生命科学专业生物信息学课程设计探讨

智慧++韩俊伟++李霞

基金项目：黑龙江省高等学校教改工程项目（JG2014011152）

中图分类号：Q811.4-4

在现代生物学高通量方法发展的前景下，海量数据的产生不仅使得生物医学研究模式发生了巨大转变，同时在科学家对数据的管理操作以及挖据分析方面也产生了极大的需求。对于生命科学相关领域研究者来说，不仅要学会获得及使用生物信息学工具和资源，还要了解其基本的理论和实践应用。因此，为生命科学专业学生提供生物信息学培训，能够为其未来有效的分析处理数据以及跟进研究提供必要的帮助。在课程设置上，除了传统的讲座及资源演示外，使用交互性及以问题为中心的合作式教学方式，可以大大提高学习的质量和成果。在这样的背景下，本文将讨论并确定课程需求和学习目标等各种务实的标准，选择合适的授课对象和授课教师，开发课程质量评估标准。遵守这些标准可能不仅有助于指导课程组织者和教师在生物信息学课程中出色完成任务，而且，重要的是，还可以提高生命科学专业学生的学习效果。

1 课程需求

生物信息学课程的开设应该使得生命科学专业学生具有能够完整的完成一项数据分析任务的能力。目前，在生命科学研究领域，对于生物信息方法掌握的需求在不断提升，特别是在高通量测序技术产生大量数据的今天，数据量及复杂度也在成指数趋势上升，这种研究趋势变化的速率如此之大，以至于用于处理、存储、分析及整合这些数据的工具和技术的发展很难跟上步伐，这就使得如何从数据中获得可靠的生物学发现更加困难。

而如果为这些人能够掌握必要的或者与其研究领域高度相关的生物信息学技能，就更容易在各自的领域取得研究成果。例如，在技术角度，如果生命科学专业学生熟悉Linux命令行、R等编程语言，他们就会很容易掌握新一代测序数据的分析方法。

1.1 设定学习目标

生物信息学课程的设计需要考虑教师和学生双方的目标。因此，在课程中设置明确的整体或部分知识点的学习目标是十分必要的。学习目标会告诉学生在学习后他们将会掌握何种技能或知识。在课程目标的设置时，需要考虑学生的背景及能力。在描述学习目标时，应该使用如“产生”，“应用”，“预测”或“比较”等动词，而不是仅仅用“了解”来进行阐述。这样就会让学生很容易将这些程式化的文字转化成实践和练习中应具备的能力。

2 提供合适的课程内容

2.1 选择适合的授课对象

大多数课程设计和个人培训计划是在一个特定的训练需求的前提下。如何判断学生是否适合所提供的课程本身是一个巨大的挑战。例如，部分学生可能需要了解新一代测序数据分析：他们的最终目标可以是相同的，但是，如果有一个是生物化学的学生，需要更熟悉计算生物学，而另一个是偏临床专业，需要识别基因，那么他们很可能需要采取不同的教学路线，以完成他们的目标。因此，在条件允许时，建议建立选择标准，整理课程申请人的信息，关于：（1）相关的课程主题，以及他们的科学需求；（2）他们对课程的期望（如这些是现实吗？）；（3）对于他们的职业生涯阶段的适用性；（4）他们掌握了哪些前提知识及其掌握情况（如他们是否会Perl编程？）。这些信息可以通过包括在课程申请时提交的简要调查表中找到。了解这些信息后，在课程开始前，可以对课程做相应的教学调整。

2.2 恰当地选择授课教师

好的授课教师不仅要有相应的学科知识，而且要掌握教学和沟通技巧，有引人注意的个人学习风格和步伐，并必须具有确保课程参与者互动并能维护他们的利益的能力。一般而言，以方法掌握为主的短期课程与学科教学有着根本的不同，具有实践经验的青年研究员可能比大学教授更适合作为课程的授课教师。

3 授课准备

生物信息学的课程应具有灵活性，以适应不同类型的内容、时间、实践，学习的速度和技能水平。一个共同的主题是需要选择合适的内容量，选择合适的教学方法和课程准备材料也是课程准备的一部分。

3.1 确定课程形式

选择合适的课程形式，主要取决于课程的持续时间，级别和参与者的背景以及它们之间的平衡关系。在决定课程形式时，往往需要考虑：教师-学生比例、参加的人数、可用的时间、所拥有的设施和经验、学员的期望。

3.2授课方法的多样性

在进行实践训练时，有很多方法可满足授课的需求。根据我们的经验，有三个黄金规则：（1）教师应该给出一个引人入胜的内容；（2）应刺激学生积极思考和练习；（3）在进行互动和讨论时应予以鼓励。

如何将这些规则转化为具体的行动呢？教师一直在寻找有效的训练方法，如：展示幻灯片、促进讨论和互动、解决实际案例、激发个人的兴趣、要求学生提出一个主题、组织游戏、讲述引人入胜的故事等等。许多生物信息学教师使用基于幻灯片的讲座和现场演示的信息传递和实际演练，以巩固学习效果。这种方式不一定是最佳的教学方法，但却不是简单地传授知识。将生物信息学授课成功地应用于教学方法的例子包括：（1）个案研究法（降低了问题的复杂性，并讲述了一个学生可以理解的“研究故事”）；（2）提供教学材料，如手册、词汇表、任务和问题（协助学员自主学习并降低教师负担），采用简化的模型算法；（3）进行小组讨论，并扩展到整个班级（集思广益，收集利弊，小组讨论等）。同时进行各种这样教学的方法有助于学生选择合适的学习风格，而且学习效果可能比传统的方法更有效。总体而言，学习是一个复杂的現象。经验表明，最有效的授课方法是结合几种不同的教学方式。endprint