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医学院校生物技术专业生物信息学课程教学探讨

时间:2022-03-04 08:11:21 来源:网友投稿

生物信息学是现代生命科学的重要组成部分,在现代生命科学的研究和发展中发挥越来越重要的作用。根据学科发展并结合教学实践,对医学院校生物技术专业生物信息学课程的教学内容、教学模式和实验教学安排提出几点思考,为提高生物信息学教学质量提供参考。

生物信息学 生物技术专业重要性合理性生物信息学(Bioinformatics)是20世纪末期逐渐发展起来的新兴学科,是生物学、计算机科学和信息科学相结合的学科,是研究生物信息的采集、处理、存储、传播,分析和解释等各方面的学科,它通过综合利用生物学、计算机科学和信息技术而揭示大量而复杂的生物数据所赋有的生物学奥秘,与蛋白质组学共同组成现代生命科学的核心。

目前,医学院校陆续开设了生物信息学课程,生物信息学作为一门新兴学科,具有多学科交叉的特性和发展速度快的特点,因此生物信息学课程教学目前仍处于初级阶段。为进一步提高生物信息学教学质量,本文作者结合医学院校生物技术专业生物信息学教学实践,对医学院校本科生生物信息学课程教学中存在的问题进行分析并提出相应对策,为提高生物信息学教学质量提供参考。

一、学习生物信息学的重要性

21世纪是生命科学的世纪,生物信息学通过综合利用生物学,计算机科学和信息技术来揭示大量而复杂的生物数据所赋有的生物学奥秘。目前,生物信息学也已成为生命科学的核心领域和最具活力的前沿领域,应该说不论是涉及到简单信息的目的基因查找、引物设计和载体构建还是大数据复杂的基因疾病都或多或少的运用到生物信息学的知识,著名生物信息学家Alan Bleasby的经典名句“Half day on the web, saves you half month in the lab”诠释了生物信息学在生命科学中的作用。虽然部分医学院校的的生物信息学仅仅是限定性选修课,但是生物信息学是今后从事生命科学研究人员肯定能够应用到,也是必须熟练掌握的知识。深刻地认识生物信息学的重要性,可以激发医学生的学习生物信息学的兴趣和热情。

二、生物信息学课程授课内容的选择

生物信息学包括开发生物信息学工具的计算生物信息学和利用生物信息学工具解决问题的应用生物信息学。医学背景的生物技术专业的学生应该立足于应用生物信息学的学习,特别擅长计算机和数学并且对生物信息学感兴趣的同学也可以涉猎部分计算生物信息学的知识,本人在读博士期间遇到过一个本科生就利用自己计算机方面的特长,进行雄激素受体和雄激素受体调节剂构效关系的研究,在指导教师的帮助下发表了一篇生物信息学领域的SCI文章,在感叹难能可贵的同时,必须承认指导教师敏锐的洞察到学生的特长,并发挥其特长会起到意想不到的效果。

此外,国内有关生物信息学方面的教材因编者学科背景相差很远,各教材的特色和侧重点有所不同,相对来讲,偏理论轻实践。医学院校生物技术专业应校根据本学科特点选择实验性较强的教材,制定具有生物技术专业特色的教学计划及教学大纲,有条件有时间的教师可以尝试自己编写适合本院校学习的教材,那样针对性更强,学习效果会更佳。针对生物技术专业的特点,因此我们将引物设计、基因查找、基因序列分析、同源基因和不同物种基因查找、判断起始密码子和终止密码子位置、启动子预测以及简单的蛋白功能分析和常用数据库的应用作为本专业生物信息学知识学习的主体框架。

另外,生物信息学的软件本人倾向于选取在线工具,如引物设计软件可选取NCBI网站上的primer blast,酶切位点分析也可在NEB公司的网站上在线分析,应该说生物信息学的发展,欧美国家一些公立网站,如NCBI,或者某些相关实验室的网站都提供多种现在分析的工具,极大地方便了使用者。一来及其方便解决了问题,避免了盗版问题;二来可以通过网站学习生物信息学相关知识,对某些软件的历史渊源有所了解。

三、生物信息学授课时间安排的合理性

生物信息学是一门实践课程,实验课应该占40%以上比例,理论课也应该利用多媒体教室讲授,在实验课之前应该提前让把本次课内容通过多种即时通讯工具如QQ等发送给学生,在将核心知识在实验课演练结束后,进一步布置相关作业强化记忆,在实践中掌握相关知识,如引物设计中,常用的是ncbi网站中在线引物设计工具primer blast和电脑安装软件primer5,在引物设计完成后,可以让学生思考融合蛋白表达时移码问题,即融合蛋白引物设计需要注意哪些问题,如涉及到移码问题时如何设计引物?生物信息学是有力的应用工具,但是还不能完全依赖生物信息学,我们应该成为生物信息学的高级应用者。

四、生物信息学授课教师的选择

生物信息学是一门交叉学科,但是笔者认为长期应用生物信息学的医学背景的教师更适合作为医学院校生物技术专业的授课教师。作为一门新兴学科的一名教师保质保量的完成全部授课任务还是有一定难度的,可以尝试每位老师根据自己特长讲授自己熟悉的章节,这样一来减少压力,二来可以较为圆满地完成教学任务,不同教师还可以给学生带来不同风格的教学模式,提高学生的新鲜感和教师授课热情。此外,任课教师应该积极学习相关领域知识,目前很多国内外著名高校通过网络开始有生物信息学相关的开放课程或慕课,无论是学生还是任课教师都应该积极参加其中,提高自己的理论知识和实践技能,学习优秀教师的授课技巧,领略该领域大家风采,笔者就经常参加北京大学等学校的开放课程,获益匪浅。同时,在有条件情况下参加国内外相关讲座和学习班,和同领域的兄弟院校保持联络,对生物信息学的教学和科研水平的促进帮助大有裨益。

五、扎实的理论是学好生物信息学的保障

除了具有学习生物信息学的热情,学习生物信息学的医学生还应该掌握与生物信息学紧密相关的知识,如分子生物学、分子诊断学、计算机相关知识和统计学知识。有条件的学生应该主动参与科研课题,不论是本院校老师申请的,还是大学生课题,都会对学习生物信息学有所帮助。本人读博士期间,就遇到很多在读本科生参与博士生导师的课题,在基因序列分析和蛋白功能研究方面都获益匪浅。本人目前也作为指导教师指导本科生独立申请的大学生课题,在给学生讲授生物信息学时,明显感觉参与过科研项目的学生对生物信息学知识的掌握,明显强于没有参与过的本科生。

总之,我们生物信息学课程教学中做出了一定的探索,也取得了一定的经验和效果,但是这只是万里长征的第一步,需要生物信息学课程的教师更加努力探索,为培养出更多适应社会发展需要的高素质应用型人才贡献自己的微薄之力。

参考文献:

[1 ]郝峰,许会静,马睿泽.《生物化学检验》实验课教学改革探讨 [J ].中国科技信息,2012,(19):118.

[2 ]赵臣,袁忠海,侯毅鞠.论信息反馈体系在培养医学检验专业学生实践能力中的作用 [J ].中国校外教育,2014,(6):106.

[3 ]许会静,郝峰,张磊.浅谈“PBL教学模式”在临床生物化学检验教学中的应用 [J ].中国校外教育,2013,(33):70.

本文系2012吉林省高等教育教学研究课题;2012年度吉林省高等学校教学建设与改革创新立项;2012年度吉林省教育科学十二五规划立项。

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