生物信息學(xué)教學(xué)內(nèi)容與模式創(chuàng)新性探討

邊艷超　肖瑞

摘 要：生物信息學(xué)的發(fā)展，有助于增加人類對疾病的認(rèn)識和掌控，也有利于促進生物、醫(yī)學(xué)事業(yè)的發(fā)展。為了培養(yǎng)新一代創(chuàng)新型生物學(xué)及醫(yī)學(xué)人才，全國各大高校均開設(shè)了生物信息學(xué)課程。但由于生物信息學(xué)專業(yè)人才稀缺，各高校師資力量及教學(xué)設(shè)施參差不齊，導(dǎo)致大部分高校生物信息學(xué)課程建設(shè)仍處于探索階段。本文主要針對目前生物信息學(xué)教學(xué)存在的問題及教學(xué)改革方向進行初步探討，為生物信息學(xué)課程建設(shè)以及一些新型交叉學(xué)科的課程發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué);課程;建設(shè);教學(xué);改革

【中圖分類號】G【文獻標(biāo)識碼】B

【文章編號】1008-1216（2019）12B-0099-03

生物信息學(xué)（bioinformatics）是20世紀(jì)80年代末，隨著人類基因組計劃的啟動而興起的一門發(fā)展?jié)摿薮蟮慕徊鎸W(xué)科，通過對生物學(xué)實驗數(shù)據(jù)的獲取、加工、存儲、檢索與分析，揭示數(shù)據(jù)所蘊含的生物學(xué)意義。生物信息學(xué)作為生物大數(shù)據(jù)分析的重要工具，有助于增加人類對疾病的認(rèn)識和掌控，也利于促進生物、醫(yī)學(xué)事業(yè)的發(fā)展。因此，相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)人才能否熟練掌握生物信息學(xué)知識顯得尤為重要。由于生物信息學(xué)發(fā)展歷程較短，各高校師資力量及教學(xué)設(shè)施等參差不齊，致使大部分院校的生物信息學(xué)課程建設(shè)仍處于不斷探索階段，本文主要針對生物信息學(xué)課程建設(shè)中遇到的問題進行初步探討，以提高課程建設(shè)質(zhì)量。

一、生物信息學(xué)教學(xué)存在的問題

（一）生物信息學(xué)專業(yè)技術(shù)人才稀缺

為適應(yīng)時代發(fā)展需求，全國各大高校相繼加快了生物信息學(xué)課程建設(shè)。生物信息學(xué)是一門多學(xué)科交叉的學(xué)科，這就要求從事生物信息學(xué)教學(xué)的教師除了有專業(yè)的生物信息學(xué)知識外，還能熟練掌握相關(guān)交叉學(xué)科的知識，但由于這種綜合型教學(xué)人才較少，給各高校開展生物信息學(xué)教學(xué)造成了一定困難。

（二） 學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)知識薄弱

生物信息學(xué)是一門集數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)、分子生物學(xué)等多學(xué)科交叉的學(xué)科，理論知識綜合性較強，因此，對于學(xué)生而言，必須掌握相應(yīng)的多學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)知識，才能很好地掌握生物信息學(xué)理論知識。但因大部分學(xué)生不具備多學(xué)科交叉學(xué)習(xí)的綜合學(xué)習(xí)運用能力，導(dǎo)致其不能很好地掌握生物信息學(xué)知識，因此喪失了學(xué)習(xí)興趣，影響了學(xué)習(xí)效果。

（三）教學(xué)思想落后

隨著生物信息學(xué)在國內(nèi)的快速發(fā)展，各大高校高度重視生物信息學(xué)課程的建設(shè)，因教學(xué)思想相對落后，在教學(xué)設(shè)計中基本采用傳統(tǒng)的教授法，僅以驗證理論課所講授的內(nèi)容為目的，缺乏針對學(xué)生特點的教學(xué)設(shè)計;講授內(nèi)容單調(diào)，常采用手把手的教學(xué)方法，忽視了對學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)，大大降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;生物信息學(xué)實踐教學(xué)薄弱，大部分時間用于理論教學(xué)，忽略了實踐的重要性，且生物信息學(xué)課程的內(nèi)容嚴(yán)重落后于生物信息學(xué)學(xué)科的發(fā)展。

二、生物信息學(xué)教學(xué)改革方向

（一）教學(xué)內(nèi)容前沿化

生物信息學(xué)課程以學(xué)生為主體，將“教、學(xué)、研”三者合一，通過充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，將理論知識與實踐相結(jié)合，對培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有重要意義，教師可參考不同的教材和最新網(wǎng)絡(luò)軟件，根據(jù)學(xué)生專業(yè)性質(zhì)不斷完善和豐富教學(xué)內(nèi)容，使生物信息學(xué)的教學(xué)安排合理化、前沿化。本科階段的學(xué)生不僅需要清晰地掌握計算機軟件算法等數(shù)學(xué)細(xì)節(jié)，更多的是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用生物信息學(xué)原理和方法分析以及解決問題的能力，以及對生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫的簡單應(yīng)用。如：生物信息學(xué)的概念及發(fā)展歷史，常用生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫類型及其檢索方式。隨后，進入生物信息學(xué)的實踐和應(yīng)用階段，最后延伸到最新的生物信息學(xué)前沿課題的介紹。教學(xué)內(nèi)容包括以基本理論、基本知識、基本技能為主要內(nèi)容的核心模塊及以學(xué)科研究進展及發(fā)展趨勢為主要內(nèi)容的延伸模塊。這種核心模塊和延伸模塊相結(jié)合的教學(xué)模式除了能讓學(xué)生掌握課本知識以外，還能充分利用生物信息學(xué)網(wǎng)站等公共網(wǎng)絡(luò)資源，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更好地讓學(xué)生了解本學(xué)科研究熱點及未來發(fā)展方向。

（二）教學(xué)方法多樣化

結(jié)合本校的專業(yè)性質(zhì)，學(xué)習(xí)其他高校優(yōu)秀的生物信息學(xué)教學(xué)模式，理論與實際相結(jié)合，從本質(zhì)上提高教學(xué)質(zhì)量。充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，改善傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)模式，開展多元化教學(xué)方法。如：開放式教學(xué)法、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法、專題研究型教學(xué)法等，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加快培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的步伐。

1.開放式教學(xué)法。

除教材之外，要求學(xué)生展開大量的擴展閱讀，如：閱讀生物信息學(xué)相關(guān)文獻、研究了解典型案例，關(guān)注最新的科研動態(tài)，拓寬學(xué)生的知識面。會議報告、期刊論文、專業(yè)網(wǎng)站和數(shù)據(jù)庫均為生物信息學(xué)研究的重要信息資源。教師要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容多提問題，給學(xué)生探索知識的機會和時間。

2.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法。

課堂上，教師僅介紹生物信息學(xué)的基本內(nèi)容，如：生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫的使用，課堂上教師僅講解數(shù)據(jù)庫的發(fā)展、內(nèi)容和重要工具等基本信息，對于數(shù)據(jù)庫的具體檢索方法及分析功能則通過課后小組討論進行，之后再返回課堂，教師再對檢索結(jié)果進行取舍、總結(jié)及評價。這種教學(xué)模式避免了傳統(tǒng)教學(xué)中“灌輸式”的弊端，在教學(xué)的過程中能真正地做到以學(xué)生為主體、教師僅為組織者的開放型教學(xué)模式。

3.專題研究型教學(xué)模式。

根據(jù)學(xué)生的專業(yè)性質(zhì)及學(xué)科發(fā)展的前沿方向，設(shè)置不同的研究型教學(xué)模式，即教師根據(jù)學(xué)生的專業(yè)性質(zhì)或?qū)W生的興趣愛好，講解不同類型的生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫，再根據(jù)學(xué)生對數(shù)據(jù)庫知識的掌握程度，將學(xué)生分為不同的研究小組并給予不同的研究課題，定期組織學(xué)生開展研討會，在會上探討學(xué)生們的研究成果及在研究過程中遇到的難題，加強學(xué)生與教師之間的交流，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。待研究結(jié)束后，以答辯的形式組織學(xué)生進行研究成果展示，提高學(xué)生的語言表達能力并增加自信心;成果展示的過程中，不同的研究小組還可以進行組間交流，既能掌握本組的研究內(nèi)容，還能了解其他研究小組的研究內(nèi)容，擴展大家的知識面，學(xué)習(xí)他人的優(yōu)點，彌補自己的不足，促進大家共同發(fā)展。最終，教師根據(jù)整體的研究過程，給予學(xué)生綜合評定。在整個教學(xué)過程中，一直注重培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)科技創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。

（三）考核方式靈活化

基于生物信息學(xué)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式的多樣性，其考核方式應(yīng)靈活多樣，要區(qū)別傳統(tǒng)的卷面考核方式，主要以考核學(xué)生的實踐創(chuàng)新或科研能力為主。如：利用互聯(lián)網(wǎng)資源，應(yīng)用某種生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫進行設(shè)計引物，完成某種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)預(yù)測，對某種序列進行對比分析，生物信息學(xué)最新研究動態(tài)介紹等，并根據(jù)課堂表現(xiàn)給予綜合評價。

（四）師資隊伍系統(tǒng)化

要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力，首先必須有掌握先進生物信息學(xué)知識的研究型及創(chuàng)新型教師。教師應(yīng)緊跟生物信息學(xué)發(fā)展步驟，及時提高自身生物信息學(xué)素養(yǎng)以及處理生物信息學(xué)問題的能力，還要擅長現(xiàn)代教學(xué)方法及教學(xué)模式，才能成為具有綜合素質(zhì)的新型教師;教師還應(yīng)到生物信息學(xué)實力較強的高?；蚩蒲性核鶎W(xué)習(xí)、進修，學(xué)習(xí)其他高校成功的教學(xué)模式及教學(xué)方法;或參加關(guān)于生物信息學(xué)的相關(guān)培訓(xùn)，了解生物信息學(xué)的最新科研動態(tài)及研究成果;在加強培養(yǎng)優(yōu)秀的生物信息學(xué)教師的同時，還要加強實力卓越的生物信息學(xué)團隊的建設(shè)，團隊教師之間可相互彌補不足、團結(jié)協(xié)作，更好地促進生物信息學(xué)課程發(fā)展建設(shè)，培養(yǎng)出更加優(yōu)秀的綜合型生物信息學(xué)人才。

（五）科研成果轉(zhuǎn)化于教學(xué)

在不斷發(fā)展的教學(xué)模式中，教學(xué)與科研是密不可分的，教學(xué)為科研打下良好的基礎(chǔ)，而科研又使教學(xué)的內(nèi)容更加豐富，所以教師在教學(xué)的同時，還要結(jié)合生物信息學(xué)研究的熱點問題，指引學(xué)生科研方向，在完成教學(xué)任務(wù)之外，培養(yǎng)學(xué)生獨立或小組完成小的科研項目，真正做到教學(xué)與科研相結(jié)合，理論與實踐相結(jié)合，將學(xué)生培養(yǎng)成具有創(chuàng)新思維的新型人才。

三、結(jié)束語

知識與能力齊升，教學(xué)與科研結(jié)合，探索新的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式，以培養(yǎng)出適應(yīng)學(xué)科發(fā)展的新一代綜合型、創(chuàng)新型人才。在大數(shù)據(jù)背景下，“互聯(lián)網(wǎng)+”時代培養(yǎng)生物信息學(xué)人才已是醫(yī)學(xué)教育“面向未來”的當(dāng)務(wù)之急。該課程建設(shè)和教學(xué)實踐改革將為實踐性較強的課程以及一些新型交叉學(xué)科的課程建設(shè)提供參考。

基金項目：內(nèi)蒙古自治區(qū)教育科學(xué)研究“十三五”規(guī)劃課題（項目編號：NGJGH2018295）;內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)2018年高等教育教學(xué)改革研究項目（項目編號：NYJXGG2018058）。

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