生物信息學的基本概念精選(九篇)
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第1篇：生物信息學的基本概念范文
關鍵詞：大數據；生物信息學；教學探索
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）29-0210-02
一、引言
生物信息學是由生物學與數學、計算科學交叉形成的前沿學科，主要通過研發并應用計算機技術及數學與統計方法，對海量生物數據進行管理、整合、分析、建模，從而解決重要的生物學問題，闡明新的生物學規律，獲得傳統生物學手段無法獲得的創新發現。生物信息學是當今生命科學和自然科學的重大前沿領域之一，是多學科之間的交叉領域。因此，做好生物信息學教學工作對提高生物信息學研究水平具有重要的理論和實踐意義。
隨著高通量測序數據的大量出現，生命科學已經進入到大數據時代，生物信息學研究的重點將轉移到組學的研究上。相應地，生物信息學教學的重點也要從單個基因的分析轉向多個基因甚至在組學水平的分析。在生物大數據背景下，對生物信息學專業的人才需求也將越來越大。本文結合生物大數據的特點和教學經驗，談談目前生物信息學教學中存在的問題，并針對這些問題提出自己的建議和方法。
二、生物大數據的特點
“大數據”一詞最初起源于互聯網和IT行業，它具有數據量大、數據多樣化、高速、有價值等特點。生物大數據不僅帶有“大數據”的特點，而且具有生物數據自身的特性，具體表現在：
1.數據量大：全球每年生物數據總量已經達到EB量級，完整的人體基因組有約30億個堿基對，個體化基因組差異達6百萬堿基。同時由于高通量測序成本的下降，目前大量的生物物種得以全基因組范圍的基因組從頭測序、重測序以及轉錄組測序，積累了大量的生物數據。
2.數據種類多：由于測序儀器種類繁多，產生的測序數據格式也各不相同。除高通量測序產生的基因組和轉錄組數據外，另外還有蛋白組、代謝組、表型組、相互作用組的序列數據和結構數據。
3.數據增速快：這主要體現在數據的急劇增長速度上，幾乎每一周都有關于某一物種的全基因組或者轉錄組測序的信息。尤其是隨著新一代測序技術的發展，更大數量級的基因組數據產出日漸增加――每臺高通量的測序儀每天可產生約100GB的數據。
4.數據價值高：隨著生物信息學的發展，越來越多有價值的信息可從生物數據中挖掘出來，這些價值不僅體現在生物科研領域，而且已應用于農業和醫學等領域。
三、大數據背景下生物信息學教學中存在的問題
經過多年的發展，生物信息學教學雖然有了一定的提高和改善，但還存在一些問題，主要表現在：
（一）課程設置不合理
生物信息學是由生物學與數學、計算科學交叉形成的前沿學科，對生物背景的學生來說，需要掌握計算機和數學特別是統計學方面的知識和技能。但由于受課程設置的影響，很多學校只把C語言作為計算機的必修課，而沒有在大一或者大二年級開設概率論和數理統計，并且生物統計學等課程也只是在大三或者大四才作為選修課或者限定選修課來開設的，造成部分開課專業學生的數理基礎比較薄弱，因此在后續學習中存在一定的困難。
（二）教材內容不夠全面
由于生物信息學發展日新月異，各種分析生物大數據的算法、方法和軟件層出不窮，并且其更新換代是非常快的，而國內外相關教材的內容不夠全面，并且其更新速度較慢，不能緊跟生物信息學的最新發展，造成教師在授課時要綜合多本生物信息學教材的內容，不利于學生對生物信息學內容的全面掌握，從而制約了生物信息學教學的發展。
（三）教師的教學方法單一
生物信息學課程目前雖然在很多院校已經開設，但由于該學科對教師的授課水平和學生的學習能力要求較高，目前多數學校對于生物信息學的授課方式還是以教師講授為主的填鴨式教學方式。隨著大數據時代的到來，傳統的教學方式和方法遠不能滿足生物信息學教學的需要。
四、生物大數據背景下生物信息學教學的建議和方法
為了適應大數據背景下生物信息學的教學形勢，針對目前教學中存在的問題，作者結合自己的教學實踐，建議從以下5個方面改進和提高生物信息學教學。
（一）合理設置基礎課，強化基礎理論
生物信息學是一門交叉性很強的學科，以復雜而強大的理論體系作為支撐，所涉及的內容包括計算機編程、信息檢索以及數據庫技術等。為了讓學生學好生物信息學這門課程，各院校可以合理設置生物信息學的專業基礎課，將生物信息學課程定位在大三或者大四年級學生，在大一、大二年級做好高等數學、數據庫原理以及Perl語言等與之相關課程的教學工作，這些學生在掌握了一些與生物信息學相關的基礎理論知識后，其對生物信息學的學習能力和理解能力才會有較大的提高。此外，學校要鼓勵學生了解國內外有關大數據和生物信息學技術的發展趨勢，并推薦有代表性且通俗易懂的文章和書籍，以強化學生的基礎理論體系，為生物信息學的學習提供必要的知識儲備
（二）培養大數據意識，加強對大數據分析的科學素養
生命科學研究已經進入到大數據時代，生物大數據的挖掘已經在農林科學、醫學等領域產生巨大的效益，所以我們要培養學生樹立大數據思維意識，全面認識生物大數據帶來的機遇和挑戰。生物信息學以生物數據為對象展開分析，它同時具備具體性和抽象性的特點。具體性是指以數據為對象挖掘出的生物學知識是客觀存在的，其對生物學規律的解釋性較強；抽象性是針對生物信息學中的理論和方法而言的，一般要求學生具有一定的生物信息學專業基礎。在進行生物信息學教學時，要激發學生的學習興趣，逐漸培養學生的大數據意識，規范學生對大數據分析的基本方法。可以通過實例，讓學生參與到具體的生物信息學分析中去，以便理解生物信息學數據分析的基本操作流程，并在業余時間開展生物大數據在農業和醫藥行業成功應用的案例調查，以便激發學生利用生物信息學手段分析大數據的熱情。
（三）優化教材內容，精心安排教學內容
鑒于目前生物信息學發展速度快，而國內外相關教材的更新速度較慢，所以要求在生物信息學教材的選取方面要下大力氣，并且在授課時整合各個教材的優點。一般在生物信息學授課中整合以下三本書的內容：David W. Mount編寫的《Bioinformatics Sequence and Genome Analysis》、李霞主編的《生物信息學》以及陳銘編寫的《生物信息學》。
在教學過程中，為了使學生在有限的課堂教學時間內掌握生物信息學課程的主要內容，首先要優化課程教學體系，統籌安排教學內容，在生物信息授課中要抓住以下兩條主線：序列―結構―功能―進化；基因組―轉錄組―蛋白組―相互作用組―代謝組，多組學貫穿。同時針對不同專業的特點與人才培養目標要求，合理分配各章節的教學課時，做到突出與專業密切相關的內容重點精講。如在生物技術專業中，增加課時講授分子藥物設計章節，不僅要讓學生了解生物信息學與分子藥物設計的關系，而且要讓學生掌握計算機輔助藥物設計的理論方法以及軟件操作。因此，以生物信息學教學內容的兩條主線為依托，緊密圍繞各專業的培養目標，做到理論聯系實際，構建的教學體系和教學內容既能讓學生掌握學科的知識理論體系，又有利于培養學生理解、分析、運用學科知識解決實際問題的能力。
（四）合理選用教學方法，提高教學效果
實踐表明，不同的教學內容采用不同的教學方法授課可以收到良好的教學效果。為實現生物信息學課堂教學目標，完成相應的教學任務，教師要根據每堂課的教學內容，采用合適的教學方法，調動學生學習的積極性和主動性，提高課堂教學效果。可以從解決問題的角度出發進行理論教學。在理論課教學中，如果仍沿用傳統的灌輸式教學模式，肯定達不到預期的教學效果。課堂教學還可以根據需要，適時融入案例教學、問卷調查、多媒體展示、影片教學等方法，提高實際教學效果，培養學生的綜合素質和創新思考能力。
上機實習注重發揮學生的主觀能動性。生物信息學是一門實踐性很強的課程，上機實習是教學的重要環節，它不但能夠幫助學生更好地理解理論課所學知識，而且能夠提高學生運用生物信息學的理論和方法解決實際問題的能力，對培養學生獨立思考能力、觀察能力、動手能力起著重要作用，更是培養學生創新能力的重要途徑。
（五）理論和實踐相結合，注重考核的靈活化
生物信息學是一門融合了多個學科的實踐性很強的課程，對應的考核方式應該與其他專業課程有所區別，其最終的成績不應該只以理論課考試的成績為準。理論知識的考核注重學生對生物信息學基本概念、分析流程和主要分析算法的掌握情況，主要以試卷考核的方式為主，采用統一考核方式和評判標準。對于上機技能的考核，主要強調的是學生對不同類型數據進行分析時應掌握的相關軟件使用技能的考查，也應納入到學生的成績考核中，我們認為理論考試占70分、實習成績占30分是一個好的評價方式。
五、結束語
大數據背景下對生物信息學的教學提出了新的更高的要求。本文針對《生物信息學》教學中存在的問題，結合自己的教學經歷對改進生物信息學教學和方法進行了一些探討。本文認為要做好大數據時代的生物信息學教學，要從強化基礎理論、培養大數據意識、精心設計教學內容、創新教學方法和改革考核評價體系等五個方面來開展和抓好生物信息學教學。
參考文獻：
第2篇：生物信息學的基本概念范文
關鍵詞： 離散數學 簡介 應用
1.離散數學的簡介
離散數學是現代數學的一個重要分支，是計算機類專業的重要課程。它以研究離散量的結構及相互間的關系為主要目標，研究對象一般是有限個或可數個元素，因此離散數學可以充分描述計算機學科離散性的特點。它是傳統的邏輯學、集合論（包括函數）、數論基礎、算法設計、組合分析、離散概率、關系理論、圖論與樹、抽象代數、布爾代數，計算模型（語言與自動機）等匯集起來的一門綜合學科。該課程主要介紹離散數學的各個分支的基本概念、基本理論和基本方法。這些概念、理論及方法大量地應用于數字電路、編譯原理、數據結構、操作系統、數據庫系統、算法的分析與設計、人工智能、計算機網絡等專業課程中；同時，該課程提供的訓練有益于學生概括抽象能力、邏輯思維能力、歸納構造能力的提高，有利于學生嚴謹、完整、規范的科學態度的培養。
2.離散數學在其他學科的應用
2.1數理邏輯在人工智能中的應用
人工智能是計算機學科一個非常重要的方向。離散數學在人工智能中的應用，主要是數理邏輯部分在人工智能中的應用，包括命題邏輯和謂詞邏輯。命題邏輯就是研究以命題為單位進行前提與結論之間的推理，而謂詞邏輯就是研究句子內在的聯系。人工智能共有兩個流派：連接主義流派和符號主義流派。在符號主義流派里，他們認為現實世界的各種事物可以用符號的形式表示出來，其中最主要的就是人類的自然語言可以用符號進行表示。語言的符號化就是數理邏輯研究的基本內容，計算機智能化的前提就是將人類的語言符號化成機器可以識別的符號，這樣計算機才能進行推理，才能具有智能。由此可見，數理邏輯中重要的思想、方法及內容貫穿人工智能的整個學科。
2.2圖論在數據結構中的應用
離散數學在數據結構中的應用，主要是圖論部分在數據結構中的應用，其中樹在圖論中占著重要的地位。樹是一種非線性數據結構，在現實生活中可以用樹來表示某一家族的家譜或某公司的組織結構，也可以用它來表示計算機中文件的組織結構，樹中二叉樹在計算機科學中有著重要的應用。二叉樹中三種遍歷方法：前序遍歷法、中序遍歷法和后序遍歷法，均與離散數學中的圖論有密不可分的關系。
2.3離散數學在生物信息學中的應用
生物信息學是現代計算機科學一個嶄新的分支，是計算機科學與生物學相結合的產物。目前，美國有一個國家實驗室Sandia國家實驗室，主要進行組合編碼理論和密碼學的研究，該機構在美國和國際學術界有很高的地位。另外，由于DNA是離散數學中的序列結構，美國科學院院士，近代離散數學的奠基人Rota教授預言，生物學中的組合問題將成為離散數學的一個前沿領域。而且IBM公司將成立一個生物信息學研究中心。在1994年，美國計算機科學家阿德勒曼公布了DNA計算機的理論，并成功地運用DNA計算機解決了一個有向哈密爾頓路徑問題，這一成果迅速在國際產生了巨大反響，同時引起了國內學者的關注。DNA計算機的基本思想是：以DNA堿基序列作為信息編碼的載體，利用現代分子生物學技術，在試管內控制酶作用下的DNA序列反應，作為實現運算的過程；這樣，以反應前DNA序列作為輸入的數據，反應后的DNA序列作為運算的結果，DNA計算機幾乎能夠解決所有的NP完全問題。
2.4離散數學在門電路設計中的應用
在數字電路中，離散數學的應用主要體現在數理邏輯部分的使用。在數字電路中，廣于使用的邏輯代數即為布爾代數。邏輯代數中的邏輯運算與、或、非、異或與離散數學中的合取，析取、否定、異或（排斥或）相對應。數字電路的學習重點在于掌握電路設計技術，在設計門電路時，要求設計者根據給出的具體邏輯問題，求出實現這一邏輯功能的邏輯電路。
總之，離散數學無處不在，它的主要應用就是在各種復雜關系中找出最優的方案。離散數學完全可以看成是一門量化的關系學，一門量化了的運籌學，一門量化了的管理學。現在我國每一所大學的計算機專業都開設離散數學課程，正是由于離散數學在計算機科學中的重要應用，因此可以說沒有離散數學就沒有計算機理論，也就沒有計算機科學。所以應努力學習離散數學，推動離散數學的研究，使它在計算機中有著更廣泛的應用。
參考文獻：
[1]朱家義，苗國義，等.基于知識關系的離散數學教學內容設計[J].計算機教育，2010（18）：98-100.
[2]方世昌.離散數學.西安電子科技大學出版社，1985.
[3]陳敏，李澤軍.離散數學在計算機學科中的應用[J].電腦知識與技術，2009，5（1）：251-252.
第3篇：生物信息學的基本概念范文
蒙語授課“生物統計學”課程教學團隊有能力建設課程系列教材菊林花教授自1982年就用蒙漢雙語講授“生物統計學”、“生物統計附試驗設計”、“試驗設計”等課程。多次出國學習，積累了30年的豐富經驗，在2012被評為校級名師。金鳳副教授自1985年開始用蒙漢雙語講授“生物統計學”、“生物統計附試驗設計”、“試驗設計與統計分析”等課程，已有28年教學經驗。自1988年開始自編、參編、主編多部教材的豐富經驗。2009～2010年在日本京都大學農學部統計教研室與佐佐木教授共同研究完成了“地方品種遺傳參數估計模型”。玉榮講師自2004年以來用蒙漢雙語講授"生物統計附試驗設計"、"試驗設計與統計分析"等課程。2010年到中國農業大學研修學習，積累了可喜的教學經驗。教材是有效補充課堂內容的工具、技術手冊，要及時關注本領域科學發展的前沿動向生物統計學是一門探討如何從事生物學研究的設計、取樣、分析、資料整理與推論的科學，它作為邊緣交叉學科，已經在生態環境保護、生物資源保護與利用、畜禽生態學研究、分子生物學研究、高科技農業研究、生物制藥技術、流行病規律研究與探索、畜禽數量遺傳學研究、畜禽遺傳繁育、生物信息學研究等領域有著廣泛的應用。目前基因組學，蛋白質組學與生物信息學的蓬勃發展，使得“生物統計學”在這些突破性生物科技領域上扮演著不可或缺的角色。在課程建設中，隨時注意增加生物統計在前沿領域研究應用的內容，增強課程的活力，提高教師和學生面向生物產業時的解決實際問題的能力。傳統的統計學教學模式主要以課堂講授為主，以教師為主體和中心，教師是主講者，學生被動接受，教學效果主要取決于教師的課堂組織能力與語言表達能力。從我講授蒙漢語“生物統計學”課程28年的教學實踐經驗看，課堂上老師講授，學生做筆記的教學模式存在一定的缺陷，阻礙了學生獨立分析與解決實際問題能力，影響了學生真正掌握統計分析的方法。因此，我們在生物統計學教學過程中結合高校自主學習為主的教育特點，充分利用學生課余時間，將傳授知識和提高素質有機結合起來，摸索出一套對教學內容有效補充作用的教材，同時可作為少數民族地區科技工作者從事科學研究的工具。
蒙語授課“生物統計學”教學團隊主編、參編的蒙漢雙語系列教材
1．金鳳、菊林花主編的蒙文版教材《生物統計學》2000年由內蒙古大學出版發行。是根據1999年修訂的全國高等農林院校本科教學大綱，依據同年11月召開的全國農林院校教材會議上討論的動物科學、動物醫學專業教材編寫大綱編寫的。是動物科學、動物醫學專業的本科生必修課程教材。當時在內容的編排上也相應照顧到了生物工程、食品工程等專業的需要，將案例和例題略加增刪或改動，并對個別專題內容加以補充。因此，本教材在2008年前一直作為生物工程、食品工程試用教材。教材的編寫，保持本學科的系統性和科學性的前提下，力求做到內容的先進性與針對性的統一，循序漸進、簡明易懂，特別注重了對學生的動手能力的培養。各章都有明確的教學目標，介紹本課程中的基本概念、著重對基本分析方法的詳細介紹，每一種分析方法都有相應的例題，其過程詳細，步驟完整。每章后配有習題，供讀者實踐。一直用作為畜牧獸醫專業成人教育、自學考試教材。2004年，該選題被內蒙古大中專蒙古文教材編審委員會審批為“普通高等教育‘十一五’規劃教材”。為了使其成為名副其實的規劃教材，以及貫徹落實教育部有關教改精神，進一步提高教材質量，使“生物統計學”課程教材符合新形勢下的教學要求及國家教委新制訂的課程教學基本要求，在廣泛征求兄弟院校如內蒙古大學、內蒙古民族大學的相關老師的意見基礎上，總結以往成功經驗，采納有關兄弟院校師生的建議，并針對使用中存在的問題，對《生物統計學》教材進行了全面修訂。2．金鳳、何金山(內蒙古大學)主編的蒙文版教材《生物統計附試驗設計》2004年由內蒙古大學出版社出版發行。本教材在2008年內蒙古大中專蒙古文教材評比中獲優秀獎。與《生物統計學》教材相比較，新版教材保證了學科的系統性、完整性和實用性，突出體現了本課程的先進性、技能性與前沿性。具體內容如下:對第一章、第二章的內容做了次序上的調整。第三章“平均數、標準偏差、變異系數”改為“數據特征值”。第四章補充了二項分布應用案例。第五章“兩個樣本平均數差異顯著性檢驗”改為“假設檢驗”。第六章方差分析的第四節中增加了兩個因素系統分組方差分析方法。第七章第二節中增加了檢驗是否符合某種分布的案例題。第八章第四節增加了直線相關與直線應用案例。第九章第三節增加了案例分析。第十章第十一章分別增加了對應案例。第十二章試驗設計原理與常用方法(新增)。第十三章常用統計應用程序簡介(新增)。該教材及時引入了現代運算工具，將常用的設計與分析方法與優秀統計應用軟件融為一體，使統計知識與計算機應用有機結合，為生物統計學技術的實際應用提供了方便與快捷的手段。已經連續8學年在10多個專業1000多人中使用，被相關專業師生廣泛采用，反響良好，已多次印刷，為生物統計學課程教學質量的提高做出了積極貢獻。目前，本教材已被列入自治區規劃教材。它的出版不僅解決了內蒙古農業大學蒙語授課“生物統計學”課程學生和內蒙古民族大學畜牧專業蒙語授課學生的資料問題，而且可作為牧區畜牧獸醫技術工作者、動物科學研究者、動物醫學研究者及相關專業研究生、博士生用來進行整理分析復雜的生產一線數據并找出數據潛在的規律提供參考書。3．金鳳、成格爾、玉榮主編的全國高等學校蒙文版教材《試驗設計與統計分析方法》2008年由內蒙古大學出版社出版發行。隨著科學事業的發展，“統計學”已大步跨進了一個又一個相關學科領域，而每個學科領域在其自身發展過程中都會產生大量的數據，需分析揭示其內在規律。統計學作為分析方法，食品科技工作者越來越清醒地認識到其重要性，開設“食品試驗設計與統計分析方法”課程。目前為止，蒙文版教材《試驗設計與統計分析方法》是唯一的一個專門給蒙語授課食品科學專業學生所使用的“統計學”類教材。同時也是那些從事相關專業的技術工作者的理想參考用書。4．金鳳參編國家十一五規劃教材《食品試驗設計與統計分析》(漢文，第二版)，2010年由中國農業大學出版社出版發行。承擔第七章的編寫，該教材為目前我校食品科學各專業課程教材。5．金鳳參編國家十一五規劃教材《生物統計附試驗設計》(漢，第四版)，2008年由中國農業出版社出版發行。它榮獲全國高等農業院校優秀教材獎。承擔第三章、第四章的編寫，該教材為目前我校動物科學、動物醫學、生物工程等院系課程教材。6．金鳳參編全國統編教材《田間試驗與統計分析》(漢文，第二版)，2008年由科技出版社出版發行。承擔第十一章的編寫，該教材為目前我校農學、生態環境等學院課程教材。7．金鳳參編面向21世紀教材《生物統計學》(漢文)，2005年由內蒙古大學出版社出版發行。承擔第六章的編寫，該教材為內蒙古農業大學(生物制藥)、內蒙古大學、內蒙古師范大學相關課程教材。8．金鳳參編國家十一五規劃教材《生物統計附試驗設計》(漢文，第三版)，2002年由農業出版社出版發行。承擔第四章編寫，該教材為2008年前我校動物科學、動物醫學、生物工程等院系課程教材。9．金鳳主編校級教材《統計分析SAS應用上機指導書》(漢文)，2010年內蒙古農業大學出版。該教材為目前我校動物科學、動物醫學、生物工程、食品科學各專業學生的上機實踐教材。
本系列教材主要解決的教學問題
1．“生物統計學”是數理統計分析方法在生物學中的應用。我們編寫教材時不僅保持本學科的系統性，知識性，而且注重了與現代計算技術的有機結合。因此解決了蒙漢雙語授課學生因認知差異引起的教學效果有差異的問題。2．雖然電子課件因其信息量大而受到大家好評，但是學生上課時更多的時間忙于抄課件，忽略了教師的講解，而教材恰可彌補多媒體教學的這些不足。有了教材學生通過閱讀教材可獲得試驗設計模板與方法、經典分析案例的詳細步驟、顯著性檢驗臨界值等。3．本系列教材在輔助科研水平提升的同時，促進了科研成果進一步支撐統計分析案例教學，解決了今后修訂教材時的實際案例問題，實現了科學研究與結果統計分析相互輔助的良性循環。蒙漢雙語《生物統計學》系列教材編寫過程中不僅突出了“生物統計學”是方法論、工具論的特色，而且顧及到了蒙漢雙語授課學生的認知差異，及地區特色，內容編排上多為草原畜牧業案例，從而促進了他們的學習興趣。
教學效果及社會效益
第4篇：生物信息學的基本概念范文
【關鍵詞】科技傳播；計算主義；信息
一、計算主義視角簡介
對于意識的認識是長久以來一直困擾人們的問題。意識的本質究竟是什么？意識的運行機制是什么？這些問題一直沒有解決。無論是哲學，心理學，自然科學，都為解決意識問題進行了深刻而持久的研究。隨著科技手段的進步，意識問題的自然科學研究取向逐漸成為主流，而其中，計算主義的研究取向，是認知科學研究最基本的方向。
計算主義取向是伴隨著當代計算機科學迅猛發展而出現的一種新的研究范式，計算主義的基本思想是將意識、心智的本質以及行為與計算機程序進行類比，提出“認知的本質就是計算”這樣的基本假說，當前信息、算法和計算這些計算主義的基本概念已成為當前理解人的生命及意識本質的重要概念。[1]
這種思潮，隨著人工智能、生物信息學、量子計算、元胞自動機理論等的產生和發展，開始廣泛的滲透到各個科學領域，繼而發展為一種哲幾乎遍及所有科學和哲學領域的超范式，即構成物質世界的基本要素是計算或信息流，世界的全部內容是信息從一個部分傳遞到另一個部分的過程。
計算主義實際上已經滲透到宇宙學、物理學、生物學乃至經濟學和社會科學等諸多領域。計算或者算法不僅成為人們認識自然、生命、思維和社會的一種普適的觀念和方法,而且成為一種新的世界觀。[2]
科技傳播是基于傳播學而集中研究科學技術傳播的學科，以計算主義的視角，對科技傳播進行認識和研究，在一定程度上，可以拓展和加深對科技傳播的最根本的理解。
二、科技傳播的四個要素
傳播是人類社會廣泛存在的現象，可以說，自人類出現，傳播就一直存在于人類社會之中。傳播現象也許是人類認識索要面對的最為復雜的對象之一。以傳播為研究對象的傳播學是20世紀出現的社會科學，傳播學的研究范圍十分廣泛，經過多年發展，傳播相關的歷史研究，心理學研究，社會學研究，乃至傳播方式的物理學研究以及上升到哲學高度的語言哲學研究等，與傳播相關的領域的研究幾乎已經面面俱到，而科技傳播的研究因為局限于傳播科技知識，較人類的一般傳播要簡單一些，雖然科技傳播具有不同于傳播學研究領域的特殊性，但是作為一種傳播的過程，傳播學的基本理論還是適用的。
人類的傳播是一種交流和交換信息的行為。一個基本的傳播過程由傳播者、傳播內容、傳播渠道與傳播媒體和受傳者四個要素構成。[3]信息在四要素之中的傳遞，構成了一個傳播的過程。對這四大要素的分析是認識、理解和研究科技傳播活動和科技傳播現象的出發點。而如果要做一個最根本的認識，需要先對信息進行解讀。
在人類的社會傳播過程中，信息是符號和意義的統一體。符號簡要的說，是信息的外在形式和物質載體，而意義本身是抽象和無形的，但可以通過如語言及其他符號得到表達和傳遞，一個符號和其攜帶的意義構成信息。人類最基本和最主要的符號，就是語言。
語言是一套完整和較完善的符號體系。在計算主義的視角下，可以這樣認為，語言的符號體系是一種人類意識可以理解的算法，人類實際上通過這樣一種算法，來理解和處理信息所包含的意義。而只有在這樣一種人類可以理解的算法內，意義才得以存在。比如一個徹底陌生的自然物，我們不妨利用數學的方式定義為x，對于人類而言，在認識它的形狀和與外界的作用之前，它毫無意義，而認識它并認識它與外界的作用，實際上經歷了將這些關系編譯為人類可以理解的形式，比如，稱之為“費米子凝聚態”，這不僅是一個單純的符號，這個符號承載了對應物的信息，也就是人類對它的認識。這個過程發生的，可以說是人類建立了一套算法，來認知這個東西。同樣的，所有的信息，只有經過人類可理解的算法處理之后，才具有對人類而言的意義。為什么經過這樣的過程，信息就可以被理解？傳播學中，認為語言的理解是一種語義契約，基于這種達成的共識，語言得以被普遍理解。這其實可以理解為一種算法。可以借用計算機領域的一個常見術語，格式化。在計算機中，硬盤經過格式化才能作系統識別，這一過程，與人類的認知過程有些類似。
那么，傳播的四個要素，分別在這種理解中是怎樣的呢？
傳播者是指信息的提供者，亦即向受眾傳播信息的一方。在科技傳播中，傳播者的地位極其特殊，尤其是科技知識最初的發現或發明者，這個角色的特殊在于，他首先使對本對人類毫無意義的東西，進入到人類的可理解的范圍中，也可以說，是建立了一種新的算法，將信息進行了編碼。
科技傳播中的傳播者一般分為兩種基本類型，職業化的傳播者和非職業化的傳播者。本文認為，傳播者可以分為兩種，傳播內容的首創者和首創者之外的傳播者。二者的區別將在后面闡述。
傳播內容是流動在科技傳播過程中的科技知識信息。在本文中可以理解為包含了科技知識意義的算法。
傳播渠道與傳播媒體涉及到傳播的具體過程和傳播媒介，實際上，是可以認為是信息的等價變換，后文將闡述。
受傳者又稱為受眾，是與傳播者相對的信息接受者。受傳者最重要的特點是學習能力。在本文的語境中，學習能力是指解碼的能力，通過對符號的解碼，得到符號所攜帶的意義。
一個科技傳播的過程，具體是怎樣發生的呢？
三、科學傳播的模式
對于傳播的模式，在傳播學史上，學者們曾建立了很多種模式。但這些模式都是基于上述四個要素的。本文結合拉斯韋爾的5w模式、奧斯古德與施拉姆的循環模式和賴利夫婦的系統模式提出一種稍作改進的模式，見圖1。
最初的傳播者將沒有意義的信息進行編碼，也就是從無意義進入到人類語言中，使之變為在人類的語言契約下能夠理解的形式，這一過程實際是一中算法的等價變換，換句話說，這些信息的意義，也就在于傳播者進行了怎樣的編碼。
在語義契約的約束下，傳播內容傳遞給了受眾，如果受眾繼續傳播，那么他就是其他傳播者，所謂的職業傳播者，也就是專職負責再次傳遞信息的受眾，他們的信息來源于最初的傳播者。受眾在接觸到信息后，實際上是用語義契約進行了一個解碼，提取了其中的意義。[4]而其他傳播者可以將接受到的信息原封不動的傳播出去，但是，由于他們的專業背景，認識能力，和理解程度，尤其是職業傳播者，面對特定的受眾，通常會將接受的信息進行新的編碼，再次傳播。所謂新的編碼并沒有脫離語義契約。語言系統是一個復雜的系統。由于人們的教育程度，認識能力，專業領域的區別，往往趨向于形成在語義契約內的子系統。比如一個經濟學者和一個化學學者，他們雖然都處于一個大的語義契約下，但是由于專業原因，對于對方專業領域的信息往往接觸不多，這使得他們的專業相對封閉。那么，經濟學者們要了解某一項化學成果，往往需要進行多次的編碼解碼，使最初的專業化的信息變得能夠被他們容易的理解。
這個傳播的過程是如此繼續下去的，直到受眾不再傳播。當然，這里的受眾和其他傳播者，并不是指單一的個體，而是符合定義的人或組織的集合。
傳播的媒介，是得到傳播學著重研究的領域，媒介起到一個信息傳遞中介的作用，信息無論是以文字還是聲音還是圖像的形式得到傳播，其目的是使最初的信息能夠有效的傳播，但是，從最初的信息到媒介所包含的信息再到受眾接收到攜帶信息的媒介，這一個過程需要經過多次的解碼和編碼，由于傳播者和受眾的原因，信息也許會發生變化，其含義與最初的含義可能不同，如何確保信息的失真度最低，是科學傳播研究的問題之一。[5]
四、總結
上述分析著重強調了在科技傳播中編碼和解碼的重要作用。從計算主義的視角，對科技傳播中“科技知識信息通過跨越時空的擴散而在不同個性間實現知識共享”[4]這樣一個最核心的研究內容進行了簡單的分析。通過上述分析，可以看到，由于科技研究事業相對于人類社會來說，是相對較小和相對封閉的系統，即使是科技研究事業內部，不同領域和專業也相對封閉，這使得科技傳播的過程，需要更多的努力才能成為有效的傳播，在本文的語境中，也就是需要更多的算法的變換或編碼解碼的過程。本文試圖從最根本的層次上分析知識、信息、共享、傳播這些概念的含義，以及在科技傳播過程中它們的意義，雖然可能這種努力現在還是有些粗糙和簡陋，但是在科技傳播研究的方法上，希望能夠提供一種新的角度。
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第5篇：生物信息學的基本概念范文
關鍵詞：數學教育;教學模式;分科教學;綜合教學;學習效率
中圖分類號：G424 文獻標志碼：A 文章編號：1002-2589（2011）36-0250-06
引言
數學和其他任何科學一樣，都是伴隨著生產和其他科學技術發展而產生和發展的。在古代社會中，由于生產的需要，人們已經開始重視事物之間量與量的關系，這是數學產生的必然。現今無論是社會科學還是自然科學、數學都起著重要的作用。事實上，其他自然科學和社會科學的發展也促進和影響著數學的發展，并為數學的發展提出新的挑戰。數學教育改革的開創者、英國數學家J?彼利（J.Perry1850―1920）認為：數學的本質在于其實踐性，不只是說教一些技巧[1]，應當從自然現象或社會現象中去認識數學，由實踐去發現數學的內在本質。
就古代而言，數學是沒有分科的。例如在唐朝期間整理的《算經十書》，是對生產和生活中計算問題的經驗和技巧的總結。即使是西方的數學巨著、歐幾里德的《幾何原本》的前幾章也包含著代數的內容。由此可見，數學無論從其起源還是中外古代數學著作都沒有分科的跡象。事實上，數學從綜合走向分科只是近代數學的事情，這是數學發展的必然，但不是終結。數學各科的獨立發展是數學發展的必由之路，也是數學科學由直觀走向抽象的過程。數學從綜合走向分科獨立發展并不意味著數學各科之間的聯系越來越少，而只能說明數學的內容越來越豐富。
然而在我國高等院校的數學教學中，無論是數學專業還是非專業的學生的數學教學都是分學科進行的。由于每門課程有著大量的內容，且教學時間比較短，教師只能給學生講解一些基本概念和基本方法，沒有時間作深入的探索；再者很多學生從功利、擇業的角度看待數學的學習，認為“能過關就行”。這樣教學的直接后果就是孤立、割裂地看待數學各個學科之間的聯系，讓學生感到不同課程都是為解決特定問題而設計的方法，忽略了數學各科之間的聯系；另外分科教學模式難以激發學生的學習興趣，把數學學習變成了一種純粹的負擔；更為嚴重的是，教學與實際應用相脫離，削弱了數學的實踐性，不能有效提高學生分析問題和解決問題的能力。
基于以上情況和問題，我們提出一個改革的思路，作為數學教學改革的一個探索。本文內容安排如下：引言部分簡述了目前的大學數學教學情況和存在的問題；第二部分分析高等院校數學教育的原則和目的；第三部分包括四方面的內容：分科教學的不利影響、綜合教學的優勢，在教學中提出融合各科數學知識的教學思路；最后一部分對全文作了總結和對未來研究的展望。
一、大學數學教學原則和目的
我國現代數學家和數學教育家，中國科學院院士陳建功先生在他的《對二十世紀的數學教育》中指出：支配數學教育的目標、材料和方法，有三大原則：實用性原則、論理的原則和心理的原則[1]。我們認為如今的大學數學教育也應該遵循這三個原則。
第一個是“實用性原則”。陳先生說：“數學在日常生活中已見其有使用價值，不但如此，數學也是物質支配和社會組織之一武器，對于自然科學、產業技術、社會科學的理解、研究和進展，都是需要數學的。假如數學沒有實用，它就不應列入于教科之中”[1]，這和我們通常說的‘數學是科學的語言’道理一樣。每位大學教師都很清楚數學是很多學科學習的基礎，是其它科學分析問題解決問題不可或缺的工具，而且很多科學研究到一定深度以后，都可以歸結為某類數學問題。例如在近年來興起的新興交叉學科‘生物信息學’中，許多難以解決的問題最終可以歸結為某個數學的問題[5]。反過來，數學之所以向前發展恰恰就是其它科學在發展過程中對數學提出的挑戰，為數學的發展提供了經久不息的動力。因此數學在為其他學科提供工具的同時也為自身的發展不斷拓展了道路，這就是數學存在和發展的意義。有關數學發展與其應用性的例子很多，其中美國運籌學會的刊物《OperationsResearch》在創刊50周年紀念特刊上的文章[14]就很能說明這個問題。
第二個數學教育的原則是“論理的原則”。我國中學教育已經十分重視學生數學推理能力的培養[15]，大學教育是中學教育的繼續，教育價值也有其內在的連續性。因此，在大學數學教育中，培養大學生的推理能力和邏輯能力是必要的，這不僅是‘論理的原則’教育價值的具體體現，也是大學生走向工作崗位所必備的素質。陳建功先生指出：數學具有邏輯推理的教育價值，稱之為論理的價值，忽視數學教育論理性的原則，無異于數學教育的自殺[1]。我們從中不難看出，在大學數學教學中應當十分重視學生的邏輯推理能力。本文之所以在這里重提數學推理的教育價值，就是由于數學具有這種特殊性。數學思維可以概括為三個基本范疇：問題解決的技能、表征技能和推理技能[16]。然而在實際教學中，教師往往將教學重點放在數學結論的推理上，而忽略數學思維的前兩個技能；更有甚者，有的教師將教學的重點放在結論的應用和做題的技巧上，這無異于讓學生‘丟了西瓜，撿了芝麻’。英國著名的管理學大師查爾斯?漢迪在其名著《思想者》中指出：“好的教師只管講故事、提問題，而尋找答案則是學生自己應該做的事情。教師只能指點方向，給出建議。”[19]
“心理的原則”是數學教育的第三個原則。大學的數學教育應該站在學生的立場，順應其心理發展，才能滿足他們的真實感覺。不注重‘心理原則’的教學方式是沒有教育價值的。多數認知心理學家和數學教育家都認為：知識是通過認知主體的積極構建而獲得的，而不僅僅是通過傳遞而實現的；而且知識的獲得涉及到重新構建[17]。哈塔諾（Hatano）還發現無論是在科學史上還是認知過程中對觀念的變化尤其值得關注，這也許因為基本觀念的變化可能是最激進的智力重構[9]12-16。由此可見，學生獲得知識和其自身知識結構以及學生認知事物的基本觀念有著重要的關系。基本認知觀念決定知識重組的結構和獲得知識的效率。而學生一定時期的認知心理決定著他們此時認識事物的基本觀念，因此在大學教學中也應該順應學生的心理發展。在現實教育體制下，剛剛步入大學校園的新生，從心理上來說，往往還沒有擺脫高中階段的心理結構。說得更直接一點，我國的高中教育是高考導向的教學方式，學生的學習心理、學習方式、生活方式、知識結構都是為高考這個目標服務的，這種教學模式的直接后果就是學生的動手能力、思維的遷移能力較差。然而，大學教育是素質導向的教學方式，這種方式以提高學生的個人技能、展現學生個性為目的，讓學生在大學的校園里能夠蓬勃發展、茁壯成長，將來成為對社會和國家有用的人才。由此可見，中學教育和大學教育在這個層面上不具有連續性，而這種斷層使得剛剛步入大學校園的新生無所適從，需用一個很長的時段來磨平這兩種心理的鴻溝。這樣就要求大學教師在教學中要注意學生的心理變化和知識結構，在教學中考慮學生的心理發育階段和對大學數學的接受能力，用合理的方式來揭示深奧的、有趣的數學思想。
這三個原則是統一的，而不是對立的。大學里的數學教師應該讓學生感到數學是來自生活、生產，易于理解且具有使用價值，然后再向理論的層面深入。“心理性和實用性應該是論理性的向導”[1]。數學教育應該是使學生知道數學的發展，這里的發展包含兩個方面：一個是來自客觀世界，另一個是數學自身的發展。在數學教學過程中切不可將理論和應用割裂，然后再將理論應用到實際，這樣的教學方式使學生只能生硬地接受所學的內容，其結果必然是喪失學習的興趣。恰當的教學方式應該是把數學的概念和方法應用于實際問題的分析和解決，這樣學生自然會產生索取理論和知識的欲望，使學生能夠主動地學習。
進入二十一世紀以后，人類對許多事物的看法都在發生著潛移默化的變化，物理、天文、化學等科學已經取得了相當大的進展，目前最為復雜的生命現象也受到了人們的廣泛關注，這些科學的進展對數學提出了更大的挑戰，同時對數學教育也提出了更高的要求。在當今這個高速發展的時代，學生未來要成長為對社會和國家有意義的工作者，必須具備理解自然和洞察社會的能力，這就是數學教育要培養學生的可持續發展和通識教育[13]25-28。所以必須讓學生養成有利于這種能力發展的思想和習慣，這就是所謂的教育。數學對于學生是必需的知識，無論在思想上還是在方法上都是十分有用的工具。不但如此，理解和分析數量與空間的關系也是數學的特征，因此這是數學教育特有的任務。從廣義來講就是讓學生能夠對數學有一個整體的認識，了解數學文化發展的規律，了解什么是數學的嚴格性和邏輯性及其所追求的目標，了解數學思想和數學方法的具體的呈現方式，了解數學的來龍去脈[10]5-6。
數學教育的目的是培養學生能夠理解自然和洞察社會的能力，以及培養對這種能力所不可或缺的習慣，使學生可持續發展，用健全的心智來迎接未來社會的挑戰。所以對于那些與養成這種能力無關的事情、方法、練習等等必須置于數學教學之外。用具體的事實、實際問題抓住數學的概念、方法、原理是大學數學教育的全部，是重點，是根本，是教師在教學中應該努力的方向。
二、融合各科數學知識，提高學生數學能力
數學的本質在于其實踐性，不是計算技巧和數學方法的簡單堆積；從自然現象或社會現象，去發現數學的本質，從實踐中認識數學的法則。無論從數學的起源還是去向，數學都是一個有機整體。事實上，歐幾里德的《幾何原本》十三卷中，有三卷是算術；牛頓全集中的數學和物理也是融會貫通的。數學發展到一定時期，許多學者將數學分科，認為各有各的方法，各科從理論上展開頗有價值和興趣。數學不僅在學術上分了科，且在教學上也按分科教學，使各科陷入割裂的局面。事實上，對于數學分科教學的弊端早有學者提出，其中最為著名的就是法國的布爾巴基學派，他們提出數學結構主義的理念，在這一理念的指導下，《數學原本》誕生了，這本7000多頁的書是有史以來最大的數學巨著。
在我國數學教育仍然采用分科教學的模式，然而分科教學有著諸多的弊端，下面就這個問題加以討論，并且給出在當前條件下如何在教學中克服分科教學產生的不利影響。
1.分科教學模式的不利影響
數學分科教學具有那些不利影響呢？下面我們就來討論之。
第一，分科教學模式在某種程度上不符合前面提到的教學原則。首先在一定程度上不符合陳建功先生提出的‘實用性原則’。前面我們談到，數學來源于實踐，應用于實踐，為解決各種實際問題而促使科學家不斷地在數學方法上創新，是數學發展不竭動力。數學應用分為兩個方面，一個解決工程技術中的問題，另一個是理論方面的應用。要使學生對數學產生興趣一個重要的因素就是其在實際中的應用。然而分科教學會使教師不自覺地追求數學本身的完美而忽略數學自身存在的意義。另外，分科教學使得教科書在編寫上盡力使該科目自成體系，突出本學科的作用，忽略與其他學科的聯系，限制了學生思維的發展。再加上我國的數學教師自身在讀書期間往往過分重視邏輯推理方面的修養，而其所掌握的數學在解決實際問題方面的案例少之又少，所以在教學過程中往往將數學的應用放在一個次要的地位，這就更加重了分科教學給教學結果帶來的不利影響。其次，分科教學在一定程度上也不符合數學教學的‘心理的原則’。大學生已經步入成年，其思維可以分析和綜合已知的信息得出自己的結論，然而分科教學使得學生被迫直線思考，斷裂和其他知識的聯系。一個典型現象就是學生只會利用現學的數學方法來做課后的題目，而不會思考其他的方法。
第二，分科教學在一定程度上削弱了數學教育的教學目的。數學教育的教學目的，從大的方面講是培養學生理解自然和洞察社會的能力；具體而言是培養學生具有分析和理解“數量與空間”的能力。數學作為一門最為古老的科學，無論其如何發展，如何蔓延都有其自身的研究方法和研究目標，就其本身而言應該是一個整體。然而分科教學削弱了數學的這種整體性，致使學生每次只能從一個側面來理解數學。從系統的角度來看，這種教學方法無法使學生全面地理解數學的整體面貌，只能片面或者是分塊地理解數學的結構，其結果必然是削弱學生分析和理解“數量與空間”的能力，無法達到數學教學的目的。
第三，分科教學不利于學生將來從事科學研究工作。
在當今科學突飛猛進的時代，數學作為科學的語言和工具，對各個學科的發展起著重要的作用。數學不僅為其他科學的發展起到了工具的作用，同時其他科學的進展也給數學的研究不斷提出新的挑戰。這就是說，數學與其他科學的發展是相輔相承的，其他科學中有數學，數學中也是有其他科學的內容，這樣的數學才是有血有肉的。所以在科學研究中，用數學作為工具或者武器的時候，常常需要數學的全般知識。如果學生在學習過程中已經理解并且掌握了數學的統一性，將來在走向科研工作崗位時必然對數學用的得心應手，方便快捷。例如在經濟學中，幾乎我們所知道的數學知識都有應用，這方面大家可以參閱《新帕爾格雷夫經濟學大辭典》[3]。再如在生物信息學中，數學更是表現的淋漓盡致，不僅古典數學，就連近年來興起的隱馬氏模型、人工神經網絡、支持向量機、小波分析、信息熵論都在生物信息中發揮著重要的作用[4]。
2.綜合數學的教學模式的優勢
綜合數學是相對分科數學而言的。綜合數學將數學看作一個有機的整體，從統一的原則來看待數學。很多學者認為可以將函數的概念用作統一的原則。著名的德國數學家克萊因就曾說過：以函數概念做中心，將它作為一切數學的核心，有計劃的集中，就得綜合的數學。他還認為：“在幾何學形式的函數概念，是數學教育的魂魄”[1]。從大的方面講，有人提出用代數的思維來貫穿數學的整體，同時將這種代數的思維延伸到幾何和概率等領域[16]8-1，使數學各科不再是支離破碎片斷和沒有意義的符號，提倡“各種觀點的綜合和關聯”，最終達到成熟的程度[18]。
綜合數學的教學模式就是將數學作為一個有機的整體呈現給學生，使學生對數學有一個整體全面的了解，而不是將數學按照分科教學的模式傳授給學生。綜合數學的教學模式有如下的優點：
第一，避免學生片面地理解數學，使其更加系統地掌握數學體系。分科教學的模式導致學生只有在學完各個分支，且對數學的理解達到一定程度之后，才能領悟到數學的本來面目。
第二，綜合數學的教學模式要求以學生為核心，教師與學生共同參與，合作學習。這種教學模式注重過程學習，是開放式的教學[8]78-81。同時還可以避免學習相同的內容，達到事半功倍之效。
第三，能夠“愛護和保護學生的學習興趣，啟發學生學習的積極性”[7]35-37。相對于分科數學教學注重抽象訓練來說，綜合數學的教學模式更注重發生在“真實的情景”之中的直觀教學，注重數學與現實相結合。在具體的數學教育教學實踐中，更致力于數學邏輯推理和演繹推理，以本質的、真實的和現實的問題為基礎，建立數學模型或模式的直觀[12]7-10。
第四，符合數學教學的“三個原則”，即“實用性原則，論理的原則和心理的原則”。綜合數學首先肯定數學的產生與歸宿是其實踐性，即數學來自實踐，用于實踐。這種模式下，可以使學生快速理解所學內容的來龍去脈，自然地將所學的理論應用于實踐，提高學生的實踐能力，縮短學習與應用的時間間隔。綜合數學的教學模式還可以提高學生的推理能力，擴大學生的思維空間，培養學生的發散思維。另外，綜合數學的教學模式也符合學生的認知觀念，即符合“心理的原則”。綜合數學的教學模式使學生全面系統地理解整個數學，呈現在學生面前的是一個完整的科學體系；而分科教學割裂學生的認知習慣，使學生被迫片面地理解數學，增加了數學的學習難度。
第五，有利于學生未來的科研工作。在科學的研究當中，數學是一種不可或缺的工具，往往需要多科數學知識，如果學生事先對數學整體有了全般的理解、有了統一的認識，工作起來就方便多了。
陳建功先生還指出“代數學中不用幾何，幾何學中不用代數、三角，如是獨立門戶，究有何益！”，他認為綜合數學的教學模式不但可以使學生避免重復學習相同的內容，學習省時省力，而且可以使學生自然地理解生動的數學體系[1]。這可能是綜合數學教學模式的最大優點。
三、漸進融合各科數學知識是提高學生數學修養的有效途徑
數學分科教學是現今高等院校采用的主要模式。在分科教學中，教師往往只是重視所授課程的內容，不自覺地忽略它與其他相關課程的聯系，誤導學生以為數學處于各科分割的情形。前面我們已經分析，綜合數學的教學模式有諸多好處，那么現今教育是否可以采用這種模式呢？然而由于分科教學由來已久，且和數學分科研究有著天然的歷史淵源，在當今的高等教育中占據統治地位，所以要直接改為綜合數學教學模式不是很現實。首先，綜合數學教學模式目前沒有成熟的教學體系和教科書，有待進一步研究和開發；另外，教學模式的改變必然給教育結構和教師提出新的挑戰，勢必帶來一定的阻力。那么在現有的教學模式條件下，該如何降低分科教學不利影響，突顯綜合數學教學模式的優點呢？現在我們提出一種折中的辦法，那就是“漸進融合各科數學知識”以便提高學生分析問題和解決問題的能力。下面內容將詳細討論這一教學思路，并以一個數學例子加以說明。
漸進融合各科數學知識就是在分科教學條件下，隨著學生學習各門數學知識，任課教師要有目的地加強所教課程與學生已學課程的聯系，有意在教學內容上突出數學的整體性，突出數學的實用性。這也是著名幾何大師克萊因所提倡的“多學實際之例，熟練空間的知識和數學計算”[1]。
在教學中要融合各科數學知識，有以下幾個要點：
第一，教師的教育理念、數學修養是至關重要的[11]。不僅要求教師對所授課程有充分掌握，更需要教師對數學的體系及各門課程有全面的認識和理解，否則無法達到讓學生融合各科數學知識、提高數學能力的目的。可以看出，該教學模式對教師提出較高的要求，要求教師對各門數學知識有很好的理解，要有不斷學習、勤于思考的習慣，不僅要不斷地去學習數學中的新理論和新方法，關注本學科的研究和進展，同時也要關心其他學科的進展。
第二，在教學中加強幾何直觀對教學的積極作用。直觀是思維的基礎，抽象思維是建立在大量直觀的基礎之上的。在數學教育中，幾何直觀扮演著重要的角色，常常起到啟發學生思考的作用，是將學生引向深層次思維的鑰匙。很多抽象的定義、定理、等式、不等式都有著明確的幾何意義，如果引導學生能夠通過思考建立幾何直觀，無論是對知識的理解還是對知識的應用都有事半功倍的效果。因此，幾何直觀不僅提高學生的邏輯推理能力，還提高學生的應用能力。
第三，在教學中培養學生對所學知識的應用能力和勤于思考的習慣。分科教學往往割裂數學的各門知識。在學生的頭腦中，數學的各門知識總處于割據的狀態，沒有一個統一的形式。為了改變這一狀態，我認為應該加強學生所學知識的應用能力和培養學生勤于思考的習慣。對知識的應用不只包含課后練習，還要能夠解決實際問題。這樣的問題沒有既成的方法，需要對所學知識的綜合應用，學生必須深入思考、反復試驗才可能得到比較理想的解決方法。
第四，在教學中注重數學的整體性。分科破壞了數學的整體性，削弱了學生對數學整體性的認識，從而削弱了學生對數學的理解和應用，所以應該在教學中重視學生數學整體性的培養。如同第一條所述，這就要求教師首先對數學的理解比較深刻，對數學有著全局的把握，而且在平時也要加強這方面的思考。
第五，建議數學教師要注重計算機技術的使用，最好能夠熟練掌握一種以上計算機編程語言和計算軟件的應用。由于計算機的出現，很多以前無法解決的數學應用問題得到了解答[5]，或者為很多問題的解決帶來了希望，在數學教育領域也不例外，它對教育技術提高的作用是不可估量的。在我們提出的教學模式中提倡要十分重視計算機技術的應用，因為計算機不僅可以將數學可視化，變得更為直觀，而且方便了數學思維和方法的模擬操作，能夠增強學生對數學的理解水平和應用能力。在教學實踐中，必須考慮到二者結合可能出現的問題與風險，以保證對教學過程起到促進作用，有利于師生的教與學[6]89-92。
結論和未來研究
目前的高等院校數學教育分科教學的現狀，在一定程度上是使學生喪失對數學的學習興趣，降低學生分析問題和解決問題能力的原因。本文分析了高等院校數學教育的原則和目的，指出數學分科教學對數學教育的不利影響和綜合數學教學模式的積極作用，并提出在當今條件下，采用“漸進融合各科數學知識”的教學思路可以避免分科教學的不利影響，提高學生學習數學的興趣和學習效率。
大學數學教育和中學數學教育具有一定的連續性，也應該遵循“實用性原則、論理的原則和心理的原則”，其教學目的是讓學生通過學習數學能夠具有認識自然和洞察社會的能力，以及為達到這種能力而在行動上養成良好習慣。分科教學在一定程度上違反了數學教育的原則和目的，另外它還在某種程度上削弱了數學的工具作用，割裂了數學的整體性和實踐性，從而降低了學生分析問題和解決問題的能力。雖然綜合數學的教學模式相對分科教學具有較大的優勢，然而由于當前對綜合數學教育模式缺乏系統的研究，沒有現成的教育體系和切實可行的教科書，直接在高等院校內實行綜合教學模式有相當的困難。因此我們提出了在教學中漸進融合各科數學知識的教學思路，一方面可以降低分科教學的不利影響，另一方面可以突出綜合數學教學對學生學習數學的積極作用。同時我們還指出要實現這一教學形式需要注意的事項。為了更為簡明地說明這一教學形式，我們還給出一個簡單的例子，表明在教學中融合各科數學知識不僅使問題得到解決，而且加深對概念、方法和數學思想的理解，更為關鍵的是對客觀事物的認識更為深刻，有利于激發了學生對數學的學習興趣，提高他們學習數學、理解數學和應用數學的能力。
本文提出的在教學過程中“漸進融合各科數學知識”的教學形式，雖然從理論角度進行了較為詳盡的分析，也舉例說明了這一教學思路的積極作用，但是由于作者并沒有采集到實際數據，使得本文略顯不足。我們希望通過實踐的摸索與檢驗，在未來對這一教學形式作更為深入的研究和討論，探索這一教學思路對大學數學教育的影響。
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