生物信息学教学内容与模式创新性探讨

边艳超　肖瑞

摘 要：生物信息学的发展，有助于增加人类对疾病的认识和掌控，也有利于促进生物、医学事业的发展。为了培养新一代创新型生物学及医学人才，全国各大高校均开设了生物信息学课程。但由于生物信息学专业人才稀缺，各高校师资力量及教学设施参差不齐，导致大部分高校生物信息学课程建设仍处于探索阶段。本文主要针对目前生物信息学教学存在的问题及教学改革方向进行初步探讨，为生物信息学课程建设以及一些新型交叉学科的课程发展提供参考。

关键词：生物信息学;课程;建设;教学;改革

【中图分类号】G【文献标识码】B

【文章编号】1008-1216（2019）12B-0099-03

生物信息学（bioinformatics）是20世纪80年代末，随着人类基因组计划的启动而兴起的一门发展潜力巨大的交叉学科，通过对生物学实验数据的获取、加工、存储、检索与分析，揭示数据所蕴含的生物学意义。生物信息学作为生物大数据分析的重要工具，有助于增加人类对疾病的认识和掌控，也利于促进生物、医学事业的发展。因此，相关领域专业人才能否熟练掌握生物信息学知识显得尤为重要。由于生物信息学发展历程较短，各高校师资力量及教学设施等参差不齐，致使大部分院校的生物信息学课程建设仍处于不断探索阶段，本文主要针对生物信息学课程建设中遇到的问题进行初步探讨，以提高课程建设质量。

一、生物信息学教学存在的问题

（一）生物信息学专业技术人才稀缺

为适应时代发展需求，全国各大高校相继加快了生物信息学课程建设。生物信息学是一门多学科交叉的学科，这就要求从事生物信息学教学的教师除了有专业的生物信息学知识外，还能熟练掌握相关交叉学科的知识，但由于这种综合型教学人才较少，给各高校开展生物信息学教学造成了一定困难。

（二） 学生专业基础知识薄弱

生物信息学是一门集数学、计算机科学、分子生物学等多学科交叉的学科，理论知识综合性较强，因此，对于学生而言，必须掌握相应的多学科专业基础知识，才能很好地掌握生物信息学理论知识。但因大部分学生不具备多学科交叉学习的综合学习运用能力，导致其不能很好地掌握生物信息学知识，因此丧失了学习兴趣，影响了学习效果。

（三）教学思想落后

随着生物信息学在国内的快速发展，各大高校高度重视生物信息学课程的建设，因教学思想相对落后，在教学设计中基本采用传统的教授法，仅以验证理论课所讲授的内容为目的，缺乏针对学生特点的教学设计;讲授内容单调，常采用手把手的教学方法，忽视了对学生发现问题、分析问题、解决问题能力的培养，大大降低了学生的学习兴趣;生物信息学实践教学薄弱，大部分时间用于理论教学，忽略了实践的重要性，且生物信息学课程的内容严重落后于生物信息学学科的发展。

二、生物信息学教学改革方向

（一）教学内容前沿化

生物信息学课程以学生为主体，将“教、学、研”三者合一，通过充分调动学生学习的积极性，将理论知识与实践相结合，对培养创新型人才具有重要意义，教师可参考不同的教材和最新网络软件，根据学生专业性质不断完善和丰富教学内容，使生物信息学的教学安排合理化、前沿化。本科阶段的学生不仅需要清晰地掌握计算机软件算法等数学细节，更多的是培养学生应用生物信息学原理和方法分析以及解决问题的能力，以及对生物信息学数据库的简单应用。如：生物信息学的概念及发展历史，常用生物信息学数据库类型及其检索方式。随后，进入生物信息学的实践和应用阶段，最后延伸到最新的生物信息学前沿课题的介绍。教学内容包括以基本理论、基本知识、基本技能为主要内容的核心模块及以学科研究进展及发展趋势为主要内容的延伸模块。这种核心模块和延伸模块相结合的教学模式除了能让学生掌握课本知识以外，还能充分利用生物信息学网站等公共网络资源，激发学生的学习兴趣，更好地让学生了解本学科研究热点及未来发展方向。

（二）教学方法多样化

结合本校的专业性质，学习其他高校优秀的生物信息学教学模式，理论与实际相结合，从本质上提高教学质量。充分利用网络资源，改善传统的“灌输式”教学模式，开展多元化教学方法。如：开放式教学法、翻转课堂教学法、专题研究型教学法等，充分调动学生的学习积极性，加快培养创新型人才的步伐。

1.开放式教学法。

除教材之外，要求学生展开大量的扩展阅读，如：阅读生物信息学相关文献、研究了解典型案例，關注最新的科研动态，拓宽学生的知识面。会议报告、期刊论文、专业网站和数据库均为生物信息学研究的重要信息资源。教师要结合教学内容多提问题，给学生探索知识的机会和时间。

2.翻转课堂教学法。

课堂上，教师仅介绍生物信息学的基本内容，如：生物信息学数据库的使用，课堂上教师仅讲解数据库的发展、内容和重要工具等基本信息，对于数据库的具体检索方法及分析功能则通过课后小组讨论进行，之后再返回课堂，教师再对检索结果进行取舍、总结及评价。这种教学模式避免了传统教学中“灌输式”的弊端，在教学的过程中能真正地做到以学生为主体、教师仅为组织者的开放型教学模式。

3.专题研究型教学模式。

根据学生的专业性质及学科发展的前沿方向，设置不同的研究型教学模式，即教师根据学生的专业性质或学生的兴趣爱好，讲解不同类型的生物信息学数据库，再根据学生对数据库知识的掌握程度，将学生分为不同的研究小组并给予不同的研究课题，定期组织学生开展研讨会，在会上探讨学生们的研究成果及在研究过程中遇到的难题，加强学生与教师之间的交流，提高学生的自主学习能力。待研究结束后，以答辩的形式组织学生进行研究成果展示，提高学生的语言表达能力并增加自信心;成果展示的过程中，不同的研究小组还可以进行组间交流，既能掌握本组的研究内容，还能了解其他研究小组的研究内容，扩展大家的知识面，学习他人的优点，弥补自己的不足，促进大家共同发展。最终，教师根据整体的研究过程，给予学生综合评定。在整个教学过程中，一直注重培养学生的科研创新能力，为培养科技创新型人才奠定基础。

（三）考核方式灵活化

基于生物信息学教学内容和教学模式的多样性，其考核方式应灵活多样，要区别传统的卷面考核方式，主要以考核学生的实践创新或科研能力为主。如：利用互联网资源，应用某种生物信息学数据库进行设计引物，完成某种蛋白质的结构预测，对某种序列进行对比分析，生物信息学最新研究动态介绍等，并根据课堂表现给予综合评价。

（四）师资队伍系统化

要激发学生的学习积极性，锻炼学生发现问题并解决问题的能力，首先必须有掌握先进生物信息学知识的研究型及创新型教师。教师应紧跟生物信息学发展步骤，及时提高自身生物信息学素养以及处理生物信息学问题的能力，还要擅长现代教学方法及教学模式，才能成为具有综合素质的新型教师;教师还应到生物信息学实力较强的高校或科研院所学习、进修，学习其他高校成功的教学模式及教学方法;或参加关于生物信息学的相关培训，了解生物信息学的最新科研动态及研究成果;在加强培养优秀的生物信息学教师的同时，還要加强实力卓越的生物信息学团队的建设，团队教师之间可相互弥补不足、团结协作，更好地促进生物信息学课程发展建设，培养出更加优秀的综合型生物信息学人才。

（五）科研成果转化于教学

在不断发展的教学模式中，教学与科研是密不可分的，教学为科研打下良好的基础，而科研又使教学的内容更加丰富，所以教师在教学的同时，还要结合生物信息学研究的热点问题，指引学生科研方向，在完成教学任务之外，培养学生独立或小组完成小的科研项目，真正做到教学与科研相结合，理论与实践相结合，将学生培养成具有创新思维的新型人才。

三、结束语

知识与能力齐升，教学与科研结合，探索新的教学内容和教学模式，以培养出适应学科发展的新一代综合型、创新型人才。在大数据背景下，“互联网+”时代培养生物信息学人才已是医学教育“面向未来”的当务之急。该课程建设和教学实践改革将为实践性较强的课程以及一些新型交叉学科的课程建设提供参考。

基金项目：内蒙古自治区教育科学研究“十三五”规划课题（项目编号：NGJGH2018295）;内蒙古医科大学2018年高等教育教学改革研究项目（项目编号：NYJXGG2018058）。

参考文献：

[1]陈铭.生物信息学（第三版）[M].北京：科学出版社，2018.

[2]罗晓霞，夏占峰，王建明 . 生物信息学课程“教研一体化”教学模式初探 [J]. 教育现代化，2017，（4）.

[3]齐云峰，孙添添，于长春.生物信息学“教-研-创”一体化创新教学模式初探[J].现代交际，2017，（8）.