离散数学在生物信息学专业本科教学的开展研究.docx

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1、离散数学在生物信息学专业本科教学的开展研究 【摘要】生物信息学作为一门新兴的交叉学科已经在国内各重点院校快速开展起来，并形成了独立的专业方向，然而生物信息专业的课程规划和课程设计目前还不成熟，正处于探究的阶段。本文结合多年来在生物信息学专业中的教学阅历，浅谈离散数学在本科生物信息学专业中开展的必要性，课程规划设计及教学体会。 【关键词】离散数学 生物信息专业 本科教化 【中图分类号】O158【文献标识码】A 【文章编号】2095-308910-0243-01 1.引言 21世纪是“生命科学的世纪”，随着试验技术的突飞猛进，人类对生命现象的理解也越来越深化，国内各大试验室和科研机构正在进行大规模

2、的湿试验，产生的试验数据量惊人，已经突破传统的试验科学探讨的范围。从20世纪末，伴随着人类基因组安排的开展，很多计算机科学家，应用数学家，物理学家都参加系统处理和分析涌现的大量试验数据的探讨中，并形成了一个新的交叉学科“生物信息学”。生物信息学在近二十年来得到快速的发展，在国内外知名院校的探讨生教化中已经开展了生物信息学课程。近些年，国内各知名院校相继开设了生物信息学本科专业，特地培育生物信息学人才。然而在本科生物信息学课程规划和设计方面，各个学校都处在探究阶段，本文浅谈将离散数学作为生物信息专业基础课设立的必要性，课程设计和规划，及在教学中遇到的问题和体会等几个方面。 2.离散数学在生物信息

3、学专业开展的必要性 生物信息学是生命科学、计算机科学和数学相交叉所形成的新学科，因而生物信息学的专业基础的课的设置比较困难。 虽然这三个传统学科的基础课的设置可以作为生物信息学课程设置的参考，然而他们每个学科的学问量特别大，如何在本科阶段的基础课阶段精选出合理的课程体系，让生物信息学专业的学生在两年内驾驭三个学科的基础学问，并能较好的与后续学习的专业课结合上是目前生物信息学本科教化的一个急需解决的问题。 生物信息学专业从无，到课程体系的基本构建完成也许经验十年左右的时间，具有相关专业的院校都进行了有益的探究，特殊是在本科教化前两年基础课授课的内容已经基本完成。 哈尔滨医科高校生物信息科学和技术

4、学院是国内首个开设生物信息学本科专业的学院，在过去近十年的本科教化中积累丰富的阅历，并进行了多次教学探讨和改革。 随着计算机科学的快速发展，离散数学这个古老的学科又重新焕发了青春，并在现代数学中得到了快速的发展，它已经成为了计算机科学和数学两个学科教学的核心课程， 并成为了我院生物信息学专业的基础教学的一门重要课程。结合近些年，在生物信息专业教授离散数学的过程，深刻体会到离散数学在本科基础教学中开设的必要性。离散数学是指探讨离散量的结构及其相互关系的综合学科。离散数学的重要性渐渐被人们相识，从理论计算机科学到计算机应用，从计算机的硬件和软件开发到人工智能和人工识别，无处不在体现着离散数学包含的

5、思想和方法。而生物信息学探讨中核心的工具是计算机，培育生物信息学专业学生利用计算机这个强大和有效的工具解决实际问题是基础课设过程中须要考虑的重要方面。离散数学因为在计算机科学中独特的地位，使得它已经成为生物信息学专业必不行少的一门基础课。 3.离散数学的课程规划和设计 由于生物信息学是一个多学科的交叉的专业，因而离散数学的课程规划和设计是不行能如计算机专业和数学专业那样分成几门课程：组合数学，图论，数理逻辑和运筹学等分别授课，这样会导致学生的学业负担过重，而且是难以实现的。因而须要依据学生认知规律，从数理逻辑，组合数学，图论和运筹学精简一部分和生物学信息学及计算机程序设计亲密相关的内容进行讲授

6、。讲授的时间一般应在本科阶段第三个学期。 此时，与数学相关的基础课高等数学，计算机科学相关的计算机理论基础、C语言，及生命科学相关的分子生物学等课程已经讲授完毕，离散数学的授课将可以和这些基础学问结合，促进对离散数组的分析探讨的相识，并对后续的计算机程序设计课程的开展打下坚实的基础。 离散数学的课程设计的总学时一般为73学时，分为理论课和试验课两部分。理论课一般为56学时，计算机试验课为16学时。由于生物信息学是一门侧重应用型的专业，因而理论课和试验课，可以实现理论和实践的有效结合，把数学学问转化成解决问题的有效工具。由于离散数学中包含的内容较多，因而须要数理逻辑，组合数学，图论和运筹学的基础

7、学问进行精简。基础课中，数理逻辑一般授课为8学时，重点讲授集合论学问；组合数学是授课的重点，课时数为24学时，重点讲授组合计数和排列组合的生成算法等基础学问；图论是侧重应用部分，授课学时数为12学时，授课重点为无向图和有向图的基本概念及最短道路和最小生成树的搜寻算法的学问；运筹学方面的授课学时为12学时，授课重点为线性的最优化的理论学问。试验课是对学生学习理论学问的有效检验和升华，可以调动学生的学习主动性和热忱，试验课共16学时，可分为4次，每次4学时。试验课内容可设为：排列组合生成算法，最短道路搜寻算法，最小生成树的搜寻算法和二次线性规划的搜寻算法的实现，试验课顺当开展便于培育学生的动手实力

8、和学习的自信念。 4.教学实践及体会 在讲授离散数学的过程中，深刻体会离散数学具有学问点多及交互性强的特点，因而在授课过程中不行能把每一个学问点讲细，四平八稳。老师授课应力求“讲思想，讲重点，讲方法，讲体会”，应当充分信任学生的自学实力和探究的潜力，着重培训学生的探究发觉的实力，给学生一个足够大的思想空间，培训学生独立解决问题的实力。由于离散数学的发展目前处于活跃期，许多新的学问正不断补充进来，而且这些学问和现实中存在的问题能够结合，从而要求老师须要不断学习和进修，提高自己的数学修养，来引导学生更好的学习离散数学，为生物信息学相关的其他课程打下一个良好的基础。 参考文献： 1苏建忠，张岩，刘洪波等，组合数学在生物信息学教学中的应用.科技创新导报，2022，02，142。 2袁崇义等，离散数学及其应用.机械工业出版社，2002。 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页