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摘要：隨著自然科學、生命科學研究進入迅猛發(fā)展階段，開設(shè)生物技術(shù)專業(yè)的地方農(nóng)業(yè)高校逐步增多，而“生物信息學”是吉林農(nóng)業(yè)大學生物技術(shù)專業(yè)的核心課程，是生命科學與大數(shù)據(jù)信息發(fā)展過程中的重要課程。本文針對吉林農(nóng)業(yè)大學生物技術(shù)專業(yè)的生物信息學教學現(xiàn)狀，分析和總結(jié)了教學環(huán)節(jié)中存在的主要問題，嘗試從教材的選用、教學方法及教學改進三個方面對生物信息學教學體系的改革提出建議，希望對生命科學體系的教學改革提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)專業(yè)；生物信息學；教學方法；教學改革

生物信息學（Bioinformatics）是隨著人類基因組計劃完成，越來越多物種的全基因組測序計劃開啟。生物信息學又是一門集數(shù)學、計算機科學和生物學于一體的綜合性學科，是從海量生物學數(shù)據(jù)信息中獲取、處理、存儲、解析和闡述等，并利用數(shù)學和計算科學來解析生命科學奧秘的交叉學科。它是當今生命科學和自然科學的前沿領(lǐng)域之一，也是21世紀生物技術(shù)的核心領(lǐng)域，具有前沿性新、交叉性廣、實踐性強等特點[1]。因此，地方農(nóng)業(yè)研究型高校開設(shè)的生物技術(shù)專業(yè)會將生物信息學課程作為人才培養(yǎng)方案中的核心課程，以滿足生物技術(shù)行業(yè)對人才的迫切需要。在生物技術(shù)專業(yè)的課程中，生物信息學是生物技術(shù)專業(yè)重要的專業(yè)核心課，是基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間的紐帶與橋梁課程，是成為生物技術(shù)專業(yè)教師開展科研工作的重要工具，也是生物專業(yè)本科生綜合運用所學專業(yè)知識提升專業(yè)技能途徑。生物信息學要學好，本科學生要有扎實的植物學、動物學、遺傳學、細胞生物學、生物化學和分子生物學等基礎(chǔ)生物學知識，但由于地方農(nóng)業(yè)院?；A(chǔ)課程教學相對薄弱，學生的基礎(chǔ)知識較為匱乏，同時教師多以傳統(tǒng)的“講解式”和“啟發(fā)式”教學方法為主，教學內(nèi)容緊湊且進度快，實驗操作較少，使得學生在學習“生物信息學”課程時聽不懂、記不住、學不好，直接影響并降低了學生的學習積極性。本文針對吉林農(nóng)業(yè)大學生物技術(shù)專業(yè)的生物信息學課程的教學現(xiàn)狀，分析和總結(jié)了教學環(huán)節(jié)中存在的主要問題，從教學方法、課程內(nèi)容和考核方式等幾個角度進行教學模式的探討，以期在今后的教學環(huán)節(jié)取得更好的教學效果，提升學生對該課程的學習興趣。

1地方農(nóng)業(yè)高校生物信息學課程的教學現(xiàn)狀與存在問題

生物信息學是一門集多學科知識體系綜合交叉性強的前沿學科，對該課程的專業(yè)教師要求儲備較強的生物科學知識和計算科學知識，還要將科學前沿知識與課程教育相融合，更要建立系統(tǒng)的完善的生物信息學知識板塊，這些都導致地方農(nóng)業(yè)高校缺乏生物信息學師資隊伍，并影響我國農(nóng)業(yè)生物信息學教育快速發(fā)展。1.1教學資源匱乏，教學內(nèi)容過于陳舊。近些年，生物信息學發(fā)展速度較快，但地方農(nóng)業(yè)高等院校開設(shè)時間相對較晚，課程設(shè)置內(nèi)容單一、課程的建設(shè)方面投入較少。生物信息學是一門新興學科，學科發(fā)展時間較短，缺少豐富的多媒體資源、教學視頻、精品課等重要的教學資源，使其教學資源稀缺匱乏。同時，使用的教材和教學內(nèi)容過于陳舊，不能滿足學科的快速發(fā)展，更不能及時進行教學內(nèi)容的更新。1.2學生專業(yè)知識基礎(chǔ)差，理論功底不扎實。地方農(nóng)業(yè)院校的學生在知識儲備和數(shù)據(jù)分析能力上與綜合性大學理工科學生存在差距。生物信息學課程理論性較強，地方農(nóng)業(yè)高校學生在數(shù)學、計算機和專業(yè)英語等基礎(chǔ)知識方面不夠扎實，對生物信息學涉及的核心原理、應用算法等內(nèi)容難以理解和消化，這些因素導致地方農(nóng)業(yè)高校學生接受生物信息學課程的重要知識點存在較大困難，從而使部分學生的學習效果較差，不能靈活運用所學。1.3教學模式單一，學時少。目前，國內(nèi)的生物信息學依舊是講授式的傳統(tǒng)教學模式，以理論講授為主體，實驗操作為輔助，以課堂為中心進行“滿堂灌”式教育，從而導致缺乏突出生物信息學課程特點的新式教學模式。以一般地方農(nóng)業(yè)高校的生物信息學課程總學時32學時，理論教學為24學時，實驗學時僅為8學時，學時數(shù)較少，理論基礎(chǔ)講解不透徹，實驗操作內(nèi)容簡單，對學生感興趣和具有實際應用價值的軟件無法進一步操作和實踐應用。

2地方農(nóng)業(yè)高校生物信息學教學模式的改革建議

2.1權(quán)威優(yōu)質(zhì)教材的選用。優(yōu)質(zhì)的教材是一門課程有序延伸的基礎(chǔ)。生物信息學起源于國外，早期的課程教材均以翻譯本為主，近幾年我國生命科學發(fā)展較快，國內(nèi)學者編著的教材越來越多，后期的教材均以國產(chǎn)教材為主，翻譯教材為輔。但教材的數(shù)目繁多，2018年，曾有學者對我國這門學科教材進行評價，主要將其分為兩大類，一類以生物信息學基本理論知識的講解為主，主要介紹生物信息學發(fā)展史，與生物信息學相關(guān)的生物學理論，例如，遺傳學、基因組學、蛋白質(zhì)組學以及代謝組學等。與生物信息學相關(guān)的數(shù)學、統(tǒng)計學和計算機理論。例如，計算生物學、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與模型以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫等，這類教材相對系統(tǒng)全面地介紹了生物信息學的基本概念和研究內(nèi)容。另一類則以生物信息學技術(shù)和方法的應用為主，著重介紹各種數(shù)據(jù)庫，以及數(shù)據(jù)分析軟件、工具的使用方法和技巧，這類教材在生物信息學相關(guān)理論方面涉及較少，重點在于培養(yǎng)學生的實際操作能力。在我國現(xiàn)有的生物信息學教材中，陳銘主編的《生物信息學》（第3版）是國家規(guī)定的“十三五”規(guī)劃教材，權(quán)威性較高。從內(nèi)容也可以看出，《生物信息學》（第3版）的核心內(nèi)容是生物信息學的理論和方法，基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性較強，是理論教學的首選參考書。而吳祖建等主編的《生物信息學分析實踐》是一本以實用性為主的教材，主要內(nèi)容為介紹各項試驗、數(shù)據(jù)庫、及分析軟件的操作方法，同時會用一些實例來介紹各項操作和技術(shù)，通俗易懂，是實驗和實踐教學教材的首要選擇。針對地方農(nóng)業(yè)高校出現(xiàn)的學生理論基礎(chǔ)較差，動手能力不強的現(xiàn)象，選擇將《生物信息學》（第3版）作為基礎(chǔ)理論教材，配合《生物信息學分析實踐》作為實驗和實踐教材，既可以增強學生的理論知識功底，又可以培養(yǎng)學生的實踐動手能力，有利于培養(yǎng)專業(yè)實踐型人才。2.2教學方法的選擇。隨著教學技術(shù)的發(fā)展及科技的進步，教育方法也不斷發(fā)展，先進的科學技術(shù)也逐漸普及。生物信息學是在生物學、數(shù)學和計算機科學等專業(yè)的基礎(chǔ)上建立起來的，因此，生物信息學教學課程一般安排在學生學習過生物學基礎(chǔ)課程、數(shù)學和計算機科學學習后進行。前期的生物學教學基礎(chǔ)包括遺傳學、生物化學、分子生物學、細胞生物學和基因組學等課程。以吉林農(nóng)業(yè)大學生物技術(shù)專業(yè)為例，將該門課程設(shè)置在第六學期開設(shè)，包括上機實習在內(nèi)共40學時，理論內(nèi)容占20學時，實驗和實踐內(nèi)容占20學時（由5個專題實驗組成）。與此同時要督促學生進行自學，生物信息學的大部分內(nèi)容是數(shù)據(jù)資料庫及相應的分析軟件，均可在線操作。課堂上的多媒體不能完全保障學生的學習效果，在保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的情況下，可以讓學生自己進行操作學習，加深記憶，并掌握操作方法。2.3教學方式的改進。2.3.1實行“以點帶面”的教學方式。生物信息學的理論教學內(nèi)容為數(shù)據(jù)庫的使用及實驗分析軟件工具的使用。生物信息學的數(shù)據(jù)庫琳瑯滿目，數(shù)量龐大，其中，以隸屬于美國國立醫(yī)學圖書館的國立生物技術(shù)信息中心NCBI數(shù)據(jù)庫、隸屬于歐洲生物信息研究所EMBL數(shù)據(jù)庫、瑞士日內(nèi)瓦大學的SWISS-PROT蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫以及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫PDB等為主要代表。以上幾個數(shù)據(jù)庫較為著名，而且屬于綜合性數(shù)據(jù)庫，可以將NCBI、EMBL、SWISS-PROT、PDB等常用核酸、蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫，以及這些數(shù)據(jù)庫中的重要功能，如BLAST、Pubmed、OMIM、EXAPASY等進行重點介紹，以其他數(shù)據(jù)庫進行特點補充，“以點帶面”進行教學，既能使學生了解常規(guī)的數(shù)據(jù)信息，又可以根據(jù)自身的興趣挑選其他數(shù)據(jù)庫進行應用。同時，生物信息分析的軟件工具種類也較多，在實際教學中可以先選擇最常用的核酸、蛋白質(zhì)分析軟件，如：DNAMAN、Primer5.0、BioEdit、ClustalW、MEGAX等軟件為突破口，讓學生掌握其基本操作，同時引入其他軟件的優(yōu)缺點，讓學生了解其優(yōu)勢功能，起到“以點帶面”的作用。實驗和實踐教學內(nèi)容可以采用仿真模擬操作，并操作方法流程圖教學的方法。嘗試為學生提供幾個基因或蛋白質(zhì)名稱，通過數(shù)據(jù)庫查詢獲得基因，然后，進行Blast搜索比對，結(jié)構(gòu)和序列分析等操作，使學生對基因或蛋白質(zhì)的性質(zhì)、功能等有著深刻的了解，并在教師指導下深入解讀，同時可以將部分內(nèi)容通過實驗課、項目研究及大學生競賽等形式進行論證，既能調(diào)動學生的學習積極性，激發(fā)學生的學習興趣，又能使學生清晰了解如何使用數(shù)據(jù)庫和軟件分析?？蒲屑皩嵺`相結(jié)合的教學方式還會提高學生的創(chuàng)新實踐能力，增強科研思維意識，為以后的進一步深造和熟練應用技術(shù)打下良好的基礎(chǔ)。2.3.2重視英語教學當前著名的綜合型數(shù)據(jù)庫和主流分析。軟件都來源于國外，因此，界面為英文，而且有大量的專業(yè)詞匯都是用英文表示，英文水平相對較弱的學生應用起來較為吃力。針對這種情況，可以在授課中先介紹相關(guān)英文概念，等待學生熟悉后再進行操作上教學，以免學生在操作時發(fā)生錯誤，從而產(chǎn)生抗拒情緒。引導注重英語單詞的教授不僅可以提高學生的學習效率，還可以提升教師的素質(zhì)，在不斷的提高和完善中，實現(xiàn)培養(yǎng)高層次人才的目標。

3結(jié)語

生物信息學教學是生物科學教學的全新內(nèi)容之一，本文通過對教材的選用、教學方法的選擇、教學方式的改進三個方面進行系統(tǒng)的分析，提出了選用權(quán)威教材、合理分配理論學習和上機實踐的課時、以點帶面的教學方式以及英語教學的應對策略。希望在經(jīng)濟和科技高速發(fā)展的新形勢下，通過以上幾個方面的教學體系改革，能夠提高學生的創(chuàng)新能力，以及實踐動手能力，滿足當前地方農(nóng)業(yè)高校教育和就業(yè)的雙重需求。同時，在今后的教學實踐中，隨著生物信息學專業(yè)教師自身素質(zhì)的提高，生物信息學課程教學模式也將不斷完善，以進一步提高生物信息學的教學質(zhì)量。

作者:王康宇 單位:吉林農(nóng)業(yè)大學生命科學學院