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        農(nóng)學(xué)類專業(yè)《生物信息學(xué)》課程教學(xué)改革探討

        2015-11-07 01:54:56穆平王春華
        安徽農(nóng)學(xué)通報(bào) 2015年20期
        關(guān)鍵詞:教學(xué)方法

        穆平 王春華

        摘 要:《生物信息學(xué)》作為采用數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)研究生命科學(xué)中各種生物信息采集、儲存、傳遞、檢索、分析和解讀等的一門學(xué)科,是現(xiàn)代生命科學(xué)與信息學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和數(shù)學(xué)等學(xué)科相互滲透和高度交叉形成的新興邊緣學(xué)科。在《生物信息學(xué)》教學(xué)過程中,應(yīng)及時(shí)向?qū)W生講授生物信息學(xué)的新進(jìn)展和國內(nèi)外生物信息學(xué)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)。該文從生物信息學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面對生物信息學(xué)教學(xué)改革進(jìn)行了探討。

        關(guān)鍵詞:生物信息;基因組;教學(xué)方法

        中圖分類號 G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731(2015)20-124-02

        生物信息學(xué)是在生物學(xué)相關(guān)信息量的革命性爆炸背景下發(fā)展起來的綜合運(yùn)用生物學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、信息科學(xué)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)等諸多學(xué)科的理論方法的一門嶄新的交叉學(xué)科。它以計(jì)算機(jī)為工具,利用各種由數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)建立的算法和模型,對生物學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索、處理和分析來闡明大量生物數(shù)據(jù)所包含的生物學(xué)意義。具體而言,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),闡明非編碼區(qū)的信息實(shí)質(zhì),破譯隱藏在DNA序列中的遺傳語文規(guī)律;同時(shí)歸納整理與基因組遺傳語文信息釋放及其調(diào)控相關(guān)的轉(zhuǎn)錄譜和蛋白質(zhì)譜數(shù)據(jù),從而認(rèn)識生物代謝、發(fā)育、分化、進(jìn)化的規(guī)律。通過對基因信息和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)等規(guī)律的認(rèn)識,發(fā)展相應(yīng)的算法和軟件,進(jìn)行分子藥物設(shè)計(jì)以及藥物基因組研究。

        作為一門正在迅速發(fā)展的學(xué)科,生物信息學(xué)參透到了生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。同時(shí),隨著生命科學(xué)的研究的深入,將會有更多的相關(guān)學(xué)科融入到生物信息學(xué)中去,使其成為一門集眾多學(xué)科而成的交叉學(xué)科。隨著生物信息學(xué)的快速發(fā)展,我國許多高校和研究機(jī)構(gòu)都設(shè)立了生物信息學(xué)專業(yè),開展生物信息學(xué)的科研和人才培養(yǎng)工作。因此,在《生物信息學(xué)》教學(xué)過程中,應(yīng)及時(shí)向?qū)W生講授生物信息學(xué)的新進(jìn)展和國內(nèi)外生物信息學(xué)發(fā)展動(dòng)態(tài),以促進(jìn)農(nóng)學(xué)類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)和科研工作。

        1 根據(jù)專業(yè)需求調(diào)整教學(xué)目標(biāo)

        教學(xué)目標(biāo)主要有以下幾點(diǎn):使學(xué)生掌握如何挖掘因特網(wǎng)生物資源,并運(yùn)用到自己的學(xué)習(xí)和科研中去;建立并管理生物文獻(xiàn),學(xué)會有效閱讀科技論文,并能對某一課題進(jìn)行綜述寫作;掌握重要的生物大分子數(shù)據(jù)庫的文件格式和檢索方法,掌握生物信息學(xué)分析的基本工具使用方法。

        2 不斷豐富教學(xué)內(nèi)容

        生物信息學(xué)的教學(xué)內(nèi)容主要包括生物信息學(xué)的內(nèi)涵,生物信息數(shù)據(jù)庫及其查詢,序列比對,數(shù)據(jù)庫搜索,核酸和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的預(yù)測分析,基因組信息等,分子進(jìn)化、分子藥物設(shè)計(jì)等內(nèi)容。我校已經(jīng)建立了較為完善的多媒體課件和內(nèi)容全面的講稿,教案等教學(xué)基本材料。課堂教學(xué)以多媒體教學(xué)為主,上機(jī)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生熟悉常用的生物信息數(shù)據(jù)庫,熟練掌握數(shù)據(jù)庫查詢,數(shù)據(jù)庫搜索等基本功能。并且掌握利用生物信息學(xué)工具分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力。

        2.1 根據(jù)學(xué)科發(fā)展不斷豐富教學(xué)內(nèi)容 由于生物信息學(xué)是一門不斷發(fā)展的學(xué)科,國內(nèi)各個(gè)學(xué)校開設(shè)課程的內(nèi)容有較大差別。在了解其他學(xué)校教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,結(jié)合我校專業(yè)特點(diǎn)重點(diǎn)加強(qiáng)以下幾個(gè)方面內(nèi)容的教學(xué):(1)生物信息學(xué)資源方面,針對農(nóng)學(xué)類專業(yè)學(xué)生特點(diǎn),在生物信息數(shù)據(jù)庫及其查詢部分加強(qiáng)基因組數(shù)據(jù)庫、禾本科數(shù)據(jù)庫(Gramene、MaizeGDB)等數(shù)據(jù)庫的學(xué)習(xí)。(2)對于數(shù)據(jù)庫查詢部分,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際操作能力。序列比對和數(shù)據(jù)庫搜索部分要求學(xué)生掌握雙序列比對和多序列比對的原理以及對比對結(jié)果的解釋的能力,核酸、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能預(yù)測、基因組分析、分子進(jìn)化、分子藥物設(shè)計(jì)等內(nèi)容重點(diǎn)要求學(xué)生掌握一些重要軟件的應(yīng)用能力。

        2.2 根據(jù)學(xué)生需要及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容 由于生物信息學(xué)發(fā)展日新月異,教學(xué)內(nèi)容也要及時(shí)更新。因此,每上完一個(gè)年級的課程要做好以下2個(gè)方面的工作。一是根據(jù)生物信息學(xué)的發(fā)展,及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容。比如,在生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫、生物信息學(xué)軟件的應(yīng)用等方面,做到每學(xué)期更新一次,在生物信息學(xué)基本理論、算法方面,及時(shí)掌握最新研究進(jìn)展,及時(shí)向?qū)W生介紹這方面的最新動(dòng)向。二是課程結(jié)束后,及時(shí)向?qū)W生征求意見,根據(jù)學(xué)生反饋意見不斷改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。

        3 不斷完善教學(xué)方法

        生物信息學(xué)課堂教學(xué)的主要任務(wù)是使學(xué)生理解生物信息學(xué)的基本原理、方法和生物信息學(xué)的分析方法。課堂教學(xué)主要采用多媒體授課,幾年來筆者根據(jù)課程改革要求,不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,自制了多媒體課件。在生物信息學(xué)基本知識、基本理論的教學(xué)過程中,通過高質(zhì)量的多媒體課件演示,使學(xué)生對生物信息學(xué)知識有了比較形象的了解,增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在生物信息學(xué)資源、生物信息數(shù)據(jù)庫教學(xué)方面,充分利用網(wǎng)絡(luò)資源和互聯(lián)網(wǎng)上的分析工具和資源,通過課堂演示和學(xué)生上機(jī)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,增強(qiáng)了學(xué)生自主獲取知識的能力。

        3.1 理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合 由于生物信息學(xué)是一門集數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、分子生物學(xué)等學(xué)科的交叉學(xué)科,對于農(nóng)學(xué)類專業(yè)的學(xué)生,其主要任務(wù)是理解生物信息學(xué)中的數(shù)學(xué)原理,應(yīng)用于解決生物學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)處理、信息分析、功能預(yù)測等任務(wù)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)資源,培養(yǎng)學(xué)生利用生物信息學(xué)資源和常用軟件進(jìn)行生物信息分析的能力。要求學(xué)生通過上機(jī)實(shí)習(xí),掌握常用的數(shù)據(jù)庫查詢、數(shù)據(jù)庫搜索的能力,熟練掌握網(wǎng)上進(jìn)行核酸和蛋白質(zhì)序列比隊(duì)的方法和對比對結(jié)果的分析的能力。基本掌握了常用的聚類分析、基因組分析、QTL作圖等常用分子生物學(xué)軟件的能力。

        3.2 課程學(xué)習(xí)與科研訓(xùn)練相結(jié)合 在教學(xué)過程中,注重把課程內(nèi)容與學(xué)生的實(shí)際相結(jié)合,增強(qiáng)學(xué)生利用生物信息學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力,在課程進(jìn)程中有意識把生物信息資源和數(shù)據(jù)庫這部分內(nèi)容與學(xué)生的科研訓(xùn)練和課程論文寫作聯(lián)系起來,指導(dǎo)學(xué)生如何查詢與自己科研訓(xùn)練內(nèi)容相關(guān)的文獻(xiàn)、國內(nèi)外研究進(jìn)展等內(nèi)容,做到課程學(xué)習(xí)促進(jìn)科研訓(xùn)練和課程論文寫作,增強(qiáng)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源解決實(shí)際問題的能力。

        參考文獻(xiàn)

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        (責(zé)編:張宏民)

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