淺談醫(yī)學(xué)院校生物信息學(xué)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

趙小蕾 修良昌 覃繼恒 饒紹奇

摘 要：生物信息學(xué)是集生物學(xué)、信息科學(xué)及數(shù)學(xué)等多種學(xué)科于一體的新興前沿性交叉學(xué)科。生物信息學(xué)在生命科學(xué)研究領(lǐng)域的重要性日益顯現(xiàn)，但其教學(xué)體系還不盡完善，文章探討醫(yī)學(xué)院校生物信息學(xué)教學(xué)的改革和實(shí)踐問題。

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué) 醫(yī)學(xué)院校 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）04（a）-0142-02

人類基因組計(jì)劃的實(shí)施為分子生物學(xué)家提供了大量的生物組學(xué)數(shù)據(jù)，分析和處理這些數(shù)據(jù)以探索其中隱藏的生物學(xué)奧秘需要綜合利用數(shù)學(xué)、信息科學(xué)與物理學(xué)等知識(shí)，生物信息學(xué)由此應(yīng)運(yùn)而生[1]。它是分子生物學(xué)與上述學(xué)科交叉結(jié)合的產(chǎn)物，其研究已經(jīng)滲透到生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域并極大促進(jìn)了生命科學(xué)及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，已成為生命科學(xué)研究者強(qiáng)有力的輔助工具之一。國(guó)內(nèi)很多醫(yī)學(xué)院校已開辦生物信息學(xué)課程，多種專業(yè)選擇其作為必修課或選修課。該課程旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用生物信息學(xué)知識(shí)和方法進(jìn)行生物信息提取、儲(chǔ)存、處理和分析的能力，但該課程的教學(xué)研究仍處于起步階段，缺乏完善的教學(xué)模式和有效的教學(xué)方法，如何在醫(yī)學(xué)院校開展生物信息學(xué)教學(xué)還有待進(jìn)一步探索。

1 課程開設(shè)的重要性

生物信息學(xué)跨越了整個(gè)生命科學(xué)領(lǐng)域，是一門實(shí)用性很強(qiáng)的學(xué)科，也是未來生物醫(yī)學(xué)的重要研究工具。生物技術(shù)、計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展引領(lǐng)了一個(gè)生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)時(shí)代，生物信息學(xué)在生命科學(xué)領(lǐng)域的地位也愈發(fā)重要。利用生物信息學(xué)的知識(shí)和方法能夠深入挖掘和剖析海量生物學(xué)數(shù)據(jù)，進(jìn)而探索隱藏在數(shù)據(jù)背后的生物學(xué)奧秘。無論是從分子生物學(xué)的角度闡述疾病病因，還是對(duì)疾病的預(yù)防、診斷、防治與藥物設(shè)計(jì)，生物信息學(xué)均發(fā)揮了十分重要的作用，掌握該課程的基本知識(shí)和理論無論對(duì)以后的科學(xué)研究還是從事一線醫(yī)務(wù)工作都具有比較深遠(yuǎn)的意義。因此，在醫(yī)學(xué)院校部分專業(yè)（如：生物統(tǒng)計(jì)、藥學(xué)等）開設(shè)生物信息學(xué)課程具有重要意義。

2 生物信息學(xué)教學(xué)存在的問題

2.1 課程內(nèi)容與教學(xué)課時(shí)不成比例

生物信息學(xué)是一門綜合性學(xué)科，理解和掌握該課程需要具有一定的計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)和分子生物學(xué)等的背景知識(shí)。醫(yī)學(xué)院校學(xué)生普遍存在理科知識(shí)比較薄弱，因此，講解透徹該門課程需要教師在課堂上花費(fèi)一定的時(shí)間普及相關(guān)背景知識(shí)。然而由于醫(yī)學(xué)院校學(xué)生課程門類眾多，客觀條件決定無法為生物信息學(xué)安排足夠多的課時(shí)。較之生物信息學(xué)繁多的內(nèi)容而言，課時(shí)分配明顯不足。在課時(shí)相對(duì)較少的情況下，無法深入講解將每個(gè)章節(jié)的內(nèi)容。

2.2 教學(xué)師資力量薄弱

生物信息學(xué)作為一門交叉學(xué)科，要求任課教師精通生物學(xué)、計(jì)算機(jī)和統(tǒng)計(jì)學(xué)等相關(guān)知識(shí)。由于國(guó)內(nèi)生物信息學(xué)興起時(shí)間較短，培養(yǎng)人才數(shù)量有限，且有限的人才都流向了一流的學(xué)校，普通高校無法招到專業(yè)對(duì)口的教師。因此，能夠勝任生物信息學(xué)教學(xué)任務(wù)的老師十分匱乏。以該校為例，生物信息學(xué)課程沒有固定的任課教師，基本由生物學(xué)、醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)教師完成，這些老師中大多數(shù)無法完全勝任生物信息學(xué)的教學(xué)任務(wù)。最終致使生物信息學(xué)教學(xué)質(zhì)量不高。

2.3 教學(xué)模式落后

雖然多媒體已被廣泛應(yīng)用于生物信息學(xué)的教學(xué)中，但由于該課程涉及內(nèi)容多且有大量的數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件知識(shí)，導(dǎo)致多媒體課件的容量非常大，教師在課堂上基本是照本宣科的讀完課件完成教學(xué)任務(wù)而已，忽略了學(xué)生的接受能力。這種教學(xué)模式雖然運(yùn)用了先進(jìn)的教學(xué)工具，但實(shí)質(zhì)上采用的還是傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)，學(xué)生仍然是被動(dòng)地學(xué)習(xí)。

2.4 實(shí)踐教學(xué)流于形式

生物信息學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)踐課程非常重要。然而在教學(xué)過程中，由于各種原因?qū)嵺`課往往流于形式，原因主要包括：（1）教學(xué)設(shè)備及手段落后。雖然有些學(xué)校有計(jì)算機(jī)室，但計(jì)算機(jī)配置較低且未提供連網(wǎng)服務(wù)，生物信息學(xué)很多知識(shí)的學(xué)習(xí)需要借助互聯(lián)網(wǎng)，例如：各種數(shù)據(jù)庫(kù)、在線軟件等，導(dǎo)致學(xué)生無法親自操作而降低實(shí)踐課學(xué)習(xí)效果；（2）課時(shí)少、內(nèi)容多。生物信息學(xué)的章節(jié)往往涉及到很多軟件和平臺(tái)，甚至有些軟件需要編寫程序。在實(shí)踐課時(shí)少的情況下，無法在短時(shí)間內(nèi)讓學(xué)校親自操作每一種軟件。

3 教學(xué)改革

3.1 針對(duì)不同專業(yè)精選教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)生物信息學(xué)內(nèi)容繁多的事實(shí)，應(yīng)針對(duì)不同專業(yè)特點(diǎn)精心挑選課授課內(nèi)容，在有限的課時(shí)中讓學(xué)生學(xué)到最基本且重要的生物信息學(xué)理論知識(shí)。另外，要善于挖掘課外時(shí)間，組建課外興趣小組，設(shè)置研究課題作為課外作業(yè)，鞏固和加深學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)的理解。

3.2 培養(yǎng)和引進(jìn)專業(yè)人才

教師知識(shí)的淵博程度和教學(xué)水平的高低對(duì)教學(xué)效果的影響十分明顯。因此，在教師隊(duì)伍建設(shè)上應(yīng)采取“走出去，引進(jìn)來”的措施，一方面挖掘該校教師的潛能，支持和鼓勵(lì)該校年輕教師到國(guó)內(nèi)外知名高校訪學(xué)和進(jìn)修，著力提高該校教師自身的知識(shí)素養(yǎng)與技能；另一方面提供豐厚條件引進(jìn)國(guó)內(nèi)外生物信息學(xué)高層人才，為生物信息學(xué)教學(xué)隊(duì)伍增添新鮮血液。此外，還可通過定期或不定期舉辦講座等方式創(chuàng)造機(jī)會(huì)加強(qiáng)該校教師及與兄弟院校的交流合作，加強(qiáng)學(xué)科建設(shè)，提高生物信息學(xué)教師的綜合素養(yǎng)。

3.3 推進(jìn)“教、學(xué)、研”一體化創(chuàng)新教學(xué)模式

針對(duì)生物信息學(xué)課程的特點(diǎn)，一方面根據(jù)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)小型科研課題激發(fā)學(xué)生的科研興趣；另一方面鼓勵(lì)并指導(dǎo)學(xué)生申報(bào)學(xué)校、省級(jí)或國(guó)家級(jí)大學(xué)生科研項(xiàng)目，并鼓勵(lì)學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目，積極開展“教、學(xué)、研”一體化的創(chuàng)新教學(xué)模式，即融教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”，以及教師和學(xué)生共同參與到“研”的過程于一體[2]。通過這種教學(xué)模式能夠極大激發(fā)學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)課程的興趣和創(chuàng)造力，促使學(xué)生快速高效地掌握生物信息學(xué)理論和實(shí)踐知識(shí)，有利于學(xué)生變被動(dòng)的學(xué)習(xí)為主動(dòng)探究式學(xué)習(xí)。與此同時(shí)，也能夠讓學(xué)生盡早地融入到生物學(xué)科學(xué)研究的大環(huán)境中來，學(xué)會(huì)合作、學(xué)會(huì)創(chuàng)造，真正地做到學(xué)以致用。

3.4 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)

生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)離不開計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)需要在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，升級(jí)計(jì)算機(jī)配置，并為每臺(tái)計(jì)算機(jī)提供上網(wǎng)功能，保障實(shí)驗(yàn)課教學(xué)順利進(jìn)行。積極鼓勵(lì)學(xué)生自帶計(jì)算機(jī)，方便課后繼續(xù)學(xué)習(xí)。此外，充分利用發(fā)達(dá)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，創(chuàng)建網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái)并將教學(xué)內(nèi)容，最新分析軟件等傳遞給學(xué)生，通過教學(xué)平臺(tái)加強(qiáng)與學(xué)生的交流互動(dòng)，及時(shí)解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中遇到的問題。在教學(xué)內(nèi)容上，要精簡(jiǎn)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容，選擇有代表性的軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行深入講解，將其它的軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)等相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)成小型研究課題作為作業(yè)布置給學(xué)生，提高學(xué)生自主探索的學(xué)習(xí)能力。

4 結(jié)語

生物信息學(xué)是一門新興且充滿活力的學(xué)科，隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步和科研工作者的不斷探索，新方法新內(nèi)容源源不斷地加入進(jìn)來，因而該課程在醫(yī)學(xué)院校教學(xué)中尚未形成成熟的課程體系，需要進(jìn)行不斷地教學(xué)改革。生物信息學(xué)的教學(xué)注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐動(dòng)手能力，為達(dá)到這一目標(biāo)，教學(xué)改革應(yīng)積極采用“教、學(xué)、研”一體式的教學(xué)模式。教學(xué)實(shí)踐證明，上述教學(xué)改革能較好地完成該課程的教學(xué)目的，顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、實(shí)踐操作能力、探索創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題的能力，并受到學(xué)生的普遍歡迎。

參考文獻(xiàn)

[1]李霞.生物信息學(xué)[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2010.

[2]錢葉雄，朱國(guó)萍，聶劉旺，等.生物信息學(xué)課程“教、學(xué)、研”一體化創(chuàng)新教學(xué)模式探討[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（6）：2812-2813.