生物信息学方法范文

导语：如何才能写好一篇生物信息学方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

【摘要】

目的 用生物信息学方法从世界权威数据库检索筛选能用于诊断或治疗的细粒棘球蚴靶蛋白。方法 基于其他相近物种的寄生虫及其靶蛋白研究，在美国生物技术信息中心（NCBI）连接的SwissProt，PIR，PRF，PDB等数据库进行有价值靶蛋白及其同源蛋白的筛选，最终筛选出在其他寄生虫目前用于靶蛋白研究的蛋白或多肽，通过讨论分析，找出能作为细粒棘球蚴诊断或药物疫苗靶位的蛋白质和多肽。结果 通过检索扁形动物门的蛋白，筛选出目前该门类下所有物种已经成熟应用或正在研究的有价值的候选蛋白：共得到154条包括32种蛋白。结论 通过高通量快速筛选法，找出32种可能用于包虫病诊断和防治的靶位蛋白，为今后蛋白质组学高通量筛选细粒棘球蚴靶标分子提供理论依据和参考。

【关键词】 细粒棘球蚴；生物信息学；靶标分子；扁形动物门；高通量筛选

Abstract: Objective To screen specific target proteins for early diagnosis or therapy of echinococcosis by screening the authoritative databases from all over the word with bioinformatics method.Methods Based on studies on target proteins of other similar species，we screened these valuable proteins or their homologous proteins from American National Center for Biotechnology Information which links with the database of proteins，such as SwissProt，PIR，PRF，PDB et al.After screening out these valuable proteins or peptides of Platyhelminthes，we found some of them for Echinococcus granulosus (Eg) through analysis and demonstrations.Results We got the valuable proteins or peptides applied already or been researching on diagnosis or therapy of species of Platyhelminthes，including 154 of them that could be classified as 32 kinds.Conclusion 32 kinds candidate of proteins (peptides) were screened for Eg. diagnosis and therapy which would provide the academic basis to further proteomic researches of screening target proteins of Eg.

Key words:Echinococcus granulosus;bioinformatics; target molecule;Platyhelminthes;high-throughput

包虫病是由细粒棘球绦虫的蚴虫寄生到人体或家畜体内而引发严重危害人畜健康的人兽共患寄生虫病。包虫病防治的理想阶段是在早期预防和药物治疗阶段［1］。随着基因组学和蛋白质组技术的发展，新药开发的研究，尤其新型药物作用靶蛋白筛选研究发展的极为迅速，本研究拟用生物信息学方法从世界权威数据库检索筛选能用于诊断或治疗的细粒棘球蚴靶蛋白。

1 材料与方法

利用美国生物技术信息中心（NCBI） Entrez检索系统，在蛋白质数据库检索扁形动物门目前已经上传注册的蛋白质或肽段，从得到的扁形动物门所有物种蛋白质研究的总体状况，用关键词进行快速检索分类，同时结合MEDLINE参考文献对蛋白质进行分类分析。对于信息不详，或者命名不规范的蛋白质，通过NCBI BLAST2.2.10分析软件［2］在蛋白库中进行同源序列比对［3］，e-value参考值设定为20。然后对蛋白进行保守区域分析，使用HMMPfam分析软件［4］对蛋白进行超家族归类分析，将同一超家族的蛋白归为一类，e-value值设定为1e-1［5］。

使用关键词“Platyhelminthes”在NCBI Entrez中的protein条目下检索注册到NCBI数据库的蛋白或肽段。然后按物种进行分类，得出扁形动物门各物种的蛋白组学研究状况［6］。

基于以上研究状况，然后分别输入关键词“target”、“candidate”、“diagnosis”用逻辑符号AND连接“Platyhelminthes”在NCBI Entrez中的protein条目下检索目前用于靶位蛋白、候选分子和诊断蛋白的蛋白，分别获得进行研究或已经得到应用的物种、研究领域以及这些分子的研究方向。

筛选出的分子中部分蛋白仅仅有一代码或分子量，对这些分子的核酸序列用BLAST 2.2.10进行同源序列比对，同时用HMMPfam对这序列进行保守区超家族分析。最后将归类后的蛋白进行结果分析

2 结果

2.1 扁形动物门蛋白有32276条相关蛋白信息，其中日本血吸虫和曼氏血吸虫占76.39%，而其他物种的研究相对滞后。具体研究情况见表1。

2.2 将“candidate”作为关键词，用逻辑符“AND”连接“Platyhelminthes”检索，得到109条蛋白。蛋白由于部分标注不清楚或仅有序列的蛋白用BLAST和HMMPfam分析软件进行同源性以及保守区域分析，然后按超家族信息归类。并对部分研究结果不清晰或没有及时更新者进行MEDLINE相关文献查阅，共分17类蛋白。表1 检索到各大数据库扁形动物门各物种的相关蛋白及肽段数目（略）表2 目前检索到扁形动物门各物种中用于候选分子的相关研究及方向（略）表3 检索到扁形动物门各物种中用于靶位蛋白的相关研究及方向（略）

2.3 将“target”作为关键词，用逻辑符“AND”连接“Platyhelminthes”检索，由于部分标注不清楚或仅有序列的蛋白用BLAST和HMMPfam分析软件进行同源性以及保守区域进行分析，然后按照超家族信息归类。并对部分研究结果不清晰或没有及时更新者进行相关文献查阅。

3 讨论

NCBI是为储存和分析分子生物学、生物化学、遗传学研究成果而创建的自动化系统，它的出现使各个实验室能快速有效的获取世界范围内的生物技术信息。Entrez是NCBI为用户提供核酸和蛋白质序列、定位、分类和结构数据的信息检索系统［7］，具有强大的检索功能，包括检索相关的序列、结构和参考文献。该系统整合了GenBank、EMBL、PIR和SWISS-PROT等数据库的序列信息以及MEDLINE有关序列的文献信息，使得子检索系统Protein Entrez能够连接SwissProt，PIR，PRF，PDB等数据库，并通过该连接快速检索世界上最新上传的蛋白数据［8］。本次研究根据这一强大的检索分析系统，运用了信息学的方法，通过高通量的筛选，检索了世界权威数据库收录的目前用于寄生虫诊断、防治等研究的大量蛋白，并对检索到标注不明确或信息未及时更新的蛋白进行同源性比对，蛋白家族归类等分析，共检索到扁形动物门蛋白信息32276条，然后对这些蛋白进行二次检索、分析、分类整理，筛选出目前用于临床的靶蛋白或正在研究中的候选靶蛋白33种，这将给细粒棘球蚴甚至整个扁形动物门寄生虫有价值分子的筛选都提供了研究捷径。

本研究表明：曼氏血吸虫和日本血吸虫的研究较多，合计占总数的76.39%，其它寄生虫的研究还比较落后。其中以候选分子为关键词检索，检索出来的蛋白以候选疫苗为主，提示其它寄生虫的疫苗防治研究可以借鉴曼氏血吸虫或日本血吸虫的蛋白候选分子的研究。通过本次研究分析，也进一步证实了国际上和世界卫生组织推荐的候选分子如谷胱甘肽转移酶（GST）、脂肪酸结合蛋白（Fatty Acid-Binding Protein）、细粒棘球蚴95抗原（EG95）等［9-14］，取得了比较好的研究成果。另外，也可以通过查阅其它的已经进行过疫苗方面研究的文献，进一步论证例如filamin、gp18-22等蛋白的细粒棘球蚴同源蛋白是否能作为其疫苗候选分子。在靶位分子研究中，目前研究的分子有药物靶位分子、调节分子靶位、疫苗靶位分子、诊断靶位分子等，对细粒棘球蚴有价值靶位分子筛选提供了参考依据，提供了捷径。

参考文献

［1］McManus DP，Thompson RC. Molecular epidemiology of cystic echinococcosis［J］. Parasitol，2003，127（suppl）: S37-51.

［2］Altschul SF，Madden TL，Schaffer AA，et al. Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs［J］. Nucleic Acids Res，1997，25:3389-3402.

［3］Abola EE，Bernstein FC，Bryant SH，et al. Protein Data Bank. In Crystallographic Databases-Information Content，Software Systems，Scientific Applications Edited by: Allen FH，Bergerhoff G and Sievers R. Bonn/Cambridge/Chester［J］. Dat Commi of IUC，1987，107-132.

［4］Eddy SR. Profile hidden Markov models［J］. Bioinformatics，1998，14: 755-763.

［5］Gough J，Karplus K，Hughey R，et al. Assignment of homology to genome sequences using a library of hidden Markov models that represent all proteins of known structure［J］. J Mol Biol，2001，313: 903-919.

［6］The protein entries of NCBI.ncbi.nlm.nih. gov/sites/entrez?db=protein&cmd=search&term=Platyhelminthes，2009.

［7］Entrez cross-database search..ncbi.nlm. nih.gov/sites/gquery，2009.

［8］The protein entries of NCBI.ncbi.nlm.nih. gov/sites/entrez?db=protein，2009.

［9］Zhang WB，Li J，Li Q，et al. Identification of a diagnostic antibody-binding region on the immunogenic protein EpC1 from Echinococcus granulosus and its application in population screening for cystic echinococcosis［J］. Clin Exp Immunol，2007，149(1): 80-86.

［10］Zhang W，Zhang Z，Shi B，et al. Vaccination of dogs against Echinococcus granulosus，the cause of cystic hydatid disease in humans［J］. J Infect Dis，2006，194(7): 966-974.

［11］郝慧芳，王志钢，李志伟. 细粒棘球蚴内蒙株FABP基因cDNA的克隆与核酸疫苗的构建［J］. 中国寄生虫学与寄生虫病杂志，2007，25(4): 352-354.

［12］Chow C，Gauci CG，Vural G，et al. Echinococcus granulosus: variability of the host-protective EG95 vaccine antigen in G6 and G7 genotypic variants［J］. Exp Parasitol，2008，119(4): 499-505.

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良好的开端是成功的一半，新课的导入是一堂课的开始，课堂的教学是整个教学工作的中心环节，是提高教学质量的关键。在教学过程中，生物的遗传可用“龙生龙凤生凤，老鼠的儿子会打洞”引入;变异用“一母生九仔，连母十个样”;条件反射用“一朝被蛇咬，十年怕井绳，望梅止渴，谈虎色变”;“大树底下好乘凉”——蒸腾作用;“落红不是无情物，化作春泥更护花”——细菌的作用;“螳螂捕蝉，黄雀在后”引出食物链。当然，如果过多过滥的使用生活中的俗语，会让学生思维散乱，注意力难以聚焦在学习内容的知识重点上，因此俗语的运用要精心设计，用量适中。

二、巧设疑问，诱发兴趣

渴望了解生物的各种生命现象及活动，揭开生命活动的本质规律，这是学生普遍存在的心理状态。依据所教内容，结合学生的基础知识在课堂上巧设疑问，可以很好地激发学生的学习兴趣。如讲解植物的蒸腾作用：人往高处走，水往低处流，植物中的水分为什么往高处流？在显性基因遗传和子代性状时，提出了有的父母是正常人，可子女却有白发病，为什么自然界花的颜色都很鲜艳，同一种动物生活在沙漠里的和生活在草原上的有什么不同，这些问题必然引起学生的好奇，开动脑筋，从而吸引学生注意力，使学生很快进学习状态。

三、紧贴生活，激发兴趣

教师可以结合生活中的事例，把相关的生活知识带进课堂，从身边的生活实例引导。在讲授“合理营养和食品安全”一课时，从学生的早餐开始，对学生的早餐现状和饮食习惯入手，来分析他们的早餐都有什么，从营养的角度分析。他们各抒己见，纷纷表示以后绝不吃没有营养的早餐，引出怎样搭配一份合理营养的早餐，对他们身体所起的好处。又如针对女生爱美之心，在冬天如何让自己的温度烘托出风度，把枯燥乏味的课，通过教学和大家相互交流，把书本上的知识变成了自己生活中经历的内容，让这些知识真正成为他们生活中的重要的宝贵财富，使课堂教学从理论到实际，让学生乐于学习，对课堂教学产生了浓厚的兴趣。

四、联系实际，培养探究意识

当今社会日新月异，学生要掌握的不只是知识，还应包括过程和方法，教师在教学中一定要将书本知识与实际结合起来，使理论回到实际。教师首先要发动学生关注周围的事物，培养学生的探究意识，从点滴做起，积累生活经验;其次为学生搭建交流平台，开展课题探究活动，如在学习了《植物的作用》后，针对特有的湿地公园优势，在笔者所教的学生中，又有很多来自农村的孩子，他们虽然和大自然很亲近，却不能把生物和生活联系在一起。教师可以利用各种时机，让他们参与到活动当中来，课堂上大家互相交流，共同分析，在此过程中，活跃了气氛。使学生们的印象深刻，教师及时指导、激励、肯定，学生们都情绪高涨，积极投入调查实验，探究的火花在时间中迸发，探究的意识自活动中培养。

五、利用各种直观教学手段激发学习兴趣

学生接受知识离不开具体形象，利用课本插图、挂图、生物标本这些传统直观教学手段。随着教学条件的改变，幻灯片，投影、多媒体等现代化直观教学手段，调动学生的视觉听觉的积极性，将语言、文字、静态图像、视频，这些感官刺激带给学生直观和形象感，激发学生学习兴趣，将学生被动的学习改成主动学习，喜迎学生的注意力。在教学过程中，利用多媒体技术能节省板书的时间，可以使学生在一节课的时间里传递更多的知识点，提高学生的信息量，还可以突出重点难点，加上教师的适时点拨讲解，使学生更容易懂，突破重难点，从而使抽象难以理解的概念变成具体可观察的画面。但是要避免光电教学的哗众取宠，过多花哨的内容影响教学效果，有些学生过多的注意背景音乐和动画，而忽视了主要内容，使得上课主次不分，所以要突出重点，利用好多媒体，激发学生兴趣。

六、对学生多用激励语言

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    1、根据薄弱的课程来分析

    许多学生在学习中都曾经或正在遇到这样的一个问题,那就是偏科。有的程度还不明显,有的偏科差距惊人。我知道的一个学生,她在高考中语文和数学的成绩居然相差了100分,严重的偏科现象,不能不引起我们的重视。其实薄弱的课程,就是你发现问题和总结问题的切入点。成绩表现不高的科目暴露的问题势必最多,发现问题也会容易得多。对薄弱课程的解决方法通常有两种:

    a、集中利用课外时间进行自我补习,遇到问题找家长、老师或网校帮助解决。如果你想取得成功,高效地达到目的,那么就一定要让自己理性一些成熟一些。面对问题,特别是学习上的问题千万不要感情为先,把兴趣爱好甚至对老师的评价牵扯到自己的学习中来,要明白自己为什么学习,要知道自己的目标,也要发现自己的问题。只有清醒理智地上路,才可能在学习的道路上披荆斩棘,取得最终的成功。抛开心理上的各种问题后,就应该开始着手补习自己的薄弱环节。其实你最先想到的不该是家教,而是自己。自己找到问题,自己解决问题,取得的效果会比依赖别人所取得的效果强很多。补习一定要利用课余的时间,千万不要把自己搞得太疲惫,对于落下的知识不要着急,如果急于求成,可能会由于过于浮躁而适得其反。另外,不要因为补习弱项而“冷落”了原本学得好的科目,要注意平衡协调,不能顾此失彼。

    当然,遇到问题的时候,首先不要轻易放弃,要换几种方法思考。只有到了穷途末路,冥思苦想之后也没有结果的时候,再请教老师或者家长。毕竟自己想出来的答案,会让你体味到成功所带来的喜悦,也会记忆深刻。

    b、如果课程落下太多,考虑请家教。

    如果你自己补习的时候发现自己的问题太多,难以梳理,很多知识点,凭借自己看书,看笔记已经无法弄明白,自己的努力已经起不到什么作用了,那么我建议你,可以找个合适的家教。但你不要过于依赖家教,千万不要天真地以为请了家教,只要开展那些号称个性化的一对一的教学能让自己的成绩有突飞猛进的进步,那是不可能的。因为知识的掌握还需要一个过程。

    家教的优势其实更多体现在一对一的针对性和即时性,他可以根据你自己的问题帮助你解决,另外,遇到不明白的问题,也可以得到及时解答。但是遗憾的是,许多家长不善于请家教。但一般的家教老师的认识有限水平有限,所以作用也是有限的,更多更深的内容需要自己在学习中感悟、体会。如果自己不努力,总是处于被动的状态的话,那么请多少家教也是徒然。关于如何请家教的问题,请参考本人的《学会跟孩子说话》一书。

    2、根据考试的表现来分析

    有的人是平时小测验不错,但大的考试却发挥失常。其实这种情况往往说明你对平时功课的掌握还是不错的,但复习阶段和平常的总结工作没有做好,导致考试的状态不是自己的最高水平。同时由于自己没能总结经验教训,所以一到大的考试心理就会被以前的经历所困扰,久而久之,很容易形成考场综合征,严重者,不管自己的功课有没有准备好,到了考场就紧张、肚疼、头晕等现象。(很多症状已经表现生理化)

    科学家曾对一些自称考试前总是肚疼的人发现,由于这些人普遍感到焦虑和紧张,所以胃功能不能正常发挥其作用,长此以往,就会出现胃溃疡等症状。心理学家的实验也强有力地说明,两只猴子被关在笼子里,一只猴子不定期地被电击,另外一只猴子定期地被电击。结果不定期地被电击的猴子最后死掉了。对死的那只猴子做生理解剖发现,胃溃疡的问题很严重。所以紧张是造成这种现象的主要原因,而且由于对考试结果的担忧,希望找到合适的借口来为自己开脱,那么生理的毛病是最好的挡箭牌了。所以有的学生开始假装肚疼,到了后来可能就是真的肚疼了。

    人的记忆规律说明,对于新接触的概念,当时会很清楚,但过了一些日子会有一定的遗忘。当然不会全部遗忘。很多学生就是当时搞明白了,所以即使过了很长时间,自己对这节的内容依然会感觉掌握的不错,其实已经有一些细节淡忘和陌生了,但本人实际的心理状态还是自我感觉良好。由于自己不容易认识到这个问题的严重性,所以也不知道问题在什么地方。往往是考试结束后才发现有一道简单的问题也没有做出来,就一拍脑袋:“哎呀,一下子给忘了!”这种问题最具欺骗性,以为自己掌握了,但实际情况已经发生了变化,而自己还不是很清楚。

    解决这个问题的办法很简单,加强复习、总结归纳、查漏补缺,其实就是通过一些手段和措施来弄明白自己的功课到底是在什么地方有疏漏。方法就是一定要对考试结果做分析总结,而结论无外乎是这几种情况:

    a、 考试发挥失常。

    很多人把考场上的失利归结于心理素质不好,他们往往为自己辩解:“我平时学的挺好的,可是一到考试就紧张,把原本记得很清楚的东西也给忘了”。的确有些人是因为心理素质的问题,在考场中不能发挥出自己的真实水平,但是,这不是决定性因素。太多人把心理因素当成掩饰自己知识不扎实,掌握得不够牢固的挡箭牌。试想,遇到再紧张的事情、再紧张的时刻,你会不会忘记自己的姓名、国籍、年龄甚至生日?不会。为什么不会?因为这些东西深深印记在脑海里,没有人可以抢走,他们会迅速地出现在眼前。那么反过来想,如果你平时熟练掌握了的那些知识,怎么就会在考试时全部忘光呢?

    因此,不要过分夸大心理作用,从根本上讲,平时学好了,考试就不容易失常。失常还是因为学得不够好,自己没有信心才会失常啊!如果在考试的时候果真有心理问题,那么无论它带来的影响是大是小,我们首先要做的就是调整心态。紧张是正常的,明星第一次上台会紧张,想必你一定听过某个明星第一次开演唱会紧张得忘词的事情吧?老师第一次讲课也会紧张,着名作家沈从文第一次进教室讲课甚至紧张的说不出一句话。其实人在面对一件自己非常重视的事情时,都难免有紧张情绪,比较简单地克服紧张的办法就是深呼吸。

    另外,就是让自己适应紧张的环境。如果面对考试的确感觉到紧张而难以抑制的话,最好的办法就是常常给自己模拟考试,把作业当作考试,把回答问题当成考试。总之,要自己逐渐习惯考试的气氛,这样到了真正考试的时候,你就会觉得它和平时做作业,做习题没什么不同。

    b、考试考出了平时学习上的漏洞和不足。

    既然出现了知识点的空白,那么就应该及时给自己进行补习训练。除了心理因素,考试成绩不佳往往是由于知识上有漏洞,考试就像一个检测器,它会有效地发现你的问题所在。就像我们反复强调的那样,对于错题一定要给予足够的重视,对于寻找自己在学习上的问题,它是一个很好的突破口,对每一点错误都不能忽略,不能一带而过,而要像对待新知识一样,仔细弄明白,记在脑子里。

    有的学生考试成绩很高,错题很少,但同样不能忽略错误,因为考试并不是全面的检测,只是抽样似的检测,有一定的偶然性,考得分数高不一定说明学得好,也许某次考试恰恰没有考到那些你掌握不好的知识点,好的成绩往往会蒙蔽人。因此,一点小错误都要重视起来,比如英语中单复数的变化,也许只是一个“s”的问题,注意了重视了,下次就一定不会再错。有的学生成绩低,卷面上暴露的问题实际上是很多的,就需要你逐一解决才好。总之,从哪里摔倒就从哪里爬起来,还要记住一点,下次不要再在同一个地方摔倒。

    c、马虎成性,审题草草了事,做题不经过认真思考。

    也许你总结考试的时候会发现,自己既不是因为紧张做错题,更不是因为知识掌握得不好,而仅仅是因为自己马虎,审题不仔细,发下卷子后再看,发现做错的题只要稍微用心些,就完全可以做好。相信你一定遇到过这种情况,考卷发到手里,一看题目简单极了,自己全都会,于是一个劲地奋笔疾书之后,检查的工序都省了,直接交卷就等着得一百分呢。可是成绩发下来却让你惊讶,怎么和自己预计的差这么多呢?再仔细一看,不是某个小数点点错了,就是看错了题目的意思。

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关键词：物理教学 学习方法 创新学习

培养学生创新性的学习方法是现代教育的主要任务之一，也是未来的现代化建设和新技术革命的需要，初中物理教学中，教师不仅要高效率地传授给学生科学的物理知识，更重要的是要教给学生科学的学习方法，让学生会学。

一、多问细读，理解物理概念和规律

课本是学生在学校获得系统知识的重要工具，学好物理的核心问题是掌握课本中的物理概念和规律，但是，许多学生却错误地认为能熟练地记住定律、概念、公式等就是掌握了课本的知识，反而不重视阅读课本，把精力花费在大量的资料和参考书上，缺乏对知识的真正理解和灵活运用。导致一看就懂，一做就错，这样的学习是极其有害的，教学中只有及时引导学生认真阅读课本，多质疑、多释疑，才能从中发现问题，提出问题，解决问题，才能步步提高。

1、课前阅读。主要是让学生通过阅读和了解将要学习的部分包含哪些知识及其这些知识点是如何总结出来的，同时找出学习的难点。以便学生在课堂上听教师讲解时更能有的放矢，集中精力突破难点，攻克难关，为了帮助学生提前阅读，教师可能根据教学内容列出阅读提纲：什么叫惯性？哪些物体具有惯性？惯性跟什么因素有关？惯性与惯性定律有什么区别？静止物体的惯性和运动物体的惯性各有什么异同？同一物体是静止时惯性大还是运动时惯性大等。

2、课堂阅读。主要是通过教师讲解之后，引导学生再进一步地理解，消化所学的内容，不轻易放过一个疑点，并对重要内容及关键字、词、句、段落等用符号标记，只有抓住关键，才能深刻理解和准确掌握所学知识，如阅读“牛顿第一运动定律”时要抓住“一切物体”、“不受外力”、“或”、“是在大量的实验基础上概括推理出来的”等，鼓励学生精读细抠，若遇疑难，必弄清其究竟，不仅要知其然，更要知其所以然。

3、课后阅读。主要是让学生在学习之后，结合课堂笔记，在阅读的基础上归纳总结，使所学的零散知识和复杂内容系统化，条理化，加深理解，也可以适当阅读一些与课本内容联系密切的课外读物，以巩固课本上的内容，扩大知识面。

二、多思细比，找出差异，掌握本质

物理知识本身既有许多相近之处，又有不同地方，如果不加以区分比较，就很容易混淆甚至张冠李戴，因此，教师要及时引导学生积极思维，运用分析、比较的方法，找出它们的异同和联系，达到掌握知识的本质。

1、同课本中相近内容相比较，如“误差”与“错误”都是测量值与真实值不符，但误差不是错误，错误是由于测量没有按照正确的操作规程和方法的情况下产生的，是可以避免的，而误差却只能减小。

2、同其他学科之间进行比较，引导学生作比较，并经常使用图表及网络图等形式把相近的物理知识进行比较，找出内在区别及联系，既增强了对物理知识的理解，同时也培养了独立思考的能力。

三、勤实验、善观察、理解物理过程

物理学是一门以实验为基础的科学，观察与实验是学习物理最基本的方法，在物理新教材中，特别重视实验教学，但由于受条件限制，目前考试中的实验题仍主要采用笔答形式，容易造成有些学生为了应付考试，仅仅背下各种实验的答案，平时反而不认真做实验、甚至不做实验。但是在各种考试中，出题人总是力图使只有亲手实验并认真观察的人才能考出好成绩。因此，教学中演示实验决不能简单地“老师做学生看”，不能只记住实验结论，而是要教给学生实验方法、观察方法，把握实验过程。实验包括实验选用了哪些器材、如何安装、如何实验、有什么条件、要观察什么、有什么规律等，这是帮助学生形成正确概念的基础，对于学生分组实验，则一定要手脑结合，先弄清实验的目的，实验器材及规格性能，并对实验原理和操作步骤共同研究，然后分工协作，做好操作记录，决不能袖手旁观。课后做一些小实验，既可以帮助进一步加深对物理知识的理解，还可以锻炼动手动脑、独立分析思考的能力。

四、巧记善忆，牢固地掌握知识

初中学生刚开始学习物理，有许多物理概念、规律、公式、物理符号、术语等都需要记忆，否则就根本不可能学好物理。因此，教师根据教材内容，面向全体学生，既要重点问题重点讲，画龙点睛、语言精炼、条理鲜明，归纳概括准确，又要指导学生实现对知识的不同识记途径，如规律性识记、理解性识记、要点型识记、条理性识记、归纳性识记、重复性识记等，以达到对知识的掌握。

五、精选精炼，提高学习效果

练习包括课堂练习、作业练习、实验操作练习、单元练习、综合练习等，是学生掌握知识、巩固知识的重要途径。

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关键词：生物信息学;双语教学;改革及实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）46-0125-02

生物信息学是生物学、计算机科学及应用数学等学科相互交叉而形成的一门新兴学科。它以DNA和蛋白质为研究对象，通过对生物学实验数据的获取、加工、存储、检索与分析，进而达到揭示实验数据所蕴含的生物学意义的目的[1]。基于“加强基础、拓宽专业、强化能力、提高素质”的人才培养指导思想，河南科技大学生物科学及生物技术本科专业开设了《生物信息学》课程，以便让学生理解并掌握生物信息学领域的基本概念和基本理论，具备初步的生物信息学分析技能和实践操作能力，从而适应今后工作和学习的需要。

生物信息学的研究对象为各种分子生物学数据，是在全世界各个实验室中产生的，然后再提交到相应的数据库中[2]。目前，这些大型分子生物学数据库在存储、检索和可视化上，都是英文界面;《生物信息学》课程中讲授的生物信息学软件也均以英文为界面[3]。由于生物信息学学科的前沿性和交叉性，使得《生物信息学》课程的教学有其特殊性，其中一点就是适宜于开展较高水平的双语教学。通过双语教学，可使学生尽快掌握以英文为界面的生物信息学网络资源及相关生物信息学分析软件的使用，提高本科生生物信息学基本的分析技能，继而培养其创新能力。根据《生物信息学》的课程特点，我们开展了双语教学的改革和实践，获得了较好的教学效果。

一、激发学生学习兴趣

《生物信息学》课程涉及的知识点较多，在线生物信息学分析平台均为英文界面，多数学生因而存在一定的畏难情绪。因此，在授课的过程中，首先引导学生加强生物信息学基本分析方法及专业英语的学习。学生通过浏览英文网站，英文阅读能力得到了很大提高;同时也开拓了视野，提升了知识面。总之，通过激发学生的学习兴趣，帮助学生逐步建立起学习的兴趣和自信心，为开展《生物信息学》双语教学打下了坚实的基础。

二、选用英文原版教材

目前，适宜于本科生《生物信息学》双语教学的英文原版教材较为欠缺[4]。其原因有两点：一方面，部分《生物信息学》原版英文教材非常昂贵，因成本原因不适宜于本科生选用;另一方面，通俗易懂、适合入门的《生物信息学》英文教材又少之又少。项目组最终筛选到了一本适宜于我校生物科学和生物技术专业本科生选用的英文原版教材《Bioinformatics For Dummies》，该教材浅显易懂，实践操作性强，适宜于生物信息学初学者选用;另一方面，打印或复印该教材的成本较低，学生易于接受。

三、更新优化教学内容

基于英文原版教材《Bioinformatics For Dummies》，适当更新并优化了教学内容，重点传授了应用性较强的生物信息学实践分析技能。如核酸及蛋白序列数据库的查询、核酸及蛋白序列的相似性搜索、序列比对、分子系统进化树构建、蛋白物理特性及3D结构的预测等分析技能。另外还讲授了离线单机版生物信息学软件如DNAMAN 6.0、Primer Premier 5.0、MEGA 5.0的使用方法。

四、适当讲解理论算法

在注重传授生物信息学实践分析技能的同时，适当讲解生物信息学理论算法。由于生物信息学涉及的算法多数都较为枯燥，在授课过程中侧重于分析方法的讲解和应用。如在讲授Needleman-Wunsch全局比对和Smith-Waterman局部比对及分子系统发育树构建UPGMA（Unweighted pair group method with arithmetic mean，非加权算术平均组队法）等算法时，在多媒体教学的基础上，结合互动式“提问”及“板书”等方法辅助学生理解算法的基本原理及分析方法;同时布置课后计算题作业，要求学生独立完成后上交，从而促进学生巩固基本理论和基本知识[5]。

五、采用双语多媒体授课

为了更好地执行《生物信息学》课程的双语教学任务，我们首先制定了《生物信息学》课程双语教学计划。即选用英文教材，制作英文PPT教学课件，采用中英文相结合的授课方式。随着学生生物信息学分析能力及专业英语水平的不断提高，逐步在授课过程中由少到多地加大英文授课的比例。项目组已于2014-2015学年第2学期成功应用英汉双语完成了《生物信息学》课程的双语教学任务，教学效果良好。

六、实时演示在线分析过程

我校基于网络安全的考虑，在教室内仅能登陆校园网而不能登陆外网。在以往的《生物信息学》教学过程中，只能采用网页抓图的静态教学方式，造成学生对生物信息学分析方法的体验不够强烈。为了达到更好的教学效果，项目组购置了能够接收无线网络信号的设备，在教室内可实时在线进行生物信息学分析，在讲解数据库查询、BLAST分析、Bankit序列提交、蛋白质结构域分析、蛋白质物理特性及3D结构预测等内容时，学生得到了更加直观的实践体验，加深了对生物信息学分析方法的印象，从而更加容易掌握这些实践操作。

七、网络教学资源建设

由于受学时的限制，《生物信息学》课堂教学的内容非常有限。为了让学生更好地利用生物信息学丰富的网络资源，我们基于学校开发的网络教学综合平台，构建了《生物信息学》课程网络平台。平台不仅提供双语多媒体课件、教学视频、作业及相关要求等教学资料;还提供了Primer Premier、DNASTAR、DNAMAN、MEGA、BioEdit软件安装程序和使用手册、生物信息学英文文献及常用的在线生物信息学分析工具的链接等内容。

八、科研与教学相长

在生物信息学课程的双语教学过程中，我们坚持教学和科研互动，实现科研与教学相长。一方面，主讲教师将科研中积累到的涉及到生物信息学的研究成果应用于《生物信息学》教学过程中，丰富了教学内容。如在讲授Bankit在线序列提交序列时，我们以提交至国际核酸序列数据库GenBank的芍药（Paeonia lactiflora）乙烯受体ETR1（JX406435）、ETR2（KP265307）、ERS1（KP265307）、EIN4（KP265308）基因序列为例;在讲授基因外显子和内含子结构预测时，以芍药ACO（KJ719260）和ACS（KP265309）基因组DNA序列为例;在讲授Primer Premier软件时，以芍药ACO基因为例，分别设计用于半定量RT-PCR、CDS扩增及原核表达载体构建所需的PCR引物。通过把科研思路带入教学中，从而有效培养了学生的科研能力及创新能力。另一方面，教学实践也有利于教师全面了解生物信息学和相关学科的最新进展，不断为科研提供新思路。

九、考试方式改革

《生物信息学》课程教学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，考试主要考查学生综合利用所学知识分析问题和解决问题的能力。项目组对考试方式进行了改革，改闭卷考试为大作业。要求学生一人一题，综合应用所学的生物信息学分析技能对所研究的核酸及其编码的蛋白序列进行序列查询、序列同源性搜索，PCR引物的设计，分子系统进化树的构建，蛋白的物理性质及3D结构预测等分析，占考核成绩的70%。采用这种考试方式，一方面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;另一方面，也促使教师在教学过程中，注重从能力培养的角度进行教学课堂设计，提升教学质量和水平。

参考文献：

[1]贺林.解码生命――人类基因组计划和后基因组计划[M].北京：科学出版社，2000

[2]周到，黄敏.生物信息学双语教学探讨[J].科教文汇旬刊，2013，（231）：48-49.

[3]戴凌燕，姜述君，高亚梅.《生物信息学》课程教学方法探索与实践[J].生物信息学，2009，7（4）：311-313.

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生物信息学是在生命科学、计算机科学和数学的基础上逐步发展而形成的一门新兴交叉学科，其实质就是利用信息科学与技术对生物数据进行获取、处理、存储、、分析和解释，进而揭示纷繁复杂的数据中所蕴含的生物学本质[1]。作为21世纪生命科学领域发展最为迅速的学科之一，生物信息学已经成为生命科学研究领域的重要学科[2]。实验室的每一项技术，从简单的基因克隆、基因数据分析到生物大分子进化研究都需要应用到生物信息学，因此，对于生物类专业的学生而言，掌握生物信息学的相关知识尤为重要。我国各大专院校都在不断努力创新和改进现有生物信息学课程的教学方法与方式。因此，作者结合近五年来开设生物信息学课程的教学实践，分析了目前生物信息学课程教学中存在的主要问题，提出几点建议，希望能够有助于推动生物类专业生物信息学课程教学质量的提高。

一、生物类专业生物信息学课程教学中的问题

1.生物信息学教材的选择。生物信息学的发展速度快、内容广泛，目前很多国内高校使用的教材多为国外教材的影印版或者中文翻译版本，国内引进的生物信息学相关的英文原版教材中有些属于科普性质，内容过于简单，而有些偏重介绍生物信息学的计算方法或模型的建立，过于复杂[3]。而国内相关教材更新较慢，课堂内容涵盖的知识面和知识点相对减缩，而且一些前沿的数据和先进软件没有讲授，这些对学生的发展和生物信息知识的合理运用极为不利[4]，因此，目前导致很多高校教师无法选择适用于生物类专业的生物信息学教材。

2.教学大纲安排不合理。生物信息学是一门集分子生物学、计算机科学和数学等多个学科的交叉学科，它囊括了基因数据获取、基因预测、序列比对、序列拼接、分子进化、蛋白质序列分析、蛋白质结构预测、分子建模、药物设计以及基因芯片蛋白芯片等内容模块，同时各领域内容还涉及到具体的计算方法、概率统计、机器语言等知识模块。由于课时设置有限，如果教师在课堂教学对各领域内容面面俱到，会造成大部分内容都只是蜻蜓点水，学生学完以后虽然接触了很多东西，但在生物研究中遇到实际问题还是束手无策。

3.教学内容滞后。生物信息学是一个快速发展的学科，随着生物学科自身的发展和研究的深入，新的数据库和信息资源不断涌现，各种数据库和软件的更新换代非常频繁，如果教师所讲授的在线服务器、分析软件、讲解实例都不是当前最普遍的，学生学完后打开最新的在线服务器或是相关分析软件依然不会操作。

4.教学方法和教学手段存在不足。生物信息学教学普遍采用普通教室多媒体讲授，而生物信息学课程是一个实践操作课，学生经常要动手操作，普通多媒体教学与实践操作教学相脱节。传统的讲授很难与实践教学效果相比，很多学生虽完成了生物信息学课程学习，也接受了很多生物信息学的理论知识，但在进入大四阶段做课题研究完成毕业论文时，遇到需要在数据库查询序列、用软件分析序列或蛋白性质、结构特点等问题时依然束手无策。

二、生物类专业生物信息学课程教学建议

1.调整教学大纲。对于生物类专业的学生来说，生物信息学是生物研究中的辅助工具，不需要掌握生物信息学算法或软件编程细节，而是培养学生运用生物信息学的方法来解决生物研究中遇到的问题，比如能够应用检索工具查找序列等相关的数据信息、利用比对软件或是BLAST在线服务器对感兴趣的序列进行比对分析、选择适当的建树方法对DNA或蛋白序列进行系统发育树的构建、可分析蛋白序列信息并预测其三维结构以及引物设计等。因此对于生物类专业学生的教学，应重点培养学生的实践能力，尤其是关于数据库的使用和分析软件的操作，使他们以后在生物相关领域的工作中能学以致用，所以对于当前生物类专业的培养目标应以应用为核心安排教学大纲。据此，确定了以下的教学内容：教学内容共54学时，分为理论基础和上机实践两部分。理论教学内容共36学时包括：生物信息学绪论、生物信息数据库的查询与搜索、基因和蛋白质序列比对、序列拼接、生物进化与分子系统发育分析、基因预测与引物设计、蛋白质结构及其预测、计算机辅助药物设计；上机实践共18学时包括：常用生物数据库的查询与搜索、核酸序列检索与分析、多重序列比对和系统发育树的构建、PCR引物设计及评价、蛋白质序列分析及结构预测。

2.教学内容主次分明。由于生物信息学技术及分析手段更新迅速，教学内容会显得越来越臃肿，作者建议对于生物类专业的学生可以以生物信息学方法的掌握和生物信息学工具的应用来设计教学内容，关于生物信息学本身涉及到的一些数学模型和编程算法，可简略讲授，教学过程中尽量把有限的教学学时用到以生物信息学为工具解决生物学研究问题的教学中去，避免“面面俱到”的灌输式教育。例如，对于讲授序列比对这一章的知识，关于序列比对所使用的方法PAM和BLOSUN矩阵，对于如何采用数学方法构建这些计分矩阵过程可略过，只需简要介绍PAM和BLOSUN矩阵的概念意义以及用途，重点放在如何使用生物信息学软件进行序列比对，并理解各参数设置的意义。另外，在生物信息学各教学内容模块中涉及到的相关数据库及软件种类繁多，其数量在不断增加，版本也在不断更新。例如在讲授生物信息数据库的查询与搜索这一章节时，涉及到的数据库有核酸序列数据库、蛋白质序列数据库、蛋白质结构数据库、基因组数据库、蛋白组数据库、代谢组数据库等，而每个种类又含多个不同的数据库，比如核酸序列数据库有GenBank、EMBL和DDBJ等，蛋白质序列数据库有swiss-prot、TrEMBL、NCBI和UniProt等。因此，我们重点介绍了3大门户网站NCBI、EBI和SIB，其中我们着重介绍了NCBI的用于提取序列信息的工具――Entrez系统，Entrez将科学文献、DNA和蛋白质序列数据库、蛋白质三维结构数据、种群研究数据以及全基因组组装数据整合成一个高度集成的系统。因此我们给学生演示并要求学生掌握如何采用Entrez查询DNA和蛋白质序列等。另外在讲授分子进化与系统发育分析这一章节时，要进行序列比对及系统发育树的构建，可以使用ClustalW、BioEdit、DNAstar、phylip、MEGA、PAUP等本地软件，也可以使用The PhylOgenetic Web Repeater（POWER）和Evolutionary Trace Server等网络在线服务器分析。考虑到软件的通用型、易用性及本专业学生的英语水平、计算机操作水平，我们选择ClustalW进行多序列比对，然后采用phylip软件包构建系统发育树，并要求学生掌握如何使用这两个软件构建系统发育树。MEGA及其他在线服务器只简单介绍具体操作方法作为辅助资料供学生自学。

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关键词：生物信息学；生物专业； 教学方法；学科交叉

中图分类号：G64 文献标识码：A

Abstract： The characteristics of the professional teaching of bioinformatics are introduced ， then the paper analyzes on the professional students of biological problems existing in the teaching of computer， biological computer curriculum teaching methods are put forward.

Keywords： Bioinformatics； biology； teaching method； course cross

0.概述

近年来，伴随着生命科学的快速发展，有关生物的数据逐渐增多，而分析手段也很多，产生了生物信息学这个概念。生物信息学是由生物学与计算机科学、应用数学以及统计学等学科相互交叉而形成的一门新兴学科，它使用计算机和信息技术对生物信息数据进行采集、处理、存储、检索和分析，从而达到揭示相关数据中所蕴含的生物学意义的目的[1]。为了快速有效地从海量的生物数据中获得所需信息，提高发现问题、解决问题的能力，在生物信息学教学过程中有必要开设一些计算机课程、数学及工程相关课程，这样可以启发学生综合运用数学、物理、工程科学和计算机知识的能力，拓宽其知识面，了解学科前沿和最新进展，培养跨越生命科学、计算科学、数理科学等不同领域的大科学素质和意识，为今后选择新兴交叉学科领域进行深造奠定基础。因此很多大学增设了生物信息学这个本科专业，有的在计算机学院中增加生物信息专业本科，有的在生命学院增加生物信息本科，在本文中主要讨论在生命学院中开始生物信息学专业。作为一门交叉学科，不同专业的学科体系对生物信息学课程教学提出了不同的要求，如何在生物专业学生中开展生物信息与计算机课程的结合，是培养更高理论和实践能力的生物信息专业人才的关键。

1 生物信息学的特点

生物信息学涉及分子生物学、微生物学、生物化学、蛋白质化学、分子遗传学、基因组学、生物物理学、概率论与数理统计、信息论及计算机技术等学科，学科交叉性极强。仅就计算机技术而言，计算机编程、数据库技术和模式识别、软件工程及网络技术等都在生物信息学中有广泛的应用[1，2]。因此，生物信息学是将不同领域知识高度集中的学科。

2 计算机课程的设置

对生物信息学来说，计算机技术就是一个工具，用来对生物数据进行处理。工欲善其事，必先利其器，所以要做好数据的分析工作，必须让学生学好计算机课程，但更应该在生物信息学专业的教学计划中把计算机课程设置恰当，让学生受益[2]。

2.1 课程的选择顺序

生物信息学面对的是海量生物数据，所以首先需要学习使用编程工具，如JAVA或者C++语言或者Perl语言等编程工具，然后安排数据结构等课程对编程课程进行深入了解，后期安排数据库技术、数据挖掘等课程，方便学生进行实践应用。

2.2 教材和授课内容的合理选择

在学习生物的学生中开设生物信息学专业，那么教材的选择应该兼顾学生的知识背景和学习兴趣，由于学生对蛋白、进化、蛋白质结构、基因序列有一些认识，但对计算机比较恐惧，因此计算机教材可选用比较简单、易懂的，如JAVA课程主要讲解编程思想，那么主要包括环境变量设置、语法和如何编程，那么选择教材时就选包括这些内容的教材就可以了，并在上课过程中，结合一些生物信息软件来讲解，激发学生的学习兴趣。同时，选择适合的授课内容也是必不可少的环节：序列比对算法、基因识别算法、蛋白质结构预测、分子动力学模型及机器学习或模式识别算法在生物信息学中的应用等方面的内容，此外在大学初期也要加强数学、物理和计算机方面的基本知识的课程开设[2]。能够从他们自己的知识体系出发， 阐述生物数据如何用计算机方法和技术进行获得并处理；并且了解学生已经掌握哪些生物学知识，在授课过程中，针对学生的特点综合使用多本教材更能达到预期效果。使学生认识到计算机技术和方法在生物学研究领域的广阔应用空间。随着生物信息学研究的深入，国内外出现了大量的生物信息学教材、专著和一些最新的文献。

2.3从抽象到具体的教学理念

由于生物信息学涉及数学、统计学及算法等众多理论知识，但有生物基础的学生具有生物学知识储备，缺乏计算机知识。所以在为生物学专业上进行计算机课程时尽量采用结合实例进行讲解。首先，针对生物学专业学生计算机知识薄弱的特点，尽可能将生物信息学问题转化为学生熟知领域的问题，例如，在讲解蛋白质二级结构预测时，可考虑学生学习过螺旋、折叠和无规则卷曲的特征，讲解模式识别算法预测二级结构的过程时用可采用一些模型如苹果等进行形象讲解更容易被学生接受了；其次，充分利用现代化教育技术及网络资源，对于未接触过计算机实验学生来说，程序代码对于他们而言是枯燥无味的，在教学过程中充分利用计算机实验和网络资源，让学生了解计算机程序的运行过程和网络中生物信息软件的使用，从而对计算机处理生物学数据产生感性认识。例如，在讲解利用聚类算法分析基因芯片数据时，可以先播放基因芯片制作过程的Flas，让学生身临其境，这样不仅可以激发学生的学习兴趣，更可以加深学生对知识的理解和掌握。或者讲解聚类算法可以用物种分类进行类比来讲解[2]。

2.4加强实验环节

生物专业的生物信息学课程的教学过程就是让学生了解并掌握计算机科学和技术如何处理分析生物学数据的过程。因此，进行理论教学的同时，实验教学环节也是必不可少的[3]。计算机实验不同于生物实验，而是主要通过计算机进行处理，例如可通过计算机实验直观的了解三大核酸数据库：蛋白质序列和结构数据库的数据组织方式；通过实验可以让学生掌握如何利用Acclrys Discovery Stdio软件进行蛋白质结构预测，感受蛋白质结构显示软件的强大威力，更重要的是，使学生了解到计算机技术和方法在生物数据处理过程中的举足轻重的作用。从生物信息学实验课中，他们可以领略到计算机科学技术的魅力，增加作为生物信息学专业学生的自豪感，并坚定学好生物信息学知识的信念。

3 后续课程的构想

在后续课程中，由于前面为学生设置数据库原理与设计及数据挖掘等课程，可开设一些专题讲座，如了解数据库设计后，可结合生物专业的特点，可能了解了在网络环境中三大核酸数据库的组织结构，讲解它们是如何采用数据库知识进行组织的，并进行一些简单数据库的设计工作；在数据挖掘课程后可采用一些统计学软件如MATLAB处理生物数据的一些专题[4，5]。又如开设讲解生物信息学的研究热点与与原来讲解的课程进行对接。也可讲解一下药物信息学的设计、疾病靶点的选择等，激发学生学习生物信息学的意义，让有可能进一步深造的学生知道前进的动力。

4 结束语

作为一门新兴的学科，生物信息学专业的发展非常迅速，新的理论、算法和应用程序不断涌现。因此在进行生生物信息学专业教学中，不拘泥于现有的生物信息学教材和计算机教材时纳入最新的研究成果，将相关研究领域的一些新的研究方法、网络资源以及工具软件介绍给学生。例如， GCG软件是一套蛋白质、核酸序列分析软件，一般在Linux环境下使用，包括130多个软件，但现在这些类似功能的软件很多可网络上下载到Windows系统环境下进行蛋白质、核酸序列分析，因此可介绍这些软件给同学使用，方便同学在自己的电脑里熟练使用这些软件，同时有些软件有更新的算法和版本也可以介绍，及时更新学生的知识体系，培养学生相关学科前沿的意识，拓展学生视野。

参考文献：

[1] 孙啸，陆祖宏，谢建明.生物信息学基础[M].北京：清华大学出版社，2005：3

[2] 丁彦蕊，蔡宇杰.计算机专业生物信息学课程教学的实践探讨，安徽农业科学，2012，40（29）14596-14597

[3] 高亚梅，韩毅强.生物信息学本科教学初探[J].生物信息学，2007，5（1）：44-48

[4] 戴凌燕，姜述君，高亚梅.《生物信息学》课程教学方法探索与实践[J].生物信息学，2009，7（4） ：311～313.

[5] David W M.Bioinformatics：sequence and genome analysis影印本[M].科学出版社，2002.

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摘要：师范教育改革下高师院校课程的重新建设已成为重中之重。如何在改革的新背景下建构合适的课程体系，成为高师院校要解决的问题。本文立足于师范教育改革背景下的需求，针对《生物信息学》课程的特点和教学中存在的问题进行初步探讨，就其在教学方法的更新、教学标准的编写、考核方法的改进等方面提出了一些思考，希望通过不断的完善从而提高《生物信息学》课程的教学质量。

关键词：师范教育改革；生物学信息学；课程建设

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）21-0102-02

随着教育的发展，教师体制也不断发生改变，顺应发展的趋势，教师资格证的改革开始不断推进与完善。2012年《国家中长期教育改革和发展规划纲要》精神和教育部部署启动全国中小学和幼儿园教师资格证改革试点工作，2013年《中小学教师资格考试暂行办法》出台并规定：试点启动后入学的师范专业学生申请中小学教师资格应参加教师资格考试。2015年我国正式实施教师资格证国考制度，并实行五年一个周期的注册制度。教师资格证制度的变革是对高师院校实施教学改革的促进同时也是对师范生的挑战。改革制度下更要求提高教师的综合素质和学生能力的培养，而《生物信息学》所具备的专业性与前沿性正是师范教育对学生着重培养的方向与目标。

《生物信息学》是一门交叉学科，包含了对生物信息的获取、加工、存储、分配、分析、解释等在内的所有方面，运用数学、计算机科学和生物学的各种工具阐明和理解大量数据所包含的生物学意义。随着大规模的基因组测序工作的开展，生物学数据获得了大量的积累，生物信息学悄然兴起并得以蓬勃发展。生物信息学使学生了解学科前沿和新技术进展，同时培养学生综合运用知识的能力。但目前多数院校只将其设为选修课程，重视程度很低，而且在教学内容、方法等方面存在一些问题。由于师范教育改革对师范生要求不断提高，课程的学法和内容也要与时俱进，怎样建构新的课程体系是高师院校需要解决的问题。

一、课程教学现状

1.师资力量薄弱。生物信息学不仅对教师专业知识要求高，同时也需要有计算机理论基础的教师来授课。但目前教授生物信息学课程的教师大多都为其他生物学课程的教师，这些教师往往缺乏专业的生物信息学分析软件操作训练和计算机基础，不能将各学科更好融合。

2.教学方法滞后。生物信息学是一门交叉学科，但教师在教学过程依旧采用传统教学方法，计算机辅助教学不常见，这种授课方式不仅效果欠佳也没有发挥此学科的优势。而且在教学过程中不注重培养学生对生物信息学的重要性的认识，所以学生认为该课程只是理论学科，认识不到其对实践操作能力的重要和生物数据分析的意义。

3.实践教学不足。受传统的教学观念影响，教师在教学过程中只注重理论教学忽视实践教学，导致学生所学的理论知识与实践脱节。因为生物信息学对于网络高度依赖，但由于受学时限制，课堂教学的内容有限，实践教学课时数较少，内容也比较简单，缺乏完善的实践教学过程，学生也缺乏实际动手操作的能力。

4.考评方案简单。生物信息学的考核重点是学生对生物信息基本概念的理解，软件操作的掌握程度及生物数据分析解释的能力。但一些学校的考试形式还全部是理论知识，缺少实际操作能力的检验，这种考评办法的评价效能差，而且不能体现学科的特点。

二、课程体系建设优化

1.提高教师素质。教师是教学的核心资源，其知识水平和操作技能都会影响教学的效果。提高教师素质首先要对任课教师开展《生物信息学课程教学改革和实践》专题讲座，其次鼓励教师通过查阅相关文献，了解课程的特点及发展，组织大家进行讨论，再次，也要积极组织教师参加科研活动，提高科研新能力，在科研过程中进一步了解本学科的前沿内容。

2.编写教学标准。如今的教师专业化不只是强调教师要有扎实的理论知识，更要有实践能力。所以生物信息学的课程建设改革要组织新的教学内容，合理安排理论学时特别是实验学时。课程标准对生物信息学的研究内容、现状和发展前景做具体的介绍，主要对生物信息学的基本概念和基本方法进行讲解，重点是分析软件的操作方法和生物学数据库的使用方法的讲解。

3.改进教学方法。师范教育改革意味着对师范生各方面要求的逐渐提高，学生不能只被动接受知识，所以教师在教学中要利用多媒体辅助进行直观教学，演示生物学数据库的浏览与检索，软件的使用，基因序列的检索、基因阅读框架的找寻、序列比对、进化树的构建等操作。教师也可以提供课件和DNASTAR、DNAMAN、MEGA、BIOEDIT等软件安装程序及使用手册等扩大学生的自学空间，使学生的被动学习变为主动学习，也符合师范教育对学生创造能力、应用能力的培养。

4.教学科研结合。生物信息学教学强调能力的培养，且学科的交叉性也能使学生将所学知识与之结合。教师可以鼓励学生参与相关课题研究，学校也可以提供机会让学生参与到创新创业性研究的科研项目中，这样的学习方式可以激发学生对科研的兴趣，巩固课程中所学到的知识，使学生掌握生物信息学课程的实践技能，也更好的体现对师范生创新能力培养。

5.优化理论课结构。师范教育提倡以学生为主体的授课方式，所以课堂可以采取不同的学习方式如小组合作或学生讲述等以此丰富理论课的教学模式。教师可以提出问题由小组成员讨论研究学习，课堂也可以以自讲的方式进行学习，学生通过查阅资料了解学科在临床医学、药物产业等方面的应用以及在后基因组时代的主要研究内容等，不仅掌握了前沿知识同时也锻炼教师技能，对于师范教育培养有很好的促进作用。

6.加强实验课建设。师范教育在强调师范生理论知识的同时更注重实际的操作能力，所以实验教学起着越来越重要的作用，在学习中通过生物数据库的使用，可以提高学生处理生物信息的能力。生物学数据库均可以通过网络提供数据检索服务，学生可以根据理论知识进行相应的实际操作。学院可以进一步开放实验室，为学生创造动手操作的自学实验环境。

7.改革考核方法。考试是检测教学效果的方法，也是促进学生学习的有力手段。如何考核需要制定详细的评价指标体系。生物信息学的考核改革是在基础考核之上增加了小组答辩和论文成绩。小组答辩以生物信息学在疾病研究中的应用为拟设计命题，培养学生协作收集整理相关文献并展示其整合分析结果的能力。论文以蛋白质生物信息学分析在药物靶点挖掘和药物设计中的应用为题。最后根据论文结构完整性和内容独创性、条理逻辑性和学术水平进行评分。

三、课程体系构建的进一步设想

进一步利用网络学习平台慕课扩展生物信息学的理论深度与新技术发展，学生可以进一步接触并利用云计算等技术对大数据进行处理，或基于手机客户端让学生随时可以查询及学习，这样的构建既是生物信息学课程建设的发展，也是培养学生能力的体现。生物信息学课程建设改革对学生综合运用知识的能力起到了促进作用，也加强了理论联系实践的操作能力。生物信息学能够培养学生全面掌握生物学知识，对今后选择生物学科领域的工作有推动作用，也是师范生成为合格人民教师的理论基础。

参考文献：

[1]蓝秋燕.教师资格证“国考”下师范类教学法课程变革的探讨[J].高教论坛，2014，（3）.

[2]林玉生，汪磊，久梅.谈教师资格证国考框架下的高师心理学教学改革[J].辽宁师专学报（社会科学版），2016，（3）.

[3]赵屹，谷瑞升，杜生明.生物信息学研究现状及发展优势[J].医学信息学杂志，2012，33（5）.

[4]于啸，孙红敏.计算机专业设置生物信息学课程的建设与实践[J].计算机教育，2010，（14）.

[5]汤丽华.浅谈大学本科生物信息学课程建设与教学[J].高校讲坛，2010，（17）.

[6]陶嫦立.关于提高生物类专业《生物信息学》教学的一些建议[J].教育教学论坛，2016，（32）.

[7]石春海，肖建富，吴建国.构建优质教学体系 促进《遗传学》精品教育[J].遗传学教学，2013，35（1）.

[8]王彬，韩赞平，张泽民，等.《遗传学》课程建设的实践与思考[J].洛阳师范学院学报，2008，（5）.

[9]吴建盛，李政辉，张悦.强化创新型开放性实验 促进生物信息学课程建设[J].信息通信，2013，（6）.

收稿日期：2016-11-21

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【关键词】师范院校 研究生 生物信息学教学

20世纪80年代末，人类基因组计划（HGP）正式启动，随着该计划的实施，越来越多物种的基因组被破译，随之而来的还有海量的分子生物学数据。对物种基因组的研究并不是为了单纯的积累数据，而是为了揭示大量数据中所蕴藏的信息。因此，生物信息学应运而生。目前，几乎所有生物医学相关高等院校都开设了生物信息学课程，很多农业院校也陆续开设此课程，但是在普通师范院校还存在着开设不足的状况。目前在师范院校中，很多科研工作者也在从事分子生物学的研究，特别是最近几年随着高通量测序技术的发展，越来越多的数据涌现出来，对数据的收集、整理和分析成为大多数研究人员不可回避的问题，因此，对生物信息学专业人才的需求也越来越大。但是目前大多数生物信息学专业的本科生在学习期间只接触基本的生物学课程，在生物学专业知识的深度上把握不够，而生物信息学专业的研究生一部分直接从来自于生物信息学专业，另外一部分则是从计算机、数学或物理专业转行而来，在生物学背景知识方面更是欠缺。因此，如果能够让非生物信息学专业的研究生能够掌握基本的数据收集、整理和分析的方法，培养复合型的人才将符合未来人才培养的要求。因此，我们就目前普通师范院校非专业研究生生物信息学课程教学中存在的问题及对于改革存在的思考详述如下：

一、师范院校研究生生物信息学课程教学中存在的问题

（一）教材选择少

硕士研究生培养有其自身的特点，需要学生系统掌握某学科或专业领域内专门知识和基础理论。这就要求研究生既要拥有广泛深厚的专业知识，也应具备一定研究与创造能力。对于非生物信息学专业的师范院校研究生，我们要求其既掌握基本的生物信息学知识，同时具备一定的数据分析处理能力。目前本科院校生物信息专业常用的教材讲的比较深入，对于非专业的研究生来说，由于缺乏较好的数学和计算机基础，学习起来稍显吃力。但是普通生物信息学教程大多讲的较宽泛，也不适合研究生教学。如果能够编纂既能普及学生的生物信息学知识，同时又能让其具备基本的数据收集、整理和分析能力的教材将非常有利，但是目前市面上该类教材还比较少。

（二）师资缺乏

目前，国内大部分师范院校将生物信息学作为选修课来开设，使得课程在专业建设和人才培养方案中的地位偏低，造成对该类教师的师资培养不够重视。且大部分师范院校未配备专业的生物信息学教师，多为其他生物专业的教师兼职讲授，该类教师部分通过自学，部分通过进修，缺乏专业系统的生物信息学培训，因此在教学过程中不能很好满足教学要求。

（三）学生基础水平参差不齐

师范院校研究生来源途径广，除了本科师范院校外，还有一部分来自农林院校或综合院校，学生本科所学专业不同，生物学基础和对生物信息学的认知程度差异较大，这些问题都会成为教学中的影响因素，这就要求授课教师能够在授课内容上不仅做到完成教学要求，同时要兼顾学生基础水平参差不齐的现象，使学生更好的对该门课程有很好的把握。

二、教学改革思考

（一）选择合适的教材和教辅资料完善教学广度和深度

不同院校不同的教师研究方向不同，但是大致都离不开动物、植物、微生物、生态这些大类，生物信息学作为一门工具学科，要求研究生在学习该门课程后，能够熟练的运用生物信息学的知识为自己的科研服务。作为该门课程的任课教师，要求在上课之前先对学生的研究对象和研究内容进行初步的调查，选择能够更好的服务于学生科研的教材和教辅资料，可以不局限于现有教材的内容，必要时候可以以专题讲座的形式对部分教学内容进行补充。

（二）根据学生基础调整教学内容

针对学生基础层次不齐的现状，授课教师可以在授课前几章节补充学生的遗传学和基础分子生物学知识，通过两到三次课的时间完善学生该方面的不足，部分学生可能是农林院校的本科生，在大学期间学习的多为专业方向比较强的生物学知识，那么通过普及基础生物学知识，可以让其对整个生物学有一个整体的了解。同样对于师范院校的本科生，通过该段授课，也可以将自己在大学学到的各门专业课有一个整体的脉络和认识，起到提纲挈领的作用。通过这个过程，学生对基础分子生物学及基本的遗传学思想不再陌生，再学习后边的生物信息学知识的时候就不会显得很吃力。同时由于学生研究方向不同，对生物信息学技术的需求也不一样。针对此，授课教师可以在讲授过程中，穿插列举一些学生科研终于到的一些问题，应用所学的生物信息学知识进行解决，而不是仅仅局限于教材所举实例。同时对于前沿技术的内容，也必须做及时补充和更新，使学生更好的把握生物信息的前沿和技术。

（三）利用现有的多媒体资源改进教学方式

作为一门实用性很强的课程，生物信息学教学有其自身的特点。它不仅要求学生有较强的理论知识，同时要求其必须有较强的上机操作能力。且大部分课程知识在讲授过程中如果只是单纯的教师操作演示不能起到好的教学效果，毕竟观看和临摹效果是截然不同的。因此在教学中，可以将生物信息学教学分成理论授课和上机实践两部分，有些操作性较强的章节可以直接选择在机房讲授，让学生在听课过程中通过自己操作增强感性认识，以利于更好的对知识进行掌握。

生物信息学是一门快速发展的交叉学科，在今后的生物学科研中将占有不可估量的作用，重要的且处于快速更新中的学科， 其发展与生物医学发展是协同的。授课教师的授课观念、授课策略既要紧跟国内外发展前沿又立足选课学生实际，切实做好生物信息学教学工作，满足我国目前研究生教育需要，培养更多的复合型人才。

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关键词：生物信息学；生物芯片；药物开发；疾病检测

Abstract: Bioinformatics was emerged in the 1980s,which is a new cross- discipline and then was applicated in the wide range of areas. Bioinformatics in biochips, drug development, energy fields, crop genetic analysis, disease detection are introduced in the context . Bioinformatics focuses on the collection, collation and services of biological data to discover laws guiding research,which is an indispensable tool for bioinformatics research.

Keywords: Bioinformatics；Biochip；Drug development；Disease detection

现代生物信息学是现代生命科学与信息科学、计算机科学、数学、统计学、物理学和化学等学科相互参透而形成的交叉学科，是应用计算机技术和信息论方法研究蛋白质及核酸序列等各种信息的采集、存储、传递、检索、分析和解读，以帮助了解生物学和遗传学信息的科学[1]。

1．生物芯片

生物芯片(Biochip)是指通过微电子、微加工技术在芯片表面构建的微型生物化学分析系统,以实现对细胞、DNA、蛋白质、组织、糖类及其他生物组分进行快速、敏感、高效的处理和分析

基因芯片是目前最重要的生物芯片。

基因微阵列是通过将核苷酸或DNA作为探针，紧密地排列在硅片等固相支持物上，然后将经过某种标记后的样品与微点阵杂交进行检测。根据杂交信息可以确定靶DNA的表达情况以及突变和多态性存在与否。芯片技术的突出特点是高度并行化、多样化、微型化和自动化等，因而被广泛用于测序、转录情况分析、不同基因型细胞的表现分析以及基因诊断、药物设计等领域，成为后基因组时代基因功能分析的制程技术之一 [2]。

2．药物开发

未来的药物研究过程将是基于生物信息知识挖掘的过程。基因组研究对现代与未来药物学和药理学产生了重大影响，尤其为新药筛选、药靶设计和分子药理学研究，以及疑难病的药物设计和途径选择等提供了新的方法论基础。基因组学与药物学的结合已经产生出一门新的分支学科---药物基因组学[3]。制药公司特将充分应用药物基因组学及生物信息学的理论知识和技术手段来设计临床试验并模拟和分析理论与实验数据。这将大大减少新药开发成本，缩短开发周期，为患者、医生和健康医疗机构等诸方面带来选择性治疗的革命。生物信息学也可用于破译遗传密码、筛选免疫基因以及进行新药研发等领域[4]。

3．生物信息学在能源领域的应用

综合运用GenBank等数据库以及各种分析软件将各类数据对比分析，人们已经能够使用酶来降解生物聚合物，通过筛选有益细菌来获取高级的生物催化剂，从而提高使用的产量[5-6]。原核生物采矿技术也得到了迅速发展。同样，不同类型的煤也会发生类似的生物转变，可以转变成甲烷。人们通过生物信息学技术手段开采能源的新方法，可提高能源的采出率和降低开采难度。

通过生物信息学技术改良生物基因，使之转变为生物能源，这是解决能源短缺问题的途径之一。这主要通过生物催化剂的基因转变和代谢工程，利用酶和细菌对生物体的碳氢化合物进行新陈代谢优化，从而用于开发生产生物乙醇等生物能源。

4．农作物基因分析

对重要农作物及经济植物进行基因组分析也需要生物信息学工具。例如，在植物基因组调控和结构研究中，涉及生物信息学的内容有：调控序列数据库；基因表达的调控分析；基因组序列识别；基因结构预测，转录与翻译控制模型；大规模基因数据集分析。

通过数据检索、序列对比、同源性分析、结构预测等工具软件的运用，可将分析数据应用于农作物模式植物研究、种质资源保存、病虫害防治、作物遗传育种等[7]方面，从而为解决模式植物的基因组测序、保护濒危种质资源、控制动植物病虫害和培育优良高产的农作物品种方面提供可靠保障。

5.疾病检测

基因组计划产生的基因及基因多态性数据与临床医学检验结果之间的关系需要利用生物信息学的方法去分析、去揭示，根据这样的分析结果，科学家能够更准确地了解疾病产生的根本原因，更精确地预测某个人患癌症、糖尿病或者心脏病的可能性，从而彻底改变我们诊断、治疗和预防疾病的方式[8]。

6.小结与展望

生物信息学的发展将给生命科学研究带来明显的变革，将帮助人类认识生命的起源、进化、遗传和发育的本质，解释人体生理和病理过程的分子基础，为人类疾病的预测、诊断、预防和治疗提供合理和有效地方法或途径，同时还将对医药、卫生、食品、农业等产业产生巨大的推动作用，甚至可能引发新的产业革命。21世纪是生命科学的时代，生物信息学为生命科学的发展提供了遍历和强有力的技术支持，推动者生命的迅速发展。

参考文献：

[1] 张明德.生物信息学[M].北京：科学出版社，2004.

[2] 蔡禄.生物信息学教程[M].北京：化学工业出版社，2008.

[3] 姜远英.药物基因组学[M].北京：人民卫生出报社，2011.

[4] 李松，王英.生物信息学在生命科学研究中的应用[J].热带医学杂志，2009,9（10）1:218-1220.

[5] 赵进，骆江涛.能源：未来生物技术的挑战[J].国外油田工程，2008,24（8）5:3-54.

[6] 刘永军，金鹏康.石油集输系统中微生物群落结构研究[J].微生物学杂志，2009,29（3） 2:5-31.