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生物信息學(xué)產(chǎn)生的背景范文第1篇

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué);教學(xué)改革;師范院校

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）36-0134-02

生物信息學(xué)（Bioinformatics）的發(fā)展與上世紀(jì)90年代人類(lèi)基因組計(jì)劃的啟動(dòng)密切相關(guān)，它綜合運(yùn)用生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和數(shù)學(xué)等多方面知識(shí)與方法來(lái)闡明和理解大量生物數(shù)據(jù)所包含的生物學(xué)意義。生物信息學(xué)已成為當(dāng)今生命科學(xué)的重大前沿領(lǐng)域之一，是生命科學(xué)研究中重要的、不可或缺的研究工具。

我校生物信息學(xué)課程開(kāi)設(shè)較晚，所以課程教學(xué)仍處于探索階段，尚未形成成熟的課程體系。本文針對(duì)本校學(xué)生的需求、課堂教學(xué)反饋等情況對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等多方面開(kāi)展了改革與實(shí)踐，以期提高教學(xué)的質(zhì)量和效果，培養(yǎng)全面發(fā)展的人才。

一、生物信息學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀

（一）教材較多，因此難以選擇一本適合的教材

生物信息學(xué)教材很多，有些教材側(cè)重于生物信息學(xué)理論和算法，如許忠能主編的《生物信息學(xué)》對(duì)生物信息學(xué)的理論和算法講解詳細(xì)，但是對(duì)于師范院校生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)的本科生而言較為深?yuàn)W，不易理解;有些教材側(cè)重于生物信息學(xué)軟件使用，學(xué)生對(duì)于軟件分析所需要的背景知識(shí)掌握不夠，即使能夠運(yùn)用軟件，卻不能正確分析和理解所得到的分析結(jié)果;由于生物信息學(xué)發(fā)展較快，教材更新速度相對(duì)較慢，一些新的生物信息學(xué)知識(shí)未能及時(shí)納入到已出版的教材中，而且有些書(shū)中所講的數(shù)據(jù)庫(kù)資源早已停用，有些軟件及其應(yīng)用也早已更新版本。

（二）學(xué)生理論基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習(xí)主動(dòng)性不夠

雖然這門(mén)課程在我校是專(zhuān)業(yè)選修課程，考核方式以考查為主，但是選修這門(mén)課程的學(xué)生都對(duì)生物信息學(xué)有濃厚的興趣。這門(mén)課程開(kāi)設(shè)在大三下學(xué)期，很多同學(xué)尚未開(kāi)展或即將畢業(yè)課題設(shè)計(jì)，希望通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)對(duì)畢業(yè)論文或?qū)?lái)考研深造有所幫助。然而在學(xué)習(xí)過(guò)程中，由于對(duì)分子生物學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)等理論知識(shí)掌握不扎實(shí)，并且對(duì)學(xué)科前沿進(jìn)展關(guān)注不夠，很少閱讀實(shí)驗(yàn)性論文，在學(xué)習(xí)生物信息學(xué)相關(guān)理論知識(shí)時(shí)理解困難，而且對(duì)于如何將生物信息學(xué)應(yīng)用于實(shí)際的課題研究也感到困惑。

（三）學(xué)生英語(yǔ)基礎(chǔ)不同，學(xué)習(xí)過(guò)程中容易產(chǎn)生消極情緒

要學(xué)好生物信息學(xué)，離不開(kāi)大量專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)的閱讀，尤其是外文文獻(xiàn)，追蹤學(xué)科前沿研究進(jìn)展，這就需要具備一定的專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)基礎(chǔ)。此外，很多生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)以及應(yīng)用軟件都是全英文的，涉及專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)詞匯較多。由于學(xué)生的英語(yǔ)基礎(chǔ)不同，在學(xué)習(xí)過(guò)程中有些學(xué)生感覺(jué)專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)閱讀和理解方面較吃力，容易產(chǎn)生畏難情緒。

二、教學(xué)改革與實(shí)踐

（一）修改教學(xué)大綱，理論與實(shí)踐結(jié)合

生物信息學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，僅僅靠教師單一的講解理論和軟件的使用方法學(xué)生是很難理解和掌握的，因此在教學(xué)過(guò)程中要理論和上機(jī)實(shí)踐結(jié)合。教學(xué)大綱中原36學(xué)時(shí)為理論24學(xué)時(shí)、上機(jī)實(shí)踐12學(xué)時(shí)。考慮到我校學(xué)生學(xué)習(xí)該門(mén)課程的實(shí)際需求，強(qiáng)化實(shí)踐運(yùn)用，將理論和上機(jī)實(shí)踐課時(shí)均調(diào)整為18學(xué)時(shí)，學(xué)生在實(shí)踐的過(guò)程中帶著問(wèn)題主動(dòng)去思考，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，更好地去理解生物信息學(xué)的理論知識(shí)。原教學(xué)大綱中理論課學(xué)習(xí)結(jié)束后再進(jìn)行上機(jī)實(shí)踐，但是教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)理論課信息量大，有些知識(shí)學(xué)生初次接觸沒(méi)有較好地理解，或者當(dāng)時(shí)能夠理解，但過(guò)了一段時(shí)間后再進(jìn)行上機(jī)實(shí)踐時(shí)又要重新學(xué)習(xí)。在課程安排方面，調(diào)整為一個(gè)章節(jié)的理論課學(xué)習(xí)結(jié)束后開(kāi)設(shè)相應(yīng)的上機(jī)實(shí)踐，通過(guò)實(shí)際操作練習(xí)有利于鞏固所學(xué)理論知識(shí)，學(xué)生也比較喜歡這樣的教學(xué)方式。

（二）調(diào)整教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

生物信息學(xué)內(nèi)涵廣泛，應(yīng)用領(lǐng)域廣，但是生物信息學(xué)在不同研究領(lǐng)域中的研究?jī)?nèi)容和應(yīng)用程度有所不同。選修本課程的學(xué)生都是生物學(xué)背景，主要希望運(yùn)用生物信息學(xué)知識(shí)去解釋課題研究中的生物學(xué)問(wèn)題。考慮到本科生理論知識(shí)基礎(chǔ)相對(duì)較弱，很多學(xué)生尚未開(kāi)展課題研究，因此應(yīng)該在有限的學(xué)時(shí)里讓學(xué)生掌握與專(zhuān)業(yè)需求相關(guān)的生物信息學(xué)知識(shí)和實(shí)用技術(shù)，教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)要根據(jù)本校學(xué)生特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化、精簡(jiǎn)。例如多序列比對(duì)算法、馬爾科夫模型等涉及數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)知識(shí)，可以簡(jiǎn)要介紹，但不做深入的講解。理論和上機(jī)實(shí)踐部分主要介紹生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)資源、序列比對(duì)、核酸序列分析、系統(tǒng)進(jìn)化分析、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與預(yù)測(cè)，同時(shí)理論部分還包括生物芯片、高通量測(cè)序技術(shù)、介紹生物信息學(xué)的前沿進(jìn)展。此外，還結(jié)合學(xué)生的需求在上機(jī)實(shí)踐課中增加了引物設(shè)計(jì)內(nèi)容。

課堂教學(xué)內(nèi)容并不拘泥于一套教材，而是根據(jù)講授的章節(jié)選擇該章節(jié)適合的2～3套教材綜合講解，最終形成適合我校學(xué)生學(xué)習(xí)的講義。例如在講系統(tǒng)進(jìn)化發(fā)育時(shí)，理論講解選擇由Masatoshi Nei和Sudhir Kumar編寫(xiě)的高等教育出版社出版的《分子進(jìn)化與系統(tǒng)發(fā)育》和蔡祿編寫(xiě)的《生物信息學(xué)教程》，上機(jī)實(shí)踐選擇吳祖建等編寫(xiě)的《生物信息學(xué)分析實(shí)踐》。

（三）教學(xué)與科研相結(jié)合，學(xué)以致用

生物信息學(xué)有很多分析軟件，應(yīng)用很廣，即使是分章節(jié)按照序列比對(duì)、核酸序列分析、系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)構(gòu)建等給學(xué)生逐一講解相關(guān)的算法和實(shí)際的應(yīng)用，學(xué)生仍然感覺(jué)知識(shí)零散，信息量太大難以掌握，容易產(chǎn)生畏難情緒而導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性不高。有些應(yīng)用軟件學(xué)生即使有所了解，卻又不知道在科研中如何運(yùn)用。所以在教學(xué)過(guò)程中，我們以課題研究為例，再結(jié)合相關(guān)的文獻(xiàn)來(lái)進(jìn)行講解。例如選擇DNA條形碼開(kāi)展物種鑒定為例，讓學(xué)生去查閱相關(guān)文獻(xiàn)，如DNA條形碼在中藥材混偽品鑒定中的應(yīng)用、DNA條形碼在肉制品摻假中的鑒定等。這個(gè)課題應(yīng)用性強(qiáng)，對(duì)本科生而言閱讀專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)的難度相對(duì)較小，僅涉及DNA提取、PCR擴(kuò)增等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在學(xué)生理解課題背景知識(shí)的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生重點(diǎn)看文獻(xiàn)中涉及的生物信息學(xué)相關(guān)知識(shí)，要求學(xué)生下載文獻(xiàn)中涉及的基因序列，根據(jù)下載的序列用MEGA軟件進(jìn)行序列比對(duì)，計(jì)算遺傳距離，同時(shí)利用MEGA軟件構(gòu)建NJ樹(shù)。這個(gè)過(guò)程就把生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)、序列比對(duì)、系統(tǒng)發(fā)育分析等幾個(gè)章節(jié)的教學(xué)知識(shí)串聯(lián)起來(lái)，學(xué)生就知道為什么要下載序列、做序列比對(duì)，更好地理解系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)構(gòu)建的原理及意義。同時(shí)，也促進(jìn)了學(xué)生閱讀專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)，尤其是外文文獻(xiàn)，增加專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)詞匯量，主動(dòng)關(guān)注學(xué)科前沿發(fā)展動(dòng)態(tài)，更好的利用生物信息開(kāi)展課題研究，做到學(xué)以致用。

（四）改革教學(xué)手段和教學(xué)方法

生物信息學(xué)理論教學(xué)中往往是教師主講、學(xué)生聽(tīng)，學(xué)生被動(dòng)接受，這種“灌輸式”的學(xué)習(xí)讓學(xué)生感覺(jué)枯燥乏味，教學(xué)效果較差。教學(xué)時(shí)應(yīng)突出學(xué)生的主體地位，教師起主導(dǎo)作用，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，參與課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。例如講解生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)資源時(shí)，可以布置課后作業(yè)，要求學(xué)生搜索國(guó)外生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)資源，并將查閱的資料制作成PPT，下一次上課時(shí)讓學(xué)生利用PPT講解搜索情況，分享經(jīng)驗(yàn)。教師在學(xué)生講完后點(diǎn)評(píng)，鼓勵(lì)學(xué)生關(guān)注生物信息學(xué)的前沿進(jìn)展，在學(xué)習(xí)生物信息學(xué)的同時(shí)提高專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的水平。在講解生物芯片與高通量測(cè)序技術(shù)時(shí)，布置課前預(yù)習(xí)作業(yè)，針對(duì)高通量測(cè)序技術(shù)原理、應(yīng)用、數(shù)據(jù)分析等教學(xué)內(nèi)容設(shè)置幾個(gè)選題，讓學(xué)生分小組，每個(gè)小組選擇一個(gè)選題，通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料，以PPT形式在課堂上講解。學(xué)生根據(jù)講解內(nèi)容提問(wèn)，交流討論。教師根據(jù)學(xué)生的匯報(bào)內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，進(jìn)行有針對(duì)性的講解、補(bǔ)充。這樣的形式使學(xué)生主動(dòng)去探究問(wèn)題，而不是被動(dòng)地接受教師傳遞的信息，對(duì)知識(shí)的理解更加深入，學(xué)生也反饋這種教學(xué)活動(dòng)提高了學(xué)習(xí)的積極性，并留下深刻的印象。

三、結(jié)語(yǔ)

生物信息學(xué)作為一門(mén)新興學(xué)科，仍然在不斷的發(fā)展中，知識(shí)更新速度快，因此生物信息學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式應(yīng)緊跟學(xué)科前沿發(fā)展，立足學(xué)校專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)及培養(yǎng)特色，不斷摸索教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)模式上深入研究，提高教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)踐運(yùn)用綜合能力的教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]許忠能.生物信息學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[2]Masatoshi Nei，Sudhir Kumar.分子進(jìn)化與系統(tǒng)發(fā)育[M].北京：高等教育出版社，2002.

[3]蔡祿.生物信息學(xué)教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[4]吳祖建，高芳鑾，沈建國(guó).生物信息學(xué)分析實(shí)踐[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

生物信息學(xué)產(chǎn)生的背景范文第2篇

生物信息學(xué) 生物科學(xué) 實(shí)踐教學(xué)

生物信息學(xué)作為一門(mén)新興的交叉性學(xué)科，綜合生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)試圖，從大量數(shù)據(jù)中尋找具有指導(dǎo)和開(kāi)創(chuàng)性?xún)r(jià)值的依據(jù)，為生命科學(xué)研究提供必要的、有效的系統(tǒng)模擬和信息預(yù)測(cè)結(jié)果。目前，生物信息學(xué)在生物醫(yī)學(xué)、生物工程、植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、生態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)、制藥和高科技產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，產(chǎn)生巨大的影響力和推動(dòng)力。

一、生物信息學(xué)在生物科學(xué)領(lǐng)域的作用

生物科學(xué)是研究生物結(jié)構(gòu)、功能、發(fā)生和發(fā)展規(guī)律，及其與周?chē)h(huán)境關(guān)系的科學(xué)。在分子生物學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展過(guò)程中，生物科學(xué)從傳統(tǒng)的個(gè)體及群體表征研究逐步演變?yōu)閮?nèi)在分子機(jī)制的研究，隨著基因測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，生物科學(xué)領(lǐng)域的研究不僅聚焦于生物個(gè)體的內(nèi)在分子機(jī)制，同時(shí)還從大量的生物個(gè)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(duì)生命過(guò)程進(jìn)行干涉和改造。而在獲取、解析、干涉和改造的過(guò)程中扮演重要角色的就是生物信息學(xué)。

生物信息學(xué)是在生物科學(xué)領(lǐng)域各個(gè)學(xué)科發(fā)展的過(guò)程中逐步產(chǎn)生的一門(mén)綜合性學(xué)科，該學(xué)科在生物科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用極為廣泛。目前，植物基因組研究取得了重大進(jìn)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(guó)國(guó)立生物技術(shù)信息中心（NCBI）的生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)中。利用生物信息學(xué)的相關(guān)方法和技術(shù)能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)和分析，從而更好地理解和認(rèn)識(shí)植物基因組的功能，指導(dǎo)后續(xù)的科學(xué)研究和生產(chǎn)應(yīng)用。傳統(tǒng)的生物學(xué)分類(lèi)方法已經(jīng)鑒定及分類(lèi)了成千上萬(wàn)的物種，但是隨著生物科學(xué)的發(fā)展和認(rèn)知，越來(lái)越多的物種在遺傳進(jìn)化上的分類(lèi)依據(jù)較為模糊，而利用生物信息學(xué)結(jié)合傳統(tǒng)的分類(lèi)學(xué)可以更好的研究生物類(lèi)群間（植物、動(dòng)物、微生物等）的異同性、親緣關(guān)系、遺傳進(jìn)化過(guò)程和發(fā)展規(guī)律，這在當(dāng)今的生物分類(lèi)學(xué)中應(yīng)用日趨廣泛。生物信息學(xué)還可以綜合利用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)和計(jì)算機(jī)等學(xué)科對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行模擬和計(jì)算分析，探索物種間基因流動(dòng)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(fù)。此外，通過(guò)生物信息學(xué)技術(shù)構(gòu)建遺傳工程菌，降解目標(biāo)污染物的分子遺傳物質(zhì)，從而達(dá)到催化目標(biāo)污染物的降解，維護(hù)生態(tài)環(huán)境的空氣、水源、土地等質(zhì)量，也是當(dāng)今生態(tài)環(huán)境保護(hù)的新興研究方向。

二、生物信息學(xué)的學(xué)科內(nèi)容和課程要求

生物信息學(xué)主要由基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)、比較基因組學(xué)、計(jì)算生物學(xué)等學(xué)科構(gòu)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(yù)測(cè)、模擬基因及蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，對(duì)生物的遺傳基因圖譜進(jìn)行分析處理，對(duì)大量的核苷酸和氨基酸序列進(jìn)行比對(duì)分析，確定進(jìn)化地位等。從生物信息學(xué)的概念及其涉及的內(nèi)容中可以明確生物信息學(xué)不是一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科，所以要求教師在教學(xué)過(guò)程中掌握多領(lǐng)域的知識(shí)和技能，才能較好地把握該課程。

1.高等數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)

生物信息學(xué)將數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)作為主要的計(jì)算理論基礎(chǔ)，主要包括數(shù)學(xué)建模、統(tǒng)計(jì)方法、動(dòng)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(shí)別上的應(yīng)用，蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的最優(yōu)理論，DNA超螺旋結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋵W(xué)，遺傳密碼和DNA序列的對(duì)稱(chēng)性方面的群論等。因此，在生物信息學(xué)教學(xué)過(guò)程中要求教師具備數(shù)學(xué)及統(tǒng)計(jì)學(xué)的計(jì)算方法的基礎(chǔ)知識(shí)，能夠利用牛頓迭代法、線(xiàn)性方程回歸分析、矩陣求擬、最小二乘法等進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和計(jì)算，從而對(duì)基因和蛋白質(zhì)序列進(jìn)行比對(duì)、進(jìn)化分析和繪制遺傳圖譜等。

2.生物科學(xué)基礎(chǔ)

生物信息學(xué)包含的生物類(lèi)學(xué)科有，生物化學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科，基因工程、蛋白工程、生物技術(shù)等應(yīng)用學(xué)科。根據(jù)其課程特點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)生物信息學(xué)課程前需要學(xué)習(xí)生物化學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等基本生物學(xué)課程，對(duì)于基因序列、蛋白質(zhì)序列、啟動(dòng)子、非編碼區(qū)等概念有深刻的理解，同時(shí)需要對(duì)一些重要的生物學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)有一定的了解，如美國(guó)基因數(shù)據(jù)庫(kù)（GeneBank）、歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)庫(kù)（Embl）和日本核酸數(shù)據(jù)庫(kù)（DDBJ）等。此外，要求學(xué)生能夠利用生物學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)查找基因序列、蛋白質(zhì)序列、基因及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，能夠讀懂?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)中基因和蛋白質(zhì)的信息注釋?zhuān)軌蛴?jì)算蛋白質(zhì)序列的分子量和等電點(diǎn)，能夠?yàn)閿U(kuò)增特定的基因片段設(shè)計(jì)引物，能夠?qū)μ囟ㄎ锓N進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析等。

3.計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)

計(jì)算機(jī)是生物信息學(xué)的主要輔助工具，利用生物信息學(xué)研究生物系統(tǒng)的過(guò)程需要能夠熟練使用計(jì)算機(jī)對(duì)大量的生物信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，這主要包括對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行搜索（收集和篩選）、處理（編輯、整理、管理和顯示）及利用（計(jì)算、模擬）。所以，學(xué)生在學(xué)習(xí)生物信息學(xué)的過(guò)程中需要了解和掌握一些常用的生物信息學(xué)軟件，如BLAST和FASTA序列比對(duì)分析軟件，Oligo和Primer引物設(shè)計(jì)軟件，VectorNTI、DNASTAR、DNASIS等綜合分析軟件。此外，學(xué)生還需要學(xué)習(xí)和掌握一些常用的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，如正則表達(dá)式、Unix shell腳本語(yǔ)言和Perl語(yǔ)言。

利用生物信息學(xué)在處理和分析海量生物數(shù)據(jù)的過(guò)程中，計(jì)算機(jī)軟硬件資源需要配合處理分析軟件的運(yùn)行，因此要求計(jì)算機(jī)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(jìn)行輸入執(zhí)行過(guò)程，對(duì)于經(jīng)常使用Windows操作系統(tǒng)的學(xué)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)較難跨越的障礙。

三、生物信息學(xué)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)高校的生物信息學(xué)教學(xué)采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即以課堂式的理論教學(xué)為主，缺乏必要的實(shí)踐教學(xué)。理論教學(xué)模式固定、教學(xué)方法單一、教學(xué)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(kāi)展生物信息學(xué)的實(shí)踐課程教學(xué)，但多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏和專(zhuān)業(yè)相適應(yīng)的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，而開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)更無(wú)從談起。

1.教學(xué)模式固定單一

生物信息學(xué)在內(nèi)容層面涵蓋諸多學(xué)科領(lǐng)域，注重應(yīng)用性和實(shí)踐性。然而，目前大部分高校把生物信息學(xué)作為一門(mén)孤立的課程，這導(dǎo)致教師需要將大多數(shù)課程內(nèi)容壓縮到一門(mén)課程進(jìn)行教學(xué)，在有限的教學(xué)時(shí)數(shù)下灌輸大量?jī)?nèi)容，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，降低了教學(xué)質(zhì)量。再者，大多數(shù)高校僅開(kāi)展生物信息學(xué)的理論教學(xué)，忽視實(shí)踐教學(xué)過(guò)程，造成生物信息學(xué)理論與實(shí)踐內(nèi)容的脫節(jié)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)完理論知識(shí)后難以深入理解和吸收，無(wú)法將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到后續(xù)的工作和學(xué)習(xí)中，最終未能體現(xiàn)出該門(mén)課程的價(jià)值。

2.教師專(zhuān)業(yè)背景薄弱

作為一門(mén)交叉學(xué)科，生物信息學(xué)的教學(xué)要求教師具有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)、生物學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)背景。然而，目前從事生物信息學(xué)教學(xué)的教師即便具備深厚的生物學(xué)背景，但是多數(shù)教師在數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)方面較為薄弱，并不具備完整的生物信息學(xué)知識(shí)體系，對(duì)生物信息學(xué)發(fā)展趨勢(shì)也了解不多。在師資缺乏的情況下，院系開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)課程，教師為了完成教學(xué)任務(wù)，僅僅在教學(xué)中進(jìn)行介紹性的講解，在課程考查方式上通過(guò)小論文、綜述和課外活動(dòng)等方式完成該課程的學(xué)習(xí)。因此，無(wú)論是理論教學(xué)還是實(shí)踐教學(xué)均無(wú)法實(shí)現(xiàn)該課程大綱的要求，從而影響學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)課程的理解和掌握，生物信息學(xué)的實(shí)踐操作能力更無(wú)從談起。

3.實(shí)踐教學(xué)薄弱，專(zhuān)業(yè)教材缺乏

生物信息學(xué)實(shí)踐課需要學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下用計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索與使用、序列比對(duì)分析軟件的應(yīng)用、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)圖視軟件的應(yīng)用、序列拼接軟件的應(yīng)用等。但是目前，大多數(shù)高校開(kāi)設(shè)的生物信息學(xué)課程多以理論教學(xué)為主，實(shí)踐教學(xué)課時(shí)非常少或者為零，學(xué)生對(duì)于生物信息學(xué)課程的學(xué)習(xí)僅僅通過(guò)教材上抽象的文字描述進(jìn)行理解和掌握，這導(dǎo)致學(xué)生在理論課中學(xué)到的知識(shí)無(wú)法在實(shí)踐課中進(jìn)行驗(yàn)證或操作，嚴(yán)重影響了生物信息學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，也偏離了教學(xué)大綱中強(qiáng)調(diào)的重在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作能力的培養(yǎng)目標(biāo)。

另外，目前還沒(méi)有適用于生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)的生物信息學(xué)教材。國(guó)內(nèi)各大高校使用的教材多為國(guó)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(xué)的理論和方法，涉及的實(shí)踐內(nèi)容較少，學(xué)生需要具有較高的相關(guān)知識(shí)才能接受和使用這些教材。因此，部分高校在生物信息學(xué)教學(xué)過(guò)程中往往使用自家編寫(xiě)的簡(jiǎn)化教材，從而造成生物信息學(xué)教學(xué)內(nèi)容不統(tǒng)一，教學(xué)大綱混亂等情況。

4.實(shí)踐課程經(jīng)費(fèi)不足，實(shí)踐教學(xué)環(huán)境落后

當(dāng)今，許多發(fā)達(dá)國(guó)家都很重視生物信息學(xué)的教學(xué)和研究，積極開(kāi)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(xué)人才，為整個(gè)生物學(xué)的理論研究及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新（主要是醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)）提供指導(dǎo)和支撐。國(guó)內(nèi)對(duì)生物信息學(xué)的關(guān)注和認(rèn)識(shí)起步較晚，其發(fā)展落后于國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家。國(guó)家和高校對(duì)生物信息學(xué)的教學(xué)和科研資金投入力度不大，缺乏必要的儀器設(shè)備，生物信息學(xué)的實(shí)踐教學(xué)條件得不到保障，比如大多數(shù)高校的生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)沒(méi)有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室，配套軟件也相對(duì)匱乏，落后于國(guó)際發(fā)展水平。

四、生物信息學(xué)教學(xué)模式改革的探索

1.修改理論和實(shí)踐教學(xué)大綱，編寫(xiě)適用的實(shí)踐教材

根據(jù)當(dāng)今生物信息學(xué)的發(fā)展方向，制定和修改理論教學(xué)大綱，除了引物設(shè)計(jì)、基因和蛋白質(zhì)序列比對(duì)、基因和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能預(yù)測(cè)等基本內(nèi)容外，還需添加系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)分析、聚類(lèi)分析、蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)譜圖等較為綜合的內(nèi)容。另外，增加實(shí)踐教學(xué)課程比例，充實(shí)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，適當(dāng)提供科研環(huán)境，鼓勵(lì)開(kāi)展開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)。

目前國(guó)內(nèi)并沒(méi)有系統(tǒng)的、專(zhuān)業(yè)的生物信息學(xué)實(shí)踐教材，因此針對(duì)高校生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)方向的特點(diǎn)，聯(lián)合多學(xué)科領(lǐng)域（數(shù)學(xué)、生物科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)）編寫(xiě)相應(yīng)的生物信息學(xué)實(shí)踐教材，在制定、修改實(shí)踐教學(xué)大綱和編寫(xiě)教材的過(guò)程中結(jié)合學(xué)生的接受能力，由淺入深，多設(shè)實(shí)例和相關(guān)練習(xí)，使學(xué)生循序漸進(jìn)的理解和掌握生物信息學(xué)的原理和方法，掌握更多的生物信息學(xué)工具。

2.緊密聯(lián)系科研、基于實(shí)踐問(wèn)題開(kāi)展教學(xué)

通過(guò)實(shí)踐教學(xué)把生物信息學(xué)教學(xué)與科研有機(jī)結(jié)合起來(lái)，能夠促進(jìn)教學(xué)與科研的共同發(fā)展。在緊密聯(lián)系科研的過(guò)程中，采用基于問(wèn)題的教學(xué)（PBL）方法，通過(guò)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生把所學(xué)的生物信息學(xué)的知識(shí)和方法應(yīng)用于各種生物科學(xué)領(lǐng)域的科研活動(dòng)中，通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)踐技能，從而促進(jìn)教學(xué)與科研的雙重發(fā)展。例如，在生物信息學(xué)實(shí)踐教學(xué)中多加入生產(chǎn)和科研中遇到的經(jīng)典實(shí)例，鼓勵(lì)學(xué)生利用相關(guān)的生物信息學(xué)軟件及相關(guān)的理論和方法解決問(wèn)題。學(xué)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(xué)軟件和相關(guān)知識(shí)開(kāi)展課題研究。此外，專(zhuān)業(yè)教師在指導(dǎo)學(xué)生課題研究的過(guò)程中還可以發(fā)現(xiàn)理論和實(shí)踐教學(xué)的不足，不斷的完善生物信息學(xué)理論和實(shí)踐課程大綱和內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量。

3.開(kāi)展多學(xué)科實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)模式

生物信息學(xué)屬交叉學(xué)科，包含了不同領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能，為使生物信息學(xué)教學(xué)達(dá)到教學(xué)的目標(biāo)，該課程教學(xué)需要采用多學(xué)科實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)模式。

多學(xué)科實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)模式是指聯(lián)合不同領(lǐng)域、不同學(xué)科、不同專(zhuān)業(yè)的課程在教學(xué)的過(guò)程中結(jié)合生物信息學(xué)涉及到的知識(shí)和技能進(jìn)行基礎(chǔ)性、鋪墊性教學(xué)。比如，在高等數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)生物信息學(xué)的需求，適當(dāng)增加數(shù)學(xué)建模、統(tǒng)計(jì)方法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法、數(shù)據(jù)挖掘等方面的基礎(chǔ)內(nèi)容，同時(shí)，開(kāi)設(shè)實(shí)例實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)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(yīng)用原理和規(guī)則；在生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置上，尤其是實(shí)踐課程的教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合生物信息學(xué)涉及的引物設(shè)計(jì)、序列比對(duì)分析、基因及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能預(yù)測(cè)等方面開(kāi)展相應(yīng)的設(shè)計(jì)性、綜合性、開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使學(xué)生了解和掌握基本的生物信息學(xué)原理及軟件的應(yīng)用；在計(jì)算機(jī)科學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)生物信息學(xué)的需求，開(kāi)設(shè)正則表達(dá)式、Perl語(yǔ)言、R語(yǔ)言等課程學(xué)習(xí)，以及增加Linux和Unix操作系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)生物信息學(xué)前打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

值得注意的是，生物信息學(xué)課程與其他課程的開(kāi)設(shè)時(shí)間和順序需要有一定的探索和評(píng)估，對(duì)于開(kāi)設(shè)該課程的時(shí)間把握是開(kāi)展多學(xué)科實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)模式的關(guān)鍵因素。過(guò)早開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)則會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在不具備相應(yīng)學(xué)科基礎(chǔ)的條件下跨越式的接觸生物信息學(xué)，無(wú)法理解和掌握相關(guān)的知識(shí)和技能；過(guò)晚開(kāi)設(shè)則會(huì)使學(xué)生學(xué)習(xí)了相關(guān)學(xué)科知識(shí)和技能后，由于課程銜接不緊，導(dǎo)致在學(xué)習(xí)生物信息學(xué)時(shí)出現(xiàn)理解滯后和無(wú)法適應(yīng)的現(xiàn)象。因此，針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)和學(xué)科的特點(diǎn)，根據(jù)具體情況進(jìn)行統(tǒng)籌安排，使生物信息學(xué)和其他相關(guān)學(xué)科課程有很好的銜接和過(guò)渡，以確保和提高生物信息學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

五、結(jié)語(yǔ)

生物信息學(xué)是現(xiàn)代基因組學(xué)時(shí)代的開(kāi)闊者，也是生物科學(xué)研究的重要的工具和載體。針對(duì)生物信息學(xué)的特點(diǎn)，高校生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置、教學(xué)方法、教學(xué)模式和教學(xué)軟硬件等需進(jìn)行一定的改革，將多學(xué)科實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)模式運(yùn)用到生物信息學(xué)的教學(xué)實(shí)踐中，在提高教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)將更好的提升學(xué)生科研、應(yīng)用和創(chuàng)新能力。

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生物信息學(xué)產(chǎn)生的背景范文第3篇

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué)；研究生；培養(yǎng)模式

中圖分類(lèi)號(hào) G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2016）22-0120-02

隨著基因組測(cè)序技術(shù)的飛速發(fā)展，學(xué)科交叉的趨勢(shì)也越來(lái)越明顯，如生物信息學(xué)、數(shù)字醫(yī)學(xué)、金融數(shù)學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)等，交叉學(xué)科的產(chǎn)生意味著跨學(xué)科時(shí)代的到來(lái)，這是不同科學(xué)門(mén)類(lèi)領(lǐng)域?qū)W科相互滲透融合，憑借對(duì)象整合、概念移植理論滲透和類(lèi)比推理等方法，對(duì)象世界及其變化進(jìn)行體認(rèn)和再現(xiàn)后形成的新學(xué)科[1]。這就要求我們必須創(chuàng)新，鼓勵(lì)創(chuàng)新，而鼓勵(lì)創(chuàng)新需要鼓勵(lì)創(chuàng)新性人才培養(yǎng)，尤其是研究生階段的人才培養(yǎng)，因?yàn)檫@個(gè)階段的培養(yǎng)是建立在學(xué)科發(fā)展的國(guó)際前沿基礎(chǔ)上的，但在高等院校中，由于當(dāng)前研究生教育制度的“單一專(zhuān)業(yè)制”，限制了跨學(xué)科人才培養(yǎng)。然而，面對(duì)如此巨大變革，龐大的測(cè)序數(shù)據(jù)也是當(dāng)前研究人員面對(duì)最困難的問(wèn)題，此時(shí)生物信息學(xué)得到高度重視。盡管生物信息學(xué)是以生物為研究對(duì)象的學(xué)科，但是它的研究手段卻是計(jì)算機(jī)與統(tǒng)計(jì)學(xué)算法相結(jié)合，涵蓋了生物信息的獲取、處理、存儲(chǔ)、分配、分析以及闡述等各個(gè)方面以理解和利用海量的生物學(xué)數(shù)據(jù)為目的學(xué)科，這對(duì)我們生物學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)無(wú)疑是學(xué)習(xí)和研究的屏障，培養(yǎng)其理論思維能力，創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力尤為重要，如何在生物學(xué)本科生中培養(yǎng)生物信息學(xué)研究生是生物學(xué)科研究生培養(yǎng)的難點(diǎn)。探索如何克服這一難點(diǎn)而培養(yǎng)能力和自主性強(qiáng)的生物信息學(xué)科研究生將具有十分重要的意義，本文就跨學(xué)科培養(yǎng)生物信息學(xué)研究生所面臨的一些問(wèn)題進(jìn)行探討。

1 跨學(xué)科培養(yǎng)生物信息學(xué)研究生的必要性

跨學(xué)科或交叉學(xué)科的出現(xiàn)發(fā)揮了明顯的作用，為許多領(lǐng)域的科學(xué)問(wèn)題提供了答案。法國(guó)作家普魯斯特曾說(shuō)，真正的發(fā)現(xiàn)之旅，并不是去尋找新大陸，而是采用一種新視角[2]。在某一個(gè)學(xué)科內(nèi)無(wú)法解決的問(wèn)題，如果換個(gè)角度就很可能迎刃而解，這種創(chuàng)新性的問(wèn)題答案的獲得不但需要多學(xué)科的協(xié)同攻關(guān)，更需要在研究生教育方面培養(yǎng)一大批高層次的具有跨學(xué)科思維并掌握多學(xué)科理論與方法的人才，這樣才能更好地推動(dòng)科技創(chuàng)新。在國(guó)外，跨學(xué)科研究已經(jīng)非常普遍。如在德國(guó)的柏林工業(yè)大學(xué)已經(jīng)建立跨系研究中心、跨學(xué)科研究小組、大學(xué)研究論壇以及跨學(xué)科研究協(xié)會(huì)等組織；在日本，名古屋大學(xué)建立了復(fù)合專(zhuān)業(yè)群以促進(jìn)學(xué)科前沿交叉領(lǐng)域的發(fā)展和研究生素質(zhì)的提高[3]。這些不爭(zhēng)的事實(shí)均反映了在世界范圍內(nèi)跨學(xué)科研究生培養(yǎng)的趨勢(shì)所在，跨學(xué)科生物信息學(xué)研究生的培養(yǎng)也不例外。

2 跨學(xué)科培養(yǎng)生物信息學(xué)研究生的優(yōu)勢(shì)與不足

我國(guó)研究生教育培養(yǎng)已從傳統(tǒng)單一學(xué)科的培養(yǎng)模式向跨學(xué)科和學(xué)科交叉的培養(yǎng)方向發(fā)展，跨學(xué)科、跨專(zhuān)業(yè)選擇的研究生數(shù)量也日漸增多，已成規(guī)模。跨學(xué)科的研究生同本專(zhuān)業(yè)研究生相比，既有優(yōu)勢(shì)，也存在一定的不足，當(dāng)然包括跨學(xué)科培養(yǎng)的生物信息學(xué)研究生。跨學(xué)科培養(yǎng)的優(yōu)勢(shì)在于研究生能虼傭嘟嵌瓤悸俏侍猓有可能因?yàn)閷W(xué)科交叉而產(chǎn)生獨(dú)特的研究方法和思維方式，形成創(chuàng)新點(diǎn)；也可以從不同的專(zhuān)業(yè)角度發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、觀察問(wèn)題、研究問(wèn)題、解決問(wèn)題。不足之處有：在新學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)及專(zhuān)業(yè)知識(shí)積累上有所欠缺，對(duì)很多問(wèn)題理解不透徹，初期也可能學(xué)習(xí)，科研壓力大很難進(jìn)入科研狀態(tài)，如果自我調(diào)節(jié)能力不強(qiáng)，導(dǎo)致有些研究生可能會(huì)出現(xiàn)自卑情緒，需要一定的適應(yīng)階段，但過(guò)了這個(gè)階段，跨學(xué)科的優(yōu)勢(shì)即可逐步顯現(xiàn)出來(lái)。

3 跨學(xué)科培養(yǎng)生物信息學(xué)研究生的制約因素

在高等教育體系中，本科教育和研究生教育分別培養(yǎng)應(yīng)用型人才和研究型、創(chuàng)新型人才[4]。近年來(lái)，為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展對(duì)復(fù)合型高層次人才的需求，我國(guó)許多高等院校逐步開(kāi)展了對(duì)研究生的跨學(xué)科培養(yǎng)。但在培養(yǎng)過(guò)程中，存在一些制約其發(fā)展因素，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1 培養(yǎng)理念與方式 在傳統(tǒng)的教育管理理念與方式下，研究生教育的培養(yǎng)主題依然是單學(xué)科，而非多學(xué)科、交叉學(xué)科、跨學(xué)科。我國(guó)大多數(shù)院校的研究生培養(yǎng)仍然采取這種模式，雖然也培養(yǎng)了一些杰出人才，但總體上不利于研究生多方面知識(shí)的獲取，使研究生缺乏創(chuàng)新性。對(duì)于跨學(xué)科培養(yǎng)研究生，行政管理?xiàng)l例應(yīng)該靈活，研究生學(xué)制期限也不應(yīng)該固定，因人而異等等均收到一定的限制，無(wú)法實(shí)施。在高等院校在課程的設(shè)置上，一般很少設(shè)立學(xué)科跨度大的專(zhuān)業(yè)必修課和選修課，學(xué)院與學(xué)院之間基本不再進(jìn)行跨學(xué)院跨學(xué)科開(kāi)課，選課上缺乏協(xié)作性，研究生培養(yǎng)計(jì)劃中也沒(méi)有整體的培養(yǎng)應(yīng)對(duì)跨學(xué)科的培養(yǎng)方案等。

3.2 培養(yǎng)體制與機(jī)構(gòu) 我國(guó)大多數(shù)的高校是以一級(jí)學(xué)科為基礎(chǔ)設(shè)置學(xué)院，學(xué)院數(shù)量較多，學(xué)校也習(xí)慣于以學(xué)院為基本單位，學(xué)院內(nèi)部學(xué)科包容量較少，專(zhuān)業(yè)劃分過(guò)于詳細(xì)，而此時(shí)可能忽略了跨學(xué)科與交叉學(xué)科過(guò)于規(guī)范的培養(yǎng)框架。目前，我國(guó)有很多高校擁有獨(dú)具特色和優(yōu)勢(shì)的學(xué)科與專(zhuān)業(yè)，但由于僵化的培養(yǎng)制度，難于形成特色或優(yōu)勢(shì)學(xué)科主導(dǎo)下的跨學(xué)科培養(yǎng)方案，更不利于高層次人才的培養(yǎng)。所以，跨學(xué)科培養(yǎng)存在一定的體制問(wèn)題，學(xué)生在掌握了大量交叉學(xué)科知識(shí)及研究方法后，還要認(rèn)清主導(dǎo)學(xué)科并能解決實(shí)際問(wèn)題。如果在培養(yǎng)過(guò)程中過(guò)于重視現(xiàn)有的培養(yǎng)制度和教學(xué)計(jì)劃，就容易使整個(gè)培養(yǎng)體系走向僵化，不但不能促進(jìn)跨學(xué)科的發(fā)展，更難以培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的復(fù)合型高層次的人才。

3.3 導(dǎo)師與研究生個(gè)人 在指導(dǎo)教師方面，大多數(shù)導(dǎo)師也不具有跨學(xué)科學(xué)習(xí)與跨學(xué)科研究的經(jīng)歷，其開(kāi)展的研究項(xiàng)目也只是單一學(xué)科的。而剛剛跨學(xué)科的研究生也可能和導(dǎo)師的情況類(lèi)似，這樣導(dǎo)師與學(xué)生的學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)都相對(duì)單一，對(duì)其他學(xué)科知識(shí)及發(fā)展動(dòng)態(tài)掌握不夠，使跨學(xué)科培養(yǎng)在雙方面都受到了阻礙。所以，在跨學(xué)科研究上，導(dǎo)師和學(xué)生都應(yīng)該擁有跨學(xué)科研究的知識(shí)背景，既要掌握一定的跨學(xué)科相關(guān)知識(shí)和研究方法，也要經(jīng)常參與跨學(xué)科的學(xué)術(shù)交流，積極進(jìn)行跨學(xué)科建設(shè)和跨學(xué)科項(xiàng)目的研究。

4 跨學(xué)科培養(yǎng)生物信息學(xué)研究生的必要措施

跨學(xué)科的研究生培養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)期而又復(fù)雜的過(guò)程，跨學(xué)科生物信息學(xué)研究生培養(yǎng)也不例外，從培養(yǎng)過(guò)程中涉及的制約因素考慮，為提高跨學(xué)科生物信息學(xué)研究生創(chuàng)新人才的培養(yǎng)水平，提出以下主要措施：

4.1 建立健全相關(guān)跨學(xué)科培養(yǎng)制度 在組織機(jī)構(gòu)上，設(shè)置好學(xué)院后，應(yīng)注意適當(dāng)增加學(xué)院的學(xué)科數(shù)量，以促進(jìn)不同學(xué)科不同專(zhuān)業(yè)的交叉與融合。在資源利用上，實(shí)現(xiàn)資源共享，由學(xué)校統(tǒng)一進(jìn)行管理大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器，建立相關(guān)的技術(shù)與服務(wù)平臺(tái)，避免資源閑置或浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生，提高資源利用率，更要打破學(xué)科專(zhuān)業(yè)之間的界限，積極爭(zhēng)取校企與科研院所的合作等，進(jìn)行研究生聯(lián)合培養(yǎng)。

4.2 完善跨學(xué)科培養(yǎng)方式 跨學(xué)科培養(yǎng)涉及到很多環(huán)節(jié)，首先在考試科目的設(shè)置、試卷命題及復(fù)試上，都要盡可能按跨學(xué)科招生。既要注重考察考生知識(shí)容量，也要考察考生的能力是否具備跨學(xué)科培養(yǎng)的潛力，優(yōu)先錄取綜合素質(zhì)高的跨學(xué)科考生。此外，招生錄取途徑也應(yīng)該多樣化，如導(dǎo)師有招生自[5]。在研究生課程教學(xué)上，更要注重課程的交叉性與綜合性，還要引入交叉學(xué)科研究的最新成果，使研究生了解學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)。另外，跨學(xué)科研究生可以在不同實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高自身能力，積極參加學(xué)校或?qū)W院組織的學(xué)術(shù)交流、多聽(tīng)跨學(xué)科的學(xué)術(shù)報(bào)告和學(xué)術(shù)講座等。

此外，還要注重激勵(lì)機(jī)制，目前，許多高校及科研院所在評(píng)估科研人員的業(yè)績(jī)時(shí)，過(guò)于注重甚至只考慮第一作者的貢獻(xiàn)，其他作者的貢獻(xiàn)忽略不計(jì)，這樣非常不利于跨學(xué)科研究的培養(yǎng)，影響積極性。許多生物信息學(xué)的研究是和其他的生物學(xué)科交叉發(fā)展的，第一作者貢獻(xiàn)固然大，其他位次的也要適當(dāng)?shù)目紤]，這樣才能使得研究生的跨學(xué)科教育快速發(fā)展。

4.3 重視導(dǎo)師與研究生的跨學(xué)科研究 跨學(xué)科研究生的水平高低c導(dǎo)師的學(xué)術(shù)水平、綜合能力等有直接的關(guān)系，因?yàn)閷?dǎo)師對(duì)研究生選題、技術(shù)路線(xiàn)等方面具有很大的指導(dǎo)作用。研究生在跨學(xué)科上也應(yīng)高度重視，儲(chǔ)備知識(shí)，拓展思維，這樣和導(dǎo)師進(jìn)行的跨學(xué)科溝通時(shí)才能順利進(jìn)行，有利于發(fā)展。導(dǎo)師方面，我們倡導(dǎo)的多導(dǎo)師制，也就是我們常聽(tīng)說(shuō)的還有副導(dǎo)師，這樣更能有效地培養(yǎng)研究生的全面知識(shí)與試驗(yàn)技能，有助于跨學(xué)科的創(chuàng)新性。培養(yǎng)跨學(xué)科的生物信息生學(xué)研究生的知識(shí)與技能，多導(dǎo)師制更值得提倡，因?yàn)槠渲猩婕昂芏嘬浖R(shí)、計(jì)算機(jī)知識(shí)、生物學(xué)知識(shí)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)和技能，這樣可以相互補(bǔ)充，有助于問(wèn)題的解決。

我國(guó)研究生教育具有多層次性、多類(lèi)型的人才培養(yǎng)模式，但跨學(xué)科人才培養(yǎng)仍處在探索階段，存在很多制約因素，但跨學(xué)科研究生培養(yǎng)對(duì)于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才有著及其重要的作用，可能成為培養(yǎng)交叉學(xué)科人才、創(chuàng)新人才的有效途徑。

參考文獻(xiàn)

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生物信息學(xué)產(chǎn)生的背景范文第4篇

作為多年致力于生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)的科研工作者，劉雷站在時(shí)代的潮頭，綜合應(yīng)用多門(mén)學(xué)科，在基因組數(shù)據(jù)的分析與挖掘、生物網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與分析、生物系統(tǒng)的建模與模擬、醫(yī)療大數(shù)據(jù)整合與挖掘、臨床決策支持、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)等方面做了大量工作，取得了一系列創(chuàng)新性成果。他用日復(fù)一日的勤奮與智慧，推動(dòng)我國(guó)生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)向更高水平發(fā)展。

生物醫(yī)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)的雙重人才

隨著科學(xué)向綜合性發(fā)展和大數(shù)據(jù)時(shí)代到來(lái)，各種交叉學(xué)科不斷形成，生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)就是其中之一。

作為北京大學(xué)生物學(xué)系畢業(yè)的高材生，劉雷從一開(kāi)始就選擇了遺傳學(xué)。后來(lái)，從中國(guó)科學(xué)院發(fā)育生物學(xué)研究所的碩士到美國(guó)康涅狄格大學(xué)分子與細(xì)胞生物學(xué)系的博士，劉雷在專(zhuān)業(yè)上日益精進(jìn)，不斷獲得突破。當(dāng)時(shí)，康涅狄格大學(xué)有一位生物系的老師，熱衷研究分子進(jìn)化，劉雷在他的影響下，對(duì)生物信息學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。90年代，人類(lèi)基因組計(jì)劃正在轟轟烈烈地開(kāi)展，生物信息學(xué)從中孕育而生。然而，生物信息學(xué)是一門(mén)交叉學(xué)科，融合了生物技術(shù)與計(jì)算機(jī)科學(xué)，這類(lèi)復(fù)合型人才奇缺。劉雷抓住了這一契機(jī)，不顧別人疑惑的目光，毅然選擇了到康涅狄格大學(xué)計(jì)算機(jī)系做博士后，從此成為兼?zhèn)渖飳W(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的復(fù)合型人才。

1999年，博士后結(jié)束，由于劉雷既懂計(jì)算機(jī)又懂生物學(xué)，受聘于美國(guó)伊利諾伊大學(xué)香檳分校生物技術(shù)中心，組建生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)室并擔(dān)任主任。在這里，劉雷進(jìn)行服務(wù)器基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、基因組數(shù)據(jù)序列分析，還開(kāi)課講授生物信息的一些課程，各項(xiàng)工作順利進(jìn)行，成果迭出。“交叉學(xué)科存在語(yǔ)言的問(wèn)題，你要聽(tīng)懂學(xué)計(jì)算機(jī)的人在說(shuō)什么，也要聽(tīng)懂學(xué)生物的人在說(shuō)什么。”在這種情況下，劉雷的雙重學(xué)科背景為團(tuán)隊(duì)的溝通交流提供了便利，他一方面將生物學(xué)的問(wèn)題轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)的問(wèn)題開(kāi)展工作，一方面將計(jì)算機(jī)專(zhuān)用的算法與結(jié)果解釋給生物學(xué)家們聽(tīng)，成為了不同學(xué)科之間溝通對(duì)話(huà)的橋梁。

為了適應(yīng)交叉學(xué)科對(duì)不同專(zhuān)業(yè)人才的需求，生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)室招納了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域、生物領(lǐng)域、數(shù)學(xué)領(lǐng)域等不同領(lǐng)域的人才。劉雷在組建實(shí)驗(yàn)室的過(guò)程中對(duì)整個(gè)生物信息領(lǐng)域有了更加深切的了解，冥冥之中為他回國(guó)開(kāi)展相關(guān)工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

助力我國(guó)生物醫(yī)學(xué)信息技術(shù)

2002年，上海生物信息技術(shù)研究中心成立，研究中心的兩位負(fù)責(zé)人在去美國(guó)訪(fǎng)問(wèn)期間，與劉雷一見(jiàn)如故。應(yīng)他們的邀請(qǐng)，劉雷從2003年開(kāi)始擔(dān)任上海生物信息技術(shù)研究中心客座研究員，逐漸與國(guó)內(nèi)生物信息研究領(lǐng)域建立起廣泛的交流和溝通。2007年，劉雷入選中科院“百人計(jì)劃”正式回國(guó)，任中科院上海生命科學(xué)研究院系統(tǒng)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員、上海生物信息技術(shù)研究中心副主任，用所學(xué)知識(shí)報(bào)效祖國(guó)。

面對(duì)數(shù)量大、內(nèi)容層次復(fù)雜的醫(yī)學(xué)證據(jù)，要想從中全面、系統(tǒng)、快速的獲取最佳的醫(yī)學(xué)知識(shí)和證據(jù)，就必須借助計(jì)算機(jī)巨大的存儲(chǔ)和處理信息的能力。上世紀(jì)90年代之后，醫(yī)療信息化成為改進(jìn)醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量、提高服務(wù)效率、把醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)成本控制在民眾可接受水平的主要技術(shù)手段。2010年，劉雷申請(qǐng)主持了國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（“863”計(jì)劃）項(xiàng)目“數(shù)字化醫(yī)療工程技術(shù)開(kāi)發(fā)”中的第二課題“醫(yī)學(xué)知識(shí)庫(kù)與臨床決策支持系統(tǒng)研發(fā)”，旨在為臨床提供更為便捷和隨需而得的醫(yī)學(xué)知識(shí)和證據(jù)獲取途徑，促進(jìn)醫(yī)療水平的提高。

在這一科研項(xiàng)目中，劉雷帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)圍繞醫(yī)學(xué)知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建和臨床決策知識(shí)系統(tǒng)的研發(fā)，開(kāi)展了醫(yī)學(xué)知識(shí)庫(kù)構(gòu)建技術(shù)研究、數(shù)字化臨床指南知識(shí)庫(kù)與決策支持系統(tǒng)研發(fā)、數(shù)字化臨床路徑實(shí)現(xiàn)技術(shù)與應(yīng)用模式研究、智能化合理用藥系統(tǒng)研發(fā)、以及數(shù)字化人體仿真建模與輔助診療技術(shù)研究。

劉雷說(shuō)：“現(xiàn)在醫(yī)療電子化程度已經(jīng)很高了，有電子病例等各種系統(tǒng)，但是這些數(shù)據(jù)都是分散的，相互之間并不聯(lián)通。我們想要建立一個(gè)數(shù)據(jù)中心，將分散的數(shù)據(jù)集中在一起，并整理成體系，以利于數(shù)據(jù)挖掘。”基于此，劉雷與團(tuán)隊(duì)研發(fā)了數(shù)字化臨床指南知識(shí)庫(kù)與決策支持系統(tǒng)。“當(dāng)醫(yī)生遇到一個(gè)難題，計(jì)算機(jī)的決策支持系統(tǒng)會(huì)將相關(guān)知識(shí)推送給他，省去了醫(yī)生查閱文獻(xiàn)的時(shí)間。”而對(duì)基層醫(yī)生，知識(shí)庫(kù)提供了一個(gè)醫(yī)療指南，“比如遇到高血壓病人，系統(tǒng)會(huì)給基層醫(yī)生提示，顯示該做什么檢查、開(kāi)什么藥，來(lái)輔助臨床治療”。

劉雷認(rèn)為，數(shù)字化醫(yī)療不但在醫(yī)學(xué)信息化、生物信息的發(fā)展過(guò)程中會(huì)起到重要作用，而且對(duì)構(gòu)建和諧醫(yī)患關(guān)系也大有裨益。“醫(yī)患關(guān)系最大的問(wèn)題是信息不對(duì)稱(chēng)。患者知道的很少，醫(yī)生知道的很多，患者聽(tīng)不懂醫(yī)生所說(shuō)的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)。那么這時(shí)候還是溝通的問(wèn)題，大家有誤會(huì)就會(huì)造成醫(yī)患關(guān)系緊張。”在劉雷看來(lái)，醫(yī)學(xué)知識(shí)庫(kù)和臨床決策支持系統(tǒng)在給醫(yī)生提供服務(wù)的同時(shí)，也應(yīng)該給患者提供服務(wù)，要將醫(yī)學(xué)知識(shí)庫(kù)的知識(shí)進(jìn)一步變得通俗易懂，讓患者能夠清楚了解。

曾經(jīng)有醫(yī)生不理解劉雷，“你們的工作難道要取代醫(yī)生嗎？”，他們認(rèn)為，對(duì)患者解釋醫(yī)學(xué)知識(shí)只會(huì)浪費(fèi)時(shí)間。劉雷解釋說(shuō)，“我是在幫你們，也是在幫助患者，讓你們更好地溝通。只有這樣工作才能更順暢”。那么，如何讓知識(shí)庫(kù)更好地為患者服務(wù)呢？劉雷設(shè)想，現(xiàn)在中國(guó)的病人太多，排隊(duì)等候時(shí)間很長(zhǎng)，可以將患者排隊(duì)等候的時(shí)間利用起來(lái)，將一些知識(shí)推送給患者，這樣一來(lái)，患者對(duì)病況有所了解之后，再和醫(yī)生溝通起來(lái)就會(huì)容易很多。

像馬兒一樣馳騁

如今，回國(guó)已有8年，劉雷說(shuō)：“我做了正確的選擇。”他目睹了2008年的北京奧運(yùn)會(huì)，見(jiàn)證了2010年的上海世博會(huì)，中國(guó)大地上的一派欣欣向榮之景令他倍受鼓舞。“在國(guó)內(nèi)，我有自己的實(shí)驗(yàn)室，承擔(dān)大數(shù)據(jù)項(xiàng)目、‘863’項(xiàng)目，最近又在做精準(zhǔn)醫(yī)療。這讓我站得更高，看得更遠(yuǎn)。”

精準(zhǔn)醫(yī)療是個(gè)性化醫(yī)療的延伸，將促使醫(yī)學(xué)進(jìn)入智能時(shí)代，產(chǎn)生顛覆式醫(yī)學(xué)創(chuàng)新。劉雷說(shuō)，他不久前剛?cè)ヌ旖蜃隽祟}為“生物醫(yī)學(xué)信息――從大數(shù)據(jù)到精準(zhǔn)醫(yī)療”的報(bào)告，精準(zhǔn)醫(yī)療研究已經(jīng)成為各國(guó)科研和醫(yī)療機(jī)構(gòu)以及企業(yè)界高度關(guān)注和大力投入的重要研究領(lǐng)域。據(jù)劉雷介紹，精準(zhǔn)醫(yī)療是一個(gè)很龐大的項(xiàng)目，一是要做生物信息數(shù)據(jù)分析總結(jié)，二是做臨床數(shù)據(jù)信息的采集分析，三是軟件和產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。最終，要實(shí)現(xiàn)從臨床數(shù)據(jù)到樣本、到分析、再到知識(shí)庫(kù)和臨床決策支持系統(tǒng)的整合。

如今，劉雷身任多職，學(xué)校、醫(yī)院、研究院，他到處奔忙，樂(lè)此不疲。他笑著說(shuō)：“我是屬馬的，奔跑是馬兒的天性。”

生物信息學(xué)產(chǎn)生的背景范文第5篇

綜合基礎(chǔ)知識(shí)講授，增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的交互性。藥物大數(shù)據(jù)的概念的提出以及相關(guān)研究的開(kāi)展，給現(xiàn)代藥物化學(xué)教學(xué)內(nèi)容改革提出了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。將創(chuàng)新意識(shí)、藥物大數(shù)據(jù)的概念融入基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)中，以加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解。每一類(lèi)型藥物的講授，應(yīng)以重點(diǎn)藥物、經(jīng)典藥物為例，同時(shí)將該藥物在最新的數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行搜索，進(jìn)而引出目前該藥物的研究前沿。作者在講授藥物結(jié)構(gòu)、命名、合成方法、理化性質(zhì)、代謝形式等基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，著重引導(dǎo)學(xué)生思考研究者在藥物研發(fā)過(guò)程中的設(shè)計(jì)思路、考慮問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)和歸屬，將該類(lèi)型藥物的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展和衍生化，藥物的作用靶點(diǎn)信息，現(xiàn)階段臨床用藥、類(lèi)似藥物的研究進(jìn)展、最新理論和技術(shù)等信息進(jìn)行有機(jī)整合，從而將藥物設(shè)計(jì)方法整合入知識(shí)點(diǎn)的介紹中。比如在講解循環(huán)系統(tǒng)藥物受體阻滯劑的時(shí)候，介紹從藥物結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)PDB數(shù)據(jù)庫(kù)中下載和展示受體的三維結(jié)構(gòu)的方法；在講授抗癲癇藥物苯妥英鈉時(shí)，介紹藥物數(shù)據(jù)庫(kù)Drugbank中查找相關(guān)藥物性質(zhì)的方法，介紹磷苯妥英作為水溶性磷酸酯前藥的一個(gè)成功實(shí)例進(jìn)行講授。這樣使得前藥、藥物信息等內(nèi)容有機(jī)、生動(dòng)的展現(xiàn)出來(lái)，也將藥物綜合知識(shí)、藥物大數(shù)據(jù)概念和內(nèi)容落實(shí)到了具體的藥物教學(xué)中。挖掘藥物研發(fā)信息，使得教學(xué)內(nèi)容具體生動(dòng)。從藥物大數(shù)據(jù)中出發(fā)，挖掘以藥物發(fā)明史、藥學(xué)新前沿、藥物化學(xué)家創(chuàng)造的社會(huì)價(jià)值、藥物化學(xué)研究的趣事等相關(guān)信息，激發(fā)藥化學(xué)習(xí)興趣。比如在青霉素的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)穿插亞歷山大•弗萊明青霉素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，教育學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度和細(xì)致的科研觀察的重要性；在講授抗腫瘤藥物時(shí)，也介紹最新的抗癌藥物臨床研究，介紹密西根大學(xué)王少萌教授基于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略成功獲得強(qiáng)效的、口服的MDM2小分子抑制劑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)讓約3.6億美金的成功案例；在糖尿病藥物教學(xué)中，列舉了最新批準(zhǔn)的藥物，最近一年的糖尿病暢銷(xiāo)藥物排行，各藥物相關(guān)的靶點(diǎn)信息，創(chuàng)造的社會(huì)價(jià)值，帶給學(xué)生藥學(xué)新近動(dòng)態(tài)信息。通過(guò)生動(dòng)的藥物發(fā)明故事，最新的藥學(xué)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，讓藥物化學(xué)教學(xué)課堂更為生動(dòng)化、具體化、人性化，從而充分激發(fā)學(xué)生的興趣、更加深入掌握藥物化學(xué)知識(shí)。結(jié)合科學(xué)前沿講解案例，賦予教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新理念。從大數(shù)據(jù)中尋找藥物研發(fā)的歷程，將藥物的科學(xué)研究過(guò)程以及最新的進(jìn)展融于教學(xué)中，不斷保持教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性。在藥物化學(xué)課程安排中，作者采用了案例教學(xué)的方法，安裝主要疾病靶標(biāo)類(lèi)型，選取藥物研發(fā)的成功實(shí)例，分析藥物研發(fā)過(guò)程，進(jìn)行案例教學(xué)，不僅包括目前臨床使用的經(jīng)典藥物，近年來(lái)研發(fā)的熱門(mén)藥物、靶點(diǎn)，也涉及老藥新用、多靶點(diǎn)藥物、系統(tǒng)生物學(xué)等方面的內(nèi)容，進(jìn)行一課一例的專(zhuān)題講解。以反應(yīng)停（沙利度胺）藥物的講解為例，一是講解孕婦使用反應(yīng)停后抑制了孕吐反應(yīng)的同時(shí)也產(chǎn)生了海豹胎兒的藥物歷史上的災(zāi)難的經(jīng)典案例，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到了手性在藥物研發(fā)中的重要性；二是突出強(qiáng)調(diào)沙利度胺在1998年又被投放到市場(chǎng)，作為多發(fā)性骨髓瘤、麻風(fēng)結(jié)節(jié)性紅斑等病癥的治療，以及2013年FDA還批準(zhǔn)了沙利度胺的類(lèi)似物上市用于多發(fā)性骨髓瘤的治療，是學(xué)生了解藥物是可以改造、可以?xún)?yōu)化，甚至可以重新定義適應(yīng)證、重新回到市場(chǎng)的。三是介紹關(guān)于沙利度胺的最新研究成果，包括2014年Nauture上發(fā)表了確證沙利度胺的作用靶點(diǎn)為CRBN的研究論著，讓學(xué)生進(jìn)一步了解該藥物研究最新進(jìn)展。類(lèi)似的案例教學(xué)是將科學(xué)實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證課本中的理論，在教學(xué)中融入藥物化學(xué)領(lǐng)域的新信息、新思想和新技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

2教學(xué)方法和手段的改革

充分使用各種藥物大數(shù)據(jù)資源，將藥物化學(xué)研究的相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用到藥物化學(xué)的教學(xué)中，其中包括scifind-er、chembl、drugbank等。SciFinder數(shù)據(jù)庫(kù)可以透過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接查看《化學(xué)文摘》自1907年以來(lái)的所有期刊文獻(xiàn)和專(zhuān)利摘要，以及八千多萬(wàn)的化學(xué)物質(zhì)記錄和CAS注冊(cè)號(hào)。Chembl數(shù)據(jù)庫(kù)是歐洲生物信息研究所（EBI）開(kāi)發(fā)的免費(fèi)在線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，從大量文獻(xiàn)中收集各種靶點(diǎn)及化合物的生物活性數(shù)據(jù)，為研究者提供了一個(gè)非常便利的查詢(xún)靶點(diǎn)或化合物的生物活性數(shù)據(jù)的平臺(tái)。Drugbank數(shù)據(jù)庫(kù)中包含了現(xiàn)在上市的或者正在做臨床研究的藥物的藥代、藥效、靶點(diǎn)等相關(guān)信息。通過(guò)該數(shù)據(jù)庫(kù)，學(xué)生可以快速了解藥物的合成方法、適應(yīng)證、作用靶點(diǎn)等信息，同時(shí)學(xué)生也可以通過(guò)查閱相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)了解類(lèi)似結(jié)構(gòu)骨架的化合物在藥物研發(fā)中的研究發(fā)展歷史和最新的研究前沿。在具體的教學(xué)實(shí)踐中，作者安排了1次討論糖尿病藥物的課程，將學(xué)生分成兩組，分別在數(shù)據(jù)庫(kù)中查找葡萄糖苷酶抑制劑和DPPIV抑制劑的臨床應(yīng)用情況、化合物的合成方法、目前的研究前沿。以項(xiàng)目討論的方式，分別介紹了這2類(lèi)藥物的情況，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，取得了良好的效果。充分利用各種教學(xué)科研軟件，將現(xiàn)代化教學(xué)方法手段應(yīng)用到藥物化學(xué)教學(xué)中。從2009年開(kāi)始，筆者所在的教研室編制標(biāo)準(zhǔn)化幻燈片（PPT）課件，并根據(jù)每年的科學(xué)前沿，更新PPT的內(nèi)容。此外，作者也在嘗試使用其他軟件來(lái)表現(xiàn)藥物化學(xué)教學(xué)中設(shè)計(jì)的藥物、蛋白結(jié)構(gòu)，包括Chem3D、PyMol等軟件。其中，Chemoffice中的Chem3D是一款三維立體分子結(jié)構(gòu)的演示軟件。Chemdraw可以從二維的角度觀察藥物逐步的優(yōu)化過(guò)程，展示藥物合成的方法，而Chem3D能夠更加直觀地從立體上來(lái)考察和展示藥物功能團(tuán)變化給立體構(gòu)型上帶來(lái)的改變。PyMol是一款顯示和分析分子三維結(jié)構(gòu)的軟件，應(yīng)用PyMol軟件可以圖形化地表達(dá)分子動(dòng)態(tài)過(guò)程，不僅可以用球棍、飄帶等多種方式顯示分子三維結(jié)構(gòu)，也可以對(duì)蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行編輯、修改、顯示，更為重要的是還能夠清晰的展示顯示藥物與受體的結(jié)合原理，并能夠以三維圖形的方式展示分子相互作用的動(dòng)態(tài)過(guò)程，使得原本抽象的教學(xué)內(nèi)容直觀而又形象地呈現(xiàn)出來(lái)。在課程的各個(gè)章節(jié)的PPT課件中均使用PyMol軟件制作蛋白、小分子的三維結(jié)構(gòu)圖。通過(guò)各種軟件的輔助，負(fù)責(zé)的藥物結(jié)構(gòu)、特殊的構(gòu)效關(guān)系，許多語(yǔ)言難以描述的內(nèi)容，變得形象生動(dòng)，降低學(xué)習(xí)難度，突破教學(xué)難點(diǎn)，使學(xué)生對(duì)藥物結(jié)構(gòu)有更直觀形象立體的了解，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。隨著大數(shù)據(jù)產(chǎn)生，云計(jì)算的概念和運(yùn)用越來(lái)越廣泛，將云計(jì)算的教學(xué)平臺(tái)用于現(xiàn)代化的教學(xué)中，能夠有效的整合利用計(jì)算資源，降低了基礎(chǔ)資源建設(shè)中巨大的軟、硬件成本。同時(shí)，云計(jì)算教學(xué)平臺(tái)能夠加速藥物設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)更新速度，追蹤科學(xué)前沿，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)的實(shí)際需求，將理論知識(shí)和科研實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，能極大地提高學(xué)習(xí)效率。作者所在的教研室，搭建了藥物化學(xué)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)課程，學(xué)生在登陸云計(jì)算服務(wù)器后，不僅能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)復(fù)習(xí)上課課件，也能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行課后練習(xí)并進(jìn)行在線(xiàn)作業(yè)提交、提問(wèn)。教師能夠通過(guò)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)回答學(xué)生問(wèn)題、了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況。除了云計(jì)算平臺(tái)之外，云服務(wù)輔助教學(xué)平臺(tái)對(duì)于信息化教學(xué)尤為重要。云服務(wù)輔助教學(xué)的理念使得課后輔導(dǎo)工具變得多樣化，通過(guò)時(shí)下流行的交流工具如QQ、微信，不但可以保證教師和學(xué)生之間的暢通交流，也可以促使學(xué)生間的交流。教師可以通過(guò)截圖、群發(fā)輔助學(xué)習(xí)資料等方式，共享學(xué)習(xí)材料和經(jīng)驗(yàn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。同時(shí)，教師也可以通過(guò)學(xué)員的QQ、微信發(fā)言提問(wèn)情況全方位的掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。此外，作者也將藥物設(shè)計(jì)相關(guān)的最新文獻(xiàn)通過(guò)群共享的方式分享給學(xué)生，同時(shí)也加上自己的對(duì)文章的創(chuàng)新點(diǎn)的點(diǎn)評(píng)意見(jiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的追蹤科學(xué)前沿的習(xí)慣和科研創(chuàng)新的能力。

3合理的課程體系