生物信息学新进展范文

导语：如何才能写好一篇生物信息学新进展，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

一、正在出现的技术

klingler(lncyte pharmaceuticals,paloalto,ca,usa)强调基因组学正推动制药业进入信息时代。随着不断增加的序列、表达和作图数据的产生，描述和开发这些数据的信息工具变得对实现基因组研究的任务至关重要。他谈到了incyte pharmaceuticals对大规模基因组数据和生物信息学的贡献。

lipshutz(affymetrix,santa clara,ca,usa)描述了一种利用dna探针阵列进行基因组研究的方法，其原理是通过更有效有作图、表达检测和多态性筛选方法，可以实现对人类基因组的测序。光介导的化学合成法被应用于制造小型化的高密度寡核苷酸探针的阵列，这种通过软件包件设计的寡核苷酸探针阵列可用于多态性筛查、基因分型和表达检测。然后这些阵列就可以直接用于并行dna杂交分析，以获得序列、表达和基因分型信息。milosavljevic(curagen, branford, ct, usa)介绍了一种新的基于专用定量表达分析方法的基因表达检测系统，以及一种发现基因的系统genescape。为了有效地抽样表达，特意制作片段模式以了解特定基因的子序列的发生和冗余程度。他在酵母差异基因表达的大规模研究中对该技术的性能进行了验证，并论述了技术在基因的表达、生物学功能以及疾病的基础研究中的应用。

二、基因的功能分析

overton(university of pennsylvania school of medicine,philadelphia,pa,usa)论述了人类基因组计划的下一阶段的任务——基因组水平的基因功能分析。这一阶段产生的数据的分析、管理和可视性将毫无疑问地比第一阶段更为复杂。他介绍了一种用于脊椎动物造血系统红系发生的功能分析的原型系统e-podb，它包括了用于集成数据资源的kleisli系统和建立internet或intranet上视觉化工具的biowidget图形用户界面。epodb有可能指导实验人员发现不可能用传统实验方法得到的红系发育的新的药物靶，制药业所感兴趣的是全新的药物靶，epodb提供了这样一个机会，这可能是它最令人激动的地方。

sali(rockefeller university,new york,ny,usa)讨论了同源蛋白质结构模建。比较蛋白质模建（comparative protein modeling）也称为同源模建（homology modeling），即利用实验确定的蛋白质结构为模式（模型）来预测另一种具有相似氨基酸序列的蛋白质（靶）的构象。此方法现在已经具有了足够的精确性，并且被认为效果良好，因为蛋白质序列的一个微小变化通常仅仅导致其三维结构的细微改变。

babbitt(university of california,san francisco,ca,usa)讨论了通过数据库搜索来识别远缘蛋白质的方法。对蛋白质超家族的结构和功能的相互依赖性的理解，要求了解自然所塑造的一个特定结构模板的隐含限制。蛋白质结构之间的最有趣的关系经常在分歧的序列中得以表现，因而区分得分低（low-scoring）但生物学关系显著的序列与得分高而生物学关系较不显著的序列 是重要的。babbit证明了通过使用blast检索，可以在数据库搜索所得的低得分区识别远缘关系（distant relationship）。levitt(stanford univeersity,palo alto,ca,usa)讨论了蛋白质结构预测和一种仅从序列数据对功能自动模建的方法。基因功能取决于基因编码的蛋白质的三级结构，但数据库中蛋白质序列的数目每18个月翻一番。为了确定这些序列的功能，结构必须确定。同源模建和从头折叠（ab initio folding）方法是两种现有的互为补充的蛋白质结构预测方法；同源模建是通过片段匹配（segment matching）来完成的，计算机程弃segmod就是基于同源模建方法的。

三、新的数据工具

letovsky(johns hopkins university,baltimore,md,usa)介绍了gdb数据库，它由每条人类染色体的许多不同图谱组成，包括细胞遗传学、遗传学、放射杂交和序列标签位点（sts）的内容，以及由不同研究者用同种方法得到的图谱。就位置查询而言，如果不论其类型（type）和来源（source），或者是否它们正好包含用以批定感兴趣的区域的标志（markers），能够搜索所有图谱是有用的。为此目的，该数据库使用了一种公用坐标系统（common coordinate system）来排列这些图谱。数据库还提供了一张高分辨率的和与其他图谱共享许多标志的图谱作为标准。共享标志的标之间的对应性容许同等于所有其它图谱的标准图谱的分配。

markowitz(lawrence berkeley laboratory,berkeley,ca,usa)讨论了分布式数据库与局部管理的关系，以及用基于工具的方法开发分子生物学数据库（mdbs）的问题。许多方案当前正在促进搜索多种不同来源mdbs的数据，包括建立数据仓库；这要求对各种mdbs的组合有一种全局观，并从成员mdbs中装填数据入中心数据库。这些方案的主要问题是开发整体视图（global views），构建巨大的数据仓库并使集成的数据库与不断发展中的成员mdbs同步化的复杂性。markowitz还讨论了对象协议模型（object protocol model,opm），并介绍了支持以下用途的工具：建立用于文本文件或者关系mdbs的opm视图；将mdbs作成一个数据库目录，提供mdb名称、定位、主题、获取信息和mdb间链接等信息；说明、处理和解释多数据库查询。karp(sri international,menlo park,ca,usa)解释了ocelot,一种能满足管理生物学信息需求的面向对象知识陈述系统（一种面向对象系统的人工智能版）。ocelot支持略图展开（schema evolution）并采用一种新的最优化并行控制机制（同时进行多项访问数据的过程），其略图驱动图形编辑器提供了交互式浏览和编辑功能，其注释系统支持数据库开发者之间的结构通讯。

riley(marine biological laboratory,woods hole,ma,usa)在讨论大肠杆菌蛋白质的功能同时，特别提到了gpec数据库，它包括了由实验确定的所有e.coli基因的功能的信息。该数据库中最大比例的蛋白质是酶，其次则为转运和调控蛋白。

candlin(pe applied biosystems,foster city,ca,usa)介绍了一种新的存储直接来自abⅰprism dna测序仪的数据的关系数据库系统biolims。该系统可以与其它测序仪的数据集成，并可方便地与其它软件包自动调用，为测序仪与序列数据的集成提供了一种开放的、可扩展的生物信息学平台。

glynais(netgenics,cleveland,oh,usa)认为生物信息学中最关键的问题之一是软件工具和数据库缺乏灵活性。但是，软件技术的发展已得到了其它领域如金融业和制造业的发展经验的借鉴，可以使来自不同软件商的运行于各种硬件系统的软件共同工作。这种系统的国际标准是corba，一种由250多个主要软件和硬件公司共同合作开发的软件体系。联合使 用corba和java可以开发各种通过一个公用用户界面访问任何种类的数据或软件工具的网络应用软件，也包括生物信息学应用软件。overton不同意glynias的这种想法，他强调说corba仅对软件集成有用，不兼容的数据库软件可能是计算生物学所面临的最困难问题，一些制药公司和数据库仓库最近资助了一项用ocrba链接不同的数据库的计划[2,3]。

四、制药先导的发现

burgess(sturctural bioinformatics,san diego,ca,usa)讨论了填补基因组学和药物设计之间鸿沟的蛋白质结构中的计算问题。在缺乏主要疾病基因或药物靶的精确描述数据的情况下，药物设计者们不得不采用大规模表达蛋白质筛选方法；而结构生物信息学则采用一种更为实用有效的计算方法直接从序列数据中确定靶蛋白质的活性位点的精细结构特征，它利用一种集成专家系统从现实的或虚拟的化学文库中进行迅速的计算筛选，可以达到一个很大的规模。

elliston(gene logic,columbia,md,usa)讨论了治疗药物开发中发现新的分子靶的过程，着重讨论了基因发现方法。他认为，随着日益临近的人类基因组测序的完成，几乎全部基因的特征将在序列水平得到揭示。但是，对基因的认识将有赖于更多的信息而不仅仅是序列，需要考虑的第一类信息是转录表达水平信息，而gene logic 公司的geneexpress就是一个由mrna表达谱、转录因子位点、新基因和表达序列标签组成的数据库。

liebman(vysis,downess grove,il,usa)介绍了vysis公司开发的计算和实验方法，这些主法不仅用于管理序列数据，而且被用于以下用途：分析临床数据库和自然—突变数据库；开发新的算法以建立功能同源性（区别于序列同源性）模拟生物学通路以进行风险评估；药物设计的靶评估；联系复杂的通路特性以便识别副作用；开发疾病发展的定性模型并解释临床后果。

随着发现的新基因的日益增多，这个问题显得格外重要：基因的功能是什么？escobedo(chiron technologies,emeryville,ca,usa)提出了这个问题的一种方法：将分泌蛋白质的基因的功能克隆与筛选这些克隆（可能的药物靶）结合起来。在这种方法中，在微粒体cdna文库池中进行体外翻译避免了劳动密集的克隆、表达和纯化步聚，对文库池中的翻译产物在细胞水平进行筛选，测试其在细胞增殖和分化中的作用。例如，在用这种方法识别的111个克隆中，56个属于已知的分泌蛋白质，25个为膜相关蛋白，另外30个功能未知，可能是新的蛋白质。一种相似的方法在转移到小鼠模型系统中的基因传导载体中构建分泌蛋白质的cdna文库来克隆特定的功能基因。

ffuchs(glaxo wellcome ,research triangle park,nc,usa)讨论了生物信息学更为广义的影响：它不仅影响到新药物靶基的发现，还对改善药物开发的临床前期和临床期的现状极具重要性。众所周知，涉汲数以千计病人的临床试验（可能是药物开发最为花钱的部分）的设计不论多么仔细，也不能为正确的药物选择正确的病人。而在基因组水平划分病人群体的方法可以大大改善发现新药的效率。fuchs介绍了一种将病人的基因型和表型标志结合起来以改善临床前期和临床期药物开发过程的系统genetic information system.他强调将遗传学和生物信息学数据同化学、生物化学、药理学和医学数据连接起来的集成信息管理和分析方法是极其重要的。

green (human genome sciences,rockville,md,usa)介绍了他的测序工作中采用的数据管理工具。基于est的测序方法所面临的挑战是，在对几百个cdna克复测序之后，产生的数据堆积如山。由于大多数人类基因都是用这种方法发现并在么有数据库中分类编排的，面临的识别开放读框、重叠序列的重叠图谱、组织特异表达和低丰度mrna基因的任务是令人生畏的。human genome sciences公司开发了一些可用户化数据库工具，在同一个数据库中可包括以下功能：/kaoshiruanjian/" target="_blank" title="">软件工具，极其可望从一种基于基因组知识的药物发现方法中得到新的药物靶。

summer-smith(base4 bioinformatics,mississauga,ontario,canada)描述了一种相关的策略。药物发现阶段中所要求的软件工具的任务是多样化的，要能注释基因，并阐明它的生理和病理功能及其商业潜质。对这样多种来源的信息的集成与分析，在派生的、项目取向的数据库（project-specific database,psd）中可以很好完成。由于项目贯穿于发现到开发全过程，其间又不断加入背景的成员，psd在项目的管理与发展中成为一种关键性的资源。

按照smith(boston university,boston,ma,usa)的观点[2]，我们并不需要更快捷的计算机或更多的计算机科学家，而是需要更的生物学家和生物化学家来解释序列的功能。这对有些软件或硬件专家来说是个打击，但生物学系统的复杂性是令人生畏的，并且对基因功能的认识可能需要生物学方法和计算方法的结合。探索基因的功能很可能要花费生物学家们数十年的时间，本次会议表明没有任何单一的方法可以得出一个答案；但是，将计算生物学同大规模筛先结合起来识别一种化学靶物（hit）是一种产生化学工具来探索基因功能的方法，这些化学工具接下来就可以用作理解基因功能的“探针”。这种方法在butt(gene transcription technologies, philadelphia, pa, usa)的描述中，既是一种检查基因功能的简单方法，也是为潜在的药物靶发现化学先导物的简单方法，他描述了一种可以在酵母中重建人类基因功能的酵母大规模筛选系统。在此系统中，可以迅捷地在一个化学文库中发现配基。这种技术的重要特征是它不仅仅是发现一种药物靶的配基的筛板（screen），相反，由于该系统的高速度，它也是发现先导靶基因的一种筛板。过去，世界上的制药公司通常在某一时间内仅能对有限数目（约20多个）的药物靶基因进行工作，鉴于此，我们需要根本不同的方法如基因组学来打开通向“新”生物学的通路。由于机器人和合成化学的进步，药物发现中最关键的问题不再是得到一种先导化合物（lead compound），而是得到导向靶基因。此次会议为从计算和实验方法中发展出的新生物学迈出很好的一步。

参考文献

1 lim ha,batt tr.tibtech,1998;16(3)):104

篇2

[关键词]生物信息学 课程教学改革 创新能力培养

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2013）16-0061-02

当前生物信息学的研究主要集中于核苷酸和氨基酸序列的存储、分类、检索和分析等方面，所以目前生物信息学可以狭义地理解为“将计算机科学和数学应用于生物大分子信息的获取、加工、存储、分类、检索与分析，以达到理解这些生物大分子信息的生物学意义的交叉学科”。生物信息学的发展，对人们分子水平上认识生命活动的规律起着关键性的作用。生物信息学是一门理论性和实践性都很强的课程，理论与实践的结合十分紧密。生物信息学课程的授课内容分为理论基础和上机操作部分，主要特点是传授理论知识和培养实践能力并举。在生物信息学的课堂教学中，既要强调基本理论、基本知识的传授，同时也要加强学生的实践能力和创新能力的培养，以实际应用为主要侧重点，着重培养学生的创新能力。根据生物信息学的课程特点，我们在理论教学、上机实践操作及考试方式等方面进行了改革和探索，获得了较好的教学效果。

一、激发学习兴趣

生物信息学课程涉及的新技术较多，接触的因特网也多为英文页面，多数学生因而存在畏难情绪。对于分子生物学基础及英文较差的学生，我们采用循序渐进的方式，鼓励他们由浅入深地学习生物信息学的分析方法，由少到多地浏览英文网站，理解并掌握常用的生物信息学英文词汇，从而增强了学习生物信息学的兴趣和信心。学生通过对英文网站的不断浏览，英文阅读能力得到了很大提高；同时也开阔了视野，拓宽了知识面。随着学生生物信息学分析能力及专业英语水平的提高，教师在理论课讲解过程中，由少到多地逐步加大了英文教学的比例。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，为学好生物信息学这门课程打下了坚实的基础。

二、重视双基训练

本课程首先结合人类基因组计划介绍生物信息学的历史发展和概况，然后顺序介绍生物数据库分类、序列相似性比较、数据库搜索、分子系统发育树分析、基因组学与基因预测、蛋白质结构预测等基本知识，以介绍基本理论和基本知识为主，启发学生拓宽知识面，了解学科前沿和最新进展，培养学生解决生物信息学分析实际问题的能力，从而为今后进行生命科学研究奠定基础。

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。如在讲授双序列比对动态规划算法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，结合板书演算实例、互动式“提问”等方法帮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，并作为平时成绩考核的主要依据之一，从而促进学生巩固基本理论和基本知识。

三、双语多媒体教学

为了适应生物信息学知识全球化的特点，使学生能够更好地接受最新的生物信息学知识，我们制订了生物信息学课程双语教学计划，并在教学过程中分阶段逐步实施。在第一阶段，以汉语讲授为主，英语渗透，中文教材为主，相关英文文献为辅；在此基础上，逐步向第二阶段过渡，即汉英整合，不分主次，PPT课件和Flas采用英文版本；最终的目标是第3阶段，即选用英文教材，制作英文版本的PPT教学课件，采用全英文授课方式。整个过程循序渐进，逐步淘汰传统的中文教学。

在讲解数据库查询和BLAST（Basic local alignment search tools）分析、Bankit在线序列提交和Sequin离线序列提交及DNASTAR、DNAMAN、MEGA等软件包使用方法时，改变以往静态演示的旧有模式，应用屏幕录像专家软件制作多媒体动画文件，将操作步骤和鼠标的移动轨迹、点击抓取下来，以便让学生直观地观看课件。通过现场操作核酸序列的查询、蛋白质三维空间结构的显示、限制性酶切图谱绘制、PCR引物设计、序列组装重叠群（contig）构建、分子系统进化树构建等分析，应用多媒体设备将整个操作过程动态地逐一展示，直至最终完成整个过程，使学生得到了直观体验，加深了印象，从而更加容易掌握这些实践操作。

四、加强上机操作

实践教学相对于理论教学具有直观性、验证性、综合性、启发性和创新性的特点。为了提高学生的实践操作能力，我们安排了多个验证性、设计性上机实践操作。《NCBI数据库的检索与使用》让学生熟悉GenBank核酸序列的格式、主要字段的含义、序列下载的方法，并掌握Entrez检索工具的使用方法；《BLAST数据库搜索》让学生掌握BLAST数据库搜索的分析方法；《核酸和蛋白质序列的进化分析》让学生掌握MEGA（Molecular evolutionary genetic analysis）和Clastalx等软件构建分子系统进化树的方法和步骤；《DNAMAN软件的使用》让学生掌握DNA序列的限制性酶切位点分析及PCR引物设计等基本操作方法；最后一次实践上机课安排《核酸、蛋白序列的综合分析》设计性实验，让同学们随机组成两人一组的研究小组，自选感兴趣的基因并从GenBank数据库中下载该基因的20条核酸序列及蛋白序列，分析其中1条核酸序列的碱基组成比例，反向互补序列、编码的RNA序列及蛋白序列，分析其中1条蛋白序列的氨基酸组成比例、分子量、疏水性、等电点、亚细胞定位等物理、化学特性；同时基于DNA序列和蛋白质序列构建分子系统发育树。

五、网络教学资源

生物信息学对于网络工具高度依赖，由于受学时限制，课堂教学的内容非常有限。为了给学生创造一个良好的自学环境，我们应用屏幕录像软件开发了上机实践操作演示等教学资源；提供了课件供学生在网络上下载使用，该课件覆盖了生物信息学课程的全部教学内容，包括相关的动画演示等信息；另外还提供了DNASTAR、DNAMAN、MEGA、BIOEDIT等软件安装程序及使用手册，相关英文参考文献等，从而有效地扩大了学生的自学空间。

六、科研教学相长

本课程由具有生物信息学或分子生物学博士学位的教师承担，每位授课教师的科研课题均涉及生物信息学分析。在生物信息学的教学过程中，授课教师积极融合个人的科研工作经验和成果，丰富了教学内容。如在讲授Bankit在线序列提交及Sequin离线提交序列时，我们以提交至国际核酸序列数据库GenBank的芒草（Miscanthus sinensis）肉桂醇脱氢酶（JQ598683）、过氧化氢酶（JQ598684）、咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶（JQ598685）、肉桂酸-4-羟化酶（JQ598686）为例；在讲授基因外显子和内含子结构预测时，以牡丹（Paeonia suffruticosa）ACC氧化酶（FJ855434）和ACC合成酶（FJ769773）为例。通过把科研思路带入教学中，有效培养了学生的科研能力及创新能力。此外，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。

七、考试方式改革

生物信息学课程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。在课程考核中结合平时书面作业、递交上机操作练习和考试三方面情况，综合评定。平时布置3次思考题目，以书面形式上交，占考核成绩的20%；上机实践操作的习题以电子版发送到教师的E-mail邮箱中，占考核成绩的30%；课程结束后给学生1周的时间复习，而后在计算机上答题，包括基础知识部分和上机操作部分，占考核成绩的50%。经过综合评定，能够比较客观地反映一个学生对该课程的实际掌握情况。采用这种考试方式后，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。

在教学过程中，通过激发学生的学习兴趣，采用双语多媒体教学方式，在重视基本理论和基本知识讲授的同时，加强上机实践操作，充分利用网络教学资源，将科研成果结合于教学过程中，结合考试方式改革与探索，大大提高了“生物信息学”课程的教学质量水平及教学效果。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 葛威，鲍大鹏，董战峰，等.Visual BASIC编程在核酸序列分析中的应用研究初探[J].生物信息学，2004，（4）：43-46.

篇3

关键词：生物信息学；教学机房；管理；维护

中图分类号：G647 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）43-0010-03

生物信息学是生命科学领域的一门新兴的具有活力的交叉前沿学科，它以互联网为媒介，蛋白质和核酸数据库为载体，综合利用高等数学、生物统计学相关知识，建立各种计算分子生物模型，以计算机为工具，进行生物信息学分析来理解海量分子数据中的生物学意义。生物信息学专业实践课程教学依托于计算机机房，学生利用计算机进行动手操作生物信息学软件和搜索数据库等获取实验数据。生物信息学教学机房与图书馆的多媒体机房相比，所需的计算机硬件设备要求配置较高，安装软件更具有专业性且种类繁多，需满足生物信息学教学的要求，因此教学机房的管理和维护工作是生物信息学教学的重要环节，特别是教学机房的服务对象为本科生，他们好奇心和动手能力强，但破坏性也强，如注册表被改动、系统软件或生物信息学软件遭删除，或非法安装聊天、游戏、股票软件等诸多问题将会严重影响课堂的教学效果。怎样才能做好生物信息学教学机房管理和维护，为教学提供一个和谐安全的环境，对提高课堂教学效果，减轻任课教师的工作强度，都有着十分重要的意义。

一、机房使用管理规章制度制定的必要性

能否做好机房管理和维护直接关系到计算机的使用寿命和机房运行费用，甚至会影响到教学效果。制定一套合理规范的教学机房管理与使用规章制度，营造一个良好的实验操作环境，明确教学机房教辅人员、任课教师、学生的职责是生物信息学教学机房管理的一项重要内容。为确保生物信息学教学机房的日常正常运行，教辅人员不仅要会维护计算机等多媒体教学设备，还要会安装生物信息学软件和工具，要有很强的责任心和技术能力来面对每天的机房管理维护工作。计算机故障是多种多样的，教辅人员要不断地提高自身技术水平，发生故障时要能够做到及时排除，确保及时地为下一节课提供服务。硬件安全上要做好防止计算机病毒的工作，注意定期查杀病毒，软件使用上要及时更新生物信息学应用软件的最新版本。因此机房教辅人员不仅要经常关注计算机科技的更新，还要关注各种生物信息学软件、算法和数据库的更新，并要在实验平台进行测试，保障软件的稳定性并确定软件更新后所需的计算机资源等，以保障生物信息学教学的正常进行。任课教师应正确使用生物信息学机房设备和监督学生正确使用计算机设备。机房的软硬件保护得再好，也会有百密一疏的地方，如有学生恶意操作导致系统崩溃或器件受损将会严重影响教学。因此在生物信息学机房教学实践的基础上我们制定了《生物信息学教学机房管理制度》，进一步明确教辅人员、任课教师和学生的责任。对学生上机更应该严加管理，我们还制定了《学生上机守则》，规定相应的处罚条例，如严禁学生不经教师允许带个人软件上机或是擅自插拔电脑部件等等。

二、双操作系统和生物信息学软件的选择和设置

1.计算机双操作系统的设置。根据生物信息学专业课程教学的不同需求，计算机需要安装Windows和Linux两套操作系统。我们机房每台电脑的硬盘为500G，分为3个区，100G为Windows系统区，100G为Linux系统区，300G为学生数据盘。由于生物信息学实验课经常用计算机跑运算程序或搜索大量的数据库，而Windows7的操作系统本身的CPU资源消耗比较大[1]，我们统一安装为WindowsXP系统。Linux系统采用开源免费、桌面环境优越的Ubuntu系统[2]。在系统程序盘除了安装计算机的操作系统，还安装了聚生网管软件、多媒体教学管理软件LanStar和生物信息学计算软件和工具。系统程序盘设置为只读盘；数据盘用来存储教学中做各类实验的数据，设置为可读可写模式。这样的划分方式和设置模式可以最大限度地对系统应用程序进行保护，也便于一旦计算机系统崩溃时利用网络克隆技术进行还原系统而不必担心覆盖学生的实验数据。

2.生物信息学专业软件的选择。生物信息学教学机房平日主要承担《生物信息学算法与实践》、《程序设计》、《计算机药物与蛋白质辅助设计》等近20门生物信息学专业理论和实践课。为了让生物信息学机房发挥最大作用，必须正确选择实用的系统软件降低系统消费资源，然后根据课程需要选择生物信息学专业应用软件。系统软件的安装包含数据保护功能软件如杀毒软件卡巴斯基和常用办公学习工具如微软的Office2007系统、Adobe阅读软件等，还安装了Photoshop、Isisdraw等图像和图形处理软件。生物信息学应用分析软件的安装我们分为三类，一类为开源免费软件，如Python、R、BioPerl等，一类为生物信息学商业软件，如药物设计软件MOE、软件Matlab和中药化学数据库TCMdb等，第三类是本校生物信息学科研课题组自主研发的软件，如MACS[3]。另外还必须安装配置好Window和Ubuntu扩展平台操作分析工具Crywin，利用Cygwin对常用的生物信息学数据分析软件如Sim4、Phred、EMBOSS、和ClustalW等进行重新编译计算[4]。

三、计算机系统和应用软件的快速安装

目前生物信息学本科生实验课使用的专业软件多达30多种，而且像python、R等软件和数据库经常更新版本，特色数据库的数据量爆炸式增长[5]，生物信息学软件维护的任务量也非常大。利用快速有效的安装软件不但可以大大减少教辅人员的重复劳动的工作量，还可以及时保障教学课程软件的应用。

1.利用网络克隆技术快速批量安装。网络克隆技术是通过网络将一个磁盘的数据复制到另外的计算机的磁盘上，可以选择安装的分区、软件等。教学机房的电脑的系统和软件配置相似，采用数据保护卡中的网络对拷功能来安装新电脑和快速恢复故障计算机系统是非常有效的。利用网络对拷功能的前提是机房所有机器性能参数一致，以一台安装好操作系统和应用软件的计算机作为母机，通过局域网向其他各台子机拷贝进行批量安装。如果采购的计算机批次不同，就必须按照批次选择不同的母机进行分别批量安装。比如我们生物信息学机房采购机器的4种不同批次，安装和更新软件时就先选择4台不同批次的计算机作为母机装好，然后分4批次来进行网络对拷安装，安装好之后还需要进入管理员账号进行机器的重命名防止网络重名造成使用不便。如果不同批次的机器统一上传，计算机的驱动软件不一致会导致计算机批量故障，从而造成更大的工作量来修复计算机。

2.采用硬盘对拷安装。利用硬盘对拷技术是机房教辅人员常用的快速有效安装和恢复系统和软件的方法之一，必须要先拆卸一台安装好的硬盘接在需要安装和恢复的计算机上，设置好双硬盘的数据进行安装。在进行硬盘对拷时很容易犯的错误是搞不清楚哪个盘是源盘，哪个盘是目标盘，特别是两个盘大小分区等情况都一样时，就更不好区分了。我们常用的办法是将源盘设置成主盘并挂接在ide0上，将目标盘挂接在ide1口上，然后进入bios设置，将系统项的第一项设置成ide0启动，或者C盘启动。这样进入克隆之后，第一个盘为源盘，第二个为目标盘，这样就区分开了。

四、计算机系统和应用软件的维护方法

1.利用硬盘保护卡保护系统维护。采用硬盘保护卡来维护计算机机房普遍为高校计算机机房采用[6]，生物信息学教学机房采购了联想的品牌机，厂商也为计算机配置了硬盘保护卡。即使部分采购计算机没有配置保护卡，也可以再安装外置保护卡，确保保护的型号保持一致。安装硬盘保护卡是为了保护计算机的操作系统和生物信息学专业应用软件，硬盘保护卡的安装和使用较为简单，使用前将保护卡插入计算机主机板的PCI插槽上，开机只须将要保护的分区进行相应的设置，它能保护计算机的系统分区不遭人为和计算机病毒的破坏，并短时间内迅速恢复系统。通过硬盘保护卡机房教辅人员维护机器非常方便和省心。当学生的计算机系统发生问题时，只要重新启动计算机，就能立刻恢复到原有的正常状态。硬盘保护卡的使用大大减少了教学机房维护的工作量，是教学机房维护的得力工具，但硬盘保护卡安装后也会导致新的问题[7]，比如机器开机后发出长鸣声而显示器没有显示，就是保护卡接触不良造成的或者保护卡上有灰尘，需要将卡重新拔下擦拭干净后再重新安装一下才能解决问题。

2.利用Windows注册表系统维护。利用Windows注册表进行计算机的安全管理也是维护教学机房的一个重要方法，特别是针对不安装硬盘保护卡的教师专用计算机。除了一般的计算机管理如进行备份、恢复、设置注册表禁用功能等可通过注册表的设置来实现。在特殊维护系统安全上Windows注册表可以实现实时监控木马病毒[8]，还可以在不受Windows系统的限制和木马等病毒的干扰下检测到从机器的内核到软件应用方面所有被隐藏和修改的注册表信息及其隐藏位置[9]。单台机器的windows注册表的维护安全性高，操作容易，无须网络畅通，由于教学机房的计算机数量多，可以在单台故障或断网的时候使用这个方法维护。

五、常见计算机故障的快速修复方法

生物信息学教学机房的教辅人员不仅要掌握计算机的系统数据的备份和恢复，还要对临时出现的突发性故障进行诊断和排除。其实很多的故障并不是硬件上的损坏，更多的是软件故障或使用不当造成的。下面总结了生物信息学教学机房的故障现象和排除方法。

1.黑屏故障。有的学生机在开机时显示器出现黑屏，无法进行操作。故障原因可能有几个，如果开机时听到机箱内部传出“长鸣声”，可能是硬件保护卡接触不良，如果是传出“嘟—嘟”的声音，可能是显卡与主板的接口松了，解决方法是打开机箱把显卡或者硬盘保护卡从主板插槽中拔出，再重新插入主板插槽里，注意要让卡与主板插槽间的接口紧密结合[10]。

2.蓝屏故障。有的学生机在开机时进入Windows系统后显示器出现蓝屏，计算机无法正常响应出现的屏幕返回信息。故障原因可能比较多，比如Windows因系统设置故障、软件故障、计算机硬件故障、驱动程序故障、网络故障等各种类型的故障产生了严重的错误，引起Windows无法继续维持正常运行，Windows出于避免用户数据丢失及损坏计算机的考虑，将自动停止运行并显示“蓝屏”错误信息。解决方法是可以进入安全模式进行检测，如果安全通过则系统没有问题。大部分原因是驱动程序和系统文件冲突造成的，将驱动软件卸载后重装就可以解决[11]。

3.网络故障。有的学生上机后无法联网，学生无法共享他人资源。造成的原因有以下几种：网线的接头松动或网卡与主板的接口不紧密，解决方法是插紧网线接口或把网卡重新拔插一次；计算机开机时显示网络重名导致网络不畅，可能是通过网络克隆系统没有对被克隆的机器进行机器重命名的设置，可以进入管理员模式重新配置后重新启动计算机解决。

六、机房环境的保养方法

生物信息学教学机房最重要的设备就是计算机，对计算机的精心保养无疑是教学环节中一项重要工作。首先保障教学机房处于干燥通风且防止阳光照射的环境，保障机房没有灰尘污染。若计算机的主板上的插卡与主板的接触处布满灰尘，容易接触不良导致黑屏故障，严重时开机烧坏板卡。若机箱电源内部布满灰尘，开机时内部器件容易发生短路而烧毁电源。为保证教学机房不受灰尘损坏，一般需做到一个月清洁一次计算机的外壳、键盘等外部设备和桌面，一个学期清除一次机箱内部的灰尘。解决方法是用吹风机的冷风吹去积灰机箱内的灰尘，再用毛刷轻轻掸去吹不掉的积灰。其次要保障机房环境的温度和湿度在合理的范围内，如果温度过高，机器长时间使用导致内部温度更高从而导致内部器件运行不稳导致死机，同样机房内的湿度过高或过低也会导致内部器件受潮而腐蚀，从而导致短路硬件受损计算机无法使用。因此机房内配有专用空调来保障机房的内温度和湿度，并要注意及时通风散热。

总之，生物信息学教学机房是伴随着新兴的生物信息学专业而建的专业教学实验室，还需要我们在实践中不断地探索、思考，不断地总结。只有这样，生物信息学机房教辅人员才能在教学机房的管理与维护中不断地提高能力，更好地为生物信息学教学服务。

参考文献：

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[11]纪宏伟.Windows XP蓝屏故障问题解决思路和策略[J].网络与信息，2011，25（11）.

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混合DNA样品池应用的研究 童大跃，伍新尧

细胞外基质、基质金属蛋白酶及其抑制因子的研究进展 袁发焕，李惊子

血管内皮细胞生长因子的研究进展 潘欣，戚中田

纤维蛋白原的生物化学及检测方法进展 程烽，朱忠勇

碱性磷酸酶及其糖链结构的研究 傅红梅，吕元

朊病毒的实验室检测 刘家云，于文彬，丁振若

乳腺癌预后标志物的研究进展 王虹，鲍依稀，康格非，罗春丽

凝血因子V突变对妊娠的影响 李东至，林其德

一氧化氮与寄生虫感染 郑春福，康格非，陈雅棠

固相萃取技术在药物及毒物分析中的应用进展 朱晓东，黄繁嫱

微卫星DNA的研究概况 胡波，周新

幽门螺杆菌分子疫苗研究进展 于长青，解庆华，邹全明

P53基因与肿瘤细胞凋亡 王志洁，范维柯

Selectins的细胞粘附与抗粘附的研究进展 邢天娥，秦冰，钟，李世明

包涵体蛋白的复性技术 杨晓梅，陈瑞

结核杆菌及其耐药性快速检测的研究进展 芮勇宇，俞守义，王红

卵巢肿瘤患者血管内皮生长因子表达及其检测 张润玲，赵进昌

蓖麻毒素与肿瘤治疗 邹立波，詹金彪

Invader分析--一种新的核酸检测技术 张宁，唐轶，张黎

胆固醇和其他脂蛋白成份检测中的几个问题 陈姗，董燕麟

心肌损伤标志物及其联合检测的临床意义 胡晓琳，王金良

HPLC技术检测细胞核酸库水平及其临床意义 任铭，张亚卓

抑癌基因P53的检测在胰腺癌诊断中的价值 刘枫，李兆申，许国铭

输血传播庚型肝炎的研究进展 邢颜超，程维兴

前列腺特异性抗原新进展 彭涛

SLE患者性激素水平与Th1/Th2的免疫应答 卢志明，车至香，孙汶生，李桂琴

非甾体类抗炎药物抗癌作用的研究进展 罗云，唐宗山

血小板活化因子与急性胰腺炎的研究进展 赵晓晏，夏时海

人抗动物抗体对免疫学检验的干扰 王景阳，朱毅堂，孙艳，王庆敏，王秀文

MBL及其补体激活的LECTIN途径 贾天军，李萍，刘士先

膀胱肿瘤的耐多药机制及逆转 邹琳，罗春丽

缺血性心肌损伤生化标志物检测的标准化 王玻，韩靖云

网织红细胞四项检测指标的正常参考值调查 陈则清

低温对ABX-MICROS 60血球分析仪测定白细胞的影响及纠正 丁海峰，周剑涛，万利强

硒、GSH-PX、SOD、MDA测定在探测肝脏疾病过氧化脂质损伤中的临床应用 彭庆远，钟辉秀，尹朝伦

小儿肾病综合征尿中五种蛋白质检测及分析 李敬霄，赵玉春，陈艳霞，赵志健

甘胆酸与谷丙氨酸氨基转移酶测定用于乙肝病毒携带者的临床意义 龙泽荣，腾国召，秦德英

自身免疫病研究:挑战与机遇并存 仲人前

趋化因子在系统性红斑狼疮发病中的作用 刘中娟，林嘉友

胰岛素抵抗中游离脂肪酸的作用 陈辉，涂植光

葡萄糖激酶与2型糖尿病的研究进展 马春宇，段勇

2型糖尿病与HLA关系的流行病学研究进展 任春锋，黄清水，杨红英

系统性红斑狼疮遗传易感性研究进展 周亚莉，涂植光，杨明清，黄文芳

糖尿病与HCV感染 李红梅，董解菊，姚磊

抗环瓜氨酸肽与类风湿性关节炎 张淑兰，冯忠军

实时荧光定量PCR的研究进展及其应用 张蓓，沈立松

实时定量PCR应用中的问题及优化方案 蔡刚，李闻捷，沈茜

Th1/Th2细胞的免疫功能变化及其意义 顾国浩，彭群新

免疫PCR的研究进展 王丽娜，葛凌云

小凹-小凹蛋白的生物学特性 武明花，苏琦

生物信息学在基因组研究中的应用 陈力学，曾照芳，康格非

抗氧化物新概念与微营养分析 蔡爱玲，高良俊，唐爱华

肾上腺-脑白质营养不良的实验室诊断进展 黄梁浒，兰风华

促红细胞生成素的实验室检测研究进展 马红雨，王艳华

白细胞介素-1基因多态性的研究进展 徐朴，李艳

21三体综合征产前筛查新进展 尹向东，陈新黔，廖琳，丁显平，魏霞，康格非

肝纤维化的临床生化指标研究 高耀华，廖小林，范维珂

781份尿液标本细菌培养结果分析及病原菌的耐药性检测 赵雅，李秀娥

肿瘤和高血压患者外周血单个核细胞端粒酶表达及临床意义初探 颜永乾

端粒酶检测在妇科恶性肿瘤诊疗中的应用 侯振江，张风巧

细胞低温损伤机理与血小板冰冻保存 余福桥

心肌标志物的研究进展及临床应用 吴庆

肌钙蛋白I与C-反应蛋白在急性冠状动脉综合征研究中的应用 江华，曹红，程正江，孙伯良

末梢全血的放置时间对白细胞及血小板计数的影响 倪琛，成玲

血清总补体(CH50)活性自动分析与临床应用 戴婉如，李宁，伍严安，王钦利，陈慧丹，张友华

兰州地区不同人群HBsAg阳性调查分析 苏娜

商丘地区对氨基糖甙类呈高耐药性肠球菌的药敏试验分析 高宗玲

关于CD34-造血干细胞的新观点 叶建新，缪竞诚

生长抑素及其受体的研究与临床应用现状 立彦，夏伟，瞿卫，王自正

食管癌肿瘤标志物的研究进展 黄国福，李迅，郭建琳，谌宏鸣

铜绿假单胞菌耐药机制研究进展 阮卫，杨祚升

IκB激酶的研究进展 高小玲，黄爱龙

钙结合蛋白S100A6基因的研究进展 张丽君，刘银坤，朱运松

儿童多动症分子遗传学研究进展 仲爱芳，赵汉清

高迁移率族蛋白-1在急性肺损伤发病中的作用 冯英凯，杨庆华，徐剑铖，钱桂生

免疫比浊法中钩状效应的防范 康红，王兰兰

篇5

综合基础知识讲授，增强教学内容的交互性。药物大数据的概念的提出以及相关研究的开展，给现代药物化学教学内容改革提出了新的机遇和挑战。将创新意识、药物大数据的概念融入基础知识教学中，以加深学生对基础知识的理解。每一类型药物的讲授，应以重点药物、经典药物为例，同时将该药物在最新的数据库中进行搜索，进而引出目前该药物的研究前沿。作者在讲授药物结构、命名、合成方法、理化性质、代谢形式等基础知识的同时，着重引导学生思考研究者在药物研发过程中的设计思路、考虑问题的出发点和归属，将该类型药物的发现、发展和衍生化，药物的作用靶点信息，现阶段临床用药、类似药物的研究进展、最新理论和技术等信息进行有机整合，从而将药物设计方法整合入知识点的介绍中。比如在讲解循环系统药物受体阻滞剂的时候，介绍从药物结构数据库PDB数据库中下载和展示受体的三维结构的方法；在讲授抗癫痫药物苯妥英钠时，介绍药物数据库Drugbank中查找相关药物性质的方法，介绍磷苯妥英作为水溶性磷酸酯前药的一个成功实例进行讲授。这样使得前药、药物信息等内容有机、生动的展现出来，也将药物综合知识、药物大数据概念和内容落实到了具体的药物教学中。挖掘药物研发信息，使得教学内容具体生动。从药物大数据中出发，挖掘以药物发明史、药学新前沿、药物化学家创造的社会价值、药物化学研究的趣事等相关信息，激发药化学习兴趣。比如在青霉素的教学过程中，通过穿插亚历山大•弗莱明青霉素的发现过程，教育学生严谨的科研态度和细致的科研观察的重要性；在讲授抗肿瘤药物时，也介绍最新的抗癌药物临床研究，介绍密西根大学王少萌教授基于结构设计策略成功获得强效的、口服的MDM2小分子抑制剂，进而实现成果转让约3.6亿美金的成功案例；在糖尿病药物教学中，列举了最新批准的药物，最近一年的糖尿病畅销药物排行，各药物相关的靶点信息，创造的社会价值，带给学生药学新近动态信息。通过生动的药物发明故事，最新的药学动态数据，让药物化学教学课堂更为生动化、具体化、人性化，从而充分激发学生的兴趣、更加深入掌握药物化学知识。结合科学前沿讲解案例，赋予教学内容创新理念。从大数据中寻找药物研发的历程，将药物的科学研究过程以及最新的进展融于教学中，不断保持教学内容的先进性。在药物化学课程安排中，作者采用了案例教学的方法，安装主要疾病靶标类型，选取药物研发的成功实例，分析药物研发过程，进行案例教学，不仅包括目前临床使用的经典药物，近年来研发的热门药物、靶点，也涉及老药新用、多靶点药物、系统生物学等方面的内容，进行一课一例的专题讲解。以反应停（沙利度胺）药物的讲解为例，一是讲解孕妇使用反应停后抑制了孕吐反应的同时也产生了海豹胎儿的药物历史上的灾难的经典案例，使学生认识到了手性在药物研发中的重要性；二是突出强调沙利度胺在1998年又被投放到市场，作为多发性骨髓瘤、麻风结节性红斑等病症的治疗，以及2013年FDA还批准了沙利度胺的类似物上市用于多发性骨髓瘤的治疗，是学生了解药物是可以改造、可以优化，甚至可以重新定义适应证、重新回到市场的。三是介绍关于沙利度胺的最新研究成果，包括2014年Nauture上发表了确证沙利度胺的作用靶点为CRBN的研究论著，让学生进一步了解该药物研究最新进展。类似的案例教学是将科学实践来验证课本中的理论，在教学中融入药物化学领域的新信息、新思想和新技术，培养学生的创新意识和创新能力。

2教学方法和手段的改革

充分使用各种药物大数据资源，将药物化学研究的相关数据库应用到药物化学的教学中，其中包括scifind-er、chembl、drugbank等。SciFinder数据库可以透过网络直接查看《化学文摘》自1907年以来的所有期刊文献和专利摘要，以及八千多万的化学物质记录和CAS注册号。Chembl数据库是欧洲生物信息研究所（EBI）开发的免费在线数据库，从大量文献中收集各种靶点及化合物的生物活性数据，为研究者提供了一个非常便利的查询靶点或化合物的生物活性数据的平台。Drugbank数据库中包含了现在上市的或者正在做临床研究的药物的药代、药效、靶点等相关信息。通过该数据库，学生可以快速了解药物的合成方法、适应证、作用靶点等信息，同时学生也可以通过查阅相关数据库了解类似结构骨架的化合物在药物研发中的研究发展历史和最新的研究前沿。在具体的教学实践中，作者安排了1次讨论糖尿病药物的课程，将学生分成两组，分别在数据库中查找葡萄糖苷酶抑制剂和DPPIV抑制剂的临床应用情况、化合物的合成方法、目前的研究前沿。以项目讨论的方式，分别介绍了这2类药物的情况，充分调动学生的学习积极性，取得了良好的效果。充分利用各种教学科研软件，将现代化教学方法手段应用到药物化学教学中。从2009年开始，笔者所在的教研室编制标准化幻灯片（PPT）课件，并根据每年的科学前沿，更新PPT的内容。此外，作者也在尝试使用其他软件来表现药物化学教学中设计的药物、蛋白结构，包括Chem3D、PyMol等软件。其中，Chemoffice中的Chem3D是一款三维立体分子结构的演示软件。Chemdraw可以从二维的角度观察药物逐步的优化过程，展示药物合成的方法，而Chem3D能够更加直观地从立体上来考察和展示药物功能团变化给立体构型上带来的改变。PyMol是一款显示和分析分子三维结构的软件，应用PyMol软件可以图形化地表达分子动态过程，不仅可以用球棍、飘带等多种方式显示分子三维结构，也可以对蛋白质三维结构进行编辑、修改、显示，更为重要的是还能够清晰的展示显示药物与受体的结合原理，并能够以三维图形的方式展示分子相互作用的动态过程，使得原本抽象的教学内容直观而又形象地呈现出来。在课程的各个章节的PPT课件中均使用PyMol软件制作蛋白、小分子的三维结构图。通过各种软件的辅助，负责的药物结构、特殊的构效关系，许多语言难以描述的内容，变得形象生动，降低学习难度，突破教学难点，使学生对药物结构有更直观形象立体的了解，加深学生对知识点的理解和掌握。随着大数据产生，云计算的概念和运用越来越广泛，将云计算的教学平台用于现代化的教学中，能够有效的整合利用计算资源，降低了基础资源建设中巨大的软、硬件成本。同时，云计算教学平台能够加速药物设计相关知识更新速度，追踪科学前沿，实现个性化教学的实际需求，将理论知识和科研实践有机地结合起来，能极大地提高学习效率。作者所在的教研室，搭建了药物化学云计算网络课程，学生在登陆云计算服务器后，不仅能够通过网络复习上课课件，也能够通过网络进行课后练习并进行在线作业提交、提问。教师能够通过云计算网络回答学生问题、了解学生学习情况。除了云计算平台之外，云服务辅助教学平台对于信息化教学尤为重要。云服务辅助教学的理念使得课后辅导工具变得多样化，通过时下流行的交流工具如QQ、微信，不但可以保证教师和学生之间的畅通交流，也可以促使学生间的交流。教师可以通过截图、群发辅助学习资料等方式，共享学习材料和经验，提高学生学习效率。同时，教师也可以通过学员的QQ、微信发言提问情况全方位的掌握学生的学习状况。此外，作者也将药物设计相关的最新文献通过群共享的方式分享给学生，同时也加上自己的对文章的创新点的点评意见，培养学生的追踪科学前沿的习惯和科研创新的能力。

3合理的课程体系

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90世纪末期迅速发展起来的计算机多媒体技术使传统学校教育进入了新的发展阶段，取得了显著的教学效果。现代化教学手段和教学方法在医学教育教学中的应用，也有力地促进医学教育教学的迅速发展和完善。它既解决了困扰医学学科多年的技术问题，更激活了医学学生的学习兴趣、提高了医学教育教学质量。

1现代化教学手段和教学方法

多媒体计算机技术是现代化教学手段中最具活力、最具前景的新兴技术，是实现教育信息化的重要手段。运用多媒体技术已经成为广大教育工作者改革教学方法、改进教学手段、提高教学质量的重要途径［1］。现代化教学手段和方法是指能对教学工作起到辅的展示、演示、模拟、拓展的一切现代化的机器设备，常指计算机、投影仪、实物展示平台、幻灯片以及其他影音设备。通过投影仪，计算机可以把教师课前备好的教学课件以及教学相关的知识材料、手术过程、自然现象以及病人生活片段展示出来，让学生在课堂上更好地接受知识、增强了解、加深印象。特别是在课堂上直接连接因特网上的相关内容，直接让学生感受到最新、最快的观点、材料、背景，这对掌握知识、拓展视野有很大的促进作用。

2多媒体技术在医学教育教学中的优越性

多媒体辅助教学的优越性体现在：

（1）借助计算机的模拟手段，可以使学生更加形象、直观地认识各种生物体的结构特点，诱发学生的想象性思维，极大地调动学生的学习兴趣和热情。例如以往在讲解DNA分子的双螺旋立体空间结构时最多有一个模型，而应用计算机特有的三维显示技术就可以很清晰地向学生反映出此空间结构的特点，让他们更容易理解DNA的复制、转录和翻译过程；同时借助多媒体技术也可以向学生动态地演示一些生化代谢过程，如糖酵解、三羧酸循环等复杂的生化反应，通过计算机的模拟使得教与学都取得了良好的效果。

（2）多媒体手段的运用使备课中增删教学内容变得非常方便，特别适合知识更新和随机在教学中增补学术前沿的内容；节省了课堂板书的时间，老师在有限的课时中有较充分的时间对重、难点讲透彻，更多地介绍新知识和新进展，还有一定的时间让学生们思考问题，讨论分析问题，有利于增强学生学习的积极性。对于老师来说运用多媒体技术授课可以促使其掌握更多的知识，包括专业知识和计算机基础知识与技能，对于教师素质的提高起到了良好的促进作用。

（3）多媒体的庞大知识信息储备能力和课件可以通过电脑网络资源共享的交流方式，使学生知识信息的获得不再主要依靠课堂上的有限时间，使课堂教学和课外自学实现了真正意义上的有机结合［2］。

3医学教育教学的发展趋势

当然，现代化教学手段和方法还包括医学教学的可视化、数字化和网络化。可视化、数字化和网络化是医学教育教学的趋势，因为医学发展的特殊性，医学教育教学更需要使用高效率的先进教学手段和方法。网络计算机辅助医学教育手段对于医学教育有着传统教学手段无可比拟的优点［3］。现代化教学中的多媒体有利于现代医学知识的阐明，现代的医学进展多以高通量、系统化、数字化和网络化为特征，比如一块小小的基因芯片所检测的内容相当于一座十层实验楼的检测量；一个网络数据库就能储存整个基因蛋白质组的全部相关数据；一个网络数字“数字人体”就能储存人体各个部位各种组织的全部形态和空间关系数据；医学的形态学科、功能学科、生物信息学科和影像学的新进展，用传统的教学方式表达出来既费时效果又差，而且关于医学新进展的教学挂图往往又没有生产销售。现代教育教学手段的使用是教学现代化的一个标志，网络和计算机突破了传统教学在时间、空间和地域上的限制，集声、形、色为一体，播放简便迅速，信息量大，适应现代医学发展的需要，可以给学生更直观的感性认识。更因为计算机声音图形播放和三维（3D）技术的应用，大量的示意图和照片可以被展示，计算机动画可以以人机对话的形式逐步展示生命活动的复杂动态过程；形态学上微细结构和空间相对关系和生物信息分子的空间构象也可以从不同的角度和不同焦距进行观察［4］。使用计算机辅助现代医学教学使知识的难点被化解，误解减少，抽象化为具体，无声化为有声，杂乱化为有序。这更有利于对新知识内容的深化，落实知识点，提高了学习的兴趣；同时也减少学习时间，提高了学习效率，适应了医学知识发展的需要，也更符合生活在网络时代的学生对教学形式的要求。使用计算机辅助现代医学教学更有利于医学生紧跟医学的进展，医学教材的更新一般为4～10年，而医学知识的更新是无时无刻不在进行的，今天的受教育者是要面对未来医疗环境的医生，医学教育更应该贯彻“面向未来”的方针。医学相关知识在网络资源中占有相当大的比重，网络是实时动态的，在普通医学院校只有使用网络才能更好地跟上医学发展的脚步，不管是医学博士生，硕士生还是本科生，都应该定期浏览因特网跟踪医学进展。

4现代化教学手段中的网络计算机教学有利于克服教学条件的不足

一直以来，医学基础和临床教学常常受历史传统、地理区域和季节气候条件的影响，比如在全世界范围，因为受历史传统的制约，尸体和标本来源少，生理和病理形态学教学中标本短缺，罕见疾病更难满足教学的需要。同时标本多储存在玻璃瓶中，观察起来不方便学习效果也不好。在临床上许多传染病只在世界部分地区流行，而地方病只存在于很小的局部地区，教学中囿于多种因素的影响，特殊的病例不易见到。除了标本和病例缺乏外，作为补充手段的挂图的数量和来源也很有限。因为如此，医学生往往只有空头的理论而无感性的知识，许多基础和临床教学都是纸上谈兵。在计算机教学中由于标本图片、动画、音频、视频和人机对话的广泛应用，这一问题得到了有益的补救。许多媒体教育资源可在网上获取，如：美国国立医学图书馆的可视人体教学资源、华盛顿大学的数字解剖学、哈佛大学的网络脑解剖图谱，世界大多数医学网站都完全对外开放。医学各学科的知识在网上都很丰富，通过搜索引擎和检索工具，我们可以接触到足够多的信息。因此在网络教学时代，教师应该为学生列出每节课的相关网络资源，充分利用网络是现代医学教育的必由之路。

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关键词：基因组学；教学改革；教学思考；教学质量

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）48-0223-02

一、优化教学内容，重点突出

基因组学是伴随基因组计划诞生、研究基因组的结构、序列组成以及功能的一门学科，课程一般设在遗传学、分子生物学之后，而且部分内容出现了与遗传学、分子生物学内容相互交叉，甚至重复的现象[1-3]。这样在授课过程中就会出现学生厌学、课时紧的情况，为避免出现类似问题，在内容设计上笔者在总结多年授课经验及学习、吸收国内外教学经验的基础上，主要做到了以下几点：避免重复、重点突出、内容精练、提高兴趣、紧跟前沿。希望通过本课程的学习，既让学生掌握基因组学的基本知识体系，又不与前期所学的遗传学、分子生物学重复，同时又紧跟学科发展前沿，让学生了解最新的研究动态，培养解决问题、分析问题的综合能力。例如在所选的杨金水先生主编的《基因组学》教材中第1章基因组，其部分内容与生物化学和分子生物学相似，第2章遗传图绘制与遗传学部分内容重合，而第7、8、9章的内容又会在分子生物学中有所阐述。为了突出重点，减少学时，在授课过程中我们略讲、不讲或为了课程知识体系的完整和系统性，安排学生课下自学的处理方式。而第3、4、5、10、13是基因组学课程的特色内容，又紧跟时展前言，是本门课的重点内容，我们做到了在授课过程中精讲。通过内容选择大大提高了学生对本门课的学习兴趣，取得了较好的教学效果。

二、根据教学内容，合理运用教学方法

目前课堂教学还是学生获取知识的主要途径，因此我们在基因组学的授课过程中还是要遵循以多媒体课件讲授为主，并辅以板书讲解，在讲授过程中尽量多增加图例、动画等内容，使授课内容形象化，具有趣味性，以降低难度，增强可接受性。但针对不同章节的具体内容和特点，我们还是选用了特定的授课方法。比如第2章遗传图绘制，本章的部分内容在遗传学课有所涉及，相对比较容易，但为了保持和体现基因组学的知识网络体系的完整性，我们决定以学生自学为主。学生课下自学准备课件，课上抽取个别学生讲解，让学生在组织课件和讲解的过程中掌握内容，锻炼能力。再如第5章基因组序列注释，本章内容涉及许多生物信息学网站、软件的使用，如果只是理论讲授，既会感到枯燥，又会感到深奥难于理解。鉴于此特点，我们充分利用网络资源将课本内容通过在线操作和演练进行讲解，将课堂“搬到”实验室，充分利用实验室的网络资源和同学们自己手头的电脑，将教师自己科研中获得的基因序列当作素材，直接登录NCBI数据库进行在线分析，例如对基因的开放阅读框进行查找、基因的同源比对，利用GeneScan软件对基因进行搜寻，等等。这立刻增加了学生学习的趣味性，打破了课上只是揣摩教材文字意思的尴尬局面，降低了学习的难度，同时又将理论与科研实际联系了起来，大大提高了学生的学习兴趣，激发了学习热情，甚至有可能由此影响学生未来的发展方向。比如有的同学在成功进行了基因搜寻、开放阅读框查找、蛋白质结构域分析和练习了Genescan等几个软件之后，兴奋的说：“我以后要考生物信息学方向的研究生”。关于充分利用网络资源，增加学习资源和紧跟发展前沿的必要性，中国学者柏文琴等和美国学者A.Malcolm Campbell在基因组学的教学论文中也都有所阐述。这正说明了不同学者对依据教学内容合理选用教学方法观点的一致性[2，4]。

三、构建网络课堂，延伸学生的学习空间

大学课堂与中学课堂明显的区别是大学课堂有讲授内容多、信息量大、内容新颖、教材不唯一等特点。这就导致部分学生课上对个别内容理解不透、记忆不牢，而课下复习又无所依，课本上找不到相应内容，等等问题，使学生学习遇到了障碍[5]。为解决类似问题，我们及时构建网络课堂，建立基因组学课程网站，将课程简介、教学大纲、授课计划、课件及时上传。在网站中设立课程资源区、师生互动区、生物领域新进展介绍等不同栏目，让学生可随时上网查询课程相关资源，了解研究动态，将学生的学习空间延展到了课堂之外。这大大方便了学生的学习，增加了学生学习的自主性和灵活性，提高了学习效果。

四、改革考核方式，重在平时掌握落实

合理、科学的考核方式是教学质量保障和教学过程顺利进行的依据。目前闭卷考试还是我院课程考核的主要方式，该方式以学生最终记住了多少知识点为关键，常常造成有些同学考前临时突击、死记硬背知识点的情况，这样不利于学生平时对所学内容的学习和掌握，不利于能力的培养，主要表现在考试时基础知识题得分较高，理论联系实际、解决实际问题的题目得分较低。鉴于此，我们考虑到基因组学是专业选修课，在符合学校考试管理规定的前提下，对考核方式进行了大胆改革，取消了以前期末的闭卷考试考核方式，改为注重平时学习，期末以大论文的方式进行考查的考核方式。学生成绩由平时考勤、课堂表现、平时小作业、大作业以及期末大论文等几部分组成。把学生的学习中心转移到平时对所学知识的掌握和理解、消化的轨道上来。学生没有了期末的闭卷考试，学习压力显著降低，却大大提高了学生平时对基因组学课程的学习兴趣，表现在学生听课比较轻松、参与问题讨论的积极性较高、自己查阅资料解决问题的主动性增强，出现了期末学生对知识和问题的掌握程度反而比往届学生掌握程度较好的良好现象。

五、教学效果

从课上、课下学生的表现，平时作业的完成情况，期末大论文写作情况以及期末学生书面反馈结果来看，目前基因组学的教学改革是成功的。98%以上的学生对教学非常满意，现摘录学生反馈意见如下：学生1：“老师，我特喜欢你现在的讲课风格，主题清晰、思路明确、重点突出。”学生2：“老师的授课方式很不错，上课先讲重点知识，同学们能记住重点，防止在后面疲劳的时候学不进去，我们学得多，也不累。”学生3：“这书太厚了，但老师讲得很好，就应该平时多努力，不把宝压在期末考试。”师：“同学们，你们的满意是对老师是最大的鼓励，但我同时清楚的知道，这些都是老师应该做到的。”

六、存在的问题

虽然目前基因组学的教学改革看来是成功的，但还是存在一定的问题，分析起来主要有以下几点：（1）个别学生有点疲沓。通过三年的学习，学生对教师、同学很熟悉，有点放松自己，表现为个别学生上课有迟到的现象。（2）知难而退。部分学生开始学习有些不认真，随着内容的增多，部分内容不能很好的理解，出现了放弃听课学习的情况。

七、采取的措施

针对以上问题，采取措施如下：（1）好的措施要发扬，比如重点突出、精讲等。（2）多鼓励，给予学生希望，让他们重拾信心。（3）采取谈话或课下辅导的形式，帮助掉队的同学。（4）从思想上让学生认识到学生学习也是一种责任和义务。学生目前主要还是一位消费者，父母辛苦耕耘供着他们在学校深造，同时学生的学习也在消费同学们的青春，我们有义务对父母负责，有义务对自己负责。同时，青年学生是祖国的未来，我们今天有责任和义务努力学习，掌握专业知识，明天用自己的一技之长报效祖国，为祖国的明天负责。

总之，学生的意见和建议是教学改革的原动力，而教学改革的实施离不开教师的精心设计，二者的结合是教学改革成功的关键。

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关键词：通识教育;生命科学;教学改革

中图分类号 G632.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）13-129-03

Discussion on the Necessity and Method of Setting up the General Education Courses of Life Science in the University of Chinese Traditional Medicine

Chu Jun et al.

（The Center of Scientific Research，Anhui University of Chinese Medicine，Hefei 230038，China）

Abstract：The rapid development of life science has played a huge role in promoting the progress of the whole society. In order to improve the undergraduate education plan of university，life science courses have been the core courses of general education in the more and more universities at home and abroad. The teaching meaning，the teaching mode，teaching methods，contents and assessment methods of life science general education courses were discussed in this article，which was expected to provides educational reference for this kind of course carried out in Anhui University of Chinese Medicine.

Key words：General education;Life science;Teaching reform

早在20世纪，日本学者伊东光就预言：“生命科学会在20世纪90年代取得创造性的突破，21世纪将是生命科学的世纪。”如今，这个预言在生命科学的高速发展下成为现实，生命科学代表了现代科学发展的最前沿。新世纪以来，人们清楚地认识到，人类未来的生活与生命科学的发展息息相关，而高素质、创新型人才必须掌握一定的现代生物学基础知识。因此，哈佛大学、麻省理工大学、斯坦福大学和剑桥大学等世界知名学府早在20世纪80年代纷纷开设了生物类课程作为大学生的全校必修课[1]。在国内，随着国内高等教育改革的不断深入，越来越多的高校对非生物类专业本科生开设生命科学类课程，而且随着通识教育重要性逐渐受到国内高校认可，部分高校已将此类课程列为面向全校的通识教育课。

生命科学类通识教育课课程内容丰富，集生物化学、细胞生物学、遗传学、分子生物学、生态学于一体，是一门以拓展知识层面，培养学生能力，提高学生科学文化素质为目标的课程。安徽中医药大学在肯定和借鉴当今世界先进的通识教育理念的基础上，充分调动学校内外的教育资源和师资，致力于培养掌握医药类专业深厚基础、具备相关的实践和临床经验、有国际视野和创新意识的医药类专业人才。对这些学生开设生命科学类通识教育课程，不仅仅可以拓宽他们的知识面和专业基础，而且对他们进一步理解社会问题和现象奠定了知识基础和智力保证，尤其在培养学生的国际化视野与素养，从人才培养的角度提升整个国家的文化软实力等方面起着不可忽视的作用。

1 开设生命科学类通识教育课程的意义

通识教育源于西方，是一种非专业性的、非功利性的基本知识、技能和态度的教育，其本质是对本科生进行人文、社会和自然科学的素质教育，使他们了解不同经典的文化、观念和价值，从而能够进行有效的思考和沟通，对社会现象和问题做出正确、恰当的判断。换言之，通识教育是针对所有大学生的教育，是一种大学的理念，是整个高等教育办学思想体系的重要组成部分，其实质是对人文传统和自由的继承[2]。高等教育的宗旨是“通识为本，专识为末”，现代社会的高等教育应该是以培养一个合格的公民，培养一个宽基础、宽口径、高情商、高素质的现代公民为目的。在这样的前提下，笔者认为开设生命科学类通识教育课程的意义主要体现在以下3个方面：

1.1 有利于提升大学生对人类自我的认识高度 随着生命科学的飞速发展，特别是新世纪以来，人类基因组计划的实施和完成，新一代测序技术的进一步应用和发展，人类第一次从分子水平上认识自我，对于由“A、T、C、G”4个字母组成的无字天书的海量信息的理解，对人类基因组中冗余序列的功能的判断等等问题的思考和甄别，进一步提升了我们对人类自我的认识高度，进一步拓展了人类在认识自我上的思维空间。

1.2 有利于提升对生命现象及生命活动的理解和尊重 作为医药类高校，提高学生对生命现象和生命活动的理解，对生命的尊重，有利于学生更好的巩固专业思想，提升专业技能，养成良好的专业素养。

1.3 有利于大学生对社会生活、生命现象的本质探索 应该清楚地看到，目前社会发展所带来的一系列负面问题，如粮食短缺、疾病危害、环境污染、能源危机、资源匮乏、生态失衡和大量物种灭绝等问题，而解决这一系列重大问题，在很大程度上依赖于生命科学的发展，对这些问题的深度理解和对其本质的把握都需要大学生具备相应的生命科学知识和基础[3]。开设生命科学通识教育课程，将一些最新的生命科学理论和进展引入课堂，使学生了解本世纪现代生命科学的发展趋势和热点问题，以便在专业学习中发现学科之间的交叉点，拓展学生的知识领面，既是完善自我知识结构，认识自然科学核心内容的需要，也是培养既了解生命科学又具备其他专业学科知识的复合型人才的需要。

2 生命科学类通识教育课程的教学内容

这类通识教育课程的重点不在于具体传授了多少专业知识观点和内容，而是要传授给学生研究问题和解决问题的方法、思维方式。因此，要想吸引学生选修此课程，就必须从讲授内容和讲授方法2个方面下功夫，力求内容新颖，方法得当，通俗易懂，在授课时尽可能贴近生活，贴近社会，深入浅出，从大学生关注的问题入手去介绍以上所述内容中的最新成果和进展，这样学生才更易于接受和理解[4]。

根据安徽中医药大学的学生情况和知识基础，把学生分为医药类、文史类两大类别，根据不同类别的学生选择不同的教学内容。医药类学生教学内容选择上注重培养学生的学科交叉意识，重点讲述生命科学的一些新成就和新进展，以及生命科学发展对社会的影响，如基因编辑技术、干细胞技术、人类基因组计划、生态系统的变化、生物多样性保护、基因工程药物和疫苗、基因治疗、动物克隆、生物芯片、生物信息学、生物材料与仿生学、生物技术与人类未来等，通过学习，使学生理解并初步能运用生物学知识去认识生命、了解生命，同时争取对学生跨学科创新思维起到一定的科学启迪作用，对社会上的一些热点生物学问题有个清晰的认识;对于文史类学生，教学内容选择上注重安排生物学基础知识的传授，以及生物技术发展与人类社会进步的密切关系，如生命的化学组成、细胞的结构与功能、营养与健康、社会生物学与繁殖对策、人类遗传学与优生、生命的起源与进化、生物多样性及其保护、生命伦理及社会决策等，通过学习，使学生获得必要的现代生命科学基础知识，认识人类自身;了解现代生命科学的新发展及其与人文科学交叉的趋势，引导学生树立正确的自然观、科学观，增强社会公民责任感，提高综合素质。

3 生命科学类通识教育课程的教学及考核方法

为了提高课堂教学效果，笔者认为，第一，课堂教学尽可能采用先进的现代教学技术，灵活、恰当地利用多媒体课件、录像、动画，使教学形式生动活泼，教学内容形象直观，更易于学生认识、理解和接受;第二，在教学中积极结合教学内容合理安排小组讨论的形式，让学生参与到课堂当中来，以传统的授课方式中学生被动接收知识改变为启发式教学风格，以学生主动整理归纳、主动学习为特点，重视对小组讨论的及时总结和点评，如目前关于转基因问题的讨论等;第三，在教学中鼓励学生进行生物学知识的自主性探究，例如，安徽中医药大学特意规定至少要保证在整个学时的15%的时间给学生作为自主学习的课时，让学生根据教学目标，主动搜集、整理资料，自主探究掌握知识，通过学生自主探究，对学习的内容有了一定的轮廓，为进一步听讲学习打下了基础;第四，考虑到生命科学是一门实践性很强的学科，为了加深对讲授内容的理解，激发学生学习生命科学的兴趣，增强实践环节教学是非常必要的。比如，在课堂讲授快结束时，可以安排学生参观校园的药用植物标本馆，充分利用当地和学校资源，组织学生到安徽中医药大学的校办制药企业、合肥当地的食品加工企业、生物技术研发企业参观一些产品的研发和生产过程，使学生对涉及的生产过程有个形象具体的感性认识[5]。

课程考核方面，要改变“一张试卷决定成绩”的方式，考核时机灵活多样，这样才能调动学生学习的主动性和积极性。首先，应采取多种考核方式以检测和考查学生对知识的理解程度，尽可能采取开卷考试、写小论文、生活案例分析等多种形式进行考查，从而提高学生运用生物学综合知识分析问题、解决问题的能力;其次，每次上课都要有相应的小组讨论的形式以及全班同学参与的课堂讨论，这样可以根据同学的表现，及时给予平时成绩来提供学生在课堂上的参与积极性，也给平时积极上课，参与讨论的同学获得较好的成绩提供了公平和可能[6]。总之，课程考核系统要贴近学生，做到公平公正的同时引导学生积极参与课程学习，最终达到通过该课程的学习提高学生对生命科学领域知识的理解和分析能力这样的教学目标。

参考文献

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[5]王国强，吴敏，丁鸣.非生物类专业生物学实验教学改革实践[J].实验技术与管理，2005，22（10）：116-119.

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1科研管理创新是医学科研的需要

科学研究活动最根本的目标是不断创造出推动社会发展的新成果，而创新精神是科学进步的首要因素，活的灵魂。

1.1科研管理创新为医学科研提供了良好的外部环境

医学科研活动需要具备富有创新能力的科研人员、获取科技信息的途径与手段、完成科研活动的实验条件、以及广泛的学术交流渠道与机会等外部环境。通过新的科技政策法规、协调管理机制、科研运作模式等方面的创新活动，使科学研究的外部环境符合知识创新的要求，为医学科研提供有利的客观条件。

1.2科研管理创新已渗透到医学科研的各个领域

现代医学科学技术的重大突破与创新的管理机制有着密切的联系。“人类基因组计划”、“人类蛋白组计划”等一系列富有创新精神的医学科研战略规划的实施，极大地促进了现代科学技术的发展。科研管理创新已成为实现新知识、新技术的助推器。

1.3科研管理创新是医学科研方式变革的需求

医学科研领域研究的对象大都具有多学科性，如生物信息学、生命科学、纳米医学、计算生物学等。组织多学科联合攻关是科学研究取得突破性进展的主要形式，多学科交叉融合能够产生出富有创造性思维方式和创新性研究成果。医学科研方式的变革特点决定了医学科研管理必须随之变革，打破旧的管理模式，建立新的医学科研管理运行机制。

1.4科研管理创新是医学科研主体素质提升的需要

知识创新造就了一批高素质的医学科研人员，面对医学管理的高素质对象，医学科研管理工作必须不断创新和发展，以满足管理对象对高质量管理的要求。可以从政策、法规上加强对科研管理的新引导，建立科研管理创新评价指标体系，营造有利于医学科研创新的文化氛围和硬件要求。

2科研管理人员是实现医学科研管理体系创新的主体

2.1科研管理者的综合素质

医学科研管理是医学和管理学的交叉学科，科研管理人员不但要具备医学专业知识，还要掌握现代科学管理理论和方法，把科研管理从服务性、事务性工作，拓展到指导学科发展的高度[1]。科研管理人员必须具备较高的政策水平和理论修养，熟悉并掌握国家整体科技规划，为确定学科发展方向提出切实可行的建议；还应具有开拓精神和创新意识、超前的信息运用和决策能力、超强的组织协调和公关能力，才能持续提高管理水平和工作效率。

2.2科研管理者的创新意识

医学科研管理人员的创新意识是产生创造性思维和实现管理创新的前提条件。创新意识在医学科研管理创新行为构成中起到了极为重要的作用，它决定了医学科研管理人员创新性思维的形成和创新性成果质量的高低。创新意识为科研管理创新的具体实施奠定基础。

2.3科研管理者的创新能力

科研管理人员的知识能力结构是产生管理创新意识的基础条件，合理的知识能力结构一般涵盖对新事物敏锐的洞察能力和系统分析能力、对科研活动基本规律的把握能力、对各学科发展前沿的信息收集分析能力、对科研发展方向的科学预测能力、对课题攻关研究的组织协调能力等。

3科研管理创新的思路

3.1构建促进科技创新的政策平台

科技政策在科技活动中起着导向作用，同时也起着保证、协调和激励作用。在构建科技政策平台中，要注入创新的理念，以实现管理创新推动科技创新为目的，通过体制改革、制度创新、优化创新环境，调动广大科技人员的积极性和创造性，激发科技创新的能力。医院要发展，必须首先建立能够促进科技创新的科技政策平台[2]。围绕科技创新，结合医院实际情况，天津医院制定了切实可行的管理制度。如《天津医院科研项目管理规定》、《天津医院科研项目经费管理办法》、《天津医院专利项目管理办法》、《科研成果转让的奖励办法》、《天津医院科技工作奖励暂行管理办法》等。制度的建立不仅保证了医院良好的科研秩序，而且也使科研计划进入一个良性循环。

3.2“以人为本”激发科技人员的内在创造力

“以人为本”是知识经济时代的全新管理理念，就是把人才看做第一资源，把人才管理作为第一要务[3]。首先，要建设一支结构优化、精干高效、富有活力的科研队伍，要重视科研队伍的整体建设，一流的创新目标只有靠一流的创新队伍才能实现。其次，要满足科研人员的个体需求，各项管理制度和措施都要顺应人性，尊重每个人的人格和尊严，关注被管理者的情感体验，充分发挥情商对智商的支持和促进作用。在发展需求方面，为每个人提供开发潜能、激发创造力的条件，使每个人都能健康发展、实现自己的人生价值，使一流的科技人才脱颖而出。

3.3全面引入“竞争激励”机制

引入竞争机制，建立和完善激励机制，可以激发科技人员创新的热情和积极性。因此，要建立起重业绩、重贡献、向优秀科技人才倾斜、自主灵活的激励机制[4]。进一步完善科技奖励制度、健全知识产权保护和成果转让制度，扩大单项奖励范围，提高总体奖励力度，以鼓励创新人才科研发现、技术发明和技术创新。

3.4加大科技投入，激发内在活力

为实现科研创新，必须加大科技投入力度，以激发其内在活力。天津医院把年收入的1%做为医院的科技投入。主要用于：①院级课题的启动，每年招标立项8-10项；②高新技术的开展；③对局级以上的课题经费给与同等匹配；④科技奖励；⑤科技支撑条件的改善。由于加大了科技投入，科研环境得到显著改善，极大地激发了医务人员投身科研活动的积极性。

3.5建立开放的科研交流与合作平台

加强与国内外医院、高校、科研单位的合作，以科技项目为依托，共同申报高层次的纵向课题，共同承接大规模的横向课题，加强科技信息的交流，是提高科技人员科研创新能力、拓宽创新思路的基本途径。医院只有建立开放、诚信的科研合作平台，才能汇集科技人才，提高医院自身科研创新水平。每周5为天津医院的学术活动时间，不定期邀请国内、外知名专家学者来院讲学，介绍骨科领域最新进展，及时捕捉最新动态，为科技人员搭建了信息交流平台。鼓励科技人员积极参加国际学术交流和短期专题研修，不断提高科技人员在国际舞台的科技竞争力[4]。

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关键词：翻转课堂；细胞生物学；实验；自主学习

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）04-0241-03

长期以来，普通高校饱受传统课堂教学模式影响，过度关注教师课堂主体作用的发挥，忽略学生的学，学生自主性学习的积极性不高，学习效率偏低。翻转课堂（Flipped Classroom）相对于传统教学模式以课堂讲授、课外练习和解决问题为主要教学方法而言，更强调学生个性化学习的模式。翻转课堂具有许多优点：高度自主的学习环境；更加关注对学生学习方法的指导以及课堂探究和交流活动的组织；学生的学习情绪能被很好地调动起来，更益于对知识的内化，能在较短的时间内完成知识目标。按照《细胞生物学实验》课程目标要求与PBL教学模式在细胞生物学课程教学中的应用，以“植物细胞DNA制备与显示技术”实验为研究课例，以问题导向为切入点，以学生自主学习和实验设计为学习目标，实施了翻转课堂教学模式改革实践，探索基于PBL的自主学习过程与效果评价方式。

一、基于PBL法的“植物细胞DNA制备与显示技术”教学设计

1.教学目标分析。一般而言，实验教学目标：①传承实验知识，实践对理论知识的理解和验证；②提高实践理性，就是指与我们的行动和选择有关的理性；③实践策略：为什么要这么做？培养学生反思、设计实验的能力；④生成实践智慧，即以实践为目的的能够指导实践行动的理性能力。《细胞生物学实验》课程目标包括三个层次：①知识目标层次，主要是细胞生物学理论知识、研究方法、实验原理的学习与掌握。②能力目标层次，主要是实验设计、细胞生物学实验常用仪器设备的正确使用，学会并应用细胞生物学主要实验技术，如细胞化学组分的分离与鉴别、细胞结构组分的显示与定位、细胞融合等。③文化素质目标层次，主要阐释科学技术对人类社会发展的促进作用，对学生人生观、价值观培养的作用，关注科学、社会、人类发展问题的意识。根据课程目标，“植物细胞DNA制备与显示技术”实验项目的教学目标分为：掌握孚尔根反应、Brachet反应和SDS碱变性法和CTAB法提取植物DNA原理的知识目标；学会运用孚尔根反应和Brachet反应原理完成植物细胞内DNA定位显示技术、DNA提取技术、实验方案设计、论文撰写的能力目标；关注转基因技术对社会的影响以及对科学、技术、社会协调发展理性思考的文化素质目标。

2.实验改革方案设计与实施。PBL以问题为导向，以主动学习为主，设置问题情景，通过学习者的自主探究与合作来解决问题，形成解决问题的技能，达到自主学习能力的提升。而翻转课堂并不只是“视屏录制”，而是一种“有效的课堂管理”，且更适用于有学习自觉性、能够做好课前功课的大学生。本课例的实验改革方案设计与实施植入了PBL法的“问题设置”、“问题解决”、“能力拓展”翻转课堂模式，形成学习资源搜集、课前自主学习与合作实验探究、课堂讨论与答疑、课后能力拓展和反馈与评价的“五段学习法”。（1）学习资源搜集。主要是教师提供给学生的课前学习资料，如微课程、视频、文本材料、PPT等。同时，引导学生查阅各类研究课题的最新进展，及时补充更新网络学习资源。（2）以“问题设置”为前提的课前自主学习与合作实验探究。植物细胞DNA的细胞化学显示方法有哪些？如何设计实验方案并实施？如何用琼脂糖凝胶电泳显示植物细胞DNA？通过“问题设置”，将学生被动学习变为主动完成课前自主学习与合作实验探究。①自主学习先行。充分利用课程学习资源，通过观看视频、阅读资料等方式完成课前自主学习，通过网络平台提交作业，达到知识的内化。②小组合作学习。由教师提出实验方案设计任务书，明确小组合作学习的任务，让学生自主进行实验方案设计。③实验方案设计。学生利用开放实验室分小组自主完成实验方案设计。④实验方案的实施。各小组按照自己设计的实验方案，利用实验室资源，分工协作，在课余时间自主完成实验。利用Feulgen染色技术、Brachet染色技术、琼脂糖凝胶电泳等技术显示DNA的存在。有实验实施过程的详细记录的实施步骤与结果分析，并撰写实验论文。学生提出新的需要答疑的问题。（3）以“问题解决”为核心的“课堂讨论与答疑”。①小组课堂讨论完善实验方案。根据课前小组完成实验方案的具体情况组织讨论。②利用翻转课堂讨论、交流，解决新的问题。学生提出各种疑难问题，如洋葱根尖临时装片，中期分裂相细胞偏少，染色体分散度差，难以计数，进而影响核型分析；基因组DNA降解严重，电泳呈弥散状等，教师组织大家讨论。③课堂答疑。解决实验过程中存在的小组内解决不了的疑难问题，在实验课上协作完成。如根尖制片的中期分裂相细胞偏少是因为根尖取材时间把握不好；染色体分散度不高是因为压片的力度把握不好；DNA提取过程中的基因组DNA降解严重，电泳呈弥散状是因为提取过程中低温研磨、离心上清液或沉淀的取用等操作不规范所致。④教师根据学生讲解和讨论内容进行点评和个别指导，使学生形成新的认知结构。在这一环节，实验教师扮演主导的角色，学生则是学习的主体，学生通过自主学习、相互协作完成实验项目，参与课堂讨论。（4）以“三拓展”为目标的能力培养。①思维能力。通过开展转基因技术的辩论，激发学生对“转基因技术利弊”的思考，实现思维能力拓展。②设计能力。通过考核“植物细胞DNA制备与显示技术”实验方案的设计与实施效果，引导学生修改完善实验方案，实现实验方案设计能力拓展。③自主学习能力。教师收集、上传与教学内容相关的拓展学习资料，结合自主学习考核，实现学生对知识（技能）的巩固和自主学习能力拓展。（5）反馈与评价。①基于自主学习考核的翻转课堂过程性评价。根据学生在“学习资源搜集”、“课前自主学习与合作实验探究”、“课堂讨论与答疑”、“课后能力拓展”阶段中的表现进行考核评价。如网络评价时，针对文献阅读回答问题，如果回答不正确无法进行下一步；小组讨论记录；课堂小组PPT展示。小组实验方案设计及实施标准包括：实验目的、原理；用品、步骤，如洋葱根尖培养、取材固定、稀酸解离、黑暗环境染色、压片、观察；注意事项；实验记录；结果分析。过程性评价成绩占总成绩30%。②基于论文写作考核的翻转课堂评价。论文内容包括摘要、前言、材料与方法、实验结果、讨论、参考文献等几部分。论文成绩按评分标准执行。论文成绩占总成绩20%。③基于实验操作技能考核的终结性评价。实验技能考核成绩采用综合评定方法确定，主要考核实验基本操作、仪器使用，考核要点主要包括仪器操作、实验方案、实验操作步骤、关键操作点、实验记录、实验数据分析等。实验考核成绩占总成绩50%。考核评价方法采取自我评价（占技能考核成绩的20%）、小组成员互评（占技能考核成绩的30%）、教师评价（占技能考核成绩的50%）相结合。

二、翻转课堂教学改革取得的效果

1.学生层面。（1）自主学习能力得到提升。课前学生的自主学习，时间灵活，目的性强。通过翻转课堂高效地完成知识的传授和能力的训练，实现了生生、师生互动交流，促进了知识的内化与吸收，兼顾了不同层次学生的需求。通过学习资源搜集及课前自主学习，学生的资料查阅能力提高、知识面扩大、协作意识和能力增强。课堂答疑及讨论阶段，几乎每个同学都参与问题的解答、讨论、交流、互动，极大增强了学生的学习兴趣和自信心，自主学习能力得到提升。（2）课外科技大赛取得可喜成果。生物技术专业有3名同学获得河北省2015年大学生挑战杯课外科技大赛一等奖；6名同学获得大赛二等奖；7名同学获得大赛三等奖。（3）技能考核评价采取自我评价、小组成员互评及教师评价三个环节，提高了学生的自主学习能力、团队协作能力、实验操作能力及分析解决问题的能力。

2.教师层面。（1）教学改革成果明显。完成河北省高等学校教学改革研究项目1项，《系统论视域下新建地方本科院校生物学实践教学体系的改革与实践》（2012GJJG206），邯郸学院综合改革与转型发展四级项目3项（1412010，15sjf162，15sjt1012）。（2）《细胞生物学实验》网络课程建设并得以实践。利用邯郸学院网络课程平台，建设了生物技术、生物科学两个专业的《细胞生物学实验》网络课程，教师负责完成网络学习资源的上传，如自主学习资源、“N+2”考核及标准、学习论坛、问卷调查等。学生上传自主学习作业。（3）通过实施《细胞生物学实验》教学改革，要求教师发挥主导作用，具备相关的知识、实践经验、组织能力等，促进了教师业务素质的提升。

三、对翻转课堂教学模式的反思

1.反思。（1）翻转课堂模式中，学生需要花费更多的准备时间，部分学生对新的教学模式的接受度不高。翻转课堂可以尝试，但不能常试。（2）在小组活动中，有的小组分工不太合理，个别学生的实验方案设计及实验操作能力也有待提高，学生对实验任务完成的贡献度有差异。（3）教师指导实践活动的能力需要进一步提升。

2.对策。（1）提高学生参与自主学习的积极性和主动性。精心选择实验项目，借鉴“慕课”教学模式在传授知识、互动交流、自主学习等方面的优势，选择学生关注的问题进行讨论，实现学生知识能力的提炼升华。（2）对学生进行实验方案设计及实验仪器操作技术等方面的训练，完善实验方案，开展实验动手能力的过程性考核。（3）引导教师积极参加企业实践锻炼，提升实践创新能力，成为“双师双能型”教师。

参考文献：

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The Reflection and Reformation of the Flipped Classroom in the "Cell Biology Experimental" Teaching

LI Zhi-liang，XING Hao-chun，YE Jia

（College of Life Science and Engineering，Handan College，Handan，Hebei 056005，China）