醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)生物信息學(xué)課程教學(xué)初探

倫永志（大連大學(xué)　醫(yī)學(xué)院，遼寧　大連　116622）

醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)生物信息學(xué)課程教學(xué)初探

倫永志
（大連大學(xué)醫(yī)學(xué)院，遼寧大連116622）

摘要：結(jié)合近年來的教學(xué)實(shí)踐，對醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)本科開設(shè)生物信息學(xué)課程的必要性以及在教學(xué)過程中的體會進(jìn)行了初步探討，具體闡述了在教學(xué)內(nèi)容安排和教學(xué)方法設(shè)計(jì)上的經(jīng)驗(yàn)與認(rèn)識，為該專業(yè)生物信息學(xué)課程建設(shè)提供參考。

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，生物信息學(xué)在各醫(yī)藥院校越來越受到重視，多所院校相繼在研究生教學(xué)中開設(shè)了生物信息學(xué)課程[1]。而對于醫(yī)學(xué)本科層次是否需要開設(shè)生物信息學(xué)課程這一問題，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)時授予理學(xué)學(xué)士學(xué)位），而生物信息學(xué)作為一門新課程，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，決定人們對疾病的認(rèn)識和掌控能力，也將對主導(dǎo)生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)存儲、管理、注釋、分析全過程，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)展帶來前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[2]。對于醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生而言，通過學(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)軟件來分析數(shù)據(jù)。在當(dāng)今大數(shù)據(jù)時代，這方面的知識和技能的培養(yǎng)對于醫(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)生中開設(shè)生物信息學(xué)課程非常必要。我校從2010年開始將生物信息學(xué)設(shè)置為研究生教學(xué)的必修課；從2013年開始在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)中開設(shè)生物信息學(xué)選修課，自2015年開始轉(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，幾乎將原來醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)前八個學(xué)期（最后兩個學(xué)期為實(shí)習(xí)階段）課程壓縮到六個學(xué)期來完成，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。為了在較短的學(xué)時內(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。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)踐課則通過布置作業(yè)，課后上機(jī)操作來解決問題。

理論課主要內(nèi)容包括：生物信息學(xué)導(dǎo)論、DNA測序技術(shù)、序列的獲取、雙序列比對、多序列比對、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析和預(yù)測共計(jì)六個專題。

實(shí)踐課主要內(nèi)容包括：cDNA及基因組參考序列的獲??；常見序列格式的釋義與轉(zhuǎn)換；雙序列比對（局部比對）；多序列比對（全局比對）；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、信號肽、跨膜區(qū)、模體及結(jié)構(gòu)域分析與二級結(jié)構(gòu)預(yù)測；蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)預(yù)測。

在理論課實(shí)施過程中，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講授中，讓學(xué)生在有限學(xué)時內(nèi)能夠進(jìn)一步認(rèn)識生物信息學(xué)的內(nèi)涵和課程的價值，追蹤前沿學(xué)科的動態(tài)，開拓視野。

三、教學(xué)方法的設(shè)計(jì)

生物信息學(xué)涉及多個學(xué)科領(lǐng)域，交叉性強(qiáng)，在較短的學(xué)時內(nèi)學(xué)好這門課程的難度很大。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)例來進(jìn)行教學(xué)，比如講解生物信息數(shù)據(jù)庫（Gene、Nucleotide、UniProt、PDB等）時，通過給出檢索某個人類疾病基因數(shù)據(jù)的例子來學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫的使用方法。課堂上教學(xué)實(shí)例的設(shè)計(jì)需要任課教師在備課時投入大量精力來完成，還需要教師具備多學(xué)科交叉的知識。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、動畫等元素。其次，舉例分析時可以進(jìn)行一定的現(xiàn)場演示，比如講解檢索Unigene數(shù)據(jù)庫時可以一邊上網(wǎng)演示一邊解釋說明。

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，也要通過對考試方式的變革來提高考試效果。我們將理論考核與學(xué)生的實(shí)踐能力考核聯(lián)系起來，結(jié)合學(xué)生課外實(shí)踐任務(wù)的完成情況和開卷考試成績進(jìn)行綜合評定。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)分析并提交書面分析報(bào)告，該部分占考核成績的20%。具體內(nèi)容為自行選擇一個人類細(xì)胞外功能蛋白：1.利用ClustalX對各物種參考蛋白序列進(jìn)行多序列比對（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)測二級結(jié)構(gòu)并模擬三維結(jié)構(gòu)。課程結(jié)束后進(jìn)行開卷考試，內(nèi)容包括基礎(chǔ)知識和綜合分析，盡量采取靈活的出題方式，并控制題量，該部分占考核成績的80%。近年來的教學(xué)實(shí)踐表明，這種綜合評定的方式能夠反映學(xué)生對該課程的掌握程度，體現(xiàn)學(xué)生利用生物信息學(xué)知識解決問題的能力。

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)效果評價等諸多環(huán)節(jié)都需要進(jìn)一步探討。在這個過程中，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。

參考文獻(xiàn)

[1]李曦，顏晗.淺談醫(yī)學(xué)研究生的生物信息學(xué)教學(xué)[J].亞太教育，2015，28（2）：112+111.

[2]李霞，雷健波.生物信息學(xué)（第二版）[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2015：1-11.

Abstract:In the Combination of teaching practice in recent years, the paper preliminarily discusses the necessity of setting up the course of bioinformatics to the bachelor of medical laboratory and the experience in the teaching process and specifically expounds the writer's experience and knowledge in the arrangement of the course content and the design of teaching methods, to provide a reference for the course construction of bioinformatics.

Keywords:medical laboratory; bioinformatics; course teaching

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2096-000X（2016）05-0103-02

作者簡介：倫永志，男，博士，副教授，研究方向：感染性疾病的分子生物學(xué)。