大数据时代提高生物专业研究生科研创新实践能力教学改革探索

郝爱平+国会艳+薛巨坤+宗宪春+任如意

摘 要：该文针对地方本科院校研究生生物信息学课程设置存在的一些问题，从教学内容、教学方式和考核方式等几方面提出对于该课程进行改革和建议，为培养具备创新实践能力的研究生人才提供参考。

关键词：生物信息学；研究生；创新实践能力

中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）17-0140-02

Abstract：Aiming at some problems of local college students bioinformatics courses exist，from the aspects of teaching content，teaching methods and assessment methods，suggestions are put forward for providing reference for the curriculum reform，the training of innovative practice ability of students.

Key words：Bioinformatics；Graduate student；Innovative practice ability

生物信息学（bioinformatics）是20世纪80年代未随着人类基因组计划（Human genomeproject）的启动而兴起的一门新的交叉学科[1]。它涉及生物学、数学、计算机科学和工程学，依赖于计算机科学、工程学和应用数学的基础，依赖于生物实验和衍生数据的大量储存。生物信息学是当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一，是多学科之间的交叉领域。随着基因组学的不断深入研究和高通量测序数据的大量涌现，生命科学已经进入到大数据时代，基因组、转录组、蛋白质组以及代谢组等生物信息数据正呈爆炸性增长[2-3]。在大数据背景下运用生物信息学技术来分析数据并解决实际问题显得尤为重要，这就需要越来越多的生物信息学人才，尤其是研究生来参与这项工作。本文以提高研究生创新实践能力为角度，结合生物大数据时代的特点，针对目前生物类专业研究生生物信息学教学中存在的问题提出自己的建议和方法，供大家借鉴。

1 《生物信息学》课程中存在的问题

目前，我国大多数高校都在研究生阶段开设了《生物信息学》课程，通过对大多数院校调查发现该门课程开设过程中存在以下问题：（1）生物类研究生本科背景存在一定差异，部分学生在本科高年级阶段就已经学过《生物信息学》这门课程，有些学生没有学过该门课程，但是具有相关分子生物学基础知识；还有一部分跨专业学生没有相关课程基础。（2）教材相对滞后，由于网络时代发展和数据更新速度太快，导致书籍印刷时一些网址和软件介绍就已经落后，无法满足教学要求。（3）教师教学方式还是以填鸭式为主，于本科教学方式毫无差异。（4）课程上机实践学时较少，学生难以理解和消化所学内容，实际解决问题的能力较差。因此，有必要结合本校实际情况对研究生《生物信息学》课程进行改革，提高研究生的科研创新能力和实践能力。

2 改革《生物信息学》教学模式，提高研究生创新实践能力

2.2.1 教学内容设置改革 教师可以参考不同的教材和网络最新软件使用方法，精心设计教学内容，可以按照3个模块完成《生物信息学》教学安排。第一个模块为基础知识和基础软件使用方法介绍，包括生物信息学发展历史介绍、常用数据库检索、引物设计、核酸和蛋白质序列分析、分子进化和RNA分析等。第二个模块为生物信息学实例应用，可以包括对某个基因序列从下载到设计引物再到功能预测，或者对某个蛋白质进行理化性质、跨膜区、二级结构和三级结构的预测和分析等练习。第三个模块为生物信息学前沿课题介绍，包括最新的转录组和代谢组分析方面的知识。并且针对生物专业背景研究生要减少程序和算法的讲解，而以实际操作讲解为主。同时，教师还要考虑不同背景的学生学习能力的差异，对于学习基础较为薄弱的学生要增加其自修内容并给予必要的指导。

2.2.2 教学方式改革 在大数据背景下，互联网+时代，应充分利用网络资源，开展多元化教学模式，取消传统的灌输式教学模式，充分发挥学生主观能动性，提高课堂教学效果[4]。一般研究生开设《生物信息学》课程都是小班授课，相对于本科生来说上课人数比较少，因此教师要多问少讲，给学生探索知识的时间。教师在上课前要精心准备问题，可以按照不同专业把学生分成研究小组，每堂课通过提问和讲解问题的形式完成教学目标，每个小组每堂课要求交一份实践报告，小组内成员轮流完成。

2.2.3 考核方式改革 大多数研究生的《生物信息学》这门课都是作为选修课开设的，因此该门课的考核方式可以区别于传统的试卷考试，考核方式可以灵活多样，以考察学生的实践创新能力为主。建议每个小组课堂实践报告占总成绩30%，学生根据自己的科研课题方向应用生物信息學方法完成的综合论文占总成绩的60%，平时个人表现占总成绩的10%。这样的考核方式比较适合于研究生的考核，既可以在平时锻炼学生们的合作实践能力，也可以通过综合论文撰写锻炼他们的科研创新能力。

2.2.4 软硬件设施完善保证教学 由于数据激增，生物信息学的新算法和新软件更新发展十分迅速，因此对于研究生教学来说，为提高学生的科研创新和与实际工作接轨的实践能力，学校应该在软硬件方面加大投入力度。一方面应该鼓励和支持中青年教师到生物信息学实力比较强的高校和科研院所学习和进修；或者参加知名生物公司的生物信息学方面的培训，来增强自身的能力和对前沿知识的把握；另一方面学校应该加大现代化网络教室建设投入，配备一流的多媒体设备，满足学生学习和教师讲课的需要。

3 结语

总之，随着高通量技术的开发，使得各生物大数据库呈指数级的增长[5]。大数据背景下的生物信息学作为新型前沿性交叉学科，通过课程改革形成完善的人才培养模式对学科进一步发展意义重大。研究生教育是培养高层次人才的主要途径，创新实践能力是衡量研究生教育质量的重要指标[6]。因此，本文针对地方本科院校研究生生物信息学课程设置存在的一些问题，从教学内容、教学方式和考核方式等几方面提出对该课程进行改革和建议，为培养具备创新实践能力的综合人才提供参考。

参考文献

[1]胡瑞峰，邢小燕，孙桂波，等.大数据时代下生物信息技术在生物医药领域的应用前景[J].药学学报，2014，49（11）：1512?1519.

[2]李广林.大数据背景下的生物信息学教学探索[J].教育教学论坛，2015，7（29）：210-211.

[3]张亮，李玲，单莉娅，等.大数据背景下关于医学研究生生物信息学课程改革的思考[J].医学教育研究与实践，2016，24（6）：919-921.

[4]郝峰，郑锴，许会静，等.大数据背景下生物信息学课程教学的 SWOT 分析[J].管理观察，（25）：129-131.

[5]徐振江.大数据：微生物组学及其他生物医学领域的机遇与挑战[J].J South Med Univ，2015，35（2）：159-162.

[6]衰榴娣，李新荣，汪道涌，等.基于创新能刀培养的研究生“高级生物化学与分子生物学技术”课程体系的构建[J].医学研究杂志，2009，38（12）：135-136.

（责编：徐焕斗）endprint