淺談醫(yī)學(xué)研究生的生物信息學(xué)教學(xué)

文/李曦　顏晗

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淺談醫(yī)學(xué)研究生的生物信息學(xué)教學(xué)

文/李曦1顏晗2

摘要:隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)計(jì)劃的推行，生物信息學(xué)在醫(yī)學(xué)科學(xué)研究和臨床實(shí)踐中的作用及重要性日益凸顯，也逐漸成為醫(yī)學(xué)科學(xué)領(lǐng)域中不可或缺的一門(mén)技術(shù)。熟練掌握生物信息學(xué)的基本方法有助于醫(yī)學(xué)研究生開(kāi)展科研和臨床工作，開(kāi)拓思維，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。因此生物信息學(xué)是醫(yī)學(xué)研究生教學(xué)中極為重要的一門(mén)課程。本文探討了醫(yī)學(xué)研究生生物信息學(xué)教學(xué)中存在的問(wèn)題并提出了一些解決辦法，以期提高生物信息學(xué)教學(xué)質(zhì)量，更好的實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞:生物信息學(xué);醫(yī)學(xué)研究生;教學(xué);精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)

生物信息學(xué)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一門(mén)交叉學(xué)科，與生命科學(xué)、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)密切相關(guān)。生物信息學(xué)名詞早在上世紀(jì)七十年代即由Paulien Hogeweg和Ben Hesper最先提出，它起初被定義為研究生物系統(tǒng)中信息進(jìn)程的一個(gè)學(xué)科，與現(xiàn)在生物信息學(xué)的定義相差甚遠(yuǎn)，并未引起廣泛的重視［1］。隨著上世紀(jì)九十年代人類(lèi)基因組計(jì)劃的實(shí)施以及計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，生物信息學(xué)的理論逐步完善，在科學(xué)研究工作中的作用逐步顯現(xiàn)，越來(lái)越受到重視。目前，生物信息學(xué)已經(jīng)在醫(yī)學(xué)科學(xué)研究中尤其是在醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)研究中起著舉足輕重的作用。

生物信息學(xué)不僅與醫(yī)學(xué)科研相關(guān)，同時(shí)也與臨床實(shí)踐相關(guān)。2015年1月，美國(guó)政府率先提出了精準(zhǔn)醫(yī)療計(jì)劃，隨后我國(guó)政府也逐步跟進(jìn)。2015年7月，中央電視臺(tái)大篇幅地報(bào)導(dǎo)了“精準(zhǔn)醫(yī)療”這一熱門(mén)話題，詳細(xì)介紹了“精準(zhǔn)醫(yī)療”的概念、發(fā)展和應(yīng)用，并透露我國(guó)也將啟動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)療計(jì)劃。據(jù)國(guó)家精準(zhǔn)醫(yī)療戰(zhàn)略專(zhuān)家組負(fù)責(zé)人詹啟敏院士介紹，精準(zhǔn)醫(yī)療是應(yīng)用現(xiàn)代遺傳技術(shù)、分子影像技術(shù)、生物信息技術(shù)，結(jié)合患者生活環(huán)境和臨床數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的疾病分類(lèi)和診斷，制定具有個(gè)性化的預(yù)防治療方案［2］。而生物信息學(xué)屬于精準(zhǔn)醫(yī)療中必不可少的部分，是實(shí)現(xiàn)個(gè)性化預(yù)防和治療疾病的重要基礎(chǔ)之一。因此，熟練掌握生物信息學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，熟知研究和工作領(lǐng)域相關(guān)軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)的使用對(duì)于未來(lái)臨床一線的棟梁——醫(yī)學(xué)研究生來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

一、醫(yī)學(xué)研究生生物信息學(xué)教學(xué)中的問(wèn)題

筆者在對(duì)醫(yī)學(xué)研究生進(jìn)行生物信息學(xué)的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)存在如下幾個(gè)問(wèn)題影響教學(xué)質(zhì)量。

1．學(xué)生的背景和專(zhuān)業(yè)知識(shí)存在巨大差異

開(kāi)展生物信息學(xué)學(xué)習(xí)要求學(xué)生有一定的計(jì)算機(jī)科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)的背景。然而絕大多數(shù)的醫(yī)學(xué)研究生缺乏相關(guān)背景，他們來(lái)自不同的臨床科室或是研究所，從事科研和工作的內(nèi)容各不相同，背景和專(zhuān)業(yè)知識(shí)有非常大的差別。另外，醫(yī)學(xué)研究生畢業(yè)于不同等級(jí)的高等院校，教學(xué)內(nèi)容和質(zhì)量也存在差異。有的研究生本科時(shí)熟練掌握了分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的內(nèi)容，能較快接受相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，有的研究生則掌握的更多的是臨床相關(guān)知識(shí)，這類(lèi)學(xué)生由于缺乏生物信息學(xué)相關(guān)基礎(chǔ)，較難跟上課程。

2．學(xué)生對(duì)于生物信息學(xué)的需求不同

在同研究生進(jìn)行交流時(shí)，筆者發(fā)現(xiàn)不同類(lèi)型的研究生對(duì)于生物信息學(xué)的需求有大的差異。有的研究生將來(lái)可能主要從事科研工作，因此希望掌握較多的生物信息學(xué)知識(shí)，包括編程，復(fù)雜統(tǒng)計(jì)軟件的使用等等。此外，一些生物信息學(xué)的分析方法也與他們平時(shí)的實(shí)驗(yàn)息息相關(guān)，他能很好的理解和接受，因此這類(lèi)學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)課程興趣頗高，充滿熱情。而有的學(xué)生將來(lái)主要從事臨床診斷，只需要掌握基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)使用，統(tǒng)計(jì)分析等等。復(fù)雜的生物信息學(xué)分析在平時(shí)的工作中很少有機(jī)會(huì)能用上，所以這類(lèi)學(xué)生本身學(xué)習(xí)的興趣不濃，另外，隨著課程內(nèi)容的深入，對(duì)知識(shí)的理解會(huì)逐漸困難，且容易混淆概念，這些將直接導(dǎo)致他們對(duì)生物信息學(xué)課程失去興趣。

3．教學(xué)時(shí)間安排不合理

大多數(shù)學(xué)校生物信息學(xué)課程只針對(duì)新生開(kāi)展。以本校為例，生物信息學(xué)課程主要安排在研究生一年級(jí)的上學(xué)期，這一時(shí)期學(xué)生剛進(jìn)入研究生生涯，大多數(shù)人還不清楚自己課題的方向，不能切身體會(huì)生物信息學(xué)相關(guān)知識(shí)在自己后期科研中的重要性，也不清楚自己需要什么方面的生物信息學(xué)知識(shí)。這使得相當(dāng)一部分學(xué)生在上課時(shí)提不起興趣;有的學(xué)生在課堂上學(xué)到了一些知識(shí)，但因課題未正式開(kāi)展，不能及時(shí)實(shí)踐運(yùn)用加以鞏固，過(guò)一段時(shí)間又忘得差不多了。而高年級(jí)的研究生在科研過(guò)程中發(fā)現(xiàn)自己因缺乏一些生物信息學(xué)的相關(guān)知識(shí)而極度影響科研的進(jìn)展，但卻早已過(guò)了系統(tǒng)的生物信息學(xué)課程學(xué)習(xí)的時(shí)間，只能花大量時(shí)間自學(xué)，既耽誤時(shí)間又可能因無(wú)人指導(dǎo)而掌握錯(cuò)的技術(shù)方法。

4．缺乏教材

找不到合適的教材是研究生生物信息學(xué)教學(xué)中最重要的問(wèn)題之一。目前出版的生物信息學(xué)教材存在諸多問(wèn)題。首先，這些教材均主要針對(duì)本科生教學(xué)。與本科生相比，研究生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)水平更高，學(xué)習(xí)的目的性更強(qiáng)，對(duì)于教材的需求和認(rèn)知均存在差異。目前的教材雖然列舉的內(nèi)容多、覆蓋范圍廣，但大多數(shù)內(nèi)容對(duì)于醫(yī)學(xué)研究生實(shí)用性不強(qiáng)，而一些常用的知識(shí)又因?yàn)樘珜?zhuān)業(yè)在教材中只是一筆帶過(guò)。其次，大多數(shù)教材已經(jīng)過(guò)時(shí)。由于生物信息學(xué)近年來(lái)發(fā)展迅速，教材中列舉的很多數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件都已更新，它們的使用界面和操作方法均發(fā)生了較大變化，甚至有些教材中提到的數(shù)據(jù)庫(kù)或軟件早已被淘汰。而研究生科研和工作中需要接觸最新、最前沿的內(nèi)容，這些內(nèi)容教材往往無(wú)法納入。

二、如何提高研究生生物信息學(xué)教學(xué)質(zhì)量

相比于本科生教學(xué)，研究生教學(xué)難度更大，專(zhuān)業(yè)要求更高，目標(biāo)也更高。要保證一個(gè)良好的生物信息學(xué)教學(xué)質(zhì)量，筆者認(rèn)為需要從以下幾個(gè)方面著手。

1．合理安排教學(xué)時(shí)間

通常情況下，研究生一年級(jí)的學(xué)生以學(xué)習(xí)基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和了解研究方向?yàn)橹?，還沒(méi)有確定課題方向或僅僅初步開(kāi)題，所需涉及的生物信息學(xué)知識(shí)還不多。到研究生二年級(jí)的時(shí)候，隨著課題開(kāi)展的逐步深入，研究工作中涉及到的生物信息學(xué)內(nèi)容逐步增加，也漸漸知道自己需要哪方面的知識(shí)。因此，在研究生二年級(jí)開(kāi)展生物信息學(xué)教學(xué)比在研究生一年級(jí)開(kāi)展可獲得更好的教學(xué)效果。

2．實(shí)踐為主、理論為輔

非生物信息學(xué)專(zhuān)業(yè)的研究生尤其是醫(yī)學(xué)研究生在進(jìn)行生物信息學(xué)的學(xué)習(xí)時(shí)缺乏相關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ)，過(guò)多的進(jìn)行理論知識(shí)的教學(xué)不但會(huì)讓他們理解困難，更會(huì)造成學(xué)生失去興趣。醫(yī)學(xué)研究生生物信息學(xué)的教學(xué)應(yīng)道注重實(shí)踐，多以上機(jī)操作來(lái)代替理論課程，從實(shí)踐中理解和掌握知識(shí)。此外，授人以魚(yú)不如授人以漁，研究生不能只會(huì)照葫蘆畫(huà)瓢，還應(yīng)該學(xué)會(huì)融會(huì)貫通。因此，在教授過(guò)程中應(yīng)注意擴(kuò)展，教學(xué)生如何思考問(wèn)題，如何將同樣的知識(shí)運(yùn)用于不同的軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)。例如，醫(yī)學(xué)相關(guān)生物信息學(xué)的數(shù)據(jù)庫(kù)五花八門(mén)，不可能每一個(gè)重要的數(shù)據(jù)庫(kù)都進(jìn)行介紹。實(shí)際上這些數(shù)據(jù)庫(kù)使用方法大同小異，只要掌握數(shù)據(jù)庫(kù)使用中的幾個(gè)要點(diǎn)，即使是新的數(shù)據(jù)庫(kù)也可以快速掌握使用方法。

3．組織教師團(tuán)隊(duì)教學(xué)

醫(yī)學(xué)研究工作中涉及的生物信息學(xué)知識(shí)較為前沿，而且醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域眾多，僅僅憑借一兩個(gè)老師和少數(shù)的課程來(lái)進(jìn)行生物信息學(xué)教學(xué)是不可行的。任何一個(gè)老師都不可能掌握所有的前沿專(zhuān)業(yè)知識(shí)。因此，組織一個(gè)生物信息學(xué)教師團(tuán)隊(duì)是非常重要的。這些教師需要來(lái)自不同專(zhuān)業(yè)，了解各自專(zhuān)業(yè)的前沿知識(shí)，并且他們的知識(shí)結(jié)構(gòu)互補(bǔ)，這樣上的教學(xué)課程才能滿足各專(zhuān)業(yè)學(xué)生的需求。

4．根據(jù)學(xué)生需求，開(kāi)展個(gè)性化教學(xué)

由于醫(yī)學(xué)研究生生物信息學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)普遍比較薄弱，專(zhuān)業(yè)知識(shí)背景差異極大，按照傳統(tǒng)的大班教學(xué)的方法進(jìn)行教學(xué)并不能取得非常好的效果。筆者認(rèn)為，如果是一些共性知識(shí)，可以采用大班教學(xué)的方式，但是對(duì)于一些非常專(zhuān)業(yè)的內(nèi)容就需要根據(jù)學(xué)生的興趣和專(zhuān)業(yè)進(jìn)行調(diào)整。教師團(tuán)隊(duì)可采取分班教學(xué)的方式進(jìn)行教授，讓學(xué)生根據(jù)自身的專(zhuān)業(yè)背景和能力選擇合適的課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。對(duì)于一些有較強(qiáng)基礎(chǔ)的學(xué)生，教師可以針對(duì)性的給他們上一些更加深入的課程。

5．不拘泥于教材，與時(shí)俱進(jìn)

醫(yī)學(xué)研究生生物信息學(xué)教學(xué)不能拘泥于教材。只有在進(jìn)行基礎(chǔ)和共性的知識(shí)教學(xué)時(shí)才需要利用到教材。對(duì)于前沿的知識(shí)，教師應(yīng)當(dāng)自己制作課件并與時(shí)俱進(jìn)不斷更新，教授給學(xué)生最新、最正確的知識(shí)。此外，教師本身也應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)自身培訓(xùn)，通過(guò)不斷學(xué)習(xí)以了解最前沿的生物信息學(xué)知識(shí)。

三、結(jié)語(yǔ)

生物信息學(xué)是一門(mén)快速發(fā)展的學(xué)科，隨著學(xué)習(xí)的深入，會(huì)發(fā)現(xiàn)知識(shí)更新速度極快，需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容越來(lái)越多。因此，生物信息學(xué)教學(xué)尤其是在研究生生物信息學(xué)教學(xué)中對(duì)授課老師的要求非常高，需要教師不斷的完善教學(xué)體系、內(nèi)容和策略，通過(guò)自身學(xué)習(xí)緊跟國(guó)際前沿，這樣才能滿足研究生的需求。曾經(jīng)，醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)研究生的生物信息學(xué)課程是一門(mén)雞肋課程，與其他專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)質(zhì)量相比還存在一定的差異。不過(guò)，隨著醫(yī)學(xué)界對(duì)生物信息學(xué)的重視以及其在醫(yī)學(xué)科研與臨床中扮演的不可替代的角色，相信在不久的將來(lái)，生物信息學(xué)課程在醫(yī)學(xué)研究生教學(xué)中將成為尤為重要的一門(mén)主課，這將需要生物信息學(xué)的授課教師更努力地提高自身素質(zhì)，多思考，多學(xué)習(xí)，與時(shí)俱進(jìn)，以更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)更多的能將生物信息學(xué)知識(shí)靈活運(yùn)用于各領(lǐng)域的研究生。

(作者單位: 1．中南大學(xué)湘雅醫(yī)院臨床藥理研究所; 2．中南大學(xué)臨床藥理研究所，湖南省遺傳藥理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

參考文獻(xiàn):

［1］Hogeweg P．The roots of bioinformatics in theoretical biology．PLoS Comput Biol．2011; 7 (3) : e1002021．

［2］http: / /www．js．xinhuanet．com/2015－04/23/c _ 1115062947．htm

作者簡(jiǎn)介:李曦(1984，7－)，男，湖南長(zhǎng)沙市人，講師，中南大學(xué)湘雅醫(yī)院臨床藥理研究所/中南大學(xué)臨床藥理研究所，研究方向:生物信息學(xué)、藥物基因組學(xué)。

中圖分類(lèi)號(hào):G643

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):2095－9214 (2015) 10－0112－02