浅谈医学研究生的生物信息学教学

文/李曦　颜晗



浅谈医学研究生的生物信息学教学

文/李曦1颜晗2

摘要:随着精准医学计划的推行，生物信息学在医学科学研究和临床实践中的作用及重要性日益凸显，也逐渐成为医学科学领域中不可或缺的一门技术。熟练掌握生物信息学的基本方法有助于医学研究生开展科研和临床工作，开拓思维，实现创新。因此生物信息学是医学研究生教学中极为重要的一门课程。本文探讨了医学研究生生物信息学教学中存在的问题并提出了一些解决办法，以期提高生物信息学教学质量，更好的实现教学目标。

关键词:生物信息学;医学研究生;教学;精准医学

生物信息学是近年来发展起来的一门交叉学科，与生命科学、数学和计算机科学密切相关。生物信息学名词早在上世纪七十年代即由Paulien Hogeweg和Ben Hesper最先提出，它起初被定义为研究生物系统中信息进程的一个学科，与现在生物信息学的定义相差甚远，并未引起广泛的重视［1］。随着上世纪九十年代人类基因组计划的实施以及计算机科学技术的飞速发展，生物信息学的理论逐步完善，在科学研究工作中的作用逐步显现，越来越受到重视。目前，生物信息学已经在医学科学研究中尤其是在医学遗传学研究中起着举足轻重的作用。

生物信息学不仅与医学科研相关，同时也与临床实践相关。2015年1月，美国政府率先提出了精准医疗计划，随后我国政府也逐步跟进。2015年7月，中央电视台大篇幅地报导了“精准医疗”这一热门话题，详细介绍了“精准医疗”的概念、发展和应用，并透露我国也将启动精准医疗计划。据国家精准医疗战略专家组负责人詹启敏院士介绍，精准医疗是应用现代遗传技术、分子影像技术、生物信息技术，结合患者生活环境和临床数据，实现精准的疾病分类和诊断，制定具有个性化的预防治疗方案［2］。而生物信息学属于精准医疗中必不可少的部分，是实现个性化预防和治疗疾病的重要基础之一。因此，熟练掌握生物信息学的基础知识，熟知研究和工作领域相关软件和数据库的使用对于未来临床一线的栋梁——医学研究生来说至关重要。

一、医学研究生生物信息学教学中的问题

笔者在对医学研究生进行生物信息学的教学实践中发现存在如下几个问题影响教学质量。

1．学生的背景和专业知识存在巨大差异

开展生物信息学学习要求学生有一定的计算机科学、统计学、分子生物学和分子遗传学的背景。然而绝大多数的医学研究生缺乏相关背景，他们来自不同的临床科室或是研究所，从事科研和工作的内容各不相同，背景和专业知识有非常大的差别。另外，医学研究生毕业于不同等级的高等院校，教学内容和质量也存在差异。有的研究生本科时熟练掌握了分子生物学和遗传学的内容，能较快接受相关教学内容，有的研究生则掌握的更多的是临床相关知识，这类学生由于缺乏生物信息学相关基础，较难跟上课程。

2．学生对于生物信息学的需求不同

在同研究生进行交流时，笔者发现不同类型的研究生对于生物信息学的需求有大的差异。有的研究生将来可能主要从事科研工作，因此希望掌握较多的生物信息学知识，包括编程，复杂统计软件的使用等等。此外，一些生物信息学的分析方法也与他们平时的实验息息相关，他能很好的理解和接受，因此这类学生对生物信息学课程兴趣颇高，充满热情。而有的学生将来主要从事临床诊断，只需要掌握基础的数据库使用，统计分析等等。复杂的生物信息学分析在平时的工作中很少有机会能用上，所以这类学生本身学习的兴趣不浓，另外，随着课程内容的深入，对知识的理解会逐渐困难，且容易混淆概念，这些将直接导致他们对生物信息学课程失去兴趣。

3．教学时间安排不合理

大多数学校生物信息学课程只针对新生开展。以本校为例，生物信息学课程主要安排在研究生一年级的上学期，这一时期学生刚进入研究生生涯，大多数人还不清楚自己课题的方向，不能切身体会生物信息学相关知识在自己后期科研中的重要性，也不清楚自己需要什么方面的生物信息学知识。这使得相当一部分学生在上课时提不起兴趣;有的学生在课堂上学到了一些知识，但因课题未正式开展，不能及时实践运用加以巩固，过一段时间又忘得差不多了。而高年级的研究生在科研过程中发现自己因缺乏一些生物信息学的相关知识而极度影响科研的进展，但却早已过了系统的生物信息学课程学习的时间，只能花大量时间自学，既耽误时间又可能因无人指导而掌握错的技术方法。

4．缺乏教材

找不到合适的教材是研究生生物信息学教学中最重要的问题之一。目前出版的生物信息学教材存在诸多问题。首先，这些教材均主要针对本科生教学。与本科生相比，研究生的专业知识水平更高，学习的目的性更强，对于教材的需求和认知均存在差异。目前的教材虽然列举的内容多、覆盖范围广，但大多数内容对于医学研究生实用性不强，而一些常用的知识又因为太专业在教材中只是一笔带过。其次，大多数教材已经过时。由于生物信息学近年来发展迅速，教材中列举的很多数据库和软件都已更新，它们的使用界面和操作方法均发生了较大变化，甚至有些教材中提到的数据库或软件早已被淘汰。而研究生科研和工作中需要接触最新、最前沿的内容，这些内容教材往往无法纳入。

二、如何提高研究生生物信息学教学质量

相比于本科生教学，研究生教学难度更大，专业要求更高，目标也更高。要保证一个良好的生物信息学教学质量，笔者认为需要从以下几个方面着手。

1．合理安排教学时间

通常情况下，研究生一年级的学生以学习基础专业知识和了解研究方向为主，还没有确定课题方向或仅仅初步开题，所需涉及的生物信息学知识还不多。到研究生二年级的时候，随着课题开展的逐步深入，研究工作中涉及到的生物信息学内容逐步增加，也渐渐知道自己需要哪方面的知识。因此，在研究生二年级开展生物信息学教学比在研究生一年级开展可获得更好的教学效果。

2．实践为主、理论为辅

非生物信息学专业的研究生尤其是医学研究生在进行生物信息学的学习时缺乏相关内容的基础，过多的进行理论知识的教学不但会让他们理解困难，更会造成学生失去兴趣。医学研究生生物信息学的教学应道注重实践，多以上机操作来代替理论课程，从实践中理解和掌握知识。此外，授人以鱼不如授人以渔，研究生不能只会照葫芦画瓢，还应该学会融会贯通。因此，在教授过程中应注意扩展，教学生如何思考问题，如何将同样的知识运用于不同的软件和数据库。例如，医学相关生物信息学的数据库五花八门，不可能每一个重要的数据库都进行介绍。实际上这些数据库使用方法大同小异，只要掌握数据库使用中的几个要点，即使是新的数据库也可以快速掌握使用方法。

3．组织教师团队教学

医学研究工作中涉及的生物信息学知识较为前沿，而且医学研究领域众多，仅仅凭借一两个老师和少数的课程来进行生物信息学教学是不可行的。任何一个老师都不可能掌握所有的前沿专业知识。因此，组织一个生物信息学教师团队是非常重要的。这些教师需要来自不同专业，了解各自专业的前沿知识，并且他们的知识结构互补，这样上的教学课程才能满足各专业学生的需求。

4．根据学生需求，开展个性化教学

由于医学研究生生物信息学基础知识普遍比较薄弱，专业知识背景差异极大，按照传统的大班教学的方法进行教学并不能取得非常好的效果。笔者认为，如果是一些共性知识，可以采用大班教学的方式，但是对于一些非常专业的内容就需要根据学生的兴趣和专业进行调整。教师团队可采取分班教学的方式进行教授，让学生根据自身的专业背景和能力选择合适的课程进行学习。对于一些有较强基础的学生，教师可以针对性的给他们上一些更加深入的课程。

5．不拘泥于教材，与时俱进

医学研究生生物信息学教学不能拘泥于教材。只有在进行基础和共性的知识教学时才需要利用到教材。对于前沿的知识，教师应当自己制作课件并与时俱进不断更新，教授给学生最新、最正确的知识。此外，教师本身也应当加强自身培训，通过不断学习以了解最前沿的生物信息学知识。

三、结语

生物信息学是一门快速发展的学科，随着学习的深入，会发现知识更新速度极快，需要学习的内容越来越多。因此，生物信息学教学尤其是在研究生生物信息学教学中对授课老师的要求非常高，需要教师不断的完善教学体系、内容和策略，通过自身学习紧跟国际前沿，这样才能满足研究生的需求。曾经，医学专业研究生的生物信息学课程是一门鸡肋课程，与其他专业课程的教学质量相比还存在一定的差异。不过，随着医学界对生物信息学的重视以及其在医学科研与临床中扮演的不可替代的角色，相信在不久的将来，生物信息学课程在医学研究生教学中将成为尤为重要的一门主课，这将需要生物信息学的授课教师更努力地提高自身素质，多思考，多学习，与时俱进，以更好地实现教学目标，培养更多的能将生物信息学知识灵活运用于各领域的研究生。

(作者单位: 1．中南大学湘雅医院临床药理研究所; 2．中南大学临床药理研究所，湖南省遗传药理学重点实验室)

参考文献:

［1］Hogeweg P．The roots of bioinformatics in theoretical biology．PLoS Comput Biol．2011; 7 (3) : e1002021．

［2］http: / /www．js．xinhuanet．com/2015－04/23/c _ 1115062947．htm

作者简介:李曦(1984，7－)，男，湖南长沙市人，讲师，中南大学湘雅医院临床药理研究所/中南大学临床药理研究所，研究方向:生物信息学、药物基因组学。

中图分类号:G643

文献标志码:A

文章编号:2095－9214 (2015) 10－0112－02