醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)課程教學(xué)的探究

張強(qiáng)翔

摘 要 生物信息學(xué)（Bioinformatics）是研究生物信息的采集、處理、存儲(chǔ)、分析和解釋等各方面的學(xué)科，也是隨著生命科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的迅猛發(fā)展，生命科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)相結(jié)合形成的一門新學(xué)科。近年來(lái)，許多醫(yī)學(xué)院校開(kāi)設(shè)了生物信息學(xué)課程。本文針對(duì)醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生數(shù)學(xué)思維和計(jì)算機(jī)操作能力相對(duì)薄弱等特點(diǎn)，通過(guò)改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法，以期提高學(xué)生應(yīng)用生物信息學(xué)的能力。

關(guān)鍵詞 生物信息學(xué) 教學(xué) 探究

中圖分類號(hào)：G622 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

2l世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，人類及模式生物基因組計(jì)劃的全面實(shí)施，使分子 生物 學(xué)數(shù)據(jù) 以爆炸性速度增長(zhǎng)。面對(duì)基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、基因芯片、分子進(jìn)化等大量的生物信息，在計(jì)算機(jī)科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及生物分析技術(shù)的相互作用和滲透下，誕生了一門嶄新的學(xué)科——生物信息學(xué) （Bioinforma-tics）。當(dāng)前，生物信息學(xué)教學(xué)還處于起步階段，對(duì)于生物信息學(xué)實(shí)踐課還沒(méi)有完善的教學(xué)模式和有效的教學(xué)方法，如何在醫(yī)學(xué)院校進(jìn)行生物信息學(xué)實(shí)踐課教學(xué)還有待進(jìn)一步探索。

1醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容

1.1 疾病基因的發(fā)現(xiàn)與鑒定

據(jù)相關(guān)研究表明，約有6000種以上的人類疾患與特異基因的改變有關(guān)，這些關(guān)鍵性基因或其產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)功能異常，可以直接或間接地導(dǎo)致疾病的發(fā)生。目前，使用基因組信息學(xué)的方法通過(guò)超大規(guī)模計(jì)算是發(fā)現(xiàn)新基因的重要手段。例如：通過(guò)構(gòu)建腫瘤 cDNA文庫(kù)，我們可以揭示腫瘤發(fā)生的分子水平變化，尋找靶基因。

1.2藥物設(shè)計(jì)與新藥研發(fā)

生物信息技術(shù)為藥物研究、設(shè)計(jì)提供了嶄新的研究思路和手段。生物信息藥物設(shè)計(jì)常用的方法有：（1）三維結(jié)構(gòu)搜尋，尋找符合特定性質(zhì)和三維結(jié)構(gòu)的分子，從而發(fā)現(xiàn)合適的藥物分子。（2）分子對(duì)接，建立大量化合物的三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)，依次搜索小分子配體使其與受體 的活性位點(diǎn)結(jié)合，通過(guò)優(yōu)化使得配體與受體的形狀和相互作用最佳匹配。（3）全新藥物設(shè)計(jì)，利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)設(shè)計(jì)出與受體活性部位的幾何形狀和化學(xué)性質(zhì)相匹配的結(jié)構(gòu)新穎的藥物分子。

生物信息學(xué)方法為藥物研制提供了更多的、潛在的靶標(biāo)，大大減少藥物研發(fā)的成本，提高研發(fā)的質(zhì)量和效率。

1.3流行病學(xué)研究中的應(yīng)用

將流行病學(xué)的遺傳和非遺傳性的研究與生物信息學(xué)結(jié)合起來(lái)，會(huì)對(duì)疾病的機(jī)理、個(gè)體對(duì)某種疾病的易感性和疾病在群體中的分布有更明確的認(rèn)識(shí)，對(duì)疾病的預(yù)防和治療有極大的指導(dǎo)意義。

2 醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)教學(xué)存在的問(wèn)題

2.1缺乏實(shí)踐課教材

目前，還沒(méi)有專門針對(duì)醫(yī)學(xué)院校學(xué)生的生物信息學(xué)實(shí)踐課教材。而國(guó)內(nèi)各大高校使用的生物信息學(xué)教材多為國(guó)外教材的影印版或者中文翻譯版本，這些教材一般內(nèi)容寬泛，需要學(xué)生具有較高的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，并且偏重介紹生物信息學(xué)的理論和方法，對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的指導(dǎo)較少。

2.2缺乏有效的教學(xué)方法。

很多院校開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)實(shí)踐課僅是以驗(yàn)證理論課所講授的內(nèi)容為目的，缺乏針對(duì)學(xué)生特點(diǎn)的教學(xué)設(shè)計(jì)，講授內(nèi)容單調(diào)，忽視了對(duì)學(xué)生分析問(wèn)題能力的培養(yǎng)。

2.3學(xué)生實(shí)踐課學(xué)習(xí)基礎(chǔ)存在差異

生物信息學(xué)實(shí)踐課的授課內(nèi)容需要學(xué)生使用計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下完成，這需要學(xué)生具有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)操作技能和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用能力。不同學(xué)生在計(jì)算機(jī)的操作技 能和網(wǎng)絡(luò)使用能力上存在較大的差異。另外，常用的數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件基本上都是英文版本，這需要學(xué)生具有一定的英文素養(yǎng)，學(xué)生英文水平的差異也會(huì)影響他們對(duì)實(shí)踐課學(xué)習(xí)的效果。

3 醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)實(shí)施方法和對(duì)策

3.1建立具有模塊化的教學(xué)大綱

根據(jù)醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)課程的特點(diǎn)，對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，建立模塊化的教學(xué)大綱，例如：導(dǎo)論模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)及使用模塊、基因組信息學(xué)及其分析方法模塊、蛋白質(zhì)組生物信息學(xué)模塊、代謝和藥物生物信息學(xué)及系統(tǒng)生物學(xué)模塊等，使學(xué)生清楚每個(gè)模塊的特點(diǎn)和作用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

3.2強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)

生物信息學(xué)的學(xué)習(xí)是運(yùn)用生物、醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)、以及計(jì)算機(jī)科學(xué)等諸多學(xué)科知識(shí)進(jìn)行分析、判斷推理、綜合的實(shí)踐過(guò)程，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)顯得尤為重要。

3.3結(jié)合多媒體技術(shù)與雙語(yǔ)教學(xué)

教學(xué)過(guò)程中可以打開(kāi)相關(guān)軟件和網(wǎng)站進(jìn)行演示，使抽象的生物信息學(xué)知識(shí)以具體的、動(dòng)態(tài)的形式展現(xiàn)出來(lái)， 從而加深學(xué)生對(duì)課程的掌握程度。此外，生物信息學(xué)涉及到的數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)站、應(yīng)用軟件多為英文界面，所以雙語(yǔ)授課顯得尤為重要，教師可借助多媒體，對(duì)課程進(jìn)行中英整合講解。

3.4結(jié)合科研實(shí)例進(jìn)行教學(xué)

教師可以結(jié)合現(xiàn)階段的科研背景和具體的研究方向，結(jié)合實(shí)例進(jìn)行教學(xué)，可以讓學(xué)生真正掌握利用生物信息學(xué)方法解決生物學(xué)問(wèn)題的思路，并培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)思維能力。

4結(jié)語(yǔ)

生物信息學(xué)作為一門交叉學(xué)科，發(fā)揮了其獨(dú)特的橋梁作用，已經(jīng)廣泛地滲透到醫(yī)學(xué)的各個(gè)研究領(lǐng)域。本文針對(duì)醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)課程的主要內(nèi)容和教學(xué)模式進(jìn)行了探討，以期提高學(xué)生應(yīng)用生物信息學(xué)的能力，培養(yǎng)綜合型的、高素質(zhì)、現(xiàn)代化醫(yī)學(xué)人才。

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