发布时间：2023-12-22 11:28:25
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的生物信息学概念样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
一、追溯生活现象，导入教学内容
生活是一个巨大的资料库，储存着众多的知识宝藏，这些知识宝藏都是以生活现象的形式存在着的，教师应该挖掘生活中与课堂内容有关的一些现象，将它们置于学生面前，并将课堂内容植入其中，让学生更能透彻地对具有理论性的课堂内容加以理解.以“细胞呼吸”这一核心概念的教学为例，教师在进行课堂教学内容导入的时候，可以将生活中的有关现象摆在学生面前，这些在生活当中发生的现象是学生日常所接触的，但由于没有理论知识做支撑，这些现象对学生而言既熟悉又陌生.由于他们对这些发生在周围的现象的缘由不清楚，再加上他们自身受强烈求知欲的支配，使其被该内容吸引，并随着教师一步步的引导，渐入课堂的臻境.例如，在讲解“细胞呼吸”这一概念的时候，教师可以将生活现象作为引线，以提问的方式导入课堂内容：同学们你们知道为什么我们每天都离不开一日三餐吗？起初，学生认为这一问题很简单，显然是为了填饱肚子，补充身体所需的能量.“那么我们吃下去的食物又是如何转变为自身的能量的呢？”面对这一问题，在场的学生哑然.然后教师再进行新课导入，“要想了解能量转变的过程，我们首先就要揭开'细胞呼吸'这一面纱.”通过教师这一顺势的引导，学生就会注意力集中，听教师将谜底一步步揭开.细胞呼吸是在细胞内，生物体内的有机物经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其他产物，并且释放能量的总过程.
二、问题情境创设，学生自主探究
一个问题的产生又会牵引出一系列的问题，形成问题的连环扣.而对于这些问题来说，它们都是以生活作为源头，以生活作为存在的情境，是我们常常接触到，既熟悉又陌生的问题现象，对我们的生活起着重要的影响，可以说，它是组成生活的一部分，这就决定了它的可探究性.在生物课堂教学中，教师要利用这一点，创设有效的问题情境，让学生通过自主探究，进一步深刻地了解生活，走进生活.
对于“细胞呼吸”这一概念而言，在生活中我们常常会接触到.它是生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其他产物，并且释放能量的总过程.从细胞呼吸的方式来看，主要分为两种，一种为有氧呼吸，另一种为无氧呼吸.这两种呼吸方式在生活中各有指涉现象，所以为了更好的研究，教师应该挖掘生活当中潜藏的有关现象，进行循序渐进的提问，并鼓励学生进行自主探究.在生活当中，用于酿酒以及发面的酵母菌是一种单细胞真菌，无论是在有氧还是无氧的情况下，酵母菌都可以很好的生存，而且该菌属于兼性厌氧菌.正因为这种双重的呼吸方式，才便于教师引导学生研究细胞呼吸的方式.关于酵母菌的呼吸现象在生活中比比皆是，例如在日常生活中我们所吃的馒头或者面包，你会发现它们在利用酵母菌之后而变得疏松多孔，这就是酵母菌在发酵的过程中，发生了气体膨胀所导致的.基于这一情景资料，教师可以向同学提出问题，并引导其自主地解决问题.例如教师可以问学生：对于酵母菌来说，它实质上是以怎样的方式来进行细胞呼吸的？其二，发酵时，酵母菌主要产生的是哪种气体？学生根据已有的知识和经验，以及所创设的情境资料，就会针对问题进行假设性回答：如果说酵母菌在无氧以及有氧的情况下都能生存，那么这就说明酵母菌既可进行有氧呼吸，又可以进行无氧的呼吸.其二，既然酵母菌可以用来发面，那么其有氧呼吸的产物可能是CO2.这样一来学生就会对细胞呼吸有一个整体的了解，为以后进一步的学习奠定了基础.
三、分组实验，突破难点、重点
一堂课的知识涵盖量都集中在教学内容难点、重点的设置上，可以说在课堂内容的传授方面举足轻重.对于“细胞呼吸”这节课来说，其重点、难点主要是细胞呼吸的两种方式，即有氧呼吸、无氧呼吸，那么教师就应该去引导学生通过动手实践的方法，进行条件分析，两相比照.还以酵母菌为例，教师可以将学生分成小组，对有氧、无氧条件下酵母菌细胞呼吸产物的种类和含量的差异进行对比.对酵母菌来说，在密闭的情况下才可表现出无氧呼吸，相反，与空气接触便是有氧呼吸.在这两种呼吸方式下，都会产生二氧化碳气体，不同的是在无氧的条件下产生二氧化碳的同时还产生了酒精.
1 农村中学生物学实验教学存在的问题
1.1 生物学实验硬件设施严重滞后
实验室、仪器设备是开展实验教学的物质条件。由于教育经费投入的相对不足，多数学校的生物学实验室建设和装备还停留在教育部Ⅱ或Ⅲ类标准，很多农村中学没有独立的生物实验室，相当部分学校的实验室是利用教室改建的，存在生化共用一室现象，且水电布局不合理或水电难以保证。实验“三室”用房不够或缺少问题比较突出，具有一定的普遍性。
1.2 生物学实验设备缺失严重
按照中学生物新课程标准，农村中学现有的实验设备根本不能满足正常的教学需求，新课标增加的实验仪器基本没有配备，甚至连显微镜配置数量都不足。实验设备老化，原有的仪器设备、药品没有进行必要的更新、补充，如一些学校显微镜的镜筒大多无法固定而下滑，目镜和物镜丢失数量较多，一些模型、标本也损坏严重。旧的实验装备配置已滞后，较先进的仪器以及多媒体设备还未配备。
1.3 领导不重视，教育理念落后
由于中考取消了生物科目，多数农村中学的领导、教师淡化了生物学实验教学，对生物实验教学管理模式仍停留在旧有的认知水平，对实验室的功能定位停留在完成上级评估验收要求，关注的重点是在升学率和考试分数，在师资配备、资金投入方面都不予重视，忽视了生物实验教学在培养学生科学素质环节中的重要作用，凡此种种均在一定程度上阻碍着农村学校生物实验教学的实施和提高。
1.4 生物学实验室管理不规范
一些农村中学生物实验室缺乏规范管理，表现在部分学校实验室仍悬挂的是20世纪八九十年代的实验室管理规则，实验器材布满灰尘，实验试剂长久失效，常用的仪器维护不到位，实验室管理资料残缺不齐。
1.5 生物学实验教学现状令人忧虑
生物学实验开出率在不断降低。表现为：一是农村学校经济困难，经费短缺，投入到实验中的经费自然是能省则省，实验经费得不到落实，实验教学所需的仪器药品没有得到及时补充，不能满足教学需要；二是农村学生比城区学生有更大的生存压力，中考不考生物，做不做实验不会影响升学，师生在思想上不予重视，将生物学列为“副科”，这样，生物学就处于非常尴尬的境地；三是多数农村学校由于没有专职生物实验教师，任课教师自己准备实验，工作量的增加，使得一些老师力不从心，于是一些装备条件较好的学校就改为在多媒体教室让学生看实验演示课件，条件差的学校则取消实验课，甚至有些学校教材内容都无法完成，多数农村学校的学生连最起码的显微镜都没见过。
1.6 农村中学师资力量薄弱，生物教师不被重视
由于种种原因，农村学校中生物教师整体专业水平不高，发展后劲不足，素质参差不齐。初中生物实验教师专职少，多为兼职教师。因此，教师上生物课就是“照本宣科”，对新课程的变化不了解，不会做实验或做不好实验，而生物实验教师很多仅起“保管员”的作用。
据不完全统计，农村中学中具有高级职称的生物教师比例相对较低。由于生物学科在中学学科中处于弱势学科，从而直接影响到教师的评聘、待遇等切身利益，导致很多生物专业的教师改教其他学科或调入城区中学，非生物专业的教师在任教生物学课程中，没有归属感，将其作为一种过渡，没有将精力真正投入到教学中。大中专生物学专业毕业生不愿到农村任教，人才流失严重。
1.7 生物教师自身职业倦怠，不重视实验教学
由于中考取消了生物科目，没有成绩压力，多数农村中学生物教师没用积极性去开设“费力不讨好”的生物课，因此表现为：将学生分组实验改为演示实验；将做实验改为讲实验；将实验现象和结果直接告诉学生；课时内容被压缩，课时严重不足，或将生物课时挪用于“主课”。生物教师忽视自身的学习，没有积极主动地去提高生物学专业知识和专业技能，自身的专业素养和知识储备无法适应新的要求和挑战。
2 农村中学开展生物学实验教学新思路
综上所述，农村中学生物学实验教学的现状令人担扰。我国是一个农业大国，农村中学生的人数占全国中学生总数的70%以上，多数农村学生将来还将在农村为农村生产建设服务，因此实施素质教育的重难点在农村中学。如果教育行政部门和学校领导思想上不重视，不采取有效的措施切实加以解决，必将影响素质教育的实施，影响到为高一级学校输送合格的新生和为本地经济建设培养高素质的劳动者。因此，寻找一条适合农村中学实施素质教育、提高教育教学质量的路子，是各级教育工作者责无旁贷的职责。
2.1 改善实验条件，逐步加强生物学实验室的建设
新课程背景下，生物教学更加重视培养学生的实验探究能力，对生物实验室装备的要求也随之提高。针对现有的实验教学设施与教育发展要求不相适应的情况，为更好地适应新课程教学，要实验教学的物质基础建设进一步加强，完善实验教学设施。随着基础教育的发展和国家对教育的重视不断提高，我国基础教育经费投入的总量在大幅度上升，学校实验教学的硬件条件会不断完善。要积极争取教育主管部门的重视和支持，采取上级拨一点，学校自筹一点，解决实验经费不足或没有实验经费这个难题。在管好、用好现有实验室及实验设备的基础上，有计划地分批进行配套建设，逐步改善实验条件，科学添置设备，优化实验室资源配置及应用，为实验教学提供优质服务。
2.2 改变教育观念
新教材增加了大量的生物学实验，这对农村中学现有的师资和设备等教学资源提出了更高的要求，特别是办学条件和办学观念一直相对落后的广大农村中学，将面临新的困难和挑战。农村中学应扭转应试教育观念，立足于农村实际，从有利于学生终身发展的高度来认识实验教学的重要性，充分认识到生物学实验在培养学生的科学素养和科学探究能力上不可替代的作用，转变过去重知识传授，轻技能和能力培养的做法，努力创造条件，开展实验教学，使实验教学真正成为生物学的一种基本的教学形式。
2.3 加强师资队伍建设，提高生物教师素质
教师是学校教育的灵魂，因此，教育机构和学校领导要重视师资力量的建设，一应建立健全农村地区生物教师“留得住、在得长”的保障机制，在职称晋升、评优加薪等方面，优先考虑在欠发达地区中长期任教且表现突出的教师，以鼓励广大生物教师在欠发达地区扎根。二应建立健全经济欠发达地区教师后备人力资源补充机制，重视从源头上提升欠发达地区生物教师队伍素质，制定相关政策，加大政策倾斜，积极鼓励和吸引优秀大中专毕业生到欠发达地区任教，不断优化教师队伍。只有采取措施切实提高教师队伍素质，才能使农村地区素质教育步入良性发展的轨道。三应建立健全农村地区生物教师培训机制，鼓励生物教师在职进修。采取集中培训、示教观摩、网络学校等多种形式，为欠发达地区生物教师提供免费优质培训。加强骨干生物教师队伍建设，培养学科带头人，加强校本培训，提高生物教师的整体素质。
2.4 加强生物学实验室管理，配备专职生物实验教师
生物实验教师是学校实验教学必备人员，是保证开展好生物实验教学的关键因素之一。有关部门要解决生物实验教师队伍比较混乱，师资配备较差，流动性大，生物实验技能薄弱等问题，配备专职生物实验教师并落实相应的待遇，定期对其进行专业培训，提高他们的业务水平，这样才能有效地实施生物实验教学工作。
2.5 发挥农村中学在生物教学方面的优势，开展好生物实验教学工作
据调查，教师本身对农村中学生物实验教学重视程度不够也是影响农村生物教学开展的一个重要原因。因此，要树立新的理念，立足农村实际，发挥农村中学在生物教学方面的优势，培养师生将实验作为一种习惯，切实开好生物实验课。
1）开发与利用低成本的农村生物实验资源。农村中学虽然在实验教学硬件上相对落后，但却拥有得天独厚的自然资源，生物取材比较方便。农村学生由于长期和大自然亲密接触，有关农业生产、生活的经验比较丰富，动手能力较强，因此，生物教师应克服困难，立足当地经济发展的需求，充分利用现有的设备，调整教学结构，开发与利用生物低成本实验资源，开展第二课堂教学活动，让更多的学生学习和掌握实用性较强的、对振兴当地经济有利的生物学知识，在实验教学中大力推进素质教育，提高学生的综合素质。
如学习植物花的形态结构、植物的扦插、栽培技术等，就可带学生到当地的果园去观察、实践。发动学生到野外采集，进行植物的识别、植物标本、叶脉书签的制作，也可开展农业生产、气候环境、生物多样性的探究活动。走出教室，以草原、丘陵、平原、山地为课堂，取法大自然为教材，开展活教育，培养真性情，激发真兴趣。给学生创造与自然密切接触的机会，寓教于乐，让学生对生命有更深入的了解和认识，于潜移默化中开展生物学教育。
2）开发具有农村特色的校本实验课程。自编乡土教材，创造性地开发一些有利于学生今后开展生产实践的生物技术实验内容。一可选择与学校条件相符的内容进行教学，二可根据地方的生产特点开发相应的校本实验课程，如“小麦的田间管理”“果树的嫁接与管理”“生态养殖实验”等。农村中学应以新课改为契机，充分体现“注重与现实生活的联系”的新课程理念，致力于校本生物学实验课程资源的开发，使学生的学习内容贴近生活和社会实际，从而激发学生学习生物学的兴趣和积极性，办出农村生物实验教学的特色。
3）创建生物实践园地。充分利用农村无法比拟的生物资源，根据区域特点，师生动手，创造条件，变弱势为优势，开辟诸如花卉区、蔬菜区、果树区、动物饲养区等生物实践园地，利用园地的材料，既解决了实验经费短缺的问题，又锻炼了学生的实践能力。学生在实践中拓宽了知识视野，培养了自主探究的能力，起到了事半功倍的效果。
4）开展学校与当地的互动合作，为当地经济建设培养后备人才。教育的本质是培养合格的社会公民。农村中学生有近半数的人将来可能从事农业生产，因此，结合当地农业生产和实际生活，重视挖掘当地的教育资源，充分拓展探究式、体验式教学的生命力。可设置一些技能型实验，如葡萄酒的制作，食用菌的培养、区域特产的种植、养殖场、大棚菜等生物技术实验。结合课程内容，向劳动者学习实用技术，如在讲“光合作用”时，介绍大棚菜通光面积和光照时间；讲“植物的矿质营养”时，介绍小麦、玉米等所必需的矿质元素，怎样合理施肥等。变单独的为教学而实验为与当地经济发展相结合，引导学生学习传统生物技术的原理和操作方法，加深理解现代生物技术，解决生活中的问题，体验成功的快乐，提高学习兴趣，树立爱家乡的观念，为新农村建设培养新型技术型人才。
5）开展自制教具活动。充分发挥师生的主观能动性和聪明才智，利用一些日常生活物品或废弃物，积极开展自制教具活动，如利用木工的边角废料，自制植物标本夹、昆虫标本盒、接种箱；开展植物标本采集制作和植物组织培养实验；利用废弃的透明饮料瓶，开展生态瓶的制作实验；无色透明的罐头瓶可代替标本瓶；利用家禽、允许采集的鸟类等可制作解剖、浸制、剥制标本；利用地方特色材料如秫秸、粘土等，制作生物教学所需的教具等。这些活动既可以培养学生的创新能力和热爱自然的科学素养，又可变废为宝、节约资源，培养可持续发展的科学理念。
参考文献
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生物信息学 生物科学 实践教学
生物信息学作为一门新兴的交叉性学科，综合生物学、计算机科学和信息技术试图，从大量数据中寻找具有指导和开创性价值的依据，为生命科学研究提供必要的、有效的系统模拟和信息预测结果。目前，生物信息学在生物医学、生物工程、植物学、动物学、生态学、遗传学、制药和高科技产业领域中的应用越来越广泛，产生巨大的影响力和推动力。
一、生物信息学在生物科学领域的作用
生物科学是研究生物结构、功能、发生和发展规律，及其与周围环境关系的科学。在分子生物学技术突飞猛进的发展过程中，生物科学从传统的个体及群体表征研究逐步演变为内在分子机制的研究，随着基因测序技术的发展，生物科学领域的研究不仅聚焦于生物个体的内在分子机制，同时还从大量的生物个体的基因数据中获取和解析生命的本质和规律，并以此尝试对生命过程进行干涉和改造。而在获取、解析、干涉和改造的过程中扮演重要角色的就是生物信息学。
生物信息学是在生物科学领域各个学科发展的过程中逐步产生的一门综合性学科，该学科在生物科学领域的应用极为广泛。目前，植物基因组研究取得了重大进展，水稻、大豆、小麦等农作物的遗传图谱、基因序列、基因组注释已公布于美国国立生物技术信息中心（NCBI）的生物信息数据库中。利用生物信息学的相关方法和技术能够对这些数据进行查询、统计和分析，从而更好地理解和认识植物基因组的功能，指导后续的科学研究和生产应用。传统的生物学分类方法已经鉴定及分类了成千上万的物种，但是随着生物科学的发展和认知，越来越多的物种在遗传进化上的分类依据较为模糊，而利用生物信息学结合传统的分类学可以更好的研究生物类群间（植物、动物、微生物等）的异同性、亲缘关系、遗传进化过程和发展规律，这在当今的生物分类学中应用日趋广泛。生物信息学还可以综合利用数学、统计学和计算机等学科对生态系统进行模拟和计算分析，探索物种间基因流动的本质，揭示生态系统的物质和能量循环规律，从而为找到决定生态系统平衡和稳定的根本因素提供重要的依据，帮助生态系统平衡的恢复。此外，通过生物信息学技术构建遗传工程菌，降解目标污染物的分子遗传物质，从而达到催化目标污染物的降解，维护生态环境的空气、水源、土地等质量，也是当今生态环境保护的新兴研究方向。
二、生物信息学的学科内容和课程要求
生物信息学主要由基因组学、蛋白质组学、系统生物学、比较基因组学、计算生物学等学科构成，主要涉及的内容有生物数据的收集、存档、显示和分析，体外预测、模拟基因及蛋白质的结构和功能，对生物的遗传基因图谱进行分析处理，对大量的核苷酸和氨基酸序列进行比对分析，确定进化地位等。从生物信息学的概念及其涉及的内容中可以明确生物信息学不是一门独立的学科，所以要求教师在教学过程中掌握多领域的知识和技能，才能较好地把握该课程。
1.高等数学和统计学基础
生物信息学将数学和统计学作为主要的计算理论基础，主要包括数学建模、统计方法、动态规划方法、数据挖掘等方面。此外还包括隐马尔科夫链模型（HMM）在序列识别上的应用，蛋白质空间结构预测的最优理论，DNA超螺旋结构的拓扑学，遗传密码和DNA序列的对称性方面的群论等。因此，在生物信息学教学过程中要求教师具备数学及统计学的计算方法的基础知识，能够利用牛顿迭代法、线性方程回归分析、矩阵求拟、最小二乘法等进行数学建模和计算，从而对基因和蛋白质序列进行比对、进化分析和绘制遗传图谱等。
2.生物科学基础
生物信息学包含的生物类学科有，生物化学、分子生物学、遗传学等基础学科，基因工程、蛋白工程、生物技术等应用学科。根据其课程特点，学生在学习生物信息学课程前需要学习生物化学、分子生物学、遗传学、基因组学、蛋白质组学等基本生物学课程，对于基因序列、蛋白质序列、启动子、非编码区等概念有深刻的理解，同时需要对一些重要的生物学数据库有一定的了解，如美国基因数据库（GeneBank）、欧洲分子生物学实验室数据库（Embl）和日本核酸数据库（DDBJ）等。此外，要求学生能够利用生物学数据库查找基因序列、蛋白质序列、基因及蛋白质结构模型，能够读懂数据库中基因和蛋白质的信息注释，能够计算蛋白质序列的分子量和等电点，能够为扩增特定的基因片段设计引物，能够对特定物种进行系统发育分析等。
3.计算机科学基础
计算机是生物信息学的主要辅助工具，利用生物信息学研究生物系统的过程需要能够熟练使用计算机对大量的生物信息数据进行处理和分析，这主要包括对数据信息进行搜索（收集和筛选）、处理（编辑、整理、管理和显示）及利用（计算、模拟）。所以，学生在学习生物信息学的过程中需要了解和掌握一些常用的生物信息学软件，如BLAST和FASTA序列比对分析软件，Oligo和Primer引物设计软件，VectorNTI、DNASTAR、DNASIS等综合分析软件。此外，学生还需要学习和掌握一些常用的计算机语言，如正则表达式、Unix shell脚本语言和Perl语言。
利用生物信息学在处理和分析海量生物数据的过程中，计算机软硬件资源需要配合处理分析软件的运行，因此要求计算机操作系统使用Unix和Linux操作系统，这些操作系统需要大量的操作命令进行输入执行过程，对于经常使用Windows操作系统的学生来说是一个较难跨越的障碍。
三、生物信息学课程教学中存在的问题
目前国内大多数高校的生物信息学教学采用传统的教学模式，即以课堂式的理论教学为主，缺乏必要的实践教学。理论教学模式固定、教学方法单一、教学内容狭窄，通常是介绍性、科普性的课程，甚至作为公选课程。少数高校开展生物信息学的实践课程教学，但多以验证性实验为主，缺乏和专业相适应的综合性、设计性实验，而开放性实验更无从谈起。
1.教学模式固定单一
生物信息学在内容层面涵盖诸多学科领域，注重应用性和实践性。然而，目前大部分高校把生物信息学作为一门孤立的课程，这导致教师需要将大多数课程内容压缩到一门课程进行教学，在有限的教学时数下灌输大量内容，增加了学生学习的难度，降低了教学质量。再者，大多数高校仅开展生物信息学的理论教学，忽视实践教学过程，造成生物信息学理论与实践内容的脱节，使学生在学习完理论知识后难以深入理解和吸收，无法将所学的知识应用到后续的工作和学习中，最终未能体现出该门课程的价值。
2.教师专业背景薄弱
作为一门交叉学科，生物信息学的教学要求教师具有较强的数学、生物学和计算机科学背景。然而，目前从事生物信息学教学的教师即便具备深厚的生物学背景，但是多数教师在数学和计算机方面较为薄弱，并不具备完整的生物信息学知识体系，对生物信息学发展趋势也了解不多。在师资缺乏的情况下，院系开设生物信息学课程，教师为了完成教学任务，仅仅在教学中进行介绍性的讲解，在课程考查方式上通过小论文、综述和课外活动等方式完成该课程的学习。因此，无论是理论教学还是实践教学均无法实现该课程大纲的要求，从而影响学生对生物信息学课程的理解和掌握，生物信息学的实践操作能力更无从谈起。
3.实践教学薄弱，专业教材缺乏
生物信息学实践课需要学生在网络环境下用计算机学习NCBI数据库的检索与使用、序列比对分析软件的应用、蛋白质空间结构图视软件的应用、序列拼接软件的应用等。但是目前，大多数高校开设的生物信息学课程多以理论教学为主，实践教学课时非常少或者为零，学生对于生物信息学课程的学习仅仅通过教材上抽象的文字描述进行理解和掌握，这导致学生在理论课中学到的知识无法在实践课中进行验证或操作，严重影响了生物信息学的教学质量，也偏离了教学大纲中强调的重在培养学生实践操作能力的培养目标。
另外，目前还没有适用于生物科学专业的生物信息学教材。国内各大高校使用的教材多为国外教材的影印版或者中文翻译版本，这些教材偏重介绍生物信息学的理论和方法，涉及的实践内容较少，学生需要具有较高的相关知识才能接受和使用这些教材。因此，部分高校在生物信息学教学过程中往往使用自家编写的简化教材，从而造成生物信息学教学内容不统一，教学大纲混乱等情况。
4.实践课程经费不足，实践教学环境落后
当今，许多发达国家都很重视生物信息学的教学和研究，积极开展各种生物信息资源的收集和分析工作，培养大量生物信息学人才，为整个生物学的理论研究及其相关产业创新（主要是医药和农业）提供指导和支撑。国内对生物信息学的关注和认识起步较晚，其发展落后于国际发达国家。国家和高校对生物信息学的教学和科研资金投入力度不大，缺乏必要的仪器设备，生物信息学的实践教学条件得不到保障，比如大多数高校的生物科学专业没有相应的计算机实训室，配套软件也相对匮乏，落后于国际发展水平。
四、生物信息学教学模式改革的探索
1.修改理论和实践教学大纲，编写适用的实践教材
根据当今生物信息学的发展方向，制定和修改理论教学大纲，除了引物设计、基因和蛋白质序列比对、基因和蛋白质结构功能预测等基本内容外，还需添加系统进化树分析、聚类分析、蛋白质互作网络谱图等较为综合的内容。另外，增加实践教学课程比例，充实实践教学内容，结合理论教学内容增加综合性、设计性实验，适当提供科研环境，鼓励开展开放性实验。
目前国内并没有系统的、专业的生物信息学实践教材，因此针对高校生物科学专业方向的特点，联合多学科领域（数学、生物科学、计算机科学）编写相应的生物信息学实践教材，在制定、修改实践教学大纲和编写教材的过程中结合学生的接受能力，由浅入深，多设实例和相关练习，使学生循序渐进的理解和掌握生物信息学的原理和方法，掌握更多的生物信息学工具。
2.紧密联系科研、基于实践问题开展教学
通过实践教学把生物信息学教学与科研有机结合起来，能够促进教学与科研的共同发展。在紧密联系科研的过程中，采用基于问题的教学（PBL）方法，通过实践教学环节，培养和训练学生把所学的生物信息学的知识和方法应用于各种生物科学领域的科研活动中，通过解决实际问题训练学生的实践技能，从而促进教学与科研的双重发展。例如，在生物信息学实践教学中多加入生产和科研中遇到的经典实例，鼓励学生利用相关的生物信息学软件及相关的理论和方法解决问题。学生也可以选择自己感兴趣的课题，利用自己熟悉的、合适的生物信息学软件和相关知识开展课题研究。此外，专业教师在指导学生课题研究的过程中还可以发现理论和实践教学的不足，不断的完善生物信息学理论和实践课程大纲和内容，提高教学质量。
3.开展多学科实践结合的教学模式
生物信息学属交叉学科，包含了不同领域的专业知识和技能，为使生物信息学教学达到教学的目标，该课程教学需要采用多学科实践结合的教学模式。
多学科实践结合的教学模式是指联合不同领域、不同学科、不同专业的课程在教学的过程中结合生物信息学涉及到的知识和技能进行基础性、铺垫性教学。比如，在高等数学和统计学的教学过程中，针对生物信息学的需求，适当增加数学建模、统计方法、动态规划方法、数据挖掘等方面的基础内容，同时，开设实例实践教学，使学生理解和掌握隐马尔科夫链模型，牛顿迭代法、最小二乘法等方法的应用原理和规则；在生物科学专业课程设置上，尤其是实践课程的教学过程中，结合生物信息学涉及的引物设计、序列比对分析、基因及蛋白质结构功能预测等方面开展相应的设计性、综合性、开放性实验项目，使学生了解和掌握基本的生物信息学原理及软件的应用；在计算机科学的教学过程中，应根据生物信息学的需求，开设正则表达式、Perl语言、R语言等课程学习，以及增加Linux和Unix操作系统课程学习，使学生在学习生物信息学前打好坚实的基础。
值得注意的是，生物信息学课程与其他课程的开设时间和顺序需要有一定的探索和评估，对于开设该课程的时间把握是开展多学科实践结合的教学模式的关键因素。过早开设生物信息学则会导致学生在不具备相应学科基础的条件下跨越式的接触生物信息学，无法理解和掌握相关的知识和技能；过晚开设则会使学生学习了相关学科知识和技能后，由于课程衔接不紧，导致在学习生物信息学时出现理解滞后和无法适应的现象。因此，针对不同专业和学科的特点，根据具体情况进行统筹安排，使生物信息学和其他相关学科课程有很好的衔接和过渡，以确保和提高生物信息学的教学质量。
五、结语
生物信息学是现代基因组学时代的开阔者，也是生物科学研究的重要的工具和载体。针对生物信息学的特点，高校生物科学专业课程设置、教学方法、教学模式和教学软硬件等需进行一定的改革，将多学科实践结合的教学模式运用到生物信息学的教学实践中，在提高教学质量的同时将更好的提升学生科研、应用和创新能力。
参考文献：
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论文摘要：研讨式教学模式将研究与讨论贯穿于教学的全过程，有助于调动学生的积极性、加深对知识的理解、增进学习效果。通过确立授课目标、精心设计和组织授课内容、在实践中不断总结经验，在“生物信息学”的授课过程中对研讨式教学模式进行了探索和实践。
论文关键词：生物信息学；课堂研讨；案例分析
21世纪是生命科学的世纪，生物技术飞速发展，生物学数据大量积累。而生物信息学正是在这种大背景下蓬勃兴起的交叉型学科，旨在用信息学方法解决生物学问题。为了培养复合型人才，大力发展交叉学科，国防科技大学（以下简称“我校”）近年来面向全校理工科研究生开设了“生物信息学”选修课程。
“生物信息学”作为新兴的交叉学科，具有融合性、发展性和开放性的特点。融合性是指生物信息学涉及的生物、计算机、数学等多个学科的交叉与融合。从20世纪90年代到现在，该学科发展非常迅速，研究热点发生了数次改变。开放性是指该学科存在大量有待探索和研究的新问题。这些特点一方面为课堂教学提供了大量的主题和素材，一方面也对授课方式提出了较高的要求。经过认真分析，选定研讨式教学作为该课程的主要授课方式。研讨式教学即研究讨论式教学，是将研究与讨论贯穿于教学的全过程。在教师的具体指导下，充分发挥学生的主体作用，通过自我学习、自我教育、自我提高来获取知识和强化能力培养。通过确立教学目标，精心设计和组织教学内容，在实践中贯彻研讨式教学理念和方法，在生物信息学课程中对研讨式教学模式进行了理论探索和实践创新。
一、教学目标的确立
合理的课程目标与定位是决定课程建设成败和教学效果的基础，其主要依据是人才培养需求和授课对象的实际情况。首先，教学对象是研究生，已具备一定的自主学习和创新思维的能力。教师不仅要传授知识，而且要讲解基本的研究方法，让学生具备独立思考问题、分析问题和解决问题的能力。其次，作为军校学生，以后从事的工作可能涉及很多学科方向，展现如何针对一门新的学科方向进行研究的整体思路显得很有意义。最后，考虑到学生不同的知识背景，对于各部分内容的理解程度不同，必须兼顾不同的专业方向，让每个学生都能有所收获。因此，确立教学目标为：介绍生物信息学的基本概念和方法，通过案例分析展现科学研究的基本方法和实践过程。
二、教学内容的设计和组织
1.教学内容的总体设计
确定了教学目标之后，需要对课程的教学内容进行总体设计。参考国内外多所高校的相关课程设置，如北京大学的“生物信息学导论”、中科大的“生物信息学”、中科院的“生物信息学与系统生物学”和MIT的“Bioinformatics and Proteomics”等，发现这些课程主要是针对生物专业的学生开设，侧重于方法学介绍。而我校学生大部分是工科背景，对于统计和机器学习方法有一定基础，重点是了解相关的生物学问题，并应用已有的工科知识去分析和解决这些问题。同时，随着生物信息学的快速发展，研究领域不断扩大，有必要展现该学科的最新进展。
因此，课程内容总体设计上以生物学问题为主线，结合最新的研究成果，对各种计算方法的应用过程进行深入和细致的讲解。在介绍生物信息学的研究现状和生物学基础知识之后，分多个专题详述生物信息学最新的研究进展，各专题在内容上相互衔接，由浅入深，以便学生理解和接受。以问题为导向的课程设计对于启发学生思考，积极参与课堂研讨具有重要作用。
进一步，为了突出部分重点专题及其分析方法，采用案例分析课的形式，针对一些重要问题进行深入探讨。鼓励学生应用所学知识，结合自身的专业背景，通过积极地思考和讨论提出相应的解决方案。案例选择为教师有一定研究基础的开放性问题，一方面介绍已有的研究成果，一方面结合教师的研究体会，通过积极讨论拓展新的研究思路。案例分析课有助于学生更多地参与课堂研讨，对于知识的综合应用和科学研究过程产生切身体会。
2.教学内容的组织
研讨式教学的关键是调动学生的积极性，鼓励学生踊跃地参与课堂讨论，提出自己的观点。通过集中备课，学习和吸取老教师的成功经验，总结调动学生积极性的基本要素，对授课内容进行了认真的组织和编排。
（1）重点突出，详略得当。由于生物信息学涵盖内容非常丰富，有必要对课程内容进行取舍，在保证知识面的基础上，突出授课的重点。减少或删除重要性较低的部分，采用图片和动画等形式对重要的知识点加以强调，以深化学生的理解。只有学生对重点内容理解透彻，才能激发出浓厚的学习兴趣，积极参与课堂研讨，碰撞出智慧的火花。
（2）新颖有趣，实例丰富。在课程内容上应充分体现知识性和趣味性，以丰富的实例展现生物信息学中基本的概念和方法。学生往往关注与日常生活休戚相关的内容，期望能用所学知识解释常见现象，因此实例选择应贴近生活体验。课件中准备了大量的实例，例如，在讲完构建进化树之后，举例说明为什么人类的祖先是从非洲走出来的；在生物代谢一章，通过卖火柴的小女孩的故事阐释生物代谢过程的高效性；在蛋白质结构部分，讨论为什么湿着头发睡觉，头发容易变翘。通过实例分析，增加学生对于所学知识的理解和参与课堂研讨的积极性。
（3）设置思考题，留出想象空间。针对重要的知识点，预先设置思考题，以启发和扩展学生思路。生物信息学作为一门新兴学科，存在大量没有确定结论的开放性问题，有待深入探究。例如“人类与小鼠的基因组差别很小，为什么形态上有那么大的差别”，“生物系统模拟中，是否越复杂的模型越好”。针对这些问题适时地开展课堂研讨，有助于激发学生的学习兴趣，开阔其视野。
三、研讨式教学的开展
在授课过程中，教师应努力营造活跃的课堂气氛，密切观察学生的动向，及时沟通存在的问题，选择合适的时机开展课堂研讨。不断地积累经验，使课堂讨论达到更好的效果。在开展课堂研讨时，尤其应注意以下几点：
1.因材施教
在“生物信息学”课程中，学生的专业背景不尽相同，少部分学生来自生物专业，其他大部分是工科背景，如自动化、计算机仿真和认知科学等。因此，在主题的选择和研讨环节的设计上，应充分考虑到学生的需求和背景知识，发掘大家共同的兴趣点。实践证明，不同的学科背景可以有效地促进交流，提供对于同一问题的不同视角。例如，生物专业的学生可以解释有关生物技术的问题，而仿真专业的学生对于系统的建模方法有深入的理解。有效的课堂讨论，能够促进各种思路的融合，碰撞出灵感的火花。
2.及时沟通
研讨式教学需要教师对授课整体情况有较好的把握。例如，有一章的内容是生物学基础，教师针对这部分内容进行了充分准备，包括大量的图片和动画，并穿插了很多科学家的故事。但授课效果不尽理想，到了预设问题的环节，只有一两个学生参与讨论，大部分学生都一脸茫然。通过及时沟通，发现了两个问题。一是背景知识不够，学生对于预设问题了解不多；二是重要性认识不足，学生认为生物学的基础知识与本课程的学习关系不大。考虑到学生的疑问，对授课内容进行及时调整，进一步强调所学知识对于生物信息学的意义，并通过具体实例激发学生的学习兴趣。在实例的启发下，学生开展了积极的讨论，加深了对于所学知识的认识。开展研讨式教学，应以学生为主体，及时地沟通发现课堂中存在的问题，并相应地调整授课内容。即使教师讲得天花乱坠，如果学生知其然，不知其所以然，也不可能达到好的授课效果。
3.审时度势
课堂研讨开展的时机很重要。例如，当讲到生物信息学概况时，学生反应不是很强烈。而当教师结合自身经验谈研究体会时，学生很有兴趣，表情变得活跃，适合开展课堂讨论。此时，可以组织学生交流学习目的、预期和存在的疑问，以便教师进行有针对性地授课。研讨式教学一方面强调学生的主体地位，一方面要求教师发挥主导作用，密切注意学生动向，发现学生的兴趣点，引导讨论的逐步展开和深入。
4.自主提问
如果教师能够营造出一种轻松愉悦的课堂氛围，学生往往能够主动发问，提出不同观点，而不拘泥于预先设置的问题。实践证明，通过学生自主提问展开的课堂研讨，往往效果更好。在前期铺垫时，启发学生自主思考并积极讨论，分析该领域可能存在的问题和发展方向。当讲到后续内容时，学生有了一定的心理预期，很想了解该领域的研究现状和发展趋势，以验证与预期是否一致。同时，自主提问对于生物信息学研究有很好的推动作用，学生经常能够独辟蹊径，提出全新的思路，拓展研究内容的广度和深度。
5.课堂报告
在授课过程中，鼓励学生结合所学知识选择感兴趣的专题，阅读相关文献并进行课堂报告。由于学生的选题更接近彼此的思维方式，能够反映一些共性的问题，对于扩展思路很有帮助。在报告过程中，教师可适时点评，穿插课堂讨论，以深化学生对问题的理解。课堂报告可以全面地锻炼学生的表达能力、写作能力和创新思维能力，提高学生的综合素质。
关键词：个性化习题；生物信息学；QQ群
中图分类号：G811.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）48-0171-02
生物信息学是生物学、计算机科学和信息技术等支持的，包括存储、组织和生物数据检索的一个现代交叉学科。随着分子生物学和信息技术的不断突破，各种生物数据的获得变得非常容易，但是如何对这些数据进行组织、分析和处理，并从中发掘出能用于解决生物科学问题的信息，成为目前生命科学的难点和热点。生物信息学因此应运而生，其本身不仅是研究现代生物学，也是研究其对工业、医疗等重要领域影响的一门实践性学科（Bloom，2001）。
一般认为，生物信息学主要渗透到统计数学、计算机和生命科学，尤其是生命科学的组学领域（郭丽等，2014），因此在教学中，生物信息学的教学内容往往因学生背景不同而会有不同的侧重。这就需要教师根据学生的背景及知识结构的需求来合理安排教学。本文根据近年来对生物信息学教学的经验，从教学方法、个性化练习题对学生上机的促进及QQ群投票功能在教学中的应用等方面进行了总结，对如何能够提高生命科学学院的学生学习此门课程的兴趣进行了探讨。
一、现代教学方法的利与弊
随着计算机科技的不断进步，教学已经从传统的板书模式进入到现代多媒体教学模式中。多媒体技术应用的初衷是提高学生的参与度，满足教学手段更民主、多元化及个性化的教学目标，其优点为表现力丰富，可以通过动画、视频、图像、音频等效果将抽象难懂的问题直观化。其次，节省了大量的板书时间，同时教师可将教学的重点、难点链接，以益于学生直观地了解并进行思维拓展（张林，2011）。多媒体最明显的一个特点就是教学容量加大，但正是这些优势也伴随相应的问题：（1）重形式而忽视教学内容。很多学校在进行教学管理及评价时，过分关注多媒体课件的形式以及学生的感受，导致有些教师过分注重多媒体的表现形式而忽视了教学的主要内容。（2）教学容量和学生的吸收量之间反差较大。由于教学内容和容量的增大，教师并没有根据授课对象的具体情况合理安排和讲授学科内容，而被动的成了多媒体的播放员和解说员。总之，多媒体教学利大于弊，因而成为教学改革和发展的必然产物，虽有缺点，但不能因噎废食，需通过其他方法来克服弊端才能达到完美的教学效果。
二、个性化习题是学生实践提高的强力推动器
生物信息学是一门实践性非常强的学科，为了加强学生的实践能力，教师要综合应用启发式、运用式及讨论式等多种教学方法来激发学生的兴趣。笔者在课堂实践中，充分发挥个性化习题的作用，将教师的科研渗入到课堂，注重理论与实践相结合，努力提高学生解决实际问题的综合能力。比如，在讲授第五章内容电子克隆部分，此章节目的是通过一段表达序列标签（EST），综合应用Blast、序列比对、步查法等方法查找各种数据库，通过软件的应用进行拼接、预测、去除内含子等方法，最终获得可能的全长cDNA序列并加以注释。在以往的教学练习中，全班同学的任务一样，难以知道学生是否真正掌握所教授的内容，为此，笔者将学生分组，每组自行通过阅读文献获得一条其感兴趣的EST序列，或者利用他们的毕业论文中涉及的EST序列去进行电子克隆练习，通过这种个性化习题的随堂练习，能显著强化学生的计算机应用能力和实践能力，同时也能提高学生在教学中的积极性、主动性和创新性。
三、发挥QQ群的投票功能在教学练习中的作用
生物信息学是一门交叉学科，对于非生物信息学专业的生命学院的学生而言，虽然教学大纲只要求学生掌握一些基本软件的原理及数据库的熟练使用。但是，这需要学生具有扎实的生物化学、遗传学、细胞学及分子生物学的基础知识。比如，在讲授第三章“核酸序列的分析”时，会要求学生利用已知的EST序列去Blast查找与之有同源性的基因组序列，进行序列比对，预测并利用Bioedit软件找出此基因的启动子、终止子和剪接点。这首先要求学生必须明确这些分子生物学的概念，否则在有限的生物信息学课堂上，会变成分子生物学或遗传学的复习课。而课外QQ群就起到了非常重要的交流促进作用。笔者在将QQ群的功能应用到课外教学辅助平台的基础上，充分发掘QQ群的投票及评论功能为教学所用，例如教授第三章前，将课件放到QQ群的文件中，让学生去预习。为激发学生预习的主动性，要求学生在评论中列出对本章的主要知识点或难点，并对课件中涉及的名词进行解释。为进一步加强理解，对投票功能进行设置，相应的对投票选项1、2、3、4分别设置成A、B、C、D，这样教师可根据需要将知识点转化成练习题，以加强学生的学习。同时，也可鼓励学生将一些新的感兴趣的话题或问题置于QQ群。总之，QQ群的投票功能可以成为教师与学生课下交流的一扇窗口，成为生物信息学的一种及时且重要的学习工具。
四、建议与展望
生物信息学是一门新兴学科，但我国无论是在对学科的重视还是发展程度上，与国外都存在一定的差距。在美国，计算生物学国际协会教育委员会一直致力于将生物信息学整合到高中生物教材中，学生在高中即接触生物信息学，而且高校对高中生物信息学的教学提供相应的培训课程和网上资源，生物信息学和其他分子生物学、植物学等一样较早的深入到学生的知识体系中。而我国由于该学科产生的历史较短，课程的开设集中在“985”、“211”重点院校的生物信息学专业，尽管近十年来，各大高校也意识到此学科的重要性，且课程也在逐步在开设，但由于学时短，很多教学仅限于学生掌握基本的数据库的查询。为使生物信息学能在普通院校的生命科学学院能很好的开展，各个高校应建立合适的课程教学内容。虽然近年“生物信息学”课程在各高校纷纷开设，但由于生物信息学是一门发展中的学科，它的理论及内容尚在不断完善与更新中（郭丽等，2014）。因此，对于教材的选择，不能只追逐信息量充足、内容新颖、知识选材前瞻性好的教材（杨娥等，2014）。作为普通院校的非生物信息学专业的本科生，想在较短的时间内（36课时）很好掌握如此大信息量的知识较为困难（刘宏生等，2010）。因此，需要依据学生基础及院校的人才培养目标和现今生物信息学发展的现状建立合理的课程内容体系。另外，由于缺乏合适的专业人才，生物专业的生物信息学的师资力量薄弱，无法建成高水平的教学队伍。因此，加大生物信息学教师的培养力度，建成一支专业的、年龄和知识结构合理的师资队伍，是提高本科院校生物信息学教学的关键问题之一。
参考文献：
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[3]张林，柴惠.现代教学手段在生物信息学教学中的应用[J].新课程研究，2011，（219）：156-157.
在1956年美国召开的首次“生物学中的信息理论研讨会”上人们提出了生物信息学的概念[1]。近几年，随着人类基因组计划(HGP)的迅猛发展，各种数学软件以及生物分析软件的出现，将之前积累的大量不同生物基因序列、蛋白质氨基酸残基序列、不同生物种属之间基因序列、蛋白质以及结构序列的保守结构位点进行整合，并据此建立了庞大的数据库系统。而对于这些数据的分析，必须依靠计算机分析技术的不断发展，所以就形成了一门由生物科学、计算机科学、信息科学、应用数学、统计学等多门学科相互交叉的学科——生物信息学技术[2-4]。
生物信息学的基础是各种数据库的建立和分析工具的发展。迄今为止，生物学数据库总数已达500个以上。归纳起来可分为4大类：即基因组数据库、核酸和蛋白质一级结构数据库、生物大分子三维空间结构数据库，以及以上述3类数据库和文献资料为基础构建的二级数据库[7]。常用生物信息学数据库[8-10]：
European Molecular Biology Laboratory(EMBL)——欧洲分子生物学实验室http：//ebi.ac.uk/ebi_docs/embl_db/ebi/topembl.html
UK Human Genome Mapping Project-Resource Center(HGMP-RC)——英国医学研究委员会所属人类基因组图谱资源中心 http：//hgmp.mrc.ac.uk/default.htm
SeqNet：UK Node of European Molecular Biology Network(EMBNet)——欧洲分子生物学信息网http：//seqnet.dl.ac.uk/default.htm
GenBank——美国国家生物技术信息中心(NCBI)所维护的供公众自由读取的、带注释的DNA序列的总数据库http：//ncbi.nlm.nih.gov/Web/Search/index.html
National Center for Biotechnology Information(NCBI)——美国国家生物技术信息中心http：//ncbi.nlm.nih.gov/
DNA Databank of Japan(DDBJ)——日本核酸数据库http：//ddbj.nig.ac.jp/default.htm
Genome Sequence DataBase(GSD)——美国国家基因组资源中心维护的DNA序列关系数据库http：//seqsim.ncgr.org/default.htm
Online Mendelian Inheritance in Man(OMIM)——在线人类孟德尔遗传数据库http：//www3.ncbi.nlm.nih.gov/Omim/searchomim.html
European Drosophila Genome Project http：//edgp.ebi.ac.uk/default.htm
The Institute for Genomic Research(TIGR)——美国基因组研究所http：//tigr.org/default.htm
The Sanger Centre http：//sanger.ac.uk/default.htm
Swiss Institute of Bioinformatics(Expasy)http：//expasy.ch/default.htm
GenomeNet(Japan)http：//genome.ad.jp/default.htm
Australian National Genomic Information Service(ANGIS)http：//morgan.angis.su.oz.au/default.htm
Bioinformatics and Biology Resources on the Internet http：//aeiveos.wa.com/biology/index.html
List of other Genome Sites http：//hgmp.mrc.ac.uk/GenomeWeb/default.htm
Brunel University Online Teaching Programme http：//brunel.ac.uk/depts/bl/project/front.htm
Whitehead Institute for Biomedical Research(WI)http：//wi.mit.edu/
WICGR(WI/MIT Center for Genome Research)http：//www-genome.wi.mit.edu/
Cold Spring Harbor Laboratory(CSHL)——冷泉港实验室http：//clio.cshl.org/
SMI(Stanford Medical Informatics)http：//www-smi.stanford.edu/projects/helix/
BNL(Brookhaven National Laboratory)——美国布鲁克海文国家实验室http：//genome1.bio.bnl.gov/
Weizmann Institute of Science——以色列魏兹曼科学研究所 http：//bioinformatics.weizmann.ac.il/
中国科学院上海生命科学院生物信息中心(BioSino)http：//biosino.org.cn/
北京大学生物信息中心(CBI或PKUCBI)http：//cbi.pku.edu.cn/
中国军事医学科学院情报研究所 http：//bmi.ac.cn/bio/
1 生物信息学在寄生虫基础研究中的现状
随着HGP的开展[11-12]，人体寄生虫基因组研究也受到了广泛的重视。1993年美国人类基因组研究中心对HGP 作了修订，修订后的HGP 将模式生物基因组列入了HGP的内容[13]，认为通过对较为简单的模式生物基因组的研究，可为人类基因的功能鉴定提供线索，并可从简单的基因组分析入手建立技术积累经验。人体寄生虫是一类结构较简单的单细胞生物如原虫或多细胞生物如蠕虫[14]，是研究模式生物较理想的材料。因此，人体寄生虫基因组计划也已成为人类基因组计划中模式生物基因组研究重要内容之一[15-16]。其中，基因序列测定和新基因的发现是人体寄生虫基因组计划的首要任务。目前应用生物信息学对下列人体寄生虫基因组进行了研究[17-18]：
1.1 恶性疟原虫 基因组计划开展较早，研究表明恶性疟原虫的基因组大小约30Mb，含15000～17000个基因。在GenBank 中已记载的恶性原虫5031个基因顺序资料中，有3755个为抗原/蛋白质的编基因序列。
1.2 利什曼原虫 基因组大小约为35Mb，通过构建利什曼原虫不同时期特异性cDNA文库和长片段基因组文库，已经获得了2000多个EST 序列。
1.3 美洲锥虫 基因组大小为55 Kb，已建立了标化cDNA 文库，BAC 文库和YAC 文库。现已完成了7000个EST序列的测定，3号和4号染色体序列已测定。
1.4 丝虫 基因组大小为100Mb(以马来丝虫代表)，至目前为止，在GenBank 中EST 序列已达到16500个，鉴定出新基因6000个，占预测基因总数的1/3。
1.5 硕大利什曼原虫 已有约500个EST 序列进入数据库，均是从含有引导序列的全长cDNA的5端测出的序列，对利什曼原虫的目标是测出至少1500个新序列。
1.6 血吸虫 基因组大小为270 Mb，估计基因数为20000个。血吸虫基因组计划始于1995年，早期研究工作主要是新基因的发现和绘制低分辨率的物理图谱。目前在GenBank中已有的血吸虫基因EST序列超过45900条，3500 个新基因已被鉴定，占基因总数的15%。
2 生物信息学在包虫基础研究中的应用前景
包虫病是一个世界性的流行病，其防治工作倍受各国研究者重视。包虫生活史复杂，同一包虫的不同种株，以及在同一种株的不同发育阶段，不同组织，甚至随着环境的改变，其基因表达变化很大。目前有关包虫的研究还不是很多，研究资源主要集中于研究包虫单个基因的序列及其功能，随着后基因组时代的发展，以及生物信息学的兴起，包虫的研究将从单个基因和功能向全基因组和功能研究转变，从局部向整体转变，从而使有目的地大规模研究疫苗和药物相关基因成为可能。
目前，应用生物信息学在对血吸虫的基础研究中取得了很大的进展。这便给了我们一个提示，可以应用生物信息学对包虫进行基础研究。首先，可以通过生物信息学的相关网站得到目前已知的包虫的基因或蛋白序列。目前报道包虫的核酸序列共11106条[美国国立生物技术信息中心(NCBI)数据库]，见下表：
核酸序列线粒体
内核酸线粒体
外核酸总核酸
序列数Nucleotide5625321097相关EST01000210002GSS077 之后可以通过生物信息学相关工具做以下工作[19]：
2.1 基因功能预测 一个新基因得到后，接下来的工作就是寻找该基因的功能。序列同源比较是预测基因功能的第一步。利用同源比较算法，将待检测的新基因序列从DNA和蛋白质序列数据库中进行同源检索后，就可以得到一系列与新基因同源性较高的基因或片段。这些基因和片段的已知功能信息就为进一步分析新基因功能提供了具有相当参考价值的导向。最主要的生物学数据库是核酸、蛋白质序列数据库及其三维结构数据库[20]。
2.2 寻找蛋白质家族保守序列 通过同源检索，寻找新基因中包含的该蛋白质家族的保守序列，为进一步深入研究其功能作好准备。多重序列同源比较，被用来寻找基因家族或蛋白质家族中的保守部分[21-22]。由于保守部分常常与家族成员的功能密切相关，蛋白质家族数据库能够帮助科学家更好地认识基因的功能。最具代表性的蛋白质家族保守序列的数据库有PRINTS、BLOCKS、Sbase 和Prosite等。这些数据库可以帮助我们把新基因所属的蛋白质家族及其保守部分找出来，并提供该家族其他成员的结构和功能信息[23]。
2.3 蛋白质结构的预测 如果一个可能的新基因通过同源检索后没有同源性，就成为孤独基因了。孤独基因可以通过结构同源比较，寻找结构同源的基因或直接预测其高级结构来推测其可能的功能。有很多蛋白质高级结构数据库提供结构同源比较的检索[20]。
目前，在后基因组时代，研究者们面对的不仅是序列和基因，也有越来越多的完整基因组。对不同种株包虫基因组之间的比较性研究很可能会得到大量有用信息，而对同一种包虫生活史不同阶段基因组的比较性研究可能会使人们对于该物种的认识更加深入。因此，随着生物信息学的迅速发展和后基因组计划的深入，包虫的基础研究必将得到极大地发展。人们能够期望从对基因和基因的生物学功能研究着手，发现更有效的抗包虫的药物靶位或疫苗[24-25]，并为彻底揭开包虫的奥秘以及有效的治疗与预防包虫病打下基础。
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【关键词】 基因组学;教学改革;CAI课件;蛋白质组学
生命科学是21世纪学科发展的主流，人类的医学史证明了仅依靠单一学科，如：细胞学、发育学、肿瘤学、人类遗传学或分子生物学难以完成人类对自身的认识和保护。人类基因组学的产生和人类基因组计划（human genome project， HGP）的完成，使得人类能够对生命现象进行系统和科学地认识，揭示疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象。本科生通过对基因组科学与人类疾病课程的学习，能够了解什么是基因组科学，其主要研究方法和手段，如何从基因水平认识疾病、诊断疾病和治疗疾病，为今后更深入地在临床上应用这些知识为患者服务或是继续更深入地进行理论研究奠定基础。
1 课程改革的特点
弥补本科生对于生命科学，特别是基因组科学与人类疾病关系的认识，提高学生的科研能力，为将来的研究生阶段的学习打下基础，或是对于走上临床认识疾病、治疗疾病有促进作用。本课程是我校在本科生中新开设的一门选修课，本课程的开设得到了学校有关领导的高度重视，经多次论证和在学生中征求意见，学生的反响强烈，因此可以看出本科生对于本课程有极大的兴趣，期望通过老师的讲授能对于人类疾病从基因水平有全新的认识，对自己 的科研能力有一定的提高。
2 教学研究探索的几个方面
2．1 更新教学内容 课程讲授是当前生命科学中前沿领域的热点问题。主要课程安排如下：前言；人类基因组计划与DNA测序（包括基因组测序的发展、方法、DNA测序的规模化与工业化）；cDNA测序和基因表达谱的研究（包括cDNA文库的构建、全长cDNA的克隆、基因表达谱的概念及其在医学应用中的意义）；人类基因组DNA序列变异及其分析方法（包括人类基因组序列及其变异、基因组序列变异检测的常用方法及基本原理、突变检测在识别疾病相关基因中的应用）；基因治疗（包括基因转移和基因治疗的早期历史、基因治疗的现状、遗传型基因治疗、表遗传型基因治疗、基因治疗的问题与展望）；基因工程技术（包括理论依据、基因工程技术的内容—目的基因获取、克隆、表达、基因工程技术在临床医学中的应用现状）；生物信息学（包括生物信息学的概念、产生的背景、生物信息学的研究现状与发展趋势、生物信息学在医学领域中的应用）；蛋白质组学（包括蛋白质组学的概念及其在生命科学研究中 的意义、国内外相关研究动态、蛋白质组学研究发展展望）；生物芯片（生物芯片的原理、种类及在医学领域中的应用）；生物安全（包括生物安全的概念及含义、转基因生物的安全性、转基因动物及其产品的安全性、转基因食品安全性、医药生物技术及其产品的生物安全、国内外生物安全法规及管理）等内容。
2．2 本课程将采取理论与实验相结合的教学方法 鼓励学生敢于提出问题，独立思考问题，老师与学生共同参与教学内容。根据学生人数安排一定的动手操作实验的课程［1，2］。
2．3 采用多媒体教学形式，加深学生的理解 一方面，可以加深同学的理解能力；另一方面，对于条件不允许的实验，学生可以通过多媒体的形式了解实验过程［3］。
2．4 将科研的思路、科研的方法融入教学之中，提高学生的科研能力 课堂教学中和课下作业安排一定量的文献检索、文献翻译阅读、科研方法设计、预测实验结果等内容。
2．5 改革考试形式 采取闭卷笔试与课下查文献、答题相结合的形式。
2．6 改革课程用教材 重新更新编写适合本科生参阅并适合当前基因组科学最近发展的教材，并计划出版发行。
3 教学效果的学生评价
听取学生反馈意见分为3种形式。
3.1 采用不记名问卷的形式反馈学生意见 问卷内容包括实验内容的安排、教师授课质量、希望的授课内容方式、感兴趣的实验内容等等。
3.2 建立学生公共信箱 一方面可以将某些授课内容、习题、思考题等通过公共信箱让同学下载，另一方面学生可以将公共信箱作为与老师的互动平台，及时反馈对课程提出的建议和意见，老师定期浏览信箱，及时调整课程安排。
3.3 整学期课程进行中期和结课前安排两次学生课堂讨论 讨论时间20min左右，及时反馈信息，提高理论与实验教学质量。
总之，本科生的基因组科学与人类疾病课程是一门较新的课程，在诸多方面需要进行改革探索，以适应当前生命科学发展的需要并满足学生汲取新知识的需要。
【参考文献】
1 常冰梅，王惠珍，张悦红.医学七年制生物化学教学方法探索.山西医科大学学报(基础医学教育版)，2005，(6):37.
关键词：生物信息学；高中教学；编程
高中教材必修二的《基因的表达》这一章节中就介绍了有关生物信息学的概念和一些应用的实例。在这个内容的学习过程中，学生表达出强烈的兴趣。特别是当笔者提到需要编写程序时，学生感觉特别高深，但又表达出强烈的学习兴趣，愿意学习这个内容。经过和学生们再三思考讨论后，笔者发现Excel软件具备一些这样的功能。这个软件学生在通用技术上学习过，并且它自带了一款入门时简单易学的编程软件VB，所以这就为实验的开展打下了基础，我们所要做的就是将生物语言转化成计算机语言。
1.内容确定
我们选择高中教材必修二的《基因的表达》这部分知识，因为它和信息学更容易衔接。最后确定用于编程的生物学相关内容：（1）判断某序列是否为DNA序列；（2）将DNA序列转化成RNA序列；（3）将RNA序列翻译成蛋白质序列。
2.程序编写和调试
2.1软件选择
Excel2003版本。先将版本安全性调低，有利于宏的运行。方法：选择工具―宏―安全性（调低）。再打开Excel自带的程序编辑器，方法：选择工具―宏―VB编辑器。
2.2程序的编写
2.2.1判断某序列是否为DNA序列
设计思路：生物学原理是，如果序列中的字母不是A、T、C、G，则这个序列不是DNA序列。
2.2.1将DNA序列转化成RNA序列
设计思路：生物学原理是碱基互补配对原则，程序语言实现―字母的转换A-U，U-A，G-C，C-G。
2.2.3将RNA序列翻译成蛋白质序列
设计思路：生物学基础是蛋白质的密码子表。如果有AUG序列则翻译开始，如果出现UAA、UAG、UGA序列，则翻译终止。其他情况则根据密码子表逐一翻译。
最终通过一系列的编写调试，这三个程序编写成功。具体程序见附录1。并且举例验证其不光能够运行，同时也符合生物学原理，验证过程见附录2。
3.实验总结
学生参与这个实验后，对学科之间的交叉有了直观、深刻的认识，并切实提高了对学习的浓厚兴趣。他们在总结讨论表示：原本以为Excel已经很精通了，不曾想到这么简单的东西还可以用来做这么深奥的学问，由此带来的震撼和体会特别巨大。他们深刻地感到，知识不再是为了应付考试而存在的抽象空洞概念，而是可以切切实实用于解决问题的工具。同时，由此带来的学生课堂学习态度的变化非常明显，教师们明显感觉到学生上课过程中眼中带着对知识的渴求。
笔者对这个实验带来的这些意外惊喜效果也感触颇深。教育是一门艺术而不是技术，它完成的质量的高低，取决于教师付出多少努力和心血。切实地去思考去做去完善自己的教育理念，一定会比单纯地说教更能取得良好的效果。
[附录1]
1.判断某序列是否为DNA序列
Private Function TX（DNA）
Dim a， i As Integer；Dim B， c As String
a = Len（DNA）；B = UCase（DNA）
For i = 1 To a
If Mid（B， i， 1） =“A”Or Mid（B， i， 1） = “T” Or Mid（B， i， 1） = “C” Or Mid（B， i， 1） =“G”Then
Else：Exit For
End If
Next i
If i = a + 1 Then
c =“是基因序列”
Else：c =“不是基因序列”
End If
TX = c
End Function
2.将DNA序列转化成RNA序列
Private Function Trc（DNA）
Dim a， i As Integer；Dim B As String
a = Len（DNA）；B = UCase（DNA）
For i = 1 To a
If Mid（B， i， 1） =“A”Then
Mid（B， i， 1） =“U”
ElseIf Mid（B， i， 1） =“T”Then
Mid（B， i， 1） =“A”
ElseIf Mid（B， i， 1） =“C”Then
Mid（B， i， 1） =“G”
ElseIf Mid（B， i， 1） =“G”Then
Mid（B， i， 1） = “C”
End If
Next i
Trc=B
End Function
3.将RNA序列翻译成蛋白质序列
Private Function Trs（RNA）
Dim a（64）， B（64） As String；Dim d， e， f， i， j， k， l As Integer；Dim P， Q， R As String
a（1） = “UUU”：B（1） = “-F-”；
a（2） = “UUC”： B（2） = “-F-”；
a（3） = “UUC”：B（3） = “-L-”；
a（4） = “UUC”：B（4） = “-L-”；
a（5） = “CUU”：B（5） = “-L-”；
a（6） = “CUC”：B（6） = “-L-”；
a（7） = “CUA”：B（7） = “-L-”；
a（8） = “CUG”：B（8） = “-L-”；
a（9） = “AUU”：B（9） = “-I-”；
a（10） = “AUC”：B（10） = “-I-”；
a（11） = “AUA”：B（11） = “-I-”；
a（12） = “AUG”：B（12） = “-M-”；
a（13） = “GUU”：B（13） = “-V-”；
a（14） = “GUC”：B（14） = “-V-”；
a（15） = “GUA”：B（15） = “-V-”；
a（16） = “GUG”：B（16） = “-V-”；
a（17） = “UCU”：B（17） = “-S-”
a（18） = “UCC”：B（18） = “-S-”
a（19） = “UCA”：B（19） = “-S-”
a（20） = “UCG”：B（20） = “-S-”
a（21） = “CCU”：B（21） = “-P-”
a（22） = “CCC”：B（22） = “-P-”
a（23） = “CCA”：B（23） = “-P-”
a（24） = “CCG”：B（24） = “-P-”
a（25） = “ACC”：B（25） = “-T-”
a（26） = “ACA”：B（26） = “-T-”
a（27） = “ACG”：B（27） = “-T-”
a（28） = “ACU”：B（28） = “-T-”
a（29） = “GCU”：B（29） = “-A-”
a（30） = “GCC”：B（30） = “-A-”
a（31） = “GCA”：B（31） = “-A-”
a（32） = “GCG”：B（32） = “-A-”
d = Len（RNA）：P = UCase（RNA）
For i = 1 To d
Q = Mid（P， i， 3）
If Q =“AUG”Then
l = l + 1
ElseIf （Q =“UGA”Or Q =“UAG”Or Q =“UAA”） And l 0 Then
Exit For
End If
If l 0 Then
For j = 1 To 64
If a（j） = Q Then
R = R & B（j）：i = i + 2
End If
Next j
End If
Next i
If l = 0 Then R =“无起始密码子”
Trs = R
End Function
[附录2]
1.打开Excel 2003选择工具―宏―安全性（调低）
2在左侧工程-VB Project窗口空白处右击―插入模块
3.将附录一中的程序复制粘贴于此处
4.测试过程
（1）判断某序列是否为DNA序列
Excel的单元格A1中输入的是DNA序列；A2单元格输入的不是DNA序列
在C1单元格中输入=tx（a1）；C2表格中输入=tx（a1）
（注：TX是我们编写的宏程序代码）
测试结果成功，能够判断其是否为DNA序列，如果是则输出“是基因序列”，否则输出“不是基因序列”。
（2）将DNA序列转化成RNA序列
如果经过1步骤测试是DNA序列，我们可以将它翻译成RNA序列
A1单元格中输入DNA序列，我们在E1单元格输入=trc（a1）
结果E1单元格返回代码值是转录后的序列，并且测试结果符合我们生物学原理
（3）将RNA序列翻译成蛋白质序列。
A1单元格中我们输入的是有起始密码子和终止密码子的RNA序列
A2单元格中我们输入的RNA序列没有起始密码子
在A4单元格中输入=trs（a1）；在A5中输入=trs（a2）
测试结果成功，并生物学原理：A4中输出的是序列翻译后的结果，A5则输出“不存在起始密码子”。
参考文献：
