生物信息學的理解

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生物信息學的理解范文第1篇

關鍵詞：高中生物學教學；動物和人體生命活動的調節；心理健康教育；認識與體會

G633.91

促進學生全面發展的主要方面，是對學生進行心理健康教育和素質教育的具體體現。除了專業心理學教師外，生物學教師在教學過程中，也可遵循學生的學習心理規律，結合學科內容及根據相關知識點，有意識地挖掘可滲透的教學內容，在授予學生一定的知識與技能，發展其智力與能力的同時，針對學生學習過程中的問題進行心理健康教育，培養學生良好的心理素質。在高中生物學教學中滲透心理健康教育具有獨特的學科優勢，生物學教師應更加深入地鉆研教材，挖掘可教育的內容，對學生既給予知識上的教育，也幫助他們身心全面健康地成長。但也應注意，在教學中進行心理健康教育滲透的內容，需是教學素材中所蘊含的，須避免拋開教材侈談心理健康教育問題。所以，作為生物學教師也應該努力學習和運用心理學理論，不斷提高理論素養和教學能力，科學處理好教材，使學生在知識、能力和行為素質、心理素質等各方面得到全面和諧的發展。筆者就人教版高中生物學教材 “動 物和人體生命活動的調節”一章教學中如何滲透心理健康教育談談認識與體會。

一、結合人類大腦結構的教學。培養學生的自信心

在“通過神經系統的調節”中，可結合人腦的結構和功能講述：人類的大腦重量約為 1.5kg，大腦皮層的表面積約為2000em ，其中含有 150多億個神經細胞，這些特點人人幾乎都是相同的。即使是牛頓的大腦，無論從體積、重量、還是構造上都與其他同齡人無多大區別。著名教育家布魯姆根據實驗與研究認為，除了天才兒童和低常兒童各占2% ～3%外，其余95%左右的學生在學習能力方面是相差無幾的，學習成績的優劣，非智力因素起著決定性作用。

讓學生通過對人類大腦的了解，明確大腦的先天發育情況是基本相同的，學生個體間之所以成績不同，與個體的后天努力以及心理素質的影響有很大的關系。這也是一次對學生發奮讀書的很好動員，可以提高學生學習的自信心。

二、結合學生自身體會，讓學生學會記憶方法

在“人腦的高級功能”教學中，可由學生自學教材內容，明確人類大腦皮層的言語區，以及W習和記憶的概念、記憶的形式等，并讓學生談淡自己在學習中是如何記憶的。通過交流，使學生認識有效的學習記憶需注意以下幾個方面：①善于用腦。不宜長時間只學習同一內容，要交換腦力活動的內容，要在課后及時復習，動用各種器官反復復習，強化所學知識在大腦皮層形成條件反射。②勤于用腦。遇事多想多問，先想后問，使神經系統充分發揮作用，思維越來越敏捷，記憶更加深刻。③合理安排作息時問。合理安排學習、體育運動、休息和睡眠等的時間，注意勞逸結合，養成良好的有規律的生活習慣，這樣對學習效率的提高、神經系統的保護以及整個身心的健康發展有益。通過交流，不僅使學生很好地認識自己在學習方法和技巧上的一些不足，又可以學習借鑒其他同學的一些做法，并認同人類的學習和記憶是有規律可循的。

三、結合科學史教學，培養學生的承受能力

“自古雄才多磨難，從來紈绔少偉男”。在教學活動中要設法培養學生承受挫折的能力，使他們在遇到挫折時不至于對人生和社會失去信心。其中可結合“生物科學史”，培養學生承受挫折的能力。

例如，在 “激 素調節的發現”教學中，教師可設計若干問題引領學生置身于科學發現的歷程中，體驗科學發現的過程，激發學生的創新思維，認同“機遇只偏愛那種有準備的頭腦 ”的觀點。

通過科學史的學習，使學生明確受挫、失敗和成功的內在聯系，引導他們學會合理認識挫折，正確對待挫折，以此教育他們 “道路是曲折 的，前途是光明的”。敢于質疑，一定要樹立堅定的信心和克服困難、勇于戰勝困難的毅力。同時，使他們懂得一個人具備堅韌不拔的意志品質和創新的科學精神是多么的重要，這也是一個科學事實的發現或成功的關鍵因素。

四、建立血糖調節模型，體驗合作的樂趣

傳統的課堂教學方式往往是以教師為中心，學生缺少相互問交流、合作的機會，不利于學生間的人際互動，不利于培養學生良好的人際關系。在教學中如果將全班學生分為若干個學習小組就能較好地彌補傳統授課的缺陷。

例如，在“激素調節的實例”教學中，設計“血糖平衡的調節”，可利用學習小組建立血糖調節的模型，（為節約課堂時問）相關材料可讓學生在課前準備好，小組內學生可根據自己的理解示范活動方式，生生間進行討論和交流，最后由小組代表交流模型構建的過程和結果，并在黑板上繪圖或實物展示，講述血糖調節的機理。通過模型構建引導學生構建知識，訓練學生應用所學知識解決實際問題的能力，在小組合作中不僅可加深各自對知識的理解和掌握，也能從中體驗生生間交流團結合作的樂趣，使他們經歷愉悅的學習過程，這一過程本身就是一種心理健康教育。

善于利用“科學 技術社會”，遠離在“神經調節與體液調節的關系”一節的教學中，可利用教材中“科學、技術與社會”涉及的“拒絕，慎用心理藥物”開展一次預防宣傳教育活動，通過觀看錄像資料，以生動形象的事例，把販毒、吸毒人員的可悲下場活生生地展現在學生面前，使學生對的危害有更深刻的認識。

實際上許多青少年是因好奇或在心情煩悶、彷徨無助等情況下被社會不良分子利用而吸毒的，利用教材的這份素材并借助多媒體、圖片資料等進行心理健康教育不但能幫助少數學生解決心理問題，而且能提高學生的心理健康水平，培養他們健康的人格，遠離的危害。

五、開展課外的實踐活動，培養學生的多種能力

生物學科是一門重視實踐和創造的學科，生物學課外活動更應重視實踐。在實踐活動中，使學生學會觀察、分析各種生物學現象，并能搜集、參閱大量資料去說明和解決相關生物學問題，促進學生的觀察能力、自學能力、思維能力及獨立工作能力的發展，進而培養學生的創新能力。

例如，聯系免疫學在器官移植中的應用，師生通過討論，認識：要解決器官的排異問題、克服免疫抑制藥物對人體免疫力的影響，以及通過器官克隆等方法解決供體器官來源問題都離不開科學技術的發展；解決目前供體器官嚴重不足的問題需要人們科學地認識器官移植，更需要喚醒人們心靈深處的愛心。

最后，可要求學生搜集關于器官移植方面的資料，在校內舉辦一次相關的宣傳活動。通過活動，使學生進一步加強對知識的鞏固，更重要的是實踐活動使學生走出校門，將書本知識與現實生活聯系起來，并運用知識，克服困難，提出合理化建議，多方面提高他們的科學素養。

參考文獻：

[1]李鐵軍. 生物 動物和人體生命活動的調節[J]. 招生考試通訊：高考版， 2014（6）：25-26.

生物信息學的理解范文第2篇

關鍵詞：新課程改革 學習積極性 物理教學 創新教育

我國新一輪的基礎教育課程改革正在全面實施當中，新的課程體系著重滲透著全面、和諧和創新的理念，這給當前中學物理教師教育帶來了嚴峻挑戰和機遇。

作為中學物理教育工作者，強烈的責任感迫使我們不得不進入無限的思索之中。我們到底應該怎樣做，才能激發學生們學習物理的積極性，才能培養他們學習物理的強烈興趣，才能從本質上解決他們學習物理的苦惱與無奈。以下是作者近幾年在中學教授物理的過程中，總結的一些經驗，與大家一起分享。

一、學會從欣賞的角度去評價每一位學生

面對新的課程改革，我們的評價要多方面多角度的展開，不能停留在只看學生學習成績的好壞上。現在的教育改革要求我們改變教育理念，建立新型的師生關系，讓教師成為學生學習活動的欣賞者。陶行知有一句話：“你的教鞭下有瓦特，你的冷眼里有牛頓，你的譏笑中有愛迪生。”這句話是在告誡我們，對學生的評價要多運用一些鼓勵的語言，讓學生感受到老師在欣賞我，在期待著我，這樣才能增加學生的自信心，才能使他們的學習成績有所提高。

二、教師在日常的物理教學過程中，要真正做到“以人為本”

學生是學習的主人，教師是學習的組織者和引導者。教師在組織和引導的過程中要充分尊重學生的主體地位，激發學生的主觀能動性，正確承認、認清學生之間存在的差異。同時教師還要高度尊重學生的人格，尊重學生的自主性、主動性，把學生作為真正的教育主體，以學生為出發點和歸宿，以學生的發展（包括知識、能力、個性、創造性等）為中心，一切教育措施和教育條件都是為了學生的全面發展與個性充分發揮而選擇和設計的，同時學生在教學過程中能夠與教師一起選擇、設計和完成多種教學活動，做到師生互動、生生互動，從而使學生成為學習的真正主人。物理教育的目標是多元化的，其宗旨不是讓每一個學生都成為物理學家，但可以讓他們有選擇、有區分地掌握有價值的物理學，以提高學生的科學素養。

三、教師在課堂上要積極培養學生的懷疑精神，鼓勵學生發問

在美國哈佛大學師生中流傳著這樣一句名言：教育的真正目的是讓人不斷提出問題和思索問題，而懷疑是創新的心理動力，是思維獨立性、自主性的體現，是發問的前提。我國物理學家周培源說過，“如果把牛頓力學看成是至善至美的，相對論和量子力學就不會出現”。同樣，諾貝爾獎得主李政道、楊振寧通過懷疑宇稱守恒定律的普遍性才著力研究弱相互作用下宇稱不守恒并獲得成功的。因此，在物理教學過程中，教師要大力激發學生的懷疑精神，活躍物理文化的傳播與發展。

四、教師的教學手段要現代化

信息時代知識更新的速度不斷加快，學生要學習的東西逐漸增多，學校教育必須提高課堂教學的效率，從擴大課堂教學的內容入手，開闊學生的視野，讓學生在有限的時間里學到更多的東西，而這僅僅依靠傳統的教學手段是遠遠不夠的，我們必須充分有效地利用各種現代信息傳輸技術把有關學科的相關信息傳遞給學生，使學生能利用這些信息去進行各種創新活動。

五、教師在日常的物理教學過程中要建立激勵學生創新的教學評價體系

創新教育，指的是以培養人的創新精神和創新力為基本價值取向的教育，其核心是在全面實施素質教育的進程中，著重培養學生的創新意識、創新精神和創新能力。這里的創新，與科學家、藝術家所從事的創新是有區別的。創新教育的“創新”是指通過對學生施以系統的教育和影響，使學生能夠發現對自己來說是新的知識、新的事物、新的思想和新的方法，并掌握“發現”的方法，具備“發現”的能力，為將來成為“創新型”人才奠定全面的素質基礎。

教師在日常的物理教學過程中要建立激勵學生創新的教學評價體系，需從兩方面進行改革：一方面要改革教育內容，增強考試內容的選擇性，讓學生根據自己的興趣、愛好、特長、能力選擇不同的考試內容，使學生的素質通過考試體現出來。另一方面要建立完善的評價標準，評價標準就是“指揮棒”，教師要根據評價標準去施教，學生要根據評價標準去學習，教育行政部門要根據評價標準去衡量一個學校的辦學水平。評價標準應具有客觀性、指導性和激勵性。只有建立完善的評價標準，才能發揮教學評價的導向和激勵作用，才有利于形成學生創新能力發展所必需的寬松環境和自由空間。

參考文獻：

［1］金玉新.在中學物理教育中滲透人文教育［J］.科技資訊.2008.28.

［2］李強.新課程改革下教師應引起的幾點思考［J］.黑河教育.

［3］張奠宙.楊振寧文集（下冊）［M］.上海:華東師范大學出版社，1998.

生物信息學的理解范文第3篇

關鍵詞：生物信息學 交叉學科 學生培養

一、生物信息學的產生

生物學是一門古老的學科，在人類歷史發展的長河中，人類從未停止過對生命奧秘的探索。人們逐漸認識到，雖然生物種類多種多樣，但是它們的最基本分子卻是相同的。DNA、RNA和蛋白質等分子構成了生命的基本單位，再由細胞到組織、器官，最后器官系統組成完整的生物體。

傳統的生物學研究中，由于受到技術水平的限制，生物學家多采用低通量的生物實驗方法，其研究對象通常是一個基因或者幾個基因組成的通路。在這種情況下，實驗后的簡單觀察就可以滿足研究需要。隨著生物研究的不斷深入，積累了大量實驗數據，人們不禁想到，如何把不同的實驗結果整合起來？另一方面，隨著生物技術的發展，大量新興技術出現，產生了海量的數據。例如90年代興起的基因芯片技術，單張芯片就可以測定成千上萬個基因在某一狀態下的表達情況。1990年啟動的人類基因組計劃更為生命科學的研究提供了海量的序列數據。面對如此多的數據，以前依靠生物實驗研究單個或幾個基因的方法很難再適用，生命科學、統計學、計算機科學和信息科學等若干學科的交叉學科――生物信息學應運而生。生物信息學以計算機、統計、模式識別等方法為手段，以生物數據為研究對象，通過對大量生物數據的儲存、處理和分析，提取其中有意義的生物知識[1]，從而最終揭示蘊藏在核酸序列和蛋白質序列中的信息，對了解生命活動的基本規律出貢獻。

二、生物信息學在生命科學研究中的作用

作為一門新興的學科，大家對生物信息的作用并不十分明確。很多人認為生物信息學只是為實驗科學服務。從廣義上講，這種說法也不無道理，但是生物信息學并不是實驗科學的附屬品，與生物實驗一樣，它也是解決生物問題的一種手段。為了解決生物問題，生物學家依靠的是實驗臺，生物信息學家依靠的是計算機。

在生命科學的發展過程中，以分子生物學的產生為界，可以分為傳統生物學和現代生物學。傳統生物學和現代生物學取得的成就為生命科學的發展做出了巨大貢獻。人類基因組計劃啟動以來，人們一度認為只要把各種生物基因組的全部堿基排列順序測定清楚，生命的遺傳奧秘就會顯露無余，但是真實的情況遠不像想象的那樣簡單。人類的個體發育開始于一個單細胞受精卵，受精卵經過一系列的細胞分裂和分化，產生具有不同形態和功能的細胞，不同細胞之間相互作用構成各種組織和器官。雖然人類基因組中有兩萬多個基因，但是在單個細胞當中，同時起作用的基因往往是很少的。有些基因只在特定階段起作用，有些基因只在特定組織起作用。只關心某個基因或蛋白的功能是不夠的，因為在不同時空條件下，同一個基因或蛋白的功能可能不同。生物是一個復雜的系統，其表型和功能不僅體現于基因數量和序列的不同，更體現在基因、蛋白以及其他生物分子之間的相互作用之中。因此，把研究對象當成一個整體，系統地分析內部的相互關系尤其重要。但是無論是傳統生物學還是現代生物學，都是一門實驗學科，生物學的發展中缺乏一種系統思想。生物信息學可以從大量生物數據中提取有意義的生物知識，通過對已有數據的總結，進一步推測生物體的某些性質和變化趨勢，生物信息學為大量生物數據的整合提供了可能，與生物實驗一樣，是生物研究中的一種重要途徑。

三、生物信息學學生的培養

生物信息學是一門交叉學科，要求學生具有較好的分子生物學、計算機科學、數學和統計學素養，目前國內只有少數幾個學校設立了生物信息學本科專業，大部分的學生都是進入研究生階段才開始生物信息學的培養。在進入生物信息學專業前，本科階段可能接受過計算機、統計學、信息學、生物學等某一方面的教育，但要進行生物信息學的研究，大多需要補充其他方面的知識。

生物信息學研究可以分為兩類：第一，在深刻理解生物問題的基礎上，利用計算技術解決生物問題，第二，為生物學家提供性能更好的方法（算法）。理工科背景學生的生物知識較少，但是對于各種計算方法的原理和使用非常熟悉，對于這類學生的培養，第二類問題比較適合他們入門。在生物信息領域，有很多經典的分類問題。這些問題已經明確了分類目標，并且大都有通用的數據集。但是這類工作也受到了生物學家的質疑，因為大部分工作都是把已有的經典算法用在生物數據上，由于對生物問題不夠了解，最后成為只有做生物信息的人才看的方法。這也在一定程度上導致了部分生物學家對生物信息存在偏見，認為生物信息就是提出新算法，做一些數據庫。要想真正讓生物學家認識到生物信息學的重要性，就要以解決生物問題為根本出發點，即使是做預測方法，也要建立在解決生物問題的基礎上。做出更好預測方法的關鍵是深入理解生物問題并抓住關鍵特征。舉個例子，要把男生和女生分開，我們可以根據很多特征，比如身高、體重、頭發長短，雖然大多數情況下來說，男生比女生高、比女生重、比女生頭發短。但是只基于這些特征還是會造成很多的分類錯誤，因為這些特征不是男生女生差別的最根本因素。如果我們是根據性染色體來分，那正確率的提高就非常顯著了。在預測問題中，利用五花八門的方法并不是關鍵，如何能夠對生物問題深入了解并找到關鍵特征，才是最主要的。

作為一門新興的學科，大家對生物信息的了解還很少，很多人對它的定位也不同。但既然是生物信息，就是先生物后信息，可見生物的重要性。所以，在生物信息的研究過程中，對生物問題只限于表面地理解，勢必不能做出好的工作。只有對生物問題有了深入了解，才能發現其中的問題。能夠找到值得做的問題，可以說工作已經成功了一大半。當然，解決問題過程中也會有很多困難，比如發現了值得研究的課題，但在解決的過程當中發現某些數據無法獲得，或者某些技術超出了自己的能力范圍。在這種情況下，可以首先想想有沒有其它變通的辦法可以解決問題，如果經過慎重的考慮都無法找到，就要果斷的放棄。這里要強調一定要慎重考慮，不能遇到一點困難就放棄。

相比理工科背景的學生，生物背景的學生有著扎實的生物學知識基礎。但是如果是從本科階段直接進入生物信息學，由于還沒有進行過實驗操作，他們對生物問題的理解也很難非常深入。不管是理工科背景還是生物背景的學生，豐富的生物學知識都是進行好的生物信息學研究的前提。在培養學生時不可忽視對其基礎生物學知識的傳授和教育，并適當引導其對生物學問題的思考。生物學問題可以很大也可以很小。大的生物學問題任何一個懂得基礎生物學知識的人都可以提出，但也是最難解決的，比如到底是什么改變使細胞惡變，自身免疫病是如何形成的，心血管病糖尿病等復雜疾病是如何發生的，為何有人容易生某種病而其他人不易感。小的生物學問題就是各自領域的具體研究課題，比如表觀遺傳學領域的DNA去甲基化酶是否存在，基因表達調控領域的轉錄起始頻率是如何決定的，RNA領域的大量非編碼RNA的作用，蛋白修飾領域新發現的修飾如何調控蛋白的功能等等。在腦中提出并試圖思考一系列大大小小的生物學問題是對學生培養目標的第一步。這些問題的產生的前提是對生物學知識的熟悉掌握。然而在對學生培養的過程中沒必要也不可能告訴他們所有的知識，生物學知識教育的原則是為他們打開門，當他們思考問題的時候知道去哪里找到相關的知識。

另一方面，只有生物學基礎知識和問題是不夠的。很多問題在生物信息學產生之前就存在了，傳統的方法無法帶給人們問題的答案。人們一直期待新的方法去理解和解決這些問題。生物信息學的產生無疑提供給人們另一種思考生物問題的方式，為一些經典問題的解決提供了可能。例如最近的大規模的腫瘤基因組測序和分析使我們發現了很多新的腫瘤相關基因[2]。對于生物背景的學生，在教學中要把這樣的例子介紹給學生，生物背景的學生在理解信息學理論方面會存在困難。最初很難要求他們理解所有具體過程。但是至少要讓他們知道這些方法的基本原理，還有在什么情況下使用。這樣在以后的研究中遇到類似問題才能想到應該選擇什么樣的信息學工具去解決，在具體應用過程中加深對整個過程的理解。生物背景的學生如果想成為生物信息學專家，只會應用是不夠的，補充一些計算機、統計、信息方面的基礎知識是必不可少的。

生物信息學是一門仍處在快速發展之中的學科。還沒有一本教材能夠滿足生物信息學教學的需要，生物信息學立足于分子生物學、模式識別、計算機科學與技術、數學和統計學等學科，所以學生要先對這些學科的基本概念和系統有一個較為全面和直觀的認識，為日后的科研打下堅實的基礎。另外，培養過程中要包括大量的實例介紹，對一些重要的應用還加以詳細解剖，使得同學們不再僅掌握理論，而是能夠學會如何在實際工作中靈活應用這些理論。在此基礎之上，向同學們推薦一些最新的論文、期刊、參考讀物和相關的學術報告，讓同學們能夠切身感受到學科發展的前沿，培養學生的創新能力。21世紀是生命科學的時代，也是信息科學的時代。生物信息學在這樣的歷史條件下產生并壯大，它作為多個領域的交叉新興學科，對生命科學研究有著巨大的推動力。生物信息學是一門應用性非常強的學科，也是一門非常活躍的前沿學科，良好的教學效果必須以先進的內容體系為基礎，我們應時刻注意以科研促進教學，教學科研相長，使教學研究達到更高的水平。

[參考文獻]

[1]蔣彥等.基礎生物信息學及應用[M].北京：清華大學出版社,2003

生物信息學的理解范文第4篇

關鍵詞 生物信息學 教學改革 醫學 教學模式

中圖分類號：Q811-4 文獻標識碼：A

21世紀是生命科學的世紀，人類及模式生物基因組計劃的全面實施，使分子生物學數據以爆炸性速度增長。面對基因組學、蛋白質組學、基因芯片、分子進化等大量的生物信息，在計算機科學、網絡技術以及生物分析技術的相互作用和滲透下，誕生了一門嶄新的學科――生物信息學（Bioinformatics）。生物信息學利用計算機和互聯網，以數據庫為載體，運用數學算法和計算模型，研究生物信息數據的獲取、處理、存儲、分發、分析和解釋等方面，進而闡明和解釋龐雜的生物數據所蘊含的意義。生物信息學跨越了整個生命科學領域，近年來在醫藥學研究中發揮了不可替代的作用，無論是從分子生物學的角度闡述病因，還是對疾病的預防、診斷、治療與新藥研發都將產生巨大的推動作用，醫學生物信息學必然在未來的醫學研究中處于關鍵地位，但生物信息學的理工科特性決定了該課程在醫學教育中開展的難度。本文結合醫學院校特色和生物信息學課程特點，探討開設醫學生物信息學課程的必要性，分析生物信息學課程在教學實踐中存在的問題，提出本校開展生物信息學教學的實施方法。

1 醫學生物信息學的主要研究內容

1.1 疾病基因的發現與鑒定

約有6000種以上的人類疾患與特異基因的改變有關，某些關鍵性基因或其產物的結構功能異常，可以直接或間接地導致疾病的發生。使用基因組信息學的方法通過超大規模計算是發現新基因的重要手段。例如：通過構建腫瘤cDNA文庫或表達序列標簽（expression sequence tag，EST）分析差異表達基因，揭示腫瘤發生的分子水平變化，尋找靶基因。

1.2 藥物設計與新藥研發

生物信息技術為藥物研究、設計提供了嶄新的研究思路和手段。利用數據資料、軟件工具篩選藥物作用的靶位和候選基因，闡明其結構和功能關系，指導設計能激活或阻斷生物大分子發揮其生物功能的治療性藥物。

生物信息藥物設計常用的方法有：①三維結構搜尋，尋找符合特定性質和三維結構的分子，從而發現合適的藥物分子。②分子對接，建立大量化合物的三維結構數據庫，依次搜索小分子配體使其與受體的活性位點結合，通過優化使得配體與受體的形狀和相互作用最佳匹配。③全新藥物設計，利用計算機自動設計出與受體活性部位的幾何形狀和化學性質相匹配的結構新穎的藥物分子。

生物信息學方法為藥物研制提供了更多的、潛在的靶標，大大減少藥物研發的成本，提高研發的質量和效率。

1.3 流行病學研究中的應用

將流行病學的遺傳和非遺傳性的研究與生物信息學結合起來，會對疾病的機理、個體對某種疾病的易感性和疾病在群體中的分布有更明確的認識，對疾病的預防和治療有極大的指導意義。

2 醫學生物信息學課程的特點及主要困難分析

2.1 課程內容豐富，學科交叉，數據龐雜

生物信息學利用生物學，計算機科學和信息技術揭示大量復雜的生物數據所賦有的生物學奧秘，是一門交叉性學科，并且理科特性很強，需要深入理解分析。目前生物信息學包含了基因組、蛋白質組、代謝及藥物等多個部分，每個部分都具有各自的特色和相應的分析技術。根據《Nucleic Acids Research》統計，全球共有約1000多個主要的生物醫學數據庫，涵蓋了生物醫學研究的諸多領域。學生不僅要掌握獲取和利用海量生物信息的基本知識和技術，還應掌握相關的數學、物理學、計算機程序設計等知識和技術，又因為醫學專業學生的數理知識有限，學習起來有一定的困難。

2.2 操作性和實踐性強

生物信息學是一門操作性和實踐性很強的學科，主要是在互聯網環境中，依靠計算機，利用數據庫和各種信息處理軟件來進行生物信息學方面的分析工作。針對醫學專業學生開設生物信息學課程，其教學內容應注重理論與實踐緊密結合，著重學習利用計算機對各種生物信息資源和數據庫的檢索，使用方法與技巧，真正做到學有所用。

2.3 現狀與困難分析

目前，國內的生物信息學教學基本沿用以“教師講授為主”的傳統教學模式，與生物信息學交叉前沿性特點不相適應，實驗教學單一，多為驗證性試驗，缺乏綜合性和設計性。此外，醫學專業學生計算機知識薄弱，對生物信息學的算法與數據庫的原理和特點等不甚了解，在高通量數據處理面前力不從心，影響對問題的分析能力。

3 醫學生物信息學課程開設實施方法和對策

3.1 根據醫學專業特點設計教學內容，建立具有模塊化的教學大綱

目前尚未形成系統、成熟的生物信息學教學模式。開設課程之前，對醫學專業學生進行問卷調查，讓他們選擇醫學生物信息學課程中感興趣的、需要學習的知識內容，并提出難點問題。教師匯總問卷結果，對授課內容進行調整，建立模塊化的教學大綱，例如：導論模塊、數據庫及使用模塊、基因組信息學及其分析方法模塊、蛋白質組生物信息學模塊、代謝和藥物生物信息學及系統生物學模塊等，使學生清楚每個模塊的特點和作用，提高學生的學習興趣，激發學生的學習熱情。

3.2 強化實驗教學，激發學生的創新思維和創新意識

生物信息學的學習是運用生物醫學、數學、以及計算機科學等諸多學科知識進行分析、判斷、推理、綜合的實踐過程，強化實驗教學顯得尤為重要。另外，采用PBL（Problem Based Learning）教學法，可以有效地激發學生的創新思維和創新意識。

3.2.1 注重實驗操作

生物信息學實驗課程以計算機操作為主，需要學生靈活應用互聯網、數據庫和多種生物信息學軟件，所以實驗操作顯得尤為重要，加大實驗比例，為學生提供較多的實驗操作機會，不僅提高了學生的動手能力，而且大大提高了學生在因特網環境下對生物大分子序列、生物大分子結構進行生物信息學分析的能力，是提高學生學習生物信息學效果的有力保障。

3.2.2 采用PBL教學模式，優化實驗內容

加大設計性實驗的比例，采用PBL教學法，根據學生能力和興趣進行分組，由教師提出問題并布置真實性任務，使學生在已有的知識基礎上，通過查找文獻、小組討論、探索，最終完成任務，寫出試驗報告。由教師對任務完成過程及結果進行點評，對學生掌握知識的程度及學生的科研、應用能力進行評價，并提出進一步的提高方向。學生在實驗操作的過程中，不斷地發現問題、解決問題，有效地激發了學生的創新思維和創新意識。

3.3 改革教學方法，革新考核方式

3.3.1 結合多媒體技術與雙語教學

多媒體技術教學靈活生動，教師在講授難于理解的概念和生物信息學工具時，可以直接打開相關軟件和網站進行演示，使抽象的生物信息學知識以具體的、動態的形式展現出來，從而加深學生對課程的掌握程度。此外，生物信息學涉及到的數據庫、網站、應用軟件多為英文界面，所以雙語授課顯得尤為重要，教師可借助多媒體，對課程進行中英整合講解。

3.3.2 結合科研實例進行教學

生物信息學是一門不斷完善和發展的學科，數據庫的更新、相關軟件的升級、算法的優化等，通常會隨著科研中遇到的生物學問題變化而變化，所以教師可以結合現階段的科研背景和具體的研究方向，結合實例進行教學，可以讓學生真正掌握利用生物信息學方法解決生物學問題的思路，并培養和提高學生的科學思維能力，使學生由知識的被動接受者變為知識的主動發現者、探究者，教師則由知識的傳授者轉變為教學活動的指導者、組織者。

3.3.3 采用無紙化考核方式

適當降低課程理論難度，減少不必要的數學理論推導，注重實際應用、解決問題能力的培養，通過上機實踐操作，考核學生對基本知識和原理的掌握情況，克服傳統的死記硬背現象。

4.結語

生物信息學作為一門交叉學科，發揮了其獨特的橋梁作用，已經廣泛地滲透到醫學的各個研究領域。本文針對開設醫學生物信息學課程的必要性和教學模式進行了探討，以提高學生學習的自主性、實際操作能力和解決問題的應用能力為目標，不斷改進教學手段、加強教學過程的趣味性，以期培養綜合型的、高素質、現代化醫學人才。

參考文獻

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[4] 汪凡軍，張楚瑜.生物信息學在醫學上的應用[J].國際檢驗醫學雜志，2006，27（2）.

生物信息學的理解范文第5篇

【關鍵詞】移動教學微課翻轉課堂混合式教學生物信息學

【中圖分類號】G642.3【文獻標識碼】A【文章編號】2095-3089（2017）52-0104-02

生物信息學是20世紀80年代末隨著人類基因組計劃的啟動而興起的一門新的交叉學科。它以生物學研究中產生的數據為研究對象，綜合運用計算機科學、統計學、數學和生物學等相關學科中的知識與方法，對研究數據進行獲取、分析、加工與存儲，揭示這些數據中所蘊含的生物學規律[1，2]。近年來，隨著測序技術的革新，產生了海量的基因組、轉錄組、蛋白組、代謝組、表觀組等組學數據，以及序列和結構變異數據，生命科學研究者相應配套開發了大量的數據分析軟件和數據庫，有力推動了生命科學的發展。因此，開展生物信息學課程對生命科學相關專業的學生至關重要。

為了更好地培養學生的科學素養，拓寬學生的就業方向，我國一些高等院校相繼開設了生物信息學課程，有些高校還于近年設立了生物信息學專業，同時研究生的生物信息學訓練也在日益加強[3]。但是由于該學科的發展日新月異，以及其交叉學科的特性，在教學過程中存在著教學大綱和學時不匹配、教材選擇較困難、理論和實踐教學脫節和學生重視程度不夠等諸多問題[2]，而這些問題在傳統的教學模式中不能夠很好地解決。近年來，得益于信息化的快速發展，各種類型的網絡課程擴展了教學資源，增加了教師和學生間溝通的渠道，提高了有限課堂時間的教學效率，很好地彌補了傳統教學模式的不足[4]。筆者根據學習及教學過程中遇到的問題，基于生物信息學的課程特點，擬探討傳統教學方法與網絡平臺資源有機結合的教學模式，為該課程的教學改革提供思路，并為提高教學效果提高方法和參考。

一、傳統教學模式及其存在的問題

生物信息學是交叉學科，所涉及的基本概念廣，所要求具備的基本技能多，所包含的知識更新速度快，同時注重培養學生解決相應實際問題的能力，具有明顯的綜合性、前沿性和應用性強等特點。在有限課時內讓大部分學生理解當前生物信息學主要理論知識、熟悉各類數據庫和軟件的使用、掌握必要分析技能，這對于老師的講述和學生的學習都是不小挑戰。在生物信息學教學實踐過程中我們發現以下四個方面的問題：

1.課程要求和課時數不匹配

生物信息學是近年來，應分析基因組等海量數據的迫切需求，而興起的一門新興交叉學科，要求學生不僅具備生物學的相關知識，而且還需具備計算機科學、數學、統計學等學科的相關知識。對于生命科學相關專業的學生，其信息科學背景知識薄弱，而且不同專業所講述的生物學知識也不盡相同，這就要求更多的時間介紹相關基礎知識。另外，生物信息學研究內容更新速度快，教學內容也需要更多的課時進行擴展和更新。但是多數專業的教學大綱中生物信息學課程的課時數非常有限，教學內容多與課時數少的矛盾非常突出。

2.學生實際數據分析能力訓練不夠

生物信息學是一門高度強調實際數據分析能力的學科，大多數學生此前沒有接觸過相關分析內容，盡管興趣強烈，但是實驗操作時間遠遠不能滿足學生的需求。另外，學生畢業后不管是選擇從事生物信息相關行業，還是選擇在生物信息學領域繼續深造，都需要具備足夠的數據分析能力。教學過程中很難在有限的課時內提升實驗分析強度，個性化地解決學生在實驗分析中遇到的問題，幫助學生將強烈的學習興趣轉化為堅實的分析技能。

3.教材更新速度過慢

生物信息學研究內容更新速度快，新領域、新問題、新數據、新方法和新結論層出不窮。但是目前大部分生物信息學教材的主要講述內容仍是基本的數據庫搜索、核酸和蛋白質序列分析和序列比對等內容，而目前主要的研究內容涉及較少，例如基于序列和結構變異的群體遺傳研究和全基因組關聯分析研究。

4.學生專業英語掌握不夠

生物信息學研究中絕大多數重要的數據庫、軟件說明、軟件日志和報錯信息、科研文獻報道和教材等等都是英文表述。但是在教學過程中，一些數據庫的說明和返回結果學生都表示理解起來很困難，自己動手查閱的主動性不夠，導致教學效果大打折扣，也挫敗了很多學生自主學習的主動性。

二、現存的網絡資源

1.微課

微課源于美國北愛荷華大學的LeRoyA.McGrew教授，其主題和重點突出，內容短小精悍、交互性好，表現形式多樣，短時間內有明確的教學目標，集中說明一個問題。微課允許學生利用碎片化的時間進行學習，提供了泛在學習的可行性，有利于培養學生的自主學習能力，是傳統教學模式的有力補充[5]。目前各大高校都在提倡制作微課資源，并且公布與網絡之上，可在教學過程中加以引進和應用。

2.國家精品課程的網絡資源

國家精品課程是具有一流教師隊伍、一流教學內容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理等特點的示范性課程。國家精品課程資源網（http：//jingpinke.com/）目前包括4000多門國家級精品課程，其中包括多個高校的生物信息學課程。學生可以課下利用便利的因特網和4G無線網絡進行自主學習，不僅可以擴展知識面，還可以對課堂內容進行有效的復習和鞏固。

3.網絡公開課

網絡公開課是指高校在網上提供課堂實錄的錄像，將優勢教育資源呈現在全世界求知者前。目前網絡公開課的資源非常豐富，不僅包括高校網站上的公開資源，例如北京大學高歌老師等主講的生物信息學導論，還包括一些大型網站上的公開課資源，例如網易公開課、新浪公開課、MOOC網和央視網的中國公開課等等。另外，網絡上也有一些國外高校的公開課程。

4.移動教學資源

筆記本、手機和iPad等移動網絡工具的普及，不僅大大方便了人們的日常生活，也為生物信息學的教學改革提供了新的途徑。陳亮等將移動網絡工具引入生物信息學課堂教學，事件證明移動教學方法比傳統的教學模式更能激發學生的學習和實踐興趣，提高學生的動手能力，同時加強了師生間的互動，并最終提升了教學效果[6]。

三、網絡資源在生物信息學教學中的應用模式探索

雖然目前關于生物信息學課程的網絡資源較多，但是在生物信息學相關教學工作中應用的并不多，尤其是綜合翻轉課堂、微課和移動網絡設備等的新型教學方法的應用。考慮到生物信息學這門新型交叉學科教學中存在的問題，充分利用公共網絡資源和新型教學手段，勢在必行。具體原因和方法如下：

1.建立基于“翻轉課堂”的教學模式

翻轉課堂是通過提前介紹教學內容和教學目標，并且公布相關網絡資源的獲取地址和方法，讓學生在課前完成學習過程。然后在課堂時間，教師通過問題收集、解答、探討和針對性輔導等形式，完成學生“內化知識”的過程。通過課堂教學過程的翻轉，將大量教學內容和實踐分析翻轉到學生課前進行，利用有限的課堂教學時間，組織學生開展問題探討和項目分析，協助學生掌握和消化復雜的生物信息理論和分析技能更好地內化于心，有效解決教學內容多與課時數不足的矛盾。

2.教學資源的進一步完善

翻轉課堂需要將教學課件、教學內容、教學目標、網絡資源地址、前期錄制的教學錄像和輔導資料等在學校教學平臺進行和實施，以便于學生隨時進行學習和查閱。

3.教學平臺的搭建

作為高度強調實驗分析能力的一門學科，強化學生分析能力是重要的教學目標。課程組需要搭建簡易的生物信息服務器，并提前放置教學內容所涉及的生物信息學軟件和例子數據，然后在整個學期向學生開放，便于學生隨時隨地進行數據分析實驗，強化理論與實踐的結合。

4.課程評價方式的改進

為了督促大家在課前進行學習，需要將最終的期末考試分散在整個學期分別進行，可以通過提問和課堂測驗的方法考核學生課前學習情況，并記入期末考試成績。另外在期末考試中，通過實驗能力測試，重點考察學生的實際數據分析能力，降低對記憶性知識點的考核，督促學生平時進行數據分析能力鍛煉，以達到生物信息學課程的教學目標。

綜上所述，充分考慮生物信息學的課程特點，探討傳統教學模式中存在的問題，通過教學模式和方法的改革，充分利用網絡資源，解決在教學過程中遇到的問題，為該課程教學目標的實現提供參考。

參考文獻： 

[1]管麗紅.對生物信息學教學的思考[J].河南教育：高教版（中），2016， 0（8）. 

[2]金萍.生物信息學課程教學改革初探[J].時代教育，2016， 0（21）. 

[3]戴凌燕.《生物信息學》課程教學方法探索與實踐[J].生物信息學，2009， 7（4）. 

[4]郭麗.新型混合式生物信息學教學模式研究[J].新課程研究：中旬，2016， 0（1）. 

[5]葉世旺.《大學物理》微課建設研究與探討[J].教育教學論壇，2017， 0（14）.