生物信息學(xué)的研究意義精選(九篇)

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第1篇：生物信息學(xué)的研究意義范文

關(guān)鍵詞：物理學(xué)；實(shí)驗(yàn)；儀器；考試

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）28-0269-02

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國(guó)家財(cái)力的增強(qiáng)，作為基礎(chǔ)課的物理學(xué)實(shí)驗(yàn)也出現(xiàn)了許多新的教學(xué)形式?；謴?fù)高考制度以來(lái)，特別是近十幾年，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、遠(yuǎn)程教學(xué)、演示教學(xué)、仿真教學(xué)、綜合性教學(xué)、設(shè)計(jì)性教學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)等教學(xué)模式不斷涌現(xiàn)[1-3]，時(shí)刻在改變著物理學(xué)實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)教學(xué)模式。這些變革是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的一種沖擊，同時(shí)也是一種挑戰(zhàn)，如何更好地適應(yīng)高等教育的發(fā)展形勢(shì)，不斷改革，就成了必須要有所突破的“瓶頸”，于是就出現(xiàn)了對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的一系列改革實(shí)踐和探討[4-6]，許多新的教學(xué)模式和方法不斷被提出。

在上級(jí)相關(guān)部門(mén)的支持下，2008年初，我們物理系爭(zhēng)取到了一筆實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)，根據(jù)要求，這批經(jīng)費(fèi)主要用于對(duì)常規(guī)的和基礎(chǔ)性的物理實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的更新改造中，要使其惠及大部分學(xué)習(xí)普通物理學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)的本科生。這時(shí)候，就面臨著一些問(wèn)題，是徹底拋棄一些舊儀器讓其更新?lián)Q代，換上最先進(jìn)的現(xiàn)代化儀器設(shè)備？還是有所保留？如何保留？經(jīng)過(guò)認(rèn)真學(xué)習(xí)、研究和調(diào)研，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況，我們提出了自己的思路：既要重視儀器的先進(jìn)性，又要考慮學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)原理的系統(tǒng)性和實(shí)用性。做到以實(shí)用和培養(yǎng)學(xué)生能力為主，盡可能將資金花在刀刃上，避免浪費(fèi)，同時(shí)，又要有一定的先進(jìn)性。

一、現(xiàn)代與傳統(tǒng)相結(jié)合，既重先進(jìn)，又不忽視基本原理的掌握

現(xiàn)在生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)儀器，大都很現(xiàn)代化，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，一般只需要連接很少的幾根線，按下開(kāi)關(guān)，幾分鐘，甚至幾秒鐘就能完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)，基本上不需要學(xué)生了解其工作原理；但這樣的實(shí)驗(yàn)看起來(lái)很先進(jìn)、很實(shí)用，實(shí)際上，它不適合對(duì)學(xué)生能力尤其是儀器運(yùn)行的物理學(xué)原理的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)，而僅適合于作其他科學(xué)的研究。

針對(duì)這種情況，我們購(gòu)置新設(shè)備后，沒(méi)有放棄傳統(tǒng)儀器，而是相互印證教學(xué)，達(dá)到了較好的效果。

例如：在物理學(xué)實(shí)驗(yàn)中，有一個(gè)“電位差計(jì)”的實(shí)驗(yàn)，目的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)使用電位差計(jì)測(cè)電位差，認(rèn)識(shí)其工作原理，將來(lái)學(xué)生可以結(jié)合實(shí)際工作，設(shè)計(jì)出滿足專業(yè)需要的儀器設(shè)備。如果僅僅會(huì)使用，是不符合我們物理學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目地的，這時(shí)，我們就新老儀器一起應(yīng)用于教學(xué)。

如圖1所示，是近年來(lái)儀器生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的一種電位差計(jì)，只要將“待測(cè)電位差”的兩個(gè)線頭連好，接通電源，選擇合適量程，即可從“結(jié)果顯示屏”上讀出待測(cè)的電位差值的大小，其測(cè)量過(guò)程最多幾分鐘，很快且很現(xiàn)代化，但展示在學(xué)生面前的是個(gè)“黑箱”，學(xué)生只會(huì)測(cè)量，但不了解其測(cè)試原理，達(dá)不到我們的教學(xué)目的。

同樣是測(cè)量電位差，如下頁(yè)圖2所示，是早年我們實(shí)驗(yàn)室的老師，根據(jù)需要設(shè)計(jì)的一套測(cè)試裝置，看起來(lái)設(shè)備簡(jiǎn)陋，很落后，但是，其工作原理很明確，就是根據(jù)惠斯通電橋平衡原理，通過(guò)電橋平衡求得的。

通過(guò)老師的講解，學(xué)生可以從圖2中認(rèn)識(shí)交直流變換電源、電阻箱、開(kāi)關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)電源、檢流計(jì)等常用器材和部件，通過(guò)用導(dǎo)線將這些部件連接起來(lái)，并檢查錯(cuò)誤，使其能正常運(yùn)行，可以使學(xué)生了解一個(gè)完整的電路及其工作原理，這對(duì)學(xué)生由理論學(xué)習(xí)上升到實(shí)際操作，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合是很有好處的。

通過(guò)講解和學(xué)習(xí)，雖然儀器粗糙，但物理學(xué)原理很直觀明了，學(xué)生很容易看懂和學(xué)會(huì)，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生掌握基本原理，提高實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新技能十分有益。

因此，在學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓學(xué)生同時(shí)做圖1和圖2兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，并讓學(xué)生進(jìn)行比較，這對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生對(duì)原理的掌握和認(rèn)識(shí)，很有幫助。

二、充分利用實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，努力培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力

有了較充裕的資金后，是一種設(shè)備買(mǎi)十幾套或幾十套，讓學(xué)生同時(shí)做，還是多買(mǎi)幾種少買(mǎi)幾套讓學(xué)生分別做，也是需要考慮的實(shí)際問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)我們的認(rèn)真調(diào)研和分析，結(jié)合實(shí)際情況，我們決定，一種儀器買(mǎi)6套，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室放三種儀器，這樣，與一個(gè)實(shí)驗(yàn)室放一種儀器共18套相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，我們分析：首先，這樣做有效地避免了重復(fù)，節(jié)約了資金。使學(xué)生在同等條件下，可以多見(jiàn)多做二種不同的實(shí)驗(yàn)。其次，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)空間，降低了建筑和空間開(kāi)支，假設(shè)一個(gè)實(shí)驗(yàn)室只能容下18套實(shí)驗(yàn)儀器，原來(lái)只能放一種儀器，學(xué)生認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)的是“一”，那么，現(xiàn)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室放三種6套實(shí)驗(yàn)儀器，學(xué)生可以學(xué)習(xí)三種不同儀器的使用方法和原理，得到的是“三”。第三，方便了學(xué)生自學(xué)。目前，我們的教學(xué)方法是，老師第一次上課時(shí)，將該實(shí)驗(yàn)室內(nèi)三個(gè)實(shí)驗(yàn)的儀器全部介紹完，學(xué)生以后憑記憶和自學(xué)來(lái)做實(shí)驗(yàn)，如不明白，還可問(wèn)老師和同學(xué)，同樣是一個(gè)實(shí)驗(yàn)室18套儀器，如果是同種儀器的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，則老師講解后，學(xué)生就做，學(xué)生可以不假思索很快完成，而現(xiàn)在是三種不同的實(shí)驗(yàn)，每種實(shí)驗(yàn)儀器6套，學(xué)生聽(tīng)講完后，學(xué)生只做其中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，下次再來(lái)做另外一個(gè)。這樣，等下次來(lái)時(shí)，學(xué)生可能忘了，這時(shí)，需要憑他的記憶，再加上自學(xué)和同學(xué)或老師的指點(diǎn)來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，我們認(rèn)為，更有利于對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和對(duì)知識(shí)獲取的培養(yǎng)。

三、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐，我們探索了在空間和資金有限的條件下，如何搞好基礎(chǔ)課教學(xué)，如何將現(xiàn)代化先進(jìn)儀器與傳統(tǒng)設(shè)備相結(jié)合，合理利用場(chǎng)地和設(shè)備，如何將培養(yǎng)學(xué)生能力與學(xué)生分?jǐn)?shù)相結(jié)合的教學(xué)思路。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的逐漸好轉(zhuǎn)，相信以后國(guó)家對(duì)高等教育的投入會(huì)逐年加大，相關(guān)問(wèn)題值得我們繼續(xù)研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]王墨林，羅樂(lè).大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，31（12）：140-144.

[2]王月明，劉官元，董大明.網(wǎng)絡(luò)背景下大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探討[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2010，23（3）：15-18.

[3]崔文芳.物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)助推學(xué)生創(chuàng)新能力提升[J].現(xiàn)代閱讀，2012，（10）：147-147.

[4]楊宏偉.物理學(xué)（第三版）[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2012.

第2篇：生物信息學(xué)的研究意義范文

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué) 實(shí)踐能力 課程體系 培養(yǎng)模式

中圖分類號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2013）07（a）-0047-02

1 生物信息學(xué)概述

伴隨現(xiàn)代高通量分子生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，生物信息學(xué)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用日益深入[1]。作為數(shù)學(xué)理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)和生物醫(yī)藥研究的整合學(xué)科，生物信息學(xué)在生物進(jìn)化、生理功能、疾病治療、藥物開(kāi)發(fā)、農(nóng)林產(chǎn)業(yè)等眾多領(lǐng)域均具有重要的應(yīng)用價(jià)值，是研究生命科學(xué)、醫(yī)藥科學(xué)內(nèi)在定量規(guī)律的重大交叉前沿學(xué)科。鑒于生物信息學(xué)的重要研究?jī)r(jià)值和廣闊的產(chǎn)業(yè)化前景，發(fā)展生物信息學(xué)專業(yè)教育，有計(jì)劃的建設(shè)生物信息學(xué)專業(yè)課程體系，開(kāi)展面向?qū)嵺`能力的生物信息學(xué)人才培養(yǎng)對(duì)促進(jìn)現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)發(fā)展有重要的意義[2]。

2 生物信息學(xué)教育發(fā)展現(xiàn)狀

生物信息學(xué)發(fā)展起步于20世紀(jì)末，在短短的十幾年中，生物信息學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為了橫跨多個(gè)研究領(lǐng)域的朝陽(yáng)專業(yè)，國(guó)內(nèi)眾多高等學(xué)府、科研院所相繼開(kāi)設(shè)了生物信息本科和研究生專業(yè)[3]。但是，在實(shí)際的教學(xué)和研究過(guò)程中，絕大數(shù)單位依托于單一的數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)或生物學(xué)專業(yè)開(kāi)展，人才培養(yǎng)模式尚處于探索階段，在培養(yǎng)過(guò)程存在生物信學(xué)理論基礎(chǔ)薄弱、課程體系不健全、課程內(nèi)容不完善、專業(yè)教材匱乏、專業(yè)師資隊(duì)伍缺乏等問(wèn)題。

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)生物信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院是全國(guó)領(lǐng)先創(chuàng)辦生物信息學(xué)專業(yè)的單位之一，多年來(lái)致力于生物信息學(xué)的科學(xué)研究和本、碩、博各類人才培養(yǎng)，堅(jiān)持以學(xué)生為本，以培養(yǎng)高素質(zhì)生物信息學(xué)專門(mén)人才為目標(biāo)，深化教學(xué)改革，以滿足日益發(fā)展的生物信息學(xué)高端人才需要[4]。為解決生物信息學(xué)的教育教學(xué)問(wèn)題，培養(yǎng)高水平的現(xiàn)代生物信息學(xué)人才，我們提出立足國(guó)內(nèi)高等生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)教育，建立面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)的生物信息學(xué)專業(yè)課程體系，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量培養(yǎng)具有理工科創(chuàng)新思維能力的生物醫(yī)學(xué)人才，為我國(guó)生命科學(xué)―醫(yī)藥學(xué)科教育教學(xué)、科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)化輸送大批專門(mén)人才。

3 生物信息課程體系建設(shè)

3.1 課程建設(shè)目標(biāo)和指導(dǎo)方針

結(jié)合生物信息學(xué)才培養(yǎng)目標(biāo)，經(jīng)過(guò)數(shù)十名骨干教師十余年生物信息學(xué)教學(xué)實(shí)踐及人才培養(yǎng)成果經(jīng)驗(yàn)反饋，我們適時(shí)調(diào)整本科生課程及教學(xué)內(nèi)容，逐步建立起面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)的生物信息學(xué)專業(yè)課程體系。奠定了本科生的人文素養(yǎng)與科學(xué)素養(yǎng)并重，公共基礎(chǔ)理論及專業(yè)理論相輔相乘，重視學(xué)生理工生物醫(yī)學(xué)全方面素質(zhì)提高，重點(diǎn)突出學(xué)生實(shí)踐能力的人才培養(yǎng)方針，并在實(shí)踐中培養(yǎng)了大批具有創(chuàng)新思維能力的優(yōu)秀高端生物信息學(xué)專業(yè)人才。

3.2 生物信息學(xué)課程體系建設(shè)方案

考慮到生物信息學(xué)多學(xué)科交叉特點(diǎn)和國(guó)家大學(xué)生培養(yǎng)要求，及學(xué)生未來(lái)就業(yè)深造所必需的基礎(chǔ)和專業(yè)能力，我們?cè)趪?guó)內(nèi)率先開(kāi)創(chuàng)了生物信息學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系，并在醫(yī)學(xué)院校獨(dú)立開(kāi)展近40余門(mén)數(shù)理基礎(chǔ)課程和生物信息學(xué)專業(yè)課程。主要的課程建設(shè)情況如下：

（1）公共基礎(chǔ)課程（國(guó)家限修課）：政治理論課程、公共外語(yǔ)、體育。

（2）生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程：解剖生理學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)、分子藥理學(xué)等。

（3）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程：計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（C++&JAVA）、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、Perl語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理、Linux操作系統(tǒng)與程序設(shè)計(jì)等（上述課程均含上機(jī)實(shí)踐）。

（4）數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程：數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)理邏輯、組合數(shù)學(xué)與圖論、微分動(dòng)力學(xué)方程、運(yùn)籌學(xué)等（上述課程均含上機(jī)實(shí)踐）。

（5）專業(yè)基礎(chǔ)課程：信息論基礎(chǔ)、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)、生物醫(yī)學(xué)圖像處理、模式識(shí)別、優(yōu)化算法、隨機(jī)過(guò)程、生物信息學(xué)概論、生物信息數(shù)據(jù)挖掘、生物信息軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、分子生物軟件工程、生物信息學(xué)數(shù)據(jù)可視化、專業(yè)外語(yǔ)等（上述課程均含實(shí)驗(yàn)）。

（6）專業(yè)課程：生物芯片技術(shù)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、分子進(jìn)化、分子生物網(wǎng)絡(luò)、基因組信息學(xué)、蛋白質(zhì)組信息學(xué)、藥物基因組信息學(xué)、統(tǒng)計(jì)遺傳學(xué)、計(jì)算表觀遺傳學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)等（上述課程均含實(shí)驗(yàn)）。

（7）綜合實(shí)踐課程：課題標(biāo)書(shū)設(shè)計(jì)、科研論文寫(xiě)作、生物信息學(xué)進(jìn)展等。

我們?cè)趯?shí)踐基礎(chǔ)上開(kāi)創(chuàng)的面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)的生物信息學(xué)專業(yè)課程體系不同于其他院校，具有明顯的跨專業(yè)交叉性教學(xué)計(jì)劃特色。該課程體系著眼于基礎(chǔ)理論與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合、素質(zhì)培養(yǎng)與專業(yè)培養(yǎng)相結(jié)合、扎實(shí)穩(wěn)妥與創(chuàng)新思維相結(jié)合。注重學(xué)生在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)方面的基礎(chǔ)性教育，同時(shí)，強(qiáng)調(diào)了創(chuàng)新型人才培養(yǎng)、高精尖人才培養(yǎng)、特色化人才培養(yǎng)。厚基礎(chǔ)、寬口徑，使學(xué)生在本科階段不但打好將來(lái)從事生物信息學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)、生物醫(yī)藥等相關(guān)領(lǐng)域創(chuàng)新性研究工作基礎(chǔ)，更重要的是該專業(yè)課程體系與實(shí)踐密切聯(lián)系，切合相關(guān)研究開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)實(shí)際，能夠培養(yǎng)學(xué)生從事原始創(chuàng)新研究與產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)的能力。

4 生物信息學(xué)本科生培養(yǎng)模式建設(shè)

4.1 五年制分段培養(yǎng)與多學(xué)科教育體系

目前，我們根據(jù)生物信息學(xué)交叉學(xué)科人才培養(yǎng)特點(diǎn)，考慮到基礎(chǔ)課程多，實(shí)踐能力要求高等因素，采取“2+2+1”的五年制本科人才培養(yǎng)模式，包括兩年理論基礎(chǔ)課程、兩年專業(yè)課程與一年實(shí)踐應(yīng)用課程培養(yǎng)（含科研訓(xùn)練+畢業(yè)設(shè)計(jì)）。此模式在學(xué)生就業(yè)和用人單位反饋中證實(shí)具有顯著的人才培養(yǎng)效果。

課程體系建設(shè)依托于生物醫(yī)學(xué)綜合優(yōu)勢(shì)及深厚的數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)功底，通過(guò)理論教學(xué)與實(shí)踐訓(xùn)練中的知識(shí)技能交叉、滲透，培養(yǎng)適應(yīng)21世紀(jì)生命學(xué)科與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)領(lǐng)域急需的生物信息學(xué)復(fù)合型人才。在此基礎(chǔ)上，從學(xué)科的交叉性出發(fā)，進(jìn)一步加強(qiáng)不同類別課程之間的有機(jī)融合，加大相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)的整合力度，建立更為緊密、完善，符合生物信息學(xué)學(xué)科特點(diǎn)的課程體系，將進(jìn)一步推動(dòng)學(xué)科的發(fā)展和系統(tǒng)性教育理論體系的建立。

4.2 面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)的本科生教育模式

在本科學(xué)生的培養(yǎng)過(guò)程中，我們特別重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，通過(guò)教研一體化、學(xué)業(yè)導(dǎo)師制、報(bào)告研討制等先進(jìn)的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生早期接觸生物信息學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域和科學(xué)研究，在鞏固學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)科的認(rèn)識(shí)和對(duì)未來(lái)的把握。

“教研一體化”的實(shí)踐教學(xué)模式：面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)的課程體系建設(shè)，要求教學(xué)模式上的改革，使得人才培養(yǎng)模式由注重多數(shù)學(xué)生基礎(chǔ)理論知識(shí)培養(yǎng)的大眾教育，向注重少數(shù)高精尖創(chuàng)新能力培養(yǎng)的精英式教育轉(zhuǎn)變。充分利用骨干教師在生物信息學(xué)領(lǐng)域的研究經(jīng)驗(yàn)，將科學(xué)研究成果快速轉(zhuǎn)化成優(yōu)秀的教學(xué)素材，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、實(shí)踐、創(chuàng)新能力，注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際產(chǎn)業(yè)化的認(rèn)知水平和實(shí)踐能力。

本科生學(xué)業(yè)導(dǎo)師制：本科生進(jìn)入專業(yè)課教學(xué)階段，實(shí)行學(xué)業(yè)導(dǎo)師制。采取學(xué)生與一線骨干教師雙向選擇方式，使每名學(xué)生擁有自己的學(xué)業(yè)指導(dǎo)教師。導(dǎo)師為學(xué)生提供思想教育和專業(yè)輔導(dǎo)，并通過(guò)指導(dǎo)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)科研訓(xùn)練、早期科學(xué)研究等方法促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)盡頭和對(duì)專業(yè)的深入認(rèn)識(shí)。

專題報(bào)告與研討制度：本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的“主體”學(xué)習(xí)地位，使學(xué)生選擇感興趣的學(xué)科方向，在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行科研訓(xùn)練與實(shí)踐。要求學(xué)生自主利用網(wǎng)絡(luò)等各方面資源，獲取學(xué)科前沿信息，并以專題報(bào)告形式展示學(xué)習(xí)成果，通過(guò)提問(wèn)、研討、總結(jié)，提升自身專業(yè)素養(yǎng)及專業(yè)技能，獨(dú)立完成達(dá)到核心期刊發(fā)表水平的生物信息這科研課題。

5 生物信息學(xué)課程體系建設(shè)的意義

在全體師生的努力下，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐探索，我們對(duì)生物信息學(xué)課程體系從基礎(chǔ)到實(shí)踐的不同階段進(jìn)行分段式、推進(jìn)式的改革與建設(shè)。在政策措施、人員配備、經(jīng)費(fèi)匹配等各方面給予鼎力支持。優(yōu)先保證面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)的生物信息學(xué)課程體系快速、有效的建設(shè)，已經(jīng)形成國(guó)內(nèi)頂尖的生物信息學(xué)本科教育理論和實(shí)踐團(tuán)隊(duì)，并為國(guó)家輸送著大批高水平生物信息學(xué)人才。

面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)的生物信息學(xué)課程體系建設(shè)，一方面能夠完善生物醫(yī)學(xué)本科生、研究生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提高運(yùn)用理工科思維和技能解決復(fù)雜生命科學(xué)問(wèn)題的綜合科研能力，更為有效的實(shí)現(xiàn)生命科學(xué)攻關(guān)和創(chuàng)新研究理論形成；另一方面，生物醫(yī)藥是我國(guó)科技研發(fā)的薄弱環(huán)節(jié)，在課程體系建設(shè)基礎(chǔ)上，培養(yǎng)適用于現(xiàn)代高通量分子生物學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新型生物信息學(xué)人才，將為我國(guó)的醫(yī)藥物研發(fā)提供強(qiáng)有力的推動(dòng)作用，并有利于創(chuàng)新臨床診斷技術(shù)開(kāi)發(fā)和個(gè)性化醫(yī)療的實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)科技轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生潛在的、不可估量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

6 致謝

本文研究?jī)?nèi)容是在黑龍江省高等教育教學(xué)改革專項(xiàng)項(xiàng)目，黑龍江省高教學(xué)會(huì)重點(diǎn)課題創(chuàng)新型生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)人才培養(yǎng)模式研究，黑龍省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)項(xiàng)目面向生物信息產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)的創(chuàng)新型專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐，哈爾濱醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)教育研究課題面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)的生物信息學(xué)專業(yè)課程整合設(shè)計(jì)研究資助下完成的，課程體系的建設(shè)得到哈爾濱醫(yī)科大學(xué)學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的支持，并得到兄弟院校相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜?、學(xué)者的幫助，在此一并感謝。

參考文獻(xiàn)

[1] Ned Wingreen and David Botstein. Back to the Future：Education for Systems-level Biologists[J].Nature Review Molecular Cell Biology，2006，7（11）：829-832.

[2] 徐良德，馬曄，孫紅梅，等.八年制醫(yī)學(xué)教育中開(kāi)展《生物信息學(xué)》教學(xué)的實(shí)踐探討[J].素質(zhì)教育，2011，11：33-34.

第3篇：生物信息學(xué)的研究意義范文

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué) 交叉學(xué)科 學(xué)生培養(yǎng)

一、生物信息學(xué)的產(chǎn)生

生物學(xué)是一門(mén)古老的學(xué)科，在人類歷史發(fā)展的長(zhǎng)河中，人類從未停止過(guò)對(duì)生命奧秘的探索。人們逐漸認(rèn)識(shí)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(zhì)等分子構(gòu)成了生命的基本單位，再由細(xì)胞到組織、器官，最后器官系統(tǒng)組成完整的生物體。

傳統(tǒng)的生物學(xué)研究中，由于受到技術(shù)水平的限制，生物學(xué)家多采用低通量的生物實(shí)驗(yàn)方法，其研究對(duì)象通常是一個(gè)基因或者幾個(gè)基因組成的通路。在這種情況下，實(shí)驗(yàn)后的簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，人們不禁想到，如何把不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果整合起來(lái)？另一方面，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，大量新興技術(shù)出現(xiàn)，產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)。例如90年代興起的基因芯片技術(shù)，單張芯片就可以測(cè)定成千上萬(wàn)個(gè)基因在某一狀態(tài)下的表達(dá)情況。1990年啟動(dòng)的人類基因組計(jì)劃更為生命科學(xué)的研究提供了海量的序列數(shù)據(jù)。面對(duì)如此多的數(shù)據(jù)，以前依靠生物實(shí)驗(yàn)研究單個(gè)或幾個(gè)基因的方法很難再適用，生命科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息科學(xué)等若干學(xué)科的交叉學(xué)科――生物信息學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。生物信息學(xué)以計(jì)算機(jī)、統(tǒng)計(jì)、模式識(shí)別等方法為手段，以生物數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)大量生物數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、處理和分析，提取其中有意義的生物知識(shí)[1]，從而最終揭示蘊(yùn)藏在核酸序列和蛋白質(zhì)序列中的信息，對(duì)了解生命活動(dòng)的基本規(guī)律出貢獻(xiàn)。

二、生物信息學(xué)在生命科學(xué)研究中的作用

作為一門(mén)新興的學(xué)科，大家對(duì)生物信息的作用并不十分明確。很多人認(rèn)為生物信息學(xué)只是為實(shí)驗(yàn)科學(xué)服務(wù)。從廣義上講，這種說(shuō)法也不無(wú)道理，但是生物信息學(xué)并不是實(shí)驗(yàn)科學(xué)的附屬品，與生物實(shí)驗(yàn)一樣，它也是解決生物問(wèn)題的一種手段。為了解決生物問(wèn)題，生物學(xué)家依靠的是實(shí)驗(yàn)臺(tái)，生物信息學(xué)家依靠的是計(jì)算機(jī)。

在生命科學(xué)的發(fā)展過(guò)程中，以分子生物學(xué)的產(chǎn)生為界，可以分為傳統(tǒng)生物學(xué)和現(xiàn)代生物學(xué)。傳統(tǒng)生物學(xué)和現(xiàn)代生物學(xué)取得的成就為生命科學(xué)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)以來(lái)，人們一度認(rèn)為只要把各種生物基因組的全部堿基排列順序測(cè)定清楚，生命的遺傳奧秘就會(huì)顯露無(wú)余，但是真實(shí)的情況遠(yuǎn)不像想象的那樣簡(jiǎn)單。人類的個(gè)體發(fā)育開(kāi)始于一個(gè)單細(xì)胞受精卵，受精卵經(jīng)過(guò)一系列的細(xì)胞分裂和分化，產(chǎn)生具有不同形態(tài)和功能的細(xì)胞，不同細(xì)胞之間相互作用構(gòu)成各種組織和器官。雖然人類基因組中有兩萬(wàn)多個(gè)基因，但是在單個(gè)細(xì)胞當(dāng)中，同時(shí)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(guān)心某個(gè)基因或蛋白的功能是不夠的，因?yàn)樵诓煌瑫r(shí)空條件下，同一個(gè)基因或蛋白的功能可能不同。生物是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，其表型和功能不僅體現(xiàn)于基因數(shù)量和序列的不同，更體現(xiàn)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(duì)象當(dāng)成一個(gè)整體，系統(tǒng)地分析內(nèi)部的相互關(guān)系尤其重要。但是無(wú)論是傳統(tǒng)生物學(xué)還是現(xiàn)代生物學(xué)，都是一門(mén)實(shí)驗(yàn)學(xué)科，生物學(xué)的發(fā)展中缺乏一種系統(tǒng)思想。生物信息學(xué)可以從大量生物數(shù)據(jù)中提取有意義的生物知識(shí)，通過(guò)對(duì)已有數(shù)據(jù)的總結(jié)，進(jìn)一步推測(cè)生物體的某些性質(zhì)和變化趨勢(shì)，生物信息學(xué)為大量生物數(shù)據(jù)的整合提供了可能，與生物實(shí)驗(yàn)一樣，是生物研究中的一種重要途徑。

三、生物信息學(xué)學(xué)生的培養(yǎng)

生物信息學(xué)是一門(mén)交叉學(xué)科，要求學(xué)生具有較好的分子生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)素養(yǎng)，目前國(guó)內(nèi)只有少數(shù)幾個(gè)學(xué)校設(shè)立了生物信息學(xué)本科專業(yè)，大部分的學(xué)生都是進(jìn)入研究生階段才開(kāi)始生物信息學(xué)的培養(yǎng)。在進(jìn)入生物信息學(xué)專業(yè)前，本科階段可能接受過(guò)計(jì)算機(jī)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、信息學(xué)、生物學(xué)等某一方面的教育，但要進(jìn)行生物信息學(xué)的研究，大多需要補(bǔ)充其他方面的知識(shí)。

生物信息學(xué)研究可以分為兩類：第一，在深刻理解生物問(wèn)題的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算技術(shù)解決生物問(wèn)題，第二，為生物學(xué)家提供性能更好的方法（算法）。理工科背景學(xué)生的生物知識(shí)較少，但是對(duì)于各種計(jì)算方法的原理和使用非常熟悉，對(duì)于這類學(xué)生的培養(yǎng)，第二類問(wèn)題比較適合他們?nèi)腴T(mén)。在生物信息領(lǐng)域，有很多經(jīng)典的分類問(wèn)題。這些問(wèn)題已經(jīng)明確了分類目標(biāo)，并且大都有通用的數(shù)據(jù)集。但是這類工作也受到了生物學(xué)家的質(zhì)疑，因?yàn)榇蟛糠止ぷ鞫际前岩延械慕?jīng)典算法用在生物數(shù)據(jù)上，由于對(duì)生物問(wèn)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(dǎo)致了部分生物學(xué)家對(duì)生物信息存在偏見(jiàn)，認(rèn)為生物信息就是提出新算法，做一些數(shù)據(jù)庫(kù)。要想真正讓生物學(xué)家認(rèn)識(shí)到生物信息學(xué)的重要性，就要以解決生物問(wèn)題為根本出發(fā)點(diǎn)，即使是做預(yù)測(cè)方法，也要建立在解決生物問(wèn)題的基礎(chǔ)上。做出更好預(yù)測(cè)方法的關(guān)鍵是深入理解生物問(wèn)題并抓住關(guān)鍵特征。舉個(gè)例子，要把男生和女生分開(kāi)，我們可以根據(jù)很多特征，比如身高、體重、頭發(fā)長(zhǎng)短，雖然大多數(shù)情況下來(lái)說(shuō)，男生比女生高、比女生重、比女生頭發(fā)短。但是只基于這些特征還是會(huì)造成很多的分類錯(cuò)誤，因?yàn)檫@些特征不是男生女生差別的最根本因素。如果我們是根據(jù)性染色體來(lái)分，那正確率的提高就非常顯著了。在預(yù)測(cè)問(wèn)題中，利用五花八門(mén)的方法并不是關(guān)鍵，如何能夠?qū)ι飭?wèn)題深入了解并找到關(guān)鍵特征，才是最主要的。

作為一門(mén)新興的學(xué)科，大家對(duì)生物信息的了解還很少，很多人對(duì)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(jiàn)生物的重要性。所以，在生物信息的研究過(guò)程中，對(duì)生物問(wèn)題只限于表面地理解，勢(shì)必不能做出好的工作。只有對(duì)生物問(wèn)題有了深入了解，才能發(fā)現(xiàn)其中的問(wèn)題。能夠找到值得做的問(wèn)題，可以說(shuō)工作已經(jīng)成功了一大半。當(dāng)然，解決問(wèn)題過(guò)程中也會(huì)有很多困難，比如發(fā)現(xiàn)了值得研究的課題，但在解決的過(guò)程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)某些數(shù)據(jù)無(wú)法獲得，或者某些技術(shù)超出了自己的能力范圍。在這種情況下，可以首先想想有沒(méi)有其它變通的辦法可以解決問(wèn)題，如果經(jīng)過(guò)慎重的考慮都無(wú)法找到，就要果斷的放棄。這里要強(qiáng)調(diào)一定要慎重考慮，不能遇到一點(diǎn)困難就放棄。

相比理工科背景的學(xué)生，生物背景的學(xué)生有著扎實(shí)的生物學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)。但是如果是從本科階段直接進(jìn)入生物信息學(xué)，由于還沒(méi)有進(jìn)行過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，他們對(duì)生物問(wèn)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(xué)生，豐富的生物學(xué)知識(shí)都是進(jìn)行好的生物信息學(xué)研究的前提。在培養(yǎng)學(xué)生時(shí)不可忽視對(duì)其基礎(chǔ)生物學(xué)知識(shí)的傳授和教育，并適當(dāng)引導(dǎo)其對(duì)生物學(xué)問(wèn)題的思考。生物學(xué)問(wèn)題可以很大也可以很小。大的生物學(xué)問(wèn)題任何一個(gè)懂得基礎(chǔ)生物學(xué)知識(shí)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(xì)胞惡變，自身免疫病是如何形成的，心血管病糖尿病等復(fù)雜疾病是如何發(fā)生的，為何有人容易生某種病而其他人不易感。小的生物學(xué)問(wèn)題就是各自領(lǐng)域的具體研究課題，比如表觀遺傳學(xué)領(lǐng)域的DNA去甲基化酶是否存在，基因表達(dá)調(diào)控領(lǐng)域的轉(zhuǎn)錄起始頻率是如何決定的，RNA領(lǐng)域的大量非編碼RNA的作用，蛋白修飾領(lǐng)域新發(fā)現(xiàn)的修飾如何調(diào)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(xué)問(wèn)題是對(duì)學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的第一步。這些問(wèn)題的產(chǎn)生的前提是對(duì)生物學(xué)知識(shí)的熟悉掌握。然而在對(duì)學(xué)生培養(yǎng)的過(guò)程中沒(méi)必要也不可能告訴他們所有的知識(shí)，生物學(xué)知識(shí)教育的原則是為他們打開(kāi)門(mén)，當(dāng)他們思考問(wèn)題的時(shí)候知道去哪里找到相關(guān)的知識(shí)。

另一方面，只有生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和問(wèn)題是不夠的。很多問(wèn)題在生物信息學(xué)產(chǎn)生之前就存在了，傳統(tǒng)的方法無(wú)法帶給人們問(wèn)題的答案。人們一直期待新的方法去理解和解決這些問(wèn)題。生物信息學(xué)的產(chǎn)生無(wú)疑提供給人們另一種思考生物問(wèn)題的方式，為一些經(jīng)典問(wèn)題的解決提供了可能。例如最近的大規(guī)模的腫瘤基因組測(cè)序和分析使我們發(fā)現(xiàn)了很多新的腫瘤相關(guān)基因[2]。對(duì)于生物背景的學(xué)生，在教學(xué)中要把這樣的例子介紹給學(xué)生，生物背景的學(xué)生在理解信息學(xué)理論方面會(huì)存在困難。最初很難要求他們理解所有具體過(guò)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(wèn)題才能想到應(yīng)該選擇什么樣的信息學(xué)工具去解決，在具體應(yīng)用過(guò)程中加深對(duì)整個(gè)過(guò)程的理解。生物背景的學(xué)生如果想成為生物信息學(xué)專家，只會(huì)應(yīng)用是不夠的，補(bǔ)充一些計(jì)算機(jī)、統(tǒng)計(jì)、信息方面的基礎(chǔ)知識(shí)是必不可少的。

生物信息學(xué)是一門(mén)仍處在快速發(fā)展之中的學(xué)科。還沒(méi)有一本教材能夠滿足生物信息學(xué)教學(xué)的需要，生物信息學(xué)立足于分子生物學(xué)、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)等學(xué)科，所以學(xué)生要先對(duì)這些學(xué)科的基本概念和系統(tǒng)有一個(gè)較為全面和直觀的認(rèn)識(shí)，為日后的科研打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外，培養(yǎng)過(guò)程中要包括大量的實(shí)例介紹，對(duì)一些重要的應(yīng)用還加以詳細(xì)解剖，使得同學(xué)們不再僅掌握理論，而是能夠?qū)W會(huì)如何在實(shí)際工作中靈活應(yīng)用這些理論。在此基礎(chǔ)之上，向同學(xué)們推薦一些最新的論文、期刊、參考讀物和相關(guān)的學(xué)術(shù)報(bào)告，讓同學(xué)們能夠切身感受到學(xué)科發(fā)展的前沿，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。21世紀(jì)是生命科學(xué)的時(shí)代，也是信息科學(xué)的時(shí)代。生物信息學(xué)在這樣的歷史條件下產(chǎn)生并壯大，它作為多個(gè)領(lǐng)域的交叉新興學(xué)科，對(duì)生命科學(xué)研究有著巨大的推動(dòng)力。生物信息學(xué)是一門(mén)應(yīng)用性非常強(qiáng)的學(xué)科，也是一門(mén)非?；钴S的前沿學(xué)科，良好的教學(xué)效果必須以先進(jìn)的內(nèi)容體系為基礎(chǔ)，我們應(yīng)時(shí)刻注意以科研促進(jìn)教學(xué)，教學(xué)科研相長(zhǎng)，使教學(xué)研究達(dá)到更高的水平。

[參考文獻(xiàn)]

[1]蔣彥等.基礎(chǔ)生物信息學(xué)及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社,2003

第4篇：生物信息學(xué)的研究意義范文

關(guān)鍵詞：醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)；生物信息學(xué)；課程教學(xué)

近年來(lái)，生物信息學(xué)在各醫(yī)藥院校越來(lái)越受到重視，多所院校相繼在研究生教學(xué)中開(kāi)設(shè)了生物信息學(xué)課程[1]。而對(duì)于醫(yī)學(xué)本科層次是否需要開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)課程這一問(wèn)題，雖然目前各方面的觀點(diǎn)不一，但是已經(jīng)有一些院校開(kāi)始進(jìn)行嘗試。目前醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)（五年制，畢業(yè)時(shí)授予醫(yī)學(xué)學(xué)士學(xué)位）已調(diào)整為醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)（四年制，畢業(yè)時(shí)授予理學(xué)學(xué)士學(xué)位），而生物信息學(xué)作為一門(mén)新課程，在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)（技術(shù)）專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)中的作用正日益受到關(guān)注，逐步被某些院校選擇作為必修課或者選修課。

一、開(kāi)設(shè)課程的必要性

空前繁榮的生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)的產(chǎn)出，及其蘊(yùn)含的重大生命奧秘的揭示，將決定現(xiàn)代生命科技和醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)研發(fā)的高度，決定人們對(duì)疾病的認(rèn)識(shí)和掌控能力，也將對(duì)主導(dǎo)生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理、注釋、分析全過(guò)程，解決生命密碼的關(guān)鍵手段———現(xiàn)代生物信息學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[2]。對(duì)于醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生而言，通過(guò)學(xué)習(xí)生物信息學(xué)，從而掌握利用各種網(wǎng)絡(luò)信息資源來(lái)檢索和獲取生物信息數(shù)據(jù)，并選擇和使用各種生物信息學(xué)軟件來(lái)分析數(shù)據(jù)。在當(dāng)今大數(shù)據(jù)時(shí)代，這方面的知識(shí)和技能的培養(yǎng)對(duì)于醫(yī)學(xué)生今后從事醫(yī)學(xué)科研工作是非常重要的。因此，在醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生中開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)課程非常必要。我校從2010年開(kāi)始將生物信息學(xué)設(shè)置為研究生教學(xué)的必修課；從2013年開(kāi)始在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)中開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)選修課，自2015年開(kāi)始轉(zhuǎn)為醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)。在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)中開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)課程，能夠?yàn)樵搶I(yè)學(xué)生的臨床和科研方面的素質(zhì)積累提供必要的支持，更重要的是增強(qiáng)了在醫(yī)學(xué)和信息科學(xué)交叉領(lǐng)域解決問(wèn)題的技能，其意義幾乎等同于在研究生教學(xué)中的設(shè)課意義。

二、教學(xué)內(nèi)容的安排

醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)的教學(xué)任務(wù)非常緊張，幾乎將原來(lái)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)前八個(gè)學(xué)期（最后兩個(gè)學(xué)期為實(shí)習(xí)階段）課程壓縮到六個(gè)學(xué)期來(lái)完成，學(xué)生學(xué)習(xí)壓力可想而知。我校為了減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，各課程的課時(shí)數(shù)都比醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)有所減少。但生物信息學(xué)并未改變，仍然為16學(xué)時(shí)。為了在較短的學(xué)時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的最大化，我們結(jié)合該專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)和需求，將授課內(nèi)容分為理論課和實(shí)踐課兩部分，實(shí)踐課不占學(xué)時(shí)。理論課主要介紹基本的生物信息學(xué)理論、資源和數(shù)據(jù)的獲取、分析方法和工具的使用；實(shí)踐課則通過(guò)布置作業(yè)，課后上機(jī)操作來(lái)解決問(wèn)題。理論課主要內(nèi)容包括：生物信息學(xué)導(dǎo)論、DNA測(cè)序技術(shù)、序列的獲取、雙序列比對(duì)、多序列比對(duì)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析和預(yù)測(cè)共計(jì)六個(gè)專題。實(shí)踐課主要內(nèi)容包括：cDNA及基因組參考序列的獲取；常見(jiàn)序列格式的釋義與轉(zhuǎn)換；雙序列比對(duì)（局部比對(duì)）；多序列比對(duì)（全局比對(duì)）；蛋白質(zhì)綜合信息查詢；蛋白質(zhì)基本性質(zhì)、疏水區(qū)、亞細(xì)胞定位、信號(hào)肽、跨膜區(qū)、模體及結(jié)構(gòu)域分析與二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)；蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)。在理論課實(shí)施過(guò)程中，注重將與生物信息學(xué)相關(guān)的生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)前沿的一些最新進(jìn)展和最新成果引入理論知識(shí)講授中，讓學(xué)生在有限學(xué)時(shí)內(nèi)能夠進(jìn)一步認(rèn)識(shí)生物信息學(xué)的內(nèi)涵和課程的價(jià)值，追蹤前沿學(xué)科的動(dòng)態(tài)，開(kāi)拓視野。

三、教學(xué)方法的設(shè)計(jì)

生物信息學(xué)涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，交叉性強(qiáng)，在較短的學(xué)時(shí)內(nèi)學(xué)好這門(mén)課程的難度很大。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與教學(xué)內(nèi)容和手段關(guān)系密切，除了精心選擇教學(xué)內(nèi)容外，教學(xué)方法上也有很多需要革新乃至創(chuàng)新的地方。在教學(xué)過(guò)程中，我們形成了頗具特色的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，由授課教師獨(dú)創(chuàng)的授課———實(shí)踐———演示（Teaching-Practicing-Showing，TPS）教學(xué)模式已應(yīng)用于教學(xué)。TPS教學(xué)模式著力于以實(shí)際問(wèn)題為引線，將理論授課與上機(jī)實(shí)踐有機(jī)地融為一體，逐步介紹生物數(shù)據(jù)分析的各項(xiàng)技能，并指導(dǎo)學(xué)生將其融會(huì)貫通以真正掌握相關(guān)的基本方法與常用工具。首先，在教學(xué)內(nèi)容上引入具體實(shí)例來(lái)進(jìn)行教學(xué)，比如講解生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)（Gene、Nucleotide、UniProt、PDB等）時(shí)，通過(guò)給出檢索某個(gè)人類疾病基因數(shù)據(jù)的例子來(lái)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)的使用方法。課堂上教學(xué)實(shí)例的設(shè)計(jì)需要任課教師在備課時(shí)投入大量精力來(lái)完成，還需要教師具備多學(xué)科交叉的知識(shí)。教學(xué)實(shí)踐表明，與醫(yī)學(xué)相關(guān)的生物信息學(xué)分析實(shí)例可以讓學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)該課程的作用，大幅度提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。此外，課堂教學(xué)手段也應(yīng)該豐富多彩，多媒體教學(xué)中可以充分使用圖片、動(dòng)畫(huà)等元素。其次，舉例分析時(shí)可以進(jìn)行一定的現(xiàn)場(chǎng)演示，比如講解檢索Unigene數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)可以一邊上網(wǎng)演示一邊解釋說(shuō)明。

四、考核方式的變革

生物信息學(xué)作為選修課，既要遵循學(xué)校相關(guān)的考試制度，也要通過(guò)對(duì)考試方式的變革來(lái)提高考試效果。我們將理論考核與學(xué)生的實(shí)踐能力考核聯(lián)系起來(lái)，結(jié)合學(xué)生課外實(shí)踐任務(wù)的完成情況和開(kāi)卷考試成績(jī)進(jìn)行綜合評(píng)定。在課程中安排一次課外實(shí)踐任務(wù)，要求每位學(xué)生獨(dú)立完成相關(guān)分析并提交書(shū)面分析報(bào)告，該部分占考核成績(jī)的20%。具體內(nèi)容為自行選擇一個(gè)人類細(xì)胞外功能蛋白：1.利用ClustalX對(duì)各物種參考蛋白序列進(jìn)行多序列比對(duì)（輸出PS格式結(jié)果）；2.分析分子量、等電點(diǎn)、分子式、穩(wěn)定性、親疏水性及亞細(xì)胞定位；3.預(yù)測(cè)二級(jí)結(jié)構(gòu)并模擬三維結(jié)構(gòu)。課程結(jié)束后進(jìn)行開(kāi)卷考試，內(nèi)容包括基礎(chǔ)知識(shí)和綜合分析，盡量采取靈活的出題方式，并控制題量，該部分占考核成績(jī)的80%。近年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐表明，這種綜合評(píng)定的方式能夠反映學(xué)生對(duì)該課程的掌握程度，體現(xiàn)學(xué)生利用生物信息學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

五、展望

實(shí)踐表明，生物信息學(xué)課程教學(xué)能夠給學(xué)生提供所需要的生物信息學(xué)知識(shí)和技能，但是在教學(xué)內(nèi)容安排、教學(xué)方法設(shè)計(jì)、教學(xué)手段使用和教學(xué)效果評(píng)價(jià)等諸多環(huán)節(jié)都需要進(jìn)一步探討。在這個(gè)過(guò)程中，我們既需要吸收傳統(tǒng)教學(xué)模式中的優(yōu)點(diǎn)和精髓，做到嚴(yán)謹(jǐn)和切合實(shí)際，又需要更新教學(xué)理念，突出醫(yī)學(xué)特色，大膽嘗試新的教學(xué)方法和手段，最終形成本課程別具一格的教學(xué)特色。

作者:倫永志 單位:大連大學(xué)

參考文獻(xiàn)

第5篇：生物信息學(xué)的研究意義范文

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué);雙語(yǔ)教學(xué);改革及實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）46-0125-02

生物信息學(xué)是生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)及應(yīng)用數(shù)學(xué)等學(xué)科相互交叉而形成的一門(mén)新興學(xué)科。它以DNA和蛋白質(zhì)為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取、加工、存儲(chǔ)、檢索與分析，進(jìn)而達(dá)到揭示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的生物學(xué)意義的目的[1]?；凇凹訌?qiáng)基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)、強(qiáng)化能力、提高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)指導(dǎo)思想，河南科技大學(xué)生物科學(xué)及生物技術(shù)本科專業(yè)開(kāi)設(shè)了《生物信息學(xué)》課程，以便讓學(xué)生理解并掌握生物信息學(xué)領(lǐng)域的基本概念和基本理論，具備初步的生物信息學(xué)分析技能和實(shí)踐操作能力，從而適應(yīng)今后工作和學(xué)習(xí)的需要。

生物信息學(xué)的研究對(duì)象為各種分子生物學(xué)數(shù)據(jù)，是在全世界各個(gè)實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生的，然后再提交到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中[2]。目前，這些大型分子生物學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)在存儲(chǔ)、檢索和可視化上，都是英文界面;《生物信息學(xué)》課程中講授的生物信息學(xué)軟件也均以英文為界面[3]。由于生物信息學(xué)學(xué)科的前沿性和交叉性，使得《生物信息學(xué)》課程的教學(xué)有其特殊性，其中一點(diǎn)就是適宜于開(kāi)展較高水平的雙語(yǔ)教學(xué)。通過(guò)雙語(yǔ)教學(xué)，可使學(xué)生盡快掌握以英文為界面的生物信息學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源及相關(guān)生物信息學(xué)分析軟件的使用，提高本科生生物信息學(xué)基本的分析技能，繼而培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。根據(jù)《生物信息學(xué)》的課程特點(diǎn)，我們開(kāi)展了雙語(yǔ)教學(xué)的改革和實(shí)踐，獲得了較好的教學(xué)效果。

一、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

《生物信息學(xué)》課程涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，在線生物信息學(xué)分析平臺(tái)均為英文界面，多數(shù)學(xué)生因而存在一定的畏難情緒。因此，在授課的過(guò)程中，首先引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)生物信息學(xué)基本分析方法及專業(yè)英語(yǔ)的學(xué)習(xí)。學(xué)生通過(guò)瀏覽英文網(wǎng)站，英文閱讀能力得到了很大提高;同時(shí)也開(kāi)拓了視野，提升了知識(shí)面?？傊?，通過(guò)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生逐步建立起學(xué)習(xí)的興趣和自信心，為開(kāi)展《生物信息學(xué)》雙語(yǔ)教學(xué)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、選用英文原版教材

目前，適宜于本科生《生物信息學(xué)》雙語(yǔ)教學(xué)的英文原版教材較為欠缺[4]。其原因有兩點(diǎn)：一方面，部分《生物信息學(xué)》原版英文教材非常昂貴，因成本原因不適宜于本科生選用;另一方面，通俗易懂、適合入門(mén)的《生物信息學(xué)》英文教材又少之又少。項(xiàng)目組最終篩選到了一本適宜于我校生物科學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)本科生選用的英文原版教材《Bioinformatics For Dummies》，該教材淺顯易懂，實(shí)踐操作性強(qiáng)，適宜于生物信息學(xué)初學(xué)者選用;另一方面，打印或復(fù)印該教材的成本較低，學(xué)生易于接受。

三、更新優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

基于英文原版教材《Bioinformatics For Dummies》，適當(dāng)更新并優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)傳授了應(yīng)用性較強(qiáng)的生物信息學(xué)實(shí)踐分析技能。如核酸及蛋白序列數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢、核酸及蛋白序列的相似性搜索、序列比對(duì)、分子系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)構(gòu)建、蛋白物理特性及3D結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)等分析技能。另外還講授了離線單機(jī)版生物信息學(xué)軟件如DNAMAN 6.0、Primer Premier 5.0、MEGA 5.0的使用方法。

四、適當(dāng)講解理論算法

在注重傳授生物信息學(xué)實(shí)踐分析技能的同時(shí)，適當(dāng)講解生物信息學(xué)理論算法。由于生物信息學(xué)涉及的算法多數(shù)都較為枯燥，在授課過(guò)程中側(cè)重于分析方法的講解和應(yīng)用。如在講授Needleman-Wunsch全局比對(duì)和Smith-Waterman局部比對(duì)及分子系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)構(gòu)建UPGMA（Unweighted pair group method with arithmetic mean，非加權(quán)算術(shù)平均組隊(duì)法）等算法時(shí)，在多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合互動(dòng)式“提問(wèn)”及“板書(shū)”等方法輔助學(xué)生理解算法的基本原理及分析方法;同時(shí)布置課后計(jì)算題作業(yè)，要求學(xué)生獨(dú)立完成后上交，從而促進(jìn)學(xué)生鞏固基本理論和基本知識(shí)[5]。

五、采用雙語(yǔ)多媒體授課

為了更好地執(zhí)行《生物信息學(xué)》課程的雙語(yǔ)教學(xué)任務(wù)，我們首先制定了《生物信息學(xué)》課程雙語(yǔ)教學(xué)計(jì)劃。即選用英文教材，制作英文PPT教學(xué)課件，采用中英文相結(jié)合的授課方式。隨著學(xué)生生物信息學(xué)分析能力及專業(yè)英語(yǔ)水平的不斷提高，逐步在授課過(guò)程中由少到多地加大英文授課的比例。項(xiàng)目組已于2014-2015學(xué)年第2學(xué)期成功應(yīng)用英漢雙語(yǔ)完成了《生物信息學(xué)》課程的雙語(yǔ)教學(xué)任務(wù)，教學(xué)效果良好。

六、實(shí)時(shí)演示在線分析過(guò)程

我?；诰W(wǎng)絡(luò)安全的考慮，在教室內(nèi)僅能登陸校園網(wǎng)而不能登陸外網(wǎng)。在以往的《生物信息學(xué)》教學(xué)過(guò)程中，只能采用網(wǎng)頁(yè)抓圖的靜態(tài)教學(xué)方式，造成學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)分析方法的體驗(yàn)不夠強(qiáng)烈。為了達(dá)到更好的教學(xué)效果，項(xiàng)目組購(gòu)置了能夠接收無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的設(shè)備，在教室內(nèi)可實(shí)時(shí)在線進(jìn)行生物信息學(xué)分析，在講解數(shù)據(jù)庫(kù)查詢、BLAST分析、Bankit序列提交、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域分析、蛋白質(zhì)物理特性及3D結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等內(nèi)容時(shí)，學(xué)生得到了更加直觀的實(shí)踐體驗(yàn)，加深了對(duì)生物信息學(xué)分析方法的印象，從而更加容易掌握這些實(shí)踐操作。

七、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源建設(shè)

由于受學(xué)時(shí)的限制，《生物信息學(xué)》課堂教學(xué)的內(nèi)容非常有限。為了讓學(xué)生更好地利用生物信息學(xué)豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，我們基于學(xué)校開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺(tái)，構(gòu)建了《生物信息學(xué)》課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。平臺(tái)不僅提供雙語(yǔ)多媒體課件、教學(xué)視頻、作業(yè)及相關(guān)要求等教學(xué)資料;還提供了Primer Premier、DNASTAR、DNAMAN、MEGA、BioEdit軟件安裝程序和使用手冊(cè)、生物信息學(xué)英文文獻(xiàn)及常用的在線生物信息學(xué)分析工具的鏈接等內(nèi)容。

八、科研與教學(xué)相長(zhǎng)

在生物信息學(xué)課程的雙語(yǔ)教學(xué)過(guò)程中，我們堅(jiān)持教學(xué)和科研互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)科研與教學(xué)相長(zhǎng)。一方面，主講教師將科研中積累到的涉及到生物信息學(xué)的研究成果應(yīng)用于《生物信息學(xué)》教學(xué)過(guò)程中，豐富了教學(xué)內(nèi)容。如在講授Bankit在線序列提交序列時(shí)，我們以提交至國(guó)際核酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)GenBank的芍藥（Paeonia lactiflora）乙烯受體ETR1（JX406435）、ETR2（KP265307）、ERS1（KP265307）、EIN4（KP265308）基因序列為例;在講授基因外顯子和內(nèi)含子結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)時(shí)，以芍藥ACO（KJ719260）和ACS（KP265309）基因組DNA序列為例;在講授Primer Premier軟件時(shí)，以芍藥ACO基因?yàn)槔謩e設(shè)計(jì)用于半定量RT-PCR、CDS擴(kuò)增及原核表達(dá)載體構(gòu)建所需的PCR引物。通過(guò)把科研思路帶入教學(xué)中，從而有效培養(yǎng)了學(xué)生的科研能力及創(chuàng)新能力。另一方面，教學(xué)實(shí)踐也有利于教師全面了解生物信息學(xué)和相關(guān)學(xué)科的最新進(jìn)展，不斷為科研提供新思路。

九、考試方式改革

《生物信息學(xué)》課程教學(xué)的目的是提高學(xué)生利用信息技術(shù)解決生物學(xué)問(wèn)題的能力。因此，考試主要考查學(xué)生綜合利用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。項(xiàng)目組對(duì)考試方式進(jìn)行了改革，改閉卷考試為大作業(yè)。要求學(xué)生一人一題，綜合應(yīng)用所學(xué)的生物信息學(xué)分析技能對(duì)所研究的核酸及其編碼的蛋白序列進(jìn)行序列查詢、序列同源性搜索，PCR引物的設(shè)計(jì)，分子系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)的構(gòu)建，蛋白的物理性質(zhì)及3D結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等分析，占考核成績(jī)的70%。采用這種考試方式，一方面促使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不必花大量工夫去死記硬背，而把重點(diǎn)放在了基本理論、基本知識(shí)的鞏固及實(shí)踐操作技能的提高上，有效地提高了學(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新能力;另一方面，也促使教師在教學(xué)過(guò)程中，注重從能力培養(yǎng)的角度進(jìn)行教學(xué)課堂設(shè)計(jì)，提升教學(xué)質(zhì)量和水平。

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[3]戴凌燕，姜述君，高亞梅.《生物信息學(xué)》課程教學(xué)方法探索與實(shí)踐[J].生物信息學(xué)，2009，7（4）：311-313.

第6篇：生物信息學(xué)的研究意義范文

摘要：生物信息學(xué)是較新的交叉學(xué)科，大部分文獻(xiàn)資料都是英文的，對(duì)學(xué)生的專業(yè)英Z能力要求較高，僅靠開(kāi)幾門(mén)課遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的生物信息學(xué)專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)體系在大學(xué)英語(yǔ)和專業(yè)英語(yǔ)課程的基礎(chǔ)上，以應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)和引導(dǎo)，以網(wǎng)絡(luò)資源查詢、專業(yè)軟件使用及專業(yè)文獻(xiàn)資料的閱讀及寫(xiě)作為核心內(nèi)容，使學(xué)生在課程設(shè)計(jì)、綜合實(shí)驗(yàn)及科研等實(shí)踐過(guò)程中提高專業(yè)英語(yǔ)水平，收到了良好的效果。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用驅(qū)動(dòng)；生物信息學(xué)；專業(yè)英語(yǔ)

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）21-0232-02

一、前言

生物信息學(xué)是近年新興的一門(mén)交叉學(xué)科，其研究?jī)?nèi)容包含了生物信息的獲取、處理、儲(chǔ)存、分發(fā)、分析和解釋等在內(nèi)的所有方面，它綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和生物學(xué)的各種工具，來(lái)闡明和理解大量數(shù)據(jù)所包含的生物學(xué)意義（張春霆，2000）。與其他的生物學(xué)專業(yè)一樣，該專業(yè)要求學(xué)生掌握基本的專業(yè)英語(yǔ)閱讀和寫(xiě)作能力；同時(shí)，由于是新興專業(yè)，其大部分專業(yè)資料，包括專業(yè)網(wǎng)絡(luò)資源、常用軟件和文獻(xiàn)資料等大都是英文，并且對(duì)生物學(xué)、計(jì)算機(jī)及數(shù)學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)英語(yǔ)詞匯都有一定要求，因此，生物信息學(xué)專業(yè)對(duì)于專業(yè)英語(yǔ)的要求比其他專業(yè)更高一些。近年，人們陸續(xù)提出將任務(wù)或項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法（周冬菊等，2011）、CBI（Content-based Instruction）專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)法（智慧，2011）等應(yīng)用于生物類專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)，并強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)資源和應(yīng)用（劉進(jìn)平等，2011，2013）以及科研文獻(xiàn)（方強(qiáng)&趙威，2014）等在生物類專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)中的作用。重慶郵電大學(xué)生物信息學(xué)院生物信息學(xué)本科專業(yè)通過(guò)總結(jié)不同的教學(xué)方法，結(jié)合生物信息學(xué)專業(yè)自身的特點(diǎn)，系統(tǒng)地提出了應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的生物信息學(xué)專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)體系，并收到了良好的教學(xué)效果。

二、體系構(gòu)成

應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的生物信息學(xué)專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)體系由兩部分組成：①基礎(chǔ)部分，包括大學(xué)英語(yǔ)和生物信息學(xué)專業(yè)英語(yǔ)；②應(yīng)用部分，包括雙語(yǔ)教學(xué)課程、生物信息學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源、生物學(xué)軟件及專業(yè)文獻(xiàn)資料閱讀及寫(xiě)作。內(nèi)容由淺到深，從基礎(chǔ)教學(xué)逐步過(guò)渡到專業(yè)應(yīng)用。整個(gè)體系以應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)和向?qū)?，其核心?nèi)容是網(wǎng)絡(luò)資源查詢、專業(yè)軟件使用及專業(yè)文獻(xiàn)資料的閱讀及寫(xiě)作，其形式主要為課程設(shè)計(jì)、綜合實(shí)驗(yàn)及學(xué)生課外科研。

1.大學(xué)英語(yǔ)。大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)分為基礎(chǔ)階段和應(yīng)用提高階段（田志環(huán)，2008），大學(xué)英語(yǔ)是基礎(chǔ)階段的主要英語(yǔ)教學(xué)形式，在高中階段語(yǔ)法學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，鞏固提高學(xué)生的英語(yǔ)聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)能力，為后面的應(yīng)用階段英語(yǔ)教學(xué)奠定基礎(chǔ)。

2.專業(yè)英語(yǔ)課程。生物信息學(xué)專業(yè)英語(yǔ)課程是基礎(chǔ)階段到應(yīng)用提高階段的過(guò)渡，其教材根據(jù)本專業(yè)的特點(diǎn)采用自編教材，內(nèi)容除生物信息相關(guān)內(nèi)容外，還兼顧生物、計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)（主要是概率統(tǒng)計(jì)）等領(lǐng)域。生物信息學(xué)專業(yè)英語(yǔ)課程內(nèi)容分三個(gè)層次：專業(yè)英語(yǔ)，主要是理科專業(yè)英語(yǔ)的特點(diǎn)，常用句型；生物類專業(yè)英語(yǔ)，主要是了解生物學(xué)專業(yè)名詞的構(gòu)詞特點(diǎn)及熟悉常見(jiàn)生物學(xué)專業(yè)名詞；生物信息學(xué)專業(yè)英語(yǔ)，了解生物信息學(xué)常見(jiàn)的研究領(lǐng)域，熟悉生物信息學(xué)專業(yè)詞匯。內(nèi)容從一般到特殊，學(xué)生通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)初步了解生物信息學(xué)專業(yè)英語(yǔ)的特點(diǎn)，掌握基本的專業(yè)詞匯。

3.雙語(yǔ)教學(xué)專業(yè)課。生物信息學(xué)專業(yè)的雙語(yǔ)課程是整個(gè)專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)體系的核心，是學(xué)生掌握專業(yè)英語(yǔ)詞匯的主要途徑。雙語(yǔ)課程包括分子生物學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)、Perl程序設(shè)計(jì)等，其教材采用國(guó)外原版教材（影印版），教師上課幻燈片主要用英語(yǔ)，講解用英語(yǔ)+漢語(yǔ)，配合學(xué)生的課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，在掌握專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，熟悉生物信息學(xué)專業(yè)詞匯，提高專業(yè)英語(yǔ)閱讀能力。

4.網(wǎng)絡(luò)資源。隨著生物信息學(xué)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)上英文的生物信息學(xué)資源也越來(lái)越多，主要包括生物學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體生物信息學(xué)資料（如新一代測(cè)序儀介紹等）及公開(kāi)課視頻資料。網(wǎng)絡(luò)生物數(shù)據(jù)庫(kù)如GenBank、UniProt、Ensembl、Pfam、PDB等包含了大量的生物學(xué)數(shù)據(jù)及分析工具，內(nèi)容系統(tǒng)完整，更新速度快，是生物科研工作者的寶庫(kù)，同時(shí)也是生物信息學(xué)專業(yè)英語(yǔ)學(xué)習(xí)的寶貴資源。這些數(shù)據(jù)庫(kù)的幫助頁(yè)面有詳細(xì)的資源介紹及使用方法說(shuō)明，若能仔細(xì)閱讀，在學(xué)習(xí)這些網(wǎng)絡(luò)資源的同時(shí)，專業(yè)英語(yǔ)能力也會(huì)有極大的提高。另外，網(wǎng)絡(luò)上的很多公開(kāi)課，如亞利桑那大學(xué)的“生物多樣性”、可汗學(xué)院的“生物學(xué)”及“概率”、麻省理工學(xué)院的“生物學(xué)導(dǎo)論”等，都是很好的在線學(xué)習(xí)資源。

5.生物信息學(xué)軟件。生物信息學(xué)領(lǐng)域很多常用的軟件，如序列比對(duì)軟件BLAST、FAST、TeeCoffee、ClustalW/X系統(tǒng)發(fā)育分析軟件MEGA、PAUP、PHYLIP、PAML，新一代測(cè)序數(shù)據(jù)分析軟件Velvet、SOAP、Bowtie、BWA等及其他生物信息學(xué)領(lǐng)域的很多軟件的界面及幫助文檔都是英文，在掌握使用這些軟件的同時(shí)，也可以熟悉相關(guān)領(lǐng)域的英文專業(yè)詞匯。

6.專業(yè)文獻(xiàn)資料閱讀。在學(xué)生的生物信息學(xué)課程設(shè)計(jì)、生物信息學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、科研班及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等課程及活動(dòng)中，需要閱讀適量的英文文獻(xiàn)。在前面掌握了一定量的專業(yè)詞匯的基礎(chǔ)上，通過(guò)英文文獻(xiàn)資料的閱讀，進(jìn)一步提高了學(xué)生的專業(yè)英語(yǔ)閱讀水平，并初步掌握生物信息學(xué)專業(yè)英語(yǔ)寫(xiě)作的基本要求，對(duì)于學(xué)生以后的研究生階段的學(xué)習(xí)或?qū)I(yè)相關(guān)工作奠定了專業(yè)英語(yǔ)基礎(chǔ)。

三、教學(xué)效果

專業(yè)英語(yǔ)學(xué)習(xí)的最終目的是應(yīng)用，主要包括專業(yè)英語(yǔ)文獻(xiàn)資料的閱讀及論文寫(xiě)作，因此，對(duì)于教學(xué)效果也主要從閱讀和寫(xiě)作兩方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.專業(yè)英語(yǔ)閱讀。經(jīng)過(guò)幾年系統(tǒng)的專業(yè)英語(yǔ)學(xué)習(xí)，學(xué)生從入學(xué)時(shí)覺(jué)得專業(yè)英語(yǔ)神秘莫測(cè)，看到英文資料就跳過(guò)，到畢業(yè)時(shí)能比較順利地閱讀專業(yè)文獻(xiàn)資料，查詢GenBank等英文專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，也不再害怕使用英文界面的專業(yè)軟件。

2.專業(yè)英語(yǔ)寫(xiě)作。在專業(yè)英語(yǔ)閱讀能力提高的基礎(chǔ)上，學(xué)生的專業(yè)英語(yǔ)寫(xiě)作能力也有了較大提高。尤其是科研班的同學(xué)，基本上可以用英語(yǔ)將自己的科研工作總結(jié)成論文初稿，畢業(yè)論文中的英文摘要也較少出現(xiàn)語(yǔ)法和拼寫(xiě)錯(cuò)誤。

經(jīng)過(guò)四年的學(xué)習(xí)，學(xué)生生物信息學(xué)專業(yè)英語(yǔ)的閱讀和寫(xiě)作能力都有了較大提高，為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和工作打下了良好的基礎(chǔ)。

四、結(jié)語(yǔ)

該體系以應(yīng)用為導(dǎo)向，從基礎(chǔ)到應(yīng)用，由易到難，主要培養(yǎng)學(xué)生的生物信息學(xué)專業(yè)英語(yǔ)閱讀能力，兼顧專業(yè)英語(yǔ)寫(xiě)作訓(xùn)練，取得了較好的效果。英語(yǔ)的學(xué)習(xí)是一個(gè)積累與逐步提高的過(guò)程，專業(yè)英語(yǔ)更是如此，尤其是專業(yè)詞匯的積累需要大量的閱讀與寫(xiě)作實(shí)踐。因此，要使學(xué)生學(xué)好專業(yè)英語(yǔ)，僅靠開(kāi)幾門(mén)課是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。學(xué)生通過(guò)課程設(shè)計(jì)及生物信息學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)等應(yīng)用性課程及課外科研活動(dòng)，在掌握了專業(yè)知識(shí)的同時(shí)提高了專業(yè)英語(yǔ)閱讀和寫(xiě)作能力，為進(jìn)一步深造打下基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]周冬菊，牛睿祺，張延萍，周惠云，梁菊.任務(wù)驅(qū)動(dòng)法對(duì)制藥工程專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)效果的提升作用[J].現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生，2011，27（15）.

[3]智慧.基于CBI教學(xué)理念的生物信息學(xué)專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)模式設(shè)計(jì)[J].創(chuàng)新教育，2011，（28）.

[4]劉進(jìn)平，莊南生，王英，唐燕瓊，許云，黃小龍.生物類專業(yè)英語(yǔ)利用互聯(lián)網(wǎng)資源輔助教學(xué)法[J].科技信息，2011，（14）.

[5]劉進(jìn)平，莊南生，王英，唐燕瓊，許云，黃小龍.“以應(yīng)用為中心”的生物類專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].大學(xué)教育，2013，（12）.

[6]方強(qiáng)，趙威.將科研文獻(xiàn)引入生物科學(xué)專業(yè)英語(yǔ)的教改實(shí)踐和探討[J].教育科學(xué)論壇，2014，（32）.

[7]田志環(huán).生物學(xué)專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].高教論壇，2008，（5）.

第7篇：生物信息學(xué)的研究意義范文

[關(guān)鍵詞]生物信息學(xué)；案例教學(xué)；生物類專業(yè)

[中圖分類號(hào)]G64 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1005-6432（2014）48-0179-03

生物信息學(xué)是一門(mén)交叉科學(xué)，它包含了生物信息的獲取、處理、存儲(chǔ)、、分析和解釋等在內(nèi)的所有方面，綜合運(yùn)用生物學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等方法，闡述和理解數(shù)據(jù)所包含的生物學(xué)意義。作為21世紀(jì)生命科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一，生物信息學(xué)已成為介于生物學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)前沿的重要學(xué)科。實(shí)驗(yàn)室的每一項(xiàng)技術(shù)，從簡(jiǎn)單的克隆、PCR到基因數(shù)據(jù)分析都需要在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行處理。因此對(duì)生物學(xué)專業(yè)的學(xué)生而言，具有一定程度的理解和應(yīng)用生物信息學(xué)技術(shù)的能力是十分必要的。而課程是為培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)的。這就要求教師在有限的授課時(shí)間內(nèi)，使學(xué)生不僅掌握基本的理論知識(shí)，緊跟科研的最新進(jìn)展，而且在今后的科研工作中能學(xué)以致用。

1 理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)手段

根據(jù)當(dāng)今生物信息學(xué)的發(fā)展方向，教師結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容增加綜合性、開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生循序漸進(jìn)地理解和掌握生物信息學(xué)的原理和方法，進(jìn)而運(yùn)用合適的生物信息學(xué)工具解決問(wèn)題。本文以兩個(gè)案例解析這一教學(xué)過(guò)程。一是信息的簡(jiǎn)單檢索。在獲取生物信息的同時(shí)，理解數(shù)據(jù)庫(kù)概念、動(dòng)態(tài)規(guī)劃和bootstrap等算法；二是高通量測(cè)序的數(shù)據(jù)分析。在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和分析的同時(shí)，掌握統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)知識(shí)。

1.1 生物信息的簡(jiǎn)單檢索

近一二十年，生物學(xué)數(shù)據(jù)，尤其是序列數(shù)據(jù)，以指數(shù)級(jí)的方式增長(zhǎng)。以GenBank的核酸數(shù)據(jù)庫(kù)為例，每12～20個(gè)月數(shù)據(jù)就翻一番，略高于Moore定律提供的參考數(shù)值。如何從這些海量數(shù)據(jù)中獲取想要的信息，已成為生物學(xué)專業(yè)學(xué)生必須掌握的技能之一。而如何正確獲取和應(yīng)用信息，則需要了解數(shù)據(jù)是如何被存儲(chǔ)、解析，以及背后隱藏的算法。因此圍繞正確挖掘數(shù)據(jù)信息這一主題，設(shè)計(jì)以下案例，通過(guò)4步展開(kāi)教和學(xué)。

1.1.1 講解

基于大數(shù)據(jù)教師引申出數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)信息的概念。而后分類介紹常用的基因組數(shù)據(jù)庫(kù)、核酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)、蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫(kù)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)以及各種常用復(fù)合數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.1.2 演示

了解上述常用的數(shù)據(jù)庫(kù)之后，教師實(shí)例演示數(shù)據(jù)庫(kù)檢索。通過(guò)逐層提出問(wèn)題，誘導(dǎo)學(xué)生思考如何利用上述不同的數(shù)據(jù)庫(kù)資源，一步一步挖掘所需的信息。例如，被測(cè)序的片段是哪個(gè)基因？該基因編碼的蛋白質(zhì)序列是什么？是否有保守的功能結(jié)構(gòu)域？在亞細(xì)胞的什么位置發(fā)揮什么功能？可能的三級(jí)結(jié)構(gòu)？和哪些蛋白或RNA存在可能的相互作用？它在進(jìn)化中又是如何演變的？

1.1.3 實(shí)踐

讓學(xué)生上機(jī)操作上述實(shí)例，體驗(yàn)各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的側(cè)重點(diǎn)，并理解不同軟件不同參數(shù)的意義或差別。比如GenBank和Swissprot的側(cè)重點(diǎn)，PAM-n和BLOSUM-n的選取。

1.1.4 成文

引導(dǎo)學(xué)生形成可重復(fù)計(jì)算的科學(xué)文檔。對(duì)每一個(gè)案例，教師展示常規(guī)性的文件組織形式：/data，/analysis，/scripts，/reference等。寫(xiě)說(shuō)明文檔的時(shí)候，要求學(xué)生記錄每一個(gè)分析步驟的所有細(xì)節(jié)：數(shù)據(jù)庫(kù)的網(wǎng)址、軟件的名稱、版本、輸入的文件、精確的運(yùn)行參數(shù)、結(jié)果的提取等。

通過(guò)這樣的案例教學(xué)模式，一是較好地將知識(shí)點(diǎn)融合串聯(lián)到教師講授和學(xué)生上機(jī)操作中。二是使學(xué)生不僅熟悉各種常見(jiàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，而且理解數(shù)據(jù)庫(kù)中各個(gè)軟件及其參數(shù)的意義，遇到實(shí)際問(wèn)題也不再束手無(wú)策。而教師也可以充分參與到學(xué)生的學(xué)習(xí)中，對(duì)學(xué)生上機(jī)操作過(guò)程中出現(xiàn)的一些主要理論與技能問(wèn)題了如指掌。通過(guò)教―學(xué)―練―教―練，達(dá)到學(xué)以致用的教學(xué)目的。三是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)建較好的文檔及其組織形式，形成科學(xué)研究的可重復(fù)性（replication）和可復(fù)現(xiàn)性（reproducibility）。不僅有利于追溯前因，而且對(duì)代碼的復(fù)用，以及對(duì)結(jié)果應(yīng)用于新項(xiàng)目都非常必要。

1.2 高通量測(cè)序數(shù)據(jù)的分析

隨著高通量測(cè)序技術(shù)的興起，大量物種的全基因組數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和其他類型數(shù)據(jù)被測(cè)定完成或正在進(jìn)行中，每天都有成千上萬(wàn)的數(shù)據(jù)被源源不斷地輸入相應(yīng)的生物信息庫(kù)中。這些大規(guī)模數(shù)據(jù)的不斷產(chǎn)出，使得生物學(xué)專業(yè)學(xué)生掌握高通量數(shù)據(jù)分析技術(shù)已成為一種趨勢(shì)。因此，教師有必要將這部分內(nèi)容由理論講授過(guò)渡到上機(jī)操作。

1.2.1 介紹

教師以DNA測(cè)序技術(shù)發(fā)展為主線，理論介紹De Novo測(cè)序、ChIP-seq測(cè)序、RNA-seq測(cè)序、Methyl-seq測(cè)序等。并通過(guò)拍攝的錄像，向?qū)W生直觀地展示不同的測(cè)序儀及其特點(diǎn)。

1.2.2 演示

教師對(duì)整個(gè)分析過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的闡述并實(shí)時(shí)上機(jī)演示（下圖）。以轉(zhuǎn)錄組RNA-seq為例，包括測(cè)序質(zhì)量的評(píng)估（堿基組成和堿基質(zhì)量分析）、clean reads的篩選、利用TopHat/Bowtie將篩選出來(lái)的reads比對(duì)到參考轉(zhuǎn)錄本、統(tǒng)計(jì)reads在參考基因上的分布情況及覆蓋度，判斷比對(duì)結(jié)果是否通過(guò)第二次質(zhì)控、通過(guò)cuffmerge將重復(fù)測(cè)序得到的reads形成一致性轉(zhuǎn)錄本、基因結(jié)構(gòu)優(yōu)化、基因覆蓋度統(tǒng)計(jì)、使用cuffdiff篩選差異表達(dá)基因和鑒別可變剪切體、對(duì)結(jié)果基因進(jìn)行聚類分析、GO和pathway富集性分析。

1.2.3 實(shí)踐

讓學(xué)生分組討論并上機(jī)實(shí)現(xiàn)上述數(shù)據(jù)分析流程。掌握基本的Linux命令、統(tǒng)計(jì)計(jì)算和可視化分析。

1.2.4 成文

引導(dǎo)學(xué)生形成規(guī)范化文檔和腳本，以便回溯和可重復(fù)性使用。

高通量數(shù)據(jù)分析不僅涉及的知識(shí)點(diǎn)多，而且需要在Linux下進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作和軟件的使用。對(duì)生物學(xué)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，容易造成心理上的抗拒。教師可以采用“分而食之”的策略：將教學(xué)內(nèi)容分成相對(duì)獨(dú)立完整又有一定聯(lián)系的幾個(gè)部分（下圖）。對(duì)于每部分內(nèi)容，教師利用已講解的相關(guān)知識(shí)給學(xué)生實(shí)時(shí)演示，并給出教師自己的理解和結(jié)果。然后把學(xué)生分組，讓他們根據(jù)自己的理解，帶著興趣和疑問(wèn)上機(jī)實(shí)踐。并在上機(jī)操作過(guò)程中，鼓勵(lì)學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間及時(shí)討論交流。最后讓學(xué)生將所有內(nèi)容串聯(lián)起來(lái)，介紹本組的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及解決辦法。通過(guò)這種方式能較明顯地消除心理顧慮，有助于學(xué)生獨(dú)立思考，獨(dú)立解決問(wèn)題。

“RNA-seq數(shù)據(jù)分析”案例教學(xué)流程圖

2 以能力測(cè)試為中心的考核方式

對(duì)于生物學(xué)專業(yè)的學(xué)生而言，生物信息學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。因此，教師采用以“能力測(cè)試”為中心，知識(shí)與技能考核并重的考核方式。以上述兩個(gè)案例為例，在期末考試中，教師將NCBI GEO中“（RNA-seq[Title]）AND “Mus musculus”[porgn：__txid10090]”722個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，隨機(jī)分配給每個(gè)學(xué)生。要求每個(gè)學(xué)生對(duì)分配到的RNA-seq數(shù)據(jù)進(jìn)行差異表達(dá)分析，聚類分析和富集性分析。并選擇合適的基因，分析其保守的功能結(jié)構(gòu)域、亞細(xì)胞定位以及可能的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能、可能結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子、相互作用的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)和信號(hào)通路、構(gòu)建相應(yīng)的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)。

學(xué)生對(duì)上述每一個(gè)小題從“知識(shí)點(diǎn)”、“參考資料”、“使用軟件或工具”、“參數(shù)”、“腳本”、“結(jié)果”分別答題，不僅非常有效地明確所學(xué)的內(nèi)容，而且很好地杜絕了作弊行為。

3 教學(xué)效果

為了解案例教學(xué)的效果，本課程案例教改活動(dòng)向2011級(jí)生物科學(xué)和免疫學(xué)專業(yè)學(xué)生QQ群發(fā)放電子問(wèn)卷，共收回82份答卷，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下表所示。從表中可以看出，案例教學(xué)模式使學(xué)生有較強(qiáng)的參與感，能較好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生對(duì)理論問(wèn)題的認(rèn)識(shí)更為深刻。

4 結(jié) 論

案例教學(xué)基于具體的事例，將一系列的知識(shí)點(diǎn)有機(jī)地串聯(lián)起來(lái)，并通過(guò)實(shí)例操作達(dá)到學(xué)以致用的目的。從學(xué)生反饋意見(jiàn)可以看出，這種理論與實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)模式，很好地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?？紤]到有限的授課時(shí)間和不同學(xué)生的學(xué)習(xí)背景，作為教師需要設(shè)計(jì)合適的案例，從而達(dá)到較好的教學(xué)效果。一般可以遵循以下原則。

4.1 具有代表性

所選的案例既要經(jīng)典又要緊跟科學(xué)前沿。比如第一個(gè)案例所蘊(yùn)含的數(shù)據(jù)庫(kù)檢索、序列比對(duì)和系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)的構(gòu)建，在生物信息學(xué)中，屬于較經(jīng)典且核心的知識(shí)點(diǎn)。而第二個(gè)案例選擇的對(duì)象則與當(dāng)前的科研熱點(diǎn)緊密聯(lián)系。

4.2 具有偏向性

生物信息學(xué)本身是個(gè)交叉學(xué)科，涉及的知識(shí)點(diǎn)相對(duì)較多。面對(duì)生物類專業(yè)背景的學(xué)生，我們側(cè)重生物信息學(xué)方法或者工具（軟件）的應(yīng)用，而不是強(qiáng)調(diào)算法。比如第一個(gè)案例中系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)的構(gòu)建，我們只是以5條8bp長(zhǎng)的序列為例講解最小進(jìn)化法和鄰接法、最大簡(jiǎn)約法、最大似然法以及貝葉斯推斷，重點(diǎn)在于強(qiáng)調(diào)不同的數(shù)據(jù)適合采用上述哪些方法以及如何用Mega等軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)的構(gòu)建。

4.3 先后案例有層次性

比如第一個(gè)案例中，學(xué)生掌握了Windows下的序列比對(duì)。對(duì)于第二個(gè)案例中Linux下的Bowtie就容易理解并操作。

4.4 具有拓展性

比如第一個(gè)案例中，在Windows的DOS下進(jìn)行批量序列比對(duì)時(shí)，不同的參數(shù)設(shè)置，輸出不同的數(shù)據(jù)格式。第二個(gè)案例中，Bowtie最多允許3個(gè)錯(cuò)配，如果允許更多的錯(cuò)配數(shù)，則可以采用SOAPaligner/ SOAP2實(shí)現(xiàn)。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和能力，選擇拓展性內(nèi)容進(jìn)行繼續(xù)學(xué)習(xí)。

4.5 良好的成文習(xí)慣

引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的文檔組織和書(shū)寫(xiě)習(xí)慣。每一個(gè)案例，都要求學(xué)生形成可重復(fù)性和可復(fù)現(xiàn)性的文檔，對(duì)于整理分析思路、核實(shí)結(jié)果、重復(fù)使用代碼都起到事半功倍的效果。

生物信息學(xué)是現(xiàn)代生物科學(xué)研究的重要工具和載體。如何有效正確地應(yīng)用生物信息學(xué)，是每一個(gè)生物實(shí)驗(yàn)者需要具備的能力。教師應(yīng)緊跟學(xué)科發(fā)展的速度，圍繞學(xué)以致用的原則，將案例教學(xué)科學(xué)地、和諧地應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中，不僅使學(xué)生掌握一定的理論知識(shí)，從而正確地應(yīng)用軟件工具，而且逐漸培養(yǎng)學(xué)生自我分析和解決問(wèn)題的能力。

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第8篇：生物信息學(xué)的研究意義范文

江賜忠，美國(guó)衣阿華州立大學(xué)遺傳學(xué)博士，同濟(jì)大學(xué)特聘教授、博士生導(dǎo)師。先后獲得教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”、上海市科委“浦江計(jì)劃人才”、上海市教育發(fā)展基金會(huì)“曙光計(jì)劃人才”、上海市教委“東方學(xué)者”榮譽(yù)稱號(hào)與資助。在Nature、Genome Research、Nucleic Acids Research等著名國(guó)際學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表SCI收錄論文37篇，單篇論文已被引用超過(guò)400次。出版國(guó)際英文專著的一個(gè)章節(jié)。

十月，Science以“生物信息學(xué)，神秘的新職業(yè)”為題發(fā)文，“在大數(shù)據(jù)時(shí)代，這是個(gè)有趣的地方，也是令人激動(dòng)的時(shí)刻?！币晃唤淌谶@樣評(píng)價(jià)道。

我們處在一個(gè)大數(shù)據(jù)的時(shí)代，由于高通量測(cè)序技術(shù)飛速發(fā)展，在生物醫(yī)學(xué)研究中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，每天都會(huì)產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)量如此之大，部分是由于思維方式已經(jīng)從數(shù)據(jù)的生成轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)的分析，因此就更需要有專家能夠用高效的方式去分析挖掘，讓其對(duì)科學(xué)家和臨床醫(yī)生具有意義，并最終惠及客戶和患者。

這些海量數(shù)據(jù)就象一堆沙子，生物信息學(xué)專家就好比淘金人，要從沙子中淘出金子來(lái)。美國(guó)衣阿華州立大學(xué)遺傳學(xué)博士，同濟(jì)大學(xué)特聘教授、博士生導(dǎo)師江賜忠就是一位致力于我國(guó)生物信息學(xué)發(fā)展的“淘金者”。

興趣成就夢(mèng)想

人們常說(shuō)，興趣是最好的老師，江賜忠正是在興趣的牽引下進(jìn)入生物信息學(xué)領(lǐng)域的研究。

江賜忠說(shuō)他每當(dāng)念及童年時(shí)光，對(duì)大自然里的各種小動(dòng)物都記憶猶新。夏天把抓來(lái)的螢火蟲(chóng)放在紙疊的燈籠里，看它們一閃一閃地發(fā)光;觀注成群結(jié)隊(duì)的螞蟻有序地把蒼蠅一只一只地往洞里搬，從小就愛(ài)上這絢麗多彩大自然里各種可愛(ài)的小精靈。因此小學(xué)的自然課、中學(xué)的植物學(xué)與動(dòng)物學(xué)都是他最喜歡的課，他從洋蔥表皮細(xì)胞顯微鏡觀察認(rèn)識(shí)了生命微觀結(jié)構(gòu)，由光合作用實(shí)驗(yàn)開(kāi)始了解生命奧秘。帶著對(duì)生物的喜愛(ài)與生命奧秘的好奇，江賜忠考大學(xué)時(shí)第一志愿選擇了生命科學(xué)。

后來(lái)在美國(guó)讀博士學(xué)位期間，對(duì)人類健康、中醫(yī)藥、當(dāng)代科學(xué)研究方法、甚至是商業(yè)等都有很深影響的國(guó)際合作項(xiàng)目“人類基因組計(jì)劃”正在如火如荼地進(jìn)行，也帶動(dòng)對(duì)酵母、秀麗線蟲(chóng)、果蠅等其它模式生物基因組測(cè)序，產(chǎn)生大量基因組測(cè)序數(shù)據(jù)。加上計(jì)算機(jī)軟硬件的迅速發(fā)展，逐漸產(chǎn)生了一門(mén)新興的交叉學(xué)科――生物信息學(xué)。這門(mén)學(xué)科主要是結(jié)合計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)等方法，從海量數(shù)據(jù)中挖掘出規(guī)律與有用的信息，用于解釋生物現(xiàn)象、闡述其機(jī)制、解決相關(guān)生物醫(yī)學(xué)問(wèn)題。如鑒定出某種疾病發(fā)生發(fā)展中起重要作用的基因、潛在的藥物靶點(diǎn)等。

江賜忠所在的衣阿華州立大學(xué)在這期間成立了生物信息學(xué)專業(yè)，“我有幸加入這個(gè)專業(yè)，接受系統(tǒng)的生物信息學(xué)學(xué)習(xí)與技能訓(xùn)練。其實(shí)我一直也很喜歡計(jì)算機(jī)。通過(guò)加入生物信息學(xué)專業(yè)，正好圓了我學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的夢(mèng)。碰巧我的博士學(xué)位論文前半部分是做實(shí)驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)，后半部分主要就用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析所得的數(shù)據(jù)?！彼嬖V記者。

興趣和堅(jiān)持，是通向科研成功的兩顆啟明星。因此，有興趣為始，還要以毅力相伴。博士畢業(yè)后，江賜忠就開(kāi)始完全轉(zhuǎn)入專業(yè)的生物信息學(xué)分析。這樣，他無(wú)縫過(guò)渡到生物信息學(xué)與基因組學(xué)這個(gè)領(lǐng)域。2007年高通量測(cè)序技術(shù)開(kāi)始興起，他參與到核小體、組蛋白等表觀遺傳高通量數(shù)據(jù)分析的項(xiàng)目中，掌握了高通量數(shù)據(jù)分析的最新技術(shù)。也正是高通量測(cè)序與染色質(zhì)免疫沉淀技術(shù)的興起，表觀遺傳組學(xué)研究取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，成為當(dāng)前生物醫(yī)學(xué)研究熱點(diǎn)，江賜忠也成為這個(gè)領(lǐng)域眾多研究者的一員。

科學(xué)無(wú)國(guó)界，科學(xué)家有自己的祖國(guó)

一個(gè)國(guó)家的科研水平與實(shí)力和國(guó)家的強(qiáng)大息息相關(guān)。在上世紀(jì)90年代早期及之前，中國(guó)國(guó)內(nèi)的工作想在《科學(xué)》、《自然》等國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表基本上是個(gè)可望不可及的追求。但是，最近十幾年，國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室的工作每年都有多篇在《科學(xué)》、《自然》、《細(xì)胞》等國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。中國(guó)正在走向世界，他最希望的是中國(guó)的生物信息科學(xué)也能夠走在世界的最前列。

回國(guó)工作后，江賜忠主持參與了國(guó)家“973”重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然基金委重大研究計(jì)劃與面上項(xiàng)目。根據(jù)中國(guó)出生缺陷防治報(bào)告，我國(guó)出生缺陷占新生兒的約5%，每年約有100萬(wàn)缺陷兒出生，給家庭和社會(huì)造成極大負(fù)擔(dān)。導(dǎo)致缺陷兒的原因很大一部分與表觀遺傳紊亂有關(guān)。而核小體作為染色體的基本結(jié)構(gòu)單元，通過(guò)開(kāi)放或屏蔽DNA序列來(lái)控制轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合，從而調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。核小體在基因組中定位的變化與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化是重要的表觀遺傳基因調(diào)控機(jī)制。核小體的正確定位與染色質(zhì)的正確結(jié)構(gòu)在胚胎發(fā)育中起著重要作用，但分子機(jī)制并不清楚。

鑒于此，江賜忠團(tuán)隊(duì)聯(lián)合了國(guó)內(nèi)四家高校研究所，在生殖發(fā)育、表觀遺傳、與生物信息方面的杰出研究團(tuán)隊(duì)，一起申請(qǐng)到“973”重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目“胚胎發(fā)育中的核小體重排與染色質(zhì)重塑”。該項(xiàng)目結(jié)合生物信息學(xué)手段，主要從胚胎與干細(xì)胞兩個(gè)層次來(lái)研究核小體定位與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化在胚胎發(fā)育中的作用機(jī)制，以期能夠獲得早期胚胎發(fā)育母源驅(qū)動(dòng)向合子啟動(dòng)轉(zhuǎn)化（MZT）這一重要過(guò)程、以及干細(xì)胞全能性維持與分化中核小體定位與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化模式及表觀遺傳基因調(diào)控機(jī)制，為降低出生缺陷率、提高我國(guó)人口健康水平奠定基礎(chǔ)。

目前，項(xiàng)目研究已經(jīng)取得一批成果。如染色質(zhì)重塑酶是影響核小體定位的重要因素之一。染色質(zhì)重塑酶缺失會(huì)導(dǎo)致果蠅胚胎發(fā)育停滯，但其分子機(jī)制并不清楚。在果蠅中Brahma由Brm基因編碼。為此，他們?cè)诠壢g幼蟲(chóng)中敲降Brm基因，以此研究核小體定位變化與全局基因表達(dá)譜變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Brm敲降導(dǎo)致整個(gè)基因組核小體占有（occupancy）變化，全局基因組上核小體密度變低。相對(duì)照，Brm敲降對(duì)核小體的位置偏移影響較小，約75%的核小體偏移少于10bp。Brm敲降對(duì)核小體定位的固定性（即相位）也有影響。核小體定位偏移、丟失與獲得、相位變化都富集在基因啟動(dòng)子區(qū)。Brm敲降還導(dǎo)致了基因5’端大量區(qū)域核小體串（即3個(gè)及以上連續(xù)核小體）發(fā)生變化。

有意思的是，這些區(qū)域上的基因在發(fā)育與形態(tài)發(fā)生上有重要功能。這一定程度上解釋了Brm敲降導(dǎo)致果蠅胚胎發(fā)育停滯的原因。這些區(qū)域上富含AT富有的轉(zhuǎn)錄因子的模體（motif），因此Brm敲降可能通過(guò)影響這些轉(zhuǎn)錄因子對(duì)DNA的結(jié)合，從而調(diào)控其靶基因活性，影響胚胎正常發(fā)育。該結(jié)果已發(fā)表在Nucleic Acids Research （2014）。

讓世界關(guān)注中國(guó)

江賜忠始終認(rèn)為，一個(gè)人的力量不足為奇，只有集眾之力才能形成一股巨大的推動(dòng)力量。他先后參加了2009年的The 16th Conversation for Journal of Biomolecular Structure and Dynamics，2010年的The 8th International Bioinformatics Workshop，2010年與2012年冷泉港亞洲會(huì)議Epigenetics， Chromatin & Transcription，2012年的International Workshop and Summer School on Crops等國(guó)際會(huì)議，同時(shí)他們也邀請(qǐng)了時(shí)為北卡羅來(lái)納州大學(xué)教堂山分校（University of North Carolina at Chapel Hill）的Jason Lieb教授等國(guó)內(nèi)外知名學(xué)者來(lái)校訪問(wèn)交流。通過(guò)這些學(xué)術(shù)交流，他們充分了解相關(guān)領(lǐng)域國(guó)際上的最新研究動(dòng)態(tài)與現(xiàn)狀，與國(guó)際接軌。

“生物信息學(xué)是門(mén)交叉學(xué)科，既要有牢固的生物學(xué)知識(shí)，又要有很強(qiáng)的數(shù)理知識(shí)與編程能力。要同時(shí)掌握這些跨學(xué)科知識(shí)與技能不是件容易的事情，這就造成這方面人才的匱乏。據(jù)我所知，我國(guó)目前設(shè)有本科生物信息學(xué)專業(yè)的高校并不多。幸運(yùn)的是，我在的同濟(jì)大學(xué)生命學(xué)院有開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)本科專業(yè)。因此，我國(guó)很必要加強(qiáng)生物信息學(xué)專業(yè)人才的培養(yǎng)與儲(chǔ)備?！苯n忠對(duì)于人才的重視和渴望溢于言表。

第9篇：生物信息學(xué)的研究意義范文

本文作者：劉斐、虞堅(jiān)爾 單位：上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬市中醫(yī)醫(yī)院、上海市中醫(yī)醫(yī)院

中醫(yī)講究望聞問(wèn)切，辨證論治。舌診，中醫(yī)望診的重要客觀指標(biāo)。舌為心之苗，脾之外候，苔由胃氣所生。臟腑通過(guò)經(jīng)脈與舌相聯(lián)系，手少陰之別系舌本，足少陰之脈挾舌本，足厥陰之脈絡(luò)舌本，足太陰之脈連舌本，散舌下，因此，通過(guò)診察舌質(zhì)和舌苔的形態(tài)、色澤、潤(rùn)燥等，可以判斷疾病的性質(zhì)、病勢(shì)的淺深、氣血的盛衰、津液的盈虧及臟腑的虛實(shí)等。但因其受光線、食物、藥物、醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)等很多因素的影響，使臨床醫(yī)生對(duì)其特點(diǎn)很難把握。那么生物信息學(xué)的第一個(gè)體現(xiàn)就是舌診儀的誕生，舌診儀采用光電轉(zhuǎn)換原理和計(jì)算機(jī)技術(shù)，將舌質(zhì)或舌苔顏色的判斷用三組數(shù)碼顯示出來(lái)，它不僅為名老中醫(yī)觀察舌象的變化提供了手段，而且給中、青年醫(yī)生舌診提供了可取的寶貴經(jīng)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，王愛(ài)民等[2]基于學(xué)習(xí)矢量量化（LVQ）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器，實(shí)現(xiàn)了舌象分析中的舌色、苔色自動(dòng)分類。在分類器的設(shè)計(jì)中，提出了基于“2σ”準(zhǔn)則的訓(xùn)練樣本篩選方法，并采用Fisher比率作為色度空間選擇的依據(jù)，有效提高了分類正確率。沈蘭蓀等[3]提出了舌圖像的彩色校正、舌體區(qū)域分割、舌質(zhì)與舌苔特征分析、舌象裂紋分析等一系列實(shí)用的算法。胡申寧等[4]利用主成分分析（PCA）的全局性，在HSV顏色空間中對(duì)舌象進(jìn)行特征提取、降維，并通過(guò)AdaBoost把一系列弱分類器提升為強(qiáng)分類器，對(duì)舌象顏色進(jìn)行了深入的分類研究。脈診，中醫(yī)診斷的另一個(gè)重要指標(biāo)。血液在脈管中循行，心主血脈，肺朝百脈，脾胃為氣血生化之源，脾主統(tǒng)血，血液的循行有賴于脾氣的統(tǒng)攝；肝藏血，主疏泄，有調(diào)節(jié)血量的作用；腎藏精，精血互生；六腑傳化飲食和水液，構(gòu)成血液形成的基礎(chǔ)物質(zhì)；由此可見(jiàn)，五臟六腑無(wú)不參與脈象的形成，脈象的變化不僅可以反映五臟功能活動(dòng)，也可反映六腑的變化。晉•王叔和《脈經(jīng)》將脈象總結(jié)為二十四種；元•滑壽《診家樞要》發(fā)展為三十種脈象；明•李時(shí)珍《瀕湖脈學(xué)》定為二十七脈；明•李士材《診家正眼》再增入疾脈，至今已有二十八種脈象，其中的變化不言而喻。沙洪等[5]根據(jù)中醫(yī)脈象的多信息特征，在超聲圖像動(dòng)態(tài)分析和識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)上，將B型超聲與柔性傳感器結(jié)合構(gòu)建了脈診復(fù)合信息檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)超聲波動(dòng)態(tài)圖像、壓力脈搏波、光電容積脈搏波和心電圖進(jìn)行信息整合，并通過(guò)計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)綜合分析，建立了脈象特征分析方法，形成了描述中醫(yī)脈診“位數(shù)形勢(shì)”4種屬性的優(yōu)化解決方案。證候?qū)W，辨證論治的中心原則，但疾病是復(fù)雜多樣的，病人暴露出的癥狀有時(shí)并不能讓臨床醫(yī)生準(zhǔn)確的把握。王米渠等[6]認(rèn)為根據(jù)差異基因表達(dá)與虛寒證的相關(guān)程度，可以建立虛寒證基因表達(dá)譜的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而探討虛寒證的基因診斷指標(biāo)和療效的分子評(píng)價(jià)。魏嵋等[7]研究發(fā)現(xiàn)差異表達(dá)蛋白質(zhì)APO-A1、APO-A4具有潛在的作為CHB濕熱中阻證診斷、預(yù)后標(biāo)記物或治療靶點(diǎn)的意義。張洛欣等[8]利用生物信息技術(shù)使腎陽(yáng)虛證信息融合，使其數(shù)學(xué)模型化，從低層次走向高層次證候姿態(tài)。

中藥有升降沉浮，四氣五味，歸經(jīng)，不同的中藥配伍有不同的作用，道地藥材與非道地藥材的療效亦不同。究竟中藥如何作用于人體，通過(guò)什么途徑達(dá)到治療目的，究竟是哪種成分在起作用，以及臨床醫(yī)生如何把握中藥的不同配伍。基于這種海量的中藥信息，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了一些中藥數(shù)據(jù)庫(kù)，學(xué)者可以利用其數(shù)據(jù)庫(kù)檢索到每味中藥的主要成分、化學(xué)結(jié)構(gòu)，以及中藥在體內(nèi)的各級(jí)代謝物，通過(guò)代謝物找到藥物治療的靶點(diǎn)，并且可以通過(guò)局域比對(duì)，找到靶點(diǎn)蛋白，這就是所謂的藥理網(wǎng)絡(luò)，這樣可以對(duì)中藥多環(huán)節(jié)、多靶點(diǎn)的治療特點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的把握。另外，劉淑群等[9]通過(guò)建立道地中藥生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)、開(kāi)發(fā)生物信息計(jì)算方法和分析軟件、探索個(gè)體用藥的生物信息學(xué)基礎(chǔ)，使“道地”屬性具有明確的標(biāo)準(zhǔn)性和可控性。通過(guò)生物信息技術(shù)，學(xué)者們還可以得到某中藥成分的蛋白表達(dá)或者異構(gòu)體的信息，如宋東杰等[10]利用生物信息學(xué)軟件分析貫葉金絲桃查爾酮合成酶基因編碼蛋白的多種蛋白質(zhì)性質(zhì)，獲取了該基因的相關(guān)因素。沈霞等[11]應(yīng)用SYSBL軟件優(yōu)化得到綠原酸及其異構(gòu)體的三維結(jié)構(gòu)，并采用三維結(jié)構(gòu)疊合分析法研究綠原酸及其異構(gòu)體立體結(jié)構(gòu)差異，為設(shè)計(jì)、篩選抗流感病毒的先導(dǎo)化合物奠定結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

中醫(yī)藥文化是中華民族幾千年智慧的結(jié)晶，從中醫(yī)四診到辨證治療，信息量之大之精密，挖掘不是一朝一夕的事情，更不能由于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的沖擊，盲目地去生搬硬套，如有些醫(yī)生簡(jiǎn)單的將中醫(yī)藥套用西醫(yī)的模式，一見(jiàn)病毒感染就一味的選用清熱解毒，這種簡(jiǎn)單的將中西醫(yī)結(jié)合，不但沒(méi)有使中醫(yī)發(fā)展，反而丟棄了原本的中醫(yī)精神，合理的利用現(xiàn)代的生物信息技術(shù)，傳承中醫(yī)文化才是中醫(yī)現(xiàn)代化的必然之路。尤其是名老中醫(yī)的經(jīng)驗(yàn)，不管從辨證方面還是藥物配伍方面，對(duì)于臨床醫(yī)生來(lái)說(shuō)都是很寶貴的財(cái)富，如果可以合理地利用生物信息學(xué)技術(shù)，將經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)為信息，將模糊變?yōu)榍逦?，將只可意?huì)轉(zhuǎn)為規(guī)律可循，那么傳承創(chuàng)新指日可待。