高等農(nóng)林院校生物信息學(xué)課程的教學(xué)改革探討

彭曉劍 江海洋

摘要：生物信息學(xué)是一門利用數(shù)學(xué)、計算機信息科學(xué)以及統(tǒng)計學(xué)等知識來組織和理解生命活動中核酸和蛋白質(zhì)中所包含的相關(guān)信息的一門交叉學(xué)科【1】。在《生物信息學(xué)》實際的教學(xué)過程中應(yīng)該將講授的理論課程與國內(nèi)外關(guān)于生物信息學(xué)技術(shù)和方法的進展相結(jié)合，豐富教學(xué)內(nèi)容做到理論和實踐相結(jié)合提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：高校;生物信息學(xué);教學(xué);改革

基金項目：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)創(chuàng)新訓(xùn)練項目（XJDC2017228）

作者簡介：彭曉劍（1987.6-），男，漢族，安徽合肥人，博士，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，講師，研究方向：遺傳學(xué)

引言

近年來隨著科技的進步，科學(xué)家完成了包括人類基因組在內(nèi)的眾多生物的全基因組測序工作，由此產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)并且這些數(shù)據(jù)呈指數(shù)增長，在海量數(shù)據(jù)產(chǎn)生的同時，計算機處理數(shù)據(jù)的能力也在不斷的增長。計算機和信息技術(shù)的發(fā)展為堆積如山的生物數(shù)據(jù)的收集、整理和檢索提供了強有力的技術(shù)支持。此外，各種有針對性的軟件、計算方法以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及也為生物信息學(xué)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)林院校與區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展之間有著緊密聯(lián)系，農(nóng)林院校的發(fā)展對于區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的綜合性和互動性起著至關(guān)重要的作用。新中國成立70年，農(nóng)林院校的專業(yè)設(shè)置已經(jīng)由原先的農(nóng)業(yè)知識和種植技能為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐赞r(nóng)林為特色、多學(xué)科協(xié)同發(fā)展的特色綜合性大學(xué)。專業(yè)涵蓋范圍廣，研究對象涉及眾多物種。生物信息學(xué)這門新興的科學(xué)在農(nóng)林院校的基礎(chǔ)、應(yīng)用研究及交叉研究中起到了重要作用。因此開設(shè)《生物信息學(xué)》對于大數(shù)據(jù)時代下的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究提供了重要的分析工具。通過該門課程的學(xué)習(xí)可以豐富學(xué)生知識，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，尤其提升綜合運用多學(xué)科知識解決問題的思維能力，培養(yǎng)學(xué)生邏輯、整合和知識遷移等綜合能力，培養(yǎng)技術(shù)復(fù)合型“三農(nóng)”人才，以適應(yīng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的需求，真正做到新時代下科技興農(nóng)推動鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略從而服務(wù)地方經(jīng)濟。

1.當前課程教學(xué)存在的主要問題

1.1教學(xué)方式單一，過分注重理論教學(xué)

對于這樣一門新興科學(xué)，沒有做到講、練、做一體化的教學(xué)模式。理論教學(xué)雖然很重要，但是實踐教學(xué)對于學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的啟發(fā)性和直觀性有著至關(guān)重要的作用，但是在生物信息學(xué)的課程內(nèi)容設(shè)置中，實踐教學(xué)沒有涉及，這樣容易造成理論學(xué)習(xí)與上機實踐學(xué)習(xí)不能統(tǒng)一。

1.2授課對象專業(yè)差異大

生物信息學(xué)作為本科生和研究生的理論課時，選課的學(xué)生來自不同專業(yè)，尤其在研究生課程選擇過程中，涵蓋了生命科學(xué)、計算機科學(xué)、農(nóng)學(xué)、園藝和園林等專業(yè)，由于專業(yè)背景的不同，導(dǎo)致學(xué)生對生物信息學(xué)的理解和認識不盡相同，這給整個教學(xué)計劃和授課帶了困難【2】。

1.3考核方式單一

生物信息學(xué)是理論和實踐結(jié)合緊密的一門課程，然而在實際的考核過程中主要采用有紙化閉卷考試作為考核的主要方法，只注重理論概念和原理的一些考核，缺乏學(xué)生對生物信息學(xué)分析原理的認識與理解，以及分析技能的考核。這種單一的考核方式并不能夠讓學(xué)生由此及彼，舉一反三。

1.4硬件設(shè)施不足

由于生物信息學(xué)是一門實踐性很強的課程，理論和實驗結(jié)合很重要然而教學(xué)過程中沒有專業(yè)的教學(xué)實驗室，也沒有配備處理數(shù)據(jù)的高性能服務(wù)器，以及必要的互聯(lián)網(wǎng)交互平臺，其次缺乏教學(xué)過程中的模擬數(shù)據(jù)供學(xué)生模擬學(xué)習(xí)給生物信息學(xué)的教學(xué)帶來了困難。

1.5教材更新速度慢

作為一門新興的交叉科學(xué)，生物信息學(xué)的發(fā)展日新月異，教材內(nèi)容的更新速度與該門科學(xué)的前沿知識存在“時差”，常常出現(xiàn)教學(xué)理論內(nèi)容與實際發(fā)展脫節(jié)，學(xué)生達不到拓展知識面和缺乏創(chuàng)新意識【3，4】。

2 教學(xué)改革措施

2.1 明確教學(xué)目標，采取理論和實踐相結(jié)合

生物信息學(xué)是一門實踐性很強的課程，理論學(xué)習(xí)與上機實踐十分必要。課程學(xué)習(xí)過程中常常利用到計算機的相關(guān)知識，因此在教學(xué)過程中做到多做，多練的教學(xué)模式，靈活做到一邊理論一邊實踐的方法，提升學(xué)生上機動手能力。

2.2? 小班教學(xué)，配備專業(yè)的教學(xué)實驗室

課程學(xué)習(xí)過程中選課的學(xué)生來自不同專業(yè)背景，因此教學(xué)過程中采用小班制教學(xué)，做到不同專業(yè)形成不同的教學(xué)班。此外配備專業(yè)教學(xué)實驗室，網(wǎng)絡(luò)交互設(shè)備的準備，其次準備相關(guān)的模擬數(shù)據(jù)供學(xué)生學(xué)習(xí)實踐，真正做到理論與實踐相結(jié)合。

2.3 改變單一的考核方式，提高上機實踐考核比例

期末考試應(yīng)以上機實踐為主，注重分析綜合性問題，考查學(xué)生應(yīng)用能力及對分析流程和結(jié)果的熟練整理、分析和歸納的能力。同時采取閱讀匯報文獻作為輔助考查方式。充分發(fā)揮學(xué)生的積極性，提升學(xué)生的理論素質(zhì)和科學(xué)素質(zhì)，為以后的科學(xué)研究奠定重要的科學(xué)基礎(chǔ)。

2.4 教學(xué)與科研相結(jié)合，加強師資隊伍建設(shè)

生物信息學(xué)教學(xué)課程中，要緊跟學(xué)科的發(fā)展，同時注意知識的更新，著重掌握科學(xué)前沿，努力將學(xué)科前沿知識融入到日常的理論和實踐教學(xué)過程中，并邀請工作在科研一線的科研工作者給學(xué)生講解學(xué)術(shù)報告從而拓展學(xué)生思維。教師作為教學(xué)活動過程中的另一個主體，應(yīng)做到教學(xué)和科研相結(jié)合，積極參與對外交流提升教學(xué)和科研的綜合素質(zhì)。

結(jié)語

生物信息學(xué)整合了生物學(xué)、計算機科學(xué)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)的交叉前沿學(xué)科。它以計算機為工具，利用數(shù)學(xué)建立的模型結(jié)合相關(guān)專業(yè)軟件，對生物學(xué)數(shù)據(jù)進行檢索、處理和分析，從而闡明生物數(shù)據(jù)信息所包含的生物學(xué)意義。作為迅速發(fā)展的學(xué)科，生物信息學(xué)滲透到了生命科學(xué)、農(nóng)、林、牧、漁等眾多學(xué)科領(lǐng)域。隨著后基因組時代及大數(shù)據(jù)時代的到來生物信息學(xué)定能為基礎(chǔ)研究提供有力的支撐。

參考文獻：

[1]孫嘯， 陸祖宏， 謝建明. 生物信息學(xué)基礎(chǔ)[M]. 清華大學(xué)出版社， 2005.

[2]孟凡立， 張衛(wèi)國， 韓英鵬. 在農(nóng)學(xué)專業(yè)講授生物信息學(xué)技術(shù)的幾點思考[J]. 黑龍江教育學(xué)院學(xué)報， 2011（4）：85-86.

[3]劉博婷. 淺談生物信息學(xué)課程教學(xué)[J]. 韶關(guān)學(xué)院學(xué)報， 2009（12）.

[4]湯麗華. 淺談大學(xué)本科生物信息學(xué)課程建設(shè)與教學(xué)[J]. 科技信息， 2010， 2（17）：646+686.