發(fā)布時間：2023-12-22 11:28:25
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的生物信息學概念樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
一、追溯生活現(xiàn)象，導入教學內(nèi)容
生活是一個巨大的資料庫，儲存著眾多的知識寶藏，這些知識寶藏都是以生活現(xiàn)象的形式存在著的，教師應該挖掘生活中與課堂內(nèi)容有關的一些現(xiàn)象，將它們置于學生面前，并將課堂內(nèi)容植入其中，讓學生更能透徹地對具有理論性的課堂內(nèi)容加以理解.以“細胞呼吸”這一核心概念的教學為例，教師在進行課堂教學內(nèi)容導入的時候，可以將生活中的有關現(xiàn)象擺在學生面前，這些在生活當中發(fā)生的現(xiàn)象是學生日常所接觸的，但由于沒有理論知識做支撐，這些現(xiàn)象對學生而言既熟悉又陌生.由于他們對這些發(fā)生在周圍的現(xiàn)象的緣由不清楚，再加上他們自身受強烈求知欲的支配，使其被該內(nèi)容吸引，并隨著教師一步步的引導，漸入課堂的臻境.例如，在講解“細胞呼吸”這一概念的時候，教師可以將生活現(xiàn)象作為引線，以提問的方式導入課堂內(nèi)容：同學們你們知道為什么我們每天都離不開一日三餐嗎？起初，學生認為這一問題很簡單，顯然是為了填飽肚子，補充身體所需的能量.“那么我們吃下去的食物又是如何轉變?yōu)樽陨淼哪芰康哪兀俊泵鎸@一問題，在場的學生啞然.然后教師再進行新課導入，“要想了解能量轉變的過程，我們首先就要揭開'細胞呼吸'這一面紗.”通過教師這一順勢的引導，學生就會注意力集中，聽教師將謎底一步步揭開.細胞呼吸是在細胞內(nèi)，生物體內(nèi)的有機物經(jīng)過一系列的氧化分解，最終生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，并且釋放能量的總過程.
二、問題情境創(chuàng)設，學生自主探究
一個問題的產(chǎn)生又會牽引出一系列的問題，形成問題的連環(huán)扣.而對于這些問題來說，它們都是以生活作為源頭，以生活作為存在的情境，是我們常常接觸到，既熟悉又陌生的問題現(xiàn)象，對我們的生活起著重要的影響，可以說，它是組成生活的一部分，這就決定了它的可探究性.在生物課堂教學中，教師要利用這一點，創(chuàng)設有效的問題情境，讓學生通過自主探究，進一步深刻地了解生活，走進生活.
對于“細胞呼吸”這一概念而言，在生活中我們常常會接觸到.它是生物體內(nèi)的有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，最終生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，并且釋放能量的總過程.從細胞呼吸的方式來看，主要分為兩種，一種為有氧呼吸，另一種為無氧呼吸.這兩種呼吸方式在生活中各有指涉現(xiàn)象，所以為了更好的研究，教師應該挖掘生活當中潛藏的有關現(xiàn)象，進行循序漸進的提問，并鼓勵學生進行自主探究.在生活當中，用于釀酒以及發(fā)面的酵母菌是一種單細胞真菌，無論是在有氧還是無氧的情況下，酵母菌都可以很好的生存，而且該菌屬于兼性厭氧菌.正因為這種雙重的呼吸方式，才便于教師引導學生研究細胞呼吸的方式.關于酵母菌的呼吸現(xiàn)象在生活中比比皆是，例如在日常生活中我們所吃的饅頭或者面包，你會發(fā)現(xiàn)它們在利用酵母菌之后而變得疏松多孔，這就是酵母菌在發(fā)酵的過程中，發(fā)生了氣體膨脹所導致的.基于這一情景資料，教師可以向同學提出問題，并引導其自主地解決問題.例如教師可以問學生：對于酵母菌來說，它實質(zhì)上是以怎樣的方式來進行細胞呼吸的？其二，發(fā)酵時，酵母菌主要產(chǎn)生的是哪種氣體？學生根據(jù)已有的知識和經(jīng)驗，以及所創(chuàng)設的情境資料，就會針對問題進行假設性回答：如果說酵母菌在無氧以及有氧的情況下都能生存，那么這就說明酵母菌既可進行有氧呼吸，又可以進行無氧的呼吸.其二，既然酵母菌可以用來發(fā)面，那么其有氧呼吸的產(chǎn)物可能是CO2.這樣一來學生就會對細胞呼吸有一個整體的了解，為以后進一步的學習奠定了基礎.
三、分組實驗，突破難點、重點
一堂課的知識涵蓋量都集中在教學內(nèi)容難點、重點的設置上，可以說在課堂內(nèi)容的傳授方面舉足輕重.對于“細胞呼吸”這節(jié)課來說，其重點、難點主要是細胞呼吸的兩種方式，即有氧呼吸、無氧呼吸，那么教師就應該去引導學生通過動手實踐的方法，進行條件分析，兩相比照.還以酵母菌為例，教師可以將學生分成小組，對有氧、無氧條件下酵母菌細胞呼吸產(chǎn)物的種類和含量的差異進行對比.對酵母菌來說，在密閉的情況下才可表現(xiàn)出無氧呼吸，相反，與空氣接觸便是有氧呼吸.在這兩種呼吸方式下，都會產(chǎn)生二氧化碳氣體，不同的是在無氧的條件下產(chǎn)生二氧化碳的同時還產(chǎn)生了酒精.
1 農(nóng)村中學生物學實驗教學存在的問題
1.1 生物學實驗硬件設施嚴重滯后
實驗室、儀器設備是開展實驗教學的物質(zhì)條件。由于教育經(jīng)費投入的相對不足，多數(shù)學校的生物學實驗室建設和裝備還停留在教育部Ⅱ或Ⅲ類標準，很多農(nóng)村中學沒有獨立的生物實驗室，相當部分學校的實驗室是利用教室改建的，存在生化共用一室現(xiàn)象，且水電布局不合理或水電難以保證。實驗“三室”用房不夠或缺少問題比較突出，具有一定的普遍性。
1.2 生物學實驗設備缺失嚴重
按照中學生物新課程標準，農(nóng)村中學現(xiàn)有的實驗設備根本不能滿足正常的教學需求，新課標增加的實驗儀器基本沒有配備，甚至連顯微鏡配置數(shù)量都不足。實驗設備老化，原有的儀器設備、藥品沒有進行必要的更新、補充，如一些學校顯微鏡的鏡筒大多無法固定而下滑，目鏡和物鏡丟失數(shù)量較多，一些模型、標本也損壞嚴重。舊的實驗裝備配置已滯后，較先進的儀器以及多媒體設備還未配備。
1.3 領導不重視，教育理念落后
由于中考取消了生物科目，多數(shù)農(nóng)村中學的領導、教師淡化了生物學實驗教學，對生物實驗教學管理模式仍停留在舊有的認知水平，對實驗室的功能定位停留在完成上級評估驗收要求，關注的重點是在升學率和考試分數(shù)，在師資配備、資金投入方面都不予重視，忽視了生物實驗教學在培養(yǎng)學生科學素質(zhì)環(huán)節(jié)中的重要作用，凡此種種均在一定程度上阻礙著農(nóng)村學校生物實驗教學的實施和提高。
1.4 生物學實驗室管理不規(guī)范
一些農(nóng)村中學生物實驗室缺乏規(guī)范管理，表現(xiàn)在部分學校實驗室仍懸掛的是20世紀八九十年代的實驗室管理規(guī)則，實驗器材布滿灰塵，實驗試劑長久失效，常用的儀器維護不到位，實驗室管理資料殘缺不齊。
1.5 生物學實驗教學現(xiàn)狀令人憂慮
生物學實驗開出率在不斷降低。表現(xiàn)為：一是農(nóng)村學校經(jīng)濟困難，經(jīng)費短缺，投入到實驗中的經(jīng)費自然是能省則省，實驗經(jīng)費得不到落實，實驗教學所需的儀器藥品沒有得到及時補充，不能滿足教學需要；二是農(nóng)村學生比城區(qū)學生有更大的生存壓力，中考不考生物，做不做實驗不會影響升學，師生在思想上不予重視，將生物學列為“副科”，這樣，生物學就處于非常尷尬的境地；三是多數(shù)農(nóng)村學校由于沒有專職生物實驗教師，任課教師自己準備實驗，工作量的增加，使得一些老師力不從心，于是一些裝備條件較好的學校就改為在多媒體教室讓學生看實驗演示課件，條件差的學校則取消實驗課，甚至有些學校教材內(nèi)容都無法完成，多數(shù)農(nóng)村學校的學生連最起碼的顯微鏡都沒見過。
1.6 農(nóng)村中學師資力量薄弱，生物教師不被重視
由于種種原因，農(nóng)村學校中生物教師整體專業(yè)水平不高，發(fā)展后勁不足，素質(zhì)參差不齊。初中生物實驗教師專職少，多為兼職教師。因此，教師上生物課就是“照本宣科”，對新課程的變化不了解，不會做實驗或做不好實驗，而生物實驗教師很多僅起“保管員”的作用。
據(jù)不完全統(tǒng)計，農(nóng)村中學中具有高級職稱的生物教師比例相對較低。由于生物學科在中學學科中處于弱勢學科，從而直接影響到教師的評聘、待遇等切身利益，導致很多生物專業(yè)的教師改教其他學科或調(diào)入城區(qū)中學，非生物專業(yè)的教師在任教生物學課程中，沒有歸屬感，將其作為一種過渡，沒有將精力真正投入到教學中。大中專生物學專業(yè)畢業(yè)生不愿到農(nóng)村任教，人才流失嚴重。
1.7 生物教師自身職業(yè)倦怠，不重視實驗教學
由于中考取消了生物科目，沒有成績壓力，多數(shù)農(nóng)村中學生物教師沒用積極性去開設“費力不討好”的生物課，因此表現(xiàn)為：將學生分組實驗改為演示實驗；將做實驗改為講實驗；將實驗現(xiàn)象和結果直接告訴學生；課時內(nèi)容被壓縮，課時嚴重不足，或?qū)⑸镎n時挪用于“主課”。生物教師忽視自身的學習，沒有積極主動地去提高生物學專業(yè)知識和專業(yè)技能，自身的專業(yè)素養(yǎng)和知識儲備無法適應新的要求和挑戰(zhàn)。
2 農(nóng)村中學開展生物學實驗教學新思路
綜上所述，農(nóng)村中學生物學實驗教學的現(xiàn)狀令人擔擾。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)村中學生的人數(shù)占全國中學生總數(shù)的70%以上，多數(shù)農(nóng)村學生將來還將在農(nóng)村為農(nóng)村生產(chǎn)建設服務，因此實施素質(zhì)教育的重難點在農(nóng)村中學。如果教育行政部門和學校領導思想上不重視，不采取有效的措施切實加以解決，必將影響素質(zhì)教育的實施，影響到為高一級學校輸送合格的新生和為本地經(jīng)濟建設培養(yǎng)高素質(zhì)的勞動者。因此，尋找一條適合農(nóng)村中學實施素質(zhì)教育、提高教育教學質(zhì)量的路子，是各級教育工作者責無旁貸的職責。
2.1 改善實驗條件，逐步加強生物學實驗室的建設
新課程背景下，生物教學更加重視培養(yǎng)學生的實驗探究能力，對生物實驗室裝備的要求也隨之提高。針對現(xiàn)有的實驗教學設施與教育發(fā)展要求不相適應的情況，為更好地適應新課程教學，要實驗教學的物質(zhì)基礎建設進一步加強，完善實驗教學設施。隨著基礎教育的發(fā)展和國家對教育的重視不斷提高，我國基礎教育經(jīng)費投入的總量在大幅度上升，學校實驗教學的硬件條件會不斷完善。要積極爭取教育主管部門的重視和支持，采取上級撥一點，學校自籌一點，解決實驗經(jīng)費不足或沒有實驗經(jīng)費這個難題。在管好、用好現(xiàn)有實驗室及實驗設備的基礎上，有計劃地分批進行配套建設，逐步改善實驗條件，科學添置設備，優(yōu)化實驗室資源配置及應用，為實驗教學提供優(yōu)質(zhì)服務。
2.2 改變教育觀念
新教材增加了大量的生物學實驗，這對農(nóng)村中學現(xiàn)有的師資和設備等教學資源提出了更高的要求，特別是辦學條件和辦學觀念一直相對落后的廣大農(nóng)村中學，將面臨新的困難和挑戰(zhàn)。農(nóng)村中學應扭轉應試教育觀念，立足于農(nóng)村實際，從有利于學生終身發(fā)展的高度來認識實驗教學的重要性，充分認識到生物學實驗在培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和科學探究能力上不可替代的作用，轉變過去重知識傳授，輕技能和能力培養(yǎng)的做法，努力創(chuàng)造條件，開展實驗教學，使實驗教學真正成為生物學的一種基本的教學形式。
2.3 加強師資隊伍建設，提高生物教師素質(zhì)
教師是學校教育的靈魂，因此，教育機構和學校領導要重視師資力量的建設，一應建立健全農(nóng)村地區(qū)生物教師“留得住、在得長”的保障機制，在職稱晉升、評優(yōu)加薪等方面，優(yōu)先考慮在欠發(fā)達地區(qū)中長期任教且表現(xiàn)突出的教師，以鼓勵廣大生物教師在欠發(fā)達地區(qū)扎根。二應建立健全經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)教師后備人力資源補充機制，重視從源頭上提升欠發(fā)達地區(qū)生物教師隊伍素質(zhì)，制定相關政策，加大政策傾斜，積極鼓勵和吸引優(yōu)秀大中專畢業(yè)生到欠發(fā)達地區(qū)任教，不斷優(yōu)化教師隊伍。只有采取措施切實提高教師隊伍素質(zhì)，才能使農(nóng)村地區(qū)素質(zhì)教育步入良性發(fā)展的軌道。三應建立健全農(nóng)村地區(qū)生物教師培訓機制，鼓勵生物教師在職進修。采取集中培訓、示教觀摩、網(wǎng)絡學校等多種形式，為欠發(fā)達地區(qū)生物教師提供免費優(yōu)質(zhì)培訓。加強骨干生物教師隊伍建設，培養(yǎng)學科帶頭人，加強校本培訓，提高生物教師的整體素質(zhì)。
2.4 加強生物學實驗室管理，配備專職生物實驗教師
生物實驗教師是學校實驗教學必備人員，是保證開展好生物實驗教學的關鍵因素之一。有關部門要解決生物實驗教師隊伍比較混亂，師資配備較差，流動性大，生物實驗技能薄弱等問題，配備專職生物實驗教師并落實相應的待遇，定期對其進行專業(yè)培訓，提高他們的業(yè)務水平，這樣才能有效地實施生物實驗教學工作。
2.5 發(fā)揮農(nóng)村中學在生物教學方面的優(yōu)勢，開展好生物實驗教學工作
據(jù)調(diào)查，教師本身對農(nóng)村中學生物實驗教學重視程度不夠也是影響農(nóng)村生物教學開展的一個重要原因。因此，要樹立新的理念，立足農(nóng)村實際，發(fā)揮農(nóng)村中學在生物教學方面的優(yōu)勢，培養(yǎng)師生將實驗作為一種習慣，切實開好生物實驗課。
1）開發(fā)與利用低成本的農(nóng)村生物實驗資源。農(nóng)村中學雖然在實驗教學硬件上相對落后，但卻擁有得天獨厚的自然資源，生物取材比較方便。農(nóng)村學生由于長期和大自然親密接觸，有關農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活的經(jīng)驗比較豐富，動手能力較強，因此，生物教師應克服困難，立足當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的需求，充分利用現(xiàn)有的設備，調(diào)整教學結構，開發(fā)與利用生物低成本實驗資源，開展第二課堂教學活動，讓更多的學生學習和掌握實用性較強的、對振興當?shù)亟?jīng)濟有利的生物學知識，在實驗教學中大力推進素質(zhì)教育，提高學生的綜合素質(zhì)。
如學習植物花的形態(tài)結構、植物的扦插、栽培技術等，就可帶學生到當?shù)氐墓麍@去觀察、實踐。發(fā)動學生到野外采集，進行植物的識別、植物標本、葉脈書簽的制作，也可開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣候環(huán)境、生物多樣性的探究活動。走出教室，以草原、丘陵、平原、山地為課堂，取法大自然為教材，開展活教育，培養(yǎng)真性情，激發(fā)真興趣。給學生創(chuàng)造與自然密切接觸的機會，寓教于樂，讓學生對生命有更深入的了解和認識，于潛移默化中開展生物學教育。
2）開發(fā)具有農(nóng)村特色的校本實驗課程。自編鄉(xiāng)土教材，創(chuàng)造性地開發(fā)一些有利于學生今后開展生產(chǎn)實踐的生物技術實驗內(nèi)容。一可選擇與學校條件相符的內(nèi)容進行教學，二可根據(jù)地方的生產(chǎn)特點開發(fā)相應的校本實驗課程，如“小麥的田間管理”“果樹的嫁接與管理”“生態(tài)養(yǎng)殖實驗”等。農(nóng)村中學應以新課改為契機，充分體現(xiàn)“注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系”的新課程理念，致力于校本生物學實驗課程資源的開發(fā)，使學生的學習內(nèi)容貼近生活和社會實際，從而激發(fā)學生學習生物學的興趣和積極性，辦出農(nóng)村生物實驗教學的特色。
3）創(chuàng)建生物實踐園地。充分利用農(nóng)村無法比擬的生物資源，根據(jù)區(qū)域特點，師生動手，創(chuàng)造條件，變?nèi)鮿轂閮?yōu)勢，開辟諸如花卉區(qū)、蔬菜區(qū)、果樹區(qū)、動物飼養(yǎng)區(qū)等生物實踐園地，利用園地的材料，既解決了實驗經(jīng)費短缺的問題，又鍛煉了學生的實踐能力。學生在實踐中拓寬了知識視野，培養(yǎng)了自主探究的能力，起到了事半功倍的效果。
4）開展學校與當?shù)氐幕雍献鳎瑸楫數(shù)亟?jīng)濟建設培養(yǎng)后備人才。教育的本質(zhì)是培養(yǎng)合格的社會公民。農(nóng)村中學生有近半數(shù)的人將來可能從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，因此，結合當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和實際生活，重視挖掘當?shù)氐慕逃Y源，充分拓展探究式、體驗式教學的生命力?？稍O置一些技能型實驗，如葡萄酒的制作，食用菌的培養(yǎng)、區(qū)域特產(chǎn)的種植、養(yǎng)殖場、大棚菜等生物技術實驗。結合課程內(nèi)容，向勞動者學習實用技術，如在講“光合作用”時，介紹大棚菜通光面積和光照時間；講“植物的礦質(zhì)營養(yǎng)”時，介紹小麥、玉米等所必需的礦質(zhì)元素，怎樣合理施肥等。變單獨的為教學而實驗為與當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展相結合，引導學生學習傳統(tǒng)生物技術的原理和操作方法，加深理解現(xiàn)代生物技術，解決生活中的問題，體驗成功的快樂，提高學習興趣，樹立愛家鄉(xiāng)的觀念，為新農(nóng)村建設培養(yǎng)新型技術型人才。
5）開展自制教具活動。充分發(fā)揮師生的主觀能動性和聰明才智，利用一些日常生活物品或廢棄物，積極開展自制教具活動，如利用木工的邊角廢料，自制植物標本夾、昆蟲標本盒、接種箱；開展植物標本采集制作和植物組織培養(yǎng)實驗；利用廢棄的透明飲料瓶，開展生態(tài)瓶的制作實驗；無色透明的罐頭瓶可代替標本瓶；利用家禽、允許采集的鳥類等可制作解剖、浸制、剝制標本；利用地方特色材料如秫秸、粘土等，制作生物教學所需的教具等。這些活動既可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和熱愛自然的科學素養(yǎng)，又可變廢為寶、節(jié)約資源，培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展的科學理念。
參考文獻
[1]彭勇，黃發(fā)享，段彬江.重視新課程背景下生物學實驗管理與改革[J].生物學教學，2011（11）：67-68.
生物信息學 生物科學 實踐教學
生物信息學作為一門新興的交叉性學科，綜合生物學、計算機科學和信息技術試圖，從大量數(shù)據(jù)中尋找具有指導和開創(chuàng)性價值的依據(jù)，為生命科學研究提供必要的、有效的系統(tǒng)模擬和信息預測結果。目前，生物信息學在生物醫(yī)學、生物工程、植物學、動物學、生態(tài)學、遺傳學、制藥和高科技產(chǎn)業(yè)領域中的應用越來越廣泛，產(chǎn)生巨大的影響力和推動力。
一、生物信息學在生物科學領域的作用
生物科學是研究生物結構、功能、發(fā)生和發(fā)展規(guī)律，及其與周圍環(huán)境關系的科學。在分子生物學技術突飛猛進的發(fā)展過程中，生物科學從傳統(tǒng)的個體及群體表征研究逐步演變?yōu)閮?nèi)在分子機制的研究，隨著基因測序技術的發(fā)展，生物科學領域的研究不僅聚焦于生物個體的內(nèi)在分子機制，同時還從大量的生物個體的基因數(shù)據(jù)中獲取和解析生命的本質(zhì)和規(guī)律，并以此嘗試對生命過程進行干涉和改造。而在獲取、解析、干涉和改造的過程中扮演重要角色的就是生物信息學。
生物信息學是在生物科學領域各個學科發(fā)展的過程中逐步產(chǎn)生的一門綜合性學科，該學科在生物科學領域的應用極為廣泛。目前，植物基因組研究取得了重大進展，水稻、大豆、小麥等農(nóng)作物的遺傳圖譜、基因序列、基因組注釋已公布于美國國立生物技術信息中心（NCBI）的生物信息數(shù)據(jù)庫中。利用生物信息學的相關方法和技術能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進行查詢、統(tǒng)計和分析，從而更好地理解和認識植物基因組的功能，指導后續(xù)的科學研究和生產(chǎn)應用。傳統(tǒng)的生物學分類方法已經(jīng)鑒定及分類了成千上萬的物種，但是隨著生物科學的發(fā)展和認知，越來越多的物種在遺傳進化上的分類依據(jù)較為模糊，而利用生物信息學結合傳統(tǒng)的分類學可以更好的研究生物類群間（植物、動物、微生物等）的異同性、親緣關系、遺傳進化過程和發(fā)展規(guī)律，這在當今的生物分類學中應用日趨廣泛。生物信息學還可以綜合利用數(shù)學、統(tǒng)計學和計算機等學科對生態(tài)系統(tǒng)進行模擬和計算分析，探索物種間基因流動的本質(zhì)，揭示生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量循環(huán)規(guī)律，從而為找到?jīng)Q定生態(tài)系統(tǒng)平衡和穩(wěn)定的根本因素提供重要的依據(jù)，幫助生態(tài)系統(tǒng)平衡的恢復。此外，通過生物信息學技術構建遺傳工程菌，降解目標污染物的分子遺傳物質(zhì)，從而達到催化目標污染物的降解，維護生態(tài)環(huán)境的空氣、水源、土地等質(zhì)量，也是當今生態(tài)環(huán)境保護的新興研究方向。
二、生物信息學的學科內(nèi)容和課程要求
生物信息學主要由基因組學、蛋白質(zhì)組學、系統(tǒng)生物學、比較基因組學、計算生物學等學科構成，主要涉及的內(nèi)容有生物數(shù)據(jù)的收集、存檔、顯示和分析，體外預測、模擬基因及蛋白質(zhì)的結構和功能，對生物的遺傳基因圖譜進行分析處理，對大量的核苷酸和氨基酸序列進行比對分析，確定進化地位等。從生物信息學的概念及其涉及的內(nèi)容中可以明確生物信息學不是一門獨立的學科，所以要求教師在教學過程中掌握多領域的知識和技能，才能較好地把握該課程。
1.高等數(shù)學和統(tǒng)計學基礎
生物信息學將數(shù)學和統(tǒng)計學作為主要的計算理論基礎，主要包括數(shù)學建模、統(tǒng)計方法、動態(tài)規(guī)劃方法、數(shù)據(jù)挖掘等方面。此外還包括隱馬爾科夫鏈模型（HMM）在序列識別上的應用，蛋白質(zhì)空間結構預測的最優(yōu)理論，DNA超螺旋結構的拓撲學，遺傳密碼和DNA序列的對稱性方面的群論等。因此，在生物信息學教學過程中要求教師具備數(shù)學及統(tǒng)計學的計算方法的基礎知識，能夠利用牛頓迭代法、線性方程回歸分析、矩陣求擬、最小二乘法等進行數(shù)學建模和計算，從而對基因和蛋白質(zhì)序列進行比對、進化分析和繪制遺傳圖譜等。
2.生物科學基礎
生物信息學包含的生物類學科有，生物化學、分子生物學、遺傳學等基礎學科，基因工程、蛋白工程、生物技術等應用學科。根據(jù)其課程特點，學生在學習生物信息學課程前需要學習生物化學、分子生物學、遺傳學、基因組學、蛋白質(zhì)組學等基本生物學課程，對于基因序列、蛋白質(zhì)序列、啟動子、非編碼區(qū)等概念有深刻的理解，同時需要對一些重要的生物學數(shù)據(jù)庫有一定的了解，如美國基因數(shù)據(jù)庫（GeneBank）、歐洲分子生物學實驗室數(shù)據(jù)庫（Embl）和日本核酸數(shù)據(jù)庫（DDBJ）等。此外，要求學生能夠利用生物學數(shù)據(jù)庫查找基因序列、蛋白質(zhì)序列、基因及蛋白質(zhì)結構模型，能夠讀懂數(shù)據(jù)庫中基因和蛋白質(zhì)的信息注釋，能夠計算蛋白質(zhì)序列的分子量和等電點，能夠為擴增特定的基因片段設計引物，能夠?qū)μ囟ㄎ锓N進行系統(tǒng)發(fā)育分析等。
3.計算機科學基礎
計算機是生物信息學的主要輔助工具，利用生物信息學研究生物系統(tǒng)的過程需要能夠熟練使用計算機對大量的生物信息數(shù)據(jù)進行處理和分析，這主要包括對數(shù)據(jù)信息進行搜索（收集和篩選）、處理（編輯、整理、管理和顯示）及利用（計算、模擬）。所以，學生在學習生物信息學的過程中需要了解和掌握一些常用的生物信息學軟件，如BLAST和FASTA序列比對分析軟件，Oligo和Primer引物設計軟件，VectorNTI、DNASTAR、DNASIS等綜合分析軟件。此外，學生還需要學習和掌握一些常用的計算機語言，如正則表達式、Unix shell腳本語言和Perl語言。
利用生物信息學在處理和分析海量生物數(shù)據(jù)的過程中，計算機軟硬件資源需要配合處理分析軟件的運行，因此要求計算機操作系統(tǒng)使用Unix和Linux操作系統(tǒng)，這些操作系統(tǒng)需要大量的操作命令進行輸入執(zhí)行過程，對于經(jīng)常使用Windows操作系統(tǒng)的學生來說是一個較難跨越的障礙。
三、生物信息學課程教學中存在的問題
目前國內(nèi)大多數(shù)高校的生物信息學教學采用傳統(tǒng)的教學模式，即以課堂式的理論教學為主，缺乏必要的實踐教學。理論教學模式固定、教學方法單一、教學內(nèi)容狹窄，通常是介紹性、科普性的課程，甚至作為公選課程。少數(shù)高校開展生物信息學的實踐課程教學，但多以驗證性實驗為主，缺乏和專業(yè)相適應的綜合性、設計性實驗，而開放性實驗更無從談起。
1.教學模式固定單一
生物信息學在內(nèi)容層面涵蓋諸多學科領域，注重應用性和實踐性。然而，目前大部分高校把生物信息學作為一門孤立的課程，這導致教師需要將大多數(shù)課程內(nèi)容壓縮到一門課程進行教學，在有限的教學時數(shù)下灌輸大量內(nèi)容，增加了學生學習的難度，降低了教學質(zhì)量。再者，大多數(shù)高校僅開展生物信息學的理論教學，忽視實踐教學過程，造成生物信息學理論與實踐內(nèi)容的脫節(jié)，使學生在學習完理論知識后難以深入理解和吸收，無法將所學的知識應用到后續(xù)的工作和學習中，最終未能體現(xiàn)出該門課程的價值。
2.教師專業(yè)背景薄弱
作為一門交叉學科，生物信息學的教學要求教師具有較強的數(shù)學、生物學和計算機科學背景。然而，目前從事生物信息學教學的教師即便具備深厚的生物學背景，但是多數(shù)教師在數(shù)學和計算機方面較為薄弱，并不具備完整的生物信息學知識體系，對生物信息學發(fā)展趨勢也了解不多。在師資缺乏的情況下，院系開設生物信息學課程，教師為了完成教學任務，僅僅在教學中進行介紹性的講解，在課程考查方式上通過小論文、綜述和課外活動等方式完成該課程的學習。因此，無論是理論教學還是實踐教學均無法實現(xiàn)該課程大綱的要求，從而影響學生對生物信息學課程的理解和掌握，生物信息學的實踐操作能力更無從談起。
3.實踐教學薄弱，專業(yè)教材缺乏
生物信息學實踐課需要學生在網(wǎng)絡環(huán)境下用計算機學習NCBI數(shù)據(jù)庫的檢索與使用、序列比對分析軟件的應用、蛋白質(zhì)空間結構圖視軟件的應用、序列拼接軟件的應用等。但是目前，大多數(shù)高校開設的生物信息學課程多以理論教學為主，實踐教學課時非常少或者為零，學生對于生物信息學課程的學習僅僅通過教材上抽象的文字描述進行理解和掌握，這導致學生在理論課中學到的知識無法在實踐課中進行驗證或操作，嚴重影響了生物信息學的教學質(zhì)量，也偏離了教學大綱中強調(diào)的重在培養(yǎng)學生實踐操作能力的培養(yǎng)目標。
另外，目前還沒有適用于生物科學專業(yè)的生物信息學教材。國內(nèi)各大高校使用的教材多為國外教材的影印版或者中文翻譯版本，這些教材偏重介紹生物信息學的理論和方法，涉及的實踐內(nèi)容較少，學生需要具有較高的相關知識才能接受和使用這些教材。因此，部分高校在生物信息學教學過程中往往使用自家編寫的簡化教材，從而造成生物信息學教學內(nèi)容不統(tǒng)一，教學大綱混亂等情況。
4.實踐課程經(jīng)費不足，實踐教學環(huán)境落后
當今，許多發(fā)達國家都很重視生物信息學的教學和研究，積極開展各種生物信息資源的收集和分析工作，培養(yǎng)大量生物信息學人才，為整個生物學的理論研究及其相關產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新（主要是醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)）提供指導和支撐。國內(nèi)對生物信息學的關注和認識起步較晚，其發(fā)展落后于國際發(fā)達國家。國家和高校對生物信息學的教學和科研資金投入力度不大，缺乏必要的儀器設備，生物信息學的實踐教學條件得不到保障，比如大多數(shù)高校的生物科學專業(yè)沒有相應的計算機實訓室，配套軟件也相對匱乏，落后于國際發(fā)展水平。
四、生物信息學教學模式改革的探索
1.修改理論和實踐教學大綱，編寫適用的實踐教材
根據(jù)當今生物信息學的發(fā)展方向，制定和修改理論教學大綱，除了引物設計、基因和蛋白質(zhì)序列比對、基因和蛋白質(zhì)結構功能預測等基本內(nèi)容外，還需添加系統(tǒng)進化樹分析、聚類分析、蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡譜圖等較為綜合的內(nèi)容。另外，增加實踐教學課程比例，充實實踐教學內(nèi)容，結合理論教學內(nèi)容增加綜合性、設計性實驗，適當提供科研環(huán)境，鼓勵開展開放性實驗。
目前國內(nèi)并沒有系統(tǒng)的、專業(yè)的生物信息學實踐教材，因此針對高校生物科學專業(yè)方向的特點，聯(lián)合多學科領域（數(shù)學、生物科學、計算機科學）編寫相應的生物信息學實踐教材，在制定、修改實踐教學大綱和編寫教材的過程中結合學生的接受能力，由淺入深，多設實例和相關練習，使學生循序漸進的理解和掌握生物信息學的原理和方法，掌握更多的生物信息學工具。
2.緊密聯(lián)系科研、基于實踐問題開展教學
通過實踐教學把生物信息學教學與科研有機結合起來，能夠促進教學與科研的共同發(fā)展。在緊密聯(lián)系科研的過程中，采用基于問題的教學（PBL）方法，通過實踐教學環(huán)節(jié)，培養(yǎng)和訓練學生把所學的生物信息學的知識和方法應用于各種生物科學領域的科研活動中，通過解決實際問題訓練學生的實踐技能，從而促進教學與科研的雙重發(fā)展。例如，在生物信息學實踐教學中多加入生產(chǎn)和科研中遇到的經(jīng)典實例，鼓勵學生利用相關的生物信息學軟件及相關的理論和方法解決問題。學生也可以選擇自己感興趣的課題，利用自己熟悉的、合適的生物信息學軟件和相關知識開展課題研究。此外，專業(yè)教師在指導學生課題研究的過程中還可以發(fā)現(xiàn)理論和實踐教學的不足，不斷的完善生物信息學理論和實踐課程大綱和內(nèi)容，提高教學質(zhì)量。
3.開展多學科實踐結合的教學模式
生物信息學屬交叉學科，包含了不同領域的專業(yè)知識和技能，為使生物信息學教學達到教學的目標，該課程教學需要采用多學科實踐結合的教學模式。
多學科實踐結合的教學模式是指聯(lián)合不同領域、不同學科、不同專業(yè)的課程在教學的過程中結合生物信息學涉及到的知識和技能進行基礎性、鋪墊性教學。比如，在高等數(shù)學和統(tǒng)計學的教學過程中，針對生物信息學的需求，適當增加數(shù)學建模、統(tǒng)計方法、動態(tài)規(guī)劃方法、數(shù)據(jù)挖掘等方面的基礎內(nèi)容，同時，開設實例實踐教學，使學生理解和掌握隱馬爾科夫鏈模型，牛頓迭代法、最小二乘法等方法的應用原理和規(guī)則；在生物科學專業(yè)課程設置上，尤其是實踐課程的教學過程中，結合生物信息學涉及的引物設計、序列比對分析、基因及蛋白質(zhì)結構功能預測等方面開展相應的設計性、綜合性、開放性實驗項目，使學生了解和掌握基本的生物信息學原理及軟件的應用；在計算機科學的教學過程中，應根據(jù)生物信息學的需求，開設正則表達式、Perl語言、R語言等課程學習，以及增加Linux和Unix操作系統(tǒng)課程學習，使學生在學習生物信息學前打好堅實的基礎。
值得注意的是，生物信息學課程與其他課程的開設時間和順序需要有一定的探索和評估，對于開設該課程的時間把握是開展多學科實踐結合的教學模式的關鍵因素。過早開設生物信息學則會導致學生在不具備相應學科基礎的條件下跨越式的接觸生物信息學，無法理解和掌握相關的知識和技能；過晚開設則會使學生學習了相關學科知識和技能后，由于課程銜接不緊，導致在學習生物信息學時出現(xiàn)理解滯后和無法適應的現(xiàn)象。因此，針對不同專業(yè)和學科的特點，根據(jù)具體情況進行統(tǒng)籌安排，使生物信息學和其他相關學科課程有很好的銜接和過渡，以確保和提高生物信息學的教學質(zhì)量。
五、結語
生物信息學是現(xiàn)代基因組學時代的開闊者，也是生物科學研究的重要的工具和載體。針對生物信息學的特點，高校生物科學專業(yè)課程設置、教學方法、教學模式和教學軟硬件等需進行一定的改革，將多學科實踐結合的教學模式運用到生物信息學的教學實踐中，在提高教學質(zhì)量的同時將更好的提升學生科研、應用和創(chuàng)新能力。
參考文獻：
[1] 郝柏林，張淑譽.生物信息學手冊[M].上海：上?？茖W技術出版社，2002.1-10.
[2]GUYD， NOELE， MIKEA. Using bioinformatics to analyse germplasm collections [J]. Springer Netherlands，2004.39-54.
[3]王春華，謝小保，曾海燕.深圳市空氣微生物污染狀況監(jiān)測分析[J].微生物學雜志，2008，28（4）：93-97.
[4]張菁晶，馮晶，朱英國.全基因組預測目標基因的新方法及其應用.遺傳，2006， 28（10）：1299-1305.
[5]周海延.隱馬爾科夫過程在生物信息學中的應用.生命科學研究，2002， 6（3）：204-210.
論文摘要：研討式教學模式將研究與討論貫穿于教學的全過程，有助于調(diào)動學生的積極性、加深對知識的理解、增進學習效果。通過確立授課目標、精心設計和組織授課內(nèi)容、在實踐中不斷總結經(jīng)驗，在“生物信息學”的授課過程中對研討式教學模式進行了探索和實踐。
論文關鍵詞：生物信息學；課堂研討；案例分析
21世紀是生命科學的世紀，生物技術飛速發(fā)展，生物學數(shù)據(jù)大量積累。而生物信息學正是在這種大背景下蓬勃興起的交叉型學科，旨在用信息學方法解決生物學問題。為了培養(yǎng)復合型人才，大力發(fā)展交叉學科，國防科技大學（以下簡稱“我?！保┙陙砻嫦蛉＠砉た蒲芯可_設了“生物信息學”選修課程。
“生物信息學”作為新興的交叉學科，具有融合性、發(fā)展性和開放性的特點。融合性是指生物信息學涉及的生物、計算機、數(shù)學等多個學科的交叉與融合。從20世紀90年代到現(xiàn)在，該學科發(fā)展非常迅速，研究熱點發(fā)生了數(shù)次改變。開放性是指該學科存在大量有待探索和研究的新問題。這些特點一方面為課堂教學提供了大量的主題和素材，一方面也對授課方式提出了較高的要求。經(jīng)過認真分析，選定研討式教學作為該課程的主要授課方式。研討式教學即研究討論式教學，是將研究與討論貫穿于教學的全過程。在教師的具體指導下，充分發(fā)揮學生的主體作用，通過自我學習、自我教育、自我提高來獲取知識和強化能力培養(yǎng)。通過確立教學目標，精心設計和組織教學內(nèi)容，在實踐中貫徹研討式教學理念和方法，在生物信息學課程中對研討式教學模式進行了理論探索和實踐創(chuàng)新。
一、教學目標的確立
合理的課程目標與定位是決定課程建設成敗和教學效果的基礎，其主要依據(jù)是人才培養(yǎng)需求和授課對象的實際情況。首先，教學對象是研究生，已具備一定的自主學習和創(chuàng)新思維的能力。教師不僅要傳授知識，而且要講解基本的研究方法，讓學生具備獨立思考問題、分析問題和解決問題的能力。其次，作為軍校學生，以后從事的工作可能涉及很多學科方向，展現(xiàn)如何針對一門新的學科方向進行研究的整體思路顯得很有意義。最后，考慮到學生不同的知識背景，對于各部分內(nèi)容的理解程度不同，必須兼顧不同的專業(yè)方向，讓每個學生都能有所收獲。因此，確立教學目標為：介紹生物信息學的基本概念和方法，通過案例分析展現(xiàn)科學研究的基本方法和實踐過程。
二、教學內(nèi)容的設計和組織
1.教學內(nèi)容的總體設計
確定了教學目標之后，需要對課程的教學內(nèi)容進行總體設計。參考國內(nèi)外多所高校的相關課程設置，如北京大學的“生物信息學導論”、中科大的“生物信息學”、中科院的“生物信息學與系統(tǒng)生物學”和MIT的“Bioinformatics and Proteomics”等，發(fā)現(xiàn)這些課程主要是針對生物專業(yè)的學生開設，側重于方法學介紹。而我校學生大部分是工科背景，對于統(tǒng)計和機器學習方法有一定基礎，重點是了解相關的生物學問題，并應用已有的工科知識去分析和解決這些問題。同時，隨著生物信息學的快速發(fā)展，研究領域不斷擴大，有必要展現(xiàn)該學科的最新進展。
因此，課程內(nèi)容總體設計上以生物學問題為主線，結合最新的研究成果，對各種計算方法的應用過程進行深入和細致的講解。在介紹生物信息學的研究現(xiàn)狀和生物學基礎知識之后，分多個專題詳述生物信息學最新的研究進展，各專題在內(nèi)容上相互銜接，由淺入深，以便學生理解和接受。以問題為導向的課程設計對于啟發(fā)學生思考，積極參與課堂研討具有重要作用。
進一步，為了突出部分重點專題及其分析方法，采用案例分析課的形式，針對一些重要問題進行深入探討。鼓勵學生應用所學知識，結合自身的專業(yè)背景，通過積極地思考和討論提出相應的解決方案。案例選擇為教師有一定研究基礎的開放性問題，一方面介紹已有的研究成果，一方面結合教師的研究體會，通過積極討論拓展新的研究思路。案例分析課有助于學生更多地參與課堂研討，對于知識的綜合應用和科學研究過程產(chǎn)生切身體會。
2.教學內(nèi)容的組織
研討式教學的關鍵是調(diào)動學生的積極性，鼓勵學生踴躍地參與課堂討論，提出自己的觀點。通過集中備課，學習和吸取老教師的成功經(jīng)驗，總結調(diào)動學生積極性的基本要素，對授課內(nèi)容進行了認真的組織和編排。
（1）重點突出，詳略得當。由于生物信息學涵蓋內(nèi)容非常豐富，有必要對課程內(nèi)容進行取舍，在保證知識面的基礎上，突出授課的重點。減少或刪除重要性較低的部分，采用圖片和動畫等形式對重要的知識點加以強調(diào)，以深化學生的理解。只有學生對重點內(nèi)容理解透徹，才能激發(fā)出濃厚的學習興趣，積極參與課堂研討，碰撞出智慧的火花。
（2）新穎有趣，實例豐富。在課程內(nèi)容上應充分體現(xiàn)知識性和趣味性，以豐富的實例展現(xiàn)生物信息學中基本的概念和方法。學生往往關注與日常生活休戚相關的內(nèi)容，期望能用所學知識解釋常見現(xiàn)象，因此實例選擇應貼近生活體驗。課件中準備了大量的實例，例如，在講完構建進化樹之后，舉例說明為什么人類的祖先是從非洲走出來的；在生物代謝一章，通過賣火柴的小女孩的故事闡釋生物代謝過程的高效性；在蛋白質(zhì)結構部分，討論為什么濕著頭發(fā)睡覺，頭發(fā)容易變翹。通過實例分析，增加學生對于所學知識的理解和參與課堂研討的積極性。
（3）設置思考題，留出想象空間。針對重要的知識點，預先設置思考題，以啟發(fā)和擴展學生思路。生物信息學作為一門新興學科，存在大量沒有確定結論的開放性問題，有待深入探究。例如“人類與小鼠的基因組差別很小，為什么形態(tài)上有那么大的差別”，“生物系統(tǒng)模擬中，是否越復雜的模型越好”。針對這些問題適時地開展課堂研討，有助于激發(fā)學生的學習興趣，開闊其視野。
三、研討式教學的開展
在授課過程中，教師應努力營造活躍的課堂氣氛，密切觀察學生的動向，及時溝通存在的問題，選擇合適的時機開展課堂研討。不斷地積累經(jīng)驗，使課堂討論達到更好的效果。在開展課堂研討時，尤其應注意以下幾點：
1.因材施教
在“生物信息學”課程中，學生的專業(yè)背景不盡相同，少部分學生來自生物專業(yè)，其他大部分是工科背景，如自動化、計算機仿真和認知科學等。因此，在主題的選擇和研討環(huán)節(jié)的設計上，應充分考慮到學生的需求和背景知識，發(fā)掘大家共同的興趣點。實踐證明，不同的學科背景可以有效地促進交流，提供對于同一問題的不同視角。例如，生物專業(yè)的學生可以解釋有關生物技術的問題，而仿真專業(yè)的學生對于系統(tǒng)的建模方法有深入的理解。有效的課堂討論，能夠促進各種思路的融合，碰撞出靈感的火花。
2.及時溝通
研討式教學需要教師對授課整體情況有較好的把握。例如，有一章的內(nèi)容是生物學基礎，教師針對這部分內(nèi)容進行了充分準備，包括大量的圖片和動畫，并穿插了很多科學家的故事。但授課效果不盡理想，到了預設問題的環(huán)節(jié)，只有一兩個學生參與討論，大部分學生都一臉茫然。通過及時溝通，發(fā)現(xiàn)了兩個問題。一是背景知識不夠，學生對于預設問題了解不多；二是重要性認識不足，學生認為生物學的基礎知識與本課程的學習關系不大?？紤]到學生的疑問，對授課內(nèi)容進行及時調(diào)整，進一步強調(diào)所學知識對于生物信息學的意義，并通過具體實例激發(fā)學生的學習興趣。在實例的啟發(fā)下，學生開展了積極的討論，加深了對于所學知識的認識。開展研討式教學，應以學生為主體，及時地溝通發(fā)現(xiàn)課堂中存在的問題，并相應地調(diào)整授課內(nèi)容。即使教師講得天花亂墜，如果學生知其然，不知其所以然，也不可能達到好的授課效果。
3.審時度勢
課堂研討開展的時機很重要。例如，當講到生物信息學概況時，學生反應不是很強烈。而當教師結合自身經(jīng)驗談研究體會時，學生很有興趣，表情變得活躍，適合開展課堂討論。此時，可以組織學生交流學習目的、預期和存在的疑問，以便教師進行有針對性地授課。研討式教學一方面強調(diào)學生的主體地位，一方面要求教師發(fā)揮主導作用，密切注意學生動向，發(fā)現(xiàn)學生的興趣點，引導討論的逐步展開和深入。
4.自主提問
如果教師能夠營造出一種輕松愉悅的課堂氛圍，學生往往能夠主動發(fā)問，提出不同觀點，而不拘泥于預先設置的問題。實踐證明，通過學生自主提問展開的課堂研討，往往效果更好。在前期鋪墊時，啟發(fā)學生自主思考并積極討論，分析該領域可能存在的問題和發(fā)展方向。當講到后續(xù)內(nèi)容時，學生有了一定的心理預期，很想了解該領域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，以驗證與預期是否一致。同時，自主提問對于生物信息學研究有很好的推動作用，學生經(jīng)常能夠獨辟蹊徑，提出全新的思路，拓展研究內(nèi)容的廣度和深度。
5.課堂報告
在授課過程中，鼓勵學生結合所學知識選擇感興趣的專題，閱讀相關文獻并進行課堂報告。由于學生的選題更接近彼此的思維方式，能夠反映一些共性的問題，對于擴展思路很有幫助。在報告過程中，教師可適時點評，穿插課堂討論，以深化學生對問題的理解。課堂報告可以全面地鍛煉學生的表達能力、寫作能力和創(chuàng)新思維能力，提高學生的綜合素質(zhì)。
關鍵詞：個性化習題；生物信息學；QQ群
中圖分類號：G811.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）48-0171-02
生物信息學是生物學、計算機科學和信息技術等支持的，包括存儲、組織和生物數(shù)據(jù)檢索的一個現(xiàn)代交叉學科。隨著分子生物學和信息技術的不斷突破，各種生物數(shù)據(jù)的獲得變得非常容易，但是如何對這些數(shù)據(jù)進行組織、分析和處理，并從中發(fā)掘出能用于解決生物科學問題的信息，成為目前生命科學的難點和熱點。生物信息學因此應運而生，其本身不僅是研究現(xiàn)代生物學，也是研究其對工業(yè)、醫(yī)療等重要領域影響的一門實踐性學科（Bloom，2001）。
一般認為，生物信息學主要滲透到統(tǒng)計數(shù)學、計算機和生命科學，尤其是生命科學的組學領域（郭麗等，2014），因此在教學中，生物信息學的教學內(nèi)容往往因?qū)W生背景不同而會有不同的側重。這就需要教師根據(jù)學生的背景及知識結構的需求來合理安排教學。本文根據(jù)近年來對生物信息學教學的經(jīng)驗，從教學方法、個性化練習題對學生上機的促進及QQ群投票功能在教學中的應用等方面進行了總結，對如何能夠提高生命科學學院的學生學習此門課程的興趣進行了探討。
一、現(xiàn)代教學方法的利與弊
隨著計算機科技的不斷進步，教學已經(jīng)從傳統(tǒng)的板書模式進入到現(xiàn)代多媒體教學模式中。多媒體技術應用的初衷是提高學生的參與度，滿足教學手段更民主、多元化及個性化的教學目標，其優(yōu)點為表現(xiàn)力豐富，可以通過動畫、視頻、圖像、音頻等效果將抽象難懂的問題直觀化。其次，節(jié)省了大量的板書時間，同時教師可將教學的重點、難點鏈接，以益于學生直觀地了解并進行思維拓展（張林，2011）。多媒體最明顯的一個特點就是教學容量加大，但正是這些優(yōu)勢也伴隨相應的問題：（1）重形式而忽視教學內(nèi)容。很多學校在進行教學管理及評價時，過分關注多媒體課件的形式以及學生的感受，導致有些教師過分注重多媒體的表現(xiàn)形式而忽視了教學的主要內(nèi)容。（2）教學容量和學生的吸收量之間反差較大。由于教學內(nèi)容和容量的增大，教師并沒有根據(jù)授課對象的具體情況合理安排和講授學科內(nèi)容，而被動的成了多媒體的播放員和解說員?？傊?，多媒體教學利大于弊，因而成為教學改革和發(fā)展的必然產(chǎn)物，雖有缺點，但不能因噎廢食，需通過其他方法來克服弊端才能達到完美的教學效果。
二、個性化習題是學生實踐提高的強力推動器
生物信息學是一門實踐性非常強的學科，為了加強學生的實踐能力，教師要綜合應用啟發(fā)式、運用式及討論式等多種教學方法來激發(fā)學生的興趣。筆者在課堂實踐中，充分發(fā)揮個性化習題的作用，將教師的科研滲入到課堂，注重理論與實踐相結合，努力提高學生解決實際問題的綜合能力。比如，在講授第五章內(nèi)容電子克隆部分，此章節(jié)目的是通過一段表達序列標簽（EST），綜合應用Blast、序列比對、步查法等方法查找各種數(shù)據(jù)庫，通過軟件的應用進行拼接、預測、去除內(nèi)含子等方法，最終獲得可能的全長cDNA序列并加以注釋。在以往的教學練習中，全班同學的任務一樣，難以知道學生是否真正掌握所教授的內(nèi)容，為此，筆者將學生分組，每組自行通過閱讀文獻獲得一條其感興趣的EST序列，或者利用他們的畢業(yè)論文中涉及的EST序列去進行電子克隆練習，通過這種個性化習題的隨堂練習，能顯著強化學生的計算機應用能力和實踐能力，同時也能提高學生在教學中的積極性、主動性和創(chuàng)新性。
三、發(fā)揮QQ群的投票功能在教學練習中的作用
生物信息學是一門交叉學科，對于非生物信息學專業(yè)的生命學院的學生而言，雖然教學大綱只要求學生掌握一些基本軟件的原理及數(shù)據(jù)庫的熟練使用。但是，這需要學生具有扎實的生物化學、遺傳學、細胞學及分子生物學的基礎知識。比如，在講授第三章“核酸序列的分析”時，會要求學生利用已知的EST序列去Blast查找與之有同源性的基因組序列，進行序列比對，預測并利用Bioedit軟件找出此基因的啟動子、終止子和剪接點。這首先要求學生必須明確這些分子生物學的概念，否則在有限的生物信息學課堂上，會變成分子生物學或遺傳學的復習課。而課外QQ群就起到了非常重要的交流促進作用。筆者在將QQ群的功能應用到課外教學輔助平臺的基礎上，充分發(fā)掘QQ群的投票及評論功能為教學所用，例如教授第三章前，將課件放到QQ群的文件中，讓學生去預習。為激發(fā)學生預習的主動性，要求學生在評論中列出對本章的主要知識點或難點，并對課件中涉及的名詞進行解釋。為進一步加強理解，對投票功能進行設置，相應的對投票選項1、2、3、4分別設置成A、B、C、D，這樣教師可根據(jù)需要將知識點轉化成練習題，以加強學生的學習。同時，也可鼓勵學生將一些新的感興趣的話題或問題置于QQ群。總之，QQ群的投票功能可以成為教師與學生課下交流的一扇窗口，成為生物信息學的一種及時且重要的學習工具。
四、建議與展望
生物信息學是一門新興學科，但我國無論是在對學科的重視還是發(fā)展程度上，與國外都存在一定的差距。在美國，計算生物學國際協(xié)會教育委員會一直致力于將生物信息學整合到高中生物教材中，學生在高中即接觸生物信息學，而且高校對高中生物信息學的教學提供相應的培訓課程和網(wǎng)上資源，生物信息學和其他分子生物學、植物學等一樣較早的深入到學生的知識體系中。而我國由于該學科產(chǎn)生的歷史較短，課程的開設集中在“985”、“211”重點院校的生物信息學專業(yè)，盡管近十年來，各大高校也意識到此學科的重要性，且課程也在逐步在開設，但由于學時短，很多教學僅限于學生掌握基本的數(shù)據(jù)庫的查詢。為使生物信息學能在普通院校的生命科學學院能很好的開展，各個高校應建立合適的課程教學內(nèi)容。雖然近年“生物信息學”課程在各高校紛紛開設，但由于生物信息學是一門發(fā)展中的學科，它的理論及內(nèi)容尚在不斷完善與更新中（郭麗等，2014）。因此，對于教材的選擇，不能只追逐信息量充足、內(nèi)容新穎、知識選材前瞻性好的教材（楊娥等，2014）。作為普通院校的非生物信息學專業(yè)的本科生，想在較短的時間內(nèi)（36課時）很好掌握如此大信息量的知識較為困難（劉宏生等，2010）。因此，需要依據(jù)學生基礎及院校的人才培養(yǎng)目標和現(xiàn)今生物信息學發(fā)展的現(xiàn)狀建立合理的課程內(nèi)容體系。另外，由于缺乏合適的專業(yè)人才，生物專業(yè)的生物信息學的師資力量薄弱，無法建成高水平的教學隊伍。因此，加大生物信息學教師的培養(yǎng)力度，建成一支專業(yè)的、年齡和知識結構合理的師資隊伍，是提高本科院校生物信息學教學的關鍵問題之一。
參考文獻：
[1]Bloom，M. Biology in silico：The bioinformatics revolution[J]. The American Biology Teacher，2001，63（6）：397-403.
[2]郭麗，趙楊，婁冬華，等.生物信息學實踐課教學改革探索[J].南京醫(yī)科大學學報（社會科學版），2014，（2）：165-167.
[3]張林，柴惠.現(xiàn)代教學手段在生物信息學教學中的應用[J].新課程研究，2011，（219）：156-157.
在1956年美國召開的首次“生物學中的信息理論研討會”上人們提出了生物信息學的概念[1]。近幾年，隨著人類基因組計劃(HGP)的迅猛發(fā)展，各種數(shù)學軟件以及生物分析軟件的出現(xiàn)，將之前積累的大量不同生物基因序列、蛋白質(zhì)氨基酸殘基序列、不同生物種屬之間基因序列、蛋白質(zhì)以及結構序列的保守結構位點進行整合，并據(jù)此建立了龐大的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。而對于這些數(shù)據(jù)的分析，必須依靠計算機分析技術的不斷發(fā)展，所以就形成了一門由生物科學、計算機科學、信息科學、應用數(shù)學、統(tǒng)計學等多門學科相互交叉的學科——生物信息學技術[2-4]。
生物信息學的基礎是各種數(shù)據(jù)庫的建立和分析工具的發(fā)展。迄今為止，生物學數(shù)據(jù)庫總數(shù)已達500個以上。歸納起來可分為4大類：即基因組數(shù)據(jù)庫、核酸和蛋白質(zhì)一級結構數(shù)據(jù)庫、生物大分子三維空間結構數(shù)據(jù)庫，以及以上述3類數(shù)據(jù)庫和文獻資料為基礎構建的二級數(shù)據(jù)庫[7]。常用生物信息學數(shù)據(jù)庫[8-10]：
European Molecular Biology Laboratory(EMBL)——歐洲分子生物學實驗室http：//ebi.ac.uk/ebi_docs/embl_db/ebi/topembl.html
UK Human Genome Mapping Project-Resource Center(HGMP-RC)——英國醫(yī)學研究委員會所屬人類基因組圖譜資源中心 http：//hgmp.mrc.ac.uk/default.htm
SeqNet：UK Node of European Molecular Biology Network(EMBNet)——歐洲分子生物學信息網(wǎng)http：//seqnet.dl.ac.uk/default.htm
GenBank——美國國家生物技術信息中心(NCBI)所維護的供公眾自由讀取的、帶注釋的DNA序列的總數(shù)據(jù)庫http：//ncbi.nlm.nih.gov/Web/Search/index.html
National Center for Biotechnology Information(NCBI)——美國國家生物技術信息中心http：//ncbi.nlm.nih.gov/
DNA Databank of Japan(DDBJ)——日本核酸數(shù)據(jù)庫http：//ddbj.nig.ac.jp/default.htm
Genome Sequence DataBase(GSD)——美國國家基因組資源中心維護的DNA序列關系數(shù)據(jù)庫http：//seqsim.ncgr.org/default.htm
Online Mendelian Inheritance in Man(OMIM)——在線人類孟德爾遺傳數(shù)據(jù)庫http：//www3.ncbi.nlm.nih.gov/Omim/searchomim.html
European Drosophila Genome Project http：//edgp.ebi.ac.uk/default.htm
The Institute for Genomic Research(TIGR)——美國基因組研究所http：//tigr.org/default.htm
The Sanger Centre http：//sanger.ac.uk/default.htm
Swiss Institute of Bioinformatics(Expasy)http：//expasy.ch/default.htm
GenomeNet(Japan)http：//genome.ad.jp/default.htm
Australian National Genomic Information Service(ANGIS)http：//morgan.angis.su.oz.au/default.htm
Bioinformatics and Biology Resources on the Internet http：//aeiveos.wa.com/biology/index.html
List of other Genome Sites http：//hgmp.mrc.ac.uk/GenomeWeb/default.htm
Brunel University Online Teaching Programme http：//brunel.ac.uk/depts/bl/project/front.htm
Whitehead Institute for Biomedical Research(WI)http：//wi.mit.edu/
WICGR(WI/MIT Center for Genome Research)http：//www-genome.wi.mit.edu/
Cold Spring Harbor Laboratory(CSHL)——冷泉港實驗室http：//clio.cshl.org/
SMI(Stanford Medical Informatics)http：//www-smi.stanford.edu/projects/helix/
BNL(Brookhaven National Laboratory)——美國布魯克海文國家實驗室http：//genome1.bio.bnl.gov/
Weizmann Institute of Science——以色列魏茲曼科學研究所 http：//bioinformatics.weizmann.ac.il/
中國科學院上海生命科學院生物信息中心(BioSino)http：//biosino.org.cn/
北京大學生物信息中心(CBI或PKUCBI)http：//cbi.pku.edu.cn/
中國軍事醫(yī)學科學院情報研究所 http：//bmi.ac.cn/bio/
1 生物信息學在寄生蟲基礎研究中的現(xiàn)狀
隨著HGP的開展[11-12]，人體寄生蟲基因組研究也受到了廣泛的重視。1993年美國人類基因組研究中心對HGP 作了修訂，修訂后的HGP 將模式生物基因組列入了HGP的內(nèi)容[13]，認為通過對較為簡單的模式生物基因組的研究，可為人類基因的功能鑒定提供線索，并可從簡單的基因組分析入手建立技術積累經(jīng)驗。人體寄生蟲是一類結構較簡單的單細胞生物如原蟲或多細胞生物如蠕蟲[14]，是研究模式生物較理想的材料。因此，人體寄生蟲基因組計劃也已成為人類基因組計劃中模式生物基因組研究重要內(nèi)容之一[15-16]。其中，基因序列測定和新基因的發(fā)現(xiàn)是人體寄生蟲基因組計劃的首要任務。目前應用生物信息學對下列人體寄生蟲基因組進行了研究[17-18]：
1.1 惡性瘧原蟲 基因組計劃開展較早，研究表明惡性瘧原蟲的基因組大小約30Mb，含15000～17000個基因。在GenBank 中已記載的惡性原蟲5031個基因順序資料中，有3755個為抗原/蛋白質(zhì)的編基因序列。
1.2 利什曼原蟲 基因組大小約為35Mb，通過構建利什曼原蟲不同時期特異性cDNA文庫和長片段基因組文庫，已經(jīng)獲得了2000多個EST 序列。
1.3 美洲錐蟲 基因組大小為55 Kb，已建立了標化cDNA 文庫，BAC 文庫和YAC 文庫。現(xiàn)已完成了7000個EST序列的測定，3號和4號染色體序列已測定。
1.4 絲蟲 基因組大小為100Mb(以馬來絲蟲代表)，至目前為止，在GenBank 中EST 序列已達到16500個，鑒定出新基因6000個，占預測基因總數(shù)的1/3。
1.5 碩大利什曼原蟲 已有約500個EST 序列進入數(shù)據(jù)庫，均是從含有引導序列的全長cDNA的5端測出的序列，對利什曼原蟲的目標是測出至少1500個新序列。
1.6 血吸蟲 基因組大小為270 Mb，估計基因數(shù)為20000個。血吸蟲基因組計劃始于1995年，早期研究工作主要是新基因的發(fā)現(xiàn)和繪制低分辨率的物理圖譜。目前在GenBank中已有的血吸蟲基因EST序列超過45900條，3500 個新基因已被鑒定，占基因總數(shù)的15%。
2 生物信息學在包蟲基礎研究中的應用前景
包蟲病是一個世界性的流行病，其防治工作倍受各國研究者重視。包蟲生活史復雜，同一包蟲的不同種株，以及在同一種株的不同發(fā)育階段，不同組織，甚至隨著環(huán)境的改變，其基因表達變化很大。目前有關包蟲的研究還不是很多，研究資源主要集中于研究包蟲單個基因的序列及其功能，隨著后基因組時代的發(fā)展，以及生物信息學的興起，包蟲的研究將從單個基因和功能向全基因組和功能研究轉變，從局部向整體轉變，從而使有目的地大規(guī)模研究疫苗和藥物相關基因成為可能。
目前，應用生物信息學在對血吸蟲的基礎研究中取得了很大的進展。這便給了我們一個提示，可以應用生物信息學對包蟲進行基礎研究。首先，可以通過生物信息學的相關網(wǎng)站得到目前已知的包蟲的基因或蛋白序列。目前報道包蟲的核酸序列共11106條[美國國立生物技術信息中心(NCBI)數(shù)據(jù)庫]，見下表：
核酸序列線粒體
內(nèi)核酸線粒體
外核酸總核酸
序列數(shù)Nucleotide5625321097相關EST01000210002GSS077 之后可以通過生物信息學相關工具做以下工作[19]：
2.1 基因功能預測 一個新基因得到后，接下來的工作就是尋找該基因的功能。序列同源比較是預測基因功能的第一步。利用同源比較算法，將待檢測的新基因序列從DNA和蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫中進行同源檢索后，就可以得到一系列與新基因同源性較高的基因或片段。這些基因和片段的已知功能信息就為進一步分析新基因功能提供了具有相當參考價值的導向。最主要的生物學數(shù)據(jù)庫是核酸、蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫及其三維結構數(shù)據(jù)庫[20]。
2.2 尋找蛋白質(zhì)家族保守序列 通過同源檢索，尋找新基因中包含的該蛋白質(zhì)家族的保守序列，為進一步深入研究其功能作好準備。多重序列同源比較，被用來尋找基因家族或蛋白質(zhì)家族中的保守部分[21-22]。由于保守部分常常與家族成員的功能密切相關，蛋白質(zhì)家族數(shù)據(jù)庫能夠幫助科學家更好地認識基因的功能。最具代表性的蛋白質(zhì)家族保守序列的數(shù)據(jù)庫有PRINTS、BLOCKS、Sbase 和Prosite等。這些數(shù)據(jù)庫可以幫助我們把新基因所屬的蛋白質(zhì)家族及其保守部分找出來，并提供該家族其他成員的結構和功能信息[23]。
2.3 蛋白質(zhì)結構的預測 如果一個可能的新基因通過同源檢索后沒有同源性，就成為孤獨基因了。孤獨基因可以通過結構同源比較，尋找結構同源的基因或直接預測其高級結構來推測其可能的功能。有很多蛋白質(zhì)高級結構數(shù)據(jù)庫提供結構同源比較的檢索[20]。
目前，在后基因組時代，研究者們面對的不僅是序列和基因，也有越來越多的完整基因組。對不同種株包蟲基因組之間的比較性研究很可能會得到大量有用信息，而對同一種包蟲生活史不同階段基因組的比較性研究可能會使人們對于該物種的認識更加深入。因此，隨著生物信息學的迅速發(fā)展和后基因組計劃的深入，包蟲的基礎研究必將得到極大地發(fā)展。人們能夠期望從對基因和基因的生物學功能研究著手，發(fā)現(xiàn)更有效的抗包蟲的藥物靶位或疫苗[24-25]，并為徹底揭開包蟲的奧秘以及有效的治療與預防包蟲病打下基礎。
參考文獻
[1] 陳穎健.生物信息學[J]. 國外科技動態(tài)，2002，10(399)：39-41.
[2] Ezio Bartocci，F(xiàn)lavio Corradini，Emanuela Merelli.BioWMS：a web-based Workflow Management System for bioinformatics[J]. BMC Bioinformatics，2007，8(Suppl 1)：S2.
[3] Stephen H，Wefer Keith Sheppard.Bioinformatics in High School Biology Curricula：A Study of State Science Standards[J]. CBE-Life Sciences Education，2008，7：155-162.
[4] 馮毅.生物信息學在藥物研發(fā)中的應用與展望[J].西部醫(yī)學，2007，19(5)：971-973
[5] 孫敏，馬月輝.生物信息學研究進展[J].家畜生態(tài)學報，2006，27(1)：6-10.
[6] 汪凡軍.生物信息學在醫(yī)學上的應用[J].國際檢驗醫(yī)學雜志，2006，27(2)：161-163.
[7] Yang Yong Mei.Application Development of Bioinformatics in Medicine Study[J]. Medical Recapitulate，2007，13(22)：1681-1683.
[8] Michelle D，Brazas BF，F(xiàn)rancis Ouellette.2008 update on the Bioinformatics Links Directory[J]. Nucl Acid Res，2008，36：W2-W4.
[9] Benson D，Karsch-Mizrachi I，Lipman D，et al.Gen-Bank：update[J]. Nucleic Acids Res，2004，6：23-26.
[10] Apweiler R，Bairoch A，Wu C，et al.UniProt：the Universal Protein knowledgebase[J]. Nucleic Acids Res，2004，6：115-119.
[11] International Human Genome Sequencing Consortium：Initial sequencing and analysis of the human genome[J]. Nature，2001，409：860-921.
[12] Pennisi E.The sequence of the human genome[J]. Science，2001，291：1173-1180.
[13] Collins F，Galas D.Human genome[J]. Science，1993，262(130)：43-46.
[14] Alan F，Cowman Brendan S.Functional genomics：identifying drug targets for parasitic diseases[J]. Crabb Trends Parasitology，2003，19(11)：538-543.
[15] Rick L，Tarleton Jessica Kissinger.Parasite genomics：current status and future prospects[J]. Current Opinion in Immunology，2001，13(4)：395-402.
[16] David A，Johnston Mark L.Genomics and the biology of parasites[J]. BioEssays，2008，21(2)：131-147
[17] Sara E，Melville Christiane，Neil Hall.Methods in Molecular Biology Parasite Genomics Protocols[M]. Humana Press，2004：
[18] Yvan Strahm，David Powell，Christophe Lefebvre.EST-PAC a web package for EST annotation and protein sequence prediction[J]. Source Code for Biology and Medicine，2006，(1)：2
[19] Samuel Karlin.Statistical signals in bioinformatics[J]. PNAS，2005，102(38)：13355-13362.
[20] Sebastien Ribrioux，Adrian Brüngger.Bioinformatics prediction of overlapping frameshifted translation products in mammalian transcripts[J]. BMC Genomics，2008，9：122.
[21] Catherine H，Schein Ovidiu Ivanciuc，Werner Braun. Bioinformatics Approaches to Classifying Allergens and Predicting Cross-Reactivity[J]. Immunol Allergy Clin North Am，2007，27(1)：1-27.
[22] Chua Kek Heng，Rofina Yasmin Othman.Bioinformatics in molecular immunology laboratories demonstrated：Modeling an anti-CMV scFv antibody[J]. Bioinformation，2006，1(4)：118-120.
[23] Omar J，Jabado Sean Conlan P. Comprehensive viral oligonucleotide probe design using conserved protein regions[J]. Nucl Acid Res，2008，36(1)：10.
【關鍵詞】 基因組學;教學改革;CAI課件;蛋白質(zhì)組學
生命科學是21世紀學科發(fā)展的主流，人類的醫(yī)學史證明了僅依靠單一學科，如：細胞學、發(fā)育學、腫瘤學、人類遺傳學或分子生物學難以完成人類對自身的認識和保護。人類基因組學的產(chǎn)生和人類基因組計劃（human genome project， HGP）的完成，使得人類能夠?qū)ιF(xiàn)象進行系統(tǒng)和科學地認識，揭示疾病產(chǎn)生的機制以及長壽與衰老等生命現(xiàn)象。本科生通過對基因組科學與人類疾病課程的學習，能夠了解什么是基因組科學，其主要研究方法和手段，如何從基因水平認識疾病、診斷疾病和治療疾病，為今后更深入地在臨床上應用這些知識為患者服務或是繼續(xù)更深入地進行理論研究奠定基礎。
1 課程改革的特點
彌補本科生對于生命科學，特別是基因組科學與人類疾病關系的認識，提高學生的科研能力，為將來的研究生階段的學習打下基礎，或是對于走上臨床認識疾病、治療疾病有促進作用。本課程是我校在本科生中新開設的一門選修課，本課程的開設得到了學校有關領導的高度重視，經(jīng)多次論證和在學生中征求意見，學生的反響強烈，因此可以看出本科生對于本課程有極大的興趣，期望通過老師的講授能對于人類疾病從基因水平有全新的認識，對自己 的科研能力有一定的提高。
2 教學研究探索的幾個方面
2．1 更新教學內(nèi)容 課程講授是當前生命科學中前沿領域的熱點問題。主要課程安排如下：前言；人類基因組計劃與DNA測序（包括基因組測序的發(fā)展、方法、DNA測序的規(guī)模化與工業(yè)化）；cDNA測序和基因表達譜的研究（包括cDNA文庫的構建、全長cDNA的克隆、基因表達譜的概念及其在醫(yī)學應用中的意義）；人類基因組DNA序列變異及其分析方法（包括人類基因組序列及其變異、基因組序列變異檢測的常用方法及基本原理、突變檢測在識別疾病相關基因中的應用）；基因治療（包括基因轉移和基因治療的早期歷史、基因治療的現(xiàn)狀、遺傳型基因治療、表遺傳型基因治療、基因治療的問題與展望）；基因工程技術（包括理論依據(jù)、基因工程技術的內(nèi)容—目的基因獲取、克隆、表達、基因工程技術在臨床醫(yī)學中的應用現(xiàn)狀）；生物信息學（包括生物信息學的概念、產(chǎn)生的背景、生物信息學的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢、生物信息學在醫(yī)學領域中的應用）；蛋白質(zhì)組學（包括蛋白質(zhì)組學的概念及其在生命科學研究中 的意義、國內(nèi)外相關研究動態(tài)、蛋白質(zhì)組學研究發(fā)展展望）；生物芯片（生物芯片的原理、種類及在醫(yī)學領域中的應用）；生物安全（包括生物安全的概念及含義、轉基因生物的安全性、轉基因動物及其產(chǎn)品的安全性、轉基因食品安全性、醫(yī)藥生物技術及其產(chǎn)品的生物安全、國內(nèi)外生物安全法規(guī)及管理）等內(nèi)容。
2．2 本課程將采取理論與實驗相結合的教學方法 鼓勵學生敢于提出問題，獨立思考問題，老師與學生共同參與教學內(nèi)容。根據(jù)學生人數(shù)安排一定的動手操作實驗的課程［1，2］。
2．3 采用多媒體教學形式，加深學生的理解 一方面，可以加深同學的理解能力；另一方面，對于條件不允許的實驗，學生可以通過多媒體的形式了解實驗過程［3］。
2．4 將科研的思路、科研的方法融入教學之中，提高學生的科研能力 課堂教學中和課下作業(yè)安排一定量的文獻檢索、文獻翻譯閱讀、科研方法設計、預測實驗結果等內(nèi)容。
2．5 改革考試形式 采取閉卷筆試與課下查文獻、答題相結合的形式。
2．6 改革課程用教材 重新更新編寫適合本科生參閱并適合當前基因組科學最近發(fā)展的教材，并計劃出版發(fā)行。
3 教學效果的學生評價
聽取學生反饋意見分為3種形式。
3.1 采用不記名問卷的形式反饋學生意見 問卷內(nèi)容包括實驗內(nèi)容的安排、教師授課質(zhì)量、希望的授課內(nèi)容方式、感興趣的實驗內(nèi)容等等。
3.2 建立學生公共信箱 一方面可以將某些授課內(nèi)容、習題、思考題等通過公共信箱讓同學下載，另一方面學生可以將公共信箱作為與老師的互動平臺，及時反饋對課程提出的建議和意見，老師定期瀏覽信箱，及時調(diào)整課程安排。
3.3 整學期課程進行中期和結課前安排兩次學生課堂討論 討論時間20min左右，及時反饋信息，提高理論與實驗教學質(zhì)量。
總之，本科生的基因組科學與人類疾病課程是一門較新的課程，在諸多方面需要進行改革探索，以適應當前生命科學發(fā)展的需要并滿足學生汲取新知識的需要。
【參考文獻】
1 常冰梅，王惠珍，張悅紅.醫(yī)學七年制生物化學教學方法探索.山西醫(yī)科大學學報(基礎醫(yī)學教育版)，2005，(6):37.
關鍵詞：生物信息學；高中教學；編程
高中教材必修二的《基因的表達》這一章節(jié)中就介紹了有關生物信息學的概念和一些應用的實例。在這個內(nèi)容的學習過程中，學生表達出強烈的興趣。特別是當筆者提到需要編寫程序時，學生感覺特別高深，但又表達出強烈的學習興趣，愿意學習這個內(nèi)容。經(jīng)過和學生們再三思考討論后，筆者發(fā)現(xiàn)Excel軟件具備一些這樣的功能。這個軟件學生在通用技術上學習過，并且它自帶了一款入門時簡單易學的編程軟件VB，所以這就為實驗的開展打下了基礎，我們所要做的就是將生物語言轉化成計算機語言。
1.內(nèi)容確定
我們選擇高中教材必修二的《基因的表達》這部分知識，因為它和信息學更容易銜接。最后確定用于編程的生物學相關內(nèi)容：（1）判斷某序列是否為DNA序列；（2）將DNA序列轉化成RNA序列；（3）將RNA序列翻譯成蛋白質(zhì)序列。
2.程序編寫和調(diào)試
2.1軟件選擇
Excel2003版本。先將版本安全性調(diào)低，有利于宏的運行。方法：選擇工具―宏―安全性（調(diào)低）。再打開Excel自帶的程序編輯器，方法：選擇工具―宏―VB編輯器。
2.2程序的編寫
2.2.1判斷某序列是否為DNA序列
設計思路：生物學原理是，如果序列中的字母不是A、T、C、G，則這個序列不是DNA序列。
2.2.1將DNA序列轉化成RNA序列
設計思路：生物學原理是堿基互補配對原則，程序語言實現(xiàn)―字母的轉換A-U，U-A，G-C，C-G。
2.2.3將RNA序列翻譯成蛋白質(zhì)序列
設計思路：生物學基礎是蛋白質(zhì)的密碼子表。如果有AUG序列則翻譯開始，如果出現(xiàn)UAA、UAG、UGA序列，則翻譯終止。其他情況則根據(jù)密碼子表逐一翻譯。
最終通過一系列的編寫調(diào)試，這三個程序編寫成功。具體程序見附錄1。并且舉例驗證其不光能夠運行，同時也符合生物學原理，驗證過程見附錄2。
3.實驗總結
學生參與這個實驗后，對學科之間的交叉有了直觀、深刻的認識，并切實提高了對學習的濃厚興趣。他們在總結討論表示：原本以為Excel已經(jīng)很精通了，不曾想到這么簡單的東西還可以用來做這么深奧的學問，由此帶來的震撼和體會特別巨大。他們深刻地感到，知識不再是為了應付考試而存在的抽象空洞概念，而是可以切切實實用于解決問題的工具。同時，由此帶來的學生課堂學習態(tài)度的變化非常明顯，教師們明顯感覺到學生上課過程中眼中帶著對知識的渴求。
筆者對這個實驗帶來的這些意外驚喜效果也感觸頗深。教育是一門藝術而不是技術，它完成的質(zhì)量的高低，取決于教師付出多少努力和心血。切實地去思考去做去完善自己的教育理念，一定會比單純地說教更能取得良好的效果。
[附錄1]
1.判斷某序列是否為DNA序列
Private Function TX（DNA）
Dim a， i As Integer；Dim B， c As String
a = Len（DNA）；B = UCase（DNA）
For i = 1 To a
If Mid（B， i， 1） =“A”O(jiān)r Mid（B， i， 1） = “T” Or Mid（B， i， 1） = “C” Or Mid（B， i， 1） =“G”Then
Else：Exit For
End If
Next i
If i = a + 1 Then
c =“是基因序列”
Else：c =“不是基因序列”
End If
TX = c
End Function
2.將DNA序列轉化成RNA序列
Private Function Trc（DNA）
Dim a， i As Integer；Dim B As String
a = Len（DNA）；B = UCase（DNA）
For i = 1 To a
If Mid（B， i， 1） =“A”Then
Mid（B， i， 1） =“U”
ElseIf Mid（B， i， 1） =“T”Then
Mid（B， i， 1） =“A”
ElseIf Mid（B， i， 1） =“C”Then
Mid（B， i， 1） =“G”
ElseIf Mid（B， i， 1） =“G”Then
Mid（B， i， 1） = “C”
End If
Next i
Trc=B
End Function
3.將RNA序列翻譯成蛋白質(zhì)序列
Private Function Trs（RNA）
Dim a（64）， B（64） As String；Dim d， e， f， i， j， k， l As Integer；Dim P， Q， R As String
a（1） = “UUU”：B（1） = “-F-”；
a（2） = “UUC”： B（2） = “-F-”；
a（3） = “UUC”：B（3） = “-L-”；
a（4） = “UUC”：B（4） = “-L-”；
a（5） = “CUU”：B（5） = “-L-”；
a（6） = “CUC”：B（6） = “-L-”；
a（7） = “CUA”：B（7） = “-L-”；
a（8） = “CUG”：B（8） = “-L-”；
a（9） = “AUU”：B（9） = “-I-”；
a（10） = “AUC”：B（10） = “-I-”；
a（11） = “AUA”：B（11） = “-I-”；
a（12） = “AUG”：B（12） = “-M-”；
a（13） = “GUU”：B（13） = “-V-”；
a（14） = “GUC”：B（14） = “-V-”；
a（15） = “GUA”：B（15） = “-V-”；
a（16） = “GUG”：B（16） = “-V-”；
a（17） = “UCU”：B（17） = “-S-”
a（18） = “UCC”：B（18） = “-S-”
a（19） = “UCA”：B（19） = “-S-”
a（20） = “UCG”：B（20） = “-S-”
a（21） = “CCU”：B（21） = “-P-”
a（22） = “CCC”：B（22） = “-P-”
a（23） = “CCA”：B（23） = “-P-”
a（24） = “CCG”：B（24） = “-P-”
a（25） = “ACC”：B（25） = “-T-”
a（26） = “ACA”：B（26） = “-T-”
a（27） = “ACG”：B（27） = “-T-”
a（28） = “ACU”：B（28） = “-T-”
a（29） = “GCU”：B（29） = “-A-”
a（30） = “GCC”：B（30） = “-A-”
a（31） = “GCA”：B（31） = “-A-”
a（32） = “GCG”：B（32） = “-A-”
d = Len（RNA）：P = UCase（RNA）
For i = 1 To d
Q = Mid（P， i， 3）
If Q =“AUG”Then
l = l + 1
ElseIf （Q =“UGA”O(jiān)r Q =“UAG”O(jiān)r Q =“UAA”） And l 0 Then
Exit For
End If
If l 0 Then
For j = 1 To 64
If a（j） = Q Then
R = R & B（j）：i = i + 2
End If
Next j
End If
Next i
If l = 0 Then R =“無起始密碼子”
Trs = R
End Function
[附錄2]
1.打開Excel 2003選擇工具―宏―安全性（調(diào)低）
2在左側工程-VB Project窗口空白處右擊―插入模塊
3.將附錄一中的程序復制粘貼于此處
4.測試過程
（1）判斷某序列是否為DNA序列
Excel的單元格A1中輸入的是DNA序列；A2單元格輸入的不是DNA序列
在C1單元格中輸入=tx（a1）；C2表格中輸入=tx（a1）
（注：TX是我們編寫的宏程序代碼）
測試結果成功，能夠判斷其是否為DNA序列，如果是則輸出“是基因序列”，否則輸出“不是基因序列”。
（2）將DNA序列轉化成RNA序列
如果經(jīng)過1步驟測試是DNA序列，我們可以將它翻譯成RNA序列
A1單元格中輸入DNA序列，我們在E1單元格輸入=trc（a1）
結果E1單元格返回代碼值是轉錄后的序列，并且測試結果符合我們生物學原理
（3）將RNA序列翻譯成蛋白質(zhì)序列。
A1單元格中我們輸入的是有起始密碼子和終止密碼子的RNA序列
A2單元格中我們輸入的RNA序列沒有起始密碼子
在A4單元格中輸入=trs（a1）；在A5中輸入=trs（a2）
測試結果成功，并生物學原理：A4中輸出的是序列翻譯后的結果，A5則輸出“不存在起始密碼子”。
參考文獻：
