發(fā)布時(shí)間：2019-12-04所屬分類：教育職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：結(jié)合近年來(lái)國(guó)家對(duì)教育教學(xué)領(lǐng)域要求進(jìn)行創(chuàng)新改革時(shí)間的政策，從生物科學(xué)專業(yè)的現(xiàn)況與實(shí)際存在的問題等方面進(jìn)行了探索，發(fā)現(xiàn)生物信息學(xué)的研究范圍囊括了生物化學(xué)、基因工程、遺傳學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)等大量的應(yīng)用性極強(qiáng)的學(xué)科，本文從生物信息學(xué)課程內(nèi)容與要
摘 要：結(jié)合近年來(lái)國(guó)家對(duì)教育教學(xué)領(lǐng)域要求進(jìn)行創(chuàng)新改革時(shí)間的政策，從生物科學(xué)專業(yè)的現(xiàn)況與實(shí)際存在的問題等方面進(jìn)行了探索，發(fā)現(xiàn)生物信息學(xué)的研究范圍囊括了生物化學(xué)、基因工程、遺傳學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)等大量的應(yīng)用性極強(qiáng)的學(xué)科，本文從生物信息學(xué)課程內(nèi)容與要求及現(xiàn)狀進(jìn)行分析，為生物科學(xué)專業(yè)不斷前行指明了方向。
關(guān)鍵詞：生物信息學(xué);生物科學(xué);教學(xué)模式;創(chuàng)新改革
一 生物科學(xué)專業(yè)的現(xiàn)狀
21 世紀(jì)是生物學(xué)的世紀(jì)，生物學(xué)在上世紀(jì) 90 年代開始突飛猛進(jìn)，從人類全基因組的測(cè)定，到動(dòng)植物基因組等各類基因組學(xué)的研究與發(fā)展都讓生物學(xué)在當(dāng)今社會(huì)中有著舉足輕重的地位，這個(gè)領(lǐng)域也成為目前許多 985 高校、科研單位產(chǎn)生大量的科研成果與培養(yǎng)高端人才的熱門領(lǐng)域。很多的高校也紛紛為生物科學(xué)級(jí)相關(guān)專業(yè)擴(kuò)招，然而，相對(duì)于生物學(xué)和生物專業(yè)的熱門，生物科學(xué)畢業(yè)生的就業(yè)率卻很低 [1]。生物科學(xué)專業(yè)是一門融合了生物、化學(xué)等多學(xué)科融合的專業(yè) [2]，對(duì)應(yīng)的就業(yè)面相對(duì)于其他專業(yè)應(yīng)該是更為廣泛的。然而，在實(shí)際情況中，大部分本科畢業(yè)生接觸到的實(shí)習(xí)單位以及招聘單位，通常為飼料場(chǎng)、小型制藥公司等技術(shù)含量較低的單位，工作環(huán)境和前景都不能滿足畢業(yè)生的要求，相反，生物學(xué)領(lǐng)域的各種生物科技技術(shù)公司的數(shù)量卻在不停的增長(zhǎng)，并且大多數(shù)公司地點(diǎn)位于一線或二線城市，能夠提供的工作崗位也越來(lái)越多，這樣的情況與生物科學(xué)專業(yè)的就業(yè)率顯得格格不入。
二 生物信息學(xué)——曙光
生物信息學(xué)是一門交叉學(xué)科，包含了數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息統(tǒng)計(jì)學(xué)等實(shí)際應(yīng)用性極強(qiáng)的專業(yè)，對(duì)已有的、正在研究的數(shù)據(jù)進(jìn)行理論上的加工、處理、解釋、儲(chǔ)存等操作，進(jìn)一步完善生物學(xué)體系。隨著各種基因組學(xué)的蓬勃發(fā)展，生物信息學(xué)的研究體系已經(jīng)越發(fā)的成熟，并積累了大量的科研數(shù)據(jù)，是目前生物學(xué)領(lǐng)域種最為中堅(jiān)的潮流。國(guó)際上一流的高校早已開始了生物信息學(xué)人才培養(yǎng)，但是國(guó)內(nèi)大多數(shù)高校仍然無(wú)視生物信息學(xué)的發(fā)展，要么僅僅開設(shè)選修課，但多數(shù)沒有任何相關(guān)的培養(yǎng)方案。傳統(tǒng)的生物學(xué)使用各類實(shí)驗(yàn)來(lái)解決和研究各種問題，自從 PCR 技術(shù)誕生以后，生物學(xué)家又可以通過(guò)獲取不同的基因之后，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)的手段來(lái)處理問題，但是自從基因組學(xué)的研究方式和手段在全球普及之后，生物學(xué)家已經(jīng)可以獲得全部的基因，并有成熟的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)更新、維護(hù)這些基因數(shù)據(jù)，所以 21 世紀(jì)的生物學(xué)應(yīng)該是全新的生物學(xué)，新生物學(xué)的不同在于，應(yīng)該先基于這些數(shù)據(jù)從理論出發(fā)，然后回到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 [3]。生物信息學(xué)正是這樣的一個(gè)學(xué)科，在國(guó)家政策、科研單位等多方助力下，多種生物的基因組信息分別儲(chǔ)存字各大數(shù)據(jù)庫(kù)中，無(wú)數(shù)的研究方案與研究流程也在網(wǎng)上或文獻(xiàn)中分享出來(lái)，只要學(xué)會(huì)從這些信息源中提取出足夠的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析、整理、比較，就可以高效的解決生物學(xué)問題、并避免了許多的不必要的重復(fù)。
三 生物信息學(xué)課程的內(nèi)容與要求
生物信息學(xué)主要涉及的是歲生物數(shù)據(jù)的收集、儲(chǔ)存、分析，然后利用得到的結(jié)果來(lái)解釋生物學(xué)現(xiàn)象，如預(yù)測(cè)蛋白結(jié)構(gòu)、組裝大量的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)、比對(duì)超量的氨基酸、蛋白序列等。從該學(xué)科涉及到的內(nèi)容可以看出，生物信息學(xué)不是簡(jiǎn)單的學(xué)科交叉，對(duì)于各個(gè)分屬的學(xué)科有著較高的要求 [4]，要求教師在教學(xué)前需要有豐厚的知識(shí)和技能積累，才能在教學(xué)過(guò)程中保證教學(xué)質(zhì)量。
(一) 數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)
國(guó)內(nèi)的生物科學(xué)專業(yè)在本科階段只要求必修一門高等數(shù)學(xué)，但是對(duì)于生物信息學(xué)而言，高等數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)甚至是離散數(shù)學(xué)，對(duì)于生物信息學(xué)中的的數(shù)據(jù)處理都產(chǎn)生著重要的影響，在數(shù)據(jù)量過(guò)大的情況下，利用數(shù)據(jù)建模、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中信息、數(shù)據(jù)挖掘、可視化等步驟中，數(shù)學(xué)中的很多知識(shí)都可以讓學(xué)生更好的理解其中的原理。
(二) 生物學(xué)基礎(chǔ)
生物信息學(xué)的研究范圍囊括了生物化學(xué)、基因工程、遺傳學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)等大量的應(yīng)用性極強(qiáng)的學(xué)科。這些學(xué)科是生物信息學(xué)最重要的基石，因?yàn)闊o(wú)論使用了什么樣的分析方法，都是緊緊圍繞著生物學(xué)中的各種現(xiàn)象和問題。要求教師和學(xué)生對(duì)于基因、蛋白質(zhì)序列都十分熟悉，相關(guān)的 SNP、微衛(wèi)星序列、編碼區(qū)域等概念也要十分熟悉。此外，對(duì)于國(guó)際上通用的數(shù)據(jù)庫(kù)如 NCBI、UCSC、EBI 等數(shù)據(jù)庫(kù)的使用方式和數(shù)據(jù)格式也要有相關(guān)的了解，能夠熟練的使用這些數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。
(三) 計(jì)算機(jī)科學(xué)
生物信息學(xué)與傳統(tǒng)的生物學(xué)最打的區(qū)別在于，對(duì)于生物學(xué)問題，采用了計(jì)算機(jī)科學(xué)的方法來(lái)解決，因此，在生物信息學(xué)中，要求研究者在研究中熟練的使用計(jì)算機(jī)來(lái)處理大批量的數(shù)據(jù)，包括檢索信息、收集數(shù)據(jù)、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行可視化。所以，粗話了生物學(xué)知識(shí)，計(jì)算機(jī)的相關(guān)技能也要得到加強(qiáng)，如 Linux 系統(tǒng)的熟悉、python 和 perl 等編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí)、常用的生物信息學(xué)軟件的使用。這樣的研究方法對(duì)于國(guó)內(nèi)大部分的生物學(xué)研究者都是一種全新的挑戰(zhàn)，對(duì)于教授這門課的教師更是一種考驗(yàn)。
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四 生物信息學(xué)課程的現(xiàn)狀
雖然國(guó)內(nèi)很多的高校都已經(jīng)開設(shè)了生物信息學(xué)課程或者相關(guān)的培訓(xùn)計(jì)劃，早期的課程大多數(shù)仍然是采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式來(lái)進(jìn)行教學(xué)，即以理論課程為主，少量的實(shí)驗(yàn)課程為輔，課程內(nèi)容以介紹為主，即只對(duì)生物學(xué)部分進(jìn)行討論，對(duì)于計(jì)算機(jī)科學(xué)部分、數(shù)學(xué)部分則只進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，并且選用的教材內(nèi)容老舊落后，內(nèi)容枯燥。經(jīng)過(guò)近年來(lái)諸多高校對(duì)于生物信息學(xué)課程的探索之后，開始加大生物信息學(xué)課程中的實(shí)踐操作部分，并從國(guó)外引進(jìn)了諸多的優(yōu)秀教材，課程探索初期的窘?jīng)r已經(jīng)初步有了改觀，并且越來(lái)越多的生物信息學(xué)研究人員從科研崗位走入了教學(xué)工作，也有從生物信息分析公司合作到高校中，也已經(jīng)初步改善了教師資源緊張、教師專業(yè)能力較弱的缺點(diǎn)，越來(lái)越多的掌握生物信息學(xué)技能的畢業(yè)生走入社會(huì)，緩解了這一領(lǐng)域的人才短缺的現(xiàn)況。但是這樣的情況，仍然只是部分的高校解決了問題，還是有很多的高校的生物科學(xué)專業(yè)的畢業(yè)生仍然沒有很好的解決就業(yè)問題，這些高校普遍沒有重視生物信息學(xué)，僅僅是開設(shè)了公開課或選秀課，或沒有開設(shè)任何相關(guān)的培養(yǎng)計(jì)劃或課程。所以，生物信息學(xué)在生物科學(xué)專業(yè)的推廣，以及生物信息學(xué)課程在國(guó)內(nèi)高校的普及應(yīng)該是首要問題，同時(shí)生物信息學(xué)課程的開設(shè)對(duì)于部分高校也存在門檻，此外還有一些難題橫亙于生物信息學(xué)在國(guó)內(nèi)發(fā)展的道路上。
(一) 生物信息學(xué)課程的推廣
雖然很多的高校已經(jīng)開設(shè)了專門的生物信息學(xué)課程，并且經(jīng)過(guò)探索，已經(jīng)取得了喜人的成績(jī)，但是還有很多的高校仍然處于探索的初期甚至還沒有認(rèn)識(shí)到轉(zhuǎn)型的必要性。教學(xué)模式單一、教師專業(yè)背景薄弱等原困擾著前人探索的腳步，也同時(shí)困住了當(dāng)下部分高校發(fā)展相關(guān)課程的步伐，甚至讓部分高校有心無(wú)力，從而使學(xué)生們沒有機(jī)會(huì)接觸到這樣的學(xué)科。所以，在進(jìn)一步改革創(chuàng)新的同時(shí)，將生物信息學(xué)普及到所有的高校是十分鐘重要的。
(二) 在實(shí)踐方式上進(jìn)行革新
一直以來(lái)限制著生物信息課程發(fā)展的主要原因之一就是，沒有足夠的實(shí)踐機(jī)會(huì)和實(shí)踐時(shí)間來(lái)達(dá)到該學(xué)科對(duì)技能實(shí)踐的要求。生物信息學(xué)是一門應(yīng)用性極強(qiáng)的學(xué)科，必須要有足夠的實(shí)踐才能保證熟練度，但是現(xiàn)行的生物信息學(xué)課程安排中，實(shí)踐部分則存在實(shí)踐內(nèi)容古老落后，實(shí)踐時(shí)間緊張等不足，因此實(shí)踐方式的革新迫在眉睫，并且只有合理的課程安排才能更好的促進(jìn)學(xué)科推廣 [5]。
(三) 加強(qiáng)學(xué)科交流
生物信息學(xué)對(duì)于傳統(tǒng)的的生物學(xué)本身就是一個(gè)全新的挑戰(zhàn)，其中的計(jì)算機(jī)科學(xué)和數(shù)學(xué)的部分 [6]，不同于以往生物科學(xué)專業(yè)融合的化學(xué)、地理等學(xué)科，是兩個(gè)應(yīng)用性極強(qiáng)的工科學(xué)科，不能閉門造車一般的單獨(dú)學(xué)習(xí)生物信息學(xué)，這樣會(huì)在學(xué)習(xí)過(guò)程中造成避重就輕的習(xí)慣，為日后的研究工作造成影響，需要系統(tǒng)、完善的進(jìn)行學(xué)習(xí)研究。
五 結(jié)語(yǔ)
在生物學(xué)飛速發(fā)展的時(shí)代，生物信息學(xué)作為生物學(xué)在這個(gè)時(shí)代最先鋒的工具和載體，應(yīng)該被所有的生物學(xué)研究者或?qū)W習(xí)者熟練地掌握。在教學(xué)中結(jié)合行業(yè)發(fā)展的需求，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，合理安排教學(xué)順序，科學(xué)構(gòu)建生物信息學(xué)中數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物科學(xué)在教學(xué)中所占的比重，相關(guān)的成功經(jīng)驗(yàn)應(yīng)該用于推廣該學(xué)科在全國(guó)高校中的實(shí)行，提高學(xué)生的專業(yè)水平和應(yīng)用能力。
