王文棟 張浩婷 崔若彤 郝敏 馬立飛 常曉彤

摘 要 隨著人類基因組計(jì)劃的完成，高通量技術(shù)的誕生以及大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨，生物信息學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要性日益凸顯。生物信息學(xué)是利用計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)和生物學(xué)相關(guān)技術(shù)和方法解決生命科學(xué)領(lǐng)域問(wèn)題的新興交叉學(xué)科，貼合前沿科學(xué)，更新迅速。本文探討了在大數(shù)據(jù)時(shí)代下，醫(yī)學(xué)院校生物信息學(xué)專業(yè)教學(xué)以科研為導(dǎo)向的方法形成過(guò)程和實(shí)踐策略，有助于提高生物信息學(xué)專業(yè)教學(xué)質(zhì)量，更好的實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)生物信息學(xué)復(fù)合型人才的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞 大數(shù)據(jù) 生物信息學(xué) 科研 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

生物信息學(xué)（Bioinformatics）是一門(mén)利用計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)和生物學(xué)相關(guān)技術(shù)和方法，對(duì)生物信息進(jìn)行采集、處理、儲(chǔ)存、傳播、分析和解釋，旨在解決生命科學(xué)領(lǐng)域問(wèn)題的新興交叉學(xué)科，與基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和功能基因組學(xué)密切相關(guān)。隨著人類基因組計(jì)劃的完成，高通量技術(shù)的誕生以及大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨，生物信息學(xué)的內(nèi)容逐步完善，已經(jīng)成為科學(xué)研究的重要工具。

目前，生物信息學(xué)在基因功能研究、蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、藥物設(shè)計(jì)、法醫(yī)學(xué)鑒定等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，國(guó)內(nèi)外研究成果顯著，通過(guò)高通量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的挖掘、分析，有助于尋找分子治療靶點(diǎn)，加快人類疾病研究及臨床治療的進(jìn)程，為精準(zhǔn)醫(yī)療的實(shí)現(xiàn)提供有效的數(shù)據(jù)平臺(tái)和信息。由此可見(jiàn)，醫(yī)學(xué)院校開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)專業(yè)必不可少。生物信息學(xué)是交叉學(xué)科，并且要求有很強(qiáng)的實(shí)踐性和進(jìn)展性，對(duì)專業(yè)人才的要求較高，使得該專業(yè)在醫(yī)學(xué)院校教學(xué)方面出現(xiàn)了困難。我們針對(duì)生物信息學(xué)專業(yè)在醫(yī)學(xué)院校開(kāi)展中存在的問(wèn)題進(jìn)行了教學(xué)探索并提出了一些解決辦法，結(jié)合教師的科研課題、將醫(yī)院方面的科研成果引入日常教學(xué)，成立學(xué)生科研實(shí)踐創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)小組，施行導(dǎo)師制等方式，及時(shí)補(bǔ)充、更新教學(xué)內(nèi)容，貼合前沿技術(shù)，有助于真正培養(yǎng)學(xué)生利用生物信息學(xué)知識(shí)解決生命科學(xué)領(lǐng)域問(wèn)題的實(shí)操能力和綜合分析問(wèn)題的能力。

1醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)課程主要困難分析

1.1教學(xué)進(jìn)度安排不合理

生物信息學(xué)興起較晚，發(fā)展時(shí)間短暫，存在一些關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的學(xué)科安排不合理的問(wèn)題。以本院校為例，以概率論課程為基礎(chǔ)的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程卻與概率論課程開(kāi)設(shè)在同一學(xué)期，可能導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法理解生物統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)。另外，課時(shí)影響也十分關(guān)鍵，由于國(guó)內(nèi)對(duì)于專業(yè)總課時(shí)的限制，會(huì)壓縮某些課程的教學(xué)安排課時(shí)，這導(dǎo)致教師將在有限的課時(shí)中灌輸大量的課程內(nèi)容，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，降低了教學(xué)質(zhì)量。

1.2教材不全面

生物信息學(xué)作為交叉學(xué)科，其所培養(yǎng)出的人才所需知識(shí)范圍較廣，其所需方法與技術(shù)在不斷變化，但是，目前國(guó)內(nèi)教材單一，更新不及時(shí)，無(wú)法滿足培養(yǎng)復(fù)合型人才的需求，且多數(shù)教材由國(guó)外引進(jìn)，翻譯等過(guò)程周期較長(zhǎng)，導(dǎo)致出版速度跟不上日新月異的生物信息學(xué)。另外，國(guó)內(nèi)外教學(xué)方式和文化背景不同，大多數(shù)教材對(duì)國(guó)內(nèi)學(xué)生不適用。

1.3教師專業(yè)背景薄弱

目前從事生物信息學(xué)專業(yè)教學(xué)的教師擅長(zhǎng)生物方面的研究，對(duì)于計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)等方面的專業(yè)知識(shí)的教學(xué)需借助外學(xué)院教師完成，這也造成了部分教師在教授課程時(shí)無(wú)法將生物學(xué)、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)完整的聯(lián)系起來(lái)，導(dǎo)致學(xué)生掌握的知識(shí)不連貫，不全面。

1.4實(shí)踐教學(xué)稀缺

生物信息學(xué)專業(yè)實(shí)踐性較強(qiáng)，通過(guò)實(shí)踐能引導(dǎo)學(xué)生將書(shū)本知識(shí)和實(shí)際情況相結(jié)合，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)尤為重要。但是目前的實(shí)踐教學(xué)體系有待完善，在某些開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)專業(yè)的院校沒(méi)有投入大量資金在生物信息學(xué)實(shí)踐教學(xué)研究中，缺乏實(shí)驗(yàn)器材，實(shí)踐次數(shù)較少，生物信息學(xué)的實(shí)踐教學(xué)條件得不到保障。

2生物信息學(xué)教學(xué)方法探索

2.1合理安排教學(xué)進(jìn)度

首先將基礎(chǔ)課程安排在大一大二年級(jí)，夯實(shí)基礎(chǔ);將生物信息學(xué)專業(yè)課程定位在大三學(xué)生，此外應(yīng)避免將關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的學(xué)科安排在一個(gè)學(xué)期，以免發(fā)生課程沖突。其次應(yīng)增加一定的課時(shí)，由于生物信息學(xué)涵蓋知識(shí)面廣泛，教師需要更多時(shí)間去講授，而學(xué)生也需要更多的時(shí)間去理解并掌握。

2.2設(shè)置獨(dú)特的教材體系

綜合國(guó)內(nèi)外的各類教材，取其精華并且結(jié)合醫(yī)學(xué)院校自身辦學(xué)條件和學(xué)生的專業(yè)知識(shí)素養(yǎng)，創(chuàng)建一個(gè)適合本校學(xué)生的具有本校特色的教材體系。結(jié)合前沿技術(shù)及時(shí)更新教材內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注國(guó)內(nèi)外最新的科研方向，在教材中予以補(bǔ)充。

2.3改善教師教學(xué)方式

2.3.1采用PBL教學(xué)模式

教師改用PBL教學(xué)模式，將學(xué)生按照能力和興趣合理地分組，并在課堂上提出疑問(wèn)，布置任務(wù)，學(xué)生通過(guò)自身基礎(chǔ)和查閱文獻(xiàn)，各小組進(jìn)行討論，探索，完成任務(wù)，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教師則對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，向他們提出進(jìn)一步的提高方向。學(xué)生在此過(guò)程中，增加了創(chuàng)新思維與創(chuàng)造力。同時(shí)教師也應(yīng)加強(qiáng)和學(xué)生的交流，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

2.3.2經(jīng)常性利用多媒體與學(xué)習(xí)軟件

生物信息學(xué)跟新較快，這就要求教師與時(shí)俱進(jìn)，關(guān)注國(guó)內(nèi)外科研熱點(diǎn)，制作PPT，并利用多媒體或?qū)W習(xí)軟件展示給學(xué)生，化抽象為具體，使課程通俗易懂，從而加深學(xué)生（下轉(zhuǎn)第4頁(yè)）（上接第1頁(yè)）對(duì)課程的掌握程度。

2.4增加實(shí)踐教學(xué)

學(xué)校投入合適的資金用于給學(xué)生創(chuàng)造良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，加設(shè)實(shí)踐課程，有條件的院?？梢蚤_(kāi)放計(jì)算機(jī)教室，引導(dǎo)學(xué)生課下進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)。同時(shí)學(xué)生也應(yīng)合理的利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)，在線上尋找教學(xué)資源，為實(shí)驗(yàn)增加個(gè)人知識(shí)儲(chǔ)備。

2.5施行導(dǎo)師制

生物信息學(xué)專業(yè)在醫(yī)學(xué)院校屬于小專業(yè)，學(xué)生人數(shù)相對(duì)較少，適合采用導(dǎo)師制模式，每3-5個(gè)學(xué)生一組，參與教師課題，以醫(yī)學(xué)知識(shí)背景為基礎(chǔ)，以疾病相關(guān)的基因、蛋白質(zhì)作為研究的主體，利用生物信息學(xué)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、分析，發(fā)表論文，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，發(fā)揮主動(dòng)性和積極性，在實(shí)踐操作中，形成科研與教學(xué)的融合。

2.6成立大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地

搭建大學(xué)生“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)——即雙創(chuàng)”載體，成立雙創(chuàng)基地，組織學(xué)生圍繞不同疾病的差異表達(dá)基因進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和互作網(wǎng)絡(luò)分析，構(gòu)建多種疾病治療靶基因數(shù)據(jù)庫(kù)，由專業(yè)教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)操，申報(bào)國(guó)家級(jí)、省級(jí)和校級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，并指導(dǎo)學(xué)生完成論文發(fā)表，完成知識(shí)成果轉(zhuǎn)化。

3結(jié)語(yǔ)

目前，生物信息學(xué)已滲透到生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的研究中，同時(shí)已逐漸成為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)常用的技術(shù)手段之一。通過(guò)對(duì)醫(yī)學(xué)院校生物信息學(xué)專業(yè)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了剖析、探討，并提出了相應(yīng)的解決方法，以期完善生物信息學(xué)的教學(xué)體系，在今后的教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)出更多高素質(zhì)的復(fù)合型人才。

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