對(duì)生物信息學(xué)的理解精選(九篇)

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第1篇：對(duì)生物信息學(xué)的理解范文

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；生物信息學(xué)；教學(xué)探索

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）29-0210-02

一、引言

生物信息學(xué)是由生物學(xué)與數(shù)學(xué)、計(jì)算科學(xué)交叉形成的前沿學(xué)科，主要通過(guò)研發(fā)并應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)海量生物數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、整合、分析、建模，從而解決重要的生物學(xué)問(wèn)題，闡明新的生物學(xué)規(guī)律，獲得傳統(tǒng)生物學(xué)手段無(wú)法獲得的創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)。生物信息學(xué)是當(dāng)今生命科學(xué)和自然科學(xué)的重大前沿領(lǐng)域之一，是多學(xué)科之間的交叉領(lǐng)域。因此，做好生物信息學(xué)教學(xué)工作對(duì)提高生物信息學(xué)研究水平具有重要的理論和實(shí)踐意義。

隨著高通量測(cè)序數(shù)據(jù)的大量出現(xiàn)，生命科學(xué)已經(jīng)進(jìn)入到大數(shù)據(jù)時(shí)代，生物信息學(xué)研究的重點(diǎn)將轉(zhuǎn)移到組學(xué)的研究上。相應(yīng)地，生物信息學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)也要從單個(gè)基因的分析轉(zhuǎn)向多個(gè)基因甚至在組學(xué)水平的分析。在生物大數(shù)據(jù)背景下，對(duì)生物信息學(xué)專(zhuān)業(yè)的人才需求也將越來(lái)越大。本文結(jié)合生物大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勀壳吧镄畔W(xué)教學(xué)中存在的問(wèn)題，并針對(duì)這些問(wèn)題提出自己的建議和方法。

二、生物大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

“大數(shù)據(jù)”一詞最初起源于互聯(lián)網(wǎng)和IT行業(yè)，它具有數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)多樣化、高速、有價(jià)值等特點(diǎn)。生物大數(shù)據(jù)不僅帶有“大數(shù)據(jù)”的特點(diǎn)，而且具有生物數(shù)據(jù)自身的特性，具體表現(xiàn)在：

1.數(shù)據(jù)量大：全球每年生物數(shù)據(jù)總量已經(jīng)達(dá)到EB量級(jí)，完整的人體基因組有約30億個(gè)堿基對(duì)，個(gè)體化基因組差異達(dá)6百萬(wàn)堿基。同時(shí)由于高通量測(cè)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(cè)序、重測(cè)序以及轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，積累了大量的生物數(shù)據(jù)。

2.數(shù)據(jù)種類(lèi)多：由于測(cè)序儀器種類(lèi)繁多，產(chǎn)生的測(cè)序數(shù)據(jù)格式也各不相同。除高通量測(cè)序產(chǎn)生的基因組和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)外，另外還有蛋白組、代謝組、表型組、相互作用組的序列數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。

3.數(shù)據(jù)增速快：這主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的急劇增長(zhǎng)速度上，幾乎每一周都有關(guān)于某一物種的全基因組或者轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的信息。尤其是隨著新一代測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，更大數(shù)量級(jí)的基因組數(shù)據(jù)產(chǎn)出日漸增加――每臺(tái)高通量的測(cè)序儀每天可產(chǎn)生約100GB的數(shù)據(jù)。

4.數(shù)據(jù)價(jià)值高：隨著生物信息學(xué)的發(fā)展，越來(lái)越多有價(jià)值的信息可從生物數(shù)據(jù)中挖掘出來(lái)，這些價(jià)值不僅體現(xiàn)在生物科研領(lǐng)域，而且已應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

三、大數(shù)據(jù)背景下生物信息學(xué)教學(xué)中存在的問(wèn)題

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，生物信息學(xué)教學(xué)雖然有了一定的提高和改善，但還存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：

（一）課程設(shè)置不合理

生物信息學(xué)是由生物學(xué)與數(shù)學(xué)、計(jì)算科學(xué)交叉形成的前沿學(xué)科，對(duì)生物背景的學(xué)生來(lái)說(shuō)，需要掌握計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)特別是統(tǒng)計(jì)學(xué)方面的知識(shí)和技能。但由于受課程設(shè)置的影響，很多學(xué)校只把C語(yǔ)言作為計(jì)算機(jī)的必修課，而沒(méi)有在大一或者大二年級(jí)開(kāi)設(shè)概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，并且生物統(tǒng)計(jì)學(xué)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(lái)開(kāi)設(shè)的，造成部分開(kāi)課專(zhuān)業(yè)學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)比較薄弱，因此在后續(xù)學(xué)習(xí)中存在一定的困難。

（二）教材內(nèi)容不夠全面

由于生物信息學(xué)發(fā)展日新月異，各種分析生物大數(shù)據(jù)的算法、方法和軟件層出不窮，并且其更新?lián)Q代是非常快的，而國(guó)內(nèi)外相關(guān)教材的內(nèi)容不夠全面，并且其更新速度較慢，不能緊跟生物信息學(xué)的最新發(fā)展，造成教師在授課時(shí)要綜合多本生物信息學(xué)教材的內(nèi)容，不利于學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)內(nèi)容的全面掌握，從而制約了生物信息學(xué)教學(xué)的發(fā)展。

（三）教師的教學(xué)方法單一

生物信息學(xué)課程目前雖然在很多院校已經(jīng)開(kāi)設(shè)，但由于該學(xué)科對(duì)教師的授課水平和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力要求較高，目前多數(shù)學(xué)校對(duì)于生物信息學(xué)的授課方式還是以教師講授為主的填鴨式教學(xué)方式。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，傳統(tǒng)的教學(xué)方式和方法遠(yuǎn)不能滿足生物信息學(xué)教學(xué)的需要。

四、生物大數(shù)據(jù)背景下生物信息學(xué)教學(xué)的建議和方法

為了適應(yīng)大數(shù)據(jù)背景下生物信息學(xué)的教學(xué)形勢(shì)，針對(duì)目前教學(xué)中存在的問(wèn)題，作者結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，建議從以下5個(gè)方面改進(jìn)和提高生物信息學(xué)教學(xué)。

（一）合理設(shè)置基礎(chǔ)課，強(qiáng)化基礎(chǔ)理論

生物信息學(xué)是一門(mén)交叉性很強(qiáng)的學(xué)科，以復(fù)雜而強(qiáng)大的理論體系作為支撐，所涉及的內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)編程、信息檢索以及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等。為了讓學(xué)生學(xué)好生物信息學(xué)這門(mén)課程，各院校可以合理設(shè)置生物信息學(xué)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，將生物信息學(xué)課程定位在大三或者大四年級(jí)學(xué)生，在大一、大二年級(jí)做好高等數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理以及Perl語(yǔ)言等與之相關(guān)課程的教學(xué)工作，這些學(xué)生在掌握了一些與生物信息學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)后，其對(duì)生物信息學(xué)的學(xué)習(xí)能力和理解能力才會(huì)有較大的提高。此外，學(xué)校要鼓勵(lì)學(xué)生了解國(guó)內(nèi)外有關(guān)大數(shù)據(jù)和生物信息學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，并推薦有代表性且通俗易懂的文章和書(shū)籍，以強(qiáng)化學(xué)生的基礎(chǔ)理論體系，為生物信息學(xué)的學(xué)習(xí)提供必要的知識(shí)儲(chǔ)備

（二）培養(yǎng)大數(shù)據(jù)意識(shí)，加強(qiáng)對(duì)大數(shù)據(jù)分析的科學(xué)素養(yǎng)

生命科學(xué)研究已經(jīng)進(jìn)入到大數(shù)據(jù)時(shí)代，生物大數(shù)據(jù)的挖掘已經(jīng)在農(nóng)林科學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的效益，所以我們要培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立大數(shù)據(jù)思維意識(shí)，全面認(rèn)識(shí)生物大數(shù)據(jù)帶來(lái)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。生物信息學(xué)以生物數(shù)據(jù)為對(duì)象展開(kāi)分析，它同時(shí)具備具體性和抽象性的特點(diǎn)。具體性是指以數(shù)據(jù)為對(duì)象挖掘出的生物學(xué)知識(shí)是客觀存在的，其對(duì)生物學(xué)規(guī)律的解釋性較強(qiáng)；抽象性是針對(duì)生物信息學(xué)中的理論和方法而言的，一般要求學(xué)生具有一定的生物信息學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)。在進(jìn)行生物信息學(xué)教學(xué)時(shí)，要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的大數(shù)據(jù)意識(shí)，規(guī)范學(xué)生對(duì)大數(shù)據(jù)分析的基本方法。可以通過(guò)實(shí)例，讓學(xué)生參與到具體的生物信息學(xué)分析中去，以便理解生物信息學(xué)數(shù)據(jù)分析的基本操作流程，并在業(yè)余時(shí)間開(kāi)展生物大數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)成功應(yīng)用的案例調(diào)查，以便激發(fā)學(xué)生利用生物信息學(xué)手段分析大數(shù)據(jù)的熱情。

（三）優(yōu)化教材內(nèi)容，精心安排教學(xué)內(nèi)容

鑒于目前生物信息學(xué)發(fā)展速度快，而國(guó)內(nèi)外相關(guān)教材的更新速度較慢，所以要求在生物信息學(xué)教材的選取方面要下大力氣，并且在授課時(shí)整合各個(gè)教材的優(yōu)點(diǎn)。一般在生物信息學(xué)授課中整合以下三本書(shū)的內(nèi)容：David W. Mount編寫(xiě)的《Bioinformatics Sequence and Genome Analysis》、李霞主編的《生物信息學(xué)》以及陳銘編寫(xiě)的《生物信息學(xué)》。

在教學(xué)過(guò)程中，為了使學(xué)生在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)掌握生物信息學(xué)課程的主要內(nèi)容，首先要優(yōu)化課程教學(xué)體系，統(tǒng)籌安排教學(xué)內(nèi)容，在生物信息授課中要抓住以下兩條主線：序列―結(jié)構(gòu)―功能―進(jìn)化；基因組―轉(zhuǎn)錄組―蛋白組―相互作用組―代謝組，多組學(xué)貫穿。同時(shí)針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)與人才培養(yǎng)目標(biāo)要求，合理分配各章節(jié)的教學(xué)課時(shí)，做到突出與專(zhuān)業(yè)密切相關(guān)的內(nèi)容重點(diǎn)精講。如在生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)中，增加課時(shí)講授分子藥物設(shè)計(jì)章節(jié)，不僅要讓學(xué)生了解生物信息學(xué)與分子藥物設(shè)計(jì)的關(guān)系，而且要讓學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)的理論方法以及軟件操作。因此，以生物信息學(xué)教學(xué)內(nèi)容的兩條主線為依托，緊密?chē)@各專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，做到理論聯(lián)系實(shí)際，構(gòu)建的教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容既能讓學(xué)生掌握學(xué)科的知識(shí)理論體系，又有利于培養(yǎng)學(xué)生理解、分析、運(yùn)用學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（四）合理選用教學(xué)方法，提高教學(xué)效果

實(shí)踐表明，不同的教學(xué)內(nèi)容采用不同的教學(xué)方法授課可以收到良好的教學(xué)效果。為實(shí)現(xiàn)生物信息學(xué)課堂教學(xué)目標(biāo)，完成相應(yīng)的教學(xué)任務(wù)，教師要根據(jù)每堂課的教學(xué)內(nèi)容，采用合適的教學(xué)方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高課堂教學(xué)效果。可以從解決問(wèn)題的角度出發(fā)進(jìn)行理論教學(xué)。在理論課教學(xué)中，如果仍沿用傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式，肯定達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。課堂教學(xué)還可以根據(jù)需要，適時(shí)融入案例教學(xué)、問(wèn)卷調(diào)查、多媒體展示、影片教學(xué)等方法，提高實(shí)際教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新思考能力。

上機(jī)實(shí)習(xí)注重發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。生物信息學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，上機(jī)實(shí)習(xí)是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，它不但能夠幫助學(xué)生更好地理解理論課所學(xué)知識(shí)，而且能夠提高學(xué)生運(yùn)用生物信息學(xué)的理論和方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力、觀察能力、動(dòng)手能力起著重要作用，更是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑。

（五）理論和實(shí)踐相結(jié)合，注重考核的靈活化

生物信息學(xué)是一門(mén)融合了多個(gè)學(xué)科的實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，對(duì)應(yīng)的考核方式應(yīng)該與其他專(zhuān)業(yè)課程有所區(qū)別，其最終的成績(jī)不應(yīng)該只以理論課考試的成績(jī)?yōu)闇?zhǔn)。理論知識(shí)的考核注重學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)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(tǒng)一考核方式和評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于上機(jī)技能的考核，主要強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生對(duì)不同類(lèi)型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)應(yīng)掌握的相關(guān)軟件使用技能的考查，也應(yīng)納入到學(xué)生的成績(jī)考核中，我們認(rèn)為理論考試占70分、實(shí)習(xí)成績(jī)占30分是一個(gè)好的評(píng)價(jià)方式。

五、結(jié)束語(yǔ)

大數(shù)據(jù)背景下對(duì)生物信息學(xué)的教學(xué)提出了新的更高的要求。本文針對(duì)《生物信息學(xué)》教學(xué)中存在的問(wèn)題，結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)歷對(duì)改進(jìn)生物信息學(xué)教學(xué)和方法進(jìn)行了一些探討。本文認(rèn)為要做好大數(shù)據(jù)時(shí)代的生物信息學(xué)教學(xué)，要從強(qiáng)化基礎(chǔ)理論、培養(yǎng)大數(shù)據(jù)意識(shí)、精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法和改革考核評(píng)價(jià)體系等五個(gè)方面來(lái)開(kāi)展和抓好生物信息學(xué)教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

第2篇：對(duì)生物信息學(xué)的理解范文

摘要：為培養(yǎng)醫(yī)學(xué)院校生物科學(xué)和生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的生物信息學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和軟件的應(yīng)用能力，結(jié)合近年該課程的教育教學(xué)改革實(shí)踐，不斷探索科學(xué)完善的教學(xué)體系和教學(xué)模式。從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和實(shí)踐能力培養(yǎng)等幾個(gè)方面進(jìn)行了探索與實(shí)踐。使學(xué)生在生物大數(shù)據(jù)時(shí)代，具備初步的生物信息學(xué)分析技能和實(shí)踐操作能力。

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué)；生物科學(xué)；生物技術(shù)；教學(xué)模式改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）26-0145-02

一、開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)課程的必要性

生物信息學(xué)學(xué)科發(fā)展迅速，不斷與其他學(xué)科相互滲透，而醫(yī)學(xué)院校生物科學(xué)和生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生主要從事生命科學(xué)相關(guān)的研發(fā)和技術(shù)，涉及生物、醫(yī)藥、食品、環(huán)境、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。掌握生物信息學(xué)這門(mén)工具，為今后走上工作崗位，提供新的研究手段和途徑是十分必要的。因此，在醫(yī)學(xué)院校部分專(zhuān)業(yè)（如生物科學(xué)，生物技術(shù)等）開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)必選課程具有重要意義。

二、目前存在的問(wèn)題

1.教學(xué)內(nèi)容陳舊和教學(xué)資源缺乏。我國(guó)高等院校開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)時(shí)間相對(duì)較晚，在教材選擇中首先調(diào)研了其他院校和目前出版的教材內(nèi)容情況。發(fā)現(xiàn)大部分生物信息學(xué)教材都包括生物大分子（核酸和蛋白質(zhì)）的信息資源，基因組分析信息資源，數(shù)據(jù)庫(kù)搜索軟件，核酸序列分析和多序列比對(duì)等軟件的核心內(nèi)容，除了共性的章節(jié)外，不同的教材內(nèi)容和重點(diǎn)各不相同。但是生物信息學(xué)發(fā)展迅速，除了基礎(chǔ)內(nèi)容外，大部分內(nèi)容都在快速地更新，比如引物設(shè)計(jì)軟件的使用等。而目前，生物信息學(xué)教學(xué)資源較匱乏，完善的生物信息學(xué)課程的教學(xué)大綱、教案、教學(xué)視頻、多媒體課件和習(xí)題等教學(xué)資源稀少。

2.課程內(nèi)容與教學(xué)課時(shí)不匹配，教學(xué)進(jìn)程安排不夠合理。首先，由于生物信息學(xué)是一門(mén)多學(xué)科交叉的綜合性學(xué)科，生物信息學(xué)課程學(xué)習(xí)前需要理解和掌握一些生命科學(xué)相關(guān)知識(shí)背景，如基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)和遺傳學(xué)等，深刻理解一些生物學(xué)基本概念，如基因序列、蛋白質(zhì)序列、非編碼區(qū)、啟動(dòng)子等，并初步了解一些重要的生物學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，講解透徹該門(mén)課程需要教師在課堂上花費(fèi)一定的時(shí)間介紹相關(guān)背景知識(shí)。然而由于醫(yī)學(xué)院校學(xué)生課程門(mén)類(lèi)眾多，客觀條件決定無(wú)法為生物信息學(xué)安排足夠多的課時(shí)。目前我校教學(xué)大綱規(guī)定的授課僅為20學(xué)時(shí)，學(xué)時(shí)少與教學(xué)內(nèi)容多的矛盾就顯得非常突出。教師需要在有限的教學(xué)時(shí)數(shù)下灌輸大量?jī)?nèi)容，因此無(wú)法深入講解每個(gè)章節(jié)的內(nèi)容，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，降低了教學(xué)質(zhì)量。

其次，教學(xué)進(jìn)程安排不夠合理。以我校生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生為例，本科二年級(jí)第一學(xué)期學(xué)習(xí)生物信息學(xué)課程。此階段學(xué)生雖然學(xué)習(xí)了一年多的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)，但是專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)較為薄弱，同時(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等相關(guān)實(shí)踐較少，缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的理解與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的整體把握。而生物信息學(xué)課程是一門(mén)實(shí)踐性學(xué)科，所以有必要在生物信息學(xué)課程的教學(xué)中滲透實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理念，課程學(xué)習(xí)中靈活運(yùn)用專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，達(dá)到學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)與生物信息學(xué)的知識(shí)與不脫節(jié)，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。

3.教學(xué)模式單一，理論與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)。對(duì)于醫(yī)學(xué)院校生物科學(xué)和生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，本課程培養(yǎng)的主要目標(biāo)是：如何在現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)中查找想要的信息，如何通過(guò)在線程序或利用現(xiàn)有的分析軟件，處理相關(guān)數(shù)據(jù)，解決生物學(xué)問(wèn)題。學(xué)生需要通過(guò)親身實(shí)踐，才能熟練掌握生物信息學(xué)的數(shù)據(jù)庫(kù)、分析方法、軟件。但是很多醫(yī)學(xué)院校教學(xué)條件有限，沒(méi)有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室，配套軟件也相對(duì)匱乏，教師在授課過(guò)程中根據(jù)課件照本宣科，并不能結(jié)合具體實(shí)例邊講解邊示范操作，同時(shí)，多數(shù)高校開(kāi)設(shè)的生物信息學(xué)課程以理論教學(xué)為主，缺乏實(shí)踐教學(xué)課時(shí)。然而，生物信息學(xué)的學(xué)習(xí)，如數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索與使用、序列比對(duì)分析軟件的應(yīng)用、引物設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用等都需要學(xué)生在實(shí)踐課中進(jìn)行驗(yàn)證或操作，理論知識(shí)與實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)嚴(yán)重，從而影響了學(xué)生對(duì)課程的理解和掌握。

三、生物信息學(xué)教學(xué)模式改革探索

1.修改理論教學(xué)大綱，精選教學(xué)內(nèi)容。由于生物信息學(xué)內(nèi)容繁多，應(yīng)針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)精心挑選授課內(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)。目前我們選用的是浙江大學(xué)出版社第一版的生物信息學(xué)，結(jié)合生物科學(xué)和生物技術(shù)兩個(gè)專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，本教學(xué)團(tuán)隊(duì)編寫(xiě)了教學(xué)大綱，對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行了更新和優(yōu)化，將重點(diǎn)集中于應(yīng)用性較強(qiáng)的生物信息學(xué)實(shí)踐分析技能和離線單機(jī)版生物信息學(xué)軟件的使用上，具體內(nèi)容包括核酸及蛋白序列數(shù)據(jù)庫(kù)、序列的相似性搜索、序列比對(duì)、系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)的構(gòu)建以及蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與預(yù)測(cè)和引物設(shè)計(jì)等基本內(nèi)容。同時(shí)考慮生物信息學(xué)學(xué)科的前沿性和交叉性，我們又增加了蛋白質(zhì)組學(xué)和非編碼RNA，基因芯片、qPCR、深度測(cè)序等操作原理及流程預(yù)測(cè)等內(nèi)容。為了適應(yīng)生物信息學(xué)快速發(fā)展的要求，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，推薦了包括DavidW .Mount編寫(xiě)的《Bioinformatics Sequence and Genome Analysis》和國(guó)家“十一五”規(guī)劃教材李霞主編的生物信息學(xué)等幾種不同類(lèi)型的參考教材供同學(xué)課外閱讀。

2.創(chuàng)新教學(xué)方式，推行靈活多樣的教學(xué)模式。生物信息學(xué)的課程學(xué)習(xí)和軟件使用與網(wǎng)絡(luò)的使用緊密相關(guān)，一方面，為克服學(xué)生多，無(wú)法使每位學(xué)生實(shí)時(shí)進(jìn)行電腦操作的弊端，我們利用能夠接收無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)上課時(shí)教室內(nèi)有網(wǎng)絡(luò)，這樣在授課過(guò)程中就可以實(shí)時(shí)在線帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行生物信息學(xué)分析，如稻菘獠檠、序列提交過(guò)程、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域分析、蛋白理化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等重要內(nèi)容，通過(guò)實(shí)時(shí)演示連貫教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生得到了更加直觀的實(shí)踐體驗(yàn)，加深了對(duì)各種分析方法的學(xué)習(xí)和理解[1]。另一方面，由于課程學(xué)時(shí)（僅20學(xué)時(shí)）的限制，學(xué)生們不可能完全依賴(lài)課堂時(shí)間很好的掌握該課程，除了采取集中授課方式之外，本團(tuán)隊(duì)利用搭建的“分子生物學(xué)”省級(jí)精品資源共享課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，開(kāi)辟了“生物信息學(xué)”專(zhuān)欄，提供相關(guān)文獻(xiàn)、相關(guān)分析軟件及其使用步驟等信息；并聘請(qǐng)校內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜议_(kāi)展專(zhuān)題講座，組織相關(guān)領(lǐng)域青年教師開(kāi)展專(zhuān)題研討等形式，從而加深學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解。

3.緊密聯(lián)系科研，開(kāi)展基于實(shí)踐的問(wèn)題式教學(xué)。針對(duì)生物信息學(xué)課程的特點(diǎn)，打破應(yīng)試考核方式，本教學(xué)團(tuán)隊(duì)注重理論結(jié)合實(shí)踐的問(wèn)題式教學(xué)方式引導(dǎo)。一方面，各專(zhuān)業(yè)課程中增加實(shí)踐教學(xué)課程比例，根據(jù)生命科學(xué)的發(fā)展，不斷充實(shí)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，從而將生物信息學(xué)技術(shù)滲入日常教學(xué)環(huán)節(jié)中；另一方面，面向全校招募相關(guān)領(lǐng)域青年教師，鼓勵(lì)并指導(dǎo)學(xué)生參與青年教師科研項(xiàng)目，并積極申報(bào)國(guó)家級(jí)和省級(jí)大學(xué)生科研項(xiàng)目。目前創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)和探索性實(shí)驗(yàn)全面覆蓋生物科學(xué)和生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)全體學(xué)生，學(xué)生在解決科研問(wèn)題時(shí)逐步學(xué)會(huì)運(yùn)用生物信息學(xué)知識(shí)，如文獻(xiàn)查閱、目的基因序列的獲取、基因序列的分析方法等，提高了學(xué)生生物信息學(xué)知識(shí)和技術(shù)的實(shí)踐能力和理論理解力。

四、結(jié)語(yǔ)

生物信息學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域研究的重要的工具和載體[2]，針對(duì)生物信息學(xué)課程的特點(diǎn)，醫(yī)學(xué)院校生物信息課程的改革可進(jìn)一步加強(qiáng)理論教學(xué)的系統(tǒng)性、規(guī)范性和針對(duì)性，提高學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力。在課程體系建設(shè)基礎(chǔ)上，大膽嘗試新的教學(xué)方法和手段，突出醫(yī)學(xué)特色，培養(yǎng)適用于現(xiàn)代精準(zhǔn)醫(yī)療的創(chuàng)新型生物學(xué)專(zhuān)業(yè)人才。

參考文獻(xiàn)：

第3篇：對(duì)生物信息學(xué)的理解范文

關(guān)鍵詞：生物技術(shù);生物信息學(xué);教學(xué);實(shí)踐

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）47-0123-02

生物信息學(xué)（Bioinformatics）是在生命科學(xué)的研究中，以計(jì)算機(jī)為工具對(duì)生物信息進(jìn)行儲(chǔ)存、檢索和分析的科學(xué)，是一門(mén)新興的交叉學(xué)科。生物信息學(xué)針對(duì)生物學(xué)問(wèn)題，發(fā)展各種算法及軟件，對(duì)迅速增長(zhǎng)的浩如煙海的核酸和蛋白質(zhì)序列進(jìn)行收集、整理、儲(chǔ)存、、加工等，目的在于通過(guò)生物信息學(xué)手段及分析，逐步認(rèn)識(shí)生命的起源、進(jìn)化、遺傳和發(fā)育的本質(zhì)，破譯隱藏在DNA序列中的遺傳語(yǔ)言，揭示生物體生理和病理過(guò)程的分子基礎(chǔ)，為探索生命的奧秘提供合理和最有效的方法或途徑[1]。作為當(dāng)今生命科學(xué)和自然科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一，生物信息學(xué)已成為介于生物學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)前沿的重要學(xué)科。實(shí)驗(yàn)室的每一項(xiàng)技術(shù)，從簡(jiǎn)單的克隆、PCR到基因數(shù)據(jù)分析都需要在計(jì)算機(jī)上應(yīng)用生物信息學(xué)的方法進(jìn)行處理。因此，對(duì)生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，具備一定程度的理解和應(yīng)用生物信息學(xué)方法和技術(shù)的能力是十分必要的。

目前，國(guó)內(nèi)外許多高等院校相繼開(kāi)設(shè)了生物信息學(xué)課程，我校也于2007年針對(duì)生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)了此門(mén)課程。該課程不僅是一門(mén)新興的學(xué)科，而且學(xué)習(xí)難度大，理論課內(nèi)容相對(duì)枯燥，如何讓學(xué)生更好地掌握本門(mén)課程的內(nèi)容，是教師在教學(xué)過(guò)程中值得深思的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是幫助學(xué)生理解抽象理論知識(shí)的有力手段，在教學(xué)中顯得尤為重要，但由于開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)的特殊性，生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直比較薄弱。本文對(duì)過(guò)去實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并針對(duì)問(wèn)題結(jié)合《基因工程原理》課程以及自己的科研對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化和教學(xué)方法上的改進(jìn)，取得了一定的成效。

一、過(guò)去教學(xué)中存在的問(wèn)題

（一）實(shí)驗(yàn)課教學(xué)學(xué)時(shí)偏少

生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)五年制生物信息學(xué)課程總學(xué)時(shí)為72學(xué)時(shí)，其中理論48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)24學(xué)時(shí)。生物信息學(xué)課程最主要的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)在線程序或利用生物信息學(xué)軟件來(lái)分析生物學(xué)問(wèn)題的能力，有效解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不足，實(shí)際操作時(shí)間少，解決實(shí)際問(wèn)題能力較弱的問(wèn)題。

（二）與其他課程聯(lián)系較少

生物信息學(xué)課程開(kāi)設(shè)在生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)進(jìn)程的第6學(xué)期，此時(shí)學(xué)生已具備普通生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)免疫學(xué)、遺傳學(xué)、基因組學(xué)、基因工程原理等生命科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。但是，在生物信息學(xué)理論課和實(shí)踐課學(xué)習(xí)的內(nèi)容，如查閱的文獻(xiàn)、分析的目的則由授課教師自行指定，忽略了與其他課程的聯(lián)系，不利于學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課的知識(shí)。

二、教學(xué)體系的改革和完善

（一）增加實(shí)驗(yàn)課教學(xué)學(xué)時(shí)

從2012年起，我校生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)由五年制調(diào)整為四年制，同時(shí)在修訂教學(xué)進(jìn)程的時(shí)候?qū)W(xué)時(shí)調(diào)整為理論36學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)36學(xué)時(shí)，理論課結(jié)束后即為該內(nèi)容的實(shí)踐部分，以此增加學(xué)生的實(shí)踐訓(xùn)練時(shí)間。

（二）將基因工程原理實(shí)驗(yàn)課程與生物信息學(xué)實(shí)踐相聯(lián)系

在基因工程原理的實(shí)驗(yàn)中，我們把家蠅防御素基因作為目的基因，主要設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：（1）目的基因的獲得：利用PCR技術(shù)擴(kuò)增已經(jīng)克隆到pMD-18T載體上的家蠅防御素基因;（2）pSK質(zhì)粒載體的小量制備;（3）目的基因與載體的酶切;（4）目的基因與載體的連接;（5）大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞的制備;（6）重組質(zhì)粒的轉(zhuǎn)化;（7）重組子的藍(lán)白斑篩選;（8）菌落PCR鑒定重組子[2]。

在學(xué)生對(duì)基因工程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容熟悉的基礎(chǔ)上，我們?cè)谏镄畔W(xué)的教學(xué)過(guò)程中對(duì)學(xué)生提出問(wèn)題：家蠅防御素基因現(xiàn)有的研究現(xiàn)狀是怎樣的？PCR擴(kuò)增目的基因的過(guò)程中引物該如何設(shè)計(jì)？獲得陽(yáng)性重組子后我們?nèi)绾闻袛喃@得的插入序列就是目的基因呢？

針對(duì)這樣的疑問(wèn)，我們結(jié)合基因工程實(shí)驗(yàn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整：（1）PUBMED獲取文獻(xiàn)信息：由學(xué)生通過(guò)PUBMED查找近五年發(fā)表的有關(guān)家蠅防御素基因研究的文獻(xiàn);（2）核酸序列分析：以家蠅防御素基因?yàn)閷?duì)象，分核酸序列的檢索、搜索開(kāi)放閱讀框（ORF）、限制性酶切分析、引物設(shè)計(jì)、載體序列識(shí)別、核酸序列的比對(duì)、分子質(zhì)量/堿基組成/堿基分布分析和序列轉(zhuǎn)換共8大部分內(nèi)容進(jìn)行講解和學(xué)生實(shí)踐操作;（3）蛋白質(zhì)序列分析：同樣以家蠅防御素蛋白為對(duì)象，分蛋白質(zhì)序列檢索、蛋白質(zhì)序列比對(duì)、蛋白質(zhì)基本性質(zhì)分析（蛋白質(zhì)的氨基酸組成、分子量、等電點(diǎn)、親疏水性分析、跨膜區(qū)分析、信號(hào)肽分析）、蛋白質(zhì)功能預(yù)測(cè)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)（蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)）共5大部分內(nèi)容進(jìn)行講解和指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作。

（三）以科研促進(jìn)生物信息學(xué)的教學(xué)改革

筆者所在課程組主要集中于功能基因組學(xué)的研究，涉及了功能基因的獲取、生物信息學(xué)分析、功能驗(yàn)證等方面的內(nèi)容。學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中，參與到教師的科研課題中，學(xué)會(huì)運(yùn)用生物信息學(xué)所學(xué)知識(shí)實(shí)際解決科研問(wèn)題。學(xué)生可自行完成從文獻(xiàn)的查閱、目的序列的獲取（由公共數(shù)據(jù)庫(kù)獲得或?qū)嶒?yàn)室測(cè)序獲得）、基因序列的分析、理論推導(dǎo)氨基酸序列基本性質(zhì)的分析及結(jié)構(gòu)和功能的預(yù)測(cè)、系統(tǒng)發(fā)育分析，如有可能，學(xué)生可通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證生物信息學(xué)分析的結(jié)果，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生自主選擇感興趣的基因、蛋白進(jìn)行課程設(shè)計(jì)研究，實(shí)踐結(jié)束后學(xué)生將結(jié)果以論文形式提交給教師。

三、教學(xué)探索的成效

生物信息學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生的重要手段，在該門(mén)課程學(xué)習(xí)中有著舉足輕重的作用。在醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)生物信息學(xué)課程的教學(xué)中，立足于生物醫(yī)學(xué)視角的實(shí)踐教學(xué)，以與醫(yī)學(xué)相關(guān)的基因、蛋白質(zhì)等數(shù)據(jù)作為研究的主體，結(jié)合基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革生物信息學(xué)的授課內(nèi)容，有利于學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。同時(shí)，結(jié)合生物信息學(xué)研究前沿和自主科研課題成果，形成科研教學(xué)相融合的實(shí)踐性教學(xué)，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新能力。教學(xué)與科研形成相輔相成的互助關(guān)系，科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，明顯充實(shí)了教學(xué)內(nèi)容，提升了教學(xué)水平和學(xué)生能力。在教學(xué)改革探索過(guò)程中，已有學(xué)生參與到課題組的科研工作中，利用所學(xué)的生物信息學(xué)知識(shí)，通過(guò)指定題目或自主選題，順利完成畢業(yè)實(shí)習(xí)并發(fā)表了科研論文《印鼠客蚤線粒體COⅡ基因的克隆、序列測(cè)定和分子系統(tǒng)學(xué)分析》[3]、《美洲大蠊i型溶菌酶基因的克隆及其功能預(yù)測(cè)》[4]、《致倦庫(kù)蚊防御素基因的克隆與原核表達(dá)及蛋白純化》[5]、《德國(guó)小蠊致敏原Blag 2的Glu 233突變的分子對(duì)接研究》[6]、《伏馬菌素B1特異單鏈抗體的同源建模及分子對(duì)接模擬研究》[7]等，證明生物信息學(xué)課程教學(xué)改革切實(shí)可行。

參考文獻(xiàn)：

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第4篇：對(duì)生物信息學(xué)的理解范文

關(guān)鍵詞：微課；探究式教學(xué)；生物信息學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）28-0127-02

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)和移動(dòng)終端的快速發(fā)展，我們已進(jìn)入“微信”、“微博”、“微電影”和“微課”的“微時(shí)代”。“微課”是指在5～10分鐘的時(shí)間內(nèi)，以視頻為主要載體，記錄教師在教學(xué)過(guò)程中圍繞某個(gè)知識(shí)點(diǎn)而開(kāi)展的可視化、數(shù)字化的教學(xué)活動(dòng)。由于微課可以通過(guò)智能手機(jī)、平板電腦等多種移動(dòng)終端來(lái)制作、展現(xiàn)和學(xué)習(xí)交流，它已經(jīng)被越來(lái)越多的學(xué)生和教師接受。探究式教學(xué)是適應(yīng)高等教育改革和發(fā)展的必然趨勢(shì)，如何在教學(xué)中更好地實(shí)施探究式教學(xué)，是目前生物信息學(xué)探究式教學(xué)模式在實(shí)踐環(huán)節(jié)面臨的重要問(wèn)題。本文就如何在生物信息學(xué)探究性教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)用“微課”教學(xué)手段提高探究性教學(xué)效果進(jìn)行了探討。

一、探究性教學(xué)是生物信息學(xué)教學(xué)的發(fā)展方向

探究式教學(xué)模式是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)自身先前認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)體驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)、探索、協(xié)作等方式主動(dòng)獲取知識(shí)、解決問(wèn)題的一種教學(xué)模式。區(qū)別于以教師為中心、以知識(shí)掌握為本、以知識(shí)結(jié)構(gòu)為驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)教學(xué)，探究性教學(xué)以學(xué)生為中心，以能力發(fā)展為本，以問(wèn)題或任務(wù)為驅(qū)動(dòng)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)。

1.探究性教學(xué)是生物信息學(xué)教學(xué)改革的必然趨勢(shì)。《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010―2020年）》指出，要“遵循教育規(guī)律和人才成長(zhǎng)規(guī)律，深化教育教學(xué)改革，創(chuàng)新教育教學(xué)方法，探索多種培養(yǎng)方式，形成各類(lèi)人才輩出、拔尖創(chuàng)新人才不斷涌現(xiàn)的局面”。同時(shí)，《國(guó)家中長(zhǎng)期生物技術(shù)人才發(fā)展規(guī)劃（2010―2020年）》指出，我國(guó)生物技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用總體水平與世界先進(jìn)水平還有較大差距，在支撐我國(guó)生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過(guò)程中缺乏高層次創(chuàng)新型人才和優(yōu)秀創(chuàng)業(yè)型人才，需要增加人才資源開(kāi)發(fā)投入，完善人才發(fā)展體制。綜合上述兩個(gè)綱要可以看出，未來(lái)迫切需要具有創(chuàng)新能力和素質(zhì)的生物專(zhuān)業(yè)人才，而創(chuàng)新人才培養(yǎng)的關(guān)鍵在教育。所以，以“自主、探究、合作”為主要特點(diǎn)的探究式教學(xué)，符合國(guó)家教育教學(xué)改革和生物人才的發(fā)展規(guī)劃，是生物信息學(xué)教學(xué)改革的必然趨勢(shì)。

2.探究性教學(xué)模式適于生物信息學(xué)交叉學(xué)科的教學(xué)。生物信息學(xué)是由生物學(xué)與數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科交叉形成的前沿學(xué)科，主要通過(guò)研發(fā)并應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)生物數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、整合、分析、建模，從而解決重要的生物學(xué)問(wèn)題，闡明新的生物學(xué)規(guī)律，獲得傳統(tǒng)生物學(xué)手段無(wú)法獲得的創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)。生物信息學(xué)人才培養(yǎng)的主要目標(biāo)是具有創(chuàng)新能力和素質(zhì)的生物信息學(xué)專(zhuān)業(yè)人才，這就要求在生物信息學(xué)實(shí)踐中，當(dāng)提出某一生物學(xué)問(wèn)題時(shí)，可以借鑒和利用不同學(xué)科的思路和方法去探究。只要有利于揭示生物學(xué)規(guī)律的結(jié)果都可以保留，而不必拘泥于不同探究結(jié)果的同一性。這與探究性教學(xué)中以培養(yǎng)學(xué)生的能力發(fā)展為目標(biāo)是一致的。

二、生物信息學(xué)探究性教學(xué)中存在的主要問(wèn)題

目前生物信息學(xué)探究性教學(xué)應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐的時(shí)間不長(zhǎng)，雖然取得了一定的成果，但在實(shí)踐環(huán)節(jié)還存在以下主要問(wèn)題。

1.學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)，導(dǎo)致探究性教學(xué)效果不好。生物信息學(xué)是生物、數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)等學(xué)科形成的交叉學(xué)科，在進(jìn)行探究性的教學(xué)過(guò)程中，涉及到數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)方面的知識(shí)和技術(shù)比較多，而生物背景的學(xué)生在這方面的知識(shí)比較欠缺或者不強(qiáng)，所以在探究性問(wèn)題的自主探究時(shí)，表現(xiàn)出參與的興趣不高、設(shè)計(jì)的方案較為單一、小組協(xié)作的效率較低等實(shí)際問(wèn)題，從而導(dǎo)致探究性教學(xué)效果不好。

2.學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐和創(chuàng)新能力不強(qiáng)，導(dǎo)致探究性教學(xué)沒(méi)有落到實(shí)處。在按照自主設(shè)計(jì)的探究方案進(jìn)行上機(jī)實(shí)踐時(shí)，大部分學(xué)生的自主設(shè)計(jì)方案不能在上機(jī)時(shí)間內(nèi)完成。除過(guò)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的情況外，大部分原因是由于學(xué)生自身對(duì)計(jì)算機(jī)的linux操作系統(tǒng)、perl編程語(yǔ)言以及相關(guān)的操作技術(shù)不熟造成的，有些細(xì)節(jié)在他們的自主設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮到，所以總會(huì)碰到很多超乎其想象的問(wèn)題。本來(lái)這些問(wèn)題在課外時(shí)間學(xué)生可以繼續(xù)解決，但由于學(xué)生的學(xué)習(xí)科目很多，上機(jī)沒(méi)有完成的內(nèi)容很少有學(xué)生在課外繼續(xù)探究，導(dǎo)致探究性的上機(jī)實(shí)踐活動(dòng)沒(méi)有落到實(shí)處。

3.教師的授課時(shí)間和水平限制，導(dǎo)致探究性教學(xué)的教師導(dǎo)向作用不明顯。教師能否提出啟發(fā)性的，適于進(jìn)行探究性的問(wèn)題是探究性教學(xué)能否取得成功的關(guān)鍵所在。但是由于課時(shí)和教學(xué)內(nèi)容的限制，很多提出的問(wèn)題還是以教師為中心，學(xué)生沿著教師的思路向統(tǒng)一的結(jié)果或者答案靠攏，學(xué)生并沒(méi)有根據(jù)自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)從多種途徑進(jìn)行探索。

三、微課為生物信息學(xué)探究性教學(xué)的有效實(shí)施提供了新的思路和方法

微課是指以視頻為主要載體，記錄教師圍繞某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)開(kāi)展的簡(jiǎn)短、完整的教學(xué)活動(dòng)。其核心組成內(nèi)容包括微教學(xué)視頻以及與該教學(xué)主題相關(guān)的微教案、微課件、微練習(xí)、微反思、微點(diǎn)評(píng)、微反饋等輔教學(xué)資源。

微課的特點(diǎn)有三點(diǎn)：首先微課短小精悍，通過(guò)多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容傳播，有利于學(xué)生利用碎片化時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)；其次，微課的教學(xué)容量小，主題突出，內(nèi)容獨(dú)立精練，有利于學(xué)生查缺補(bǔ)漏，各取所需，能夠?qū)崿F(xiàn)教與學(xué)的個(gè)性化選擇。最后，微課的時(shí)間一般很短，通常限制在5～10分鐘之間。

為在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果，微課常采用問(wèn)題式的、案例化的教學(xué)方法，微課有助于激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，啟迪學(xué)習(xí)者進(jìn)行思考，這與探究式教學(xué)模式所主張的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)的思想是一致的。所以在探究性教學(xué)中可以使用微課。另外，微課有很大的靈活性，可以針對(duì)生物信息學(xué)探究性教學(xué)中的某一具體問(wèn)題進(jìn)行微課授課，微課為生物信息學(xué)探究性教學(xué)的有效實(shí)施提供了新的思路和方法。

四、微課在生物信息學(xué)探究性教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用

按照生物信息學(xué)探究性教學(xué)的主要環(huán)節(jié)，微課可以分為課前預(yù)習(xí)類(lèi)、課堂教學(xué)類(lèi)、課后復(fù)習(xí)和拓展類(lèi)。下面結(jié)合案例談?wù)勎⒄n在生物信息學(xué)探究性教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用。

1.微課在課前預(yù)習(xí)中的應(yīng)用。生物信息學(xué)探究性教學(xué)授課內(nèi)容大多涉及一些數(shù)理統(tǒng)計(jì)和計(jì)算機(jī)知識(shí)，然而對(duì)于生物背景的大學(xué)生在這方面基礎(chǔ)較弱。所以，教師可以根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)所需的數(shù)理知識(shí)設(shè)計(jì)制作具有針對(duì)性的微課，讓學(xué)生在預(yù)習(xí)新課時(shí)根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇性地觀看微課，為后續(xù)新課的探究性學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。例如在講到序列對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索（Blast）一節(jié)內(nèi)容時(shí)，可以將Blast一節(jié)授課內(nèi)容中用到的正態(tài)分布、極值分布、統(tǒng)計(jì)學(xué)p值的顯著性檢驗(yàn)等知識(shí)做成微課，供學(xué)生在課前預(yù)習(xí)。

2.微課在課堂教學(xué)中的應(yīng)用。在生物信息學(xué)探究性教學(xué)的課堂教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)該積極去引導(dǎo)和促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行探究，過(guò)多使用微課的形式可能會(huì)讓學(xué)生失去探究的動(dòng)力，形成對(duì)微課的依賴(lài)，所以在利用微課進(jìn)行教學(xué)時(shí)，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該有所選擇，應(yīng)該主要針對(duì)教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容制作微課，并上傳到相應(yīng)的課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站上，以便學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)外，還可以利用課外時(shí)間進(jìn)行觀看和探究。例如在講到“序列對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索（Blast）”一節(jié)內(nèi)容時(shí)，在課堂教學(xué)中可以利用微課探究不同核酸或者蛋白打分矩陣的選擇對(duì)blast結(jié)果的影響，或者探究不同的E值對(duì)blast結(jié)果的影響。

3.微課在課后拓展中的應(yīng)用。由于學(xué)生自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)和理解能力的差異，他們對(duì)同一知識(shí)和操作的理解和掌握程度會(huì)有所不同，而課堂教學(xué)不可能針對(duì)每一個(gè)學(xué)生進(jìn)行探究式教學(xué)，因此，教師可以根據(jù)課堂教學(xué)的實(shí)施狀況和學(xué)生的實(shí)際能力，將具有拓展性的學(xué)習(xí)輔助材料（教學(xué)視頻、輔文檔等）設(shè)計(jì)制作成微課程，以滿足學(xué)有余力的學(xué)生利用課外時(shí)間繼續(xù)進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)。例如“序列對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索（Blast）”一節(jié)課的教學(xué)結(jié)束后，可以在課后拓展內(nèi)容中利用微課引入近年發(fā)生的“中東呼吸綜合征（MERS）”，然后引導(dǎo)學(xué)生利用blast工具探究引起“中東呼吸綜合征”的冠狀病毒（MERS-CoV）序列特征，并分析其進(jìn)化趨勢(shì)。

五、結(jié)語(yǔ)

在生物信息學(xué)探究性教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中運(yùn)用微課，有助于學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不僅提高了探究性教學(xué)在課堂中的教學(xué)效果，而且可以使學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)延伸到課外。微課作為一種新型的教學(xué)技術(shù)，隨著其在生物信息學(xué)探究性教學(xué)實(shí)踐中的廣泛應(yīng)用，必將促進(jìn)生物信息學(xué)教學(xué)的改革和學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展。

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第5篇：對(duì)生物信息學(xué)的理解范文

[關(guān)鍵詞]生物信息學(xué)；案例教學(xué)；生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)

[中圖分類(lèi)號(hào)]G64 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1005-6432（2014）48-0179-03

生物信息學(xué)是一門(mén)交叉科學(xué)，它包含了生物信息的獲取、處理、存儲(chǔ)、、分析和解釋等在內(nèi)的所有方面，綜合運(yùn)用生物學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等方法，闡述和理解數(shù)據(jù)所包含的生物學(xué)意義。作為21世紀(jì)生命科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一，生物信息學(xué)已成為介于生物學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)前沿的重要學(xué)科。實(shí)驗(yàn)室的每一項(xiàng)技術(shù)，從簡(jiǎn)單的克隆、PCR到基因數(shù)據(jù)分析都需要在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行處理。因此對(duì)生物學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，具有一定程度的理解和應(yīng)用生物信息學(xué)技術(shù)的能力是十分必要的。而課程是為培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)的。這就要求教師在有限的授課時(shí)間內(nèi)，使學(xué)生不僅掌握基本的理論知識(shí)，緊跟科研的最新進(jìn)展，而且在今后的科研工作中能學(xué)以致用。

1 理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)手段

根據(jù)當(dāng)今生物信息學(xué)的發(fā)展方向，教師結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容增加綜合性、開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生循序漸進(jìn)地理解和掌握生物信息學(xué)的原理和方法，進(jìn)而運(yùn)用合適的生物信息學(xué)工具解決問(wèn)題。本文以?xún)蓚€(gè)案例解析這一教學(xué)過(guò)程。一是信息的簡(jiǎn)單檢索。在獲取生物信息的同時(shí)，理解數(shù)據(jù)庫(kù)概念、動(dòng)態(tài)規(guī)劃和bootstrap等算法；二是高通量測(cè)序的數(shù)據(jù)分析。在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和分析的同時(shí)，掌握統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)知識(shí)。

1.1 生物信息的簡(jiǎn)單檢索

近一二十年，生物學(xué)數(shù)據(jù)，尤其是序列數(shù)據(jù)，以指數(shù)級(jí)的方式增長(zhǎng)。以GenBank的核酸數(shù)據(jù)庫(kù)為例，每12～20個(gè)月數(shù)據(jù)就翻一番，略高于Moore定律提供的參考數(shù)值。如何從這些海量數(shù)據(jù)中獲取想要的信息，已成為生物學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須掌握的技能之一。而如何正確獲取和應(yīng)用信息，則需要了解數(shù)據(jù)是如何被存儲(chǔ)、解析，以及背后隱藏的算法。因此圍繞正確挖掘數(shù)據(jù)信息這一主題，設(shè)計(jì)以下案例，通過(guò)4步展開(kāi)教和學(xué)。

1.1.1 講解

基于大數(shù)據(jù)教師引申出數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)信息的概念。而后分類(lèi)介紹常用的基因組數(shù)據(jù)庫(kù)、核酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)、蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫(kù)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)以及各種常用復(fù)合數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.1.2 演示

了解上述常用的數(shù)據(jù)庫(kù)之后，教師實(shí)例演示數(shù)據(jù)庫(kù)檢索。通過(guò)逐層提出問(wèn)題，誘導(dǎo)學(xué)生思考如何利用上述不同的數(shù)據(jù)庫(kù)資源，一步一步挖掘所需的信息。例如，被測(cè)序的片段是哪個(gè)基因？該基因編碼的蛋白質(zhì)序列是什么？是否有保守的功能結(jié)構(gòu)域？在亞細(xì)胞的什么位置發(fā)揮什么功能？可能的三級(jí)結(jié)構(gòu)？和哪些蛋白或RNA存在可能的相互作用？它在進(jìn)化中又是如何演變的？

1.1.3 實(shí)踐

讓學(xué)生上機(jī)操作上述實(shí)例，體驗(yàn)各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的側(cè)重點(diǎn)，并理解不同軟件不同參數(shù)的意義或差別。比如GenBank和Swissprot的側(cè)重點(diǎn)，PAM-n和BLOSUM-n的選取。

1.1.4 成文

引導(dǎo)學(xué)生形成可重復(fù)計(jì)算的科學(xué)文檔。對(duì)每一個(gè)案例，教師展示常規(guī)性的文件組織形式：/data，/analysis，/scripts，/reference等。寫(xiě)說(shuō)明文檔的時(shí)候，要求學(xué)生記錄每一個(gè)分析步驟的所有細(xì)節(jié)：數(shù)據(jù)庫(kù)的網(wǎng)址、軟件的名稱(chēng)、版本、輸入的文件、精確的運(yùn)行參數(shù)、結(jié)果的提取等。

通過(guò)這樣的案例教學(xué)模式，一是較好地將知識(shí)點(diǎn)融合串聯(lián)到教師講授和學(xué)生上機(jī)操作中。二是使學(xué)生不僅熟悉各種常見(jiàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，而且理解數(shù)據(jù)庫(kù)中各個(gè)軟件及其參數(shù)的意義，遇到實(shí)際問(wèn)題也不再束手無(wú)策。而教師也可以充分參與到學(xué)生的學(xué)習(xí)中，對(duì)學(xué)生上機(jī)操作過(guò)程中出現(xiàn)的一些主要理論與技能問(wèn)題了如指掌。通過(guò)教―學(xué)―練―教―練，達(dá)到學(xué)以致用的教學(xué)目的。三是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)建較好的文檔及其組織形式，形成科學(xué)研究的可重復(fù)性（replication）和可復(fù)現(xiàn)性（reproducibility）。不僅有利于追溯前因，而且對(duì)代碼的復(fù)用，以及對(duì)結(jié)果應(yīng)用于新項(xiàng)目都非常必要。

1.2 高通量測(cè)序數(shù)據(jù)的分析

隨著高通量測(cè)序技術(shù)的興起，大量物種的全基因組數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和其他類(lèi)型數(shù)據(jù)被測(cè)定完成或正在進(jìn)行中，每天都有成千上萬(wàn)的數(shù)據(jù)被源源不斷地輸入相應(yīng)的生物信息庫(kù)中。這些大規(guī)模數(shù)據(jù)的不斷產(chǎn)出，使得生物學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生掌握高通量數(shù)據(jù)分析技術(shù)已成為一種趨勢(shì)。因此，教師有必要將這部分內(nèi)容由理論講授過(guò)渡到上機(jī)操作。

1.2.1 介紹

教師以DNA測(cè)序技術(shù)發(fā)展為主線，理論介紹De Novo測(cè)序、ChIP-seq測(cè)序、RNA-seq測(cè)序、Methyl-seq測(cè)序等。并通過(guò)拍攝的錄像，向?qū)W生直觀地展示不同的測(cè)序儀及其特點(diǎn)。

1.2.2 演示

教師對(duì)整個(gè)分析過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的闡述并實(shí)時(shí)上機(jī)演示（下圖）。以轉(zhuǎn)錄組RNA-seq為例，包括測(cè)序質(zhì)量的評(píng)估（堿基組成和堿基質(zhì)量分析）、clean reads的篩選、利用TopHat/Bowtie將篩選出來(lái)的reads比對(duì)到參考轉(zhuǎn)錄本、統(tǒng)計(jì)reads在參考基因上的分布情況及覆蓋度，判斷比對(duì)結(jié)果是否通過(guò)第二次質(zhì)控、通過(guò)cuffmerge將重復(fù)測(cè)序得到的reads形成一致性轉(zhuǎn)錄本、基因結(jié)構(gòu)優(yōu)化、基因覆蓋度統(tǒng)計(jì)、使用cuffdiff篩選差異表達(dá)基因和鑒別可變剪切體、對(duì)結(jié)果基因進(jìn)行聚類(lèi)分析、GO和pathway富集性分析。

1.2.3 實(shí)踐

讓學(xué)生分組討論并上機(jī)實(shí)現(xiàn)上述數(shù)據(jù)分析流程。掌握基本的Linux命令、統(tǒng)計(jì)計(jì)算和可視化分析。

1.2.4 成文

引導(dǎo)學(xué)生形成規(guī)范化文檔和腳本，以便回溯和可重復(fù)性使用。

高通量數(shù)據(jù)分析不僅涉及的知識(shí)點(diǎn)多，而且需要在Linux下進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作和軟件的使用。對(duì)生物學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，容易造成心理上的抗拒。教師可以采用“分而食之”的策略：將教學(xué)內(nèi)容分成相對(duì)獨(dú)立完整又有一定聯(lián)系的幾個(gè)部分（下圖）。對(duì)于每部分內(nèi)容，教師利用已講解的相關(guān)知識(shí)給學(xué)生實(shí)時(shí)演示，并給出教師自己的理解和結(jié)果。然后把學(xué)生分組，讓他們根據(jù)自己的理解，帶著興趣和疑問(wèn)上機(jī)實(shí)踐。并在上機(jī)操作過(guò)程中，鼓勵(lì)學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間及時(shí)討論交流。最后讓學(xué)生將所有內(nèi)容串聯(lián)起來(lái)，介紹本組的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及解決辦法。通過(guò)這種方式能較明顯地消除心理顧慮，有助于學(xué)生獨(dú)立思考，獨(dú)立解決問(wèn)題。

“RNA-seq數(shù)據(jù)分析”案例教學(xué)流程圖

2 以能力測(cè)試為中心的考核方式

對(duì)于生物學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，生物信息學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。因此，教師采用以“能力測(cè)試”為中心，知識(shí)與技能考核并重的考核方式。以上述兩個(gè)案例為例，在期末考試中，教師將NCBI GEO中“（RNA-seq[Title]）AND “Mus musculus”[porgn：__txid10090]”722個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，隨機(jī)分配給每個(gè)學(xué)生。要求每個(gè)學(xué)生對(duì)分配到的RNA-seq數(shù)據(jù)進(jìn)行差異表達(dá)分析，聚類(lèi)分析和富集性分析。并選擇合適的基因，分析其保守的功能結(jié)構(gòu)域、亞細(xì)胞定位以及可能的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能、可能結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子、相互作用的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)和信號(hào)通路、構(gòu)建相應(yīng)的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)。

學(xué)生對(duì)上述每一個(gè)小題從“知識(shí)點(diǎn)”、“參考資料”、“使用軟件或工具”、“參數(shù)”、“腳本”、“結(jié)果”分別答題，不僅非常有效地明確所學(xué)的內(nèi)容，而且很好地杜絕了作弊行為。

3 教學(xué)效果

為了解案例教學(xué)的效果，本課程案例教改活動(dòng)向2011級(jí)生物科學(xué)和免疫學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生QQ群發(fā)放電子問(wèn)卷，共收回82份答卷，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下表所示。從表中可以看出，案例教學(xué)模式使學(xué)生有較強(qiáng)的參與感，能較好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生對(duì)理論問(wèn)題的認(rèn)識(shí)更為深刻。

4 結(jié) 論

案例教學(xué)基于具體的事例，將一系列的知識(shí)點(diǎn)有機(jī)地串聯(lián)起來(lái)，并通過(guò)實(shí)例操作達(dá)到學(xué)以致用的目的。從學(xué)生反饋意見(jiàn)可以看出，這種理論與實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)模式，很好地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。考慮到有限的授課時(shí)間和不同學(xué)生的學(xué)習(xí)背景，作為教師需要設(shè)計(jì)合適的案例，從而達(dá)到較好的教學(xué)效果。一般可以遵循以下原則。

4.1 具有代表性

所選的案例既要經(jīng)典又要緊跟科學(xué)前沿。比如第一個(gè)案例所蘊(yùn)含的數(shù)據(jù)庫(kù)檢索、序列比對(duì)和系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)的構(gòu)建，在生物信息學(xué)中，屬于較經(jīng)典且核心的知識(shí)點(diǎn)。而第二個(gè)案例選擇的對(duì)象則與當(dāng)前的科研熱點(diǎn)緊密聯(lián)系。

4.2 具有偏向性

生物信息學(xué)本身是個(gè)交叉學(xué)科，涉及的知識(shí)點(diǎn)相對(duì)較多。面對(duì)生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)背景的學(xué)生，我們側(cè)重生物信息學(xué)方法或者工具（軟件）的應(yīng)用，而不是強(qiáng)調(diào)算法。比如第一個(gè)案例中系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)的構(gòu)建，我們只是以5條8bp長(zhǎng)的序列為例講解最小進(jìn)化法和鄰接法、最大簡(jiǎn)約法、最大似然法以及貝葉斯推斷，重點(diǎn)在于強(qiáng)調(diào)不同的數(shù)據(jù)適合采用上述哪些方法以及如何用Mega等軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)的構(gòu)建。

4.3 先后案例有層次性

比如第一個(gè)案例中，學(xué)生掌握了Windows下的序列比對(duì)。對(duì)于第二個(gè)案例中Linux下的Bowtie就容易理解并操作。

4.4 具有拓展性

比如第一個(gè)案例中，在Windows的DOS下進(jìn)行批量序列比對(duì)時(shí)，不同的參數(shù)設(shè)置，輸出不同的數(shù)據(jù)格式。第二個(gè)案例中，Bowtie最多允許3個(gè)錯(cuò)配，如果允許更多的錯(cuò)配數(shù)，則可以采用SOAPaligner/ SOAP2實(shí)現(xiàn)。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和能力，選擇拓展性?xún)?nèi)容進(jìn)行繼續(xù)學(xué)習(xí)。

4.5 良好的成文習(xí)慣

引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的文檔組織和書(shū)寫(xiě)習(xí)慣。每一個(gè)案例，都要求學(xué)生形成可重復(fù)性和可復(fù)現(xiàn)性的文檔，對(duì)于整理分析思路、核實(shí)結(jié)果、重復(fù)使用代碼都起到事半功倍的效果。

生物信息學(xué)是現(xiàn)代生物科學(xué)研究的重要工具和載體。如何有效正確地應(yīng)用生物信息學(xué)，是每一個(gè)生物實(shí)驗(yàn)者需要具備的能力。教師應(yīng)緊跟學(xué)科發(fā)展的速度，圍繞學(xué)以致用的原則，將案例教學(xué)科學(xué)地、和諧地應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中，不僅使學(xué)生掌握一定的理論知識(shí)，從而正確地應(yīng)用軟件工具，而且逐漸培養(yǎng)學(xué)生自我分析和解決問(wèn)題的能力。

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第6篇：對(duì)生物信息學(xué)的理解范文

關(guān)鍵詞:Java教學(xué);案例驅(qū)動(dòng);生物信息學(xué)專(zhuān)業(yè);醫(yī)科院校

中圖分類(lèi)號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

1引言

隨著生物信息學(xué)研究的飛速發(fā)展,帶來(lái)了對(duì)開(kāi)源、可重復(fù)利用和面向?qū)ο蟮某绦虬蛙浖钠惹行枨蟆ava作為面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言工具,在生物信息學(xué)的研究中具有廣泛的應(yīng)用。目前,學(xué)界已經(jīng)針對(duì)生物信息學(xué)中的各種問(wèn)題,開(kāi)發(fā)了很多基于Java的軟件工具,比如BioJava、Cytoscape等等。BioJava是用于分析和表示生物序列(如DNA、RNA和蛋白質(zhì))的基礎(chǔ)庫(kù);Cytoscape是用于繪制和分析各種生物學(xué)網(wǎng)絡(luò),基于Cytoscape的插件已達(dá)數(shù)百種,針對(duì)各種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)給出更有針對(duì)性的分析。此外,美國(guó)國(guó)立生物技術(shù)信息中心NCBI[4]作為生物信息學(xué)領(lǐng)域最權(quán)威和廣泛使用的平臺(tái)也提供了相應(yīng)的Java API。這些都說(shuō)明Java是從事生物信息學(xué)研究的強(qiáng)有力的工具。

在醫(yī)科院校生物信息專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)Java課程,特別是在完成生物信息相關(guān)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程后,學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)Java課程,會(huì)使學(xué)生掌握從事生物信息研究的平臺(tái)工具,從而更好的完成理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐環(huán)節(jié)的跨越。為了講授好Java語(yǔ)言這門(mén)課程,我們對(duì)醫(yī)科院校生物信息專(zhuān)業(yè)本科生的特點(diǎn)進(jìn)行了深入的分析,并在我們的教學(xué)實(shí)踐中注重與科研實(shí)踐相結(jié)合,注重課程之間相銜接,注重課內(nèi)課外相促進(jìn),寓學(xué)于做,以練帶學(xué),取得了較好的教學(xué)效果。

2由淺入深,注重課程聯(lián)系,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

作為一名醫(yī)科院校生物信息專(zhuān)業(yè)的學(xué)生,要求既要有良好的數(shù)理基礎(chǔ)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識(shí),又要有較為系統(tǒng)扎實(shí)的生物信息學(xué)理論基礎(chǔ),學(xué)習(xí)廣泛的課程,涉及數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)、生物等多個(gè)學(xué)科。計(jì)算機(jī)只是作為生物信息學(xué)學(xué)習(xí)和研究的應(yīng)用工具,醫(yī)科生不可能進(jìn)行計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。因此,醫(yī)科生普遍對(duì)自己的編程能力缺乏信心。針對(duì)這樣的情況,我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐時(shí)會(huì)用一些生動(dòng)有趣,并且?guī)拙浜?jiǎn)單的代碼就能實(shí)現(xiàn)的功能,先把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化,隨著課程的不斷推進(jìn),學(xué)生慢慢入門(mén),再把簡(jiǎn)單的問(wèn)題逐漸復(fù)雜化,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到編程語(yǔ)言不僅精妙深刻,而且博大精深,程序也可以編寫(xiě)的很美妙,這的確是可以終其一生去不斷研究和探索的深刻學(xué)問(wèn)。這樣就使學(xué)生產(chǎn)生自己繼續(xù)鉆研下去的興趣。

要增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力,提升本課程在整個(gè)課程體系中的地位和作用也是十分重要的,因此在授課過(guò)程中我們非常注重與其他課程的銜接和聯(lián)系,結(jié)合其他課程,設(shè)計(jì)案例。比如,此門(mén)Java課程與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在同一學(xué)期開(kāi)課,用applet實(shí)現(xiàn)分形幾何中的繪圖算法,即增強(qiáng)了Java的教學(xué)效果,又加深學(xué)生對(duì)圖形學(xué)理論的理解。此外,之前開(kāi)設(shè)過(guò)的數(shù)據(jù)庫(kù)原理,如果在Java的教學(xué)中引入數(shù)據(jù)庫(kù)的連接和數(shù)據(jù)庫(kù)操作,豈不知新而溫故。

3案例驅(qū)動(dòng),結(jié)合科研實(shí)際,提升課堂教學(xué)效果

在教學(xué)中,我們采用案例驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法,每一部分的理論知識(shí),都要配以相應(yīng)的案例講解來(lái)幫助學(xué)生消化和理解理論知識(shí)。教師講解的案例都是代碼級(jí)別的,定義規(guī)范,流程清楚,可讀性強(qiáng),具備參考價(jià)值,這樣可以促使學(xué)生養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣。另外,教師以多媒體手段演示代碼的編制調(diào)試過(guò)程,使學(xué)生對(duì)編程環(huán)境更加熟悉,能夠靈活運(yùn)用跟蹤、斷點(diǎn)等調(diào)試手段,使學(xué)生能夠置身于程序開(kāi)發(fā)的氛圍中,而不是被動(dòng)的接受。

為了讓學(xué)生更深刻的了解Java在生物信息領(lǐng)域研究中的實(shí)際應(yīng)用,我們?cè)诮虒W(xué)中所使用的實(shí)例大部分來(lái)源于生物信息學(xué)科研實(shí)踐中遇到的具體問(wèn)題,把對(duì)這些實(shí)際的生物信息學(xué)問(wèn)題的解決方案轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)的生動(dòng)案例,讓學(xué)生看得到這些編程技術(shù)的實(shí)際作用,在學(xué)習(xí)中慢慢滲透和培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。生物信息學(xué)是現(xiàn)代的前沿學(xué)科,很多畢業(yè)生將來(lái)可能會(huì)繼續(xù)從事相關(guān)的科研工作,因此這方面的培養(yǎng)是非常必要的。如表1所示,我們列舉了部分具體的教學(xué)內(nèi)容及相應(yīng)采用的實(shí)例。

表1教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)案例

教學(xué)內(nèi)容 典型案例

Java基礎(chǔ)知識(shí) 基因類(lèi)和蛋白類(lèi)的定義;實(shí)現(xiàn)基因DNA序列向蛋白氨基酸序列的轉(zhuǎn)化算法。

Java與文件操作 實(shí)現(xiàn)多種分析軟件的輸入、輸出數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換,主要用到BufferedReader、BufferedWriter、FileReader、FileWriter等類(lèi)。

Java Applet 根據(jù)用戶(hù)提供的轉(zhuǎn)錄因子集合,動(dòng)態(tài)繪制這些轉(zhuǎn)錄因子所參與的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖;用applet實(shí)現(xiàn)分形集合中的繪圖算法。

Java與Servlet 簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)多物種的轉(zhuǎn)錄因子和靶基因注釋系統(tǒng),即根據(jù)用戶(hù)輸入的轉(zhuǎn)錄因子或靶基因列表和選擇的物種信息,以表單形式返回相對(duì)應(yīng)的靶基因或轉(zhuǎn)錄因子信息。

Java與數(shù)據(jù)庫(kù) 通過(guò)連接數(shù)據(jù)庫(kù),查詢(xún)得到轉(zhuǎn)錄因子與靶基因間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,以及添加、修改和刪除數(shù)據(jù)庫(kù)中的轉(zhuǎn)錄因子與靶基因間的對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)。

Java與網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)有的基于Web的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)預(yù)測(cè)工具M(jìn)atch只支持單個(gè)序列的輸入,不支持批量預(yù)測(cè),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)編程利用Match工具實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的批量預(yù)測(cè)。

4以練帶學(xué),鼓勵(lì)自主學(xué)習(xí),培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新能力

師傅領(lǐng)進(jìn)門(mén),修行靠個(gè)人。授課的目的是為了讓學(xué)生牢牢掌握J(rèn)ava這門(mén)工具,要熟練掌握語(yǔ)言工具,動(dòng)手聯(lián)系往往比單純的理論學(xué)習(xí)來(lái)得更重要。在課堂上教師通過(guò)對(duì)典型案例的講授,教給了學(xué)生解決某些具體問(wèn)題的方法,激發(fā)了學(xué)生渴望親自動(dòng)手實(shí)踐的熱情,他們?cè)敢馔ㄟ^(guò)自己的努力來(lái)制作一份豐富的“大餐”。通過(guò)布置課程大作業(yè),使其作為課程考試的一部分,這樣就可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力。

課外大作業(yè)涉及了較為完整的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程,包括前期的系統(tǒng)設(shè)計(jì),到后期的程序歸檔,以及幫助文檔的編寫(xiě)和制作,通過(guò)這個(gè)流程讓學(xué)生了解Java軟件開(kāi)發(fā)的全過(guò)程,積累了一定的軟件開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。為激發(fā)大家的積極性,我們不限制題目?jī)?nèi)容,大家可以根據(jù)自己的興趣,自己選題,以下列舉學(xué)生的一些課程大作業(yè)的題目:分形樹(shù),Koch雪花,Flamboyent皇冠等計(jì)算圖形學(xué)中分形幾何圖形的實(shí)現(xiàn);讀心術(shù)、拼寫(xiě)練習(xí)、圍棋對(duì)弈等游戲的制作;計(jì)算器、日常事務(wù)管理器等工具軟件的實(shí)現(xiàn);還有分析基因序列特征、繪制蛋白互作網(wǎng)絡(luò)圖、批量預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)錄調(diào)控關(guān)系等等的生物信息學(xué)軟件。其中基本涵蓋了上課時(shí)所講授的大部分相關(guān)技術(shù),我們對(duì)用到每種技術(shù)的使用頻率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。如圖1所示。

教為不教是我們教學(xué)的一個(gè)重要目的,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力是學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐能力的基本要求。在進(jìn)行課程大作業(yè)的實(shí)踐中,我們鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用各種信息資源(如網(wǎng)絡(luò)、書(shū)籍)來(lái)解決問(wèn)題,利用搜索工具求解,通過(guò)專(zhuān)業(yè)論壇向其他編程愛(ài)好者請(qǐng)教,共同探討來(lái)解決困難等等;我們提倡學(xué)生使用JDK幫助文檔來(lái)查閱各種Java類(lèi)的用法,而不是死記硬背,允許學(xué)習(xí)和利用他人已經(jīng)編好的程序,

就像搭積木一樣,逐漸累積起自己的知識(shí)體系,通過(guò)消化吸收他人的解題思想,通過(guò)查閱資料來(lái)解決自己的課程設(shè)計(jì)問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力。

圖1學(xué)生在課程實(shí)踐中應(yīng)用到的Java技術(shù)

5小結(jié)

為了提升Java課程的教學(xué)效果,在授課過(guò)程中我們對(duì)教學(xué)方法做了很多的探索和實(shí)踐,緊緊圍繞學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、課堂教學(xué)效果、創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)這幾個(gè)環(huán)節(jié)開(kāi)展教學(xué)研究與教學(xué)實(shí)踐,同時(shí)也很好的把握住了Java這門(mén)工具性語(yǔ)言實(shí)踐性強(qiáng)以及在醫(yī)科院校生物信息學(xué)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用目標(biāo)明確的特點(diǎn),從科研實(shí)踐中提取大量案例融入課堂教學(xué),并通過(guò)課外大作業(yè)進(jìn)一步鞏固學(xué)生所學(xué)理論,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用能力,取得了較好的教學(xué)效果,可以為同行提供一些借鑒。

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第7篇：對(duì)生物信息學(xué)的理解范文

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)應(yīng)用；人工智能；生物信息學(xué)；數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

【中圖分類(lèi)號(hào)】TP391

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1672—5158（2012）10-0078-01

一、生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)的現(xiàn)狀及問(wèn)題

在生物信息學(xué)的發(fā)展過(guò)程中，逐步建立起了大量基于網(wǎng)絡(luò)的生物數(shù)據(jù)庫(kù)，而且開(kāi)發(fā)了眾多檢索工具，從而實(shí)現(xiàn)了生物信息數(shù)據(jù)的智能處理和綜合分析。生物信息數(shù)據(jù)在具有增長(zhǎng)迅猛、更新及時(shí)、種類(lèi)繁多等特點(diǎn)的同時(shí)，更表現(xiàn)出高度的復(fù)雜性、多樣性和不一致性。

隨著生物信息數(shù)據(jù)量的激增以及數(shù)據(jù)處理能力的復(fù)雜程度不斷提高，現(xiàn)有的生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)逐漸暴露出許多問(wèn)題。三大核酸數(shù)據(jù)庫(kù)依靠傳統(tǒng)方式交換數(shù)據(jù)，無(wú)法及時(shí)反應(yīng)出其他專(zhuān)用生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)的變化情況以及非核酸類(lèi)數(shù)據(jù)信息。網(wǎng)上所提供的大部分?jǐn)?shù)據(jù)分析工具采用面向問(wèn)題的搜索方法，搜索效率隨著問(wèn)題規(guī)模的擴(kuò)大而降低，并且無(wú)法智能地對(duì)數(shù)據(jù)中存在的未知知識(shí)進(jìn)行發(fā)掘。為此，在后基因組時(shí)代，需要將數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)思想及智能數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)運(yùn)用到生物信息學(xué)領(lǐng)域中。

二、基于生物信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

（一）　生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的算法工具

在生物信息學(xué)中，基因比對(duì)是最常用和最經(jīng)典的研究手段。在核酸序列或蛋白質(zhì)序列之間進(jìn)行兩兩比對(duì)，比較兩個(gè)序列之間的相似區(qū)域和保守性位點(diǎn)，尋找二者的相似形、同源性，進(jìn)而探尋可能的分子進(jìn)化關(guān)系，揭示序列中蘊(yùn)涵的結(jié)構(gòu)、功能等信息。數(shù)據(jù)挖掘主要存在以下幾種經(jīng)典分析模式：關(guān)聯(lián)模式分析、序列模式分析、分類(lèi)分析、聚類(lèi)分析，其中關(guān)聯(lián)模式分析應(yīng)用最為廣泛。

（二）　OLAP和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

傳統(tǒng)的針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)工具多為聯(lián)機(jī)事物處理模式，它主要是面向具體的查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)，有著較為具體的應(yīng)用目的。然而隨著越來(lái)越多數(shù)據(jù)庫(kù)的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)量的迅猛增長(zhǎng)，OLTP在數(shù)據(jù)資源的充分利用、為用戶(hù)提供有效支持和幫助等方面，則顯得力不從心。因此，基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的聯(lián)機(jī)分析處理以及數(shù)據(jù)挖掘引起了日益廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。OLAP是一種自上而下、不斷深入的分析工具。用戶(hù)提出問(wèn)題或假設(shè)，OLAP則負(fù)責(zé)從上而下深入地提取出關(guān)于該問(wèn)題的詳細(xì)信息，并以可視化的方式呈現(xiàn)給用戶(hù)。DM是一種決策支持過(guò)程和挖掘性工具，它主要基于人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等技術(shù)，高度自動(dòng)化地對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據(jù)中的模式，做出歸納性和預(yù)測(cè)性的推理。

（三）　基于生物信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘的前提條件是必須具有海量數(shù)據(jù)，而這恰恰是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的基本特點(diǎn)之一，二者緊密結(jié)合可以有效解決大量應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題。在生物信息學(xué)領(lǐng)域，使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以大幅提高研究人員的工作效率，改變?cè)械念A(yù)測(cè)法；數(shù)據(jù)挖掘算法還可以結(jié)合生物信息專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的公式算法，根據(jù)研究人員的設(shè)想，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面高效的分析。

基于數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)發(fā)展起來(lái)的智能決策技術(shù)具備了在生物信息學(xué)領(lǐng)域中大展身手的天賦，特別是基于海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘和開(kāi)采技術(shù)更具有廣泛的需求和應(yīng)用背景。另一方面，目前生物信息學(xué)的研究方法和發(fā)展情況，已經(jīng)形成了較為完善的智能決策系統(tǒng)，成為數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和數(shù)據(jù)開(kāi)采較為成功的應(yīng)用案例。另外，現(xiàn)有各種生物信息應(yīng)用分析軟件從一定程度上講，已經(jīng)反映并且實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)及數(shù)據(jù)挖掘的思想和技術(shù)。

三、實(shí)現(xiàn)生物信息異地多源數(shù)據(jù)庫(kù)的綜合利用

（一）　建立基于Web的生物信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)

基于現(xiàn)有的生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)思想，利用OLAP和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，建立生物信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，是一種不需要大幅增加硬件設(shè)備以及物理裝置的前提下，實(shí)現(xiàn)基于Web平臺(tái)的生物信息集成與處理平臺(tái)的可行方案。設(shè)計(jì)一個(gè)基于Web的生物信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，其主要結(jié)構(gòu)由五部分組成：外部數(shù)據(jù)源；基于Web的數(shù)據(jù)調(diào)度、傳輸；數(shù)據(jù)的變形整合；元數(shù)據(jù)規(guī)則、元數(shù)據(jù)管理；基于Web的綜合管理平臺(tái)。

DWBW以DDBJ／EMBI／GeneBank作為主要數(shù)據(jù)源，同時(shí)以其他主要的生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)作為整個(gè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的基本數(shù)據(jù)源。通過(guò)分析數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型，建立DWBW的元數(shù)據(jù)規(guī)則。這樣，基于上述各種數(shù)據(jù)庫(kù)就可以建立起一個(gè)基于Web的虛擬數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，由于不存在一個(gè)物理上位于某地的存儲(chǔ)中心來(lái)保存這些數(shù)據(jù)，用戶(hù)面對(duì)的只是基于網(wǎng)絡(luò)的分布式虛擬的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。其模型、算法的運(yùn)行由專(zhuān)用的分析工具服務(wù)器來(lái)完成，而對(duì)于數(shù)據(jù)的調(diào)用和整理都是在源數(shù)據(jù)庫(kù)上進(jìn)行的，根據(jù)不同用戶(hù)提交問(wèn)題的不同，具體分析過(guò)程則由分配服務(wù)器交給服務(wù)器去完成分析，只是最終將結(jié)果返回請(qǐng)求分類(lèi)服務(wù)器，顯示給用戶(hù)。

DWBW將通過(guò)統(tǒng)一的基于Web的頁(yè)面與用戶(hù)進(jìn)行交互，在后臺(tái)則主要由請(qǐng)求分類(lèi)服務(wù)器、Web服務(wù)器及專(zhuān)用分析工具服務(wù)器共同完成對(duì)問(wèn)題的提交和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)元數(shù)據(jù)規(guī)則的理解，然后根據(jù)分類(lèi)的結(jié)果，與相關(guān)分析工具進(jìn)行匹配，將問(wèn)題提交到相應(yīng)的分析工具服務(wù)器進(jìn)行處理。處理完成后返回給請(qǐng)求分類(lèi)服務(wù)器，進(jìn)而返回給提交問(wèn)題的用戶(hù)。

（二）　DWBW的關(guān)鍵技術(shù)

生物信息學(xué)元數(shù)據(jù)的抽取。數(shù)據(jù)的整理和抽取，是開(kāi)發(fā)所有數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)時(shí)所遇到的最難解決也是最具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題之一。將不同時(shí)期生成的大量歷史數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、字段的定義以及對(duì)象之間的關(guān)系等一系列的描述信息整理出來(lái)，并制定一套通用可行的規(guī)范，本身就是一個(gè)工作量巨大、難度極高的問(wèn)題。因此，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)元數(shù)據(jù)的抽取整理，成為建立DWBW的關(guān)鍵問(wèn)題。數(shù)據(jù)抽取、清洗、轉(zhuǎn)換和裝載過(guò)程與一般數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)建立過(guò)程中的數(shù)據(jù)整理不完全相同，其數(shù)據(jù)具有規(guī)范性強(qiáng)，存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換、裝載容易等特點(diǎn)。

虛擬生物信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的建立。虛擬生物信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)實(shí)現(xiàn)對(duì)生物信息平臺(tái)相關(guān)數(shù)據(jù)的組織和集成，并且將不同主題的數(shù)據(jù)對(duì)象分別存儲(chǔ)到各個(gè)數(shù)據(jù)集市中，同時(shí)還將建立起部分有價(jià)值數(shù)據(jù)的在線OLAP數(shù)據(jù)庫(kù)。虛擬數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)采用中間件充當(dāng)數(shù)據(jù)中心，提供信息的訪問(wèn)接口，對(duì)存貯在不同數(shù)據(jù)源的生物信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存取操作。由于虛擬生物信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)一般不是針對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，所以對(duì)于時(shí)間效率的要求不如一般查詢(xún)統(tǒng)計(jì)那么高，這就確保了開(kāi)發(fā)處于不同物理位置數(shù)據(jù)源的虛擬DWBW具有可行性。同時(shí)，對(duì)于一般性的查詢(xún)比對(duì)等基本操作，不會(huì)影響其工作效率和準(zhǔn)確性。

基于Web面向用戶(hù)的綜合平臺(tái)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。此平臺(tái)主要提供一個(gè)用戶(hù)操作的平臺(tái)，除了集成基因比對(duì)、功能預(yù)測(cè)、序列分析、基因提交等傳統(tǒng)的操作以外，還允許用戶(hù)對(duì)虛擬數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，提供更多的分析支持工具。

第8篇：對(duì)生物信息學(xué)的理解范文

關(guān)鍵詞：生物工程；專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)；教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9132（2016）26-0027-02

DOI：10.16657/ki.issn1673-9132.2016.26.016

當(dāng)前，大學(xué)本科生物工程專(zhuān)業(yè)就業(yè)較為困難，反映出學(xué)生專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)過(guò)程與社會(huì)需求之間的矛盾，課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核方式等均不同程度地與社會(huì)發(fā)展不相適應(yīng)。其中尤其需要對(duì)生物工程專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)課程的教學(xué)模式和內(nèi)容進(jìn)行改革，以契合一般市屬高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，切實(shí)體現(xiàn)有區(qū)別的、個(gè)性化的教學(xué)理念。

一、生物工程專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)的教學(xué)目的

生物專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)是面向生物工程專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生開(kāi)設(shè)的限選課程，本課程教學(xué)內(nèi)容主要涉及普通生物、微生物學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)等領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。通過(guò)本課程，向?qū)W生介紹如何撰寫(xiě)科技論文、投稿等方面的知識(shí)，幫助已有一定英語(yǔ)基礎(chǔ)的學(xué)生提高其閱讀、翻譯專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的能力，目的是擴(kuò)大學(xué)生專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的詞匯量和閱讀量，讓學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)書(shū)刊的閱讀技巧，了解文獻(xiàn)檢索及科技論文的文體特點(diǎn)和寫(xiě)作方法，從而為學(xué)術(shù)論文的閱讀寫(xiě)作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、常規(guī)生物工程專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)的教學(xué)模式

（一）課程設(shè)置

多數(shù)高校生物工程專(zhuān)業(yè)在大三第二學(xué)期或大四第一學(xué)期開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)課程，一般為每周2學(xué)時(shí)。貴陽(yáng)學(xué)院生物與環(huán)境工程學(xué)院生物工程專(zhuān)業(yè)該門(mén)課程安排在第四學(xué)年的第一學(xué)期，學(xué)時(shí)數(shù)36學(xué)時(shí)，屬于專(zhuān)業(yè)選修課。這時(shí)學(xué)生已經(jīng)完成基礎(chǔ)外語(yǔ)和所有生物工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課以及基因工程、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、發(fā)酵工程等專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)，其實(shí)已經(jīng)學(xué)習(xí)了很多生物學(xué)的專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)詞。此時(shí)，開(kāi)設(shè)生物工程專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)課可以幫助學(xué)生強(qiáng)化和復(fù)習(xí)以前其他專(zhuān)業(yè)課中接觸過(guò)的專(zhuān)業(yè)詞匯，進(jìn)一步加深理解。

（二）教材

各高校生物工程專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)的教材也各不相同，有的高校采用了姜巨全主編、化學(xué)工業(yè)出版社出版的高等教育“十二五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材――《生物專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)》作為教材，有的農(nóng)林高校采用了蕭浪濤主編、中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社出版的《生物學(xué)專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)》，該書(shū)是全國(guó)高等農(nóng)林院校十二五規(guī)劃教材。目前，最新的教材是科學(xué)出版社出版的《農(nóng)業(yè)與生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)》，該書(shū)是譚萬(wàn)忠、王進(jìn)軍教授對(duì)專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)課程長(zhǎng)期教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與教學(xué)成果的總結(jié)，其內(nèi)容和編排都比較新穎。由于生物學(xué)發(fā)展迅猛，日新月異，教材的更新遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于新技術(shù)、新方法、新理念和新詞匯的產(chǎn)生速度。有的學(xué)校采用任課教師自編講義作為教材，如選用SCI期刊中發(fā)表的重要學(xué)術(shù)論文，或者摘錄和提煉英文生物學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)書(shū)籍的內(nèi)容等。這些教學(xué)內(nèi)容往往比較生僻，通用性弱，尤其是基礎(chǔ)較差的學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)比較困難，不好掌握。因此，亟待編寫(xiě)實(shí)用性、可讀性和通用性強(qiáng)的生物學(xué)專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)教程，以適應(yīng)新的教學(xué)要求。

（三）課程考核

多數(shù)高校專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)課程屬于專(zhuān)業(yè)選修課的范疇，通常以考查形成完全課程考核，因此很多學(xué)生對(duì)這門(mén)課程不夠重視，甚至完全不當(dāng)回事。不同高校生物學(xué)專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)的考查方式不盡相同，有的采用開(kāi)卷答題，有的課程論文翻譯，有的還以PPT回報(bào)的方式考查，相對(duì)隨意和簡(jiǎn)單的考查方式，使得很多學(xué)生忽略了該門(mén)課程的學(xué)習(xí)。因此，很有必要研究一套系統(tǒng)的有針對(duì)性的生物學(xué)專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)教學(xué)內(nèi)容，并制訂出適用于不同基礎(chǔ)、不同層次學(xué)生的考核標(biāo)準(zhǔn)，逐步規(guī)范生物學(xué)專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)的教學(xué)和考核過(guò)程，實(shí)現(xiàn)因材施教，科學(xué)考評(píng)。

三、生物工程專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)教學(xué)模式的創(chuàng)新

教學(xué)模式的創(chuàng)新關(guān)鍵是要根據(jù)教學(xué)對(duì)象的特點(diǎn)，基于學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，認(rèn)識(shí)能力以及可接受的教學(xué)方式，進(jìn)行有針對(duì)性的啟發(fā)和引導(dǎo)。大學(xué)的教育重點(diǎn)不是知識(shí)本身，而是如何獲取知識(shí)、甄別知識(shí)以及運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新、創(chuàng)造。因此，筆者認(rèn)為生物工程專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)教學(xué)模式創(chuàng)新應(yīng)該從教學(xué)手段以及課程內(nèi)容兩方面入手。

（一）靈活多樣的教學(xué)手段

隨著手機(jī)APP應(yīng)用時(shí)代的到來(lái)，學(xué)生成為“低頭族”的主要群體，因此開(kāi)發(fā)具有一定趣味性和探索性的生物學(xué)專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)學(xué)習(xí)的手機(jī)應(yīng)用軟件，適應(yīng)新時(shí)代學(xué)生的學(xué)習(xí)特質(zhì)，將有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，吸引學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)。在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，各種微課程教學(xué)資源越來(lái)越豐富，但如何根據(jù)每個(gè)學(xué)生的特點(diǎn)進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)依然比較困難，學(xué)校可以嘗試建立由生物專(zhuān)業(yè)教師與基礎(chǔ)英語(yǔ)教師聯(lián)合教學(xué)的在線平臺(tái)，讓生物學(xué)專(zhuān)業(yè)教師發(fā)揮生物專(zhuān)業(yè)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，基礎(chǔ)英語(yǔ)教師發(fā)揮英語(yǔ)語(yǔ)言教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，相互配合，互為補(bǔ)充。這樣，不僅學(xué)生的選擇面更廣，也可以兼顧到不同學(xué)生的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的差異化教學(xué)。通過(guò)靈活多樣的教學(xué)手段和方式提高學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)的學(xué)習(xí)興趣，擴(kuò)展學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間，在潛移默化中逐步提高了他們的專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)水平。

（二）專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)與其他相關(guān)課程的整合

大學(xué)生物工程專(zhuān)業(yè)通常都開(kāi)設(shè)有文獻(xiàn)閱讀與檢索、科技論文寫(xiě)作、生物信息學(xué)等課程，這些課程一般學(xué)時(shí)較短，教學(xué)內(nèi)容比較單一，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生查閱專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)、專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用數(shù)據(jù)或模型分析軟件，撰寫(xiě)學(xué)位論文的基本知識(shí)和技能。其實(shí)這些課程之間并非孤立，它們之間有著緊密的聯(lián)系。學(xué)生只有具備一定的專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)知識(shí)和查閱文獻(xiàn)及運(yùn)用生物信息學(xué)軟件的能力，能夠在做好實(shí)驗(yàn)后完成學(xué)術(shù)論文撰寫(xiě)才算合格，才不枉費(fèi)大學(xué)四年的學(xué)習(xí)。基于此，筆者建議將文獻(xiàn)閱讀與檢索、科技論文寫(xiě)作、生物信息學(xué)等課程與專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)課程相整合，即在教授文獻(xiàn)檢索的方法、科技論文寫(xiě)作的技巧、生物信息學(xué)軟件應(yīng)用當(dāng)中滲透專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)教學(xué)，讓專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)的教學(xué)不再孤立和抽象，從而與具體的知識(shí)運(yùn)用和技能培養(yǎng)相結(jié)合，提煉和精簡(jiǎn)其他課程的教學(xué)內(nèi)容，使其更好地與專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)教學(xué)相關(guān)結(jié)合。

實(shí)踐證明，通過(guò)整合相關(guān)課程，精簡(jiǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，突出重點(diǎn)，壓縮專(zhuān)業(yè)綜合學(xué)時(shí)，能給學(xué)生更多自由空間，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，同時(shí)還可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)這些知識(shí)的綜合認(rèn)知力和理解力。

四、展望

當(dāng)前有關(guān)生物專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)教學(xué)改革與探討的論文雖然較多，但多數(shù)關(guān)注教學(xué)技巧提高①、教學(xué)內(nèi)容革新②、教學(xué)手段創(chuàng)新③等方面，少有關(guān)注教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)踐相脫節(jié)，知識(shí)水平與應(yīng)用不相適應(yīng)等問(wèn)題。教學(xué)的目的是培養(yǎng)社會(huì)所需要的人才，人才培養(yǎng)的目標(biāo)是運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新、創(chuàng)造，并解決實(shí)際問(wèn)題。今后在生物工程專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)教學(xué)中，我們應(yīng)更多關(guān)注如何培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和水平，提高他們的綜合素養(yǎng)，讓他們真正學(xué)有所用，用之有道。

注釋?zhuān)?/p>

① 王娟. 生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)生物專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)課程教學(xué)改革探討[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2011，39（18）：11339-11340.

第9篇：對(duì)生物信息學(xué)的理解范文

信息、生物、新材料三大前沿領(lǐng)域

信息、生物、新材料是21世紀(jì)前30年發(fā)展最快、最熱門(mén)的三大領(lǐng)域，它們集結(jié)了當(dāng)今世界最強(qiáng)勢(shì)的研究力量。但在這些關(guān)系未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域中，我國(guó)許多核心技術(shù)仍依賴(lài)追蹤、模仿和引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，原始創(chuàng)新能力明顯不足。

從更寬的視野來(lái)看，不僅僅是這三個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展需要高揚(yáng)“自主創(chuàng)新”的信心與勇氣。實(shí)際上，整個(gè)中國(guó)科技正面臨著前所未有的發(fā)展壓力：對(duì)外要適應(yīng)國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)的緊迫形勢(shì)，對(duì)內(nèi)要滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中的重大戰(zhàn)略性需求。而原始創(chuàng)新能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的薄弱，已成為當(dāng)前和未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)影響我國(guó)整體競(jìng)爭(zhēng)力的極大障礙。

面向未來(lái)15年的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》即將，科技部等有關(guān)部門(mén)正在著手制定科技“十一五規(guī)劃”——關(guān)于中國(guó)科技“未來(lái)”的探討與關(guān)注，在最近一年多來(lái)達(dá)到了前所未有的程度。就是在這樣帶著幾分焦灼、幾分期待、幾分信心的探討氛圍中，“自主創(chuàng)新”成為人們關(guān)于中國(guó)科技發(fā)展的共識(shí)。

帶著這個(gè)共識(shí)，再來(lái)看中國(guó)科技發(fā)展面臨的“壓力”，在很大程度上已經(jīng)變成了未來(lái)發(fā)展的重大機(jī)遇。未來(lái)10年，中國(guó)在這三大領(lǐng)域中最有可能實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)群究竟有哪些？有限的科技經(jīng)費(fèi)究竟應(yīng)當(dāng)投入到哪些突破口？

下一代移動(dòng)通信技術(shù)

移動(dòng)通信是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展中的一大奇跡。2004年12月，全球（蜂窩）移動(dòng)通信用戶(hù)總數(shù)已達(dá)17億以上，超過(guò)已有百年發(fā)展歷史的固定通信用戶(hù)數(shù)。過(guò)去10年，移動(dòng)通信技術(shù)完成了由第一代模擬通信技術(shù)向第二代數(shù)字通信技術(shù)的過(guò)渡，當(dāng)前正處于由其巔峰狀態(tài)向第三代（3G）移動(dòng)通信技術(shù)過(guò)渡的進(jìn)程中。

目前，世界發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛投入力量進(jìn)行第三代及下一代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。

——3G移動(dòng)通信：國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU－T ）批準(zhǔn)為3G 的三大標(biāo)準(zhǔn)分別是歐洲的WCDMA，美國(guó)高通公司的CDMA2000和中國(guó)大唐電信的TD－SCDMA。3G已在全球30多個(gè)國(guó)家開(kāi)始商用。

——增強(qiáng)型3G（Enhanced 3G）：為了克服3G 技術(shù)不能很好支持流媒體等業(yè)務(wù)的不足，國(guó)際電信聯(lián)盟已在制定增強(qiáng)型3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。專(zhuān)家預(yù)測(cè)，增強(qiáng)型3G技術(shù)將進(jìn)入商用。

——4G（或Beyond 3G）：下一代移動(dòng)通信即所謂超3G（以下統(tǒng)稱(chēng)Beyond 3G）技術(shù)的研究是國(guó)際上的熱點(diǎn)。Beyond 3G具有更高的速率與更好的頻譜利用率。 歐盟、日本、韓國(guó)等國(guó)家已開(kāi)始4G框架的研究，預(yù)期Beyond 3G技術(shù)可望在2010年后開(kāi)始商用。

中國(guó)移動(dòng)用戶(hù)總數(shù)已達(dá)3.34億，居世界第一，總體技術(shù)水平與國(guó)際同步，處于由第二代向第三代的過(guò)渡時(shí)期。我國(guó)3G移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)具備了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的能力，我國(guó)大唐電信2000年5月提出的TD－SCDMA標(biāo)準(zhǔn)已成為國(guó)際電信聯(lián)盟正式采納的三大標(biāo)準(zhǔn)之一。此外，在國(guó)家“863”計(jì)劃的支持下，開(kāi)展了Beyond 3G技術(shù)的研究，預(yù)期該技術(shù)可望在2010年后開(kāi)始商用。

Beyond 3G技術(shù)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)具有十分重要的意義。 德?tīng)柗茖?zhuān)家調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，我國(guó)研發(fā)水平比領(lǐng)先國(guó)家落后5年左右， 通過(guò)自主開(kāi)發(fā)或聯(lián)合開(kāi)發(fā)，在未來(lái)5年可能形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。以華為、 中興為代表的一批高技術(shù)通信設(shè)備制造業(yè)公司，在第三代移動(dòng)通信設(shè)備（3G）等研發(fā)方面緊跟國(guó)際前沿，打破了國(guó)外公司對(duì)高技術(shù)通信設(shè)備的壟斷，開(kāi)始參與國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)的制定，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，具備了參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的能力，具備實(shí)現(xiàn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展的契機(jī)。

中國(guó)下一代網(wǎng)絡(luò)體系

下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）泛指以IP為核心，同時(shí)可以支持語(yǔ)音、 數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的因特網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和固定電話通信網(wǎng)絡(luò)的融合網(wǎng)絡(luò)。

世界各國(guó)和國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)化組織都在積極開(kāi)展下一代網(wǎng)絡(luò)的研究開(kāi)發(fā)工作。國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén)（ITU－T）、歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ETSI）、互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）、第三代伙伴組織計(jì)劃（3GPP）等，都在致力于下一代網(wǎng)絡(luò)體系的研究。目前，美國(guó)、日本、韓國(guó)、新加坡以及歐盟都已啟動(dòng)了下一代互聯(lián)網(wǎng)研究計(jì)劃，全面開(kāi)展各項(xiàng)核心技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。

我國(guó)在下一代網(wǎng)絡(luò)的研究方面已取得了較大進(jìn)展。“九五”期間，863計(jì)劃建成了“中國(guó)高速信息示范網(wǎng)”（CAINONET）、國(guó)家自然科學(xué)基金委支持的“中國(guó)高速互連研究試驗(yàn)網(wǎng)NSFCNET”等重大項(xiàng)目，目前已開(kāi)始基于NGN的軟交換技術(shù)在移動(dòng)和多媒體通信中的應(yīng)用研究。中興、華為等企業(yè)還推出了基于軟交換的NGN解決方案；在下一代互聯(lián)網(wǎng)研究上，中興、港灣網(wǎng)絡(luò)等推出的高端路由交換機(jī)，可應(yīng)用于國(guó)家骨干IP網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以及大中型寬帶IP城域網(wǎng)核心骨干和匯聚。國(guó)內(nèi)公司還開(kāi)始自行設(shè)計(jì)高端分組交換定制ASIC芯片。我國(guó)已成為少數(shù)幾個(gè)能夠提供全系列數(shù)據(jù)通信設(shè)備的國(guó)家之一。

下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)促進(jìn)我國(guó)高新技術(shù)的發(fā)展，以及對(duì)改造和提升我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)具有舉足輕重的作用，對(duì)國(guó)家安全至關(guān)重要。從總體上看，我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)跟隨國(guó)外發(fā)展，在技術(shù)選擇上缺乏系統(tǒng)研究，走過(guò)一些彎路，至今與國(guó)外仍存在較大差距。無(wú)論網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品都尚有很大的發(fā)展空間。從全局著眼，應(yīng)不失時(shí)機(jī)地開(kāi)展中國(guó)下一代網(wǎng)絡(luò)體系的研究、應(yīng)用試驗(yàn)、關(guān)鍵技術(shù)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。不能像第一代互聯(lián)網(wǎng)那樣，技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)都是外國(guó)的，給國(guó)家安全造成隱患。

納米級(jí)芯片技術(shù)

當(dāng)前，集成電路的發(fā)展仍遵循“摩爾定律”，即其集成度和產(chǎn)品性能每18個(gè)月增加一倍，按照器件特征尺寸縮小、硅片尺寸增加、芯片集成度提高和設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化的途徑繼續(xù)發(fā)展。

自上世紀(jì)90年代以來(lái)， 全球集成電路制造技術(shù)升級(jí)換代速度加快。 當(dāng)前國(guó)際上CMOS集成電路大規(guī)模生產(chǎn)的主流技術(shù)是130nm， 英特爾等部分技術(shù)先進(jìn)的芯片制造公司已在用90nm進(jìn)行高性能芯片生產(chǎn)。2005年，美國(guó)AMD公司已開(kāi)始量產(chǎn)90nm的高性能芯片，國(guó)際上對(duì)65nm技術(shù)的開(kāi)發(fā)也已成功。伴隨130nm到90nm技術(shù)的升級(jí)， 考慮到擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模和降低成本，大多數(shù)公司將使用12英寸替代8英寸硅基片， 這也必將帶來(lái)半導(dǎo)體設(shè)備的大量更新。

近年來(lái)我國(guó)一些先進(jìn)集成電路制造公司的崛起，使國(guó)內(nèi)集成電路制造工藝技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距有了顯著的縮小，但整體水平仍與先進(jìn)國(guó)家相差2～3代。目前，我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)公司年設(shè)計(jì)能力已超過(guò)500種，主流設(shè)計(jì)水平達(dá)到180nm，130nm技術(shù)正在開(kāi)發(fā)中，90nm技術(shù)的研發(fā)也開(kāi)始著手進(jìn)行。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展看，我國(guó)集成電路已初步形成由十多家芯片生產(chǎn)骨干企業(yè)、十多家重點(diǎn)封裝廠、二十多家初具規(guī)模的設(shè)計(jì)公司、若干家關(guān)鍵材料及專(zhuān)用設(shè)備儀器制造廠組成的產(chǎn)業(yè)群體，設(shè)計(jì)、芯片制造、封裝三業(yè)并舉的蓬勃發(fā)展態(tài)勢(shì)。以中科院計(jì)算所為代表的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)在CPU研發(fā)方面所取得的新進(jìn)展，標(biāo)志著我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)能力，與國(guó)際先進(jìn)水平的差距進(jìn)一步縮小。目前我國(guó)芯片業(yè)大多集中在低端的交通、通信、銀行、信息管理、石油、勞動(dòng)保障、身份識(shí)別、防偽等領(lǐng)域，IC卡芯片所占比重一直占據(jù)芯片總體市場(chǎng)的20％左右。

世界第一顆0.13微米工藝TD－SCDMA 3G手機(jī)核心芯片10月9日在重慶問(wèn)世

今后的IC是納米制造技術(shù)的時(shí)代，而納米級(jí)芯片技術(shù)是我國(guó)趕超國(guó)際的關(guān)鍵，它的成功將會(huì)是我國(guó)IC工業(yè)發(fā)展史上的重要里程碑和持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力，專(zhuān)家認(rèn)為應(yīng)優(yōu)先發(fā)展。

中文信息處理技術(shù)

包括漢字和少數(shù)民族文字在內(nèi)的中文信息處理技術(shù)，是漢語(yǔ)言學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的融合，是一門(mén)與語(yǔ)言學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、數(shù)學(xué)、控制論、信息論、聲學(xué)、自動(dòng)化技術(shù)等多種學(xué)科相聯(lián)系的邊緣交叉性學(xué)科。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，中文信息處理技術(shù)已滲透到社會(huì)生活的各個(gè)方面。1994年，微軟開(kāi)始進(jìn)入中文軟件市場(chǎng)，微軟的WORD把國(guó)產(chǎn)WPS擠出了市場(chǎng)，繼而Windows中文版又把國(guó)產(chǎn)中文之星擠垮。微軟憑借其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)地位，使國(guó)產(chǎn)的中文信息處理軟件舉步維艱。中文版的Windows、Office等占據(jù)了大部分的中文軟件市場(chǎng)，使中文信息處理逐漸喪失了其特殊地位。

經(jīng)過(guò)二三十年的努力，我國(guó)的中文信息處理，包括中文的編碼、字型、輸入、顯示、輸出等的基本處理技術(shù)已經(jīng)實(shí)用化，目前正在逐漸擺脫“字處理”階段，處于向更高級(jí)階段快速發(fā)展的時(shí)期。包括中文的文字識(shí)別機(jī)和手寫(xiě)文字識(shí)別、語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)言理解和智能接口等技術(shù)的研究已獲得進(jìn)展。中文的全文檢索、內(nèi)容管理、智能搜索、中文和其他文字之間的機(jī)器翻譯等技術(shù)也正在開(kāi)發(fā)、研制，并取得了較大進(jìn)展，涌現(xiàn)了聯(lián)想、方正、四通、漢王、華建等公司。

隨著中國(guó)加入WTO與世界各國(guó)交流的逐漸擴(kuò)大以及網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代的來(lái)臨， 中文信息處理技術(shù)越發(fā)顯得重要，其自動(dòng)化水平的提高，將大大促進(jìn)我國(guó)科技、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，同時(shí)使中華民族的文化在信息時(shí)代得到新的發(fā)展。未來(lái)無(wú)疑應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)中文信息處理技術(shù)的研發(fā)投入與政策傾斜。

人類(lèi)功能基因組學(xué)研究

20世紀(jì)末啟動(dòng)的人類(lèi)基因組計(jì)劃被公認(rèn)為生命科學(xué)發(fā)展史上的里程碑，其規(guī)模和意義超過(guò)了曼哈頓原子彈計(jì)劃和阿波羅登月計(jì)劃。隨著人類(lèi)基因組、水稻基因組以及其他重要微生物等50多種生物基因組全序列測(cè)定工作的完成，國(guó)際基因組研究進(jìn)入到功能基因組學(xué)新階段。

功能基因組學(xué)已成為21世紀(jì)國(guó)際研究的前沿，代表基因分析的新階段。它是利用結(jié)構(gòu)基因組所提供的信息和產(chǎn)物，發(fā)展和應(yīng)用新的實(shí)驗(yàn)手段，通過(guò)在基因組或系統(tǒng)水平上全面分析基因的功能，使生物學(xué)研究從對(duì)單一基因或蛋白質(zhì)的研究轉(zhuǎn)向多個(gè)基因或蛋白質(zhì)同時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的研究，是在基因組靜態(tài)的堿基序列弄清楚之后轉(zhuǎn)入對(duì)基因組動(dòng)態(tài)的生物學(xué)功能學(xué)研究。從1997年迄今已發(fā)表的有關(guān)功能基因組學(xué)的論文數(shù)以千計(jì)，其中不少發(fā)表在《細(xì)胞》《自然》《科學(xué)》等國(guó)際著名刊物上。

目前功能基因組研究的重點(diǎn)集中在四個(gè)方面：一是基因測(cè)序技術(shù)研究。預(yù)計(jì)今后幾年內(nèi)，測(cè)序技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展，特別是有一些重要的改進(jìn)將直接用于功能基因組的研究；二是單核苷多態(tài)性（SNP）以及在此基礎(chǔ)上建立的SNP單體型研究；三是基因組有序表達(dá)的規(guī)律研究。主要包括基因的深入鑒定、基因表達(dá)與轉(zhuǎn)錄組研究、蛋白和蛋白質(zhì)組研究、代謝網(wǎng)絡(luò)和代謝分子研究、基因表達(dá)調(diào)控研究等；四是計(jì)算生物學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)研究。

近幾年來(lái)，在國(guó)家“863”計(jì)劃、國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)等的資助下，我國(guó)功能基因組學(xué)研究取得了一系列進(jìn)展。中華民族占世界人口的1／5，有豐富的遺傳疾病家系資源，這是我國(guó)發(fā)展功能基因組研究的有利因素。“十五”期間，我國(guó)參與國(guó)際蛋白質(zhì)組計(jì)劃、國(guó)際人類(lèi)基因組單體型圖計(jì)劃，高質(zhì)量按時(shí)完成了項(xiàng)目中所承擔(dān)的21號(hào)染色體區(qū)域的任務(wù)，建立并完善了中華民族基因組和重要疾病相關(guān)基因SNPs及其單倍型的數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，在國(guó)際一流雜志上發(fā)表了一批高水平學(xué)術(shù)論文，申報(bào)了一批國(guó)家專(zhuān)利，收集、保存了一批寶貴的遺傳資源，并初步建立了遺傳資源收集網(wǎng)絡(luò)和資源信息庫(kù)的采集管理系統(tǒng)，組建了一批國(guó)家級(jí)基地，培養(yǎng)了一支隊(duì)伍，建立了一批技術(shù)平臺(tái)。但總體而言，我國(guó)在功能基因組研究及應(yīng)用方面的原始創(chuàng)新成果數(shù)量較少，還不能為醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供足夠的知識(shí)和產(chǎn)品。

未來(lái)研究重點(diǎn)包括：

——功能基因組研究。重點(diǎn)開(kāi)展植物功能基因組研究、人類(lèi)功能基因組研究和重要病原微生物及特殊微生物功能基因組研究；

——蛋白質(zhì)組學(xué)研究。蛋白質(zhì)組學(xué)是一個(gè)新生領(lǐng)域，目前還處于初期發(fā)展階段，仍有許多困難有待克服。我國(guó)應(yīng)選擇具有特色的領(lǐng)域開(kāi)展研究；

——生物信息技術(shù)。我國(guó)的研究重點(diǎn)應(yīng)集中在生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建、生物信息的開(kāi)發(fā)、加工、利用及生物信息并行處理方面；

——生物芯片技術(shù)及產(chǎn)品。通過(guò)微加工技術(shù)和微電子技術(shù)在固體芯片表面構(gòu)建的微型生物化學(xué)分析系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞、蛋白質(zhì)、DNA以及其他生物組分的準(zhǔn)確、快速、大信息量的檢測(cè)。常用的生物芯片包括基因芯片、蛋白質(zhì)芯片、生化反應(yīng)芯片和樣品制備芯片等。生物芯片的主要特點(diǎn)是高通量、微型化和自動(dòng)化。我國(guó)生物芯片研究緊跟國(guó)際前沿，它將對(duì)我國(guó)生命科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)診斷、新藥篩選具有革命性的推動(dòng)作用，也將對(duì)我國(guó)人口素質(zhì)、農(nóng)業(yè)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)等作出巨大的貢獻(xiàn)。

專(zhuān)家認(rèn)為，我國(guó)人類(lèi)功能基因組學(xué)研究的研發(fā)水平比領(lǐng)先國(guó)家落后5年左右， 若能高度重視，充分利用我國(guó)已有的技術(shù)和資源優(yōu)勢(shì)，未來(lái)10年我國(guó)可能實(shí)現(xiàn)人類(lèi)功能基因組學(xué)研究的跨越發(fā)展。

蛋白質(zhì)組學(xué)研究

隨著被譽(yù)為解讀人類(lèi)生命“天書(shū)”的人類(lèi)基因組計(jì)劃的成功實(shí)施，生命科學(xué)的戰(zhàn)略重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到以闡明人類(lèi)基因組整體功能為目標(biāo)的功能基因組學(xué)上。蛋白質(zhì)作為生命活動(dòng)的“執(zhí)行者”，自然成為新的研究焦點(diǎn)。以研究一種細(xì)胞、組織或完整生物體所擁有的全套蛋白質(zhì)為特征的蛋白質(zhì)組學(xué)自然就成為功能基因組學(xué)中的“中流砥柱”，構(gòu)成了功能基因組學(xué)研究的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。

目前蛋白質(zhì)組學(xué)的主要內(nèi)容是建立和發(fā)展蛋白質(zhì)組研究技術(shù)方法，進(jìn)行蛋白質(zhì)組分析。為了保證分析過(guò)程的精確性和重復(fù)性，大規(guī)模樣品處理機(jī)器人也被應(yīng)用到該領(lǐng)域。整個(gè)研究過(guò)程包括樣品處理、蛋白質(zhì)的分離、蛋白質(zhì)豐度分析、蛋白質(zhì)鑒定等步驟。

附圖

自1995年蛋白質(zhì)組一詞問(wèn)世到現(xiàn)在，蛋白質(zhì)組學(xué)研究得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。我國(guó)的蛋白質(zhì)組研究也在迅速開(kāi)展，并取得了許多有意義的成果，中國(guó)科學(xué)家已經(jīng)在重大疾病如肝癌，比較蛋白質(zhì)組學(xué)的研究等方面取得了重要成就，在“973 ”計(jì)劃的資助下，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始了二維電泳蛋白組分離研究、圖像分析技術(shù)和蛋白質(zhì)組鑒定質(zhì)譜技術(shù)研究等。

如何抓住國(guó)際上蛋白質(zhì)組學(xué)研究剛剛啟動(dòng)的時(shí)機(jī)，迅速地進(jìn)入到蛋白質(zhì)組學(xué)研究的國(guó)際前沿，是擺在我國(guó)生命科學(xué)研究發(fā)展方向上的一個(gè)重要課題。

目前我國(guó)在該領(lǐng)域的研發(fā)基礎(chǔ)較好，只比先進(jìn)國(guó)家落后5年左右。 蛋白質(zhì)組學(xué)屬科學(xué)前沿，專(zhuān)家建議結(jié)合我國(guó)現(xiàn)行的基因組研究及其他有我國(guó)特色或優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域開(kāi)展研究，不要重復(fù)或追隨國(guó)際已有的工作，而應(yīng)走自己的路，未來(lái)10年內(nèi)有可能取得重大科學(xué)突破。

生物制藥技術(shù)

生物制藥被稱(chēng)為生物技術(shù)的“第一次浪潮”，其誘人前景引起了全世界各國(guó)政府、科技界、企業(yè)界的高度關(guān)注。

在過(guò)去的30年間，全球生物技術(shù)取得了令人矚目的成就。據(jù)美國(guó)著名咨詢(xún)機(jī)構(gòu)安永公司2004年和2005年發(fā)表的第十八和第十九次全球生物技術(shù)年度報(bào)告分析，2003年全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)營(yíng)收達(dá)410億美元。目前已有190余種生物技術(shù)產(chǎn)品獲準(zhǔn)上市，激發(fā)起投資者對(duì)生物技術(shù)股與融資的興趣。

近20年來(lái)，我國(guó)醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，據(jù)《中國(guó)生物技術(shù)發(fā)展報(bào)告2004》統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已有25種基因工程藥物和基因工程疫苗，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的上市藥物達(dá)9種，重組人ω－干擾素噴鼻劑2003年4月獲得國(guó)家臨床研究批文，可用于較大規(guī)模高危人群的預(yù)防。但總體上與世界先進(jìn)水平相比還存在很大的差距，醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)品的銷(xiāo)售收入僅占醫(yī)藥工業(yè)總銷(xiāo)售額的7.5％左右。

為加快我國(guó)生物制藥技術(shù)的發(fā)展，今后的研究開(kāi)發(fā)重點(diǎn)是：

——生物技術(shù)藥物（包括疫苗）及制備技術(shù)。圍繞危害人民健康的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和腫瘤等重大疾病和疑難病癥的防治與診斷，應(yīng)用基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程和酶工程等技術(shù)，開(kāi)發(fā)單克隆抗體、基因工程藥物、反義藥物、基因治療藥物、可溶性蛋白質(zhì)藥物和基因工程疫苗，拓寬醫(yī)藥新產(chǎn)品領(lǐng)域；

——高通量篩選技術(shù)。目前，國(guó)外許多制藥公司已把高通量篩選作為發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物的主要手段。典型的高通量篩選模式為每次篩選1000個(gè)化合物，而超高通量篩選可每天篩選10萬(wàn)多個(gè)化合物。隨著分析容量的增大，分析檢測(cè)技術(shù)、液體處理及自動(dòng)化、連續(xù)流動(dòng)以及信息處理將成為未來(lái)高通量篩選技術(shù)研究的重點(diǎn)；

——天然藥物原料制備。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)人類(lèi)患有3萬(wàn)多種疾病，其中1／3靠對(duì)癥治療，極少數(shù)人能夠治愈，而大多數(shù)人缺乏有效的治療藥物。以往多用合成藥物，隨著科技的進(jìn)步，人們自我保健意識(shí)增強(qiáng)，對(duì)天然藥物的追求與日俱增。當(dāng)前世界各國(guó)都在加強(qiáng)天然藥物的研發(fā)。

生物信息學(xué)研究

在生命科學(xué)的研究中，以計(jì)算機(jī)為工具對(duì)生物信息進(jìn)行儲(chǔ)存、檢索和分析，對(duì)基因組研究相關(guān)生物信息獲取、加工、儲(chǔ)存、分配、分析和解釋——上世紀(jì)80年代一經(jīng)產(chǎn)生，生物信息學(xué)就得到了迅猛發(fā)展。其研究一方面是對(duì)海量數(shù)據(jù)的收集、整理與服務(wù)；另一方面是利用這些數(shù)據(jù)，從中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律。

具體地講，生物信息學(xué)是把基因組DNA序列信息分析作為源頭， 找到基因組序列中代表蛋白質(zhì)和RNA基因的編碼區(qū)；同時(shí)， 闡明基因組中大量存在的非編碼區(qū)的信息實(shí)質(zhì)，破譯隱藏在DNA序列中的遺傳語(yǔ)言規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，歸納、 整理與基因組遺傳信息釋放及其調(diào)控相關(guān)的轉(zhuǎn)錄譜和蛋白質(zhì)譜的數(shù)據(jù)，從而認(rèn)識(shí)代謝、發(fā)育、分化、進(jìn)化的規(guī)律。另外生物信息學(xué)還利用基因組中編碼區(qū)的信息進(jìn)行蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的模擬和蛋白質(zhì)功能的預(yù)測(cè)，并將此類(lèi)信息與生物體和生命過(guò)程的生理生化信息相結(jié)合，闡明其分子機(jī)理，最終進(jìn)行蛋白質(zhì)、核酸的分子設(shè)計(jì)、藥物設(shè)計(jì)和個(gè)體化的醫(yī)療保健設(shè)計(jì)。

生物信息學(xué)的發(fā)展已經(jīng)將基因組信息學(xué)、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)計(jì)算與模擬以及藥物設(shè)計(jì)有機(jī)地連接在一起，它將導(dǎo)致生物學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多種科學(xué)文化的融合，造就一批新的交叉學(xué)科。

科學(xué)家們普遍相信，本世紀(jì)最初的若干年是人類(lèi)基因組研究取得輝煌成果的時(shí)代，也是生物信息學(xué)蓬勃發(fā)展的時(shí)代。據(jù)預(yù)測(cè)，到2005年生物信息的全球市場(chǎng)價(jià)值將達(dá)到400億美元。

我國(guó)生物信息學(xué)研究起步較早。20世紀(jì)80年代末，國(guó)內(nèi)學(xué)者就在《自然》上報(bào)道了免疫球蛋白基因超家族計(jì)算機(jī)分析的工作。目前，多家大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)也相繼成立了生物信息中心或研究所，各種原始數(shù)據(jù)庫(kù)、鏡像數(shù)據(jù)庫(kù)和二級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)也已經(jīng)逐步建立，同時(shí)我國(guó)還建立了相關(guān)的工作站和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際主要基因組數(shù)據(jù)庫(kù)及研究中心的網(wǎng)絡(luò)連接，開(kāi)發(fā)了用于核酸、蛋白結(jié)構(gòu)、功能分析的計(jì)算工具以及蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、并行化的高通量基因拼接和基于群論方法開(kāi)發(fā)的基因預(yù)測(cè)等多種軟件。中國(guó)學(xué)者還運(yùn)用自主開(kāi)發(fā)的電腦克隆程序，開(kāi)展了大規(guī)模EST 數(shù)據(jù)分析，建立了一系列基因組序列分析新算法和新技術(shù)，并在國(guó)內(nèi)外著名科學(xué)雜志上發(fā)表了一系列論文，取得了引人注目的進(jìn)展，尤其在人類(lèi)基因組基因數(shù)目的預(yù)測(cè)上獲得了與目前的實(shí)驗(yàn)事實(shí)相當(dāng)吻合的結(jié)果，在國(guó)際上獲得普遍認(rèn)可。

農(nóng)作物新品種培育技術(shù)

最近幾年，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)生的巨大影響，已引起各國(guó)政府和科學(xué)家的高度重視。農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域研究中最活躍的是育種技術(shù)——應(yīng)用現(xiàn)代分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行品種改良，創(chuàng)造更加適合人類(lèi)需要的新物種，獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲(chóng)害新品種。這使得新品種層出不窮，品種在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)中的貢獻(xiàn)率將由現(xiàn)在的30％提高到50％。國(guó)際水稻研究所已經(jīng)培育出每公頃7500公斤的超級(jí)水稻，非洲培育出增產(chǎn)10倍的超級(jí)木薯。

我國(guó)該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和高技術(shù)研究取得了一批創(chuàng)新成果：如植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)、細(xì)胞培育技術(shù)、秈稻的全基因組測(cè)序、花粉管通道轉(zhuǎn)基因方法等，使研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物新品種成為現(xiàn)實(shí)和可能。目前，已培育出畝產(chǎn)達(dá)到807.4公斤的超級(jí)雜交稻；2004年轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的種植面積已占全國(guó)棉花種植面積的50％左右；利用細(xì)胞工程技術(shù)培育的抗白粉病、赤霉病和黃矮病等小麥新品種已累計(jì)推廣1100多萬(wàn)畝；植物組織培養(yǎng)和快繁脫毒技術(shù)在馬鈴薯、甘蔗、花卉生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用。

專(zhuān)家認(rèn)為，我國(guó)農(nóng)作物新品種培育的研發(fā)基礎(chǔ)較好，整體科研技術(shù)與國(guó)外處于同等水平，只要充分利用資源，發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，很可能在該領(lǐng)域取得突破。

納米材料與納米技術(shù)

納米科技是上世紀(jì)末才逐步發(fā)展起來(lái)的新興科學(xué)領(lǐng)域，它的迅猛發(fā)展將在21世紀(jì)促使幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生一場(chǎng)革命性的變化。納米材料是未來(lái)社會(huì)發(fā)展極為重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，許多科技新領(lǐng)域的突破迫切需要納米材料和納米科技支撐，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)提升也急需納米材料和技術(shù)的支持。

近年來(lái)，科技強(qiáng)國(guó)在該領(lǐng)域均取得了相當(dāng)重要的進(jìn)展。

在納米材料的制備與合成方面，美國(guó)科學(xué)家利用超高密度晶格和電路制作的新方法，獲得直徑8nm、線寬16nm的鉑納米線；法國(guó)科學(xué)家利用粉末冶金制成了具有完美彈塑性的純納米晶體銅，實(shí)現(xiàn)了對(duì)納米結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)過(guò)程中的形狀、尺寸、生長(zhǎng)模式和排序的原位、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；德國(guó)科學(xué)家巧妙地利用交流電介電泳技術(shù)，將金屬與半導(dǎo)體單壁碳納米管成功分離；日本用單層碳納米管與有機(jī)熔鹽制成高度導(dǎo)電的聚合物納米管復(fù)合材料。

在納米生物醫(yī)學(xué)器件方面，科學(xué)家用特定的蛋白質(zhì)或化合物取代用硅納米線制成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極用以診斷前列腺癌、直腸癌等疾病，成百倍地提高了診斷的靈敏度。另外，納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)應(yīng)用、納米電子學(xué)、納米加工、納米器件等方面也有新進(jìn)展。與此同時(shí)，國(guó)外大企業(yè)紛紛介入，推動(dòng)了納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。

當(dāng)前納米材料研究的趨勢(shì)是，由隨機(jī)合成過(guò)渡到可控合成；由納米單元的制備，通過(guò)集成和組裝制備具有納米結(jié)構(gòu)的宏觀試樣；由性能的隨機(jī)探索發(fā)展到按照應(yīng)用的需要制備具有特殊性能的納米材料。

納米材料和技術(shù)很可能在以下四個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用上有所突破：一是IT產(chǎn)業(yè)（芯片、網(wǎng)絡(luò)通訊和納米器件）；二是在生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用納米生物傳感的早期診斷和治療，到2010年將給人類(lèi)帶來(lái)新的福音；三是在顯示和照明領(lǐng)域的應(yīng)用已有新的進(jìn)展，納米光纖、納米微電極等已產(chǎn)生極大影響；四是納米材料技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合，在基因修復(fù)和標(biāo)記各種蛋白酶等方面蘊(yùn)育新的突破，預(yù)計(jì)2010年納米技術(shù)對(duì)國(guó)際GDP的貢獻(xiàn)將超過(guò)2萬(wàn)億美元。

我國(guó)納米材料研究起步較早，基礎(chǔ)較好，整體科研水平與先進(jìn)國(guó)家相比處于同等水平，部分技術(shù)落后5年左右。目前有300多個(gè)從事納米材料基礎(chǔ)研究和應(yīng)用的研究單位，并在納米材料研究上取得了一批重要成果，引起了國(guó)際上的廣泛關(guān)注。據(jù)英國(guó)有關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)提供的調(diào)查顯示，我國(guó)納米專(zhuān)利申請(qǐng)件數(shù)排名世界第三位。

國(guó)內(nèi)目前已建成100多條納米材料生產(chǎn)線，產(chǎn)品質(zhì)量大都達(dá)到或接近國(guó)際水平。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的差距一是在納米材料制備與合成方面尚處于粗放階段，缺乏應(yīng)用目標(biāo)的牽引，集成不夠；二是納米材料計(jì)量、測(cè)量和表征技術(shù)明顯落后于國(guó)外，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試樣和標(biāo)準(zhǔn)方法的建立重視不夠，對(duì)表征手段的建立投資不足；三是納米材料的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和開(kāi)發(fā)研究出現(xiàn)脫節(jié)，納米材料研究缺乏針對(duì)性；四是學(xué)科交叉、技術(shù)集成不夠。

鏈接：

信息技術(shù)正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性變革

目前，信息技術(shù)正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性的變革，在信息器件向高速化、微型化、一體化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的同時(shí)，軟件和信息服務(wù)成為發(fā)展重點(diǎn)。大規(guī)模集成電路正快速向系統(tǒng)芯片發(fā)展；移動(dòng)通信技術(shù)正在向第三代、第四展，將提供更優(yōu)質(zhì)、更快速、更安全的服務(wù)，并帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)利益；電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三網(wǎng)融合趨勢(shì)進(jìn)一步加快，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)成為世界關(guān)注的重點(diǎn)；全球化的信息網(wǎng)絡(luò)將像電力、電話一樣為社會(huì)公眾提供各種信息服務(wù)，越來(lái)越深刻地改變著人們的學(xué)習(xí)、工作和生活方式，也將對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)生重大影響。

微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展方興未艾，極有可能引發(fā)新一輪產(chǎn)業(yè)革命。

大顯神通的新材料

高性能結(jié)構(gòu)材料是具有高比強(qiáng)度、高比剛度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的材料，對(duì)支撐交通運(yùn)輸、能源動(dòng)力、電子信息、航空航天以及國(guó)家重大工程起著關(guān)鍵性作用。

新型功能材料是一大類(lèi)具有特殊電、磁、光、聲、熱、力、化學(xué)以及生物功能的材料，是信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)和國(guó)防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料。當(dāng)前國(guó)際上功能材料及其應(yīng)用技術(shù)正面臨新的突破，諸如信息功能材料、超導(dǎo)材料、生物醫(yī)用材料、能源材料、生態(tài)環(huán)境材料及其材料的分子、原子設(shè)計(jì)正處于日新月異的發(fā)展之中。

信息功能材料發(fā)展的重點(diǎn)是磁性材料、電子陶瓷材料、壓電及光電(磁)晶體、高性能封裝材料等方面。超導(dǎo)材料的主要特征是零電阻和排磁通效應(yīng)，是20世紀(jì)留給人類(lèi)開(kāi)發(fā)核聚變能、高效運(yùn)輸工具、低耗傳輸電能和精密探測(cè)器件的新型功能材料。