生物信息学十篇

生物信息学篇1

cDNA(EST)文库的高通量生物信息学分析体系的构建与应用 张新宇，孙文越，程书钧，高燕宁

利用GeneHub软件分析人类染色体相邻基因的表达相关性 郭政，张田文，李霞，杨剑，徐建震，屠康

基于GO与基因表达谱挖掘特征基因功能类 喻辉，郭政，李霞

VLDL-受体的配体结合结构域结构分析 刘志国，江会峰，屈伸

基于Cygwin实现生物信息学软件从Unix/Linux向Windows移植 张成岗

KEGG及其在顺式作用元件预测中的应用 王子良，许丽艳，李恩民

基因表达谱信息分析软件IDEA与WebGEA 王琦，许杰，郭政，李霞

一个新的核酸序列比对算法及其在序列全局比对中的应用 李静，张宏，薛毅，耿美英，张成岗

生物信息处理中心的建立 王非，吴梧桐，王旻，郑珩

互作蛋白质与复合物亚基的基因表达相关性比较分析 王磊，郭政，李霞，屠康，喻辉，李雪森，王辰光

缺铁水稻根调控因子和信号转导相关转录本微点阵分析 孙彤，黄勤妮，印莉萍

真核基因起始与终止密码子旁侧序列特征分析 翁景然，张宏，耿美英，张成岗

PCR引物设计及软件使用技巧 张新宇，高燕宁

基于蛋白质二级结构内容的域结构类预测 闫化军，章毅

用生物信息学软件分析风信子HPI1基因及其产物蛋白 曹阳，郑媛媛，方柏山

胶原蛋白与Ⅵ型胶原蛋白的结构概述 王荣春，徐德昌，秦兰霞

谈系统发生树建立的分子标准 刘洋，朱乃硕

基因转录调控相关数据库集成系统及其应用 苗福，蒋湘宁

Visual BASIC编程在核酸序列分析中的应用研究初探 葛威，鲍大鹏，董战峰，施铮

缺铁水稻根转录本微点阵分析 孙彤，闫莉婕，黄勤妮，印莉萍

缺铁逆境胁迫下水稻叶片蛋白的双向电泳及其蛋白质组图谱分析 张艳萍，靳飞，柴小青，卫功宏，印莉萍

基因芯片的功能评价与辅助设计软件GeneHubD 徐建震，郭政，李霞，屠康，王辰光

优秀的基因组数据库管理软件--ACEDB 马相如，陈焕春

基于决策森林特征基因的两种识别方法 吕飒丽，汪强虎，李霞，郭政

用于SARS冠状病毒快速诊断的分子信标探针设计 张智俊，李亚玲，田兴军

一种基于预测搜索的基因芯片优化方法 倪青山，王正志，李冬冬

大范围基因表达抑制机理的生物信息学研究概况 李华，张治洲

数量性状基因座位及其在家禽中的定位 徐琪，成荣，谢芳，刘博，陈国宏

数据挖掘在生物信息学中的应用 胡永钢，须文波

生物芯片技术在食品检测中的应用 张华，王静

人类Connexin基因家族新成员-Cx44基因的克隆和特性分析 李大力，茅立华，陆路德，汪信

栗疫病菌泛素结合酶基因(CpUBC)全长cDNA的电子克隆 冯友军，张会敏，姜明国，兰秀万

转座因子对水稻同义密码子使用偏性的影响 刘庆坡，董辉

适于癌基因表达数据集的新特征提取标准NFEC及其分类新算法研究 邓赵红，王士同，胡德文

拟南芥植物中的双组分信号系统 刘亚娟，于荣，黄丛林，吴忠义

修正非齐次马尔可夫模型应用的研究 韩乐

后基因组时代的生物信息学 陈铭

真核基因可变剪接研究现状与展望 李稚锋，王正志，张成岗

上位性及其在遗传育种研究中的应用 张文英，程君奇，朱军，吴为人

蛋白质分子量子化学计算方法的研究进展 欧阳芳平，徐慧，何红波，李义兵

模式植物蛋白质组研究进展 尹文兵，黄勤妮，印莉萍

32株SARS冠状病毒基因组比对在PCR检测中的应用 刘伟，李振勇，屈凌波

缺铁水稻根转录本组及与膜泡运输相关基因的分析 闫莉婕，孙彤，印莉萍

表达序列标签及基因芯片技术在植物抗性基因研究中的应用 赵奂，赵晓刚，何奕昆，刘祥林

基于Windows的核酸序列分析软件的开发 黄骥，张红生

广义隐Markov模型在基因识别中的应用 李冬冬，王正志

SAGEmap分析及DNA序列染色体定位的电子自动化实现 张新宇，孙文越，程书钧，高燕宁

候选基因策略在植物遗传学中的应用 于澄宇，金平安，薛玮红，胡胜武

SARS病毒的分子生物学研究进展 姜焱，张常印，张敬友

稳定的RNA发夹结构及其生物学功能 潘珉，王传铭

PPAR基因在脊椎动物发育过程中的功能研究 许恒勇，王继文，蒋立

肌内脂肪候选基因的研究 刘武艺，陈宏权

结合蛋白质相互作用数据进行基因表达数据聚类 黎刚果，王正志，LI Gang-guo，WANG Zheng-zhi

重金属结合肽(蛋白)的结构分析 江年，茆灿泉，JIANG Nian，MAO Can-quan

蛋白质折叠速率与其氨基酸序列极性的关系 李瑞芳，李宏，LI Rui-fang，LI Hong

肠道病毒71型基因组中小干扰RNA的靶位点预测 陈伟，罗辽复，CHEN Wei，LUO Liao-fu

带噪生物实验数据的不确定支持向量数据描述 卜令超，王士同，BU Ling-chao，WANG Shi-tong

牙鲆弹性蛋白酶cDNA全长和蛋白质结构分析 陈晓武，施志仪，CHEN Xiao-wu，SHI Zhi-yi

拟南芥、水稻和杨树JMJC家族全基因组分析 郭源远，尹京苑

药物靶标蛋白在蛋白网络中的分布 盛嘉，郑思远，郝沛

酵母核糖体蛋白基因组合转录调控位点统计分析 田瑞琴，张静，胡俊

PCR引物特异性核查系统(PSC)的构建与应用 申志勇，屈武斌，李煞骀，杭兴宜，张成岗

基于RefSeq的人类基因荧光定量PCR引物库的构建 周贵良，洪来法，梁敏玲，郑柳城，陈转贤

基于相对密码子频率的芜菁花叶病毒基因组序列的进化分析 周祎，陈洪俊，李明福，易丽萍，刘选明，谭钟扬

基于SAS的多元统计方法实现芯片数据挖掘 黄晓韵，曹波，杨跃

VersusSNP:一种单碱基突变的筛选及分类工具 梁群，王琪，张秀清，汪建

生物学软件在线粒体DNA序列多态性分析中的应用 李彬彬，黄培春，钟复光

基于CGR的DNA序列的时间序列模型 高洁，蒋丽丽，徐振源

Swami-新一代生物学平台 许丽，王立群，伍宁丰

油料作物EST资源的生物信息学分析 柯涛，毛晗，惠丰立，董彩华，柴国华，刘胜毅

神经网络提高肝细胞癌磁共振波谱诊断正确率 王丽娟，刘毅慧，刘强，李保朋，成金勇

生物信息学篇2

（一）教师应通过积极主动的学习和应用，不断加深对信息技术的认识我认为，要想实现信息技术和生物学科的“整合”，教师首先要对信息技术有一个全面的认识，至少每一位教师要能熟练使用电脑，平时要经常主动上网搜集各种与生物学科相关的信息资料来丰富自己的课堂教学资源，并结合课堂教学内容经常动手制作PPT、FLASH、AUTHWARE等，还要积极学习和掌握电脑的多种应用手段，在不断尝试中将其变成自己生活的一部分。

（二）对信息技术与课堂教学整合的理解“整合”实际上是一种课堂教学中呈现出来的状态，或是效果，每一节课都有具体的任务，都有一定的教学目标。在信息技术的强大功能面前，教学不能退居于后，成为次要部分，无论如何，教学都是首要内容，教学目标的达成，学生获得的学习结果，都是第一位的东西。利用信息技术的强大功能去实现课堂教学的目标是必要的，但信息技术从属于课堂教学的地位也是必然的。若信息技术能在教学过程最需要的时刻发挥作用，非常自然真实地成为教学过程中一个环节、一个步骤、一段过程……，这样状态下的课堂教学，就成为一种整合状态，它所达到的效果是我们所追求的课堂教学效果，此刻很难说是教学还是信息技术在起决定性作用，因为它们之间不分彼此，已经完全融为一体，也就整合在一起了。

（三）信息技术在生物课堂教学中的应用1.将微观世界或宏观现象通过视频、动画、声音、图片等形式展现在学生面前，加强了教学的直观性，激发学生学习的兴趣，有利于揭示事物本质，使抽象事物具体化。同时运用信息技术还可以刺激学生的视、听、看等多种感官，如用形象生动的图像信号吸引学生的视觉，用音响适中、悦耳精炼的语言信号吸引学生的听觉，特别是电教媒体的特技效果突破了信息传递中的时间和空间的限制，使学生能直观地看到宏观世界、微观世界、远方或过去的事物，使信息通道得到了无限的延伸和扩展。2.关注全体、分层教学、因材施教，从而激发学生学习兴趣，改变学生对学习的倦怠心理，提高学习效率。例如：在学生做题时，可以运用PPT打出不同难度的题，教师通过活动让不同层次的学生参与其中，这样既关注了全体，又达到了分层教学，同时也照顾了学困生的自尊心，起到了一举两得的作用。

二、在实践中发现的一些问题

在信息技术与生物学科整合的实践过程中，我有过困惑，总结过经验教训，主要表现在以下几个方面：

（一）在课堂教学中不能盲目突出信息技术在实际教学中，不能片面追求效果的最优化，不分课型、内容，不顾实际教学需要，盲目使用各种媒体。信息技术只是一种教学工具或教学手段，如果利用得当，它就可以推动教学改革，提高教学质量；如果没有正确认识信息技术，那么素材、课件等就会变为教师的“电灌”工具。我们如果片面夸大信息技术的效果，排斥传统的教学手段和方法，如以电子板书替代传统板书，或是本应使用实物、模型、挂图等常规教具的情况下，一味使用多媒体技术，就会搞得学生视觉疲劳，失去了观看的兴趣。长此以往，不但会影响信息技术的使用效果，而且还会事倍功半。因此，我们在使用信息技术时，应注意时间长短适中，信息适量，媒体搭配合理、有序、适当，而且要根据不同年龄特点的学生及教学内容需要选择不同的信息技术手段，内容、设计上不应过于花哨，以免分散学生的注意力。

（二）使用信息技术时，应处理好教师、学生、教材的关系“教师是主导，学生是主体”。我想，不论在传统的教学模式中还是在信息技术环境下，都不能忽视教师的主导作用和学生的主体地位。在新型的课堂教学中学生应在教师的引导下适当地通过各种媒介进行自主探究、合作交流、主动质疑等来提高判断事物、解决问题的能力，培养良好的思维习惯。同时教师也能对课堂收放自如，只有这样才能达到信息技术与课程整合高效性。但大家要注意的是在使用信息技术时不能忽视教材，脱离教材，因为教材承载了当节课的教学内容、学习任务。

生物信息学篇3

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

生物信息学篇4

摘要：为培养医学院校生物科学和生物技术专业学生的生物信息学基础知识的掌握和软件的应用能力，结合近年该课程的教育教学改革实践，不断探索科学完善的教学体系和教学模式。从教学内容、教学方式和实践能力培养等几个方面进行了探索与实践。使学生在生物大数据时代，具备初步的生物信息学分析技能和实践操作能力。

关键词：生物信息学；生物科学；生物技术；教学模式改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）26-0145-02

一、开设生物信息学课程的必要性

生物信息学学科发展迅速，不断与其他学科相互渗透，而医学院校生物科学和生物技术专业的学生主要从事生命科学相关的研发和技术，涉及生物、医药、食品、环境、农业等领域。掌握生物信息学这门工具，为今后走上工作岗位，提供新的研究手段和途径是十分必要的。因此，在医学院校部分专业（如生物科学，生物技术等）开设生物信息学必选课程具有重要意义。

二、目前存在的问题

1.教学内容陈旧和教学资源缺乏。我国高等院校开设生物信息学时间相对较晚，在教材选择中首先调研了其他院校和目前出版的教材内容情况。发现大部分生物信息学教材都包括生物大分子（核酸和蛋白质）的信息资源，基因组分析信息资源，数据库搜索软件，核酸序列分析和多序列比对等软件的核心内容，除了共性的章节外，不同的教材内容和重点各不相同。但是生物信息学发展迅速，除了基础内容外，大部分内容都在快速地更新，比如引物设计软件的使用等。而目前，生物信息学教学资源较匮乏，完善的生物信息学课程的教学大纲、教案、教学视频、多媒体课件和习题等教学资源稀少。

2.课程内容与教学课时不匹配，教学进程安排不够合理。首先，由于生物信息学是一门多学科交叉的综合性学科，生物信息学课程学习前需要理解和掌握一些生命科学相关知识背景，如基因组学、蛋白质组学、生物化学、分子生物学和遗传学等，深刻理解一些生物学基本概念，如基因序列、蛋白质序列、非编码区、启动子等，并初步了解一些重要的生物学数据库。因此，讲解透彻该门课程需要教师在课堂上花费一定的时间介绍相关背景知识。然而由于医学院校学生课程门类众多，客观条件决定无法为生物信息学安排足够多的课时。目前我校教学大纲规定的授课仅为20学时，学时少与教学内容多的矛盾就显得非常突出。教师需要在有限的教学时数下灌输大量内容，因此无法深入讲解每个章节的内容，增加了学生学习的难度，降低了教学质量。

其次，教学进程安排不够合理。以我校生物技术专业学生为例，本科二年级第一学期学习生物信息学课程。此阶段学生虽然学习了一年多的专业基础理论知识，但是专业基础知识较为薄弱，同时实验设计等相关实践较少，缺乏对实验细节的理解与实验设计的整体把握。而生物信息学课程是一门实践性学科，所以有必要在生物信息学课程的教学中渗透实验设计的理念，课程学习中灵活运用专业基础知识，达到学生的专业基础知识与生物信息学的知识与不脱节，从而激发学生学习热情。

3.教学模式单一，理论与实践教学脱节。对于医学院校生物科学和生物技术专业的学生，本课程培养的主要目标是：如何在现有数据库中查找想要的信息，如何通过在线程序或利用现有的分析软件，处理相关数据，解决生物学问题。学生需要通过亲身实践，才能熟练掌握生物信息学的数据库、分析方法、软件。但是很多医学院校教学条件有限，没有相应的计算机实训室，配套软件也相对匮乏，教师在授课过程中根据课件照本宣科，并不能结合具体实例边讲解边示范操作，同时，多数高校开设的生物信息学课程以理论教学为主，缺乏实践教学课时。然而，生物信息学的学习，如数据库的检索与使用、序列比对分析软件的应用、引物设计软件的应用等都需要学生在实践课中进行验证或操作，理论知识与实践环节脱节严重，从而影响了学生对课程的理解和掌握。

三、生物信息学教学模式改革探索

1.修改理论教学大纲，精选教学内容。由于生物信息学内容繁多，应针对不同专业特点精心挑选授课内容，在有限的课时中让学生学到最基本且重要的生物信息学理论知识。目前我们选用的是浙江大学出版社第一版的生物信息学，结合生物科学和生物技术两个专业的特点，本教学团队编写了教学大纲，对教材内容进行了更新和优化，将重点集中于应用性较强的生物信息学实践分析技能和离线单机版生物信息学软件的使用上，具体内容包括核酸及蛋白序列数据库、序列的相似性搜索、序列比对、系统进化树的构建以及蛋白质的结构与预测和引物设计等基本内容。同时考虑生物信息学学科的前沿性和交叉性，我们又增加了蛋白质组学和非编码RNA，基因芯片、qPCR、深度测序等操作原理及流程预测等内容。为了适应生物信息学快速发展的要求，扩大学生的知识面，推荐了包括DavidW .Mount编写的《Bioinformatics Sequence and Genome Analysis》和国家“十一五”规划教材李霞主编的生物信息学等几种不同类型的参考教材供同学课外阅读。

2.创新教学方式，推行灵活多样的教学模式。生物信息学的课程学习和软件使用与网络的使用紧密相关，一方面，为克服学生多，无法使每位学生实时进行电脑操作的弊端，我们利用能够接收无线网络信号的设备，实现上课时教室内有网络，这样在授课过程中就可以实时在线带领学生进行生物信息学分析，如稻菘獠檠、序列提交过程、蛋白质结构域分析、蛋白理化性质及结构预测等重要内容，通过实时演示连贯教学内容，让学生得到了更加直观的实践体验，加深了对各种分析方法的学习和理解[1]。另一方面，由于课程学时（仅20学时）的限制，学生们不可能完全依赖课堂时间很好的掌握该课程，除了采取集中授课方式之外，本团队利用搭建的“分子生物学”省级精品资源共享课程网络平台，开辟了“生物信息学”专栏，提供相关文献、相关分析软件及其使用步骤等信息；并聘请校内外相关领域专家开展专题讲座，组织相关领域青年教师开展专题研讨等形式，从而加深学生对课程内容的理解。

3.紧密联系科研，开展基于实践的问题式教学。针对生物信息学课程的特点，打破应试考核方式，本教学团队注重理论结合实践的问题式教学方式引导。一方面，各专业课程中增加实践教学课程比例，根据生命科学的发展，不断充实实践教学内容，增加综合性、设计性实验，从而将生物信息学技术渗入日常教学环节中；另一方面，面向全校招募相关领域青年教师，鼓励并指导学生参与青年教师科研项目，并积极申报部级和省级大学生科研项目。目前创新性实验和探索性实验全面覆盖生物科学和生物技术专业全体学生，学生在解决科研问题时逐步学会运用生物信息学知识，如文献查阅、目的基因序列的获取、基因序列的分析方法等，提高了学生生物信息学知识和技术的实践能力和理论理解力。

四、结语

生物信息学是生命科学领域研究的重要的工具和载体[2]，针对生物信息学课程的特点，医学院校生物信息课程的改革可进一步加强理论教学的系统性、规范性和针对性，提高学生对生物信息学知识的应用能力。在课程体系建设基础上，大胆尝试新的教学方法和手段，突出医学特色，培养适用于现代精准医疗的创新型生物学专业人才。

参考文献：

生物信息学篇5

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.

生物信息学篇6

关键词：生物信息学；教学模式；探索

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）20-0214-02

生物信息学是一门由生命科学、数学和计算机科学相互渗透形成的新型交叉学科，它利用各种计算机软件、生物学工具及互联网技术对生命科学研究中产生的各种生物数据进行存储、加工及分析，从而达到理解数据中的生物学含义的目标[1-3]。当前，生物信息学已经成为生物、医学、农学、遗传学、细胞学等生命领域各学科发展的强大推动力量，已成为生命科学研究者强有力的辅助工具。近年来，随着分子生物学在动物植物育种、遗传资源创新、品种改良、病虫害防治等农业方面的应用，生物信息学作为一种实用、高效的手段被充分利用。《生物信息学》课程也相应地被列入各农业院校大学生教学计划。新疆农业大学根据学校专业发展现状及学生培养需求于2010年将《生物信息学》课程作为生物技术专业的必修专业课，通过三年来的教学实践，针对课程教学中存在的无合适教材、网络资料繁杂、教学内容陈旧、教学手段单一、考核模式简单等问题[4-5]，笔者在课程的教学内容、教学方法、考核办法等方面进行了初步探索，本文现就该课程教学模式作一论述。

一、教学目标及内容

由于生物信息学是一门新兴学科，其理论及相关分析工具发展迅速、不断更新，在课程教学目标和教学内容上也在不断变化。我认为对于当前农业院校生物技术专业的培养目标和要求是让学生理解掌握生物信息学相关的一些基本理论、实验技术及实践操作，以核酸序列及蛋白质序列的实际分析为主要侧重点，着重培养学生的实践能力，使他们能适应今后工作学习的需要。据此，确定了以下的教学内容：教学内容共36学时，分为理论基础和上机实践两部分，理论课中穿插实例示范，共24学时。理论教学内容包括：生物信息学绪论、生物信息学的生物学基础、生物信息数据库及其检索、序列的基本信息分析及比对、分子系统发育分析、蛋白质结构预测及分析、组学技术及信息学分析；上机实践共12学时，内容包括：常用生物数据库的查询与搜索、核酸序列的分析方法实践、多序列比对和系统发育分析、蛋白质序列分析及空间结构预测、DNA序列中基因结构预测分析。在理论授课中介绍与农业相关生物信息数据库及应用，在实例分析中选用本校教师相关研究结果作为数据来源，拉近学生与知识点的距离，提高学习兴趣，使学生认识到学习本课程的意义，通过讲练结合使学生掌握相关实践分析能力。

二、教学材料

1.教材的选择。生物信息学目前仍处速发展时期，尤其是随着各种新技术、新理论及组学的发展，涉及到的学科越来越多。当前生物信息学专著及教材层出不穷，但中文版书籍中影印国外原版教科书和翻译书籍仍占很大比例，这类书籍中，专著专业性过强，而教材又多是针对生物信息学专业的学生或“一本”的学生编写的，难度较大，并且各自侧重点不同，并不适合作为一般的农业院校的生物信息学教材。笔者在教学过程中先后使用了由钟扬等编写、高等教育出版社出版的《简明生物信息学》及由肖浪涛主编、中国农业出版社出版的全国高等农林院校“十一五”规划教材《生物信息学》作为主要的参考教材。但是，在教学实践中笔者感到《简明生物信息学》由于出版时间较早（2001年）已不能满足实际教学工作的需要，书中的很多内容都已更新，很多网站页面也已重组或失效，而近年被广泛使用的一些著名生物信息学软件亦未涉及。而《生物信息学》一书偏重理论知识介绍，实例分析及操作应用偏少。因此，笔者根据本校专业建设需要及学生水平编写了适用于本校学生使用的简明教材。教材中理论部分主要参考上述两本教材，并进行了简化，降低难度，舍去算法、模型等专业性较强的章节；实践部分参考薛庆中等主编、科学出版社出版的DNA和蛋白质序列数据分析工具（第2版，2010年）一书，并附具体实例，最终形成理论部分简明易懂，实践部分易学易用的实用型教材。

2.生物信息学相关数据库及软件的选择。生物信息学发展迅速，相关生物信息数据库及生物信息软件数量不断增加，版本不断更新，这为生命科学相关研究提供了极大便利，但同时也为《生物信息学》课程实践部分的教学带来了挑战与压力。例如要分析一条蛋白质序列的分子量、等电点、氨基酸组成等信息，我们可以使用DNAMAN、Bioedit、DNAStar、Vector NTI等本地软件分析，也可以使用ProtParam、SAPS等网络在线程序分析。在有限的教学时间内，如何选择数据库及高效易用的生物信息学分析软件也是教学中一个重要的问题。通过参考相关生物信息学分析的书籍及近年文献，综合考虑数据库及软件的通用型、易用性及本校学生的英语水平、计算机操作水平，结合教学目标及内容，我们选择常用的核酸序列数据库GenBank、蛋白质数据库PDB等，软件方面选择DNAMAN、Bioedit、Clustal W、MEGA、Primer Premier、RasMol等常见的生物信息学离线分析软件及整合于NCBI、EXPASY、PDB等网站上的在线分析软件开展实践教学，而其他软件在课堂上只做简单介绍，具体操作方法作为辅助资料供学生自学。这样学生在有限的学时内可掌握更多的分析内容，达到“高效”的教学目的。

三、教学方法

1.及时更新完善多媒体教学资料。生物信息学课程理论知识较抽象，实践操作多，与计算机、互联网联系紧密，内容更新快，当代大学生已习惯并乐于使用各种多媒体途径获取信息，这些特点决定了其非常适于进行多媒体教学。为此，我们根据教学内容开发制作了一套多媒体教学资料并及时更新完善。教学多媒体资料包括Power Point课件和Flas，课件注重知识的层次性、联系性，将理论基础、实验技术操作流程等较抽象的生物信息学知识通过大量图片形象地展示给学生，从而提高学生的学习兴趣并加快学生对抽象知识的理解；动画的内容是利用屏幕录像软件将实例分析过程录像并配音，最后转为Flash格式，穿插在理论教学及实践教学过程中使用，从而使学生在自己实践操作前先有一个形象的认识，将理论知识与实践操作有机联系在一起。

2.充分利用网络教学平台辅助教学。生物信息学是一门以互联网为媒介、计算机为工具的学科。在教学中，网络教学平台的使用在提高学生学习兴趣、增强师生互动、强化教学效果等方面起到了很好的辅助作用。利用网络教学平台，教师可将课程课件、动画、分析工具、实践教学内容等共享给学生并及时了解学生学习动态，学生可将实验报告、作业、学习问题及意见反馈给教师，师生可以通过网络教学平台的论坛版块在课余就学习或实践中的问题进行讨论，达到“教学相长”的教学目的。此外，利用网络教学平台还可将课堂中未详细讲述的大量数据库、软件的使用过程及相关电子参考书、文献共享给学生，有利于提高学生学习自主性并拓宽课程外延。

3.边讲边练，理论知识密切联系实践操作。德国心理学家艾宾浩斯研究发现，在学习和记忆过程中，最初阶段遗忘速度最快，随着时间推延，遗忘越来越慢。因此，为了让学生能牢固掌握所学知识及实践技能，我们在教学中采取边讲边练的形式。对于理论知识，我们采取课前提问、课中提问、小测验及实践操作过程中知识点重现等方式，使重要理论知识在整个教学过程中多次出现，增强学生对课程知识体系的系统认知并强化其对理论知识的记忆。对于实践操作，我们采取案例式教学，直接将实例分析穿插在理论授课过程中，并在理论课后及时安排学生在计算机房上机联网操作，如在讲授序列比对理论课时，实例演示使用DNAMAN、Blast等软件进行序列比对的过程，并在理论课后紧跟DNAMAN软件使用、数据库搜索的实践操作，这样既加深学生对理论知识的理解，还有利于学生掌握实践操作能力。

4.布置实践任务，加强综合能力培养。生物信息学教学强调学生的实践能力培养。因此，在教学设计上，我们将学生按4～5人分成小组，通过学生自选或制定的方式布置特定实践任务，要求学生以小组为单位，利用本课程所学知识及技能完成任务并提交任务报告。例如，在课程一开始讲授数据库时，要求学生通过查文献、了解本校相关分子生物学研究内容并结合自己的兴趣选择特定基因，围绕该基因，在后续整个课程的学习过程中利用掌握的各种生物信息学分析方法对其进行序列查询、引物设计、序列比对、编码区分析、蛋白理化性质预测、保守结构域预测、结构预测、分子系统发育分析等操作，过程中学生互相讨论、取长补短，最终协作完成实践任务。这样既使学生较全面地掌握了课程内容，同时又加强了学生分析问题、解决问题的综合能力。

四、考核办法

在课程考核方面，本着生物信息学课程培养实践应用能力的教学原则，为使学生真正掌握生物信息学的基本理论及实践操作，我们改变了过去闭卷考试占主体或写课程论文的简单考核方式，采取了过程考核、实践考核并结合考试考核的方式对学生的学习效果进行综合评价。考勤及口头提问占考核成绩的10%，4次随堂测验占考核成绩的20%，上机操作占考核成绩的20%，实践任务作业占考核成绩的20%，期末闭卷考试占考核成绩的30%。这样考核虽然过程复杂，对学生及教师都带来更大压力，但杜绝了学生平时不学，期末突击，忽视实践的现象，学生必须注重平时的学习及实践操作才能顺利通过课程考核。这样的考核办法能够更客观准确地评价一个学生对课程的实际掌握情况。

随着生物信息学在农业各研究领域的广泛应用，掌握生物信息学知识及分析能力已成为农业院校相关专业毕业生的必备要求，生物信息学课程也必将在农业院校各相关专业建设中占据越来越重要的地位。通过本课程的教学实践探索，学生学习主动性、实践操作能力、最终学习效果均得到提高，笔者也积累了一定经验，取得了一定的教学成效，找到了一些适合农业院校的切入点，但是课程教学中还有很多需要进一步完善改进的地方。生物信息学学科的快速发展，也决定了本课程的教学模式必将是一个动态发展的过程，相信随着对生物信息学学科的深入认识，生物信息学课程教学模式也将不断完善，形成自己的独特体系。

参考文献：

[1]钟扬，张亮，赵琼.简明生物信息学[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]肖浪涛.生物信息学[M].北京：中国农业出版社，2006.

[3]王禄山，高培基.生物信息学应用技术[M].北京：化学工业出版社，2008.

[4]胡娜，常军，徐玲.生物信息学教学改革与探索[J].安徽农业科学，2010，38（3）：1588-1589.

[5]梁琛，张建海.农科类生物信息学课程教学中存在的问题及对策[J].农业与技术，2010，30（5）：136-137.

生物信息学篇7

关键词 信息技术 中学生物教学 教学整合

中图分类号：G424 文献标识码：A

Integration of Information Technology and High School Biology Teaching

CHEN Lu， ZHANG Shuyu， SHI Liping

（School of Teachers' Professional Development， Shenyang Normal University， Shenyang， Liaoning 110034）

Abstract Along with society's progress and the development of science and technology， the application of information technology is becoming more and more widely. It is not only changing people's way of life and work， it's also changing the way of education and learning， the integration of information technology and the high school biology teaching is imperative. This article mainly elaborates the six major advantage of the integration， analyzes the problems existing in the integration process， and puts forward corresponding suggestions in view of the problems， in order to achieve effective integration of information technology and the high school biology teaching.

Key words information technology； high school biology teaching； integration of teaching

随着社会的进步和科技的发展，信息技术的应用日益广泛。它不仅改变着人们的生活方式和工作方式，也在改变着教育和学习的方式。《国家基础教育课程改革纲要（试行）》指出：“教学过程中要大力推进信息技术在教学中普遍应用，促进信息技术与学科课程整合，逐步实现教学内容呈现方式、学生学习方式、教师教学方式和师生互动方式的改革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。”因此，在中学生物的教学过程中普遍应用信息技术，推进信息技术与学科课程的有效整合，是生物课程改革的重要部分，也是每位生物教育教学工作者应该认真研究和共同关注的焦点。

生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学，其研究范围很广，研究对象生动且丰富。有些生物学知识若只借助传统的教学媒体和教师的讲解，学生可能一知半解，不能很好地掌握，从而渐渐失去学习生物学的兴趣。不仅如此，生物学作为本世纪的热门学科，其学科发展的速度，学科内容的更新速度越来越快，传统的教学方式与手段已明显不能满足生物学科教学的实际需求。信息技术与中学生物教学的整合势在必行。那么，信息技术与中学生物教学的整合有哪些优势？整合过程中又存在什么问题？如何实现信息技术与中学生物教学的有效整合？本文将对此进行简要分析。

1 信息技术与中学生物教学整合的优势

1.1 可提供丰富的信息资源，开阔师生视野

生物信息学篇8

【关键词】信息技术；生物；CAI；整合

随着课程改革的全面实施，现代信息技术越来越广泛地应用于教育教学中，这已经成为当今教育发展与改革的一个显著标志。我们可以把信息技术与生物教学整合的概念界定为：在先进的教育思想、教学理论指导下，通过在生物学科教学中有效地学习和使用信息技术，促进生物教学内容呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革，为学生的多样化学习创造环境，使信息技术真正成为学生认知、探究和解决问题的工具，培养学生的信息素养以及利用信息技术自主探究、解决问题的能力，提高学生学习生物学的层次和效率。

一、信息技术与生物教学的整合的必要性

在许多学校的生物课上，教师照本宣科，学生用笔勾画重点。相当数量的生物教师理论联系实际的能力不符合素质教育的要求，列举现实生产和生活的实例较少。因此，生物学教学要打破传统的由教师单一指向学生的接受式教学模式，将教学过程设计为一种师生间、生生间相互交流、相互启迪的教学实践活动。要做到这一点，很重要的就是要进行信息技术与生物教学的整合。

二、信息技术与生物教学的整合的关键手段

生物学课并非是信息技术课，传授信息技术的量、切入点等要恰到好处，有机地溶入生物学教学中。整合也并非只用计算机作为解决手段，要最大限度地发挥其作用与效益，必须与教材相适应，与学生的认知水平相适应。整合的关键就是计算机辅助教学。

计算机辅助教学的交互性、知识的大容量性为教师进行课堂教学提供了广阔的空间。它集文字、声音、图像、图形、视频、动画等多种传播媒介于一体，并可以灵活地把它们组合到一起，多方位、多角度、多途径地向学生传递信息，以其良好的交互性为老师和学生提供了生动活泼、灵活多样、丰富多彩的人机交流的多媒体教学环境，较好地完成教与学、学与练的全过程，具有极佳的教学效果。

三、计算机辅助教学的制作过程

计算机辅助生物教学的课件制作过程主要包括课件脚本创作、素材准备、课件编制等环节。

1.脚本创作

通常脚本创作分两步进行。第一步是文字脚本，第二步为制作脚本。

文字脚本就像建筑的设计图一样，是CAI课件最初阶段的总设计。文字脚本的基础是教材。教材是教学的基本依据，也是CAI课件设计的蓝本。文字脚本的编写是教师依据教学内容及要求，按照教学过程的先后顺序，把知识内容及呈现方式描述出来。文字脚本应包括重难点分析、教学目标分析、师生交流情境分析、媒体的选择及声音和动画的要求等，这些都应该尽量详细地描述出来。

制作脚本在CAI课件设计中占有非常重要的地位，它是设计阶段的工作总结，是教学内容和方法的载体，是课件开发阶段的依据，也是课件制作的技术施工图。制作脚本的编写主要是要写出CAI课件系统结构，流程分析，超链接关系等。编写制作脚本最好是用箭头将各个知识板块间的链接关系、交互切换关系描述出来，在重难点板块上还可以用文字或符号注明，这样容易使设计思路清晰。

2.生物课件的素材采编

生物教学用的内容，可以从以下的几个途径去收集。

首先是利用现成的教学课件，如果现成的课件不是很适合自己的教学，则可以用这些课件里的素材制作适合自己教学风格的课件。

其次生物科教类VCD也是很好的素材，如《动物世界》、《人与自然》等，另外，网上资源非常丰富，如K12、科普博览等教育网站，都有专门的生物内容，可以为我们提供很多精美的图片。

3.课件的编制

选择何种多媒体集成软件开发课件，首先取决于软件的功能、效率以及使用难易等元素。通常的方法有三种。

（1）直接使用通用的计算机语言。例如Visual Basic、VisualC++等，此方法开发成本低，但是编程量大。对于没有计算机专业知识的人来说是较为困难的。

（2）选择现成多媒体开发工具。常见的有：AuthorWare，PowerPoint、Flash、宏图、方正奥斯、Multimedia，Toolbook、Action等。

（3）综合开发系统。实际上目前课件的开发方法都是根据课件的类型，将以上各种方法综合采用。这就是以多媒体开发工具为主、写作工具为辅，利用这些工具的方便高效特性，相互补充。

综上所述，信息技术与生物课程整合的实质就是生物课程信息化，即生物课程内容信息化、课程实施过程信息化、课程评价信息化。“整合”所要表达的是一种全新的教育思想和教育理念，变革传统教学中的课程内容、课程实施、课程资源和课程评价，改变了传统的认知模式，拓展了学生搜集、处理、消化信息的空间，重新定位了师生角色，提高学生的生物科学素养，实现培养创新人才的目标。

参考文献：

[1]全国高等教育研究会.现代教育技术研究与应用[M].高等教育出版，1999，12-13

[2]钟玉琢.多媒体技术（高级）[M].清华大学出版社，1999，7-8

[3]秦东方.信息技术与生物教学的整合探索[J].中学生物学，2005（10）

生物信息学篇9

【关键词】生物信息学 课程设计 创新能力

【中图分类号】N41 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)09(b)-0028-01

生物信息学课程设计是生物医学工程专业(生物技术与生物信息专业方向)的本科生在完成了《分子生物学》、《生物计算技术》、《生物信息网络及数据库》、《生物信息学》等课程后,开设的一门关于生物信息网络数据资源的提取、处理、分析、预测等综合性的实验课程。它是以计算机、网络为工具,用数学和信息科学的理论、方法和技术去研究生物大分子,发现生物分子信息组织的规律。

随着分子生物学技术的不断进步和基因组研究的不断深入,生物分子数据迅速增长,数据量巨大,其中即有生物分子序列的信息,又有结构和功能的信息;即有生命本质信息,又有生命表象信息,并且数据之间存在着密切的联系。这些生物分子数据具有丰富的内涵,其背后隐藏着人类目前尚不知道的生物学知识。生物信息学课程设计就是让学生学会如何充分利用这些数据,通过数据分析、处理,揭示这些数据的内涵,得到对人类有用的信息。

课程设计的内容是通过以问题为中心的综合性、设计性实验,重点在于培养学生运用所学知识分析问题、解决问题的实践能力,并通过课程设计扩大学生知识面,激发学生的学习热情,培养和提高学生的创新意识和创新能力,从而使学生具有初步从事科研的能力,为今后的研究工作打下坚实的基础。同时,培养和提高学生分析、整理数据、撰写工作报告的能力。

以下介绍我们在生物信息学课程设计环节,培养和提高生物医学工程专业(生物技术与生物信息专业方向)的本科生整体创新研究能力的教学改革的实践与体会。

1充分发挥学生的主体性,激发学生的学习热情

学生是学习的主体,只有充分发挥学生的主体性,才能激发他们的学习热情,才能高质量的完成教学环节。

生物信息学课程设计是我校生物医学工程专业(生物技术与生物信息专业方向)本科生的必修课,共36学时,2个学分。以2004级学生的生物信息学课程设计为例,该班共有学生27名,每3名同学为一组。根据生物信息学的特点,由课程设计教学组给出9个生物信息学方面的不同方向的题目,学生可以根据自己以往的学习兴趣,从给定的题目中选出自己感兴趣的题目,也可以自选题目,上报课程设计教学组,经教学组老师的讨论,每组确定一个课题。本次课程设计选题针对生物信息学所涉及的生物序列比对、生物信息学数据资源、基因组信息分析、分子系统发育分析、蛋白质结构预测等内容,具体题目为:①基于MZEF的基因识别;②应用Expasy、InterProScan等进行基因的序列分析;③蛋白质二级结构预测和功能推测;④蛋白质二级结构预测的PredictProtein、GOR、SOPMA方法比较;⑤应用MATLAB生物信息学平台的基因序列分析;⑥基于BP人工神经网络的基因识别;⑦基于隐马尔可夫模型的基因识别;⑧ 基于CLUSTAL 算法的基因多重序列比对分析;⑨基于距离法的基因系统发育分析。这样从选题开始,就鼓励学生去积极主动参与整个课程设计,在完成自己感兴趣的课题过程中,激发学生的学习热情,同时把他们智慧的火花激发出来。

2 尊重学生的设计思想,培养学生的创新意识

课程设计题目确定后,每个学生都会得到一份相应的课程设计任务书,其中包括:课程设计题目、课程设计目的要求、设计内容、技术指标、课程设计报告书的格式要求、课程设计答辩要求以及学时进度要求。整个课程设计包括:查阅资料(2学时)、确定设计实验方案(2学时)、完成设计实验及结果分析(18学时)、撰写课程设计报告(10学时)、答辩(4学时)等5个环节。课程设计实行导师制,导师全权负责自己学生的课程设计质量。

虽然3名学生为一组,完成同一个课题,但课题组要求同组的每位学生要根据自己的医学知识和兴趣,选择不同的基因和蛋白,不得有重复,这样有利于培养学生独立思考,独立分析,独立完成课程设计的学习习惯。

学生在拿到课程设计任务书后,要根据自己的题目查阅相关的文献,然后确定设计实验方案。在这个环节中,课题组要求学生独立完成实验方案的设计,并向指导老师汇报,导师在指导学生设计实验方案确定的同时,要尊重学生的设计思想,鼓励学生标新立异,探索自己独特的实验途径,培养学生的创新意识。

3 导师参与学生实验结果的分析,培养学生科学研究的能力

生物信息学课程设计是生物医学工程专业(生物技术与生物信息专业方向)的本科生在完成相关课程学习后,首次进行的综合性实验设计,其教学目的是训练学生科学研究的思维方法,培养和提高学生将理论知识与科研实践相结合的能力。因此,该课程设计中对学生的训练是否规范,直接关系到学生今后的科研能力的培养和提高。

课题组要求指导教师在整个课程设计过程中对学生实行随时辅导,根据实验的中间结果,随时调整实验方案,特别是要参与学生的实验结果分析,指导学生要对实验结果进行全面客观的分析,指导学生按照正确格式撰写课程设计报告,对学生进行科学研究的规范化训练。

在学生完成课程设计报告后,安排4学时的课程设计答辩。要求每位学生在5分钟内通过幻灯片和讲解,尽可能全面的汇报自己的课程设计,然后有3分钟的提问时间,鼓励同组的同学互相提问。答辩委员会由本专业的5位指导教师组成,分别给出答辩成绩。课程设计考核成绩由两部分组成:一部分是课程设计实施和课程设计报告,占总成绩的80％,由指导教师评分;另一部分是答辩成绩,占20％,是答辩的平均成绩。

4 结语

在三年来的生物信息学课程设计教学的探索和实施中,我们不断总结经验,进行了教学研讨,取得了很好的效果,最重要的是培养和提高了学生的创新意识和科学研究能力。在今后的教学中还要不断地进行改进,比如增加课程设计的题目,扩展题目的研究范围,使学生有更多的选择余地;课程题目尽量与指导教师的科研项目相结合,使学生能够尽早地接触实际的科学研究过程和前沿的研究课题。

总之,我们教学改革的目的是使学生将课堂学习的理论知识与科研实践相结合,培养本科生的科研能力,提高学生解决实际问题的综合能力,培养我国发展交叉学科需要的、具有科研能力的创新型人才。

参考文献

[1] 田心.郑旭媛.刘婷.肖振国.生物医学工程本科研究型教学模式探索与实践,西北医学教育,2007(10):899,931.

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[4] 傅维利.陈静静国外高校学生实践能力培养模式研究[J],教育科学,2005(1):52―56．

――大学征收学费引发社会动荡。目前,除了柏林等少数几个州外,德国其他各个联邦州先后推行了“超时费”,就是要求那些超过规定毕业限期若干学期的学生每学期交纳一定数额的学费(北威州和莱法州650欧元,萨克森州300-450欧元,黑森州是以500欧元为起点逐年递增)。2005年1月 26日,联邦宣布由施罗德领导的红绿政府给高校征收学费所做的限制违宪。于是,由基民盟和基社盟等保守党执政的联邦州政府纷纷开始进入学费征收阶段。为了阻止收费政策,德国各地大学生竞相组织抗议示威活动。比如,在黑森州,大学生就到州政府和州议会门前摇旗呐喊;而在北威州,学生就给校方难堪,而且还上演了不少闹剧:科隆大学的学生冲击学校行政机构,致使校务委员会的例行会议数次中断,最终被迫转移到一个秘密点完成了征收学费的投票表决。“从闹剧化到无政府主义化”已成为这类大学生示威活动的鲜明特色,杜伊斯堡-埃森大学校务委员会主席、青少年问题专家威尔弗里德-布莱弗格尔教授认为,大学生示威活动的内涵由此被湮没了,从而缺乏政治号召力。同样是在杜伊斯堡-埃森大学的学生与校方就征收学费问题所举行的一次辩论会上,学生们就收费问题一针见血地指出:在全球化不断发展的浪潮中,德国仅凭区区八千万人口如何在未来的全球竞争中立于不败之地？显然是靠人才,而大学收费制度的实行无疑将众多有才华的平民青年挡在了成才的大门之外。尽管各地大学生拒付行动和诉讼还在持续着,然而,大学生最终还是认知到,征收学费已是大势所趋,便开始与政府和校方交涉学费的使用问题,他们不希望政府拿征收来的学费去堵财政漏洞。他们认为,学费应该留在学校百分之百地用于提高教学质量。让大学生更为忧虑的是,学费的闸门一旦拉开,学费的金额便会即刻飙升。而同时,国家的高等教育财政投入也会随之缩减。

不过,各联邦州政府也允许一部分大学生免交学费,但主要是针对那些有孩子的年轻父母(单亲家庭优先)、在家庭中承担护理任务的学生以及在学生会担任重要职务的学生,然而,助学金制度的不健全仍然是众矢之的。 2005年,全德国共有34.5万名大学生申请获得每月最高可达585欧元的贷学金,但相对于近210万的大学生总量来说。联邦贷学金发放的面还是太窄,仅占25.1％。总的说来,联邦贷学金制度成全了部分社会底层群体接受高等教育的夙愿,有关调查显示,三分之二的联邦贷学金获得者承认,没有这份贷学金,他们是绝对不可能上大学的。

――制定旨在提高高等教育普及率的高校协定。为了充分保障下一代学子的深造机会以及科研的创新能力,尤其是为了应对2013年新增60万大学入学申请者的求学高峰。联邦政府与各州政府拟定了一个《2020年高校协定》,在 2020年之前共同在高校增建9万个大学生名额(对于每个新增名额每年资助5500欧元),从而理顺新一轮高等教育扩张过程中联邦政府与州政府在高教领域的权限和责任,由此为高等教育的发展提供坚实的法律依据。 2006年10月,德国政府提议拿出10亿欧元(2010年前拿出5．65亿欧元)来承担这9万个大学生中的部分名额增量给高校带来的经济压力。面对这块诱人的“大蛋糕”,各联邦州竞争激烈,几次因州政府代表意见分歧严重导致愤怒退场而告休会。2006年11月20日,各个联邦对《2020年高校协定》的拟定方案达成了共识,并确定了三条特例。在科研方面,联邦政府在今后4州主管高校的部长们几经周折,终于年投入的总资金将达4亿欧元。协定还要求各联邦州政府预测出未来几年大学生入学人数相对于2005年增加的数量。

生物信息学篇10

 以多媒体计算机和网络为代表的信息技术在中学教学中越来越得到广泛的应用。多媒体计算机具有良好的交互性，能够处理多样化的信息（包括文字、声音、图片、动画等）；网络能够给学习者提供丰富的资源，同时，网络具有时空不限性，Internet能够让学习者随时上网学习。利用传统教学手段是难以实现这一切的。信息技术正在给教学带来一场革命性的变革。 生物学教学非常注重直观，多媒体技术集动画、图像、音乐等媒体于一体，能够更加有效地实现教学的直观性。而网络学习又能够培养学生的协作精神、探究能力，无疑对于培养学生的生物学能力是非常有利的。如果我们在生物学教学中合理使用信息技术，将大大提高学生的素质。为此，我们从1998年开始开展了“基于信息技术的生物学教学模式”的研究，下面将我们的经验和思考整理成文，与大家共同讨论，以起到抛砖引玉的作用。 一、 信息技术在生物学教学中应用的三种模式 （一）多媒体演播模式 这种教学模式还是一种以教师讲，学生听为主的学习方式，在课堂中，教师借助多媒体计算机系统向学生传授知识，大量采用讲授法和谈话法进行教学，因此这种教学模式基本上是传统教学的延伸（图1）。

图1多媒体教学模式 这种多媒体系统比较经济，只需要一台电脑和一台液晶投影就可以装备一间教室，比较适合我国的国情。因此，多媒体教学模式是目前中小学应用最广泛的一种模式。  运用这种多媒体系统进行生物学教学，不仅可以加强讲授内容的科学性、系统性、直观性和趣味性，而且可以轻松有效地突破各种生物学教学难点。在生物学教学中的作用主要表现在：

1、 刺激学生的多种感官，从而提高教学效率 多媒体组合，能通过多种渠道、多种方式，刺激学生的多种感官，使学生能利用多种感官分析器进行学习。如用形象生动的图像信号吸引学生的视觉，用音响适中、悦耳精炼的语言信号吸引学生的听觉，特别是电教媒体的特技效果突破了信息传递中的时间和空间的限制，使学生能直观地看到宏观世界、微观世界、远方或过去的事物，使信息通道得到了无限的延伸和扩展。  根据心理学关于学习比率、注意比率、记忆比率的研究表明：人们学习，通过视觉获得的知识，占83％，听觉占11％；人们在学习时，使用视觉媒体，其注意集中力的比率为81．7％，使用听觉媒体为54．6％，前者比后者高得多；同样学习一份材料，让学生光听，三小时后能记住60％，采取光看，三小时后能记住70％，视听并用，三小时后能记住90％。三天后，三种学习方法的记忆率分别为15％、40％、75％，视听并用的记忆率远远大于两者之和。因此，在教学中，利用多媒体组合，能真正实现视听的完美结合,有效地提高学生的注意力、记忆力，从而提高教学效率。

2、 改进信息的转换方式，从而提高教学质量 生物学知识，有的抽象性强，有的综合复杂，有的时空跨度大，难就难在这些知识信息不能直接被学生感知。而利用多媒体计算机，可以把这些信息通过转换变成光、电、磁等信号，并以一种直观的形式，使事物真实地再现于课堂，让学生耳闻目睹、身临其境。主要表现在下面三个方面： （1）化微观为宏观：由于条件的限制，学生不能够观察到一些生物学现象。如：噬菌体侵染细菌的实验，是要通过电子显微镜才能够观察到的，一般中学根本就没有这种条件，但我们使用多媒体系统来进行模拟（hfedu.com/dna/shijunti2.htm），可以很清楚地说明侵染细菌的过程，使学生容易理解和接受，提高教学效率。 （2）化快速为慢递：一些生物学现象是非常快速的，学生不容易观察。这时，采用计算机动画技术，就能根据需要进行控制，可使图像化快速为慢速，甚至可以暂停下来。如青蛙捕捉害虫，整个过程只有1/20秒，肉眼是看不清楚的，但用计算机模拟（图2），可以慢慢地播放出来，让学生观察清楚。 运用多媒体计算机同样能够化慢为快，把持续几小时甚至几天的生物学过程在几分钟内播放出来，如花的开放过程、孟德尔遗传规律的解释（hfedu.com/dna/mengdeer2.htm）等。

图2 青蛙捕捉害虫

（3）化抽象为形象：自然学科中的很多规律是抽象的，但往往是学习重点和难点所在。学生在观察时，无法看到这些规律的变化和事物的演变，不利于教学。如：《光合作用》，主要让学生理解光合作用，即在太阳光的照射下，植物体内的叶绿体把根吸收的水分和从气孔吸进的二氧化碳，合成植物需要的养料，同时放出氧气的过程。这一过程，对于学生而言，是很难想象和理解的。而使用多媒体课件，可以帮助我们营造一个形象的光合作用过程，设计成一个动画，将这一个过程可视化、拟人化。把叶绿体描述成一个“工厂”，水和二氧化碳是这个“工厂的原料”，当这些“原料”欢快地进入“工厂”加工后，出来的是“工厂的产品”：氧气和养料。学生通过这个贴近他们生活的动画，很快就能理解光合作用，认识光合作用对于植物的重要性。这种学习方式，易被学生接受。

（二）交互模式 交互性是指CAI通过学习者（学生）与计算机之间的直接对话，从而形成一种积极主动的学习环境。交互学习模式可以用图3来表示： 图3 交互学习模式 图4 操作与练习的基本结构

交互模式在生物学教学中主要有以下4种应用： 1 操练与练习  计算机逐个或一批批地向学生提出问题，当学生送入回答后，计算机判断其正确情况，并根据学生回答的情况给予相应反馈，以促进学生掌握某种知识与技能技巧(图4)。计算机可以提供的练习方式有填空、选择、填图、配伍等。如图5就提供了一个交互式的图形组合题：学生就可以使用鼠标把分散的鱼的器官拼成一条完整的鲫鱼。如果错误，所拖动的器官就会返回原来的位置，如果正确，就会给予鼓励。  

图5 交互式练习题

2 指导  包括呈现各种形式的教学材料（概念叙述、公式、规则、例子、说明等）和提问、回答与判断反馈等各个方面。如视觉的形成（网址：league2000.y365.com/视觉的形成.zip）就是这样一个指导型课件，学生可以通过操纵鼠标选择学习的内容，也可以选择使用不同的透镜来矫正视力，并根据计算机反馈回来的信息再决定学习进程。

3 咨询  在学习过程中，学生根据需要选择一定的材料，并发出一定的指示，计算机根据学生给出的各种指令，显示相应的学习内容（图6）。如：兽类识别与检索（animal.ioz.ac.cn/identification/asj.html）就采用了这种方式，根据欲识别动物与条文相应的特征，找到符合于该正反条文中的那一段，再依相符合条文后面所标示的条文号继续往下，点击软件提供相应链接，直到最终找到该动物的相应名称。

图6 咨询型课件的常见结构

4 模拟  利用计算机模拟某些规律，产生各种与现实世界相类似的现象，供学生观察，帮助学生认识（发现）和理解这些规律与现象的本质。这种模式有助于培养学生的能力，成为发展较快的一种课件类型。如：虚拟青蛙解剖（george.lbl.gov/ITG.hm.pg.docs/dissect/dissect.html/），学生可以用鼠标代替解剖刀对青蛙进行解剖，还可以调整角度进行观察。通过计算机可以反复进行实验，有助于达到教学的目的。

（三）多媒体网络模式 多媒体网络是指由教师机、学生机、服务器和控制台联网而成的个人计算机系统，可以实现教师和学生、学生和学生之间的点对点、点对面的通讯。在教学过程中，教师除了可以向每台学生机传送教学信息之外，还可以通过教师机观察每一台学生机屏幕信息，以达到对教学的反馈和监控；学生可利用教师设计的教学软件自主学习，学习中的问题可通过网络向教师或同学提问，并进行网络对话。网络学习模式可以用图7来表示。

图7 多媒体网络学习模式（仿李克东）

对于多媒体网络环境下的生物学教学，我们主要采取三种方法： 1支架式教学：支架原本指建筑行业中使用的脚手架，在这里用来形象地描述一种教学方式：儿童被看作是一座建筑，儿童的“学”是在不断地、积极地建构着自身的过程；而教师的“教”则是一个必要的脚手架，支持儿童不断地建构自己，不断建造新的能力。支架式教学是以前苏联著名心理学家维果斯基的“最近发展区”理论为依据的。维果斯基认为，在测定儿童智力发展时，应至少确定儿童的两种发展水平：一是儿童现有的发展水平，一种是潜在的发展水平，这两种水平之间的区域称为“最近发展区”。教学应从儿童潜在的发展水平开始，不断创造新的“最近发展区”。支架教学中的“支架”应根据学生的“最近发展区”来建立，通过支架作用不停地将学生的智力从一个水平引导到另一个更高的水平。  支架式教学的流程可以用图8来表示：

图8 支架式教学流程 例如：《黑色的眼睛》（league2000.y365.com /eye）这一课就采取了支架式教学。 （1）搭脚手架——围绕《眼睛》这个主题，按“最邻近发展区”的要求建立概念框架提出5个问题，并用大屏幕投影显示出来：①眼睛的结构是怎样的？②视觉是怎样形成的？③眼睛怎样看清楚远近不同的物体？④近视和远视是怎样形成的？如何进行矫正？⑤检查你的眼睛。我们如何对眼睛进行卫生保健？ （2）进入情境－－用诗篇导入： “黑夜给了我黑色的眼睛，我却用它寻找光明”。 让学生思考为什么眼睛能够见到光明。 （3）独立探索－－让学生根据网站给出的链接进行探索，并思考教师提出的问题。探索过程中教师要适时提示，帮助学生沿概念框架逐步攀升。 （4）协作学习－－进行小组协商、讨论。在共享集体思维成果的基础上达到对当前所学概念比较全面、正确的理解，即最终完成对所学知识的意义建构。  （5）效果评价－－通过对学生回答问题的结果对学生的学习效果进行评价。

2  抛锚式教学：这种教学要求建立在有感染力的真实事件或真实问题的基础上。确定这类真实事件或问题被形象地比喻为“抛锚”，因为一旦这类事件或问题被确定了，整个教学内容和教学进程也就被确定了(就像轮船被锚固定一样)。由于抛锚式教学要以真实事例或问题为基础(作为“锚”)，所以有时也被称为“实例式教学”或“基于问题的教学”或“情境性教学”。 抛锚式教学的流程可以用图9来表示：

图9：抛锚式教学流程 例如：《小小营养学家》（hfedu.com/yy）一课就采取了抛锚式教学： （1）创设情境－－提出问题：日本人在古代被称为“倭”，即矮的意思，但根据北京大学季成叶教授的调查，日本青少年的平均身高已经超过中国。为什么在二战后日本人的身高会迅速超过中国人呢？以一个两难问题引导学生进入探究情境。 （2）确定问题－－在学生总结出是“营养”的原因后，提出问题：怎样的营养才是合理的？营养配餐有怎样的原则呢？ （3）自主学习－－学生利用教师提供的配餐工具软件自主探究（图10），自己总结营养学的原则。教师给予一定的帮助和指导。

图10 配餐工具软件

（4）协作学习－－讨论和交流自己的配餐心得，通过不同观点的交锋，补充、修正、总结出合理的营养学观点。 （5）效果评价－－对学生的配餐结果进行评价，根据电脑显示的结果可以显示学生完成成果的合理性。

3  随机进入教学：学习者可以随意通过不同途径、不同方式进入同样教学内容的学习，从而获得对同一事物或同一问题的多方面的认识与理解，这就是所谓“随机进入教学”。显然，学习者通过多次“进入”同一教学内容将能达到对该知识内容比较全面而深入的掌握。这种多次进入，绝不是像传统教学中那样，只是为巩固一般的知识、技能而实施的简单重复。这里的每次进入都有不同的学习目的，都有不同的问题侧重点。因此多次进入的结果，绝不仅仅是对同一知识内容的简单重复和巩固，而是使学习者获得对事物全貌的理解与认识上的飞跃。  随机进入教学的流程可以用图11来表示：

图11 随机进入教学流程 例如：《保护绿色家园》（hfedu.com/green）一课就采取了随机进入教学： （1）呈现基本情境－－向学生展现黄河上游和中下游的图片，提出问题：为什么黄河上游清澈明净，而下游却污涝混浊呢？ （2）随机进入学习－－学生可以通过网站导航中的链接，进入各个专题（一共有8个专题）进行学习（图12）。在此过程中教师应注意发展学生的自主学习能力，使学生逐步学会自己学习。