生物信息學(xué)人才培養(yǎng)模式研究與探索

李蘭芝　易圖永

摘要 基于生物信息學(xué)專(zhuān)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，認(rèn)為其因?qū)I(yè)開(kāi)設(shè)年限短、學(xué)科發(fā)展快等原因而沒(méi)有形成一個(gè)較完善的人才培養(yǎng)模式。分析了生物信息學(xué)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)存在的主要難點(diǎn)問(wèn)題，并為完善該學(xué)科人才培養(yǎng)模式提出了一些建議。

關(guān)鍵詞 生物信息學(xué)；交叉學(xué)科；人才培養(yǎng)

中圖分類(lèi)號(hào) S-01 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）20-06874-02

交叉學(xué)科是由不同學(xué)科相互滲透融合，并具有較為明確的研究目標(biāo)、較為穩(wěn)定的研究?jī)?nèi)容和較為清晰的研究邊界的新學(xué)科。當(dāng)今世界科學(xué)前沿的重大突破、重大原創(chuàng)性科研成果的產(chǎn)生，大多是多學(xué)科交叉融合的結(jié)果。我國(guó)許多高校意識(shí)到交叉學(xué)科在創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面的重要作用，將交叉學(xué)科教育列為教育改革的一個(gè)重要方面，進(jìn)行了一系列的實(shí)踐和探索。生物信息學(xué)就是在這種背景下產(chǎn)生的一門(mén)新型交叉學(xué)科。該學(xué)科由生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及數(shù)學(xué)等多門(mén)學(xué)科交叉形成，是當(dāng)前生命科學(xué)和自然科學(xué)的重大前沿領(lǐng)域之一，旨在為生物學(xué)研究提供信息處理的支撐，從海量數(shù)據(jù)中挖掘生物信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物現(xiàn)象和系統(tǒng)的建模等目標(biāo)，它需要綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、化學(xué)、物理等學(xué)科的知識(shí)和技能[1]。隨著生命科學(xué)的迅猛發(fā)展，尤其是后基因組時(shí)代的到來(lái)，生物信息學(xué)在生命科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。但各高校生物信息學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)年限短[2]，缺乏較好的人才培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)，而學(xué)科發(fā)展速度快，導(dǎo)致生物信息學(xué)人才越來(lái)越緊缺，因此形成一套完善的生物信息學(xué)人才培養(yǎng)模式意義重大。

1 生物信息學(xué)人才培養(yǎng)存在的主要問(wèn)題

1.1 教學(xué)內(nèi)容不合理

課程教學(xué)是人才培養(yǎng)最為基礎(chǔ)的一個(gè)過(guò)程。當(dāng)前各高校生物信息學(xué)課程教學(xué)最主要的一個(gè)問(wèn)題就是教學(xué)內(nèi)容的深度、新穎度不夠，體現(xiàn)為教學(xué)與研究銜接不夠緊密，知識(shí)點(diǎn)與各企業(yè)、研究所等用人單位切合度不夠等；另外，生物信息學(xué)課程涉及的知識(shí)點(diǎn)多、內(nèi)容豐富，導(dǎo)致課程內(nèi)容重復(fù)；最后，教學(xué)手段與方法過(guò)時(shí)也是生物信息學(xué)課程教學(xué)存在的問(wèn)題之一。

1.1.1 教學(xué)課程設(shè)置不完善。

生物信息學(xué)的主要目的是基于各學(xué)科知識(shí)解決生物學(xué)問(wèn)題，因此在課程設(shè)置中每個(gè)學(xué)科內(nèi)容都必不可少。在這種情況下，需要為學(xué)生開(kāi)設(shè)生物學(xué)、遺傳學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)課程內(nèi)容，并且包含理論課程與實(shí)驗(yàn)課程。相比其他專(zhuān)業(yè)，課程內(nèi)容明顯偏多，且各課程內(nèi)容差異較大，學(xué)生較難適應(yīng)。如生物學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)橫跨了兩個(gè)完全不同的領(lǐng)域，因此導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容的深度不夠，出現(xiàn)點(diǎn)到即止的問(wèn)題。因此有必要根據(jù)實(shí)際需求或不同的研究方向設(shè)置不同的關(guān)鍵課程，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化組合，增加深度，讓學(xué)生真正掌握知識(shí)，適應(yīng)用人單位的真實(shí)需求是生物信息學(xué)本科教學(xué)需要解決的難題。

現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容難以跟上生物信息學(xué)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展是當(dāng)前課程設(shè)置面臨的另一難點(diǎn)。生物信息學(xué)是后基因組時(shí)代的必然產(chǎn)物，是生物大數(shù)據(jù)挖掘與分析的基礎(chǔ)工具。雖然其產(chǎn)生時(shí)間短，但發(fā)展速度非?？?。隨著各種“組學(xué)”計(jì)劃的開(kāi)展，產(chǎn)生了數(shù)以萬(wàn)、億計(jì)的序列數(shù)據(jù)，各種高、新、尖的方法與工具層出不窮，生物信息學(xué)得到了空前發(fā)展。在這種情況下，老舊的課本知識(shí)已與該學(xué)科的發(fā)展局面格格不入。

1.1.2 課程內(nèi)容重復(fù)。

課程內(nèi)容重復(fù)是課程設(shè)置另一個(gè)不合理的方面。相比其他專(zhuān)業(yè)，生物信息專(zhuān)業(yè)需求的知識(shí)面更加廣，開(kāi)設(shè)的課程較多。例如在生物學(xué)知識(shí)方面，需要開(kāi)設(shè)的分子生物學(xué)、生物化學(xué)、基因組學(xué)等課程，這些課程的教學(xué)內(nèi)容、方式等都是相互獨(dú)立的，面向的是不同專(zhuān)業(yè)、不同背景的學(xué)生，其中包含了較多的重復(fù)內(nèi)容。對(duì)于生物信息專(zhuān)業(yè)而言，重復(fù)的專(zhuān)業(yè)內(nèi)容會(huì)增加教學(xué)時(shí)間與投入，但并沒(méi)有獲得應(yīng)有教學(xué)效益，反而占用了其他課程的教學(xué)時(shí)間。因此，有必要對(duì)相似課程的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，降低重復(fù)度，最大限度地利用教學(xué)資源。

1.1.3 教學(xué)手段與方法過(guò)時(shí)。生物信息學(xué)專(zhuān)業(yè)屬于高、新、尖的應(yīng)用式學(xué)科，旨在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、主動(dòng)思考能力等。傳統(tǒng)的“填鴨式”、“布道式”教學(xué)模式已經(jīng)不適用于該學(xué)科。在教學(xué)過(guò)程中，有必要采用多種教學(xué)模式與方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力。

1.2 師資力量薄弱

作為一個(gè)新興學(xué)科，師資力量薄弱是其面臨的主要問(wèn)題之一。因?yàn)樯镄畔W(xué)人才原本就緊缺，多數(shù)高校在開(kāi)設(shè)該專(zhuān)業(yè)時(shí)，都是從不同專(zhuān)業(yè)挑選相應(yīng)的授課老師。各課程授課老師都“各自為政”，缺少具有多學(xué)科知識(shí)背景的專(zhuān)業(yè)教師，沒(méi)有形成一個(gè)專(zhuān)門(mén)的生物信息學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，不能實(shí)現(xiàn)真正的多學(xué)科交叉融合[3]。

1.3 缺乏實(shí)踐平臺(tái)

培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量交叉學(xué)科人才，教學(xué)是基礎(chǔ)，實(shí)踐同樣是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。只有通過(guò)實(shí)踐才能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、開(kāi)發(fā)的能力，才能真正實(shí)現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際，運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，使學(xué)生成為適合社會(huì)需求的高素質(zhì)人才。相比其他傳統(tǒng)學(xué)科，生物信息學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)辦時(shí)間遲，與用人單位的交流合作較少，本科學(xué)生缺少實(shí)踐平臺(tái)是生物信息學(xué)專(zhuān)業(yè)教學(xué)的另一個(gè)問(wèn)題。

2 改革措施

2.1 教學(xué)內(nèi)容改革

多數(shù)高校的生物信息專(zhuān)業(yè)教學(xué)內(nèi)容都來(lái)源于經(jīng)驗(yàn)性或借鑒其他培養(yǎng)單位，但生物信息學(xué)屬于快速發(fā)展的前沿學(xué)科，各種技術(shù)、方法日新月異，老舊的課本知識(shí)完全無(wú)法適應(yīng)用人單位的需求。以對(duì)基因測(cè)序?yàn)槔鄶?shù)教材以介紹第一代測(cè)序方法為主，而現(xiàn)今第三代測(cè)序技術(shù)都已有了較多的應(yīng)用。因此應(yīng)該立足于各領(lǐng)域?qū)ι镄畔W(xué)的不同需求，根據(jù)學(xué)校自身特點(diǎn)，科學(xué)確立教學(xué)目標(biāo)，及時(shí)系統(tǒng)地總結(jié)規(guī)劃課程內(nèi)容。首先，可以將生物信息專(zhuān)業(yè)細(xì)分為不同方向，對(duì)各方向確定應(yīng)該深入講解的特別課程，以及普通的課程，同時(shí)實(shí)現(xiàn)課程知識(shí)覆蓋面廣和課程內(nèi)容深度足；第二，加強(qiáng)相似課程之間的交流與研討，降低課程內(nèi)容重復(fù)度，合理利用教學(xué)資源；第三，開(kāi)設(shè)2～3門(mén)前沿技術(shù)課程，根據(jù)當(dāng)前生物信息學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀，為學(xué)生教授最新的技術(shù)與方法；第四，通過(guò)靈活應(yīng)用多媒體教學(xué)、雙語(yǔ)教學(xué)、師生互動(dòng)、實(shí)踐與教學(xué)結(jié)合等多種教學(xué)手段，活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提高教學(xué)效率。

2.2 加強(qiáng)師資力量建設(shè)

授課教師的水平直接影響授課質(zhì)量。學(xué)校應(yīng)該鼓勵(lì)資助骨干教師多參加學(xué)習(xí)與進(jìn)修，培養(yǎng)一批真正的生物信息學(xué)交叉學(xué)科教師；加強(qiáng)學(xué)科授課教師之間的交流，組建一支真正的交叉學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)；多組織名師講壇，促進(jìn)交流與學(xué)習(xí)，提高授課教師的教學(xué)水平。

2.3 構(gòu)建實(shí)踐平臺(tái)

實(shí)踐是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，只有通過(guò)實(shí)踐，學(xué)生才能真正理解知識(shí)、掌握知識(shí)。傳統(tǒng)教學(xué)模式中的實(shí)踐一般僅包含上機(jī)使用軟件等過(guò)程，并沒(méi)有真正發(fā)揮學(xué)生的動(dòng)手能力。應(yīng)該將學(xué)生放入實(shí)際工作中，根據(jù)學(xué)生興趣，讓其參與老師的科研項(xiàng)目，鼓勵(lì)其獨(dú)立完成子課題；與企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等用人單位合作，讓學(xué)生參與實(shí)習(xí)，將自己所學(xué)的課堂知識(shí)用于實(shí)踐，并從實(shí)踐中學(xué)習(xí)新的知識(shí)。通過(guò)構(gòu)建上述類(lèi)似的大學(xué)生實(shí)踐、實(shí)習(xí)平臺(tái)，才能實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、研”一體化的創(chuàng)新教學(xué)模式，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使其積極參與其中，并提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，以符合社會(huì)的用人需求。

3 結(jié)語(yǔ)

生物信息學(xué)是一個(gè)新興的前沿交叉學(xué)科，起步晚，但發(fā)展快，人才缺口大。通過(guò)改革形成一套獨(dú)特的、完善的人才培養(yǎng)模式，對(duì)生物信息學(xué)科的發(fā)展，生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展意義重大。

參考文獻(xiàn)

[1]

胡娜，常軍，徐玲.生物信息學(xué)教學(xué)改革與探索[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（3）：1588-1589.

[2] 王蘭萍.生物信息學(xué)課程教學(xué)的初步探討[J].生物信息學(xué)，2006（5）：143-144.

[3] 魏戰(zhàn)勇，高曉平：農(nóng)業(yè)院校生物信息學(xué)教學(xué)改革與探索[J].鄭州牧業(yè)工程高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2011，31（4）：50-51.