生物信息學的基本概念

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生物信息學的基本概念范文第1篇

關鍵詞：生物信息學；實踐教學；教學模式

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）06-0179-03

Innovative Teaching Pattern of Bioinformatics

Zhu Liucun et al.

（School of Life Sciences，Shanghai University，Shanghai 200444，China）

Abstract：As a newly-developing interdiscipline，bioinformatics has received incessant attention on the research of teaching models.Traditional teaching methods focus on the pattern of direct instruction and demonstration from the lecturer which students were used to learning in China.However，this straight teaching pattern usually lacks of capacity of arousing students' interest in learning，let alone achieves the aim of making them complete their work with the knowledge they learned in class.Recently，case-based learning，problem-based learning and program-based learning are known as successfully innovative teaching models.In this paper，by combining these three models and considering the background of students and characteristic of bioinformatics，we propose a new teaching pattern to be geared to the needs of the undergraduates learning bioinformatics.We look forward to the innovation and development this teaching pattern may achieve so as to enhance the students' capacity of independent study and thinking.

Key words：Bioinformatics；Practice teaching；Teaching pattern

1 前言

生物信息學是生命科學的重要前沿交叉學科之一，綜合計算機科學、數學、生物學等學科的技術和方法，以計算機為主要的工具，對生物原始數據進行研究、存檔、分析和處理，以闡明其具有的生物學意義[1，2]。隨著人類基因組計劃的成功完成，測序技術的不斷發展，越來越多的生物基因序列數據被載入到數據庫中。而大數據時代的到來要求我們能大規模的分析處理這些數據，因此生物信息學進入高速發展的黃金期。

目前生物信息學在許多高校本科生物專業中開設，目的是讓學生掌握生物信息學的相關技術及分析數據能力，并具有查找、跟蹤生物信息學前沿性技術的能力。然而，在與學生的交流過程中，筆者發現幾個普遍存在的問題：有的學生反映，聽完課很快就忘了；有的學生感覺很多概念太難懂；而更為關鍵的是，很多學生學完這門課之后，仍然不知道遇到具體的問題應當如何去做，甚至根本想不到用生物信息學課上學到的方法去解決他們的實際問題。究其原因，主要是由于國內的生物信息學教學基本以教師講授為主，缺少與學科本身交叉前沿性特點相結合的教學方法[3]，導致學生學習積極性不高，變成簡單的重復老師的實驗操作，失去獨立思考的能力，這就違背了開設這門課的初衷。為此，本文就目前流行的3種創新教學模式的特點進行分析，結合生物信息學特點，歸納出一套適合本科生物信息學教學的方法。

2 幾種創新教學模式介紹

2.1 案例式教學法 案例式教學法（Case-Based Learning）是指教師根據教學內容設計案例，利用案例材料指導學生參與教學活動，充分發揮學生主導地位的方法[3，4]。不同于傳統教學灌輸的方式，案例式教學更加注重學生能力的培養，不直接提供解決問題的標準答案，而是通過結合具體案例討論得到解決問題的方法。

2.2 問題式教學法 問題式教學法（Problem-Based Learning）是以問題為導向的開放式教學模式[5]，主張讓學生自主學習去解決問題，培養學生的學習主動性，加深學生對理論知識的理解和應用。其特點是將教材的知識點以問題的形式呈現在學生的面前，讓學生在探索解決問題的過程中展開探索，教師和學生一起協作尋找解決問題的方法，從而掌握課本中的知識。在研究活動中，學生可以充分利用身邊的資源，比如圖書館的文獻檢索系統、網絡學習軟件以及多媒w等多種形式進行自主學習。問題式教學模式營造了一種輕松快樂的學習氛圍，提高了學生相互合作的團隊意識，為以后步入社會工作打下堅實的基礎。比如，在BLAST軟件使用教學中，可以先給學生提出如何對兩條DNA序列進行比對的問題，讓他們通過自學與相互討論的方式掌握BLAST的使用方法并將2條DNA序列利用BLAST進行比對并對比對結果加以闡述。

2.3 項目式教學法 項目式教學法（Program-Based Learning）是以項目為主線，在老師的指導下，將一個相對獨立的項目交由學生處理，包括對信息的收集、方案的設計、項目的實施及最終評價[6]。學生通過對該項目的進行，了解并把握整個程及每一個環節中的基本要求，以此來培養學生獨立分析解決問題的能力，讓學生提高自己的動手能力、組織協作能力和綜合概括的能力，拓展學生思考問題的深度和廣度。這種教學法應用非常廣泛，尤其是在職業教育中。

3 應用于生物信息W課程的創新教學模式

那么采取哪種教學方式才能夠讓學生順利掌握知識點，并且能應用到實際當中去呢？一般的生物學課程，只要在理論課后加入實踐課的內容，就可以解決這個問題，例如細胞生物學，只要再加入細胞生物學實驗，那么學生對這門課的理解就會加深很多，對這門課的應用也會有一定的了解。然而筆者在實際的教學過程中卻發現，這樣的方式并不適合生物信息學這門課程，這是由于多數學生在上機實踐之后，仍然不是太理解課上講的一些概念，也不知道如何將這些方法運用到實際中。造成這種情況的原因主要有兩點，一個是生物信息學這門課程所要求的數學和計算機方面基礎，絕大多數學生物的學生都比較薄弱，甚至有部分同學在計算機編程方面是零基礎。這使得他們在理論課上，對一些概念只是強行記住，并沒有真正理解。而在上機實踐環節中，他們又只是走馬觀花地將整個流程給過了一遍，并不知道這些操作是用來做什么的。另一個原因則是生物信息學與其他生物學的課程之間有脫節，這使得生物信息學的知識點很難融入到學生的現有知識體系當中去，這樣就導致了學生不知道這些知識點的用途。因此，必須在激發學生學習興趣的基礎上，深入剖析生物信息學的基本概念，并且結合生物學中的實際問題，引導學生對其進行解決，才能讓學生真正掌握這門課。而傳統的老師講、學生聽的授課方式顯然是不能滿足這一要求的。

案例式教學法起源于美國哈佛商學院，最早應用于商業管理課程。其重點在于對一些熱門且有爭議的問題進行反復討論，加深學生對知識點的理解。而生物信息學課程的內容大多比較確定，比較前沿有爭議的話題又離日常生活較遠，極少出現熱門話題。因此，筆者認為案例式教學法目前可以偶爾用作課堂教學穿插，不適合全面應用于本科生物信息學課程。

問題式教學模式與項目式教學模式在本質上是相同的，均是以學生為主體，讓學生帶著問題或者有明確的目標的去主動利用身邊資源查找相關知識解決問題完成目標，使學生在探索過程不僅掌握了知識，同時萌生自主學習的動機和欲望，提高了自主學習能力。兩種教學模式的區別在于問題式教學法是將書本中的知識點凝練為問題再分析問題并解決問題，而項目式教學法則是根據老師提出的項目要求，以收集信息、設計方案、實施項目、最終評價為線索進行教學。問題式教學提出的問題與書本知識更為接近且較為零散，學生在針對問題進行分析和解決的過程中，容易對教學內容缺乏整體認識，即難以將知識點連成線，也很難結合實際問題。而項目式教學法是目前最適合提高學生能力的教學方法。然而在實際教學過程中，筆者發現大多數學生對項目式教學并不適應，很多學生在理解項目時就遇到了困難，在項目設計時感到無從下手。

因此，筆者在對兩種教學方法進行研究歸納之后，將問題式教學法與項目式教學法相結合，總結出一套適合本科生物信息學教學的方法。具體為：首先教師根據課程安排制定一個可擴展的課題，明確課題要求，并根據課題內容將知識點拆分，以問題形式展現給學生，教師先就這些問題講一些例子，學生查找資料。在此基礎上，學生既對課題內容有整體認識，又在分析、解決一系列小問題時學習到知識點、收集了項目信息。隨后通過參與定期分組討論，與老師進行溝通的方式，學生最終可以擬定項目的方案并付諸實施。這種教學模式讓學生了解實際工作的流程，培養基本的工作能力。在與教師的交流討論中收獲更多的專業知識，與同學之間的合作交流中查漏補缺，完善自己的不足，達到相互提高的作用。例如，在教學中，教師可以設計一個題為“構建一個可以預測乳腺癌患者生存時間的基因模型”的項目，并將項目拆解為：如何查找潛在包含乳腺癌患者信息的數據庫？如何篩選與生存時間相關的基因？如何構建模型？如何評價模型的好壞四個問題？同時，為了讓學生在實踐中更好下手，可以依次為各個問題舉例加以說明。如查找數據庫環節，可以列舉NCBI中的GEO數據庫與美國政府發起的癌癥和腫瘤基因圖譜計劃涉及的TCGA數據庫兩個例子，讓學生先從這兩個數據庫獲取相關的數據，對數據本身有所認識，再利用校園網資源查找更多的數據庫。在此過程中，學生全程參與項目實現的各個流程，不僅學會了自主查找資料與學習，還提高了同學間的優勢互補與團隊協作的能力，提高學生學習的積極性，獲得獨立思考的能力。

參考文獻

[1]龔樂君，楊榮根.淺談計算機交叉學科――生物信息學教學中的探討[J].新教育時代電子雜志（教師版），2014（19）：123-124.

[2]徐培杰.生物信息學研究現狀[J].科技信息，2013（10）：268-269.

[3]劉念.案例教學法在《生物信息學》本科教學中的應用[J].考試周刊，2016（78）：152，191.

[4]張俊河，董衛華，王芳，等.案例教學法在醫學生物化學教學中的應用[J].山西醫科大學學報（基礎醫學教育版），2010（02）：139-142.

生物信息學的基本概念范文第2篇

關鍵詞：生物信息學；創新思維；課外訓練；文獻抄讀

隨著生物信息學在生物學、醫學中的廣泛應用，許多高校開始開辦生物信息學專業，培養生物信息學人才。哈爾濱醫科大學是最早開設生物信息本科專業的高校之一。目前，幾十所高校陸續開辦生物信息學專業，包括：東南大學、同濟大學、南方醫科大學等。多學科交叉的特點，使得生物信息學人才的培養面臨極大的困難。生物信息學的本科生需要接受數學、統計學、生物/醫學、計算機科學等多個學科課程的學習。短短的幾年時間對于掌握這些知識，非常困難。更為困難的是，生物信息學的發展速度極快，讀研深造或就業生物信息公司，需要的大多是最新的生物信息學技術[1]。因此，哈爾濱醫科大學采取了課外創新思維訓練的模式，即為學生分配指導教師，學生加入教師所在的科研團隊，學習生物信息知識[2]。本文以哈爾濱醫科大學大慶校區學生為例，探討該模式的經驗和策略。

1生物信息技術培訓

通過宣傳，讓大一的本科生自由報名參加培訓，組織系內有科研經驗的教師對學生開展生物信息基礎知識培訓課程，每年培訓10幾次，每次根據授課教師的準備內容，講授2-4學時。這些課程大部分安排在周末進行，內容主要結合基礎知識和教師科研特點來設定，包括：非編碼RNA基本概念、microRNA、Cytoscape畫圖、統計學方法、聚類分析、二代測序理論知識等，詳見表1。授課場地利用計算機機房，這樣便于學生邊學邊做。學生的課外創新思維與課內創新思維最大的不同在于有效的結合了實踐活動。這些培訓內容均為教師實際從事科研所必須的知識，教師有豐富的實踐經驗。因此，可以學生一邊上課，一邊操作。學生有困難時，教師可以輕松的解答。研究生也可以參與其中，為學生進行答疑，傳授他們實踐知識和編程技巧，有利于學生對知識產生極大的興趣，提升求知欲望。生物信息的一個特點是：高校的科研內容往往與公司所需的技術接近，因此學生對這些內容的深入學習和實踐，對以后的就業有很大的幫助。

2文獻抄讀活動

文獻抄讀是科研中掌握最新研究動態和學習最先進技術的有效手段。從事生物信息科研的教師和研究生一般會定期的進行文獻抄讀。哈爾濱醫科大學大慶校區的生物信息團隊每周有三次的文獻抄讀，往往設定在工作日晚上進行。我們要求自愿參加課外創新思維訓練的本科學生與教師、研究生一同參加文獻抄讀活動。對于低年級的本科生，只需要聽，不需要講。即使這樣安排，低年級學生也很難聽懂，因為文獻抄讀的論文經常發表在頂級期刊，如：nature、science和cell。我們發現，由于低年級學生聽不懂，一段時期內會對生物信息參數厭倦感。有的學生一兩個月后會適應，有的學生需要半年及以上，還有一部分學生堅持不了，選擇退出。這段時期，對于教師和學生都是一個極大的考驗和煎熬。教師往往因為學生多次聽不懂而一籌莫展；學生因為多次聽不懂而灰心。我們采取導師制兼課題組負責的策略，部分緩解了學生和教師的壓力。一位導師帶1至2名低年級學生，科研方向相近的導師形成團隊，共同負責學生的創新思維培養。根據團隊課題方向的特點，選擇方向相近的論文進行文獻抄讀。低年級學生主要聽所在團隊的文獻抄讀活動。有精力時，可以參加其它團隊的文獻抄讀。由于文獻抄讀內容相近，學生的接受程度有了較大的改善。對于高年級的本科生，我們選擇優秀的學生閱讀和講授文獻抄讀。在實踐過程中，發現高年級本科學生更加適合于講生物信息數據庫和軟件使用類的論文。因此，為學生主要分配這兩類論文，但要求學生要講清楚數據庫使用和軟件的操作步驟。當學生站在講臺上為其他學生、尤其教師和研究生講授論文知識后，學生的自信心會有很大的提升。從學生的講授過程，也可以考察學生的邏輯思維能力。往往邏輯思維能力有較大提升的學生，在講授論文時，表達非常清晰。在文獻抄讀過程中，我們注重與實踐結合。如果文獻中有需要使用的軟件和方法。我們會馬上安排學生去實現和使用該方法，然后寫幫助文檔并特異安排一次培訓，讓該學生教會教師、研究生、本科生軟件使用和方法。通過這一策略，一方面學生對文獻抄讀產生更大的興趣，因為文獻抄讀內容有很實用的知識和方法，學生課下可以馬上根據文獻內容來復現結果，并應用在課題組正在進行的課題當中。另一方面，真正為教師的科研起到幫助。教師安排學生立刻復現文獻抄讀內容，可以幫助對文獻理論知識的理解和掌握。學會文獻中的軟件，可以幫助科研的策略選擇。學會文獻中的數據庫使用，可以增加數據量和數據來源。但也需要注意一點，學生的知識面有限，在安排學生任務時，要評估學生是否能夠勝任該任務。

3結束語

本文以介紹生物信息本科生創新思維課外訓練的經驗為例，探討了生物信息學創新思維的培養策略和方法。我們發現本科生參與文獻抄讀活動有利于培養本科生的創新思維。

參考文獻

[1]馮陳晨，李春權.如何培養本科生的科研創新能力.科技創新導報,2015．

生物信息學的基本概念范文第3篇

關鍵詞：遺傳學；教學改革；課程群；

隨著現代生物科學技術的發展，遺傳學已成為21世紀生命科學領域發展最為迅速的學科之一，是生命科學中各門學科的核心，它的分支幾乎擴展到生命科學的各個研究領域.目前，在生物學各專業的教學中，普遍存在著知識老化，課程體系陳舊，如遺傳學和細胞生物學、生物化學、基因工程、基因組學、分子遺傳學等課程之間存在著部分內容重復等一系列問題.顯然，當前的課程體系已不適應高等學校生命科學教育的要求.如何突出遺傳學主干課程，實現課程體系的整合、優化，不同課程間知識的融通和銜接，以此組建口徑寬、方向靈活的課程群，加強學生創新意識和創新能力的培養，以增強學生的適應性和競爭力，培養學生的個性特長、能力特長以及繼續學習的能力，形成終身學習的觀念，是擺在我們面前值得思考的問題.我們從遺傳學課程入手，對遺傳學課程群進行了初步的思考，重新設置和實踐，目的是實現課程體系的整合、優化，培養符合現代社會要求的創新型、復合型人才.

1遺傳學課程群內課程設置的基本思路

遺傳學課程群內課程設置的基本思路就是圍繞“一個中心，三個方向”的原則，以普通遺傳學為核心課程，兼顧三個方面的內容.基本框架如圖1.

“一個中心”就是以普通遺傳學為核心課程.遺傳學是一門生命科學所有專業的重要基礎課，要求全面系統地介紹遺傳學的基本原理、分析方法及現代遺傳學發展的最新成就.在教學中，要始終貫穿遺傳物質的本質、遺傳物質的傳遞和變異、遺傳信息的表達與調控這一主線，使學生在群體水平、個體水平、細胞水平和分子水平的不同層次上對遺傳學有比較全面、系統的認識，并能應用其基本原理分析遺傳學數據，解釋遺傳學現象，并對遺傳學各分支學科有一個基本的了解.

“三個方向”是以遺傳學分支學科、反映現代遺傳學發展的學科及遺傳學普及性學科為遺傳學內容細化、深化和普及的三個層面，主要包括以下內容：

一是遺傳學分支學科的內容，主要包括《群體遺傳學》、《微生物遺傳學》、《細胞遺傳學》等課程，以專業選修課的形式開出，主要目的是根據學生的興趣和愛好，深入學習遺傳學各個分支學科的知識.如《群體遺傳學》是研究在自然選擇、基因漂變、突變以及遷移四種進化動力的影響下，等位基因的分布和改變.它是在群體水平上研究種群的分類、空間結構等，并試圖解釋諸如適應和物種形成現象的理論.《微生物遺傳學》是以病毒、細菌、小型真菌以及單細胞動植物等為研究對象的遺傳學分支學科.《細胞遺傳學》是遺傳學與細胞學相結合的一個遺傳學分支學科，主要是在細胞和染色體水平上研究.

二是反映現代遺傳學發展的學科，如《基因工程》、《分子遺傳學》、《基因組學》.這三門課程都是在普通遺傳學基礎上開設的專業選修課程，目的是與現代遺傳學的發展接軌.如《分子遺傳學》(moleculargenetics)的主要內容為基因的結構、復制和轉錄以及轉錄后調控、翻譯，基因突變，DNA的復制、修復，原核與真核生物的基因表達調控，是在分子水平上進行的研究.此課程為生命科學各專業本科生的學科基礎課，也可作為研究生的專業選修課.《基因工程》(geneengineering)主要介紹基因操作的主要技術原理，基因操作的工具酶，克隆載體，目的基因的分離方法，重組體的構建及導入，克隆基因的表達與檢測，基因工程研究進展，存在問題及新策略等內容，使學生具備基因工程方面的基本知識和掌握其操作技術.《基因組學》(genomics)是對所有基因進行基因組作圖，核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分析的一門科學.主要講述生物基因組的基本結構和組成、基因組內基因的表達和調控、遺傳圖譜與物理圖譜、基因組測序、基因組序列解讀、染色體的結構與基因表達調控、基因組的復制、基因組進化的分子基礎、基因組進化的模式、分子系統發生學等內容，并講述人類基因組計劃的全過程以及由此引發的道德倫理和法律問題，系統向學生講授基因組學研究的基本內容及相關進展.通過該課程學習，使學生了解結構基因組學和功能基因組學的重要研究領域、熱點問題與發展趨勢，以及國內外研究現狀與進展.

三是遺傳學普及性的內容，此類課程為遺傳學的平行課程，以公選課的形式開出，主要目的是普及遺傳學知識，提高人口質量和全民素質.我們針對非生物專業的學生開設了《人類遺傳學》和《遺傳與優生》兩門課程.《人類遺傳學》主要講述人類在形態、結構、生理、生化、免疫、行為等各種性狀的遺傳上的相似和差別，人類群體的遺傳規律以及人類遺傳性疾病的發生機理、傳遞規律和如何預防等內容，使學生掌握人類遺傳學的基本概念和主要研究方法.《遺傳與優生》主要講述什么是遺傳病，遺傳病對人類的危害，人類的染色體和染色體病、基因和基因病、腫瘤與遺傳、人類代謝和發育中的遺傳學問題、優生學的基本概念、影響優生的因素，優生的措施等.這兩門課程都注重貼近生活，貼近社會，從剖析青年學生關注的問題入手去介紹人類遺傳與優生的基礎理論和基本知識，使學生能夠在輕松、順暢且饒有興趣的學習過程中獲益.對于醫療保健事業和人群遺傳素質的改進具有重要意義.

2遺傳學課程群內課程內容整合的思路

為解決遺傳學的迅速發展及新知識、新技術不斷出現與遺傳學教學時數減少這一矛盾，我們通過建立遺傳學課程群體系，協調課程群內各門課程的關系，盡量減少重復內容，對于學習遺傳學的有關基礎知識，如核酸的結構和特征在先修課程《生物化學》中介紹，染色體的結構，細胞周期等在細胞生物學課程中介紹，概率和統計學知識在生物統計學課程中介紹.而對于遺傳學各分支學科的深入討論，將在細胞遺傳學、群體及數量遺傳學、分子遺傳學、基因組學、基因工程、生物信息學等課程中介紹.

3遺傳學課程群內實驗課程整合的思路

遺傳學課程群內主要設置了遺傳學實驗和分子遺傳學大實驗，遺傳學實驗是為了配合遺傳學的教學而開設的一門實驗課程，其設計思想是：1)配合遺傳學的教學，鞏固和加深對遺傳學知識的理解；2)適應現代遺傳學的發展，讓學生掌握現代遺傳學研究所必需的基本實驗技術；3)開設綜合性、設計性和創新性實驗，鼓勵學生自己動腦筋設計、完成實驗.目前已形成具有基礎性實驗、提高性實驗和具有綜合性、研究創新性、開放性實驗的不同層次的遺傳學實驗教學內容體系.鼓勵學生自己動腦筋設計、完成實驗，實驗室已對學生部分開放，并實施了自選實驗考試法[1].學生在此過程中得到了很好的科研訓練，部分學生在本科階段就寫作并發表了論文，充分體現了遺傳學課程教學改革的特色.例如，結合本科畢業設計，我們編制了“遺傳學試驗的計算機模擬”軟件[2]，增強了學生對遺傳學基本概念和基本原理的理解，而且也增加了學生對計算機應用于生命科學研究的興趣.我們開發設計了“遺傳學實驗顯微圖像演示系統”[3]，建立了遺傳學實驗圖像庫，學生在實驗前可以方便地檢索觀察實驗中可能出現的各種圖像，大大提高了實驗效率.通過遺傳學實驗的培訓，學生具備了一定的設計和綜合創新的能力，在此基礎上，進入分子遺傳學大實驗的學習.而分子遺傳學大實驗的設計整合了分子遺傳學和基因工程兩門課程的實驗內容，既涵蓋了分子遺傳學的基本實驗技術，也體現了現代分子遺傳學發展的新方法、新技術.實驗通過DNA提取、擴增、檢測，到目的基因的獲取、重組、轉化、分子雜交等系列性實驗，使學生不僅掌握了現代生物學分析技術，也培養了學生的動手能力和獨立設計實驗的能力，更實現了理論類課程與實踐訓練類課程的有序銜接，同時完善了學生從認知實踐到科研實踐的創新精神培養體系.

4遺傳學課程群實踐基地的建設

僅有書本上的知識是不夠的，遺傳學課程群內的課程具有很強的實踐性，專業知識與生產實際相結合的綜合性教學是實踐教學環節不可缺少的重要一環.為此，我們通過認識實習和生產實習等手段加強課程知識的掌握.利用地域優勢，與中國農業科學院徐州分院、江蘇省藥用植物重點實驗室、江蘇維維集團等建立長期穩定的合作關系.如，我們在講解“三系配套”時就帶領學生到中國農業科學院徐州分院參觀學習、實地學習如何進行“三系配套”的操作，加深了對理論知識的理解.通過專業實踐，拓寬了學生的視野，培養了學生分析問題、解決問題以及開拓創新的能力，增強了學生的事業心和責任感.

5遺傳學課程群教學方法和教學手段改革之思考

生物信息學的基本概念范文第4篇

隨著人民生活水平的不斷提高，人們對生活質量的要求也在不斷提高，醫療模式已由單純的疾病治療轉變為預防、保健、治療、康復相結合的模式。大醫院人山人海，小藥店街頭巷尾隨處可見，醫藥工業迅猛發展，藥學專業人才倍受青睞，現在除了傳統的醫學院校培養藥學人才外，許多理工科院校也相繼開辦了藥學專業（如重慶大學、西南大學、重慶郵電大學和重慶理工大學等），而基礎化學是藥學相關專業非常重要的專業基礎課，目前我國藥學專業的基礎化學課程仍按照傳統的四大基礎化學開課。隨著化學基礎課學時不斷壓縮，每門課程的學時非常有限，特別是理工科高校的藥學專業，學生的基礎化學知識對后續專業課程和專業技能的學習非常重要。所以，在少學時的基礎化學課程教學中教師更重視學生對基礎知識的理解和掌握，而忽略了在教學中對學生綠色化學意識的教育和培養。隨著環境問題的日益嚴峻，化學教育工作者一定要樹立可持續發展的觀念，將綠色化學的思想貫穿于整個化學教育的全過程，讓學生認識到從“粗放型”的傳統化學轉變為“本文由收集整理集約型”的“綠色化學”是歷史發展的必然。

針對這些情況，當前一些普通高校進行了相關研究與實踐，以提高基礎化學教學效果，但是，大多數高校主要是根據學時來選擇安排教學內容，利用改進教學手段來增加教學內容，著眼于局部，頭痛醫頭，腳痛醫腳，教學效果雖有所提高，但是效果不甚明顯，沒有找到從根本上提高基礎化學教學效果的方法。本化學教學團隊提出了《基于“綠色化學”理念的理工科院校藥學相關基礎化學系列課程整合與優化的研究與實踐》課題，依托重慶郵電大學中藥學專業和制藥工程專業的學生進行了實踐。

一 培養具有“綠色化學”理念的大學生是人類社會對高校化學教育的基本要求

“綠色化學”是一門從源頭上阻止污染的化學，它用化學的技術和方法去減少或消滅那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的化學物質的產生和使用，有利于引導學生熱愛自然、尊重自然、與自然和諧發展，牢固樹立綠色意識，自覺成為未來的綠色人才。“綠色化學”是人類與自然和諧的化學，是面向未來提出的化學新概念，同時也為化學教學提出了新課題。

因此，本化學教學團隊在基礎化學教別強調引入“綠色化學”理念，在緒論部分專門設有“建立綠色化學理念，推動經濟和社會的可持續發展”這一部分，強調綠色化學的必要性，并且基于“綠色化學”理念選擇教學內容。在教學過程中滲透“綠色化學”理念，將從源頭上預防化學污染的新觀點逐步深入學生心中。特別是實驗教學中，化學教學團隊根據專業特色與學生能力培養的需要，在實驗項目的設置上滲透綠色化學理念，改革實驗教學模式，實驗項目中大大減少了獨立的基本操作單元實驗和驗證性實驗，將大部分基本操作實驗和驗證性實驗安排在實驗技術網絡虛擬與仿真實驗室中實施，同時大大增加實用性、綜合性實驗，將部分基本操作融入綜合性和設計性實驗中。實驗原材料都是無毒或低毒的，刪除了一些毒性高、污染大、效果差的合成實驗。打造以“綠色化學”為特色的教學、科研實驗平臺，努力培養具有“綠色化學”理念的大學生。

二 基于“綠色化學”理念對四大基礎化學課程教學內容的整合實踐

1．教學內容的整合原則

第二軍醫大學藥學院將無機化學和物理化學兩門課程整合，很好地解決了這兩門課程中的內容重疊問題，同時使無機化學的教學內容得到了引申，使知識的系統化更加顯著。本化學教學團隊基于“綠色化學”理念將四大基礎化學進行整合，即將無機化學、分析化學、物理化學和有機化學四門課程進行整合，根據藥學專業要求，立足理工科院校注重四大基礎化學的關聯，確保整個基礎化學知識體系的完整，總課程名稱設為基礎化學，具體按照普通化學、有機化學和物理化學三門課程進行排課。本化學教學團隊一起討論、確定教學內容和相應的學時數，并且備有一些選學內容供學時稍充分的學校選用，或者供學生自學，但是緊密把握“面向藥學專業的基礎化學知識”、“知識點之間的連貫”及“難易程度循序漸進”這三個基本原則，使學生有興趣學，更輕松地學。

2．整合后教學內容的具體安排

針對大學第一學期，新生入學較晚，學習時間較短，需要一段時間適應大學學習、生活等實際情況，第一學期的普通化學先介紹藥學與化學的關系，強調化學在藥學專業中的作用，讓學生首先從思想上重視它，同時介紹“綠色化學”的基本概念和原則，突出綠色化學在醫藥工業和社會發展中的意義及必要性，站在整個基礎化學角度強調綠色化學的重要性和必要性，先行建立“綠色化學”理念。具體內容是：先介紹簡單且與中學化學銜接較多的氣體和溶液，引入大學基礎化學的教學；然后利用熱化學反應方程式引入化學反應熱、熱力學第一定律和第二定律，引出判斷化學反應自發性的吉布斯自由能判據；從吉布斯自由能變的符號判斷反應方向和大小，表示反應限度，引入化學平衡，與中學化學緊密銜接，同時進一步銜接化學反應速率，使學生易于理解；有了平衡依據后，再分別介紹酸堿平衡與酸堿滴定，沉淀溶解平衡與沉淀滴定，氧化還原平衡與氧化還原滴定，配位平衡與配位滴定；作為含量測定的加深，再介紹比色法和分光光度法。最后，聯系中學化學知識簡單介紹原子結構和分子結構的基本概念和基本理論，并且在每部分都要說明它在藥學中的作用。第一學期的理論學時經教學團隊統一討論并經學校批準后定為64學時。

基于現代藥物大多是有機物的現實，有機化學在藥學相關專業非常重要，經教學團隊統一討論并經學校批準后有機化學理論課程定為96學時，安排在第二學期和第三學期授課。并且根據結構與性質的關系按照官能團分類介紹有機化學的內容，注重與中學有機化學銜接，強調具有某一類官能團的化合物其理化性質，每部分都要介紹一些有顯著藥理活性的化合物和該類化合物的合成工藝，重點強調綠色合成工藝路線，以及該類化合物的構效關系。同時簡單介紹一些波譜知識，如紅外、質譜和核磁共振譜等，能夠推導簡單的有機化合物的化學結構，為今后的中藥化學、天然藥物化學和藥物合成打下堅實的基礎。同時，有機化學實驗重在一些綜合性、實用性的綠色化學合成，既增加了學生的學習興趣，提高了教學效果，同時也踐行了綠色化學理念。

經過一年半的大學學習后，在學生基本上都適應了大學學習、生活的情況下，而且具備了較好的數學和化學基礎之后，第四學期將深入介紹基礎化學難點部分的物理化學，在化學熱力學、化學動力學基礎上，加深對化學熱力學和化學動力學的學習，最后引入新知識相平衡，包括表面化學與膠體化學和藥學前沿知識，以及化學知識及其技術在藥學專業中的應用，要求講原理時必須講它的應用，重點是在藥學方向的應用上。最后提綱挈領，建立整個基礎化學的基本框架和知識體系。這樣就把基礎化學知識點整合，避免了重復，同時按照知識的難易程度和前后關系安排教學內容，節約了學時、方便了學生理解、提高了教學效果，以適應少學時的理工科院校藥學專業的基礎化學教學。

三 基于“綠色化學”理念對四大基礎化學課程教學內容整合的初步效果

1．學生成績明顯提高

2007級學生因成績差，有2名學生留級，有近10人未獲學位，2008級有95%以上的學生獲得學位，2012年重慶郵電大學推免試研究生學生中，生物信息學院5個專業6名同學獲得，制藥工程和中藥學2個專業占了3名，而且有不少同學進入綠色化學與制藥工程科研平臺參與實驗鍛煉，參與發表sci收錄科研論文4篇，參與中國發明專利的申報1項，1人次參與重慶市藥物催化氫化工程技術研究中心的申報，獲得了一項重慶郵電大學大學生創新實驗項目。

生物信息學的基本概念范文第5篇

【關鍵詞】 中醫藥治療學

［摘要］ 中醫藥的突出特點和生命力就在于其療效，即根據中醫基本理論應用方藥的治療效果。中醫藥規范化治療方案的研究必須體現中醫基本理論，遵循現代醫學臨床試驗設計方法以及利用現代醫學關于疾病診斷和療效判斷的標準，應將中醫證候相關信息（包括癥狀、舌象和脈象）納入臨床試驗的檢查項目之中，開展兩次或多次的臨床試驗，利用多元統計分析方法，對比分析有效和無效人群的特點，尋求與中醫藥治療方案有效結局相關的主觀癥狀、舌象和脈象，從而找到該治療方案的最佳適應癥，形成規范的治療方案。

［關鍵詞］ 中醫藥治療學; 規范; 臨床方案

Methodological thoughts about research of standardized clinical protocols of traditional Chinese medicine

ABSTRACT The treatment of traditional Chinese medicine (TCM) has been proved effective in clinical practice for thousands of years. To standardize the clinical protocols of TCM is absolutely necessary for enhancing the research quality of TCM and expanding the international influence of TCM. The standardization research on clinical protocols of TCM should be based on the basic theory of TCM and in the light of good clinical practice （GCP） principles. The clinical criteria for both diagnosis and efficacy evaluation of disease are also needed. To include all symptoms， tongue manifestations and pulse presentations into case report form， and to compare the differences in these clinical parameters between effective and noneffective cases by multivariate analysis may be helpful to find more specific indications for therapeutic protocol of TCM. Furthermore， It is suggested that two or more clinical trials on one therapeutic protocol are needed to identify its accurate indications.

KEY WORDS therapeutics (TCM); benchmarking; clinical protocols

雖然中醫藥治療疾病具有確切的療效，但許多人在描述其療效時都會感到一些困惑：中醫藥治療效果雖好，但國際公認的現代醫學語言及方法卻難以對其進行準確的描述。因此，中醫藥知識的廣泛傳播與普及便難以展開，而知識的有效傳遞是知識發展的重要途徑。中醫藥的突出特點和生命力就在于其療效，即根據中醫基本理論應用方藥的治療效果。因此，運用現代醫學語言描述中醫藥治療方案的有效性及積極開展中醫藥的對外傳播是中醫藥國際化的重要內容，其中首先就是進行中醫藥規范化治療方案的研究。

1 中醫藥規范化治療方案研究應遵循的基本原則

1.1 充分運用中醫基本理論 由于中醫藥的療效是在中醫基本理論指導下獲得的，因此中醫藥規范化治療方案的研究一定要體現中醫基礎理論的思想。

1.2 充分遵循現代醫學的臨床試驗管理規范 中醫藥規范化治療方案的研究應當體現臨床試驗管理規范（good clinical practice， GCP）的原則。合理的臨床試驗設計是說明一種藥物或一種治療方案有效性的前提，因此中醫藥規范化治療方案的研究同樣應遵循這些原則。

1.3 充分利用現代醫學疾病診斷和療效判斷的標準 將現代醫學有關疾病診斷和療效判斷的標準運用于中醫藥規范化治療方案的研究中，將有利于中醫藥知識的對外傳播。

2 中醫藥規范化治療方案研究的思路與方法

如果疾病診斷標準、療效評價指標、臨床試驗設計原則都是固定的話，那么一種治療藥物或者治療方案的療效也是基本不變的。中醫藥規范化治療方案的臨床療效評價如果完全遵照現代醫學臨床試驗設計原則，那么其療效也應是固定的，不可能有很大的差異。我們難以改變疾病診斷標準、療效評價指標和臨床試驗設計原則，我們也無意去研究這些內容。要提高中醫藥治療方案的有效性，就必須在臨床試驗中充分運用中醫基礎理論和基本概念，進行具有中醫藥理論特點的規范化治療方案研究，尋求該治療方案的適合人群及其更確切的治療適應癥，才可能進一步提高該治療方案的療效［1］。

2.1 將癥狀、舌象和脈象納入中醫藥規范化治療方案研究，體現中醫基本思想 中醫四診信息中除了舌、脈象及聞的客觀信息之外，大多數是依據問診而得到的主觀癥狀信息，他們在中醫證候分類中起著決定性的作用。現代醫學對癥狀、舌象和脈象在疾病發生發展過程中作用的認識還很不夠。多數情況下，與病變部位不相關的一些癥狀被認為是病理變化的主觀反應，是從屬于客觀病理變化的反應，或者說是治療效果的從屬反應。例如，肝炎患者有無腰痛或出汗等癥狀并不影響疾病分類學的診斷和治療；肝炎患者在治療后是否出現排便情況的改變亦不影響治療方案的調整。中醫始終非常重視臨床主觀癥狀、舌象和脈象在疾病個體化中的作用，同時也是中醫辨證論治的基礎［2］。

有研究表明，一定的癥狀組合（包含全身癥狀、消化道癥狀等）有助于提高慢性胃炎患者幽門螺桿菌（Helicobacter pylori， HP）的判別率，而不恰當的組合則可降低HP感染的判別率，由此提示癥狀與疾病診斷指標之間存在一定的聯系［3］。另一組研究結果表明，慢性胃炎患者非疾病診斷相關癥狀組合與胃黏膜CD4、CD8細胞浸潤之間存在一定的相關性，提示非疾病診斷相關信息與疾病病理相關信息之間可能存在某種內在的聯系［4］。由此可見，癥狀、舌象、脈象與疾病診斷指標之間存在一定的相關性。在臨床試驗設計中，應根據中醫基本理論和基本原理，將相關癥狀、舌象和脈象納入檢查項目之中，是探索中醫癥狀、舌象、脈象與該治療方案之間關系的重要因素。

2.2 開展兩次或多次臨床試驗以找到中醫藥治療方案的最佳適應癥 任何一種治療方案，無論是中藥還是西藥，其治療結果往往是部分有效或部分無效。目前對于有效或無效的評價標準大多是根據疾病診斷標準中所含指標的改善程度來進行判斷的。這種以疾病理論為基礎的治療學往往強調有效率，而不強調有效與無效之間是否存在某種必然的聯系，因此也不可能從這種關系中找出一種調整治療方案、提高療效的途徑和方法。中醫藥治療尤其強調辨證治療，強調同一種疾病其治療的有效與無效之間必定存在一定的區別。這種可能的必然聯系和區別應從同一種疾病所表現出來的多種不同反應加以考慮，主要包括臨床癥狀、舌象和脈象，特別是那些看起來與疾病無必然聯系的全身性癥狀或與疾病相關但性質不同的癥狀。依據一種治療方案有效或無效的結果，對比分析兩者之間非疾病診斷相關臨床表現的異同規律，從中發現與這種治療方案密切相關的非疾病診斷相關臨床表現。如此可將作為中醫證候分類依據的癥狀、舌象和脈象納入療效評價和治療方案的選擇依據之中，從而在疾病治療相關適應癥中增加中醫癥狀、舌象和脈象因素，發揮中醫基本理論在治療疾病中的指導作用［5］。

在臨床試驗設計過程中，應根據中醫基本理論，在檢查項目中納入中醫主觀癥狀、舌象和脈象，進行治療方案適應癥的探索。同時，應開展兩次或兩次以上的臨床試驗。第一次臨床試驗主要是對中醫證候信息（包括癥狀、舌象和脈象）的優選試驗，在全面收集患者證候信息與療效評價指標的基礎上，通過數據分析獲得該治療方案理想的適應癥。第二次臨床試驗主要是對適應癥進行的驗證試驗，針對第一次臨床試驗所獲得的適應癥開展驗證工作，目的是客觀評價該治療方案適應癥的可靠性；同時，對收集的證候信息與療效評價指標數據繼續進行分析，逐步完善該治療方案的適應癥，為下一次的臨床試驗提供可靠數據。

2.3 采用多元統計分析方法對比分析有效與無效人群癥狀、舌象和脈象的特點，尋求與中醫藥治療方案有效性相關的癥狀、舌象和脈象 隨著數據分析技術的進步，可以運用數據庫、生物信息學、復雜系統分析、數據挖掘及多元統計分析等方法分析臨床試驗數據，以期探索中醫藥治療方案的最佳適應癥［6］。對中醫癥狀和舌、脈象的聚類分析可以采用主因子法、典型相關分析以及標準典型相關分析等多種方法，估計因子載荷，用回歸法估計旋轉后各公因子得分，以評價中醫主觀癥狀、舌象和脈象對療效的貢獻率。應用回歸分析法對中醫癥狀、舌象和脈象以及從臨床試驗中所得到的因子在療效評價中的作用進行分析，可以找出與該治療方案相關的癥狀、舌象、脈象或因子。

在對類風濕性關節炎所做的臨床試驗中，18項主觀癥狀通過因子分析得到4個公因子，分別較好地反映了關節局部病情以及中醫寒證、虛證、熱證的癥狀；中、西藥治療對反映關節病情公因子的影響一致，均具有改善作用，但中藥治療對虛證癥狀公因子的改善優于西藥。這說明因子分析法能夠對中醫辨證過程中重要因素的主觀癥狀進行分類研究，對公因子與療效之間關系的探索能更好地顯示中藥療效的特點［7］。對類風濕性關節炎的研究表明，關節疼痛和關節壓痛與中藥治療效果呈正相關，夜尿多則呈負相關；關節壓痛和口渴與西藥治療效果呈正相關，眩暈則呈負相關；根據主觀癥狀與療效的回歸分析結果，對原始數據進行再次分析，表明將主觀癥狀納入適應癥后，中、西藥治療效果均有提高，說明某些主觀癥狀與中、西藥治療的療效之間存在一定的相關性［8］。因此，有必要加強癥狀對療效影響的研究，將癥狀納入藥物治療的適應證。

隨著中醫藥規范化治療方案研究的深入，疾病診斷依據中將會納入更多的中醫癥狀、舌象和脈象信息，治療疾病時也會因為獲得了更合適的適應癥從而取得更理想的治療效果；同時，中醫證候分類方法和理論也將作為現代生物醫學的主要內容，并隨著科學技術的進步不斷完善。

［參考文獻］

1 呂愛平. 中藥現代化發展新要求――應重視中藥適應癥和中藥藥效評價的研究. 首都醫藥， 2003， 10(3): 2730.

2 呂愛平， 李 捎， 王永炎. 從主觀癥狀的客觀規律探索中醫證候分類的科學基礎. 中醫雜志， 2005， 46(1): 46.

3 Li S， Lu AP， Zhang L， et al. AntiHelicobacter pylori immunoglobulin G (IgG) and IgA antibody responses and the value of clinical presentations in diagnosis of H. pylori infection in patients with precancerous lesions. World J Gastroenterol， 2003， 9(4): 755758.

4 Lu AP， Zhang SS， Zha QL， et al. Correlation between the CD4， CD8 cell infiltration in gastric mucosa， Helicobacter pylori infection and symptoms in patients with chronic gastritis. World J Gastroenterol， 2005， 11(16): 24862490.

5 呂愛平， 陳可冀. 疾病的證候分類研究思路. 中國中西醫結合雜志， 2005， 25(9): 843845.

6 查青林， 林色奇， 呂愛平. 多元統計分析在中醫證候研究中的應用探析. 江西中醫學院學報， 2004， 16(6): 7980.