李坤平，潘天玲

（廣東藥科大學(xué)，廣東 廣州 510006）

與現(xiàn)代分子生物學(xué)全面融合是當(dāng)前生物醫(yī)藥發(fā)展的顯著特征。隨著各種高通量測(cè)序技術(shù)和儀器分析技術(shù)的不斷發(fā)展，生物醫(yī)藥研究數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。常見(jiàn)的大鼠、小鼠等模式動(dòng)物和人類(lèi)自身研究數(shù)據(jù)，包括基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、脂質(zhì)組學(xué)和糖組學(xué)等多組學(xué)數(shù)據(jù)以及小分子結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)、化合物活性與毒性、蛋白結(jié)構(gòu)與活性位點(diǎn)、藥物代謝等大規(guī)模實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等已成為人類(lèi)疾病和藥物研發(fā)的基礎(chǔ)資源，同樣也是醫(yī)藥類(lèi)碩士研究生學(xué)習(xí)和開(kāi)展課題研究必需的參考資料。面對(duì)海量的數(shù)據(jù)資源，以生物醫(yī)藥大數(shù)據(jù)研究為核心的生物信息學(xué)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)代生物醫(yī)藥研究不可或缺的支撐。

生物信息學(xué)作為一門(mén)發(fā)展迅速的交叉學(xué)科，其概念對(duì)許多研究生而言并不陌生，但對(duì)其核心研究?jī)?nèi)容和常用的研究方法、技術(shù)，大家卻知之甚少[1-2]。結(jié)合當(dāng)下生物醫(yī)藥大數(shù)據(jù)時(shí)代特征，嘗試將生物信息學(xué)列為醫(yī)藥類(lèi)碩士研究生的通識(shí)教育課程，并在研究生培養(yǎng)過(guò)程中進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，現(xiàn)將一些體會(huì)整理如下，以期讓醫(yī)藥類(lèi)碩士研究生得到更好的發(fā)展。

1 生物信息學(xué)通識(shí)教育的教學(xué)內(nèi)容

生物信息學(xué)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫(kù)種類(lèi)繁多，功能各異，面向生物醫(yī)藥研究的各個(gè)領(lǐng)域，但最核心的依然是各種類(lèi)型的生物大分子序列（DNA、RNA、蛋白質(zhì)）信息。在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，了解和認(rèn)識(shí)當(dāng)前主要的數(shù)據(jù)平臺(tái)和分析工具，掌握數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、整理分析的常用方法，將會(huì)給生物醫(yī)藥研究提供豐富的知識(shí)借鑒，這也是醫(yī)藥類(lèi)碩士研究生應(yīng)該具備的基本科研素養(yǎng)之一。

在生物信息學(xué)通識(shí)教育課教學(xué)實(shí)踐中，我們將“網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺(tái)的認(rèn)識(shí)”作為基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容，其包括：（1）美國(guó)國(guó)立生物技術(shù)信息中心NCBI的GenBank國(guó)際核酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)；（2）U－niprot蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)；（3）HMDB 代謝物數(shù)據(jù)庫(kù)；（4）METLIN（Scripps Research Institute）代謝物質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)等。上述數(shù)據(jù)平臺(tái)大多對(duì)全球科研工作者、教育工作者以及學(xué)生等提供免費(fèi)服務(wù)，是醫(yī)藥類(lèi)碩士研究生教育和科研極好的網(wǎng)絡(luò)資源。

同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)工具的選擇與學(xué)習(xí)也是生物信息學(xué)通識(shí)教育的核心內(nèi)容之一。生物信息學(xué)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)工具種類(lèi)繁多，對(duì)于基本生物信息學(xué)的分析，包括核酸序列中基因的發(fā)現(xiàn)、酶切位點(diǎn)和開(kāi)放閱讀框分析、編碼蛋白理化性質(zhì)預(yù)測(cè)、二級(jí)結(jié)構(gòu)分析、信號(hào)肽分析、蛋白質(zhì)保守結(jié)構(gòu)域分析、跨膜區(qū)預(yù)測(cè)、亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)和三維同源建模等均有較多的在線(xiàn)工具。在教學(xué)過(guò)程中，我們主要對(duì)歐洲生物信息學(xué)研究所和丹麥技術(shù)大學(xué)生物信息學(xué)中心等提供的在線(xiàn)分析程序進(jìn)行了介紹。此外，也將一些常用離線(xiàn)分析軟件，例如 Mega 6、DNAMAN 8、BioEdit等進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。除此之外，對(duì)于可免費(fèi)獲取的生物信息學(xué)深度學(xué)習(xí)軟件，例如MetaboAnalyst 3.0、Cytoscape 3.6.0以及OmicShare，也進(jìn)行了初步介紹。另外，對(duì)于與生物信息學(xué)發(fā)展密不可分的R語(yǔ)言的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，我們也向?qū)W生做了簡(jiǎn)單介紹。當(dāng)然，生物信息學(xué)發(fā)展日新月異，各種新工具層出不窮，教學(xué)內(nèi)容不可能全都涉及，而作為一門(mén)面向碩士研究生的通識(shí)教育課程，主要是希望起到一個(gè)引導(dǎo)作用，培養(yǎng)碩士研究生相關(guān)方面的基本知識(shí)素養(yǎng)。

2 生物信息學(xué)通識(shí)教育的教學(xué)方法

在教學(xué)實(shí)踐中，我們將生物信息學(xué)課程的總學(xué)時(shí)設(shè)置為18學(xué)時(shí)，計(jì)1學(xué)分。此課程以小組討論式教學(xué)為主，不單獨(dú)設(shè)置實(shí)驗(yàn)課程，而根據(jù)教學(xué)需要，隨時(shí)進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)操作演示及練習(xí)。這樣的教學(xué)模式雖然進(jìn)度稍慢，但對(duì)于所講內(nèi)容，都經(jīng)過(guò)學(xué)生親自操作，并且對(duì)課程所涉及的內(nèi)容都提供網(wǎng)絡(luò)資源和鏈接，學(xué)生能獲取詳細(xì)資料，對(duì)所需軟件能實(shí)時(shí)下載安裝，這些都給他們后續(xù)的課題研究和學(xué)習(xí)、論文寫(xiě)作等打下了良好的基礎(chǔ)。

與此同時(shí)，借助我校毗鄰廣州生物島（島上生物信息技術(shù)公司眾多）的優(yōu)勢(shì)，在課程教學(xué)期間，邀請(qǐng)生物信息技術(shù)服務(wù)公司技術(shù)支持或項(xiàng)目工程師來(lái)校舉辦專(zhuān)題講座，一方面，讓學(xué)生熟悉最新的生物信息學(xué)發(fā)展動(dòng)態(tài)；另一方面，加深學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)技術(shù)服務(wù)市場(chǎng)供給側(cè)的了解，為他們?cè)诤笃谡n題研究中遇到問(wèn)題提供可咨詢(xún)的渠道。

3 生物信息學(xué)通識(shí)教育教學(xué)實(shí)踐與體會(huì)

3.1 以科研項(xiàng)目為基礎(chǔ)的案例式教學(xué)效果好

由于生物信息學(xué)課程任課教師在其承擔(dān)的科研項(xiàng)目中都涉及生物信息學(xué)分析內(nèi)容，因此，我們要求教師基于自身承擔(dān)的科研項(xiàng)目進(jìn)行案例式教學(xué)。從教師和學(xué)生的反饋來(lái)看，效果較好。在案例式教學(xué)中，一方面，任課教師對(duì)所需進(jìn)行的生物信息學(xué)分析思路和方法都很熟悉，能更好地開(kāi)展教學(xué)；另一方面，學(xué)生能感受到生物信息學(xué)在生物醫(yī)藥科研中的重要作用。

3.2 課堂討論與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐結(jié)合能促進(jìn)教學(xué)轉(zhuǎn)化

生物信息學(xué)課程教學(xué)離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)，因此，要求教師從自身科研項(xiàng)目中篩選合適的內(nèi)容，比如，對(duì)某一候選基因進(jìn)行生物信息學(xué)分析、對(duì)某一組差異表達(dá)基因和差異代謝物數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分析等，先組織學(xué)生討論，再引導(dǎo)學(xué)生一步一步實(shí)踐操作，讓他們親身經(jīng)歷并積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，為后期獨(dú)立開(kāi)展課題研究打下基礎(chǔ)。

3.3 合理的課后作業(yè)能強(qiáng)化課堂學(xué)習(xí)效果

在教學(xué)實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，面對(duì)海量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)資源，要使學(xué)生學(xué)會(huì)有效甄別，僅靠有限的課堂學(xué)時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。合理布置課后作業(yè)，例如讓學(xué)生結(jié)合專(zhuān)業(yè)進(jìn)行有針對(duì)性的生物信息學(xué)分析訓(xùn)練，對(duì)強(qiáng)化課堂學(xué)習(xí)效果有很好的促進(jìn)作用。

4 結(jié)語(yǔ)

生活在生物醫(yī)藥大數(shù)據(jù)時(shí)代，生物信息學(xué)對(duì)生物醫(yī)藥研究的重要性日益凸顯，社會(huì)和行業(yè)發(fā)展對(duì)醫(yī)藥類(lèi)碩士研究生生物信息學(xué)素養(yǎng)的要求也不斷提高[3-5]。我們?cè)谡n程教學(xué)中不斷探索實(shí)踐，已形成了具有一定特色的生物信息學(xué)通識(shí)教育教學(xué)方法，這為今后培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型生物醫(yī)藥人才奠定了基礎(chǔ)。