库中的各项数据进行比较，实现了将分泌性蛋白和膜蛋白的识别工作完全交给计算机来完成. 以前用人工方法可能要花费数周时间的工作，现在利用这套系统仅需数秒钟即可完成，同时排除了人为可能造成的错误.

蛋白质的功能由其特定的空间结构决定，而这种空间结构又由蛋白质的氨基酸顺序决定. 如果两个蛋白质的一级序列相似，尤其是活性位点的一级序列相似，便很可能预示着这两种蛋白质具有相似的功能. 因此，对未知功能的蛋白质进行序列比对是生物信息学中的一项重要工作. 本研究通过对预测出的179种分泌性蛋白进行序列相似性比对（BLASTp）发现其中有12种为结核杆菌所特有且功能未知. 可以设想，这12种蛋白质或许对结核杆菌的临床诊断具有一定的潜在应用价值. 作为分泌性蛋白，它们也可能是具有保护性作用的抗原，在治疗结核病的疫苗研究中成为新的靶点［14］.

综上所述，利用该体系可实现对结核杆菌H37Rv分泌性蛋白和膜蛋白的快速预测. 我们开发的“蛋白质数据分析处理系统”可以处理所有SignalP和TMHMM的分析结果，因而该系统不仅能用于结核杆菌的分泌性蛋白和膜蛋白的预测，而且还可用于其他原核细胞或真核细胞的分泌性蛋白和膜蛋白的预测. 作为尝试性的研究，本课题还存在很多不足之处. 例如：该预测体系建立在GSP(General secretory pathway)理论基础之上，虽然大多数蛋白质的分泌途径遵守GSP理论，但是蛋白质的分泌过程却不止这一种途径，有些蛋白质的分泌并不需要信号肽的存在［15］，这类蛋白质无法被该系统检测出来. 另外，膜蛋白的疏水跨膜区有些是以β桶型结构存在［16］，而非α螺旋结构，因此在预测过程中有可能将这类膜蛋白误认为是分泌性蛋白.

参考文献

［1］ 柏银兰，薛莹，李元，等.结核分枝杆菌分泌蛋白MPT64的免疫学特性［J］. 第四军医大学学报，2004，25(13)：1182-1184.

［2］ Sonnenberg MG，Belisle JT. Definition of Mycobacterium tuberculosis culture filtrate proteins by twodimensional polyacrylamide gel electrophoresis， Nterminal amino acid sequencing， and electrospray mass spectrometry［J］. Infect Immun， 1997，65(11)：4515-4524.

［3］ Weldingh K，Rosenkrands I，Jacobsen S，et al. Twodimensional electrophoresis for analysis of Mycobacterium tuberculosis culture filtrate and purification and characterization of six novel proteins［J］. Infect Immun， 1998，66(8)：3492-3500.

［4］ Braunstein M，Griffin TJ IV，Kriakov JI，et al. Identification of genes encoding exported Mycobacterium tuberculosis proteins using a Tn5529phoA in vitro transposition system［J］. J Bacteriol， 2000，182(10)：2732-2740.

［5］ Kamath AT，Feng CG，Macdonald M，et al. Differential protective efficacy of DNA vaccines expressing secreted proteins of Mycobacterium tuberculosis［J］. Infect Immun， 1999，67(4)：1702-1707.

［6］ Morris S，Kelley C，Howard A，et al. The immunogenicity of single and combination DNA vaccines against tuberculosis［J］. Vaccine，2000，18(20)：2155-2163.

［7］ Baldwin SL，DSouza CD，Orme IM，et al. Immunogenicity and protective efficacy of DNA vaccines encoding secreted and nonsecreted forms of Mycobacterium tuberculosis Ag85A［J］. Tuber Lung Dis， 1999，79(4)：251-259.

［8］ Lozes E，Huygen K，Content J，et al. Immunogenicity and efficacy of a tuberculosis DNA vaccine encoding the components of the secreted antigen 85 complex［J］. Vaccine， 1997，15(8)：830-833.

［9］ Samanich K，Belisle J，Sonnenberg M，et al. Delineation of human antibody responses to culture filtrate antigens of Mycobacterium tuberculosis［J］. J Infect Dis， 1998，178(5)：1534-1538.

［10］ Manca C，Lyashchenko K，Colangeli R，et al. MTC28， a novel 28kilodalton prolinerich secreted antigen specific for the Mycobacterium tuberculosis complex［J］. Infect Immun， 1997，65 (12)：4951-4957.

［11］ Freer G，Florio W，Dalla B，et al. Identification and molecular cloning of a novel secretion antigen from Mycobacterium tuberculosis and Mycobacterium bovis BCG［J］. Res Microbiol，1998，149(4)：265-275.

［12］ Webb J，Vedvick T，Alderson M，et al. Molecular cloning， expression， and immunogenicity of MTB12， a novel lowmolecularweight antigen secreted by Mycobacterium tuberculosis［J］. Infect Immun， 1998，66(9)：4208-4214.

［13］ Johnson S，Brusasca P，Lyashchenko K，et al. Characterization of the secreted MPT53 antigen of Mycobacterium tuberculosis［J］. Infect Immun， 2001，69(9)：5936-5939.

［14］ 师长宏，范雄林，柏银兰，等. 结核分枝杆菌Ag85BESAT6融合蛋白在小鼠体内诱导的免疫应答及其保护力［J］. 第四军医大学学报，2004，25(18)：1633-1636.

［15］ Sargent F，Stanley NR，Berks BC，et al.Secindependent protein translocation in Escherichia coli. A distinct and pivotal role for the TatB protein［J］. J Biol Chem， 1999，274(51)：36073-36082.

生物信息学的方法范文第4篇

关键词：生物信息学 创新实践能力 教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（c）-0143-02

2013年三位美国科学家以“为复杂化学体系设计了多尺度模型”而获得了诺贝尔化学奖，从此生物信息学（Bioinformatics）真正走到了自然科学的前台，成为未来发展的重要方向和热点。生物信息学是以生物学为核心和灵魂，以数学和计算机为基本工具的一门交叉学科，综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具，获取、处理、存储、分发、分析和解释生物信息，进而揭示大量数据所蕴含的生物学意义。生物信息学已经成为生物医学、农学、遗传学、细胞生物学、分子生物学等学科发展的强大推动力量，目前已经成为高等院校生命科学相关专业学生必须掌握的主要专业课程。要实现中华民族伟大复兴的中国梦，离不开科学技术的创新驱动，创新人才的培养自然成为高等院校的主要责任，高等院校教师需要根据培养学生创新实践能力的要求不断的开展教学改革。鉴于生物信息学的重要作用，最近几年各高等院校都相继开设了生物信息学课程，但是由于生物信息学是一门广泛的交叉学科，需要学生具有较扎实的多学科基础知识，且生物信息学自身发展迅速，新概念、新算法、新数据库等层出不穷，需要教师不断跟进，因此生物信息学的教学与其他学科显示出明显的不同，旧的教学方法不能适应生物信息学课程的发展。生物信息学教学改革的内容应该着重于提高学生的创新实践能力。该文将生物信息学教学改革中总结的经验，从教学理念、教学方法、教学内容和考试改革等方面，对在生物信息学课程的教学中如何培养学生创新实践能力进行了讨论。

1 教学理念上强调学生的实践能力和自主创新思维的培养

生物信息学是一门实践性非常强的学科，同时具有多学科交叉的特点。对于非生物信息学专业的生命科学相关专业学生，主要课堂目标是熟练应用各种软件、数据库解决实际的生物学问题，而不是研究新算法、开发新程序。非生物信息学专业的学生一般具有较好的生物学基础，对于核酸、蛋白质等相关知识已经较为熟悉，在教学中不必过多重复，而对于生物信息学中的数学模型，程序原理等内容具有较大的学习障碍，经过我们的教学发现，学生对于这些内容的不理解并不会显著影响其应用软件的实践能力。因此，对于非生物信息学专业的生物信息学本科课程，应当简化复杂难懂的理论知识，注重培养学生的实践能力，使学生可以应用生物信息学工具对生物数据进行分析，解决实际问题，在使用生物信息学工具解决实际问题的时候对生物信息学产生兴趣，增强创新实践能力。

2 采用启蒙式、研讨式、运用式等生动形象的教学方法

为了强调学生的实践动手能力，采用启蒙式、研讨式、运用式等生动形象的教学方法。（1）将授课地点定在计算机网络教室，接驳互联网的计算机安装有课堂管理系统，实时演示教师的操作。教师在授课过程中结合具体实例边讲解边示范操作，学生边听课边练习。（2）对课件增加图片、视频、音频等多媒体素材，使抽象的、静态的生物信息学知识以具体的、动态的形式演示，提高学生的学习兴趣，加深学生对知识的掌握程度。例如在讲解蛋白质三维结构相关知识时，教师需准备好各种蛋白质的三维结构素材，并使用（同时教会学生使用）专业蛋白质三维结构看图软件进行演示操作，这样可以显著提高学生的实际操作兴趣。（3）进行课程录像，记录课堂上老师的讲课现场和计算机操作屏幕的录像，将视频放到网络教学平台上，供学生课后观看，降低生物信息学学习难度。（4）进行随堂在线操作练习，以教师和学生分别自设题目的方式开展创新实践练习，促进学生创新性思维方式，注重提高理论用于实践的综合能力，同时更有效地提高学生计算机应用能力。（5）采用双语授课，提高学生专业英语能力。生物信息学的实际操作离不开数据库和软件，而目前国际上通用的生物信息学在线数据库和常用软件的界面都是英文，因此学生必须能看懂生物信息学相关概念的英文说法。我们采用双语授课，对课程中的关键信息再使用中文重点讲解一遍。教学中发现大多数学生对英文授课及英文软件有惧怕和惰性心理，对此我们采用循序渐进多次重复的方式帮助学生克服最初的惧怕建立信心，在英语授课前一周，教师将多媒体课件通过网络教学平台发送给学生，并列出来关键名词，供学生提前预习，减少课堂上直接听英文的难度，在数据库和软件中，安排学生多次使用同一个软件，同一个数据库，对常用的词语进行重点说明，从而减小学习压力，增强学习信心。本方法增强了学生主动学习生物信息学自主能力，同时提高了学生英文听、说、读、写等能力。（6）发挥网络教学的优势，教师可根据教学内容从网上下载教学辅助资料，充分利用网络的现有资源，并通过网络教学平台为学生提供教学资源，将制作的教学课件、教学大纲、教学录像、参考文献、思考题、自测题等上传到教学平台上，使学生随时随地在教学平台里面进行下载教学课件、回答问题、提出问题，老师或者同学可以对所提问题进行网上解答、探讨。教师还可以通过网上论坛、聊天室、QQ、E-mail等对学生学习和生活进行指导和关心，可以及时了解掌握学生的学习情况，有利于教师不断调整教学方案，达到更好的教学效果。

3 教学内容上增强课程应用性

生物信息学的课程内容很多，具有很强的跨专业性，由于课时和学生专业的限制，我们应选择性地进行授课，教学内容主要强调课程实践应用性。（1）要在课程的第一节课明确生物信息学在生物学中的作用，讲解几个有趣而又简单的生物信息学应用，提高学生的学习兴趣。（2）对于理论知识只讲解其中最为基础而不可缺少的，并结合实际操作使学生形象化、具体化。授课中穿插讲解有趣而简单的生物信息学应用实例，提高学生的学习兴趣。（3）增加实验课学时，增强学生动手操作实践能力。生物信息学主要是通过计算机软件完成对生物数据的分析，分析过程中易出现各种错误，需要在多次操作实践中不断总结经验才能熟悉。因此增加实验课学时会明显增加学生的实践能力。我们每一节课分为两部分，理论讲解和实验操作，在理论讲解完成后，马上开展实验操作，这样可以让学生理解软件中应用的原理，不会出现在实验课时理论与实验脱节的现象。（4）生物信息学发展迅速，需不断把握国际最新进展，更新知识库，使学生学到最新的技术，更好的应用到实践中。因此我们密切关注学科发展动态，掌握最新研究成果，每学期的教学随时进行知识更新，及时将国内外及教师的新知识、新成果作为教学内容的一部分传递给学生。同时我们使用双语授课，并保证授课内容紧跟生物信息学的前沿，保证学生学到的都是最新的知识，刺激学生探索与实践的欲望。

4 考试改革上促进学生实践能力和创新思维

考试改革的目的是强化实践教学，注重创新能力的培养;发挥教学中的积极性、主动性、创新性;在加强素质教育的基础上扩宽专业教育;培养“宽厚型、复合型、创新型、外向型”人才。考试可分为期末考试、平时练习和上机考试等三部分。期末考试使用传统的考试方式。平时练习为教学中的课堂练习题的评分。对于上机考试，我们引入无纸化考核，通过上机实践操作，重点考核学生在互联网环境下的随堂在线操作，随堂在线测试的内容主要是使用各种软件和数据库分析生物数据的操作实践，增强学生理论应用实践的综合能力。例如给出一个蛋白质的名称，让学生查询此蛋白质的序列、理化性质、翻译后修饰等信息，预测蛋白质二级结构，三维结构等操作。学生使用计算机在线完成指定的生物信息学分析内容，考查学生掌握实践操作的程度，促进学生注重提高理论用于实践的综合能力，同时更有效地提高学生计算机应用能力。这种考试模式可以显著的提高学生实践的积极性。

5 结语

总之，生物信息学教学需要培养学生自主创新学习的能力和在实践中自主创新获取知识的技能，使学生知识、能力、素质协调发展。为了提高学生创新性思维和实践操作能力，生物信息学教学改革应从以下几方面进行：在教学理念上，强调学生的实践动手能力、创新思维的培养;在教学方法上，采用启蒙式、研讨式、运用式等生动形象的教学方法;在教学内容上，增加实验学时，增强课程应用性，理论为实践服务;在考试改革上，采用多种考查考核方式促进学生实践能力、创新思维。在今后的教学工作中，我们将继续探索行之有效的教学方法、教学手段和教学模式，启发学生的创新实践意识，培养学生的创新思维和实践能力，以满足现代社会对创新型人才的需求。

参考文献

[1] 张纪阳，刘伟，谢红卫.生物信息学课程研究性教学的实践与思考[J].高等教育研究学报，2011（4）：51-53.

[2] 张幸果，丁俊强，朱伟，等.关于如何提高生物信息学教学质量的探讨[J].江西农业学报，2010（3）：194-195.

[3] 石生林，韩艳君，刘彦群，等.非专业研究生生物信息学课程教学中存在的问题及对策[J].生物信息学，2009（2）：125-127.

生物信息学的方法范文第5篇

中图分类号： G643；Q-3 文献标识码： B 文章编号： 1008-2409(2008)05-0967-03

人类基因组计划的成功实施使生命科学进入了信息时代。基因组学、蛋白质组学和生物芯片 技术的发展，使得与生命科学相关的数据量呈线性高速增长。对这些数据全面、正确的解读 ，为阐明生命的本质提供了可能。连接生物数据与医学科学研究的是生物信息学(Bioinform atics)。应用生物信息学研究方法分析生物数据，提出与疾病发生、发展相关的基因或基因 群，再进行实验验证，是一条高效的研究途经。医学是研究生命的科学，医学研究在基础上 就注定离不开对生物信息的了解。

我国目前医学研究生教学模式主要有两种, 一是医学本科教育延续过来的理论型, 这种类型 的教育是在本科教学大纲的基础上, 按照教学计划进行理论讲授, 最后按照导师指定的课题 完成毕业论文。这种培养模式突出理论学习, 忽视了实验机能和科研能力的培养。二是科研 能力培养的前轻后重型, 前期只是进行理论授课, 后期由导师指导学生的科研。这种模式虽 然开设了一定的实验项目, 但对研究生科研能力的培养缺乏系统性, 并且前期的培养不足直 接影响到研究生后期的学位课题和论文的进度、质量。

因此，笔者对生物信息学在医学硕士研究生中的教育初探，不但有利于该门课程尚未完全形 成成熟的课程体系之际，为教师学习借鉴先进的教育思想与教学实践经验，更有利于医学硕 士研究生对生物信息学的学习。

1 生物信息学的研究范围

生物信息学是一门新兴的交叉学科，涉及生物学、数学和信息科学等学科领域，并注定以互 联网为媒介，数据库为载体，利用数学知识、各种计算模型，并以计算机为工具，进行各种 生物信息分析，以理解海量分子数据中的生物学含义。

生物信息包括多种类型的数据，如核酸和蛋白质序列、蛋白质二级结构和三级结构的数据等 。由实验获得的核酸蛋白序列和三维结构数据等构成初级数据，由此构建的数据库称初级数 据库。由初级数据分析得来的诸如二级结构、疏水位点、结构域(Domain)，由核酸序列翻译 来的蛋白质以及预测的二级三级结构，称为二级数据。创新算法和软件是生物信息学持续发 展的基础，高通量生物学研究方法和平台技术是验证生物信息学研究结果的关键技术。因此 ，现代生物信息学是现代生命科学与信息科学、计算机科学、数学、统计学、物理学和化学 等学科相互渗透而形成的交叉学科，是应用计算机技术和信息论方法研究蛋白质及核酸序列 等各种生物信息的采集、存储、传递、检索、分析和解读，以帮助了解生物学和遗传学信息 的科学。从其研究所涉及的学科上看，生物信息学是集生物学、数学、信息学和计算机科学 一体化的一门新的科学；从其研究的主要内容上看，基因组信息学、蛋白质的结构模拟以及 药物设计是生物信息学的三个重要组成部分，并有机地结合在一起［1］。

2 医学硕士研究生中的生物信息学教学初探

2.1 课堂教学重在教授实践技巧与方法

生物信息学在医学研究生中的教学应以教授实践技巧为主，以介绍原理为辅，深入浅出，注 重课堂知识与科研实践的紧密结合。课堂讲授应简要介绍生物信息学的相关算法、原理，着 重介绍其使用技巧与方法，真正做到“有的放矢”，而这也是教学的重点和难点。

在教学中对于这部分内容应遵循深入浅出、避繁就简的原则，结合具体实例分析算法，避免 空洞复杂的算法讲解让学生觉得枯燥乏味、晦涩难懂，产生畏惧心理，知难而退；注重讲解 使用技巧与方法的思想和来龙去脉，让学生真正掌握解决问题的思路，培养其科学思维能力 ，并采用探讨式教学鼓励学生思考，通过讨论与研究的方式循序渐进的掌握复杂的内容，介 绍相关的教学和物理学知识，使学生充分体会到生物信息学与其他学科的关系，其他学科的 思想方法对于生物科学的重要性，培养其自觉地将其他学科的方法和思想应用于解决生物 学问题的科学素质。 任何学科都处于不断地发展、更新中，生物信息无论是理论研究还是 应用研究仍处于不断发展完善中，同时随着新的应用领域和新问题的发现，其他学科的方 法也在不断地应用于生物信息学，进一步增加了其多学科交叉融合的深度和广度。

2.2 充分利用现代化教育技术，采用案例教学

目前，高等院校在教室内配备的多媒体投影播放系统，促进了多媒体教学的广泛应用。生物 信息学采用多媒体教学是适应学科特点、提高教学效果和充分利用现代化教育技术的一项基 本要求。作为生物信息学教学的基本模式，多媒体教学使讲解的内容更加直观形象，尤其是 对于具体数据库的介绍以及数据库检索、数据库相似性搜索、序列分析和蛋白质结构预测等 内容涉及到的具体方法和工具的讲解，可以激发学生的学习兴趣，加深学生对知识的理解和 掌握，提高学生理论与实践相结合的能力。

但多媒体教室也有局限性，学生主要以听讲为主不能及时实践，教师讲解与学生实践相脱节 ，如果将生物信息学课程安排在计算机房内进行，并采用多媒体电子教室的教学方式可以解 决上述问题。在教学中采用启发式教学，为学生建立教学情景，学生通过与教师、同学的协 商讨论，参与操作，发现知识，理解知识并掌握知识。例如在讲授“目的基因序列的查寻” 时，除对基本内容的介绍，如数据库的发展、分类等，其他采用案例法，让学生利用搜索工 具查找三大公共核酸数据库，并通过数据库网站的介绍内容对该数据库的发展、内容、特点 进行学习并总结，通过讨论和实际的数据库浏览操作了解三大公共核酸数据库并且掌握数据 库使用方法。

2.3 采用“讲、练”一体化的教学模式，强调学生实践能力的培养

生物信息学课堂教学积极学习借鉴职业培训和计算机课程教学中“讲、练、做”一体化的教 学模式，在理论教学中增加实训内容，在实践教学中结合理论讲授，改变了传统的“以教师 为中心、以教材和讲授为中心”教学方式。

根据教学内容和学生的认知规律，灵活地采用先理论后实践或先实践后理论或边理论边实践 的方法，融生物信息学理论教学与实践操作为一体，使学生的知识和能力得到同步、协调、 综合发展。通常采用先讲后练的方法，即首先介绍原理、方法，之后设计相关的实训内容 让学生上机实践。对于操作性内容和生物信息分析的方法和工具的讲解采取了进行实际演示 的方法，教师边讲解边示范，学生在听课时边听讲边练习或者教师讲解结束后学生再进行练 习，理论与实践高度结合，充分发挥课堂教学的生动性、直观性，加深学生对知识的理解， 培养和提高学生的实践操作能力。

2.4 发挥网络教学优势，优化生物信息学实验教学内容

生物信息学实验教学主要是针对海量生物数据处理与分析的实际需要，培养学生综合运用生 物信息学知识和方法进行生物信息提取、储存、处理、分析的能力，提高学生应用理论知识 解决问题的能力和独立思考、综合分析的能力。生物信息学实验教学内容的选择与安排应按 照循序渐进的原则，针对特定的典型性的生物信息学问题设计，以综合性、设计性实验内容 为主，明确目的要求，突出重点，充分发挥学生的主观能动性和探索精神，以激发学生学习 的主动性和创造性为出发点，加强学生创新精神和实验能力的培养。生物信息学实验教学以 互联网为媒介、计算机为工具，全部在计算机网络实验室内完成。在教学中，充分利用网络 的交互特点实现信息技术与课程的结合。教师通过电子邮件将实验教学内容、实验序列、工 具等传递给学生，学生同样通过电子邮件将实验报告、作业、问题和意见等反馈给教师，教 师在网上批改实验报告后将成绩和评语发送给学生，让学生及时了解自己的学习情况。

生物信息实验教学与现代网络和信息技术密不可分，在教学工作中充分利用现代教育技术较 其他课程更具优势。区别于其他生命科学课程，在教学过程中要求有发达的互联网和计算机 作为必备条件。调查显示国内高校都已建立校园网，其中拥有1000 M主干带宽的高校已占调 查 总数的64.9％，2005年一些综合类大学和理工类院校将率先升级到万兆校园网［2］ ，这些都为生物信息学课程在高校开设提供了良好的物质基础。

2.5 考试无纸化，加强实践能力考核

考试重点是考查学生对生物信息分析的基本方法和技能的掌握程度和对结果的分析解释能力 。因此，在生物信息学考试中尝试引入实践技能考试，重点考核学生知识应用能力。实践技 能考试采用无纸化考试方式，学生在互联网环境下，对序列进行生物信息分析并对结果进行 解释，不仅考核学生对基本知识和基本原理的掌握，而且考查学生进行生物信息分析的实际 能力和分析思考能力。通过实践技能考试，淡化理论考试，克服传统的死记硬背，促进学生 注重提高理论用于实践的综合能力，同时更有效地提高学生计算机应用能力。除采用实践技 能考试并将其作为学生成绩的主要部分外，还加强了对学生平时学习态度、学习能力、创新 思维等方面的考核。

总之，生物信息学教学是网络环境下生物教学的全新内容。通过上述教学措施，提高了学生 的 学习积极性、实践操作能力、解决实际问题的综合应用能力及创新能力，收到了良好的教学 效果，得到了学生的普遍欢迎，具有较强的可操作性和实践性。在今后的教学实践中，随着 教师自身素质的提高和进一步的教学改革将会不断完善生物信息学教学，培养具有“大科学 ”素质和意识的医学研究生人才。

参考文献：

［1］ 张阳德．生物信息学［M］．北京：科学出版社，2004：4．