生命科學專業(yè)生物信息學課程設計探討

智慧++韓俊偉++李霞

基金項目：黑龍江省高等學校教改工程項目（JG2014011152）

中圖分類號：Q811.4-4

在現(xiàn)代生物學高通量方法發(fā)展的前景下，海量數(shù)據(jù)的產生不僅使得生物醫(yī)學研究模式發(fā)生了巨大轉變，同時在科學家對數(shù)據(jù)的管理操作以及挖據(jù)分析方面也產生了極大的需求。對于生命科學相關領域研究者來說，不僅要學會獲得及使用生物信息學工具和資源，還要了解其基本的理論和實踐應用。因此，為生命科學專業(yè)學生提供生物信息學培訓，能夠為其未來有效的分析處理數(shù)據(jù)以及跟進研究提供必要的幫助。在課程設置上，除了傳統(tǒng)的講座及資源演示外，使用交互性及以問題為中心的合作式教學方式，可以大大提高學習的質量和成果。在這樣的背景下，本文將討論并確定課程需求和學習目標等各種務實的標準，選擇合適的授課對象和授課教師，開發(fā)課程質量評估標準。遵守這些標準可能不僅有助于指導課程組織者和教師在生物信息學課程中出色完成任務，而且，重要的是，還可以提高生命科學專業(yè)學生的學習效果。

1 課程需求

生物信息學課程的開設應該使得生命科學專業(yè)學生具有能夠完整的完成一項數(shù)據(jù)分析任務的能力。目前，在生命科學研究領域，對于生物信息方法掌握的需求在不斷提升，特別是在高通量測序技術產生大量數(shù)據(jù)的今天，數(shù)據(jù)量及復雜度也在成指數(shù)趨勢上升，這種研究趨勢變化的速率如此之大，以至于用于處理、存儲、分析及整合這些數(shù)據(jù)的工具和技術的發(fā)展很難跟上步伐，這就使得如何從數(shù)據(jù)中獲得可靠的生物學發(fā)現(xiàn)更加困難。

而如果為這些人能夠掌握必要的或者與其研究領域高度相關的生物信息學技能，就更容易在各自的領域取得研究成果。例如，在技術角度，如果生命科學專業(yè)學生熟悉Linux命令行、R等編程語言，他們就會很容易掌握新一代測序數(shù)據(jù)的分析方法。

1.1 設定學習目標

生物信息學課程的設計需要考慮教師和學生雙方的目標。因此，在課程中設置明確的整體或部分知識點的學習目標是十分必要的。學習目標會告訴學生在學習后他們將會掌握何種技能或知識。在課程目標的設置時，需要考慮學生的背景及能力。在描述學習目標時，應該使用如“產生”，“應用”，“預測”或“比較”等動詞，而不是僅僅用“了解”來進行闡述。這樣就會讓學生很容易將這些程式化的文字轉化成實踐和練習中應具備的能力。

2 提供合適的課程內容

2.1 選擇適合的授課對象

大多數(shù)課程設計和個人培訓計劃是在一個特定的訓練需求的前提下。如何判斷學生是否適合所提供的課程本身是一個巨大的挑戰(zhàn)。例如，部分學生可能需要了解新一代測序數(shù)據(jù)分析：他們的最終目標可以是相同的，但是，如果有一個是生物化學的學生，需要更熟悉計算生物學，而另一個是偏臨床專業(yè)，需要識別基因，那么他們很可能需要采取不同的教學路線，以完成他們的目標。因此，在條件允許時，建議建立選擇標準，整理課程申請人的信息，關于：（1）相關的課程主題，以及他們的科學需求；（2）他們對課程的期望（如這些是現(xiàn)實嗎？）；（3）對于他們的職業(yè)生涯階段的適用性；（4）他們掌握了哪些前提知識及其掌握情況（如他們是否會Perl編程？）。這些信息可以通過包括在課程申請時提交的簡要調查表中找到。了解這些信息后，在課程開始前，可以對課程做相應的教學調整。

2.2 恰當?shù)剡x擇授課教師

好的授課教師不僅要有相應的學科知識，而且要掌握教學和溝通技巧，有引人注意的個人學習風格和步伐，并必須具有確保課程參與者互動并能維護他們的利益的能力。一般而言，以方法掌握為主的短期課程與學科教學有著根本的不同，具有實踐經驗的青年研究員可能比大學教授更適合作為課程的授課教師。

3 授課準備

生物信息學的課程應具有靈活性，以適應不同類型的內容、時間、實踐，學習的速度和技能水平。一個共同的主題是需要選擇合適的內容量，選擇合適的教學方法和課程準備材料也是課程準備的一部分。

3.1 確定課程形式

選擇合適的課程形式，主要取決于課程的持續(xù)時間，級別和參與者的背景以及它們之間的平衡關系。在決定課程形式時，往往需要考慮：教師-學生比例、參加的人數(shù)、可用的時間、所擁有的設施和經驗、學員的期望。

3.2授課方法的多樣性

在進行實踐訓練時，有很多方法可滿足授課的需求。根據(jù)我們的經驗，有三個黃金規(guī)則：（1）教師應該給出一個引人入勝的內容；（2）應刺激學生積極思考和練習；（3）在進行互動和討論時應予以鼓勵。

如何將這些規(guī)則轉化為具體的行動呢？教師一直在尋找有效的訓練方法，如：展示幻燈片、促進討論和互動、解決實際案例、激發(fā)個人的興趣、要求學生提出一個主題、組織游戲、講述引人入勝的故事等等。許多生物信息學教師使用基于幻燈片的講座和現(xiàn)場演示的信息傳遞和實際演練，以鞏固學習效果。這種方式不一定是最佳的教學方法，但卻不是簡單地傳授知識。將生物信息學授課成功地應用于教學方法的例子包括：（1）個案研究法（降低了問題的復雜性，并講述了一個學生可以理解的“研究故事”）；（2）提供教學材料，如手冊、詞匯表、任務和問題（協(xié)助學員自主學習并降低教師負擔），采用簡化的模型算法；（3）進行小組討論，并擴展到整個班級（集思廣益，收集利弊，小組討論等）。同時進行各種這樣教學的方法有助于學生選擇合適的學習風格，而且學習效果可能比傳統(tǒng)的方法更有效?？傮w而言，學習是一個復雜的現(xiàn)象。經驗表明，最有效的授課方法是結合幾種不同的教學方式。endprint