網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下以提高本科生實(shí)踐創(chuàng)新能力為導(dǎo)向的《生物信息學(xué)》課程教學(xué)模式研究

郝愛(ài)平　國(guó)會(huì)艷　宗憲春

摘 要：生物信息學(xué)涵蓋了基因組學(xué)、計(jì)算機(jī)信息科學(xué)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，是網(wǎng)環(huán)境下培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力最有潛力的學(xué)科之一。因此，該文以互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)為背景，從講好緒論、教學(xué)內(nèi)容改革等幾個(gè)方面探討了地方高?！渡镄畔W(xué)》課程教學(xué)模式，旨在提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué)；網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；實(shí)踐創(chuàng)新能力

中圖分類(lèi)號(hào) G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）01-0116-02

Abstract：Bioinformatics including genomics，computer science，mathematics and other disciplines of knowledge，is one of the most promising subject under the network environment to cultivate students' ability of innovation and practice. This paper introduces the exploration and practice from some aspects of bioinformatics teaching including teaching introduction，teaching content，aims to improve students' ability of practice and innovation.

Key words：Bioinformatics；Network environment；Ability of practice and innovation

當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，科技創(chuàng)新已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家和民族發(fā)展的核心因素，而大學(xué)生是科技創(chuàng)新的主力軍，大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不論是對(duì)國(guó)家、民族，還是對(duì)大學(xué)生個(gè)人的發(fā)展都是極其重要的。李克強(qiáng)總理于2015年10月在首屆中國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽總決賽就對(duì)此作出重要批示。批示指出：大學(xué)生是實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略和推進(jìn)大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新的生力軍，既要認(rèn)真扎實(shí)學(xué)習(xí)、掌握更多知識(shí)，也要投身創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、提高實(shí)踐能力。教育部門(mén)和廣大教育工作者要認(rèn)真貫徹國(guó)家決策部署，積極開(kāi)展教學(xué)改革探索，把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入人才培養(yǎng)，切實(shí)增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)業(yè)意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力，厚植大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新土壤，為建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家提供源源不斷的人才智力支撐。這就要求大學(xué)課程教學(xué)應(yīng)該以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力為主要目標(biāo)。生物信息學(xué)（Bioinformatics）是起步于20世紀(jì)50年代，伴隨著人類(lèi)基因組計(jì)劃而發(fā)展起來(lái)貫穿于整個(gè)生命科學(xué)學(xué)科的新興學(xué)科，是當(dāng)今全球最活躍、最具發(fā)展前途的學(xué)科之一[1]。它涵蓋了基因組學(xué)、計(jì)算機(jī)信息科學(xué)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，是網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)時(shí)代培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力最有潛力的學(xué)科之一。因此，本文以互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)為背景，以提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力為培養(yǎng)目標(biāo)，從幾個(gè)方面探討了地方高?！渡镄畔W(xué)》課程教學(xué)模式，旨在為其他院校該門(mén)課程的教學(xué)提供一定的借鑒和參考。

1 講好緒論，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該門(mén)課程的學(xué)習(xí)興趣

緒論是一門(mén)課程的靈魂和核心，也是師生之間第一次見(jiàn)面的機(jī)會(huì)，緒論部分內(nèi)容的設(shè)置至關(guān)重要，同時(shí)教師的教學(xué)水平和人格魅力都體現(xiàn)在第一節(jié)緒論課上。學(xué)生被第一節(jié)課吸引，對(duì)以后該門(mén)課程的學(xué)習(xí)就會(huì)充滿激情。一般的緒論講解包括該課程內(nèi)容提綱、定義、發(fā)展歷史，學(xué)習(xí)要求和考核方式等介紹，學(xué)生聽(tīng)到最后都會(huì)覺(jué)得索然無(wú)味，因此教師一定要重視緒論內(nèi)容的設(shè)計(jì)和授課的藝術(shù)性。《生物信息學(xué)》是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決生物學(xué)問(wèn)題的一門(mén)實(shí)用性非常強(qiáng)的課程[2]。在緒論部分除了利用少量學(xué)時(shí)講解傳統(tǒng)部分以外，可以選擇以Science、Nature等頂級(jí)期刊為依托的優(yōu)秀科普視頻中的趣味性生物學(xué)問(wèn)題為講解重點(diǎn)，結(jié)合生活中與數(shù)據(jù)庫(kù)分析相關(guān)的案例，起到拋磚引玉的效果，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)他們學(xué)習(xí)本門(mén)課程的興趣，讓學(xué)生們了解到生物信息學(xué)技術(shù)在解決生物問(wèn)題上的巨大潛力和應(yīng)用價(jià)值[3]。

2 教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及教材選擇上注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新思維

對(duì)于生命科學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，《生物信息學(xué)》課程主要課堂目標(biāo)是熟練應(yīng)用各種軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)解決實(shí)際的生物學(xué)問(wèn)題，而不是研究新算法、開(kāi)發(fā)新程序[4]。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)檢索、引物設(shè)計(jì)及序列分析、核酸和蛋白質(zhì)序列分析、分子進(jìn)化與系統(tǒng)發(fā)育分析等實(shí)用性較強(qiáng)的方面。在教學(xué)方式上主要采用多媒體網(wǎng)絡(luò)直觀教學(xué)，與學(xué)生面對(duì)面交流，注重引導(dǎo)學(xué)生自己提出生物學(xué)問(wèn)題；引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)各種生物學(xué)軟件，并進(jìn)一步學(xué)習(xí)和應(yīng)用軟件新的功能解決問(wèn)題；強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)各種在線軟件的原網(wǎng)址，而不是單純的應(yīng)用界面學(xué)習(xí)。使學(xué)生在利用生物信息學(xué)工具解決實(shí)際問(wèn)題的時(shí)候?qū)ι镄畔W(xué)產(chǎn)生興趣，增強(qiáng)其創(chuàng)新實(shí)踐能力。在教材選擇上以實(shí)用性強(qiáng)的教材為主，如本科生可以選擇吳祖建等主編的《生物信息學(xué)分析實(shí)踐》，研究生可以選擇薛慶中等編著的《DNA和蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)分析工具》作為教材。

3 科研課題和大學(xué)生科技項(xiàng)目結(jié)合教學(xué)促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

《生物信息學(xué)》這門(mén)課程開(kāi)設(shè)的對(duì)象一般是高年級(jí)本科生。這些學(xué)生正好處于畢業(yè)論文選題階段，同時(shí)他們已經(jīng)具備了相關(guān)的生物學(xué)知識(shí)，因此教師應(yīng)該多結(jié)合自己的科研課題實(shí)例來(lái)授課。比如在實(shí)驗(yàn)中克隆得到了一段基因序列，可以讓學(xué)生通過(guò)序列比對(duì)確定該基因的功能，并進(jìn)行引物設(shè)計(jì)完成后續(xù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。學(xué)生們通過(guò)課題實(shí)例訓(xùn)練，可以增強(qiáng)自己的科研思維意識(shí)，為將來(lái)自己的畢業(yè)論文課題的研究和應(yīng)用生物信息學(xué)方法解決實(shí)際問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。同時(shí)可以讓學(xué)生自由組合成科研團(tuán)隊(duì)，以大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目申報(bào)為依托，通過(guò)教師指導(dǎo)，學(xué)生自主完成相關(guān)項(xiàng)目。比如以人類(lèi)癌癥相關(guān)基因篩選和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究為課題，學(xué)生們通過(guò)查閱資料，利用各種生物信息學(xué)軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)篩選，完成基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖的繪制等項(xiàng)目?？萍紕?chuàng)新項(xiàng)目的完成會(huì)極大提高學(xué)生們的創(chuàng)新實(shí)踐能力，為他們將來(lái)考研深造和就業(yè)打下良好基礎(chǔ)。endprint

4 優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源教室建設(shè)促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)

《生物信息學(xué)》是一門(mén)實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，它包含了大量的生物學(xué)軟件使用和在線數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索過(guò)程，因此配備現(xiàn)代化優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源的多媒體教室對(duì)于課程順利開(kāi)展和培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力至關(guān)重要。學(xué)生從開(kāi)課伊始就在網(wǎng)絡(luò)教室學(xué)習(xí)該門(mén)課程，應(yīng)該做到每人一臺(tái)高配置電腦，網(wǎng)絡(luò)暢通，教師有現(xiàn)代多媒體系統(tǒng)，可以隨時(shí)通過(guò)大屏幕指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。課余時(shí)間全面開(kāi)放，滿足學(xué)生科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)展研究的需要。

5 考核方式以考查學(xué)生的實(shí)踐能力為主

生物信息學(xué)課程的目的是提高學(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)題的實(shí)踐能力[5]。對(duì)于大多數(shù)高校來(lái)說(shuō)，生物信息學(xué)都是作為選修課開(kāi)設(shè)的，因此其考核方式可以與傳統(tǒng)試卷考核有所不同?？己朔绞娇梢愿屿`活，主要以考查學(xué)生的實(shí)踐能力為主。對(duì)于本科生來(lái)說(shuō)，考核方式主要以研究論文+平時(shí)表現(xiàn)為主。研究論文題目可以自擬也可以從給定題目中選擇，二者都要求利用生物信息學(xué)方法解決的相關(guān)生物學(xué)問(wèn)題。這種考試方式促使學(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。

6 結(jié)語(yǔ)

總之，在生物信息學(xué)飛速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)新時(shí)代，通過(guò)以上幾方面的生物信息學(xué)教學(xué)模式改革和教學(xué)實(shí)踐，極大地提高了學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，滿足了他們考驗(yàn)深造和就業(yè)的需要。今后如何進(jìn)一步發(fā)揮多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)具有創(chuàng)新實(shí)踐能力的本科院校高素質(zhì)人才，還需要我們繼續(xù)探索。

參考文獻(xiàn)

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