农业院校生物信息学教学模式探索.docx

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1、农业院校生物信息学教学模式探索 摘要：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，其发展快速、应用性强，已成为生命科学探讨者强有力的协助工具。生物信息学课程在农业院校相关专业中的地位日益提高。本文作者结合自身教学实践探究，针对生物信息学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、考核模式简洁等问题，从课程的教学内容、教学方法、考核方法等方面进行了论述，旨在为农业院校开展生物信息学课程建设奠定基础。 关键词：生物信息学；教学模式；探究 中图分类号：G642.0 文献标记码：A 文章编号：1674-932420-0214-02 生物信息学是一门

2、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探讨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气，已成为生命科学探讨者强有力的协助工具。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好用、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高校生教学安排。新疆农业高校依据学校专业发呈现状及学生培育需求于2022年将生物信息学课程作为生

3、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、考核模式简洁等问题4-5，笔者在课程的教学内容、教学方法、考核方法等方面进行了初步探究，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快速、不断更新，在课程教学目标和教学内容上也在不断改变。我认为对于当前农业院校生物技术专业的培育目标和要求是让学生理解驾驭生物信息学相关的一些基本理论、试验技术及实践操作，以核酸序列及蛋白质序列的实际分析为主要侧重点，着重培育学生的实践实力，使他们能适应今后工作学习的须要。据此，确定

4、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、蛋白质结构预料及分析、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寻、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料、DNA序列中基因结构预料分析。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老师相关探讨结果作为数据来源，拉近学生与学问点的距离，提高学习爱好，使学生相识到学习本课程的

5、意义，通过讲练结合使学生驾驭相关实践分析实力。 二、教学材料 1.教材的选择。生物信息学目前仍处于飞速发展时期，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运用了由钟扬等编写、高等教化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

6、。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已不能满意实际教学工作的须要，书中的许多内容都已更新，许多网站页面也已重组或失效，而近年被广泛运用的一些闻名生物信息学软件亦未涉及。而生物信息学一书偏重理论学问介绍，实例分析及操作应用偏少。因此，笔者依据本校专业建设须要及学生水平编写了适用于本校学生运用的简明教材。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一书，并附详细实例，最终形成理论部分简明易懂，实践部分易学易用的好用型教材。 2.生物信息学相关数据库及软件的

7、选择。生物信息学发展快速，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，这为生命科学相关探讨供应了极大便利，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，我们可以运用DNAMAN、Bioedit、DNAStar、Vector NTI等本地软件分析，也可以运用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

8、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洁介绍，详细操作方法作为协助资料供学生自学。这样学生在有限的学时内可驾驭更多的分析内容，达到“高效”的教学目的。 三、教学方法 1.刚好更新完善多媒体教学资料。生物信息学课程理论学问较抽象，实践操作多，与计算机、互联网联系紧密，内容更新快，当代高校生已习惯并乐于运用各种多媒

9、体途径获得信息，这些特点确定了其特别适于进行多媒体教学。为此，我们依据教学内容开发制作了一套多媒体教学资料并刚好更新完善。教学多媒体资料包括Power Point课件和Flash动画，课件注意学问的层次性、联系性，将理论基础、试验技术操作流程等较抽象的生物信息学学问通过大量图片形象地展示给学生，从而提高学生的学习爱好并加快学生对抽象学问的理解；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，最终转为Flash格式，穿插在理论教学及实践教学过程中运用，从而使学生在自己实践操作前先有一个形象的相识，将理论学问与实践操作有机联系在一起。 2.充分利用网络教学平台协助教学。生物信息学是一门以互联

10、网为媒介、计算机为工具的学科。在教学中，网络教学平台的运用在提高学生学习爱好、增加师生互动、强化教学效果等方面起到了很好的协助作用。利用网络教学平台，老师可将课程课件、动画、分析工具、实践教学内容等共享给学生并刚好了解学生学习动态，学生可将试验报告、作业、学习问题及看法反馈给老师，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探讨，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具体讲解并描述的大量数据库、软件的运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，理论学问亲密联系实践操作。德国心理学家艾宾浩斯探讨发

11、觉，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，为了让学生能坚固驾驭所学学问及实践技能，我们在教学中实行边讲边练的形式。对于理论学问，我们实行课前提问、课中提问、小测验及实践操作过程中学问点重现等方式，使重要理论学问在整个教学过程中多次出现，增加学生对课程学问体系的系统认知并强化其对理论学问的记忆。对于实践操作，我们实行案例式教学，干脆将实例分析穿插在理论授课过程中，并在理论课后刚好支配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，实例演示运用DNAMAN、Blast等软件进行序列比对的过程，并在理论课后紧跟DNAMAN软件运用、数据库搜寻的实践操作，这

12、样既加深学生对理论学问的理解，还有利于学生驾驭实践操作实力。 4.布置实践任务，加强综合实力培育。生物信息学教学强调学生的实践实力培育。因此，在教学设计上，我们将学生按45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，利用本课程所学学问及技能完成任务并提交任务报告。例如，在课程一起先讲授数据库时，要求学生通过查文献、了解本校相关分子生物学探讨内容并结合自己的爱好选择特定基因，围绕该基因，在后续整个课程的学习过程中利用驾驭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、蛋白理化性质预料、保守结构域预料、结构预料、分子系统发育分析等操作，过程

13、中学生相互探讨、取长补短，最终协作完成实践任务。这样既使学生较全面地驾驭了课程内容，同时又加强了学生分析问题、解决问题的综合实力。 四、考核方法 在课程考核方面，本着生物信息学课程培育实践应用实力的教学原则，为使学生真正驾驭生物信息学的基本理论及实践操作，我们变更了过去闭卷考试占主体或写课程论文的简洁考核方式，实行了过程考核、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果的10%，4次随堂测验占考核成果的20%，上机操作占考核成果的20%，实践任务作业占考核成果的20%，期末闭卷考试占考核成果的30%。这样考核虽然过程困难，对学生及老师都带来更大压力，但杜绝

14、了学生平常不学，期末突击，忽视实践的现象，学生必需注意平常的学习及实践操作才能顺当通过课程考核。这样的考核方法能够更客观精确地评价一个学生对课程的实际驾驭状况。 随着生物信息学在农业各探讨领域的广泛应用，驾驭生物信息学学问及分析实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究，学生学习主动性、实践操作实力、最终学习效果均得到提高，笔者也积累了肯定阅历，取得了肯定的教学成效，找到了一些适合农业院校的切入点，但是课程教学中还有许多须要进一步完善改进的地方。生物信息学学科的快速发展，也确定了本课程的教学模式必将是

15、一个动态发展的过程，信任随着对生物信息学学科的深化相识，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：高等教化出版社，2001. 2肖浪涛.生物信息学M.北京：中国农业出版社，2022. 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，2022. 4胡娜，常军，徐玲.生物信息学教学改革与探究J.安徽农业科学，2022，38：1588-1589. 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，2022，30：136-137. 基金项目：新疆农业高校课程建设项目。 作者简介：姚正培，硕士，讲师，2022年至今任教于新疆农业高校，在校主讲生物信息学、生物化学等课程，探讨方向为植物抗逆分子生物学。 第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页