李永海，李 萌，趙興華

（1.新鄉(xiāng)醫(yī)學院生命科學技術學院 河南 新鄉(xiāng) 453003；2.新鄉(xiāng)醫(yī)學院基礎醫(yī)學院 河南 新鄉(xiāng) 453003）

當前，學科交叉已經逐漸成為科技創(chuàng)新的源泉，學科交叉、學科交叉融合逐漸形成一批交叉學科，如化學與物理學的交叉形成了物理化學和化學物理學，化學與生物學的交叉形成了生物化學和化學生物學，物理學與生物學交叉形成了生物物理學，生物學與計算機、數學等交叉形成了生物信息學。學科交叉融合是未來科學發(fā)展的必然趨勢，是加速科技創(chuàng)新的重要驅動力。美國國家科學院在《促進跨學科研究》（2005）中解釋，“不只是將兩門學科粘在一起來制造一個產品，而是思想和方法的整合、綜合，這樣的研究才真正是跨學科研究”[1]。針對中國高等教育的現狀，教育部提出探索符合新時代需求的新醫(yī)科人才培養(yǎng)體系，新醫(yī)科的實施對于適應新一輪科技革命和產業(yè)變革，培養(yǎng)能夠運用交叉學科知識解決未來醫(yī)學前沿領域難題的醫(yī)學創(chuàng)新人才至關重要[2]。

生物信息學是一門新興的交叉科學，它綜合運用數學、計算機科學和生物學的各種工具和知識，來闡明和挖掘大量生物數據所包含的生物學意義，其研究內容包括生物信息的獲取、加工、存儲、分配、分析和解釋等多個方面。隨著人類基因組計劃（HGP）的實施和信息技術的迅猛發(fā)展，生物信息學現已成為當今生命科學中最有吸引力的前沿研究領域，同時也為生物學、計算機科學、數學和信息科學等專業(yè)的學科交叉型人才提供了廣闊的發(fā)展空間。

生物信息學的研究對象是與生物學和醫(yī)學相關的數據，包括醫(yī)學實踐過程中患者的病史、病況、治療手段和療效等數據。學科目標是能夠在生物醫(yī)學大數據中挖掘解釋疾病機理、提示治療策略、證明臨床效用的證據，用來指導生物基礎研究及醫(yī)療實踐的提升和改進。

生物信息學專業(yè)是目前國內外非常熱門的專業(yè)之一，一方面人才緊缺，社會需求量巨大，不論是就業(yè)還是做學術研究，前景都非常好。國外的很多大學都建有自己的基因測序中心，國內高校自己擁有獨立測序中心的相對較少，但是國內相關的測序公司很多，吸引了大批生物信息學專業(yè)人才。隨著測序技術的發(fā)展以及成本降低，現在各大藥廠都已經有相對完備的測序中心以及生物信息學轉化研究團隊。很多公司開始嘗試基于多種樣式的生物數據研發(fā)藥物或者治療方法。近年來很多個人級基因消費產品開始涌現，這些產品將服務于將來個體化的精準醫(yī)療，同時也要求將來的醫(yī)務人員具有一定的生物信息學的專業(yè)知識背景，才能更好地做好個體化精準醫(yī)療服務。另一方面該專業(yè)發(fā)展迅速，目前的培養(yǎng)體系大多存在教學培養(yǎng)內容知識老舊、與用人單位或者工作崗位的實際需求脫節(jié)等問題。如何在教學實踐中根據不同學科專業(yè)的人才培養(yǎng)需求，制訂合適的人才培養(yǎng)方案，成為一個新的研究課題。

1 醫(yī)學院校生物信息學專業(yè)開設情況

由于生物信息學專業(yè)交叉學科的學科特點使其在生物醫(yī)藥相關科研及醫(yī)療實踐中的應用越來越廣泛。國內外眾多高校近年來都非常重視生物信息學相關專業(yè)的人才培養(yǎng)。哈爾濱工業(yè)大學是2022 年國內第一個經教育部批準設立生物信息學專業(yè)的大學，目前國內開設生物信息學本科專業(yè)的高校有三十余所，這些高校中，醫(yī)藥類高校占到30%以上[3]，其中北京大學、清華大學、上海交通大學、復旦大學、中山大學、武漢大學、中國農業(yè)大學、浙江大學、南京大學和廈門大學等在生物信息學學科建設和本科人才培養(yǎng)方面都具有非常強的實力。據美國國家教育統(tǒng)計中心的數據顯示，截止到2022 年，美國有將近60 所高校開設了生物信息學本科專業(yè)。

生物信息學研究生專業(yè)是生物信息學人才培養(yǎng)中的重要環(huán)節(jié)，國內的北京大學、中國科學技術大學、上海交通大學、清華大學、復旦大學、中山大學、南開大學、華中科技大學、浙江大學和武漢大學等在生物信息學專業(yè)教學和研究領域的綜合實力都處于國內領先地位，具有很強的實力和知名度，在本專業(yè)研究生培養(yǎng)方面也走在國內眾多高校的前列；國外的一些高校，如美國的約翰霍普金斯、南加大、波士頓大學等開設的生物信息學，康奈爾、卡耐基梅隆等開設的科學和計算生物學，加州戴維斯、康奈爾等開設的科學和健康信息學等碩士專業(yè)都致力于培養(yǎng)生物信息學相關的專業(yè)人才。

2 新鄉(xiāng)醫(yī)學院生物信息學課程開設及人才培養(yǎng)情況

新鄉(xiāng)醫(yī)學院生命科學技術學院自2011 年起，在本科生和研究生培養(yǎng)方案中開設了生物信息學課程，并把它作為本科生物技術、生物工程和生物制藥專業(yè)的專業(yè)必修課，十多年來新鄉(xiāng)醫(yī)學院生命科學技術學院眾多本科和研究生畢業(yè)以后從事生物信息學相關的研究工作，成為行業(yè)或專業(yè)領軍人才。隨著學校的不斷發(fā)展，在臨床醫(yī)學等專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中也開始加入了生物信息學的課程教學內容。生科院生物技術、生物工程和生物制藥三個專業(yè)的課程體系主要包括專業(yè)基礎課、專業(yè)核心課程和專業(yè)選修課。生物信息學作為專業(yè)核心課程，將生物信息學、計算生物學、系統(tǒng)生物學等融合在一起，充分體現交叉學科的優(yōu)勢和特色，然而目前的教學內容和培養(yǎng)方案還存在一些不足之處。

新形勢下，在臨床醫(yī)學等專業(yè)的人才培養(yǎng)過程中，研究和探索新醫(yī)科背景下生物和醫(yī)學相關專業(yè)對生物信息學人才需求的新特點，立足醫(yī)學院校實際，從課程體系、培養(yǎng)方案等環(huán)節(jié)入手，亟待我們設計合適的教學方案、選擇具有醫(yī)學特色的教學內容，以適應不斷發(fā)展的學科內容，將生物信息學與醫(yī)學的學習內容相融合，將生物信息學的學習內容與醫(yī)療實踐中的具體科學問題相結合，積極探索醫(yī)學院校生物信息學跨學科交叉型人才培養(yǎng)方案顯得尤為重要。

3 醫(yī)學院校的生物信息學課程教學現狀及改革措施

生物醫(yī)學專業(yè)本科階段的核心課程主要有三大類：生命科學核心課程、基礎醫(yī)學核心課程和信息科學核心課程。生命科學核心課程主要是生物學基礎類的課程，如生命科學基礎、細胞與生物分子、遺傳與發(fā)育等；基礎醫(yī)學核心課程主要是涉及人體的一些基礎課程，如人體結構與功能學、疾病基礎、感染與免疫學、藥理學與藥物研發(fā)、神經科學等；信息科學核心課程主要涉及如何收集、處理、分析、評價生物醫(yī)學數據，如Python使用、生物序列分析、自然語言及人工智能等。

3.1 優(yōu)化教學時間和內容

生物信息學是一門交叉學科，需要在學生掌握一定的生物學、遺傳學、化學、數學和計算機科學等多個學科知識內容的基礎上進行學習，因此，學院在新修訂的培養(yǎng)方案中把教學實踐安排在第四學期。同時針對教學內容老舊、新穎度不足、教學與實際研究相脫節(jié)的問題，酌情增加理論和實驗的學時，以涵蓋主要知識內容，對課程內容進行優(yōu)化，讓學生掌握科研和工作過程中解決問題的知識和方法。針對醫(yī)學院校的學生，在生物信息學的教學內容設置方面結合醫(yī)學院校學生的專業(yè)實際來確定，讓學生具備結合醫(yī)學理論解決臨床實際問題的能力。

3.2 改進教學方法

通過對比國內外高校的生物信息學教學內容和教學方法，筆者發(fā)現國內高校在教學過程中科研訓練做得不夠深入，學生學習的主動性不足。為改變教學過程中傳統(tǒng)的填鴨式教學方法，課程組在教學過程中設置學術研討課，采用案例式和問題式教學，對教學效果采用形成性評價，注重考查學生的學習過程；在實踐教學中通過設計綜合性實驗，充分激發(fā)學生的學習興趣，使學生在學習過程中接受實際的科研訓練，提高學生運用所學知識和方法解決實際問題的能力。

3.3 加強師資隊伍建設

教師的授課水平和能力直接影響教學質量和學生的學習效果，生物信息學交叉學科的特性決定了其在教學團隊的組建上要充分考慮教師的學科背景，目前突出的問題之一是跨學科的師資力量缺乏[4]。選擇具有生物學和信息科學專業(yè)背景的教師加入，適當提高生物信息學專業(yè)教師的比例，建立一支高水平的多學科交叉的教學團隊。同時充分利用學校的師資培訓及校外專題培訓機會，讓課程組老師積極參與學習和進修，同時與設有生物信息學課程的高校建立聯系，加強溝通和學習，提高教師的綜合教學水平。

3.4 加強軟硬件建設

生物信息學是一門實踐性非常強的學科，只有通過實踐教學，才能培養(yǎng)學生動手解決實際問題的能力，傳統(tǒng)的實踐教學內容存在與實際應用脫節(jié)的問題。而且實踐教學過程對網絡資源的依賴程度非常高[5]。為此學校設置專項經費建設了專門的計算機教室，購買服務器和生物信息學軟件，架設網絡專線，提高軟硬件質量。同時在教學過程中與教師的科研成果結合設計教學內容，根據學生興趣，將學生沉浸式帶入教師研究課題中的具體問題，將自己學習到的知識和技能應用于科研實踐，在實踐過程中發(fā)現問題和解決問題，提高學生的實際動手能力，以培養(yǎng)滿足工作崗位實際需求的生物信息學專業(yè)人才。

3.5 在課程教學中融入思政元素

在專業(yè)課的教學過程中，應根據教學內容融入一定的思政元素，來引導和培養(yǎng)學生樹立正確的人生觀和價值觀，如在講述生物信息學數據庫的過程中，舉出國家科技部對深圳華大基因科技服務有限公司等6 家生物公司在人類遺傳資源樣本保存、運輸以及人類遺傳資源信息的網上傳遞等方面因為違反《人類遺傳資源管理暫行辦法》中的若干規(guī)定，受到處罰的案例，引導學生樹立保護遺傳資源和維護國家生物安全的意識。

4 展望

自然科學的發(fā)展越來越凸顯出學科交叉的發(fā)展趨勢和優(yōu)勢，現代科學技術的很多重大突破，往往是在多學科彼此交叉和融合過程中產生的。生物信息學交叉學科的發(fā)展可以解決傳統(tǒng)生物學方法無法解決的科學問題，也有助于解決醫(yī)療實踐中常規(guī)醫(yī)療手段無法有效治愈的疾病，社會對擁有生物信息學專業(yè)知識背景的醫(yī)療從業(yè)者或科研人員的需求日益強烈。眾多高校也在不斷調整自己的專業(yè)設置，以適應新形勢下社會對人才的需求。

在教育部發(fā)布的普通高等學校自主設置的交叉學科名單中，北京大學的整合生命科學、清華大學的精準醫(yī)學與公共健康、北京協(xié)和醫(yī)學院的醫(yī)學信息學、南開大學的生物信息學、天津大學的合成生物學、華北理工大學的醫(yī)學生物信息學等都或多或少地融入了生物信息學的內涵。交叉學科已逐漸成為高校和科研院所科技創(chuàng)新的源泉，也必將成為科學時代一個新的不可或缺的研究范式。醫(yī)學的發(fā)展也同樣伴隨著科技的進步和創(chuàng)新，醫(yī)療科技的創(chuàng)新需要從業(yè)者具備醫(yī)學思維和其他學科的科學思維，作為醫(yī)學院校，做好交叉性學科人才培養(yǎng)顯得尤為重要。在具體的課程教學內容及人才培養(yǎng)方案中充分考慮交叉學科的特點和社會的實際人才需求狀況來設置培養(yǎng)體系，使學生掌握的知識融合成為一個有機的整體，不同的學科相互促進，交叉融合，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新工作能力。

當前，眾多高校都開設了生物信息學課程，但是在教學內容和教學方法上還有很多不足之處，有待于在教學實踐過程中不斷探索，不斷完善，結合學校的專業(yè)實際，從教學內容、教學方法、師資隊伍和硬件建設等多個方面進行改革和優(yōu)化，整合多種教學資源和融入多種教學手段，提升醫(yī)學院校生物信息學課程教學質量，為培養(yǎng)具備生物信息學交叉學科知識和能力的新型專業(yè)人才服務。