网络环境下以提高本科生实践创新能力为导向的《生物信息学》课程教学模式研究

郝爱平　国会艳　宗宪春

摘 要：生物信息学涵盖了基因组学、计算机信息科学、数学等多学科知识，是网环境下培养学生创新实践能力最有潜力的学科之一。因此，该文以互联网大数据为背景，从讲好绪论、教学内容改革等几个方面探讨了地方高校《生物信息学》课程教学模式，旨在提高学生实践创新能力。

关键词：生物信息学；网络环境；实践创新能力

中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）01-0116-02

Abstract：Bioinformatics including genomics，computer science，mathematics and other disciplines of knowledge，is one of the most promising subject under the network environment to cultivate students' ability of innovation and practice. This paper introduces the exploration and practice from some aspects of bioinformatics teaching including teaching introduction，teaching content，aims to improve students' ability of practice and innovation.

Key words：Bioinformatics；Network environment；Ability of practice and innovation

当今世界，科学技术迅猛发展，科技创新已经成为一个国家和民族发展的核心因素，而大学生是科技创新的主力军，大学生科技创新能力的培养不论是对国家、民族，还是对大学生个人的发展都是极其重要的。李克强总理于2015年10月在首届中国“互联网+”大学生创新创业大赛总决赛就对此作出重要批示。批示指出：大学生是实施创新驱动发展战略和推进大众创业、万众创新的生力军，既要认真扎实学习、掌握更多知識，也要投身创新创业、提高实践能力。教育部门和广大教育工作者要认真贯彻国家决策部署，积极开展教学改革探索，把创新创业教育融入人才培养，切实增强学生的创业意识、创新精神和创造能力，厚植大众创业、万众创新土壤，为建设创新型国家提供源源不断的人才智力支撑。这就要求大学课程教学应该以培养学生的创新实践能力为主要目标。生物信息学（Bioinformatics）是起步于20世纪50年代，伴随着人类基因组计划而发展起来贯穿于整个生命科学学科的新兴学科，是当今全球最活跃、最具发展前途的学科之一[1]。它涵盖了基因组学、计算机信息科学、数学等多学科知识，是网络大数据时代培养学生创新实践能力最有潜力的学科之一。因此，本文以互联网大数据为背景，以提高学生实践创新能力为培养目标，从几个方面探讨了地方高校《生物信息学》课程教学模式，旨在为其他院校该门课程的教学提供一定的借鉴和参考。

1 讲好绪论，激发学生学习该门课程的学习兴趣

绪论是一门课程的灵魂和核心，也是师生之间第一次见面的机会，绪论部分内容的设置至关重要，同时教师的教学水平和人格魅力都体现在第一节绪论课上。学生被第一节课吸引，对以后该门课程的学习就会充满激情。一般的绪论讲解包括该课程内容提纲、定义、发展历史，学习要求和考核方式等介绍，学生听到最后都会觉得索然无味，因此教师一定要重视绪论内容的设计和授课的艺术性。《生物信息学》是利用计算机技术解决生物学问题的一门实用性非常强的课程[2]。在绪论部分除了利用少量学时讲解传统部分以外，可以选择以Science、Nature等顶级期刊为依托的优秀科普视频中的趣味性生物学问题为讲解重点，结合生活中与数据库分析相关的案例，起到抛砖引玉的效果，吸引学生的注意力，激发他们学习本门课程的兴趣，让学生们了解到生物信息学技术在解决生物问题上的巨大潜力和应用价值[3]。

2 教学内容、教学方式及教材选择上注重培养学生实践创新思维

对于生命科学相关专业学生，《生物信息学》课程主要课堂目标是熟练应用各种软件、数据库解决实际的生物学问题，而不是研究新算法、开发新程序[4]。教学内容应包括数据库检索、引物设计及序列分析、核酸和蛋白质序列分析、分子进化与系统发育分析等实用性较强的方面。在教学方式上主要采用多媒体网络直观教学，与学生面对面交流，注重引导学生自己提出生物学问题；引导学生学习各种生物学软件，并进一步学习和应用软件新的功能解决问题；强调学习各种在线软件的原网址，而不是单纯的应用界面学习。使学生在利用生物信息学工具解决实际问题的时候对生物信息学产生兴趣，增强其创新实践能力。在教材选择上以实用性强的教材为主，如本科生可以选择吴祖建等主编的《生物信息学分析实践》，研究生可以选择薛庆中等编著的《DNA和蛋白质序列数据分析工具》作为教材。

3 科研课题和大学生科技项目结合教学促进学生创新能力培养

《生物信息学》这门课程开设的对象一般是高年级本科生。这些学生正好处于毕业论文选题阶段，同时他们已经具备了相关的生物学知识，因此教师应该多结合自己的科研课题实例来授课。比如在实验中克隆得到了一段基因序列，可以让学生通过序列比对确定该基因的功能，并进行引物设计完成后续实验过程。学生们通过课题实例训练，可以增强自己的科研思维意识，为将来自己的毕业论文课题的研究和应用生物信息学方法解决实际问题奠定基础。同时可以让学生自由组合成科研团队，以大学生科技创新项目申报为依托，通过教师指导，学生自主完成相关项目。比如以人类癌症相关基因筛选和调控网络研究为课题，学生们通过查阅资料，利用各种生物信息学软件和数据库筛选，完成基因调控网络图的绘制等项目。科技创新项目的完成会极大提高学生们的创新实践能力，为他们将来考研深造和就业打下良好基础。endprint

4 优质网络资源教室建设促进学生实践能力培养

《生物信息学》是一门实践性非常强的课程，它包含了大量的生物学软件使用和在线数据库的检索过程，因此配备现代化优质网络资源的多媒体教室对于课程顺利开展和培养学生实践能力至关重要。学生从开课伊始就在网络教室学习该门课程，应该做到每人一台高配置电脑，网络畅通，教师有现代多媒体系统，可以随时通过大屏幕指导学生学习。课余时间全面开放，满足学生科研团队开展研究的需要。

5 考核方式以考查学生的实践能力为主

生物信息学课程的目的是提高学生利用信息技术解决生物学问题的能力，因此主要考查学生综合利用所学知识分析问题和解决问题的实践能力[5]。对于大多数高校来说，生物信息学都是作为选修课开设的，因此其考核方式可以与传统试卷考核有所不同。考核方式可以更加灵活，主要以考查学生的实践能力为主。对于本科生来说，考核方式主要以研究論文+平时表现为主。研究论文题目可以自拟也可以从给定题目中选择，二者都要求利用生物信息学方法解决的相关生物学问题。这种考试方式促使学生在学习过程中，不必花大量工夫去死记硬背，而把重点放在了基本理论、基本知识的巩固及实践操作技能的提高上，有效地提高了学生的实践操作能力和创新能力。

6 结语

总之，在生物信息学飞速发展的网络新时代，通过以上几方面的生物信息学教学模式改革和教学实践，极大地提高了学生的实践创新能力，满足了他们考验深造和就业的需要。今后如何进一步发挥多媒体网络技术的优势，培养具有创新实践能力的本科院校高素质人才，还需要我们继续探索。

参考文献

[1]薛勇，薛宇，季庆辉，等.地方高校交叉学科生物信息学课程教学探讨[J].安徽农学通报，2013，19（22）：120-122.

[2]寻 萌，陈艳炯，杨娥，等.《生物信息学》教学实践探讨[J].西北医学教育，2011，19（6）：1220-1223.

[3]黎志凤，刘杨，朱敬，等.应用生物信息学的系统化综合性教学改革实践[J].微生物学通报，2016，43（8）：1854?1862.

[4]艾海新，赵健，邓芳博，等.面向学生创新实践能力培养的生物信息学教学改革初探[J].科技创新导报，2014（30）：143-144.

[5]范丙友，贾小平，胥华伟，等. 生物信息学课程教学改革与探索[J].大学教育，（16）：61-62. （责编：徐焕斗）endprint