韓俊偉 李春權(quán) 王宏 徐良德 李霞

摘 要：生物信息學(xué)（bioinformatics）是一門新興學(xué)科，由生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)、信息管理學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)以及統(tǒng)計(jì)學(xué)等多門學(xué)科交叉所形成，它極大地推動(dòng)了諸如生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。隨著新一代測序技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步， 生物信息學(xué)在許多領(lǐng)域取得了很大進(jìn)步，如發(fā)現(xiàn)與識(shí)別人類疾病基因，研究基因與蛋白質(zhì)的表達(dá)和功能，闡明疾病發(fā)生的遺傳背景和分子機(jī)制，提出相應(yīng)的復(fù)雜疾病的預(yù)防措施及開發(fā)新的治療藥物等。然而，在我國當(dāng)前的《生物信息學(xué)》課程的教學(xué)中，仍然存在教學(xué)內(nèi)容較為落后、教學(xué)方法相對(duì)單一、科研成果轉(zhuǎn)化教學(xué)有待深化等問題。該文提出《生物信息學(xué)》課程科研教學(xué)一體化教學(xué)模式，期望通過該模式完善教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，有效融合教學(xué)與科研，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際生物學(xué)問題的能力。

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué) 改進(jìn)教學(xué) 內(nèi)容與方法 科研與教學(xué) 融合

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）02（a）-0151-02

隨著新一代測序技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，與疾病相關(guān)的人類DNA序列和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)呈指數(shù)增長。面對(duì)新一代測序技術(shù)所產(chǎn)生的龐大的生物學(xué)分子序列數(shù)據(jù)， 生物信息學(xué)的重要性愈加突出，這必然會(huì)為生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展帶來變革。當(dāng)前，國內(nèi)外對(duì)這方面人才的需求激增。在我國， 不少科研院所和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)界正缺乏這類人才，與發(fā)達(dá)國家相比，具有不小的差距。我國科研機(jī)構(gòu)和高等院校，尤其是傳統(tǒng)的生物研究機(jī)構(gòu)，通過各種形式的教學(xué)，系統(tǒng)地培養(yǎng)新的復(fù)合型研究人才，成了當(dāng)務(wù)之急。國內(nèi)綜合性大學(xué)以及醫(yī)科大學(xué)都相繼開設(shè)了《生物信息學(xué)》課程，并在不斷地創(chuàng)新和改革教學(xué)內(nèi)容與方法。然而，目前教學(xué)中，還存在內(nèi)容相對(duì)落后、方法有待提高、科研成果轉(zhuǎn)化教學(xué)有待深化等問題。

1 當(dāng)前研究現(xiàn)狀分析

1.1 教學(xué)內(nèi)容相對(duì)落后

目前，《生物信息學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容嚴(yán)重落后于生物信息學(xué)科的發(fā)展。隨著生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的高速發(fā)展，產(chǎn)生了大量可應(yīng)用的生物學(xué)數(shù)據(jù)，并激發(fā)了科研人員從事生物信息學(xué)研究的熱情，產(chǎn)生了大量生物信息學(xué)新技術(shù)、新方法。然而該課程的教學(xué)內(nèi)容更新過于遲緩，仍然以傳統(tǒng)的理論知識(shí)為基礎(chǔ)，內(nèi)容只有陳舊機(jī)器學(xué)習(xí)方法和簡單相關(guān)軟件的應(yīng)用。可想而知，其中涵蓋的知識(shí)點(diǎn)是十分少的，這必然會(huì)限制學(xué)生的發(fā)展，大大不利于其對(duì)生物信息知識(shí)的運(yùn)用，從而制約了《生物信息學(xué)》教學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步。

1.2 教學(xué)方法有待提高

目前，《生物信息學(xué)》課程的教學(xué)仍然遵循傳統(tǒng)方法，以教師和教材為中心，絲毫不重視對(duì)學(xué)生科研創(chuàng)新性思維能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。相對(duì)于該學(xué)科的復(fù)雜性來說，學(xué)生對(duì)具體分析方法的認(rèn)識(shí)和理解嚴(yán)重不足。雖然現(xiàn)有課程也有少量科研實(shí)踐內(nèi)容，但課時(shí)太少，內(nèi)容簡單，無系統(tǒng)化和完整性可言。

1.3 科研成果轉(zhuǎn)化教學(xué)有待深化

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，生物信息學(xué)在發(fā)現(xiàn)與識(shí)別人類疾病基因，研究基因與蛋白質(zhì)的表達(dá)和功能，闡明疾病發(fā)生的遺傳背景和分子機(jī)制等方面取得了巨大的科研成果。如何將這些科研成果轉(zhuǎn)化到教學(xué)中仍然是《生物信息學(xué)》教學(xué)所面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。目前，《生物信息學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容與科研應(yīng)用內(nèi)容嚴(yán)重脫節(jié)，缺乏理論教學(xué)與科研實(shí)踐的有效整合，導(dǎo)致學(xué)生不能講所學(xué)理論知識(shí)快速應(yīng)用于科研實(shí)踐。

因此，在《生物信息學(xué)》課程教學(xué)中，全面實(shí)施科學(xué)研究性教學(xué)，及時(shí)進(jìn)行知識(shí)更新，了解前沿動(dòng)態(tài)，掌握新方法，保持內(nèi)容的先進(jìn)性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與創(chuàng)新思維至關(guān)重要。

2 科研教學(xué)一體化模式的方法與實(shí)踐

當(dāng)前我國高校的人才培養(yǎng)模式已轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力為主。因此，《生物信息學(xué)》科研教學(xué)一體化模式應(yīng)該考慮以下內(nèi)容：如何將科研成果融入到教學(xué)實(shí)踐中，及時(shí)補(bǔ)充更新教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、傳統(tǒng)與現(xiàn)代的銜接，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)代科技的同步發(fā)展，從而提高學(xué)生理論和科研實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合的能力。

2.1 科研成果與教學(xué)內(nèi)容密切結(jié)合

教師在開展生物信息學(xué)教學(xué)時(shí)，首先，不僅要緊跟學(xué)科發(fā)展方向，隨時(shí)對(duì)知識(shí)體系進(jìn)行補(bǔ)充和完善，還要通過了解國際前沿動(dòng)態(tài)，掌握新方法、新工具，來幫助學(xué)生確定研究課題，明確研究方案，簡化數(shù)據(jù)分析，縮短研究時(shí)間，加強(qiáng)分析深度，從而達(dá)到提高研究的可靠性和成功率的目的。還可以避免學(xué)生少走彎路，重復(fù)前人研究。其次，要及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，將新知識(shí)傳授給學(xué)生。同時(shí)，也要在教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的科研興趣，鼓勵(lì)學(xué)生通過各種途徑自覺地關(guān)注生物信息學(xué)發(fā)展動(dòng)態(tài)，拓寬自己的知識(shí)面。最后，要改變傳統(tǒng)的以教材為中心的生物信息學(xué)教學(xué)模式，將科研成果穿插于主線內(nèi)容介紹中，及時(shí)補(bǔ)充更新教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、傳統(tǒng)與現(xiàn)代的銜接，使教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)代科技同步發(fā)展。

在課程教學(xué)中，除了生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、算法等內(nèi)容外，還需要增加閱讀最新文獻(xiàn)、加強(qiáng)教師與學(xué)生互動(dòng)、復(fù)現(xiàn)最新科研案例等內(nèi)容。同時(shí)，教師將與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的科研實(shí)踐問題貫穿于主要教學(xué)內(nèi)容中，并圍繞科研實(shí)踐布置作業(yè)和安排考核。通過不斷的科研案例分析與實(shí)踐，將基本能力的培養(yǎng)貫穿于課堂教學(xué)中，并在授課對(duì)象的課程研究實(shí)踐報(bào)告中加以集中體現(xiàn)。學(xué)生更容易對(duì)應(yīng)用性強(qiáng)的內(nèi)容產(chǎn)生興趣，這將十分有助于學(xué)生創(chuàng)新思維能力和科研實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

2.2 科研成果應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)生物信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院成立于2003年，是國內(nèi)最早開設(shè)《生物信息學(xué)》課程的單位之一。自我院成立來，在校領(lǐng)導(dǎo)和院領(lǐng)導(dǎo)帶領(lǐng)下，我院在科研方面取得了長足的進(jìn)步，在國際SCI檢索的多個(gè)雜志發(fā)表高水平文章，如《bioinformatics》《Nucleic Acids Res》《plos one》《BMC bioinformatics》《BMC system biology》《Briefing in bioinformatics》《Genomics》《Gene》、《FEBS letter》等，取得了國內(nèi)外的一致好評(píng)。這些科研成果為生物信息學(xué)科研轉(zhuǎn)化教學(xué)提供了大量科研案例。本課程主要由我院骨干教師承擔(dān)，每位教師都有自己的科研成果。教師將自身的科研工作經(jīng)驗(yàn)和科研成果按照提出問題、選題、數(shù)據(jù)、方法、結(jié)果解釋給學(xué)生講解，指導(dǎo)學(xué)生自己實(shí)踐，加強(qiáng)學(xué)生的能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生積極性，進(jìn)而提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。通過這種教學(xué)方法，使學(xué)生熟練掌握應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)和應(yīng)用軟件對(duì)生物學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與實(shí)踐：如讓學(xué)生牢掌握借助搜索工具查找核算數(shù)據(jù)庫的方法，利用序列比對(duì)軟件對(duì)基因序列相似性進(jìn)行比較，預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能信息，識(shí)別復(fù)雜疾病相關(guān)基因及通路等相關(guān)問題。

因此，在《生物信息學(xué)》課程教學(xué)中，隨時(shí)進(jìn)行知識(shí)更新，掌握最新的前沿動(dòng)態(tài)，保持教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性與科學(xué)性，實(shí)現(xiàn)科研教學(xué)一體化模式在《生物信息學(xué)》課程改革中至關(guān)重要。通過科研教學(xué)一體化模式的教學(xué)方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力，為今后走向工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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