生物信息学实验教学提高创新能力的探索

崔振波

摘 要：生物信息学是一门交叉学科，随着实验教学改革的不断深入，众多课程探索新的教学理念。在新的教学形势下，社会对人才的要求发生了变化，人才的信息素养与创新能力有了更高的要求。生物信息学在高校生物相关专业中占据非常关键的位置，对发展学生的创新能力非常关键，在课堂教学、实验教学、课外实践中加强学生的创新训练，构建学习学生创新能力体系，逐渐提高教育教学质量。

关键词：生物信息学 创新能力

在21世纪，生命科学不断发展，新的学科不断涌现。生物信息学是交叉学科，与生物技术的各个领域都有着非常密切的关系，对医药、卫生、农业等相关产业的发展有着至关重要的影响。生物信息学对相关学科以及产业具有重要作用，这门课程首先在研究生教学中开设，然后再本科教学中进行，发展多年逐渐形成完善的生物信息學提，为社会培养了大量的人才。生物信息学在高校已经开展多年，且多作为必修课程开展，讲授的主要是与生物相关的各类生物学知识，讲述各种收集信息、储存信息、获得信息的方法，在几十年的教学探索中，课程体系、教学方法逐渐完善。但是生物信息学学科本身迅速发展，对课程内容、教学方成法提出了更高的要求，这就需要大量的教学实践与改革。随着实验教学改革的开展笔者在对我校“生物工程”专业学生开设生物信息学实验教学过程中，不断积累经验，本文将对生物信息学教学中发展学生的科研能力与实践创新能力进行分析。

一、充分利用前沿的信息化手段

课堂教学在学生培养过程的重要作用已经得到了普遍认可，伴随着培养学生的科技创新能力需求的不断提高，怎样把提高创新能力和教学环节有机结合已经在众多课程中展开研究。生物信息学的发展主要依托现代信息技术的井喷式发展。加强信息技术与课堂教学的有机整合，是生物信息学教学改革的重点。在教育教学实践过程中，以现代教育观念为指导，进行课堂教学活动的开展，以互联网技术为基础，构建生态教学课堂，为学生提供信息化的学习环境，完善教学资源，注重与学生之间的沟通与交流。构建信息化的学习环境，要提供信息化的学习资源，提供网络化的交流工具，教师在信息化环境中，不仅仅要传授知识，进行课堂管理，还要观察学生的学习状况与学习状态，解答学生的疑问，进行沟通交流，指导学生进行实践操作，促进学生完善自身的知识体系。当前网络教学已经成为新型的教学资源，教师要鼓励学生充分地利用这些优质资源进行学习。进行课堂实训，是开展课堂教学的重要方法，可以充分锻炼学生的实践能力，让学生进行知识的构建，有的学生在完成基本教学的基础上，还可以独立自主地开展深入的学学习，掌握更多的生物信息学的内容方法与案例。课堂上的实训活动性需要以生物相关的问题为基础，例如基因工程中的基因检测、酶工程里面的酶结构模拟、引物设计等等，这些内容可以融合多学科内容，有助于发展学生的创新意识，引导学生独立自主的思考知识。在课堂教学过程中，要将最新的课程内容引入到教学中来，促进学生创新素养的发展。

二、培养学生把实验手段与解决实际问题有机结合

为了发展学生的创新思维与科学精神，要以实验教学为导向，科学合理地提出问题，发展学生综合运用生物信息学方法，解决学生在解决实际问题中的能力。教师要优化实验教学，在实验中全面的训练学生的基本操作与基本技能。实验教学具有较强的综合性与设计性，教师要依据自己的兴趣选择实验的序列与对象，自主的进行实验方案的设计，学生产生学习的自主性，调动学生学习的积极性。笔者所在的院校，生物技术专业是重点专业之一，重点研究农业微生物技术，进行了紧密的分析，针对性地进行实验内容的设计，开展“土壤微生物扩增子高通量测序数据的获得与分析”，结合课程内容，进行土壤微生物生态研究，让学生找出自己感兴趣的土壤类型，在信息数据库中获得16SrDNA扩增子高通量测序数据，利用生物信息学软件进行分析，获得土壤类型微生物类群特点，然后让学生自己汇报自己得到的结果，进行比较分析。在实验中，让学生自己查询文献资料，进行阀杆设计，发挥学生的主观能动性，最后提交实验报告，在综合考评的时候，将课堂表现纳入其中，实现对教育生态的指导，构建以信息技术为核心的试探课堂，全面提升教育教学效果。

三、课堂教学外沿化

发展学生的创新意识，提升学生的创新能力，要引导学生进行研究与实践，检验学生学习的理论成果，提升学生参与的积极性与主动性，发展学生的科学与文化素养，逐渐提升学生的创新精神与实践能力。除了在课堂上进行实验与实训，还要指导学生开展课外的实践与研究，加强学生创新能力层次性的提高。教师要鼓励学生积极对生物信息学进行研究，形成项目合作小组，指导其依据兴趣进行文献资料的查询，发现问题、分析问题、解决问题，自主地设计实验方案，制定实验步骤。课外项目的申请、实施、检查、结题等都要由学生自身来完成，教师提供指导，给予意见。在创新训练的过程中，需要学生发挥出自身的聪明才智，将理论学习与实践课程结合起来，逐渐提高学生的创新能力，发挥出来学生的聪明才智，对其今后学习发展带来重要影响。

毕业设计的过程，可以发展学生的实践能力，发展学生的创新思维，发展学生适应工作环境的能力。在经过学习以后，学生已经初步具备了开展信息学研究的素质，有更多的学生原意参与到研究工作中来。生物信息学涉及生命学科的不同领域，为具有不同学习兴趣的学生提供不同的研究方向，师生之间共同讨论实验方案，获得数据，进行后续的生物信息分析。师生之间要结合生物信息分析开展讨论，总结经验教训，学生依据要求撰写论文，进行论文的答辩。例如，有的学生对病毒相关有兴趣，教师可以指导他们对不同地区分立获得病毒的差异进行分析，有的学生对植物可变剪接方式有浓厚的兴趣，就要指导学生对农作物的转录因子可变剪接开展研究，依据学生的不同兴趣，进行不同方向的指导。还有一些学生比较茫然，缺少自己的想法，教师可以根据自己的研究方向或者学生的学习方向，提供思路。在开展生物信息学分析的时候，应该进行师生、生生之间的讨论，相互促进与提高。

参考文献

[1]蒋彦，王小行，曹毅.基础生物信息学及应用[M].北京：清华大学出版社，2003：16-18.

[2]左永春，杨乌日吐.关于高通量测序背景下生物信息学教学的一些建议[J].生物技术世界，2012（6）.

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

[4]倪青山，金晓琳，胡福泉.生物信息学教学中学生创新能力培养探讨[J].基础医学教育，2012（11）.