生物信息學方法精選(九篇)

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第1篇：生物信息學方法范文

【關鍵詞】組合數學 教學方法 生物醫學 生物信息學

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）09-0132-02

伴隨著信息時代的來臨，特別是生物醫學科學研究的迅猛發展，尤其是生物信息學這門科學的出現使得原來的生物醫學研究向低通量的臨床數據轉向高通量分子生物學數據。組合數學作為一門應用性較強的數學分支，在生物醫學中的應用廣泛，面對多因素高通量的生物醫學問題，增加高等學校，特別是生物信息學專業學生的組合數學知識，培養他們運用組合數學方法分析和解決生物醫藥科學問題的能力已經成為必要。如何在教學過程中提高學生學習組合數學的興趣，建立組合數學的邏輯思維用于解決醫學問題是我們教育工作者需要思考的問題。

一、高等學校組合數學的特點及教學現狀

組合數學是一門研究離散對象的科學，在計算機科學、信息科學中具有重要的地位，是理科及工科院校的一門必修課，隨著現代生物醫學的日益發展，組合數學的重要性也日漸凸顯。組合數學對于生物醫學專業基礎課有著直接的衍射作用。目前，部分開設組合數學課程的生物高等學校的主要面向生物信息學、統計學等等專業開設，講授學時30到60學時。在大部分生物高等學校并沒有該類課程的設置，也是導致高等學校組合數學教師隊伍的匱乏的主要原因。而且目前組合數學授課考核形式也比較單一。組合數學主要是以理論授課形式為主的教學方式，考試成績是考核學生的唯一標準，忽視了學生在學習過程中的考核。信息時代學科的交叉發展體現在組合數學在各個學科中不可替代的作用，因此提高生物高等學校學生的組合數學學習興趣，培養他們運用組合數學的能力是目前迫切需要解決的問題。

二、改進組合數學教學措施，提高學生興趣

（一）更新教學內容，改進教學方法

目前的組合數學內容主要有： 鴿巢原理、排列與組合、容斥原理、遞推關系、生成函數等基本的組合數學知識及其在數學中的應用。為了讓學生在有限的學時內學完必要的知識，更新和精選教學內容顯得尤為必要，將以組合數學內容為主導的教學模式改進成以生物醫學問題為導向的教學模式。由于面向醫學專業的特殊性，從內容上應著重選擇與醫學知識聯系緊密的內容，采取精講和略講相結合的方式。根據不同專業背景更新組合數學的教學內容往往能夠起到事半功倍的效果。以下是我們在講解排列與組合一章時的一個教學實例：“生物遺傳信息是由DNA分子中4個堿基核苷酸就像電報密碼似的以不同的排列順序記錄下來，它載著人類的全部基因或全部遺傳信息，人的DNA約有30億（3×109） 堿基對，按照排列的思想可知人類基因組可能的排列方式有N=4■=（4■）■≈（1.52）■種，然而人類僅從這無窮多的方式中選了一種作為全人類共同的遺傳密碼，可見我們的基因組是祖先們留給人類的最寶貴的財富！”。這樣的實例教學不僅可以讓學生熟悉課堂知識，還能讓學生對所學的知識進行綜合的運用，更重要的與生物醫學問題的結合提高了學生的學習興趣。通過興趣小組討論學習提高學生自主學習的主動性，變被動學習為主動學習，充分調動學生學習組合數學的興趣，從而充分發揮學生學習的主觀能動性。

（二）加強多媒體輔助教學，提高學生學習興趣

組合數學傳統的授課方式是在黑板上將定義、定理的內容進行逐步嚴密的推導證明，這在一定程度上讓學生緊跟授課教師的思維和建立學生的邏輯思考能力。然而隨著多媒體技術的不斷進步，利用多媒體和板書相結合的策略成為下一階段組合數學教學模式的主要教學手段。對于繁瑣的定理公式例如容斥原理避免推導證明，結合多媒體的幾何圖形使學生更加直觀的理解和應用。以我們在教授容斥原理時的一個實例，容斥原理的根本思想是將難的問題分解成若干簡單問題，通過間接計數來解決直接計數不容易解決的問題，我們用多媒體幻燈片分別展示兩集合和三集合的容斥原理（圖1A和B），并按照容斥原理的邏輯順序利用多媒體動畫技術控制每一部分的出現順序，不僅避免了大量繁重枯燥的板書推導，最重要的是圖形式教學可以幫助學生對容斥原理建立更直觀的理解。可見在組合數學的教學過程多媒體的充分利用可以起到事半功倍的效果。

圖1 多媒體在組合數學教學中的應用――容斥原理實例

（三）增設組合數學實驗課，培養學生創新性思維

組合數學除了基本理論課之外還應該開設適當的實驗課，在實驗課上讓學生自己動手解決一些與生物醫學有關的實際問題。通過讓學生自己編程實現排列組合的算法，不僅可以增進學生對排列與組合的深入認識，也能夠培養學生利用排列組合思想解決實際問題的能力。以下是我們的一個實驗教學實例：“任選一種排列生成算法，編程實現自動生成n個（如n=6）不同元素中取r個元素的排列，并輸出指定任意n和r的所有排列。”，不僅讓學生掌握了課堂上講解的排列原理，還鍛煉了編程能力，初步體驗了科研的樂趣，由消極的被動學習升級為積極的主動學習。可見通過組合數學實驗課更能培養學生自己動手自己學習的能力，進一步激發學生的創新性思維。

（四）精挑細選課后練習，培養學生獨立解決問題的能力

組合數學作為一門應用性較強的數學課，需要學生掌握其在生物醫學領域的應用，這就必須加強組合數學課堂后練習。因此習題是組合數學課程重要的教學環節，也是理論教學必不可少的補充。然而習題課并不意味著單純地大量做題，教師應根據課堂內容，精挑細選出質量比較高的少量題目，供學生課余時間認真研究，要在習題中體現組合數學的知識點，激發學生獨立給出解決問題的新觀點和新方法。設置習題時，應以問題為導向，即給定一個實際的有興趣的問題，讓學生利用所學的組合數學理論進行解決，進一步加強學生對知識細節的理解和掌握，并讓學生舉一反三熟練掌握所學內容，使學生的理解更加深刻。如我們在教學過程中的一個課后習題實例：“一位國際象棋大師有11周的時間備戰一場錦標賽，他決定每天至少下一盤棋，但是為了使自己不過分疲勞他還決定在每周不能下棋超過12盤。證明存在連續若干天，期間這位大師恰好下了21盤棋。”，該實例引起了學生在課余時間學習組合數學的一個熱潮。

總之，面對高等學校生物信息學學生的專業特點，傳統的單一的純理論的組合數學教學方法已經不再適用。應該考慮改進教學內容和方法，發揮學生學習的主觀能動性，使學生在快樂進取的氛圍里學習組合數學，具體的教學內容和教學方法的改進仍有待教學工作者進一步探討和研究。

參考文獻：

[1]盧開澄，盧華明.組合數學[M].北京：清華大學出版社，2002.

[2]蘇建忠，張巖，劉洪波，王芳，崔穎.組合數學在生物信息學教學中的應用[J]. 科技創新導報，2012，6，142-143.

作者簡介：

劉洪波（1983-），男，漢族，山東德州人，博士，講師，主要研究方向：生物信息學，計算表觀遺傳學。

王芳（1982-），女，漢族，吉林松原人，博士，副教授，主要研究方向：生物信息學，計算表觀遺傳學。

第2篇：生物信息學方法范文

關鍵詞：高中生物；教學方法；新課改

隨著我國新課程改革的不斷發展與深化，如何提升生物課堂教學的效率已經成為當前教學事業研究的一個主要問題。新課程改革背景下的高中生物，在課程的編排上有著很嚴重的問題，其教學內容繁多、教學時間較少。因此，提升高中生物課的教學效率就顯得尤為重要，高中生物教師要積極調整教學方式，提高生物課堂的教學效率，從而提升學生的學習效率。

一、改變傳統的教學模式

傳統的生物教學模式已經不能適應現代新課改下的教育體制要求，因此，高中生物教師要創建一個新型的教學模式。這樣才能夠有效地提高學生自主學習的積極性，并且能夠使學生把自己的生活實際與課堂的教學內容相結合，使學生更好地掌握生物知識。

在高中生物教學過程中，教師要充分培養學生對生物知識進行獨立思考的能力，要改變以往問答的教學形式，要在教學過程中觀察學生，對學生學習和掌握生物知識的情況有一定的了解，從而能夠有針對性地適當調整生物課堂教學模式。高中生物教師只有不斷改進教學模式，才能夠積極參與到新課程改革的教學中去。通過改變教學模式，積極引導學生充分理解生物知識的內涵，從而有利于培養學生的創造能力，使學生形成正確的價值觀。

二、使學生成為生物課堂的真正主人

高中生物教師要充分尊重學生，激發學生學習生物的主動性。教師要為學生營造良好的學習氛圍，與學生共同建立一個民主、高效的課堂，師生之間相互合作，共同完成生物課堂的教學。

高中生物教師要充分調動學生學習生物的興趣，使學生能夠在一個輕松愉快的環境中學習。教師要注重課堂上與學生的交流，并在交流的過程中引導學生更好地掌握生物知識，要打破以往被動的教學模式，要在與學生的互動交流中進行教學，充分發揮學生的學習自主性，使學生真正成為課堂的主人。高中生物教師在教學過程中，要充分培養學生對生物知識進行獨立思考的能力，使學生能真正成為生物課堂的主人，有效提升學生的學習效率。

三、注重生物實驗的教學

生物是一門以實驗為主的課程，通過生物實驗教學能更好地使學生了解生物現象的本質，所以，教師要把實驗教學作為生物教學的重點內容。教師只有重視生物實驗教學，才能夠使學生掌握更多的理論知識。當前新課程標準改革也提出了要重視生物實驗，要把理論與實踐相結合的觀點，同時在新課程改革的教材中對于生物實驗的內容也在逐漸增加，因此，要重視生物實驗教學。

高中生物教師在實驗教學中，要讓學生分組實驗，使學生通過合作來完成實驗，從而培養學生良好的協作意識和團體意識，這樣才能夠真正地實現對學生綜合素質的培養。

四、幫學生樹立生物學習的信心

在我國的教學環境中，教師和家長對學生的鼓勵和表揚往往都不多，這樣就會使學生對于學習嚴重地缺乏信心。所以在當前新課程標準的改革下，要積極鼓勵學生，使學生能樹立對生物學習的信心。

教師只有幫助學生樹立學習生物的信心，才能夠充分激發學生學習生物的興趣，從而提升學生的學習效率。教師要在對學生傳授生物理論知識的過程中，插入一些有趣味的內容，這樣就能夠有效地帶動學生學習生物的積極性，培養學生學習生物的興趣，使學生不再覺得學習生物是一件乏味的事，從而能夠幫助學生樹立良好的學習信心。

五、提升教師的綜合素質

在當前新課程改革的形勢下，要想提高學生的學習效率，首先就要提升教師的綜合素質，只有這樣，才能夠培養出更多優秀的生物研究人才。

在當前的素質教育中，教師最主要的任務就是要指導學生完成其所制訂的計劃。學生在學習生物的過程中，會遇到很多難題，這時就需要教師對其進行指導，從而能夠使其獨立解決在學習中遇到的問題。教師在傳授學生知識前，要提升自身的專業素養，這樣才能夠更好地指導學生進行生物的學習與掌握。

高中生物教師要不斷地完善自我，要不斷強化自身的能力，要開闊自己的視野，要充分掌握生物教材，這樣才能夠幫助學生解決學習中遇到的難題，從而帶動學生學習生物的主動性與積極性。

綜上所述，當前新課程改革下的生物教學要以培養學生的思維能力為出發點。因此，教師要認真向學生傳授新課程的內容，并要充分理解新課程改革下的教學理念，要把其深入地貫徹和落實到高中生物教學之中，這樣才能使高中生物教師改變傳統的教學模式。在當前新課改的教學實踐過程中，高中生物教師要提升自身的綜合素質，從而提升高中生物教學的教學質量，進而整體上提升學生的學習效率。

參考文獻：

[1]潘加磊.淺談新課改形式下高中生物的教學方法[J].現代閱讀（教育版），2011，（16）.

第3篇：生物信息學方法范文

【關鍵詞】高中生物教學；優化設計；方法

【中國分類號】G633.91

1、前言

在高中生物教學過程中，主要包括了高中階段的生物學科所涉及的全部知識、技能、過程、方法以及價值目標。與此同時要包括了教師與學生之間的教與學的具體活動。在設計高中生物教學的時候，要從宏觀到微觀來開展教學活動。在高中生物教學過程中，要形成教與學的互動形式，并且要充分利用科學的教學評價方式，從而可以使得學生課堂參與的積極性被調動起來。

2、不斷提高學生的學習興趣，最終提高學習效率

作為一名生物教師只有不斷激發學生學習生物的興趣，從而可以使得生物課堂的教學方法得以提高。在高中生物教學過程中，新課的導入起著非常重要的作用。合理的導言不僅可以營造良好的問題情境，而且能夠吸引學生的注意力，最終可以調動學生學習的主動性。高中生物課堂中的精心設計導言是非常重要的，有趣的導言可以引導學生不斷思考，并且可以啟發學生的自覺思維，最終有利于學生對知識的理解以及記憶。興趣可以引導著學生不斷發現問題，并且可以培養學生解決問題的能力。通過興趣可以使得學生的推理、思維、決策以及解決問題的能力得到培養。高中生物教師要營造一個探究性學習的環境，從而可以讓學生體驗到學習的樂趣。在探究式教學活動中，教師不僅要不斷激發學生的好奇心以及探究精神，而且要給學生提供充足的探究性材料，不斷引導學生找到問題的答案。

3、探索與完善生物課堂的教學方法

對于一名高中生物教師來說，要用新的觀念來確保課堂教學活動的順利開展，并且要敢于嘗試新的教學方法。教師要嘗試引導啟發教學法，這種教學方法要求高中生物教師在課堂教學過程中，要按照科學的教學目標來引導學生思考問題，與此同時要充分結合教學中的具體內容，不斷激發學生學習的興趣，并且教師在教學生學習方法的時候，還要不斷培養學生的創新意識以及創新能力。除此之外，教師要不斷鼓勵學生進行自主學習，這樣可以培養學生自主學習的能力。然而引導啟發教學法主要包括了講述背景法和提示要點法等教學方法。第一，講述背景教學法。在高中生物教學過程中，由于有一些理論以及概念比較簡單，學生可以自學掌握其中相關的概念。在這種情況下，高中生物教師沒有必要為學生講述這些理論以及概念，教師只需要將背景知識介紹給學生，從而可以激發學生學習的熱情，最終有利于提高學生的學習效率。第二，提示要點教學法。在高中生物課堂教學過程中，現學的內容與以前所學的知識有密切的聯系，此時高中生物教師要通過這些知識點來引導學生回憶舊的知識點，從而引導學生積極思考問題。這樣做不僅可以提高學生對新課的學習興趣，而且能夠幫助學生鞏固以及復習舊的知識，最終使得學生的思維能力與學習技巧得以提高，從而提高了學生的學習效率。

4、注重教師與學生的生物互動教學

在新課程理念的指導下，高中生物教學課堂中要實現教師與學生的教學互動，從而能夠建立起高效的生物課堂。在高中生物教學過程中，教師要重新定位自己的角色，并且要自覺的轉變自身的角色，這樣做可以處理好教師與學生之間的關系，最終使得教師與學生的共同發展。在高中生物教學過程中，教師要注重學生的獨立性、自主性、能動性以及創造性，不斷調動學生學習的積極性以及主動性。與此同時教師要創造生動的教學情境，從而可以營造民主以及和諧的教學氛圍，這樣可以鼓勵每一位學生不斷思考，最終培養學生思考問題以及解決問題的能力。在教師教學過程中，教學大綱以及課本是依據，并且在生物學課堂教學過程中要按照相關的教學目標來開展教學活動，從而確保教學任務的順利完成。由于生物教學與實際生活有著密切的聯系，因此教師要在教學過程中要緊密聯系實際生活，這樣做可以將抽象的理論知識變得更加具體化，從而可以加深學生對理論的理解。

5、結束語

在高中生物教學設計過程中，教師不僅要引導學生掌握相關的理論知識，而且要引導學生掌握實驗的基本技能，從而促進學生的全面發展。由于生物課堂教學活動是一個比較復雜的過程，因此教師要根據實際情況來不斷調動學生學習的積極性，不斷提高高中生物課堂的整體效率。與此同時，在高中生物教學過程中，教師要不斷增強學生的社會責任感，并且要培養學生的綜合分析能力以及人際交往能力，從而使得新課程的教學目標得以順利實現。

【參考文獻】

[1]李述友;賀寶柱.淺談生物課堂教學的幾種導入方法[J];新課程(教育學術版);2010(04):90-92.

第4篇：生物信息學方法范文

關鍵詞：高中生物；新課改；高效課堂；教學方法

課堂是學生獲得知識的主陣地。課堂教學的質量將直接決定學生成績的好壞，而且也會影響學生以后多方面的發展和成長。高效的課堂教學是提高教學質量的主要途徑，是教學中的重要環節。

一、培養師生情感，奠定高效課堂基礎

學生對某學科感興趣的主要原因除了需要教師精湛的教學技巧和淵博的知識外，還需有學生對教師的良好情感。所以，教師不僅要不斷地研究教學方法，提高教學能力和教學水平，在學生心目中建立起對教師的敬佩心理，更應該注意感情投入。如何來增進師生情感？首先，多利用課余時間走進課堂，與學生交流，看學生所做、聽學生所談，并適時加入他們，讓學生感覺老師是自己的朋友。其次，利用考試和平時的作業批改多關注差生，可經常在學習較差的學生的試卷或作業上寫一些鼓勵的話語，比如說：有很大進步，加油！相信你還可以做的更好……等等這樣充滿熱情的話。雖然只是短短的幾句話，學生卻對老師充滿了感激。學生對老師的喜歡是可以“傳染”的，一批學生對某位教師的喜歡可以帶動整個班級學生對教師的喜歡。學生喜歡某位教師，也就對他所教的學科產生了興趣。在這樣的教學過程中，學生渴望上生物學課，在課堂上思維更集中，課堂的教學效果也更好。

二、增強學科特色，為高效課堂添磚加瓦

做好觀察實驗，利用多媒體、掛圖、演示等手段，加強直觀教學，上出具有生物學科特色的課堂教學是提高生物課堂教學效果的重要途徑。

實驗步驟是學生動手規范操作的要領，只有理解、掌握才能規范操作，實驗才能成功。實驗前指導學生預習，將步驟由繁化簡，抓住關鍵詞語。如顯微鏡使用過程中的“三個一”：一、安放距桌邊一掌；二、對光要目物通光一直線，光強用平面鏡，光弱用凹面鏡；三、觀察時標本對孔正中距離物鏡一厘米，視野中出現標本顏色時觀察目標即將到位，微調粗旋鏡升降，細旋校像清晰，找不到目標時緩緩移動玻片標本即可找到。教師規范操作一步，邊講該步的注意事項，邊讓學生模仿操作一步，教師巡視，及時表揚規范操作快而且準確的學生。糾正錯誤操作。這樣學生很快對好光，觀察到標本在視野中的圖像。制作臨時裝片的實驗，先將擦滴取展蓋染的實驗步驟寫在黑板上，讓學生看書了解每一步的涵義，圈上關鍵的詞語，教師再講每一步的涵義及注意的問題，邊操作邊叫學生模仿操作。然后強調注意事項。這樣學生很快掌握步驟、要領，在顯微鏡下觀察到自己制作臨時裝片，然后繪出看到的圖像。這樣既達到了實驗的目，又激發了學生興趣，同時提高了學習的效果。

教學目的在于讓學生認識生物的形態結構和生理功能，在課堂教學中可以充分利用多媒體的直觀優勢作為教學的輔助達到這一目的。多媒體可將書本知識化靜為動，化虛為實，化抽象為直觀，在課堂教學中合理運用，能起到調動學生積極性，激發學習興趣的作用。如課件展示“細胞的減數分裂”，將同源染色體的聯會、分離整個動態變化過程及染色體的數目變化生動形象地展示出來，有利于學生牢固掌握，形成深刻的印象。利用標本、模型、掛圖和演示也是上好此類課必不可少的。如展示“細胞膜亞顯微結構模式圖”，可以形象、直觀地向學生傳授生物學知識，激發學生學習生物學的興趣。這些都有利于提高生物課堂教學的效果。

三、通過有效的課堂提問提高教學的效果

課堂提問，可以檢查學生對已學知識的掌握情況，啟發學生的思維，幫助學生掌握學習重點、難點，及時調整教學進程，使課堂按預先設計好的路子進行，活躍課堂氣氛，增進師生間的感情，促進課堂教學的和諧發展。所以好的課堂提問對教學的作用就不言而喻了。教師提出問題，啟迪學生思維，是啟發式教學的主要手段，也是聯系師生雙邊活動的一條重要紐帶。著名教育學家陶行知先生談到問的重要性時，曾風趣地說：“發明千千萬，起點在一問；智者問得巧，愚者問得笨。”可見，在教學中，問很重要，也有藝術性。問題設置要難易適中，面向全體，啟發誘導性強，能夠搭建學生的實際經驗到學科知識的橋梁，實現兩者之間的自然過渡，如絕大多數酶是蛋白質，那么組成酶的基本單位是什么、合成場所在哪里、植物葉肉細胞含有葉綠體和線粒體，能否用于同時觀察兩者的實驗、從哪幾個方面區分生長素和生長激素等等。對學生的回答，教師要注意傾聽，給以適當的鼓勵、表揚，使其有成就感。答錯，要給予必要的疏導，讓大家都來參與，使課堂充滿生機和活力，進而提高課堂教學的效果。

四、通過課堂反饋練習提高教學的效果

第5篇：生物信息學方法范文

人類基因組計劃的實施為分子生物學家提供了大量的生物組學數據，分析和處理這些數據以探索其中隱藏的生物學奧秘需要綜合利用數學、信息科學與物理學等知識，生物信息學由此應運而生[1]。它是分子生物學與上述學科交叉結合的產物，其研究已經滲透到生命科學的各個領域并極大促進了生命科學及相關學科的發展，已成為生命科學研究者強有力的輔助工具之一。國內很多醫學院校已開辦生物信息學課程，多種專業選擇其作為必修課或選修課。該課程旨在培養學生綜合運用生物信息學知識和方法進行生物信息提取、儲存、處理和分析的能力，但該課程的教學研究仍處于起步階段，缺乏完善的教學模式和有效的教學方法，如何在醫學院校開展生物信息學教學還有待進一步探索。

1 課程開設的重要性

生物信息學跨越了整個生命科學領域，是一門實用性很強的學科，也是未來生物醫學的重要研究工具。生物技術、計算機和互聯網的飛速發展引領了一個生物醫學大數據時代，生物信息學在生命科學領域的地位也愈發重要。利用生物信息學的知識和方法能夠深入挖掘和剖析海量生物學數據，進而探索隱藏在數據背后的生物學奧秘。無論是從分子生物學的角度闡述疾病病因，還是對疾病的預防、診斷、防治與藥物設計，生物信息學均發揮了十分重要的作用，掌握該課程的基本知識和理論無論對以后的科學研究還是從事一線醫務工作都具有比較深遠的意義。因此，在醫學院校部分專業（如：生物統計、藥學等）開設生物信息學課程具有重要意義。

2 生物信息學教學存在的問題

2.1 課程內容與教學課時不成比例

生物信息學是一門綜合性學科，理解和掌握該課程需要具有一定的計算機、數學和分子生物學等的背景知識。醫學院校學生普遍存在理科知識比較薄弱，因此，講解透徹該門課程需要教師在課堂上花費一定的時間普及相關背景知識。然而由于醫學院校學生課程門類眾多，客觀條件決定無法為生物信息學安排足夠多的課時。較之生物信息學繁多的內容而言，課時分配明顯不足。在課時相對較少的情況下，無法深入講解將每個章節的內容。

2.2 教學師資力量薄弱

生物信息學作為一門交叉學科，要求任課教師精通生物學、計算機和統計學等相關知識。由于國內生物信息學興起時間較短，培養人才數量有限，且有限的人才都流向了一流的學校，普通高校無法招到專業對口的教師。因此，能夠勝任生物信息學教學任務的老師十分匱乏。以該校為例，生物信息學課程沒有固定的任課教師，基本由生物學、醫學統計學教師完成，這些老師中大多數無法完全勝任生物信息學的教學任務。最終致使生物信息學教學質量不高。

2.3 教學模式落后

雖然多媒體已被廣泛應用于生物信息學的教學中，但由于該課程涉及內容多且有大量的數據庫和軟件知識，導致多媒體課件的容量非常大，教師在課堂上基本是照本宣科的讀完課件完成教學任務而已，忽略了學生的接受能力。這種教學模式雖然運用了先進的教學工具，但實質上采用的還是傳統的“灌輸式”教學，學生仍然是被動地學習。

2.4 實踐教學流于形式

生物信息學是一門實踐性很強的學科，實踐課程非常重要。然而在教學過程中，由于各種原因實踐課往往流于形式，原因主要包括：（1）教學設備及手段落后。雖然有些學校有計算機室，但計算機配置較低且未提供連網服務，生物信息學很多知識的學習需要借助互聯網，例如：各種數據庫、在線軟件等，導致學生無法親自操作而降低實踐課學習效果；（2）課時少、內容多。生物信息學的章節往往涉及到很多軟件和平臺，甚至有些軟件需要編寫程序。在實踐課時少的情況下，無法在短時間內讓學校親自操作每一種軟件。

3 教學改革

3.1 針對不同專業精選教學內容

針對生物信息學內容繁多的事實，應針對不同專業特點精心挑選課授課內容，在有限的課時中讓學生學到最基本且重要的生物信息學理論知識。另外，要善于挖掘課外時間，組建課外興趣小組，設置研究課題作為課外作業，鞏固和加深學生對生物信息學的理解。

3.2 培養和引進專業人才

教師知識的淵博程度和教學水平的高低對教學效果的影響十分明顯。因此，在教師隊伍建設上應采取“走出去，引進來”的措施，一方面挖掘該校教師的潛能，支持和鼓勵該校年輕教師到國內外知名高校訪學和進修，著力提高該校教師自身的知識素養與技能；另一方面提供豐厚條件引進國內外生物信息學高層人才，為生物信息學教學隊伍增添新鮮血液。此外，還可通過定期或不定期舉辦講座等方式創造機會加強該校教師及與兄弟院校的交流合作，加強學科建設，提高生物信息學教師的綜合素養。

3.3 推進“教、學、研”一體化創新教學模式

針對生物信息學課程的特點，一方面根據課程內容設計小型科研課題激發學生的科研興趣；另一方面鼓勵并指導學生申報學校、省級或國家級大學生科研項目，并鼓勵學生參與教師的科研項目，積極開展“教、學、研”一體化的創新教學模式，即融教師的“教”和學生的“學”，以及教師和學生共同參與到“研”的過程于一體[2]。通過這種教學模式能夠極大激發學生對生物信息學課程的興趣和創造力，促使學生快速高效地掌握生物信息學理論和實踐知識，有利于學生變被動的學習為主動探究式學習。與此同時，也能夠讓學生盡早地融入到生物學科學研究的大環境中來，學會合作、學會創造，真正地做到學以致用。

3.4 加強實驗課教學

生物信息學實驗課教學離不開計算機和網絡，加強實驗課教學需要在現有設備的基礎上，升級計算機配置，并為每臺計算機提供上網功能，保障實驗課教學順利進行。積極鼓勵學生自帶計算機，方便課后繼續學習。此外，充分利用發達的互聯網技術，創建網上教學平臺并將教學內容，最新分析軟件等傳遞給學生，通過教學平臺加強與學生的交流互動，及時解決學生學習過程中遇到的問題。在教學內容上，要精簡實驗課內容，選擇有代表性的軟件和數據庫進行深入講解，將其它的軟件、數據庫等相關知識設計成小型研究課題作為作業布置給學生，提高學生自主探索的學習能力。

第6篇：生物信息學方法范文

論文摘要：生物信息學是生物科學中一門新興的前沿學科。針對目前國內生物信息學教學現狀，基于其他學科的成功教學模式，結合生物信息學課程特點，提出“以知識為中心，理論教學與實驗教學有機結合”的教學模式。

2l世紀是高科技發展的世紀，隨著人類基因組計劃的完成、遺傳語言的破譯、生物大分子的功能與結構研究，一門嶄新的、擁有巨大發展潛力的新的學科生物信息學悄然興起并得以蓬勃發展。生物信息學已成為分子生物學家和從事生物學研究和學習的科研人員、教師和學生的必備工具。在生物信息學開設條件尚不成熟的情況下，目前還沒有完善的教學模式，如何在高校進行生物信息學教學則亟需探索。為此，筆者根據幾年的生物信息學教學實踐，提出幾點見解，期盼能“拋磚引玉”，引起同行專家學者的關注，由此推動生物信息學教學質量的提高。

1生物信息學概述

生物信息學(Bioinformatics)是生物學、數學和計算機科學交叉所形成的一門新興學科，它主要運用信息科學和計算機手段通過數據分析和處理．揭示海量數據間的內在聯系和生物學含義，進而提煉有用的生物學知識。諾貝爾獎獲得者W．Gilbert在1991年曾經指出：“傳統生物學解決問題的方式是實驗的。現在，基于全部基因都將知曉，并以電子可操作的方式駐留在數據庫中，新的生物學研究模式的出發點應是理論的，一個科學家將從理論推測出發，然后再回到實驗中去追蹤或驗證這些理論假設”。該論點預示了生物信息學在生物科學中的重要地位。

生物信息學的最大特點；一是數據庫龐雜，僅人類基因組一項，就大約有3．0×l0個A、G、C、T構成：二是操作主要在網絡環境中運行，通過網絡強大的搜索功能實現數據儲存、檢索和分析；三是由于是一門由計算機技術、數學、生物學等多學科綜合交叉產物．它的理論及內容尚在不斷地完善與更新中。

2教學現狀

2．1缺乏合格的生物信息學師資，教師隊伍的整體數量和質量與我國生物信息學教育快速發展的規模極不相稱。

2．2對生物信息學專業人才培養的認識各異，造成課程設置不合理。我國高等教育的傳統模式在創新性人才和交叉學科人才的培養方面本身就存在不少薄弱環節，如何通過生物信息學專業課程教學與實踐加強學生的研究能力，從而加快培養不同專業背景的“復合型”人才是擺在我們面前的一項艱巨任務

2．3生物信息學教育與其他專業的合作還有待加強。盡管生物信息學是一門新興學科，但與其他專業之間存在不少聯系。現階段的問題是不同專業學科的教師之間缺乏交流與合作，難以滿足生物信息學教學的需求。

2．4在教學方法上．重視系統知識的傳授和授課計劃的完成，而忽視學生能力和素質的培養。此外，缺乏理論教學與實驗教學的有機整合，實驗教學只是以驗證理論為目的，內容單一，無創新點，忽視了對學生實際操作能力的培養。

2．5教學中還缺乏適合的理論和實驗教材。授權影印國外原版教科書和翻譯書籍仍占主導地位，而國人自編的教材寥寥無幾。例如，我們在教學實踐中已深感到《基礎生物信息學及其應用》一書已不能滿足實際教學工作的需要，但由于種種原因．修訂版遲遲未能完成。此外，系統性也是目前生物信息學教材中普遍存在的一個問題。

3創新教學模式探討

作為教學論三大流派之一的建構主義認為：學生在現實世界的真實環境中去感受和體驗該知識所反映事物的性質、規律以及該事物與其他事物之間聯系，通過學生的自主學習和協助學習，來完成對所學知識的意義建構。多媒體計算機和網絡通信技術的發展，為建構主義學習環境提供了理想認知工具．能更有效地促進學生的認知發展。基于其他學科的成功教學模式。結合生物信息學課程特點，筆者提出“一個中心，兩者結合”的教學模式。即“以知識為中心，理論教學與實驗教學有機結合”。突出學生的主體地位，強化了個性教育。

3。1知識定位為中心以教學活動的真正對象——知識定位為中心．在不同的具體教學活動中教師與學生的“主角”與“配角”地位相互轉換．即在某些教學環節中，教師是知識建構的主角，學生當配角，而在另一些教學環節中，則相反。同時，針對不同的教學內容和教學需要．采取不同的教學方法。生物信息學是一門多學科交叉的科學，涉及的知識面即深又廣，學生進行獨立自學的難度很大。尤其是生物信息學中的相關數學知識，諸如隱馬爾科夫鏈、動態規劃算法和幾何拓撲理論等，在教學中則需采用教師主導的傳統講授方法。

課堂教學受學時的限制，通過探究式方法，引導學生利用課余時間拓展知識，是不可或缺的教學方法，其教學過程大致分為3個步驟：首先確立教學目標，目標可以由教師設定，也可以是學生所感興趣的內容。如：玉米基因組SSR引物設計，這類問題一般無法找到現成答案．必須通過學生自己去查閱和檢索相關數據庫后綜合分析才可得到。其次進行分組．對一個嶄新事物的認識單靠個人智慧的力量往往難以全面兼顧，需要集體的智慧。分組就是將學生隨機分組．以組為單位去檢索相關基因和蛋白質數據庫。如何使用檢索工具、哪些數據庫需要檢索、哪些指標是可以限定、哪些地方不可以忽略等方面的問題，指導教師可給予一定的啟發提示和幫助，但不能替代完成。最后集中討論，由小組成員圍繞指定的問題，如SSR引物，則本著資源共享的原則，陳述檢索過程、分析結果，并就檢索過程中存在的問題及技巧進行共同討論，最后由指導教師就檢索結果進行取舍、總結，對學生的學習情況作出點評。并提出改進意見及進一步要求。

3．2理論教學與實驗教學的有機整合

3．2．1通過生物數據庫的使用，提高學生處理生物信息的能力由于大型服務器和計算機的參與，分子生物學對生物分子(主要是核酸和蛋白質)研究工作的效率大大提高。到目前為止，生物學數據庫總數已達500個以上，在DNA序列方面有GenBank、EMBL和DDBJ等；在蛋白質一級結構方面有SWISS—PROT、PIR和MIPS等：在蛋白質和其他生物大分子的結構方面有PDB等：在蛋白質結構分類方面有SCOP和CATH等．各數據庫均通過Intemet提供多種形式的數據檢索服務。例如：NCBI—Gen．Bank數據庫就提供Retrieve(Email)，Entrez(Web集成信息檢索)及Query(Email集成檢索)等多種方式的檢索服務。這類檢索服務是生物數據庫所能提供的多種服務中最基本的信息共享和應用服務．也是生物專業學生和科研工作者經常使用的。

3．2．2通過序列比對軟件的開發．增強學生使用生物信息處理軟件的能力將未知序列同整個數據庫中的已知序列進行比較分析是研究者手中的一個強有力的研究手段。對2個物種進行全基因組序列比較已不再是一個夢想．進行序列比較的目的之一是判斷2個序列之間是否具有足夠的相似性，從而判定二者之間是否具有同源性。在世界各地，科學家每天都要進行成千上萬次的序列比對和數據庫搜索。實驗操作中通過序列比對軟件開發的培訓，使學生熟練掌握生物信息處理軟件．并能編制解決相關問題的小軟件。

3．2．3運用生物信息學相關知識，提高學生獲取蛋白質信息的能力由于構成蛋白質的20種氨基酸化學構造上的差別遠遠大于構成核酸的4種堿基的差別。因而蛋白質在結構和功能上存在更大的多樣性。目前實驗方法獲取蛋白質結構信息仍然需要大量的時間，而且對技術和技巧都有很高的要求。越來越多的蛋白質在測定空間結構后尚不清楚其生物功能，因此蛋白質功能預測日益受到重視。預測的方法是目前提供蛋白質結構及功能信息的重要方法。蛋白質結構與功能的復雜性必須借助生物信息學的技術手段才能更好的闡明，通過對生物信息學的學習和掌握，可使學生更多更快地了解蛋白質的信息。

3．2．4優化實驗教學內容，發揮網絡教學優勢生物信息學實驗教學主要是針對海量生物數據處理與分析的實際需要，培養學生綜合運用生物信息學知識和方法進行生物信息提取、儲存、處理、分析的能力．提高學生應用理論知識解決問題的能力和獨立思考、綜合分析的能力。生物信息學實驗教學內容的選擇與安排應按照循序漸進的原則．針對特定的典型性的生物信息學問題設計，以綜合性、設計性實驗內容為主，明確目的要求，突出重點，充分發揮學生的主觀能動性和探索精神，以激發學生學習的主動性和創造性為出發點，加強學生創新精神和實驗能力的培養。

生物信息學實驗教學以互聯網為媒介、計算機為工具，全部在計算機網絡實驗室內完成。在教學中，充分利用網絡的交互特點實現信息技術與課程的結合。教師通過電子郵件將實驗教學內容、實驗序列、工具等傳遞給學生，學生同樣通過電子郵件將實驗報告、作業、問題和意見等反饋給教師，教師在網上批改實驗報告后將成績和評語發送給學生，讓學生及時了解自己的學習情況。

第7篇：生物信息學方法范文

關鍵詞：生物信息學 課堂教學 實驗教學 現代教育技術

前言

生物信息學(Bioinformatics)是一門新興的交叉學科。廣義地說，生物信息學從事對生物信息的獲取、加工、儲存、分配、分析和解釋，并綜合運用數學、計算機科學和生物學工具，以達到理解數據中的生物學含義的目標［1］。其含義是雙重的:一是對海量數據的收集、整理與服務，即管理好這些數據;二是從中發現新的規律，也就是使用好這些數據。以1987年出現Bioinformatics這一詞匯為標志，生物學已不再是僅僅基于試驗觀察的科學。伴隨著21世紀的到來，生物學的重點和潛在的突破點已經由20世紀的試驗分析和數據積累，轉移到數據分析及其指導下的試驗驗證上來。生物信息學作為一門學科被廣泛研究的根本原因，在于它所提供的研究工具對生物學發展至關重要，因此成為生命科學研究型人才必須掌握的現代知識。今天的實驗生物學家，只有利用計算生物學的成果，才能跳出實驗技師的框架，作出真正創新的研究。現在基因組信息學和后基因組信息學資源已經成了地球上全人類的共同財富。如何獲取和利用基因組和后基因組學提供的大量信息，如何具有享用全人類共有的資源的初步能力，成了當今世紀生命科學學生必須掌握的基本技術和知識以及必須具有的初步能力［2］。

生物信息學以互聯網為媒介，數據庫為載體，利用數學知識、各種計算模型，并以計算機為工具，進行各種生物信息分析，以理解海量分子數據中的生物學含義。區別于其他生命科學課程，其在教學過程中要求有發達的互聯網和計算機作為必備條件。調查顯示國內高校都已建立校園網，其中擁有1000M主干帶寬的高校已占調查總數的64.9%，2005年一些綜合類大學和理工類院校已率先升級到萬兆校園網［3］，這些都為生物信息學課程在高校開設提供了良好的物質基礎。該門課程與現代網絡和信息技術密不可分，在教學工作中充分利用現代教育技術較其他課程更具優勢。另外，該門課程尚未完全形成成熟的課程體系，為教師學習借鑒先進的教育思想與教學實踐經驗，在各方面嘗試教學改革提供了廣闊的空間。

1 課堂教學

生物信息學主要以介紹原理、方法為主，深入淺出，注重知識更新。課堂講授以介紹生物信息學的相關算法、原理、方法為主，而這也是教學的重點和難點。在教學中對于這部分內容應遵循深入淺出、避繁就簡的原則，結合具體實例分析算法，避免空洞復雜的算法講解，以免學生覺得枯燥乏味、晦澀難懂，產生畏懼心理，望而生畏;注重講解算法的思想和來龍去脈，讓學生真正掌握解決問題的思路，培養其科學思維能力，并采用探討式教學鼓勵學生思考，通過討論與研究的方式循序漸進地掌握復雜的內容，介紹相關的教學和物理學知識，使學生充分體會到生物信息學與其他學科的關系及其他學科的思想方法對于生物科學的重要性，培養其自覺地將其他學科的方法和思想應用于解決生物學問題的科學素質。在教學工作中教師必須能夠緊跟學科發展方向，隨時進行知識更新，了解最新的前沿動態，掌握新方法，將最新的知識和方法教給學生。同時，也要在教學中鼓勵學生通過各種途徑自覺地關注學科發展動態，拓寬知識面，培養其自學能力和創新意識。

2 充分利用現代化教育技術，采用啟發式教學

目前，高等院校在教室內配備的多媒體投影播放系統促進了多媒體教學的廣泛應用。生物信息學采用多媒體教學是適應學科特點、提高教學效果和充分利用現代化教育技術的一項基本要求。作為生物信息學教學的基本模式，多媒體教學使講解的內容更加直觀形象，尤其是對于具體數據庫的介紹以及數據庫檢索、數據庫相似性搜索、序列分析和蛋白質結構預測等內容涉及的具體方法和工具的講解，可以激發學生的學習興趣，加深學生對知識的理解和掌握，提高學生理論與實踐相結合的能力。同時，由于生物信息學依賴于網絡資源和互聯網上的分析工具和軟件，教室內的多媒體計算機連接到互聯網，極大地提高了教學效果。但在實際教學中發現，多媒體教室也有局限性，學生主要以聽講為主，不能及時實踐，教師講解與學生實踐相脫節，如果將生物信息學課程安排在計算機房內進行，并采用多媒體電子教室的教學方式，就可以解決上述問題。在教學中采用啟發式教學，可為學生建立教學情景，學生通過與教師、同學的協商討論、參與操作，能夠發現知識、理解知識并掌握知識。

3 采用講、練做一體化的教學模式，注重學生實踐能力的培養

生物信息學課堂教學應積極學習借鑒職業培訓和計算機課程教學中講、練、做一體化的教學模式，在理論教學中增加實訓內容，在實踐教學中結合理論講授，改變傳統的以教師為中心、以教材和講授為中心的教學方式。根據教學內容和學生的認知規律，應靈活地采用先理論后實踐或先實踐后理論或邊理論邊實踐的方法，融生物信息學理論教學與實踐操作為一體，使學生的知識和能力得到同步、協調、綜合的發展。

通常可采用先講后練的方法，即首先介紹原理、方法，之后設計相關的實訓內容讓學生上機實踐。對于操作性內容和生物信息分析的方法和工具的講解可采取進行實際演示的方法，教師邊講解邊示范，學生在聽課時邊聽講、邊練習，或者教師講解結束后學生再進行練習。理論與實踐高度結合，可充分發揮課堂教學的生動性、直觀性，加深學生對知識的理解，培養和提高學生的實踐操作能力。

4 優化生物信息學實驗教學內容，發揮網絡教學優勢

生物信息學實驗教學主要是針對海量生物數據處理與分析的實際需要，培養學生綜合運用生物信息學知識和方法進行生物信息提取、儲存、處理、分析的能力，提高學生應用理論知識解決問題的能力和獨立思考、綜合分析的能力。

生物信息學實驗教學內容的選擇與安排應按照循序漸進的原則，針對特定的典型性的生物信息學問題設計，以綜合性、設計性實驗內容為主，明確目的要求，突出重點，充分發揮學生的主觀能動性和探索精神，以激發學生學習的主動性和創造性為出發點，加強學生創新精神和實驗能力的培養。生物信息學實驗教學以互聯網為媒介、計算機為工具，全部在計算機網絡實驗室內完成。在教學中，充分利用網絡的交互特點實現信息技術與課程的結合。教師通過電子郵件將實驗教學內容、實驗序列、工具等傳遞給學生，學生同樣通過電子郵件將實驗報告、作業、問題和意見等反饋給教師，教師在網上批改實驗報告后將成績和評語發送給學生，讓學生及時了解自己的學習情況。教師可以通過網上論壇、聊天室和及時通訊工具QQ、MSN等對學生的實驗進行指導，與其討論問題等。網絡環境下的生物信息學實驗教學不僅能提高學生的學習興趣，給學生的學習和師生的互動帶來極大的方便，提高教師的工作效率，而且可以及時了解掌握學生的學習情況，有利于教師不斷調整教學方案，達到更好的教學效果。

5 生物信息學采用無紙化考試，加強實踐能力考核

生物信息學主要是學習利用互聯網、計算機和應用軟件進行生物信息分析的基本理論和基本方法。考試重點是考查學生對生物信息分析的基本方法和技能的掌握程度和對結果的分析解釋能力。因此，在生物信息學考試中可嘗試引入實踐技能考試，通過上機實踐操作重點考核學生知識應用能力。實踐技能考試采用無紙化考試方式，學生在互聯網環境下，對序列進行生物信息分析并對結果進行解釋，不僅可考查學生對基本知識和基本原理的掌握，而且可考查學生進行生物信息分析的實際能力和分析思考能力。通過實踐技能考試，淡化理論考試，克服傳統的死記硬背，可促進學生注重提高理論用于實踐的綜合能力，同時可更有效地提高學生計算機應用能力。學生成績評定大部分是以學生的考試成績為主，難以對學生的學習情況和學習過程作全面地評價。因此，除采用實踐技能考試并將其作為學生成績的主要部分外，還應加強對學生平時學習態度、學習能力、創新思維等方面的考查。

總之，生物信息學教學是網絡環境下生物教學的全新內容。上述教學措施提高了學生的學習積極性、實踐操作能力、解決實際問題的綜合應用能力及創新能力，收到了良好的教學效果，得到了學生的普遍歡迎，具有較強的可操作性和實踐性。在今后的教學實踐中，教師自身素質的提高和進一步的教學改革，將會不斷完善生物信息學教學，培養具有跨越生命科學、信息科學、數理科學等不同領域的“大科學”素質和意識的生物信息學人才。

參考文獻:

[1]趙國屏等.生物信息學[M].科學出版社，2002.

第8篇：生物信息學方法范文

關鍵詞：生物信息學；高素質應用型人才培養；不足

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）03-0156-02

21世紀是生命科學的世紀，應人類基因組計劃（human genome project，HGP）和生物科學迅猛發展的要求，迅速興起的生物信息學（Bioinformatics）成為生命科學浪潮中的弄潮兒。生物信息學是由林華安博士于1987年提出的，而它的起源可以追溯到20世紀50年代末計算機在生物研究中的應用。到20世紀末期，伴隨著計算機技術和網絡技術的革命性發展，生物信息也突飛猛進地發展起來。它的誕生和發展是應時所需，是歷史的必然，已經悄然滲透到生物科學的每一個角落。生物信息學是一門交叉科學，它包含了生物信息的獲取、加工、存儲、分配、分析、解釋等在內的所有方面，它綜合運用數學、計算機科學和生物學的各種工具，來闡明和理解大量生物數據所包含的生物學意義。生物信息學現已迅速發展成為當今生命科學最具吸引力和重大的前沿領域，為生物學、計算機科學、數學、信息科學等專業的高素質人才提供了更廣闊的發展天地。生物信息學不僅是一門新學科，更是一種重要的研究開發工具。從科學的角度來講，生物信息學是一門研究生物和生物相關系統中信息內容與信息流向的綜合系統科學。只有通過生物信息學的計算處理，人們才能從眾多分散的生物學觀測數據中獲得對生命運行機制的系統理解。生物信息學專業是教育部1998年頒布的《普通高等學校本科專業目錄》中新增的一個目錄外專業，專業代碼070403W，在今年教育部新頒的《普通高等學校本科專業目錄（2012年）》中專業代碼調整為071003，設在生物科學類。從2002年起，我國一些高等院校開始向教育部申請設立生物信息學本科專業，目前有武漢大學、西南交通大學、河北大學、同濟大學、浙江大學、蘇州大學、華中科技大學、太原理工大學、重慶郵電大學、山西農業大學、湖南農業大學、哈爾濱醫科大學、福建農林大學、南方醫科大學等14所高校學校先后獲得批準。湖南農業大學是湖南省目前唯一經教育部批準設立生物信息學本科專業的學校。湖南農業大學生物信息學專業2004年獲教育部批準成立，2005年正式開始招生。2005年招收65人，2006年招收46人，2007年招收55人，2008年招收45人，2009年招收47人，2010年招收45人，2011年招收51人，2012年招收48人，經過八年的建設，已經畢業四屆學生，積累了一定的辦學經驗，對生物信息學的專業內涵、人才培養目標、教學內容、課程設置等有了較深刻的認識。具體地說，我們積極開展專業調研工作，學習和借鑒國內外高校專業建設的經驗，根據本專業教學規范，制定和修訂了較科學的教學計劃、教學大綱和考試大綱。根據專業建設的需要，積極引進專業教師，師資隊伍的規模逐步擴大、知識結構不斷優化，專業培養目標基本明晰，教育管理水平得到提高。雖然通過大家的努力，我們在生物信息學的專業建設和人才培養方面取得了一定成績，但在高素質應用型人才培養方面存在一些不足，主要表現在：

1.缺乏標準的生物信息學高素質應用型人才培養模式。由于設立生物信息學專業的高校有綜合性大學、農業院校、醫科大學、電子信息院校等，對生物信息學專業人才培養的認識各異，造成課程設置的側重點存在較大差異。事實上，國外在生物信息學專業的課程設置方面也缺乏成功的經驗，圍繞“哪些是生物信息學專業的必修課程”和“生物信息學專業的本科生需要哪些基本背景”之類的問題爭議頗多。我國高等教育的傳統模式在創新性人才和交叉學科人才的培養方面本身就存在不少薄弱環節，如何通過生物信息學專業課程教學與實踐加強學生的研究能力，從而加快培養不同專業背景的“復合型”人才是擺在我們面前的一項艱巨任務。

2.生物信息學專業實踐教學平臺建設有待進一步完善和加強。高等學校的教育目標是培養具有創新精神和實踐能力的高素質人才。實踐教學與理論教學共同擔負著培養高素質人才的任務，在提高學生實踐能力、培養應用型人才方面具有更重要的作用。隨著知識經濟的發展，素質教育的深入，高教質量工程的實施，實踐教學改革的開展，打造、建設和優化生物信息學專業實踐平臺以培養高素質生物信息學專業人才顯得極其迫切和極為重要。目前，我校關于生物信息學專業學生實踐能力培養的專業實踐平臺還存在許多不足，主要表現為以下四個方面：（1）專業實驗室建設明顯滯后。目前與生物內容相關專業實驗在植物科學國家級實驗教學中心的實驗室開展；生物數據挖掘、生物軟件開發和生物信息分析等相關專業實驗在生物安全省級實踐教學中心的計算機房開展；至今為止還沒有一個真正意義上的生物信息學專業實驗室，這對實驗教學開展、學生科技活動進行與輔導、課程設計和畢業設計教學開展與輔導、教學科研工作的深入造成極為不利影響，并隨著研究生的招生，實驗室建設嚴重不足問題將更顯突出。（2）課程教學體系系統性差。由于生物信息學是一個新興學科，生物信息學專業在我國的創辦時間不長，在生物信息學專業實踐教學方面沒有多少成功的經驗值得借鑒，加上專業建設時間不長，這方面自身經驗積累不足，許多想法和思路有待驗證、改善和落實，實踐教學內容設置、內容銜接和效果評估建設等方面還欠缺，傳統性實驗開展較多，開放性實驗開展過少，最新技術方法（如：云計算）和社會對專業技術新要求在專業實驗教學中融入還不夠，內容還不成體系，系統性還存在許多不足。（3）開放型實踐教學體系建設還是空白。目前高校對開放實驗改革中進行的實踐和探討基本上停留在把少部分實驗項目改革成了開放實驗，開放實驗內容單調簡單、面窄浮淺、不成體系，系統性和創新性非常欠缺，效果往往達不到預期要求，也遠不能滿足不斷學科發展和社會發展需要。我校生物信息學專業開放性實踐教學體系建設也同樣處于空白，關于生物信息學專業開放性實踐教學體系建設需要緊急推動和落實。（4）實習基地建設還存在不足。目前，我校生物信息學專業還沒有專門的校外實習基地，影響了學生實踐動手能力的提高。

3.師資隊伍需要進一步優化。教師隊伍的素質、水平決定了專業建設的質量。生物信息學是一個交叉學科，生物信息學專業需要既熟悉生物學背景，又要熟悉信息類知識的專業課教師和學術帶頭人。目前，我校生物信息學系現有專職教師10人，其中教授5人，副教授2人，有博士學位的9人。聽起來實力蠻雄厚，但真正科班出身、從事生物信息研究的老師并不多，很多是從原植物保護專業的師資調整過來的，有些是近年引進的，還沒有形成穩定的學術梯隊。還沒有科研及教學成果獎，也沒有主編規劃教材出版，師資隊伍的學術水平尚待進一步提高，師資隊伍需要進一步優化。

4.教育教學改革需要進一步深化。生物信息學專業開辦了八年，我們在教學改革建設方面也做了一些工作，但需要進一步深化；在人才培養模式、實驗室建設、課程建設等方面做了一點探索，獲得湖南農業大學教改項目4項，如2006年的《生物信息學專業建設及人才培養模式的探索》、《生物信息數據處理中心開放式實驗室建設與服務模式研究》，修改了培養方案，發表了幾篇教學教改論文。在教學手段上，本專業教師能夠結合生物信息學學科特點，開展利用現代化手段進行輔助教學的教學改革探索，我們鼓勵教師積極使用一些優秀的教學軟件，也鼓勵教師結合自己的教學經驗，努力開發電子課件，對于學生的深入學習起到了重要的作用。我們在教學改革方面雖然做了一些工作，但遠不能適應本專業的發展要求。

5.就業渠道拓展不夠。由于生物信息學專業是新興的專業，專門的產業尚沒有完全成熟，目前主要分布在醫藥產業和信息產業之中，因此，就業渠道有待擴展。

當前，生物信息學在國內外的發展基本上都處于起步階段，各國所擁有的條件也大體相同。因此，這是我國生物信息學研究趕超國際先進水平的極好機會。生物信息學研究投資少，見效快，可充分發揮我國基因信息資源豐富的優勢，以及湖南農業大學在生物學領域，尤其是微生物基因組研究方面的特長，經過十幾年或更長時間的努力，湖南農業大學的生物信息學專業有可能會成為湖南省的優勢特色專業。

參考文獻：

[1]李宏.我國生物信息學研究的發展策略[J].重慶工商大學學報（自然科學版），2005，22（2）：105-109.

[2]趙愛民.生物信息技術發展態勢分析[J].中國生物工程雜志，2003，23（5）：101-103.

[3]陳鋒，吳明暉.符合時展的高素質應用型人才培養體系的探索與實踐[J].中國高教研究雜志，2011，（8）：32-35.

[4]舒坤賢，袁帥.生物信息學實踐教學體系的構建與實踐[J].湖南人文科技學院學報，2012，（2）：118-120.

基金項目：湖南省普通高等學校教改項目“生物信息學專業理論教學與教學方法改革”（2013-160）和湖南農業大學校級教改項目（A2013057）。

第9篇：生物信息學方法范文

生物信息學教學模式探索任務引領生物信息學是用數理和信息科學的觀點、理論和方法研究生命現象、組織和分析呈現指數增長的生物醫學數據的一門學科，它是生物醫學、數學、信息科學以及計算機科學等諸多學科的嶄新交叉學科。生物信息學幾乎是今后所有生物（醫藥）研究開發所必需的工具。

21世紀是生物科學的世紀。近年，我國生物技術公司對生物信息學人員的相關需求也迅速增加，浙江理工大學生命科學學院生物技術專業在進行了行業調研并進行專業課程體系構建研究后，于2006年定位和開設了生物信息學課程。該門課程經過8年多的建設后，對教學團隊的建設、課程目標的設定、教學內容及教學教法的選擇等方面進行了卓有成效的探索，這些探索所形成的結論，可為即將開設或正在進行該課程教學改革的學校提供可借鑒的經驗。

一、生物信息學的課程特點

諾貝爾獎獲得者W.Gilbert1991年提出了這樣一個觀點：傳統生物學解決問題的方式是實驗的，而現在，基于全部基因都將知曉，并以電子可操作的方式駐留在數據庫中，新的生物學研究模式的出發點應是理論的，是一個科學家先從理論推測出發設定研究目標，然后再回到實驗中去追蹤或驗證這些理論假設。而生物信息學研究正是從英特網上源源不斷地采集數據，進行分析、歸類與重組，發現新線索、新現象和新規律，用以指導實驗工作設計，是一條既快又省的研究路線。它對于找尋一個研究項目的突破口是非常重要的，選定合適的研究出發點，可避免許多不必要的重復，最大程度節約研究資源，使研究成果最大化。鑒于該門技術對生物科學的理論、實踐要求以及對信息技術掌握的要求，生物信息學課程與其他課程的教學有很大不同。

1.在課程目標定位中，提高學生對相關網絡資源的使用能力是該門課程的重要目標之一。學生必需使用強大的搜索功能實現數據儲存、檢索和分析，學校在教學資源配置上必需向此傾斜。

2.該門課程學科交叉性強，所涉及的生物及計算機等學科的相關知識更新都很快，導致其理論和實踐內容不斷推陳出新，這使得在教學內容選擇上要緊跟這些更新，不斷進行調整。

3.課程教學實踐性強，同時涉及生物技術專業實踐和計算機應用技術的實踐，這需要教師在授課過程中根據學生的學習規律合理安排實踐項目，發揮好這兩種技術的協同作用。

二、生物信息學課程教學模式探索

1.教學目標與其所培養學生的核心技能

合理的課程目標與定位是決定課程建設成敗和教學效果的基礎，其主要依據是人才培養需求與授課對象的實際情況。經過對該門課程教學對象的研究發現，在生物專業課程體系下培養的本科生，其前導課程主要集中在生物領域，通常沒有系統的學習過計算機、信息技術、編程等知識。對信息檢索、模型建立、軟件的識別及應用的能力相當薄弱。因此，本門課程將提高學生的信息技術能力也作為一個重要的課程目標。學生在本門課程中將學習與生物技術相關的各種數據庫和軟件的使用。當然，對學生信息技術能力的要求也定位在能使用、會使用就行，不需要將學生掌握生物數據庫構建和軟件開發作為課程教學的目標。

在課程目標的設定過程中，應牢記高校對文化的傳承的功能，要使學生了解生物信息學發展的歷程。在生物信息學學科發展過程中所涌現出來的著名學者，眾所周知的震撼人心、啟迪心靈的奇聞秩事，能使學生對這門課程產生濃厚的興趣，甚至更深刻地領會這門課程的含義。

熟練掌握生物數據庫的檢索和使用是生物信息學課程教學的首要目標。到目前為止，生物學數據庫總數已達500個以上，在DNA序列方面有GenBank、EMBL和DDBJ等；在蛋白質一級結構方面有UniProt、SWISS-PROT、PIR和MIPS等；在蛋白質和其他生物大分子的結構方面有PDB等；在蛋白質結構分類方面有SCOP和CATH等。各數據庫均通過Internet提供多種形式的數據檢索服務。例如，NCBI-GenBank數據庫就提供Retrieve（Email），Entrez（Web集成信息檢索）及Query（Email集成檢索）等多種方式的檢索服務。這類檢索服務是生物數據庫所能提供的多種服務中最基本的信息共享和應用服務，也是生物專業學生和科研工作者經常使用的。在教學過程中需通過設計檢索任務來完成對這些數據庫使用方法的學習，如通過生物數據庫檢索家蠶profilin基因的相關信息。

增強學生使用生物信息處理軟件的能力，是生物信息學課程教學的重要目標。在世界各地，科學家每天都要通過序列比對軟件進行成千上萬次的序列比對。學生需要通過課程的學習熟練掌握各種生物信息處理軟件，有時還有必要進行一些簡單程序的設計，進而掌握發現新線索、查找新規律的工具。例如，目前，借助于生物信息手段的蛋白質預測是提供蛋白質結構及功能信息的重要方法，對這種預測方法的學習將使學生更多更快地了解蛋白質的信息，加深對生物技術科學的理解和運用。除了生物數據庫和生物軟件使用學習外，還要著重體現生物學文獻調研和閱讀、論文撰寫等基本能力的訓練，如EndNote文獻管理軟件的使用。

2.教學內容選擇和教學順序的組織

生物信息學的課程教學內容的選擇，要緊隨生物信息學的發展方向，涵蓋最前沿知識和最先進技術領域。與此同時，教學內容的選擇還應充分考慮學生基礎和對該門課程的需求。生物信息學選課學生通常有兩類，一類是具有較為扎實的生物學基礎的學生，他們學習目的非常明確，其學習重點在于提高對生物信息實驗所得結果的分析解釋和驗證能力。另一類是生物學基礎相對較弱的學生，這些學生主要是為了了解生物信息學發展前沿、掌握檢索能力以及初步的分析技能，對分析、處理、預測結果的驗證涉及不多。無論哪種學生，都比較欠缺信息技術方面的知識，因此，這類知識在前面部分介紹。而后面部分則隨學生的類型有所改變，我們根據授課學生的分類選擇不同的授課內容和授課重點，嘗試據此來劃分教學組織的各個階段，在每個教學節點精心設置任務（如表1所示）。

與其他課程的教學一樣，生物信息學課程的教學需遵守學生對知識的掌握規律，其內容的選擇與安排應按照循序漸進的原則。從第一階段到第二階段，教學內容“由易到難”。隨著教學過程的深入，課程內容更側重于對生物信息學某一專業領域的引導，此時授課教師的指導更加重要，這類領域往往與開課院系專業的優勢研究領域和導師研究方向相結合。

3.課程教學方法的改革

生物信息學是一門涉及知識面深刻而廣泛，學生獨立自學的難度很大的交叉科學。依據建構主義教學理論的特點，這類難度大、技術性和實踐性強的課程要特別重視以學生為教學主體的教學方法，應嘗試從任務引領入手，將生物信息學的一些重要學習內容逐步展現出來。

在生物信息學教學中，教學內容側重于任務引領，設定與學生生活相貼近的、接合學科發展前沿的引領任務。例如，可以從高水平雜志（Nature、Science）上根據任務引領的關鍵詞搜索綜述，根據綜述總結出該任務發展脈絡，提煉教學任務，將較為抽象的計算機算法、生物學基礎知識融于任務中，使學生有積極參與的意愿。及時將任務相關工具提供給學生，或是提前引導學生自己查詢工具，使學生有完成任務的基礎。

學生在每個節點都非常清晰地知道下個節點的主題，并在完成教師的任務過程中，構建局部知識框架，形成自己的見解。教師需在課堂上和課堂以外及時掌握學生對各個節點知識的掌握情況，找到學生的最近發展區，針對重點、難點解惑，提高教學效果。這樣可以使選擇的教學任務吸引學生、引領學科前沿，還能在教學過程與學生的互動中有效地實現教學相長。

4.重視切合課程設計的教材編寫

生物信息學不同于其他學科，其很多內容和知識節點更新很快，很多最新成果必須教師根據生物信息學發展前沿及時整理和總結，其教學內容設置著重于保證教學內容的先進性和前沿性。教材的更新和修訂周期較短，幾乎每學期均需要重新修訂。

2001年，教育部在[2001]4號文件中明確要求直屬高校的“本科教育要創造條件使用英語等外語進行公共課和專業課教學”，在信息技術、生物科學、管理、金融、法律等專業力爭在3年內使外語講授的課程達到所開課程的5%～10%，尤其強調了生物科學更要先行一步。現實情況也使英文自編教材的編寫刻不容緩，現在，絕大部分前沿生物數據信息（最主要的核酸和蛋白質）數據庫均為全英文操作界面，操作者只有熟練掌握生物信息學英文術語才能自如地使用該系統，才能更有效的進行生物信息學的學習和研究工作。在英文自編教材編寫時，理論部分的參考書我們精心應選定了具有非常嚴謹理論體系和反應了最前沿生物信息技術的《BIOINFORMATICS：Databases，Tools， and Algorithms》。編寫時需要特別注意應依據教學設計來設定來序化任務，突出不同教學階段的教學重點，使學生學習過程是個循序漸進的過程。我校采用的自編教材根據教學階段共設置五個引領任務：

（1）Pubmed檢索profilin基因研究進展；

（2）家蠶profilin基因結構分析與PCR擴增引物的設計；

（3）家蠶profilin基因同源序列的獲取與進化樹的構建；

（4）家蠶profilin蛋白二級和三級結構的模擬；

（5）家蠶profilin蛋白理化性質和功能位點的分析.

5.合理配置網絡資源和多媒體教學資源

首先，學會利用互聯網、計算機、數據庫和應用軟件進行生物信息分析的基本方法和技能本身就是生物信息學教學重點。以往普通的多媒體教室已難以提供一個交互式的網絡化、信息化的教學環境，如果想上好生物信息學這門課程，網絡資源和多媒體教學資源的應用，將貫穿于整個生物信息學課程（從任務下發及申領、任務控制及執行、任務完成結果檢驗與反饋）的整個教與學的過程。而我們通過極域電子教室和學校4A網絡教學平臺結合，較好的實現了生物信息學交互式的網絡化、信息化的教學環境。

課前，教師通過網絡平臺將任務教學內容、任務序列、工具等傳遞給學生，學生通過登陸互聯網絡，利用網絡資源和軟件嘗試完成預習任務。此處可以設置學情反饋點，教師通過網絡論壇等形式掌握學生預習情況。授課過程中，教師利用教師機客戶端的文件分發系統將任務教學內容、任務序列、工具等發送到學生桌面，再通過廣播教學多媒體技術為學生形象的講解任務內容以及完成方法。每位學生在教師的監督下在互聯網上執行任務。教師在監控學生完成任務過程中，不斷的得到學生任務進程的反饋，對于任務中學生出現共性問題，利用網絡、廣播教學或演示等形式及時解決。課下，學生同樣可通過學校4A網絡教學平臺將任務報告、作業、問題和意見等反饋給教師，教師在平臺上批改任務報告后將成績和評語發送給學生，讓學生及時了解自己的學習情況，師生還可以通過平臺中的網絡論壇進行問題討論等。網絡環境下的生物信息學任務引領式教學，不僅能提高學生的學習興趣，還能創造更為有效的師生互動信息教學環境。

三、結束語

經過多年的生物信息學教學實踐發現，如果想建設好生物信息學課程，我們需要設定非常清晰的教學目標，理清課程需要培養學生的核心技能；結合行業發展的技術前沿精心選擇教學內容，合理序化教學順序；要依據建構教學理論，重視以學生為教學主體的教學方法，嘗試從任務引領入手引領學生學習，提高學生的學習興趣；要重視切合課程設計的教材編寫，理論部分引自精選英文參考書，設計教材結構應切合任務引領的教學方法；合理配置網絡資源和多媒體教學資源，加強學生互動，為成功地實現“反轉課堂”提供保障。

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