韓俊偉 李春權(quán) 王宏 徐良德 李霞

摘 要：生物信息學（bioinformatics）是一門新興學科，由生物學、醫(yī)學、計算機學、信息管理學、應(yīng)用數(shù)學以及統(tǒng)計學等多門學科交叉所形成，它極大地推動了諸如生命科學、醫(yī)學等相關(guān)學科的發(fā)展。隨著新一代測序技術(shù)和計算機技術(shù)的進步， 生物信息學在許多領(lǐng)域取得了很大進步，如發(fā)現(xiàn)與識別人類疾病基因，研究基因與蛋白質(zhì)的表達和功能，闡明疾病發(fā)生的遺傳背景和分子機制，提出相應(yīng)的復雜疾病的預(yù)防措施及開發(fā)新的治療藥物等。然而，在我國當前的《生物信息學》課程的教學中，仍然存在教學內(nèi)容較為落后、教學方法相對單一、科研成果轉(zhuǎn)化教學有待深化等問題。該文提出《生物信息學》課程科研教學一體化教學模式，期望通過該模式完善教學內(nèi)容，改進教學方法，有效融合教學與科研，進而提高教學質(zhì)量，增強學生應(yīng)用理論知識解決實際生物學問題的能力。

關(guān)鍵詞：生物信息學 改進教學 內(nèi)容與方法 科研與教學 融合

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（a）-0151-02

隨著新一代測序技術(shù)和計算機技術(shù)的進步，與疾病相關(guān)的人類DNA序列和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)呈指數(shù)增長。面對新一代測序技術(shù)所產(chǎn)生的龐大的生物學分子序列數(shù)據(jù)， 生物信息學的重要性愈加突出，這必然會為生命科學和醫(yī)學的發(fā)展帶來變革。當前，國內(nèi)外對這方面人才的需求激增。在我國， 不少科研院所和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)界正缺乏這類人才，與發(fā)達國家相比，具有不小的差距。我國科研機構(gòu)和高等院校，尤其是傳統(tǒng)的生物研究機構(gòu)，通過各種形式的教學，系統(tǒng)地培養(yǎng)新的復合型研究人才，成了當務(wù)之急。國內(nèi)綜合性大學以及醫(yī)科大學都相繼開設(shè)了《生物信息學》課程，并在不斷地創(chuàng)新和改革教學內(nèi)容與方法。然而，目前教學中，還存在內(nèi)容相對落后、方法有待提高、科研成果轉(zhuǎn)化教學有待深化等問題。

1 當前研究現(xiàn)狀分析

1.1 教學內(nèi)容相對落后

目前，《生物信息學》課程的教學內(nèi)容嚴重落后于生物信息學科的發(fā)展。隨著生物學實驗技術(shù)的高速發(fā)展，產(chǎn)生了大量可應(yīng)用的生物學數(shù)據(jù)，并激發(fā)了科研人員從事生物信息學研究的熱情，產(chǎn)生了大量生物信息學新技術(shù)、新方法。然而該課程的教學內(nèi)容更新過于遲緩，仍然以傳統(tǒng)的理論知識為基礎(chǔ)，內(nèi)容只有陳舊機器學習方法和簡單相關(guān)軟件的應(yīng)用?？上攵?，其中涵蓋的知識點是十分少的，這必然會限制學生的發(fā)展，大大不利于其對生物信息知識的運用，從而制約了《生物信息學》教學的發(fā)展和進步。

1.2 教學方法有待提高

目前，《生物信息學》課程的教學仍然遵循傳統(tǒng)方法，以教師和教材為中心，絲毫不重視對學生科研創(chuàng)新性思維能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。相對于該學科的復雜性來說，學生對具體分析方法的認識和理解嚴重不足。雖然現(xiàn)有課程也有少量科研實踐內(nèi)容，但課時太少，內(nèi)容簡單，無系統(tǒng)化和完整性可言。

1.3 科研成果轉(zhuǎn)化教學有待深化

隨著科學技術(shù)的高速發(fā)展，生物信息學在發(fā)現(xiàn)與識別人類疾病基因，研究基因與蛋白質(zhì)的表達和功能，闡明疾病發(fā)生的遺傳背景和分子機制等方面取得了巨大的科研成果。如何將這些科研成果轉(zhuǎn)化到教學中仍然是《生物信息學》教學所面臨的一項挑戰(zhàn)。目前，《生物信息學》課程的教學內(nèi)容與科研應(yīng)用內(nèi)容嚴重脫節(jié)，缺乏理論教學與科研實踐的有效整合，導致學生不能講所學理論知識快速應(yīng)用于科研實踐。

因此，在《生物信息學》課程教學中，全面實施科學研究性教學，及時進行知識更新，了解前沿動態(tài)，掌握新方法，保持內(nèi)容的先進性，激發(fā)學生學習的積極性與創(chuàng)新思維至關(guān)重要。

2 科研教學一體化模式的方法與實踐

當前我國高校的人才培養(yǎng)模式已轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力為主。因此，《生物信息學》科研教學一體化模式應(yīng)該考慮以下內(nèi)容：如何將科研成果融入到教學實踐中，及時補充更新教學內(nèi)容，實現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、傳統(tǒng)與現(xiàn)代的銜接，實現(xiàn)教學內(nèi)容與現(xiàn)代科技的同步發(fā)展，從而提高學生理論和科研實踐應(yīng)用相結(jié)合的能力。

2.1 科研成果與教學內(nèi)容密切結(jié)合

教師在開展生物信息學教學時，首先，不僅要緊跟學科發(fā)展方向，隨時對知識體系進行補充和完善，還要通過了解國際前沿動態(tài)，掌握新方法、新工具，來幫助學生確定研究課題，明確研究方案，簡化數(shù)據(jù)分析，縮短研究時間，加強分析深度，從而達到提高研究的可靠性和成功率的目的。還可以避免學生少走彎路，重復前人研究。其次，要及時調(diào)整教學內(nèi)容，將新知識傳授給學生。同時，也要在教學中激發(fā)學生的科研興趣，鼓勵學生通過各種途徑自覺地關(guān)注生物信息學發(fā)展動態(tài)，拓寬自己的知識面。最后，要改變傳統(tǒng)的以教材為中心的生物信息學教學模式，將科研成果穿插于主線內(nèi)容介紹中，及時補充更新教學內(nèi)容，實現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、傳統(tǒng)與現(xiàn)代的銜接，使教學內(nèi)容與現(xiàn)代科技同步發(fā)展。

在課程教學中，除了生物學基礎(chǔ)知識、算法等內(nèi)容外，還需要增加閱讀最新文獻、加強教師與學生互動、復現(xiàn)最新科研案例等內(nèi)容。同時，教師將與教學內(nèi)容相關(guān)的科研實踐問題貫穿于主要教學內(nèi)容中，并圍繞科研實踐布置作業(yè)和安排考核。通過不斷的科研案例分析與實踐，將基本能力的培養(yǎng)貫穿于課堂教學中，并在授課對象的課程研究實踐報告中加以集中體現(xiàn)。學生更容易對應(yīng)用性強的內(nèi)容產(chǎn)生興趣，這將十分有助于學生創(chuàng)新思維能力和科研實踐能力的培養(yǎng)。

2.2 科研成果應(yīng)用到教學實踐

哈爾濱醫(yī)科大學生物信息科學與技術(shù)學院成立于2003年，是國內(nèi)最早開設(shè)《生物信息學》課程的單位之一。自我院成立來，在校領(lǐng)導和院領(lǐng)導帶領(lǐng)下，我院在科研方面取得了長足的進步，在國際SCI檢索的多個雜志發(fā)表高水平文章，如《bioinformatics》《Nucleic Acids Res》《plos one》《BMC bioinformatics》《BMC system biology》《Briefing in bioinformatics》《Genomics》《Gene》、《FEBS letter》等，取得了國內(nèi)外的一致好評。這些科研成果為生物信息學科研轉(zhuǎn)化教學提供了大量科研案例。本課程主要由我院骨干教師承擔，每位教師都有自己的科研成果。教師將自身的科研工作經(jīng)驗和科研成果按照提出問題、選題、數(shù)據(jù)、方法、結(jié)果解釋給學生講解，指導學生自己實踐，加強學生的能動性，培養(yǎng)學生積極性，進而提高學生的創(chuàng)新思維能力。通過這種教學方法，使學生熟練掌握應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)、計算機和應(yīng)用軟件對生物學數(shù)據(jù)進行分析與實踐：如讓學生牢掌握借助搜索工具查找核算數(shù)據(jù)庫的方法，利用序列比對軟件對基因序列相似性進行比較，預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能信息，識別復雜疾病相關(guān)基因及通路等相關(guān)問題。

因此，在《生物信息學》課程教學中，隨時進行知識更新，掌握最新的前沿動態(tài)，保持教學內(nèi)容的先進性與科學性，實現(xiàn)科研教學一體化模式在《生物信息學》課程改革中至關(guān)重要。通過科研教學一體化模式的教學方法，提高學生學習的積極性和主動性，培養(yǎng)和提高學生的創(chuàng)新意識和能力，為今后走向工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。

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