生物信息学论文范文

导语：如何才能写好一篇生物信息学论文，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。

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一、正在出现的技术

Klingler(Lncytepharmaceuticals,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Incytepharmaceuticals对大规模基因组数据和生物信息学的贡献。

Lipshutz(Affymetrix,Santaclara,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(UniversityofPennsylvaniaSchoolofMedicine,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(Rockefelleruniversity,NewYork,NY,USA)讨论了同源蛋白质结构模建。比较蛋白质模建（comparativeproteinmodeling）也称为同源模建（homologymodeling），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(UniversityofCalifornia,SanFrancisco,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（distantrelationship）。Levitt(Stanforduniveersity,PaloAlto,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（abinitiofolding）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（segmentmatching）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(JohnshopkinsUniversity,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（commoncoordinatesystem）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(LawrenceberkeleyLaboratory,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（globalviews），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（objectprotocolmodel,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(SRIinternational,MenloPark,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（schemaevolution）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(MarinebiologicalLaboratory,WoodsHole,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(PEappliedBiosystems,FosterCity,CA,USA)介绍了一种新的存储直接来自ABⅠPrismdNA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(Sturcturalbioinformatics,SanDiego,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(Genelogic,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Genelogic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,Downessgrove,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(Chirontechnologies,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(Glaxowellcome,ResearchTrianglePark,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GeneticinformationSystem.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(HumanGenomeSciences,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。HumangenomeSciences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：WWW上访问和检索数据，序列拼接，临视潜在药物靶基因的研究进展等。这些能够管理多项任务——从注释基因序列到成功开发基因产物进入药物发现的流程——的软件工具，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(Base4bioinformatics,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-specificdatabase,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(Bostonuniversity,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(GeneTranscriptionTechnologies,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（leadcompound），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

1LimHA,BatttR.TIBTECH,1998;16(3)):104

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1996年5月， 国家教委颁发了《全日制普通高级中学生物教学大纲（供试验用）》（以下简称新大纲）。 同年8月，国家教委基础教育司在山西省大同市召开了全国各省、自治区、直辖市的普教处主任和教研室主任 以及人教社有关负责人参加的“普通高级中学新课程方案研讨会”。会上宣布将于1997年秋季在山西、江西、 天津市开始使用新教材，进行新课程方案的试点工作。作为高中二年级开设的生物课，当前抓紧学习新大纲， 为在1998年秋季按照新大纲的要求来试用新教材进行教学，有着现实的意义。现就初学新大纲的一些体会，试 对高中生物新大纲的特点做一浅析，供同行参考。

新大纲分为五部分，即教学目的、课程安排、教学目标、教学内容和教学中应注意的几个问题、考试、考 查、教学评估及教学设备，内容突出了“面向全体学生，面向21世纪”的总体要求。

依据《全日制中学生物学教学大纲（修订本）》（以下简称旧大纲）编写的现行高中生物（全一册·人教 版）教材内容，体系完整、知识系统性较强，内容与课时吻合。但更多讲述的是经典的生物学知识，较少联系 当前迅速发展的生物科学新成果；在实验课的安排上，仅有5 个实验，且有一实验为选做，实际只要求完成4个 实验， 因而不利于对学生进行能力培养和科学素质——科学态度、科学方法、科学世界观的培养。新大纲所反 映的教学目标和教学内容，则更新了部分传统的理论性内容，如删去了“生命起源”和“生物进化的证据”等 专题，代之以“现代的生物进化观点简介”内容。此外，更扩展了有关环境、营养、保健等联系实际的知识， 且增强了对学生的社会责任感的思想教育。体现出了时代要求的特征。现从下列7个方面来浅析其特点。

1.知识体系作了较大调整

旧大纲对高中生物必修内容侧重的是讲述生命科学规律，对高三年级的选修内容则为复习高二年级的知识 和初中的生理卫生内容，不仅知识体系重复，更体现出是为适应高考的需要而学（选修教材内容系高考所划定 的考试范围）。新大纲将旧大纲的8个单元调整为10个单元， 又将“生命活动的调节”内容移至“生物的生殖 和发育”之前讲述，体系略有修改，使内容顺理成章，通过各单元间内在联系使学生接受新知识。而选修内容 体系则以全新的知识为主线，选取了与人类生存发展密切相关的内容，如“人体生命活动的调节和免疫”“细 胞与细胞工程”“遗传与基因工程”等。反映出新大纲有着适应21世纪现代化科学的特色。

2.明确提出了教学目标的三方面要求

旧大纲只是提出了教学内容，而无具体的教学目标要求。新大纲则在教学目标问题上，首次从知识、思想 、能力3 个方面提出了明确的要求。

知识教育方面：要在打好基础知识的前提下，使学生知道如何运用生物学知识来解决生活、生产、科学技 术发展和环境保护等方面的问题，并对现代生物科学的新成就和发展趋势有所了解。

思想教育方面：要继续进行辩证唯物主义和爱国主义教育，同时加强科学世界观教育，以形成生物的进化 观点和生态学观点；还要加强科学态度和科学价值观方面的教育，促进对保护生物资源之重要性的认识。

能力培养方面：由于高中阶段的学生，思维活动较活跃，思维方式即将定型，因而一方面要重视基本技能 的训练，培养学生的观察能力、实验能力、思维和自学能力，同时要培养学生的分析、综合、比较、判断和推 理的科学研究能力以及创造能力。

3.教学的知识点有所更新

新大纲对教学的知识点有较多的更新。原则是：在突出基础性，对基础知识进行精选的前题下，要体现出 知识的先进性，要加强知识的实用性，要考虑学生的可接受性，还要重视与九年义务教育知识的衔接性。

新大纲在教学目的中指出：“生物课程是普通高中开设的一门学科类基础课程”，说明了高中仍应着眼于 基础教育。因此，新大纲对现行高中生物教材的知识点进行了选择，删去了当今学术界已经不用和使用价值不 大的，诸如原生质概念和生命起源化学进化过程的内容等，保留了关于生命的物质基础和生命结构的基本单位 、关于生命活动的本质和生命活动的基本规律、关于生物进化和生物与环境关系等基础性的知识，还增添了动 物行为产生的生理基础，加强了与九年义务教育知识的衔接。此外，新大纲还选择了一些理论较浅且易被学生 接受的反映现代生物科学水平的先进知识，如细胞的分化和衰老、细胞的癌变、无公害绿色食品、生物净化等 ，填补了现行生物教材在知识先进性和实用性方面的不足。

4.重视理论联系实际

新大纲选取补充的新知识点，普遍具有实用性。除重视教材内容与生产实际、生活实际的联系外，更从理 论联系实际出发，在讲解某个知识点后，配合安排了相应的学生实验或实习。有利于实现“要使学生……知道 这些知识在生产、生活和社会实践等方面的应用”这一教学目的。例如，必修课中，在讲“组成生物体的化合 物”知识点后，配有“生物组织中可溶性糖、脂肪、蛋白质的鉴定”实验；在讲“人类遗传病与优生”知识点 后，安排有“调查人群中的遗传病”实习；在讲“环境污染对生物的不利影响”知识点后，配合了“调查或观 察环境污染对生物的影响”实习等。这些都为学生提供了理论在实践应用上的示例。在选修课中联系生产和生 活的新知识则更多，如“生物固氮在农业生产中的应用”“自生固氮菌的分离实验”“微生物的营养和生长” “学习细菌培养的基本技术实验”“营养与健康的关系”和“几种果蔬V[,c] 含量的测定实验”等，都是教给 学生如何理论联系实际的具体典例，体现了国际上“科学—技术—社会”（STS）的现代教育思想。

5.强调科学素质的培养

旧大纲在教学目的中仅提出了关于基础知识、基本技能和能力培养的要求。新大纲则提出了科学素质的培 养要求：“要使学生掌握生物科学的一些基本方法……提高科学素质”。在教学目标中更进一步明确提出了“ 养成实事求是的科学态度”“初步掌握基本的生物科学研究方法”的要求。

科学素质的培养包括了科学知识、科学态度、科学方法、科学手段、科学精神、科学思维能力等方面。对 于生物学科来说，通过实验和实习，能够兼顾多方面的科学素质培养，因而是培养科学素质的可行途径。

从数量来看，旧大纲安排的学生实验和实习，只有必修课的5 个（选修课的实验为初中生理卫生课和必修 课的重复）。新大纲的必修课则安排有25个实验和实习，选修课又安排有6个。 各种不同实验项目无疑是对各 种科学方法、科学手段的培养。

从类型来看，旧大纲安排的学生实验和实习只有一种定性的、验证性的观察实验类型。新大纲的实验类型 除保留了观察实验， 还增加了5种新实验类型：定性分析类型（生物组织中可溶性糖、脂肪、蛋白质的鉴定） ；定量分析类型（几种果蔬V[c]含量的测定）；模拟探究类型（性状分离比例几率的模拟，模拟通过分子杂交 鉴定人与猿间的亲缘关系）；自行设计类型（植物向性和感应性现象的实验设计，设计并制作小生态瓶）；基 本技术类型（细菌培养的基本技术和植物组织培养技术）。这些不同类型的实验必然有利于科学思维能力的培 养。

6.增加了灵活性

旧大纲对于每单元的知识点有较详细且具体的规定，限制了教学内容的拓展。新大纲则是概括性地提出了 应讲的知识点，并未明确所包含的具体内容，在知识点的深度和广度上有着较大的伸缩余地。例如，“高等动 物的个体发育”问题，教材应涉及哪些卵裂阶段和有关内容，新大纲不似旧大纲有详尽规定，因而教师教到何 种程度，就有了相当的灵活性。既有利于“一纲多本”的教材编写实施，还可以适应不同地区的各类学校和不 同学生学习情况的需要，进行灵活教学。

此外，对某些难度稍大的知识点（基因连锁与互换规律、光合作用碳代谢类型简介、酶工程简介等），新 大纲将之安排为选讲内容，对某些需用时较长的实验（动物激素饲喂小动物，用当地某种生物做有性杂交试验 等），新大纲又将之列为供学生选作的内容，充分显示出新大纲有着弹性的特点。

7.完善了教学大纲的功能和作用

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【论文摘要】物理学是一切自然科学和技术科学的基础，来源于生活实践又应用于生活实践，对科学的发展、社会的进步起着不可估量的作用。对于青少年来说，它可以揭开大千世界的奥秘，又可以使他们志向高远，憧憬未来，应该是学生们最为钟情的一门课程。然而，有时它竟是学生最为恐惧和头疼的课程，本文重在解决高中学生学习物理时出现的问题。

经过多方面的调查研究、沟通交流，发现绝大多数的高中学生，在谈到高中学习时，都反映高中的物理是所学科目中最难的，高中学生学习物理感觉较难的原因主要有：初、高中物理教材研究的内容、深度及初高中物理学习方法的要求不同，是学生感觉较难的客观原因；物理学习中没有斗志、毅力，不自信、心理素质差及学生的性别心理不同，是学生感觉难学的主观原因。作为物理教师对此问题如果认识不清，将直接影响学生高中三年的物理学习，也难保证教学任务的完成。通过对学生学习中存在原因的研究，作者总结出解决方案如下，以供大家参考：

一、培养学生对物理的学科情感，提高学生的学习情商

首先，教师要使学生对学习物理有兴趣、有信心。“兴趣是最好的老师”，学生的学习活动最易从兴趣出发，教学中若不重视激发和培养学生的学习兴趣，学生便会失去学习的信心和动力，对概念、定理和重要定律似是而非、模棱两可，这就必然导致学生做不好题，对物理感到头痛，学习情绪低落，成绩自然无法提高。苏霍姆林斯基曾把学生的情感比作土地，把学生的智力比作种籽，他说：“只关心种籽而忘了耕地等于撒下种籽喂麻雀。”因此可知，兴趣和很好的动机，能够很大地促进学生学习的热情。激发学生的兴趣，教师要充分发挥主导的作用，并体现出学生的主体地位；要改变一讲到底的做法，而是根据教学目的，通过“设疑”、“析疑”启发学生的思维，鼓励学生提问和发表自己的见解，参与课堂讨论，营造一个宽松和谐的教学环境；要处理好师生关系，激励学生不怕挫折，勇于前进；要“思学生所想，解学生所难，料学生所错，投学生所好”。

其次，注重物理实验在教学中的作用。新课改中物理实验的教学加重了，演示实验可以使他们“眼见为实”，学生实验更使他们有自己动手的机会，课外小实验又有趣，学生都比较乐于参与。经过调查，实验是深受学生欢迎的，良好的实验课可以提高学生的兴趣，并且简单的、生活化的实验材料可以给学生亲切感，消除对物理学科的畏难情绪。

再次，加强多媒体的应用。多媒体技术服务于教学主要有以下优点：（1）将文字、图像、声音、动画有机结合，多种感官刺激，易于激发学生兴趣。（2）传输信息量大，传递速度可随机调节，以及操作的可重复性，易于学生对知识的接受。（3）交互性强，有益于学生主体地位的培养。以计算机为核心的信息技术推动社会进入了一个信息化的社会，新课改下以多媒体技术为灵魂的现代信息教育技术赋予传统教育以新的内涵。

认识到学习兴趣、学科情感对物理教学的重要性并能采取相应的措施，学生就会早日进入物理学习的正轨，主动克服物理学习的困难，教与学也就更加相辅相成了。

二、重视与加强培养学生良好的学习方法

西方一位颇有名气的学者埃德加•富尔在《学会生存》中写道：“未来的文盲不再是不识字的人，而是没有学会怎样学习的人。”美国的《九十年代的挑战》一书中指出：“在不断变动的世界上，没有任何一门或一套课程可供不可见的未来使用，或可供你终身受用。现在需要的最重要的技能是学会如何学习。”因此，物理教学过程，不仅是传授知识、技能的过程，更应是教会学生如何学习物理的过程。物理教学，原本就有教师的教和学生的学两个方面，当前物理教学中普遍存在着重教师教法的探讨轻学生学法的研究的现象，这对于开发学生智力，培养学生能力，提高物理教学质量，从而实现素质教育是极为不利的。实践证明：学生学物理效率的高低、成绩的好坏，很大程度上取决于学生学习方法是否科学，因此，我们不仅应重视教师教法的探讨，更应重视学生学法的指导研究。新课改更重视培养学生的科学探索过程，毕竟，科学过程是科学家们从事科学活动的智力劳动过程。把科学过程与科学思维、科学方法引入物理课程，不仅能使学生有身临其境之感，而且能领略前辈大师的研究方法、科学思想、科学精神，得其精髓，有所借鉴。所以，物理课程不应该把人类认识自然的历史擦去，科学家们曲折顽强而又闪烁着智慧的创造性思维和实践过程，不能被公式和逻辑的面纱遮盖。离开了引向结果的方法过程，而只追求裸的结果，就等于没有结果。第斯多惠指出：“一个坏的教师奉送真理，一个好的教师则教人发现真理。”我们认为，学生学习的过程实际上就是学生获取、整理、贮存、运用知识和获得学习能力的过程，因此，中学物理学习方法应主要包括如下几个方面：一是学生获取物理知识的方法，如：观察、实验、预习、听课、做笔记、思考、作业、考试的方法等；二是学生整理知识的方法；三是学生记忆的方法；四是学生运用知识处理物理问题的方法，如等效法、联想法、类比法、化归法、外推法等一般科学方法，再如临界问题分析法、动态电路分析法等具体解题方法；五是学生选择合适学法的方法，如学生如何选择合乎自身学习特点的记忆方法、做笔记的方法等。新课改理念下的教师，决非仅仅是知识的传授者，而应该把自己视为激发、鼓励、促进学生学习和探索的引导者、促进者、咨询者、支持者，应从“知识传授者”转变为“知识探索的导航者”。学生则成为教学活动的主体，具有自主性，能自我调控，主动接受教育影响，通过一系列的自主学习活动，积极地把书本上介绍的科学知识转化为自己的精神财富，并能用于实践。

教师与学生都要认识到学习方法的重要，教师如果能指导学生掌握一套良好的学习方法，学生必然会喜欢物理并能够顺利适应高中的物理教学。

三、注意性别差异，消除性别差异心理

虽然学生存在性别差异，但是要让他们都明白：每个人的大脑生理结构都是相同的，不存在思维学习上的差异。在高中物理学习中，女生处于劣势不是绝对的，不应盲目自卑，通过努力，女生也可以取得优秀的成绩，比如，2007年全国各省的高考状元绝大多数是女生。所以，教师要多通过事例与学生交流、沟通，多给女生以充分的鼓励，树立其自信心，消除过重的心理压力，让其明白“人人是可树之人”，绝不放弃与轻视任何一个学生，使每一位学生都有信心学好物理。

以上我们针对高中学生学习物理感觉较难的主客观原因，提出了一些解决的建议，我们认为教师在具体教学中应循序渐进、因势利导，逐步培养学生的学习兴趣、信心及各个方面的能力，使其养成好的学习方法；同时，当学生在物理学习上遇到心理障碍时，我们一定要想办法帮助他们尽早克服，使他们尽快适应高中学习的过渡期。相信只要我们共同关注教育的发展、重视学生的成长、思考教育中出现的问题并想法解决，必将取得师生的和谐发展、共同进步，教育事业的明天也将会更加灿烂。

【参考文献】

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中图分类号： G643；Q-3 文献标识码： B 文章编号： 1008-2409(2008)05-0967-03

人类基因组计划的成功实施使生命科学进入了信息时代。基因组学、蛋白质组学和生物芯片 技术的发展，使得与生命科学相关的数据量呈线性高速增长。对这些数据全面、正确的解读 ，为阐明生命的本质提供了可能。连接生物数据与医学科学研究的是生物信息学(Bioinform atics)。应用生物信息学研究方法分析生物数据，提出与疾病发生、发展相关的基因或基因 群，再进行实验验证，是一条高效的研究途经。医学是研究生命的科学，医学研究在基础上 就注定离不开对生物信息的了解。

我国目前医学研究生教学模式主要有两种, 一是医学本科教育延续过来的理论型, 这种类型 的教育是在本科教学大纲的基础上, 按照教学计划进行理论讲授, 最后按照导师指定的课题 完成毕业论文。这种培养模式突出理论学习, 忽视了实验机能和科研能力的培养。二是科研 能力培养的前轻后重型, 前期只是进行理论授课, 后期由导师指导学生的科研。这种模式虽 然开设了一定的实验项目, 但对研究生科研能力的培养缺乏系统性, 并且前期的培养不足直 接影响到研究生后期的学位课题和论文的进度、质量。

因此，笔者对生物信息学在医学硕士研究生中的教育初探，不但有利于该门课程尚未完全形 成成熟的课程体系之际，为教师学习借鉴先进的教育思想与教学实践经验，更有利于医学硕 士研究生对生物信息学的学习。

1 生物信息学的研究范围

生物信息学是一门新兴的交叉学科，涉及生物学、数学和信息科学等学科领域，并注定以互 联网为媒介，数据库为载体，利用数学知识、各种计算模型，并以计算机为工具，进行各种 生物信息分析，以理解海量分子数据中的生物学含义。

生物信息包括多种类型的数据，如核酸和蛋白质序列、蛋白质二级结构和三级结构的数据等 。由实验获得的核酸蛋白序列和三维结构数据等构成初级数据，由此构建的数据库称初级数 据库。由初级数据分析得来的诸如二级结构、疏水位点、结构域(Domain)，由核酸序列翻译 来的蛋白质以及预测的二级三级结构，称为二级数据。创新算法和软件是生物信息学持续发 展的基础，高通量生物学研究方法和平台技术是验证生物信息学研究结果的关键技术。因此 ，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 等学科相互渗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 等各种生物信息的采集、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。从其研究所涉及的学科上看，生物信息学是集生物学、数学、信息学和计算机科学 一体化的一门新的科学；从其研究的主要内容上看，基因组信息学、蛋白质的结构模拟以及 药物设计是生物信息学的三个重要组成部分，并有机地结合在一起［1］。

2 医学硕士研究生中的生物信息学教学初探

2.1 课堂教学重在教授实践技巧与方法

生物信息学在医学研究生中的教学应以教授实践技巧为主，以介绍原理为辅，深入浅出，注 重课堂知识与科研实践的紧密结合。课堂讲授应简要介绍生物信息学的相关算法、原理，着 重介绍其使用技巧与方法，真正做到“有的放矢”，而这也是教学的重点和难点。

在教学中对于这部分内容应遵循深入浅出、避繁就简的原则，结合具体实例分析算法，避免 空洞复杂的算法讲解让学生觉得枯燥乏味、晦涩难懂，产生畏惧心理，知难而退；注重讲解 使用技巧与方法的思想和来龙去脉，让学生真正掌握解决问题的思路，培养其科学思维能力 ，并采用探讨式教学鼓励学生思考，通过讨论与研究的方式循序渐进的掌握复杂的内容，介 绍相关的教学和物理学知识，使学生充分体会到生物信息学与其他学科的关系，其他学科的 思想方法对于生物科学的重要性，培养其自觉地将其他学科的方法和思想应用于解决生物 学问题的科学素质。 任何学科都处于不断地发展、更新中，生物信息无论是理论研究还是 应用研究仍处于不断发展完善中，同时随着新的应用领域和新问题的发现，其他学科的方 法也在不断地应用于生物信息学，进一步增加了其多学科交叉融合的深度和广度。

2.2 充分利用现代化教育技术，采用案例教学

目前，高等院校在教室内配备的多媒体投影播放系统，促进了多媒体教学的广泛应用。生物 信息学采用多媒体教学是适应学科特点、提高教学效果和充分利用现代化教育技术的一项基 本要求。作为生物信息学教学的基本模式，多媒体教学使讲解的内容更加直观形象，尤其是 对于具体数据库的介绍以及数据库检索、数据库相似性搜索、序列分析和蛋白质结构预测等 内容涉及到的具体方法和工具的讲解，可以激发学生的学习兴趣，加深学生对知识的理解和 掌握，提高学生理论与实践相结合的能力。

但多媒体教室也有局限性，学生主要以听讲为主不能及时实践，教师讲解与学生实践相脱节 ，如果将生物信息学课程安排在计算机房内进行，并采用多媒体电子教室的教学方式可以解 决上述问题。在教学中采用启发式教学，为学生建立教学情景，学生通过与教师、同学的协 商讨论，参与操作，发现知识，理解知识并掌握知识。例如在讲授“目的基因序列的查寻” 时，除对基本内容的介绍，如数据库的发展、分类等，其他采用案例法，让学生利用搜索工 具查找三大公共核酸数据库，并通过数据库网站的介绍内容对该数据库的发展、内容、特点 进行学习并总结，通过讨论和实际的数据库浏览操作了解三大公共核酸数据库并且掌握数据 库使用方法。

2.3 采用“讲、练”一体化的教学模式，强调学生实践能力的培养

生物信息学课堂教学积极学习借鉴职业培训和计算机课程教学中“讲、练、做”一体化的教 学模式，在理论教学中增加实训内容，在实践教学中结合理论讲授，改变了传统的“以教师 为中心、以教材和讲授为中心”教学方式。

根据教学内容和学生的认知规律，灵活地采用先理论后实践或先实践后理论或边理论边实践 的方法，融生物信息学理论教学与实践操作为一体，使学生的知识和能力得到同步、协调、 综合发展。通常采用先讲后练的方法，即首先介绍原理、方法，之后设计相关的实训内容 让学生上机实践。对于操作性内容和生物信息分析的方法和工具的讲解采取了进行实际演示 的方法，教师边讲解边示范，学生在听课时边听讲边练习或者教师讲解结束后学生再进行练 习，理论与实践高度结合，充分发挥课堂教学的生动性、直观性，加深学生对知识的理解， 培养和提高学生的实践操作能力。

2.4 发挥网络教学优势，优化生物信息学实验教学内容

生物信息学实验教学主要是针对海量生物数据处理与分析的实际需要，培养学生综合运用生 物信息学知识和方法进行生物信息提取、储存、处理、分析的能力，提高学生应用理论知识 解决问题的能力和独立思考、综合分析的能力。生物信息学实验教学内容的选择与安排应按 照循序渐进的原则，针对特定的典型性的生物信息学问题设计，以综合性、设计性实验内容 为主，明确目的要求，突出重点，充分发挥学生的主观能动性和探索精神，以激发学生学习 的主动性和创造性为出发点，加强学生创新精神和实验能力的培养。生物信息学实验教学以 互联网为媒介、计算机为工具，全部在计算机网络实验室内完成。在教学中，充分利用网络 的交互特点实现信息技术与课程的结合。教师通过电子邮件将实验教学内容、实验序列、工 具等传递给学生，学生同样通过电子邮件将实验报告、作业、问题和意见等反馈给教师，教 师在网上批改实验报告后将成绩和评语发送给学生，让学生及时了解自己的学习情况。

生物信息实验教学与现代网络和信息技术密不可分，在教学工作中充分利用现代教育技术较 其他课程更具优势。区别于其他生命科学课程，在教学过程中要求有发达的互联网和计算机 作为必备条件。调查显示国内高校都已建立校园网，其中拥有1000 M主干带宽的高校已占调 查 总数的64.9％，2005年一些综合类大学和理工类院校将率先升级到万兆校园网［2］ ，这些都为生物信息学课程在高校开设提供了良好的物质基础。

2.5 考试无纸化，加强实践能力考核

考试重点是考查学生对生物信息分析的基本方法和技能的掌握程度和对结果的分析解释能力 。因此，在生物信息学考试中尝试引入实践技能考试，重点考核学生知识应用能力。实践技 能考试采用无纸化考试方式，学生在互联网环境下，对序列进行生物信息分析并对结果进行 解释，不仅考核学生对基本知识和基本原理的掌握，而且考查学生进行生物信息分析的实际 能力和分析思考能力。通过实践技能考试，淡化理论考试，克服传统的死记硬背，促进学生 注重提高理论用于实践的综合能力，同时更有效地提高学生计算机应用能力。除采用实践技 能考试并将其作为学生成绩的主要部分外，还加强了对学生平时学习态度、学习能力、创新 思维等方面的考核。

总之，生物信息学教学是网络环境下生物教学的全新内容。通过上述教学措施，提高了学生 的 学习积极性、实践操作能力、解决实际问题的综合应用能力及创新能力，收到了良好的教学 效果，得到了学生的普遍欢迎，具有较强的可操作性和实践性。在今后的教学实践中，随着 教师自身素质的提高和进一步的教学改革将会不断完善生物信息学教学，培养具有“大科学 ”素质和意识的医学研究生人才。

参考文献：

［1］ 张阳德．生物信息学［M］．北京：科学出版社，2004：4．

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此书是WILEY从书“生物信息学：计算技术与应用”中的一本。蛋白质生物信息学在生物医药研发中具有广泛的应用，比如先导化合物设计、分子对接、药理活性预测等等。本书汇集了蛋白质生物信息学领域最为前沿的主题，既有对技术演变的解析，也有很多具体的应用实例。

本书共有5大部分26章。第1部分 从蛋白质序列到结构，含第1-5章：1.蛋白质技术成为研究植物发育遗传的重要工具；2.蛋白质序列主题信息的搜寻；3.识别蛋白质的钙结合位点；4.综述：利用非平衡数据学习方法进行蛋白质甲基化预测；5.蛋白质翻译后修饰位点的分析和预测。第2部分 蛋白质化学分析和测试，含第6-12章：6.蛋白质局部结构的预测；7.预测蛋白质结构的边界；8.预测蛋白质的RNA结合位点；9.检测蛋白质二硫键连接方式的算法框架；10.蛋白质接触序的预测技术进展；11.预测半胱氨酸氧化状态的计算策略；12.冷冻电镜三维结构重构的计算方法。第3部分 蛋白质序列比对及其评估，含第13-17章：13.蛋白质结构比对的基础知识；14.发掘蛋白质3D结构来优化结构比对；15.搜寻非序列性蛋白结构相似性的算法方法论；16.利用分形方法来预测蛋白质类属和功能；17.蛋白质三级结构评估。第4部分 生物网络中的蛋白质相互作用，含第18-22章：18.蛋白质相互作用的网络算法；19.识别蛋白质相互作用网络中的蛋白复合物；20.蛋白质相互作用网络中的功能模块分析；21.代谢网络的高效比对；22.蛋白质相互作用网络的比对：算法和工具。第5部分 蛋白质生物信息学的应用，含第23-26章：23.用支持向量机进行蛋白质分子与药物的活性匹配；24.寻找生物网络中的重复区：挑战、趋势与应用；25.MeTaDoR: 生物膜外周靶向蛋白的网络资源和预测服务；26.基于生物网络的基因表达特征分析。

潘毅是美国乔治亚州立大学计算机系的教授和系主任，中国长沙中南大学客座教授。他的研究兴趣是云计算、无线网络和生物信息学。目前发表了200余篇研究论文。

本书兼具系统性和深入性，每章都是由数位专家精心撰写，适合生物信息学、蛋白质组学、计算机科学领域人员参考。

魏玉保，博士生

篇6

关键词：生物信息学 交叉学科 学生培养

一、生物信息学的产生

生物学是一门古老的学科，在人类历史发展的长河中，人类从未停止过对生命奥秘的探索。人们逐渐认识到，虽然生物种类多种多样，但是它们的最基本分子却是相同的。DNA、RNA和蛋白质等分子构成了生命的基本单位，再由细胞到组织、器官，最后器官系统组成完整的生物体。

传统的生物学研究中，由于受到技术水平的限制，生物学家多采用低通量的生物实验方法，其研究对象通常是一个基因或者几个基因组成的通路。在这种情况下，实验后的简单观察就可以满足研究需要。随着生物研究的不断深入，积累了大量实验数据，人们不禁想到，如何把不同的实验结果整合起来？另一方面，随着生物技术的发展，大量新兴技术出现，产生了海量的数据。例如90年代兴起的基因芯片技术，单张芯片就可以测定成千上万个基因在某一状态下的表达情况。1990年启动的人类基因组计划更为生命科学的研究提供了海量的序列数据。面对如此多的数据，以前依靠生物实验研究单个或几个基因的方法很难再适用，生命科学、统计学、计算机科学和信息科学等若干学科的交叉学科――生物信息学应运而生。生物信息学以计算机、统计、模式识别等方法为手段，以生物数据为研究对象，通过对大量生物数据的储存、处理和分析，提取其中有意义的生物知识[1]，从而最终揭示蕴藏在核酸序列和蛋白质序列中的信息，对了解生命活动的基本规律出贡献。

二、生物信息学在生命科学研究中的作用

作为一门新兴的学科，大家对生物信息的作用并不十分明确。很多人认为生物信息学只是为实验科学服务。从广义上讲，这种说法也不无道理，但是生物信息学并不是实验科学的附属品，与生物实验一样，它也是解决生物问题的一种手段。为了解决生物问题，生物学家依靠的是实验台，生物信息学家依靠的是计算机。

在生命科学的发展过程中，以分子生物学的产生为界，可以分为传统生物学和现代生物学。传统生物学和现代生物学取得的成就为生命科学的发展做出了巨大贡献。人类基因组计划启动以来，人们一度认为只要把各种生物基因组的全部碱基排列顺序测定清楚，生命的遗传奥秘就会显露无余，但是真实的情况远不像想象的那样简单。人类的个体发育开始于一个单细胞受精卵，受精卵经过一系列的细胞分裂和分化，产生具有不同形态和功能的细胞，不同细胞之间相互作用构成各种组织和器官。虽然人类基因组中有两万多个基因，但是在单个细胞当中，同时起作用的基因往往是很少的。有些基因只在特定阶段起作用，有些基因只在特定组织起作用。只关心某个基因或蛋白的功能是不够的，因为在不同时空条件下，同一个基因或蛋白的功能可能不同。生物是一个复杂的系统，其表型和功能不仅体现于基因数量和序列的不同，更体现在基因、蛋白以及其他生物分子之间的相互作用之中。因此，把研究对象当成一个整体，系统地分析内部的相互关系尤其重要。但是无论是传统生物学还是现代生物学，都是一门实验学科，生物学的发展中缺乏一种系统思想。生物信息学可以从大量生物数据中提取有意义的生物知识，通过对已有数据的总结，进一步推测生物体的某些性质和变化趋势，生物信息学为大量生物数据的整合提供了可能，与生物实验一样，是生物研究中的一种重要途径。

三、生物信息学学生的培养

生物信息学是一门交叉学科，要求学生具有较好的分子生物学、计算机科学、数学和统计学素养，目前国内只有少数几个学校设立了生物信息学本科专业，大部分的学生都是进入研究生阶段才开始生物信息学的培养。在进入生物信息学专业前，本科阶段可能接受过计算机、统计学、信息学、生物学等某一方面的教育，但要进行生物信息学的研究，大多需要补充其他方面的知识。

生物信息学研究可以分为两类：第一，在深刻理解生物问题的基础上，利用计算技术解决生物问题，第二，为生物学家提供性能更好的方法（算法）。理工科背景学生的生物知识较少，但是对于各种计算方法的原理和使用非常熟悉，对于这类学生的培养，第二类问题比较适合他们入门。在生物信息领域，有很多经典的分类问题。这些问题已经明确了分类目标，并且大都有通用的数据集。但是这类工作也受到了生物学家的质疑，因为大部分工作都是把已有的经典算法用在生物数据上，由于对生物问题不够了解，最后成为只有做生物信息的人才看的方法。这也在一定程度上导致了部分生物学家对生物信息存在偏见，认为生物信息就是提出新算法，做一些数据库。要想真正让生物学家认识到生物信息学的重要性，就要以解决生物问题为根本出发点，即使是做预测方法，也要建立在解决生物问题的基础上。做出更好预测方法的关键是深入理解生物问题并抓住关键特征。举个例子，要把男生和女生分开，我们可以根据很多特征，比如身高、体重、头发长短，虽然大多数情况下来说，男生比女生高、比女生重、比女生头发短。但是只基于这些特征还是会造成很多的分类错误，因为这些特征不是男生女生差别的最根本因素。如果我们是根据性染色体来分，那正确率的提高就非常显著了。在预测问题中，利用五花八门的方法并不是关键，如何能够对生物问题深入了解并找到关键特征，才是最主要的。

作为一门新兴的学科，大家对生物信息的了解还很少，很多人对它的定位也不同。但既然是生物信息，就是先生物后信息，可见生物的重要性。所以，在生物信息的研究过程中，对生物问题只限于表面地理解，势必不能做出好的工作。只有对生物问题有了深入了解，才能发现其中的问题。能够找到值得做的问题，可以说工作已经成功了一大半。当然，解决问题过程中也会有很多困难，比如发现了值得研究的课题，但在解决的过程当中发现某些数据无法获得，或者某些技术超出了自己的能力范围。在这种情况下，可以首先想想有没有其它变通的办法可以解决问题，如果经过慎重的考虑都无法找到，就要果断的放弃。这里要强调一定要慎重考虑，不能遇到一点困难就放弃。

相比理工科背景的学生，生物背景的学生有着扎实的生物学知识基础。但是如果是从本科阶段直接进入生物信息学，由于还没有进行过实验操作，他们对生物问题的理解也很难非常深入。不管是理工科背景还是生物背景的学生，丰富的生物学知识都是进行好的生物信息学研究的前提。在培养学生时不可忽视对其基础生物学知识的传授和教育，并适当引导其对生物学问题的思考。生物学问题可以很大也可以很小。大的生物学问题任何一个懂得基础生物学知识的人都可以提出，但也是最难解决的，比如到底是什么改变使细胞恶变，自身免疫病是如何形成的，心血管病糖尿病等复杂疾病是如何发生的，为何有人容易生某种病而其他人不易感。小的生物学问题就是各自领域的具体研究课题，比如表观遗传学领域的DNA去甲基化酶是否存在，基因表达调控领域的转录起始频率是如何决定的，RNA领域的大量非编码RNA的作用，蛋白修饰领域新发现的修饰如何调控蛋白的功能等等。在脑中提出并试图思考一系列大大小小的生物学问题是对学生培养目标的第一步。这些问题的产生的前提是对生物学知识的熟悉掌握。然而在对学生培养的过程中没必要也不可能告诉他们所有的知识，生物学知识教育的原则是为他们打开门，当他们思考问题的时候知道去哪里找到相关的知识。

另一方面，只有生物学基础知识和问题是不够的。很多问题在生物信息学产生之前就存在了，传统的方法无法带给人们问题的答案。人们一直期待新的方法去理解和解决这些问题。生物信息学的产生无疑提供给人们另一种思考生物问题的方式，为一些经典问题的解决提供了可能。例如最近的大规模的肿瘤基因组测序和分析使我们发现了很多新的肿瘤相关基因[2]。对于生物背景的学生，在教学中要把这样的例子介绍给学生，生物背景的学生在理解信息学理论方面会存在困难。最初很难要求他们理解所有具体过程。但是至少要让他们知道这些方法的基本原理，还有在什么情况下使用。这样在以后的研究中遇到类似问题才能想到应该选择什么样的信息学工具去解决，在具体应用过程中加深对整个过程的理解。生物背景的学生如果想成为生物信息学专家，只会应用是不够的，补充一些计算机、统计、信息方面的基础知识是必不可少的。

生物信息学是一门仍处在快速发展之中的学科。还没有一本教材能够满足生物信息学教学的需要，生物信息学立足于分子生物学、模式识别、计算机科学与技术、数学和统计学等学科，所以学生要先对这些学科的基本概念和系统有一个较为全面和直观的认识，为日后的科研打下坚实的基础。另外，培养过程中要包括大量的实例介绍，对一些重要的应用还加以详细解剖，使得同学们不再仅掌握理论，而是能够学会如何在实际工作中灵活应用这些理论。在此基础之上，向同学们推荐一些最新的论文、期刊、参考读物和相关的学术报告，让同学们能够切身感受到学科发展的前沿，培养学生的创新能力。21世纪是生命科学的时代，也是信息科学的时代。生物信息学在这样的历史条件下产生并壮大，它作为多个领域的交叉新兴学科，对生命科学研究有着巨大的推动力。生物信息学是一门应用性非常强的学科，也是一门非常活跃的前沿学科，良好的教学效果必须以先进的内容体系为基础，我们应时刻注意以科研促进教学，教学科研相长，使教学研究达到更高的水平。

[参考文献]

[1]蒋彦等.基础生物信息学及应用[M].北京：清华大学出版社,2003

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关键词：生物工程；专业外语；教学改革

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2016）26-0027-02

DOI：10.16657/ki.issn1673-9132.2016.26.016

当前，大学本科生物工程专业就业较为困难，反映出学生专业学习过程与社会需求之间的矛盾，课程设置、教学内容、教学模式、考核方式等均不同程度地与社会发展不相适应。其中尤其需要对生物工程专业外语课程的教学模式和内容进行改革，以契合一般市属高校应用型人才培养目标的要求，切实体现有区别的、个性化的教学理念。

一、生物工程专业外语的教学目的

生物专业英语是面向生物工程专业高年级本科生开设的限选课程，本课程教学内容主要涉及普通生物、微生物学、遗传学、分子生物学等领域的专业基础知识。通过本课程，向学生介绍如何撰写科技论文、投稿等方面的知识，帮助已有一定英语基础的学生提高其阅读、翻译专业英语的能力，目的是扩大学生专业英语的词汇量和阅读量，让学生掌握专业英语书刊的阅读技巧，了解文献检索及科技论文的文体特点和写作方法，从而为学术论文的阅读写作打下坚实的基础。

二、常规生物工程专业外语的教学模式

（一）课程设置

多数高校生物工程专业在大三第二学期或大四第一学期开设专业外语课程，一般为每周2学时。贵阳学院生物与环境工程学院生物工程专业该门课程安排在第四学年的第一学期，学时数36学时，属于专业选修课。这时学生已经完成基础外语和所有生物工程专业基础课以及基因工程、分子生物学、遗传学、发酵工程等专业课的学习，其实已经学习了很多生物学的专业外语词。此时，开设生物工程专业外语课可以帮助学生强化和复习以前其他专业课中接触过的专业词汇，进一步加深理解。

（二）教材

各高校生物工程专业外语的教材也各不相同，有的高校采用了姜巨全主编、化学工业出版社出版的高等教育“十二五”国家级规划教材――《生物专业英语》作为教材，有的农林高校采用了萧浪涛主编、中国农业出版社出版的《生物学专业英语》，该书是全国高等农林院校十二五规划教材。目前，最新的教材是科学出版社出版的《农业与生物科学专业英语》，该书是谭万忠、王进军教授对专业英语课程长期教学经验与教学成果的总结，其内容和编排都比较新颖。由于生物学发展迅猛，日新月异，教材的更新远远滞后于新技术、新方法、新理念和新词汇的产生速度。有的学校采用任课教师自编讲义作为教材，如选用SCI期刊中发表的重要学术论文，或者摘录和提炼英文生物学相关专业书籍的内容等。这些教学内容往往比较生僻，通用性弱，尤其是基础较差的学生学习起来比较困难，不好掌握。因此，亟待编写实用性、可读性和通用性强的生物学专业外语教程，以适应新的教学要求。

（三）课程考核

多数高校专业外语课程属于专业选修课的范畴，通常以考查形成完全课程考核，因此很多学生对这门课程不够重视，甚至完全不当回事。不同高校生物学专业外语的考查方式不尽相同，有的采用开卷答题，有的课程论文翻译，有的还以PPT回报的方式考查，相对随意和简单的考查方式，使得很多学生忽略了该门课程的学习。因此，很有必要研究一套系统的有针对性的生物学专业外语教学内容，并制订出适用于不同基础、不同层次学生的考核标准，逐步规范生物学专业外语的教学和考核过程，实现因材施教，科学考评。

三、生物工程专业外语教学模式的创新

教学模式的创新关键是要根据教学对象的特点，基于学生的学习基础，认识能力以及可接受的教学方式，进行有针对性的启发和引导。大学的教育重点不是知识本身，而是如何获取知识、甄别知识以及运用知识进行创新、创造。因此，笔者认为生物工程专业外语教学模式创新应该从教学手段以及课程内容两方面入手。

（一）灵活多样的教学手段

随着手机APP应用时代的到来，学生成为“低头族”的主要群体，因此开发具有一定趣味性和探索性的生物学专业外语学习的手机应用软件，适应新时代学生的学习特质，将有助于提高学生的学习兴趣，吸引学生主动学习专业外语。在网络时代，各种微课程教学资源越来越丰富，但如何根据每个学生的特点进行个性化教学依然比较困难，学校可以尝试建立由生物专业教师与基础英语教师联合教学的在线平台，让生物学专业教师发挥生物专业教学的优势，基础英语教师发挥英语语言教学的优势，相互配合，互为补充。这样，不仅学生的选择面更广，也可以兼顾到不同学生的特点，实现了网络平台的差异化教学。通过灵活多样的教学手段和方式提高学生对专业外语的学习兴趣，扩展学生学习的时间和空间，在潜移默化中逐步提高了他们的专业外语水平。

（二）专业外语与其他相关课程的整合

大学生物工程专业通常都开设有文献阅读与检索、科技论文写作、生物信息学等课程，这些课程一般学时较短，教学内容比较单一，重点培养学生查阅专业文献、专业数据库，运用数据或模型分析软件，撰写学位论文的基本知识和技能。其实这些课程之间并非孤立，它们之间有着紧密的联系。学生只有具备一定的专业外语知识和查阅文献及运用生物信息学软件的能力，能够在做好实验后完成学术论文撰写才算合格，才不枉费大学四年的学习。基于此，笔者建议将文献阅读与检索、科技论文写作、生物信息学等课程与专业外语课程相整合，即在教授文献检索的方法、科技论文写作的技巧、生物信息学软件应用当中渗透专业外语教学，让专业外语的教学不再孤立和抽象，从而与具体的知识运用和技能培养相结合，提炼和精简其他课程的教学内容，使其更好地与专业外语教学相关结合。

实践证明，通过整合相关课程，精简学习内容，突出重点，压缩专业综合学时，能给学生更多自由空间，实现自主学习，同时还可以增强学生对这些知识的综合认知力和理解力。

四、展望

当前有关生物专业英语教学改革与探讨的论文虽然较多，但多数关注教学技巧提高①、教学内容革新②、教学手段创新③等方面，少有关注教学内容与生产实践相脱节，知识水平与应用不相适应等问题。教学的目的是培养社会所需要的人才，人才培养的目标是运用所学知识进行创新、创造，并解决实际问题。今后在生物工程专业外语教学中，我们应更多关注如何培养和提高学生综合运用知识的能力和水平，提高他们的综合素养，让他们真正学有所用，用之有道。

注释：

① 王娟. 生物科学专业生物专业英语课程教学改革探讨[J].安徽农业科学， 2011，39（18）：11339-11340.

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        无

        (i0001)2011年《药物生物技术》第18卷第1～6期总目次 无

        研究论文

        (471)α3β4乙酰胆碱受体在非洲爪蟾卵母细胞上的表达 李宝珠 陈心 朱晓鹏 胡远艳 于海鹏 邴晖 长孙东亭 罗素兰

        (475)p253r突变型fgfr2ⅲc胞外段的表达、复性及活性研究 刘雪婷 喻志红 何水连 陈安安 王丁丁 何颖 张志成 汪炬

        信息

        (480)聚焦rna分析技术 无

        研究论文

        (481)丹参酮iia对腹膜透析液诱导的腹膜间皮细胞tgf—β1、vegf分泌及表达的影响 于立杰 蒋春明 张苗

        信息

        (484)肠病毒71型2b离子通道研究新进展 无

        研究论文

        (485)表面活性剂对eupenicillumsp．e—un58生物合成咪唑立宾的影响 张祝兰 唐文力 杨煌建 任林英

        (488)peg修饰对尿酸酶酶学性质的影响 郭原 田浤 高向东

        信息

        (491)我国“饿死”肿瘤的抗癌药物研发水平世界领先 无

        研究论文

        (492)ni（ⅱ）对壳聚糖的配位控制降解研究 盛贻林 周志刚 冯德明 郭秋云 焦勇 杜赵鑫

        (496)酵母葡聚糖硫酸酯化物的结构鉴定和初步药理活性研究 王婷 智开宁 张亮 王旻

        (501)actinoplanes sichuanensis03—723发酵产物95—1的分离纯化及结构鉴定 董国霞 张玉琴 王玉成 贺晓波

        魏玉珍 李秋萍 刘红宇 余利岩 司书毅 张月琴

        (504)蛹虫草fjnu—01高产虫草素的液体培养基优化 雷坤 柯轶 毛宁

        信息

        (508)新型狂犬疫苗上市打破进口垄断 无

        研究论文

        (509)人胰岛素b27k—dtri前体在毕赤酵母中发酵条件的优化 郝 黄志伟 张兴群 于铭文 陈婷

        其他

        (513)2012年紫禁城国际药师论坛征文通知 无

        研究论文

        (514)一株扩展青霉生长特性及展青霉素生物合成的研究 江曙 杨美华 段金廒 陶金华 钱大玮

        (519)具有抗氧化活性的绞股蓝内生真菌的分离及研究 尚菲 魏希颖 刘竹 马彩霞

        (522)整合素阻断剂hm-3联合环磷酰胺应用的抗肿瘤作用 任印玲 刘振东 潘丽 沈鸿 徐寒梅

        (526)亚麻油油渣中植物蜡的提取、纯化与基本性质 李明媛 王振爽 张丰 欧娜 李舒然 吴梧桐

        (530)hplc

测定阿扑西林的有关物质 邹巧根 葛正祥 韦萍

        (533)甲状腺细针穿刺活检在甲状腺炎性疾病中的应用 王全胜 李骏 刘晓丽 倪卫慧 吴静 邵晓丽 祝保艳

        (535)复方嗜酸乳杆菌预防早产儿真菌感染的临床观察 万俊 凌厉 李虎

        专家论坛

        (538)酶的理性设计 陈勇 王淑珍 陈依军

        其他

        (543)陈执中教授的新书——蛋白组学研究的分析技术及其应用 王友同 吴文俊

        综述

        (544)酶为标靶的前沿亲和色谱筛选天然药物的研究进展 凌春英 钱俊青

        (548)半胱氨酸脱硫酶的生化特性及其脱硫作用机制 彭加平 韦平和 周锡棵

        (553)糖尿病状态下p-糖蛋白表达和功能的改变及其临床意义 张璐璐 刘晓东

        信息

        (558)我国军队首家生物治疗技术医学转化研究中心成立 无

        (558)通过生物信息学研究方法解析旧药新功效 无

        综述

        (559)海洋放线菌代谢产物蒽环类化合物研究进展 马毅敏 陆园园 邢莹莹 奚涛

        其他

        (562)评《生物制药工业中生产规模的生物分离》 王友同 吴文俊

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关键词：学习技能；遗传学；布鲁姆；目标教学；创新驱动发展战略

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）33-0140-02

当前的生物学教学面临着两个问题，一是知识的不断积累使得讲授内容越来越多，对它们如何选择和怎样配置众说纷纭；二是该专业的学生相当一部分之后从事与生物学没有直接关系的工作，如何不让他们的学习活动看似无用让人焦灼。在不可能吸收所有知识以及不一定用得上的情况下，师生双方都开始看重教育的创新职能。大家的共识基本上是，教育要通过专业知识教学这个载体，最后达到提高学生的认知能力的目的。针对学生能力的提高，国内外在生物学教学方面进行了大量的探索，其中之一就是开展布鲁姆认知水平目标教学[1]。

本杰明・布鲁姆认为人的认知能力有六个水平，头两个水平即知道和理解代表着较低等的认知技能，第三个水平即应用处于过渡区间，而后三个水平即分析、综合和评价属于较高的认知层次。不管对于老师的授课还是学生的学习，应用布鲁姆体系都能明显地促进认知，特别是有益于复杂认知技能的提高[2]。然而如何进行布鲁姆评价有着很强的技术性。本人在湖南吉首大学已执教遗传学四年，从培养学生能力出发，在理论课和实验课中一定程度上践行了布鲁姆认知水平评价体系。

一、理论课中认知能力的培养

（一）建立问题体系

本人为理论课备课设定了两大任务，一是参阅多本教材以完善知识结构或者增加讲解素材，另一个就是根据布鲁姆认知层次体系设定问题。设定问题之前明确本堂课的核心内容，然后重温布鲁姆各个认知水平的定义特别是动作标签，最后精心设计出六个让学生回答的问题，当然它们分别对应于布鲁姆的六个认知层次。有时，既定的教学内容比较浅显单一，从而难以编制出代表不同水平的问题。这时，增加知识点从而使课堂讲授有更宏大的主题，有助于建立层次分明的评价体系。

（二）剖析科研论文

我们尝试让学生上台做遗传学方面知识的报告，发现他们的学习活动多半只是汇编资料，从应用到评价的能力基本上没有得到锻炼。为了引导学生向高水平认知能力攀升，理论课设置了论文剖析部分。以组为单位，学生首先按照自己的兴趣选取遗传学领域的研究性论文，然后课外时间对它进行研读，并做好课堂汇报文件。上课时，小组中一人单独或者多人接力上台讲解该论文，并剖析该论文的价值所在和不足之处。课堂时间充裕的话，还可以开展问答环节，进一步强化了教学效果。

（三）科学制定试卷

笔试时基本上采用客观题而尽量减少主观性评分，这样试卷中有很多的选择题，简答题也分成小而具体的得分点。分析2015年这样的期末考试后发现，在四十个单项选择题中，119个学生中90%以上答对的题目有13个，80%-90%答对的有8个，60%-80%答对的也有8个，40%-50%的有6个，而20%-40%的有5个。在下次考试中，较容易的题更可能被弃用，而对于错误率较高的题首先分清是试题表述不清还是相关知识点的确难懂，然后加以调整并继续运用。总之，保证试卷有一定的难度高低，从而促进认知能力的提高。我们还注意到，有一半的题目不管其难易程度，表现出了男女性之间的差异，并且是女学生的表现普遍较好。那么，这些性别差异性考题也需要认真调整。

二、实验课中认知能力的培养

在一个长达10年的入门生物学实验课程改革中[3]，人们比较了通常的一周一个主题的实验安排和新提出的两周甚至十四周一个主题的实验安排；结果发现，后两种实验安排中学生的能力提高更多，并且暗示实验主题越少学生的能力收益越大。在新的课程中，学生有更多可供支配的时间，并且受到鼓励独立自主地开展工作，另一方面老师要求学生在实验中提出问题、设计方案、展开调查和结果，这是学生能力得以提高的关键。然而，要达到这个目的，该课程中学生要先后完成一系列实验并最后得到一个明确的结论，即要采取一种作者形象地称之为“流”（stream）的形式。每个学生置身于同样的“流”，即运用相同的技术方法去开展研究。然而，他们各自着眼于不同的科学问题，如运用基因的克隆测序技术有的研究物种之间的亲缘关系而有的想进行亲子鉴定。其实，实验课程可以围绕一个科学问题而成形，并且各个项目之间是一种并联的关系；即每个实验从不同角度提供证据，任何一方面的结果均能一定程度上诠释主题。类似地，我们把这种向目标集中的实验安排叫做“汇”，而传统的各实验之间几无联系的安排类似“池”。为了探讨“汇”式实验教学与学生认知能力提高的关系，我们尝试了在实验中增设内部对照的策略。

在这个改革中，首先凸显了实验课程涉及的主题。多数生物的遗传物质是染色体及其DNA，并且许多物种的全基因组序列已被测定，所以本课程的所有实验项目分别设定为进行生物信息学分析、DNA分析和染色体分析。在生物信息学分析中，首先通过浏览基因组而说明基因位于哪个染色体的什么区域、正链还是负链编码、外显子-内含子边界、在群体中发现的变异、转录本的数目和差异、翻译出的氨基酸序列。然后，运用BLAST程序从多个物种中提取基因的近似序列，用CLUSTAL软件获得它们的多序列比对，最后在MEGA界面中完成基因树的构建。该主题的实验的一个明确指向就是重复基因的进化。染色体水平的所有实验都以大蒜为材料，步骤主要有材料的预处理、固定、解离、染色、压片以及最后的观察，该水平的实验旨在进一步认识细胞分裂和DNA复制的关系。DNA分析涉及细菌的液体培养、质粒提取、PCR以及电泳，争取深入理解基因型和表现型以及突变型与野生型等基本概念，并初步了解原核生物基因的转录和翻译以及操纵子调控。

设立实验的内部对照是“汇”式实验教学的一个变种。在进行生物信息学分析时，指定分析2到3个基因，它们属于一个基因家族，但位于基因树的不同分枝上，并且具有不同的功能。

我们的初步调查发现，仅仅到这里并写出一份实验报告几乎不能促进学生认知水平的跃升，其原因可能是一直到这里都没有明显的更高级的比如评价的活动环节。所以，为了确实保证这种形式能提高学生的认知水平，我们建立了评价和反馈体系。三个层次的实验最后产生三份实验报告，每份报告由该组的学生共同撰写，主要内容为实验结果和问题解答。每个层次的实验结束后，接下来的一次课用于评价实验报告，此时每个小组对其他组的每份报告指出至少一个不足之处并将意见写在报告末尾。对于意见，有时学生自己通过努力能够较好地解决，有时需要师生一起讨论从而找到思路。最后，每组的每个成员分别在报告之后简要指出整个实验学习中印象最深刻的环节。老师将给实验报告一个分数，但重要的是将实验报告与心得体会结合起来，根据布鲁姆认知水平体系去确定学生能力提高的状况。

三、结语

国内外的实验证明，布鲁姆的认知能力评价有助于提升学生的能力水平，在大学生物学教学中也能大展拳脚。为此，本人在遗传学教学中，一边竭力领会该理论和熟悉其手段，另一方面大胆提出措施并加以周密运用。为了进一步增强教学效果，本人还特别注意在其中贯彻其他的教学理念如同伴学习和形成性评价。然而，世界上没有两片完全相同的树叶，对于课堂也是如此，这给组织布鲁姆的认知能力目标教学特别是估计其教学效果带来了相当大的困难。不过，遗传学教学改革在不断进行[4，5]，相信将有更多教育教学工作者来为如何提升大学生的认知能力献计献策，从而推动世界的创新驱动发展。

参考文献：

[1]李贵生.国外的大学生物学教学创新[J].教育教学论坛，2015，（4）：108-109.

[2]Crowe A，Dirks C，Wenderoth MP. Biology in bloom：implementing Bloom’s Taxonomy to enhance student learning in biology.CBE Life Sci Educ，2008，7（4）：368-81.

[3]Luckie DB，Aubry JR，Marengo BJ，Rivkin AM，Foos LA，Maleszewski[JJ. Less teaching，more learning：10-yr study supports increasing student learning through less coverage and more inquiry. Adv Physiol Educ，2012，36（4）：325-35.

篇10

2013年8月，国务院学位委员会审议批准我校为硕士学位授予单位，我校迎来了新的发展机遇。与此同时，挑战和问题也迎面而来。作为科研与教学并重的大学，教师在开展高水平科研工作、取得高水平研究成果的同时，也应当注重及时将自己的研究成果、国内外研究动向及科学方法融入教学，引进课堂和实验室，不断丰富、挖掘教学资源，为培养高水平、创新型人才奠定坚实基础。笔者探讨的主要问题是在我校当前形势下，如何将科学研究的优秀成果转化为有效的教育教学资源。

针对“科研成果如何转化为教育资源”这个问题，国内一些著名的高等学府已经认识到该课题的重要性，并组织专家开始相关研究。“清华大学高等教育学会”编著的《清华大学科研成果转化为教学资源典型案例汇编》对于清华大学教师如何将丰富的科研资源转化为教学资源的方方面面进行了梳理和论述。与清华大学等国内著名学府相比，我校现有的科研教学条件、规模层次差异巨大，如何在我校当前形势下，实现科学研究的优秀成果向教育教学资源转化呢？切实做到科学研究反哺教育教学，对我校未来的发展将会产生巨大影响。

依托笔者所在学院（海洋学院）承担的“国家自然科学基金”和“江苏省自然科学基金”等国内外前沿的科学研究，指导我院本科生和硕士生完成科研训练、撰写毕业论文，将学生的毕业论文与教师的科学研究相结合。这样可以使学生了解当前海洋科学领域的一些前沿研究，对学生拓宽思路、开阔视野大有裨益。以科研项目指导学生毕业论文，目的是使学生将学过的专业知识和实验操作相结合，通过动手实践，加深对书本知识的理解。

同时不定期举办专家讲坛，介绍海洋科学领域的研究现状、前沿和热点问题及未来的发展趋势，使得本院学生对海洋科学研究领域的发展历史和研究背景有较全面的认识。随后，系统讲解实验内容及研究思路，要求学生查阅相关文献资料，了解与本研究相关的专业知识和实验技术。然后分配实验任务，设计实验方案，组织知名专家，指导学生参与研究论文和课题申请书的撰写。

近年来，我院多名教师积极吸纳各年级在校生参加教师的科研活动，根据学生基础给予不同的研究内容；从设计实验方案、实验的准备及开展、实验中问题的应急处理，实验结果的整理分析、论文的撰写等方面进行全面、系统的训练。以“国家自然科学基金”等项目为背景，指导学生完成毕业论文，通过文献的检索和查阅、实验方法的设计、动手能力的培养及科技论文的写作等方面，引导学生在实践中提出和解决科学问题，显著提高学生的科研素质与创新实践能力。

除此之外，将我院的优秀科研成果开设为新课或作为现有课程的新增内容，编写成教材，开设成新的实验或实践课程；将教师们科研工作的新进展、国际上研究领域的最新内容及时补充到课堂上、教材中和实验室，使教学内容得到补充和更新；把教学内容直接和正在开展的科研工作挂钩，开设研究、创新型实验，培养学生的创新思维，自然也完善实验教学平台。