生物信息学创新教学模式的探究
来源:用户上传
作者:
摘 要：伴随社会科技的不断发展，在人类基因组计划、遗传语言、生物大分子功能与结构等研究取得成果下，从20世纪80年代末开始生物信息学已经成为了生物科学中一门新兴学科，对各界人士在生物领域的工作研究有着重要作用。本次研究将对生物信息学基本概念、目前教学存在的问题进行分析，并提出了创新教学模式具体实践方法。
关键词：生物信息学 创新教学 实践方法
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）10（b）-0187-02
作为生物学科重要组成部分，生物信息学是生物学研究以及学习生物的科研人员、教师以及学生的重要工具。作为一门全新并具有极大发展潜力的前沿学科，生物信息学创设条件还不够成熟，在师资力量、教学模式以及教学方法等方面存在一定问题，制约着学生学习生物成效。因此，本文对生物信息学创新教学模式的研究，有十分重要的现实意义。
1 生物信息学基本概念
生物信息学作为一门新兴学科，主要是生物学、数学以及计算机科学之间进行相互结合发展而成。其主要是通过信息科学与计算机等方式，进而完成数据分析、数据处理，探索海量数据间内在关系以及生物学涵义，从而达到提炼具有价值生物学知识的目的[1]。
2 生物信息学教学现状
2.1 师资力量匮乏
师资力量是衡量一门学科发展水平的关键，而当前生物信息教学，没有一个完善的师资队伍，满足不了我国生物信息学发展需求，同时教师教学水平达不到生物信息学教学要求标准。
2.2 缺乏人才培养
在生物信息学专业人才培养方面，不同教师不同教学经验，对人才培养方式也不尽相同，导致生物课程体系不符合学生实际需求，从而直接影响学生实践能力和探究能力，很大程度上制约了我国当前综合能力人才的培养[2]。
2.3 欠缺学科互通
从目前学科设置上看，生物学科和其他专业缺乏有效的结合和互动。生物信息学科虽然是新兴学科，但是和其他学科之间仍然存在一定联系，不同学科教师之间缺乏相互交流和合作，使得生物教学现状不乐观。
2.4 教学理念陈旧
受传统教学观念根深蒂固影响，教师通常只是重视知识灌输，完成教学计划，缺乏对学生能力以及素质等方面的培养。值得注意的是，任何教学中都不能忽视理论与实践结合，否则单调的教学内容会使得学生失去学习兴趣，不利于培养学生实践能力。
2.5 教材配置不完善
所有教学都要依据教材进行，当今生物信息学教育快速发展，但是并不具备合适的理论和实验教材，现阶段主要应用的是国外原版教材以及翻译书籍，我国学者自行研究制定的书籍少之又少[3]。
3 生物信息学创新教学模式具体实践方法
3.1 明确生物信息学教学目标
在不同学科教学活动中，教师和学生角色定位就不同，在一些教学活动中，教师是主角，学生是配角，而有一些教学活动，二者角色就要相互转换，主要是依据教学内容，根据实际情况进行灵活掌握。生物信息学是多学科之间交叉而生的产物，涵盖内容较为复杂广泛，因此，如果让学生独立自主学习，会带来一定难度。特别是生物信息学中有关数学知识方面，如隐马尔科夫链、动态规划算法等等，在教学中需要教师做主导角色进行讲授。
由于课堂时间受限，利用探究式教学模式，让学生充分利用课余时间继续拓展知识。如玉米基因组SSR引物设计，对于这种问题，通常无法得到直接答案，需要学生自己查找相关数据库而后进行总结分析。然后对学生实行随机分组制，通过小组合作方式去搜索相关基因和蛋白质数据库。针对具体问题进行讨论，最后教师总结分析，对学生学习情况进行点评，并给出适当合理建议。
3.2 理论与实践充分结合
3.2.1 有效利用生物数据库，提高学生处理能力
生物信息学教师让学生利用生物数据库，提高学生对生物信息处理能力，在大型服务器和计算机参与下，大大提高了生物分子研究工作效率。目前，生物数据库总数已经达到500个以上，蛋白质以及其他生物大分子结构，蛋白质结构分类，数据库通过网络为其提供多种形式数据检索服务。
3.2.2 开发序列比对软件，增强学生动手能力
開发序列比对软件，可以增强学生利用生物信息处理软件能力。通过比较，把未知序列和数据库中已知数列进行对比，这是一种有效的研究方式。可以实现2个物种全基因组序列对比工作，进行序列比对比主要目标是通过判断2个序列之间是否有充足相关性，进而判断二者是否存在同源性关系。在实验教学中，通过培训序列比对软件开发，使得学生更好地使用生物信息处理软件，同时也能解决其他软件问题。
3.2.3 合理运用生物信息学，提高学生思考能力
教师在实践教学中结合相关生物信息学相关知识，增强学生思考能力，提高蛋白质信息获取能力。因为构成蛋白质的20种氨基酸化学构造上与构成核算的4种碱基差别相差甚远，所以无论是蛋白质结构还是功能，都具多样性。目前，对蛋白质结构信息获取工作还需耗费大量时间，对技术和技巧提出了更高要求。由于蛋白质结构和功能的复杂，需要通过生物信息学相关技术方法对其解释，充分利用生物信息学知识，促使学生更好更快掌握蛋白质信息。 3.2.4 利用网络平台，优化实验教学
当今是高技术信息时代，教师应当充分利用网络平台，发挥其优势，实现优化实验教学目的。所谓生物信息學实验教学，主要是通过对大量生物数据进行处理、分析出实际需求，进而培养学生运用生物信息学相关知识和方法，具有生物信息提取、存储、处理以及分析能力，促使学生形成独立思考和独立分析能力，并将理论知识运用到解决实际问题中。生物信息学教学应根据学生掌握情况逐渐增加难度，把典型的生物学问题进行实验设计，调动学生积极主动性和探索精神，激发学生学习能力以及创新能力。
生物信息学实验教学利用互动网平台，把计算机作为辅助工具，在计算机网络实验室内完成。把课程知识与网络有效结合，通过电子邮件与学生之间建立交流，将教学内容、工具等传递给学生，此外，学生也可通过这种方式将实验报告、作业以及各种问题和意见反馈给教师，利用网络时效性，实现了教师和学生相之间双赢的目的。
3.2.5 加强实践考核，强化学生综合能力
生物信息学主要目的是学习运用互联网。计算机以及其他应用软件，掌握分析生物信息理论和方法。因此，通过上机实际操作着重考核学生在互联网作用下，分析生物信息以及解释结果的能力，考察学生生物信息学基本知识和基本原理的掌握程度，同时也考核学生生物信息分析和实际应用能力。通过实践考核，进一步提升学生将理论用于实践中的综合能力。
4 结语
总而言之，生物信息学作为一门全新学科。教师要了解当前生物信息学现状，明确教学目标，以生物信息学知识为主体，充分将理论知识和实践教学结合。通过数据库的使用、开发序列比对软件、利用网络平台优化实验教学、加强实考核等方法，调动学生主观能动性，发挥探索精神，提高学生实际操作能力，进一步提升学生综合能力以及创新精神。
参考文献
[1] 朱柳村，李嘉睿.生物信息学创新教学模式的探究[J].安徽农学通报，2017（6）：185-187.
[2] 胡杨.《生物信息学》课程教学模式探讨[J].生物信息学， 2018，16（2）：10-13.
[3] 罗晓霞，夏占峰，王建明.生物信息学课程“教研一体化”教学模式初探[J].教育现代化，2017，4（52）：57-59.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15127878.htm
