生物信息学人才培养模式研究与探索

李兰芝　易图永

摘要 基于生物信息学专业发展现状，认为其因专业开设年限短、学科发展快等原因而没有形成一个较完善的人才培养模式。分析了生物信息学专业人才培养存在的主要难点问题，并为完善该学科人才培养模式提出了一些建议。

关键词 生物信息学；交叉学科；人才培养

中图分类号 S-01 文献标识码

A 文章编号 0517-6611（2014）20-06874-02

交叉学科是由不同学科相互渗透融合，并具有较为明确的研究目标、较为稳定的研究内容和较为清晰的研究边界的新学科。当今世界科学前沿的重大突破、重大原创性科研成果的产生，大多是多学科交叉融合的结果。我国许多高校意识到交叉学科在创新人才培养方面的重要作用，将交叉学科教育列为教育改革的一个重要方面，进行了一系列的实践和探索。生物信息学就是在这种背景下产生的一门新型交叉学科。该学科由生物学、计算机科学以及数学等多门学科交叉形成，是当前生命科学和自然科学的重大前沿领域之一，旨在为生物学研究提供信息处理的支撐，从海量数据中挖掘生物信息，实现对生物现象和系统的建模等目标，它需要综合运用数学、生物学、计算机科学、化学、物理等学科的知识和技能[1]。随着生命科学的迅猛发展，尤其是后基因组时代的到来，生物信息学在生命科学领域发挥着越来越重要的作用。但各高校生物信息学专业开设年限短[2]，缺乏较好的人才培养经验，而学科发展速度快，导致生物信息学人才越来越紧缺，因此形成一套完善的生物信息学人才培养模式意义重大。

1 生物信息学人才培养存在的主要问题

1.1 教学内容不合理

课程教学是人才培养最为基础的一个过程。当前各高校生物信息学课程教学最主要的一个问题就是教学内容的深度、新颖度不够，体现为教学与研究衔接不够紧密，知识点与各企业、研究所等用人单位切合度不够等；另外，生物信息学课程涉及的知识点多、内容丰富，导致课程内容重复；最后，教学手段与方法过时也是生物信息学课程教学存在的问题之一。

1.1.1 教学课程设置不完善。

生物信息学的主要目的是基于各学科知识解决生物学问题，因此在课程设置中每个学科内容都必不可少。在这种情况下，需要为学生开设生物学、遗传学、化学、数学、计算机科学等多个课程内容，并且包含理论课程与实验课程。相比其他专业，课程内容明显偏多，且各课程内容差异较大，学生较难适应。如生物学与计算机科学横跨了两个完全不同的领域，因此导致教学内容的深度不够，出现点到即止的问题。因此有必要根据实际需求或不同的研究方向设置不同的关键课程，对课程内容进行优化组合，增加深度，让学生真正掌握知识，适应用人单位的真实需求是生物信息学本科教学需要解决的难题。

现有教学内容难以跟上生物信息学领域的迅猛发展是当前课程设置面临的另一难点。生物信息学是后基因组时代的必然产物，是生物大数据挖掘与分析的基础工具。虽然其产生时间短，但发展速度非常快。随着各种“组学”计划的开展，产生了数以万、亿计的序列数据，各种高、新、尖的方法与工具层出不穷，生物信息学得到了空前发展。在这种情况下，老旧的课本知识已与该学科的发展局面格格不入。

1.1.2 课程内容重复。

课程内容重复是课程设置另一个不合理的方面。相比其他专业，生物信息专业需求的知识面更加广，开设的课程较多。例如在生物学知识方面，需要开设的分子生物学、生物化学、基因组学等课程，这些课程的教学内容、方式等都是相互独立的，面向的是不同专业、不同背景的学生，其中包含了较多的重复内容。对于生物信息专业而言，重复的专业内容会增加教学时间与投入，但并没有获得应有教学效益，反而占用了其他课程的教学时间。因此，有必要对相似课程的内容进行调整，降低重复度，最大限度地利用教学资源。

1.1.3 教学手段与方法过时。生物信息学专业属于高、新、尖的应用式学科，旨在培养学生的实践动手能力、主动思考能力等。传统的“填鸭式”、“布道式”教学模式已经不适用于该学科。在教学过程中，有必要采用多种教学模式与方法，激发学生的学习兴趣，提高学生实践动手能力。

1.2 师资力量薄弱

作为一个新兴学科，师资力量薄弱是其面临的主要问题之一。因为生物信息学人才原本就紧缺，多数高校在开设该专业时，都是从不同专业挑选相应的授课老师。各课程授课老师都“各自为政”，缺少具有多学科知识背景的专业教师，没有形成一个专门的生物信息学教学团队，不能实现真正的多学科交叉融合[3]。

1.3 缺乏实践平台

培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量交叉学科人才，教学是基础，实践同样是最为关键的环节之一。只有通过实践才能培养学生独立思考、开发的能力，才能真正实现理论联系实际，运用所学基础知识解决实际问题，使学生成为适合社会需求的高素质人才。相比其他传统学科，生物信息学专业开办时间迟，与用人单位的交流合作较少，本科学生缺少实践平台是生物信息学专业教学的另一个问题。

2 改革措施

2.1 教学内容改革

多数高校的生物信息专业教学内容都来源于经验性或借鉴其他培养单位，但生物信息学属于快速发展的前沿学科，各种技术、方法日新月异，老旧的课本知识完全无法适应用人单位的需求。以对基因测序为例，多数教材以介绍第一代测序方法为主，而现今第三代测序技术都已有了较多的应用。因此应该立足于各领域对生物信息学的不同需求，根据学校自身特点，科学确立教学目标，及时系统地总结规划课程内容。首先，可以将生物信息专业细分为不同方向，对各方向确定应该深入讲解的特别课程，以及普通的课程，同时实现课程知识覆盖面广和课程内容深度足；第二，加强相似课程之间的交流与研讨，降低课程内容重复度，合理利用教学资源；第三，开设2～3门前沿技术课程，根据当前生物信息学的发展现状，为学生教授最新的技术与方法；第四，通过灵活应用多媒体教学、双语教学、师生互动、实践与教学结合等多种教学手段，活跃课堂气氛，激发学生学习热情，提高教学效率。

2.2 加强师资力量建设

授课教师的水平直接影响授课质量。学校应该鼓励资助骨干教师多参加学习与进修，培养一批真正的生物信息学交叉学科教师；加强学科授课教师之间的交流，组建一支真正的交叉学科教学团队；多组织名师讲坛，促进交流与学习，提高授课教师的教学水平。

2.3 构建实践平台

实践是实现人才培养的最后一个环节，只有通过实践，学生才能真正理解知识、掌握知识。传统教学模式中的实践一般仅包含上机使用软件等过程，并没有真正发挥学生的动手能力。应该将学生放入实际工作中，根据学生兴趣，让其参与老师的科研项目，鼓励其独立完成子课题；与企业、科研机构等用人单位合作，让学生参与实习，将自己所学的课堂知识用于实践，并从实践中学习新的知识。通过构建上述类似的大学生实践、实习平台，才能实现“教、学、研”一体化的创新教学模式，调动学生学习兴趣，使其积极参与其中，并提高学生的实际动手能力，以符合社会的用人需求。

3 结语

生物信息学是一个新兴的前沿交叉学科，起步晚，但发展快，人才缺口大。通过改革形成一套独特的、完善的人才培养模式，对生物信息学科的发展，生物学领域的发展意义重大。

参考文献

[1]

胡娜，常军，徐玲.生物信息学教学改革与探索[J].安徽农业科学，2010，38（3）：1588-1589.

[2] 王兰萍.生物信息学课程教学的初步探讨[J].生物信息学，2006（5）：143-144.

[3] 魏战勇，高晓平：农业院校生物信息学教学改革与探索[J].郑州牧业工程高等专科学校学报，2011，31（4）：50-51.