生物信息學的作用精選(九篇)
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第1篇：生物信息學的作用范文
1．注意觀察生活，搜集物理教學相關的信息
教師平時應緊密聯系學生的周圍環境和生活信息，樹立善于觀察，善于發現生活觀念，積極引導學生走進生活，把學生在生活中常見的場景和問題精心設計在教學過程中，提出問題，引導學生思考，因為問題是科學探究的基礎，問題能引導和激發學生的求知欲，使他們對所學內容產生濃厚興趣．例如在物理教學對浮力的概念一章的教學中，學生能夠在生活中感受對浮力的初步認識，但對浮力的方向和任何物體浸入液體中受浮力的理論知識認識不深刻不全面．教師在教學中可以提出以下教學設想：1．人在水中游泳時受不受浮力？人在水中有什么感覺？引導學生討論，教師在討論中總結出浮力的方向是向上的．2．接下來教師用神秘的表情提出問題：剛才所舉的例子是人浮在水面上，那么如果將石塊沉入水中，沉入水中的石塊受不受浮力？這樣的提問，學生會提出不同的設想，教師就可以把實驗的任務布置下去，讓學生動手做實驗來證明自己的設想，證明石塊也受到浮力．隨后，教師和學生共同概括出浮力的概念．在整個教學過程中，學生們受到生活常識的信息刺激，引發思維興奮點，思維活躍，思路開闊，每個同學都爭著說出對問題的看法，教學活動就在學生熱烈的討論、探討中進行．采用這種教學方式能使學生興趣盎然，切實感受到學習的個人意義和價值，并從教學過程中體驗到科學探究的無窮樂趣，提高自己學習的積極性．
2．利用最新的科技信息，引導學生的探究活動
沒有疑問就沒有思考，沒有思維，就沒有解決問題的推動力．積極的思維往往是由有問題開始的，教師要循循善誘，教導學生發現問題，學生的問題教師可根據教材的內容，結合學生心理規律，在教學活動的關鍵處設置疑問情境．教師在教學中的情境設計十分重要．教師創設新穎，刺激性越強情境，就越能激發學生的學習興趣、引起學生認知的沖突和探究的欲望．這些情境的設計，需要利用最新的科技信息，引導學生對科技信息的探求．目前，我國的科技和經濟發展速度都很快，引領世界的高新技術如航天技術、通信技術、高鐵等現代交通技術的發展都與物理學密切相關，隨著信息量的日益增多，教師要教學生知道這些現代的新科技知識．因此教師在平時除了全身心備課、認真研習教材外，必須時時把握物理科學的新動向，經常給學生介紹最新的科學理論信息和事實材料．并利用一切手段，如網絡技術、遠程教育技術等，讓學生及時了解國內及國際上的最新科技信息動態，從而來引導學生強烈的求知欲．
3.結語
第2篇：生物信息學的作用范文
1 課本知識演示，拉近生物知識距離
高中生物知識具有一定的難度，是對生命體內部構造以及化學作用等知識的介紹。高中生物教學目標是培養學生的科學思想觀，增加學生對生命的尊重。但是由于其本身具有的枯燥性以及需要學生掌握的知識點繁多，加大了學生的學習難度，降低了學生的學習效率，使學生在生物學科的學習中產生了一定的阻礙。因此，教師在教學中應以提高學生的學習動力為基礎，通過信息技術教學法，使學生通過全新的教學方式來提升自己對生物知識的興趣，可有效地拉近了學生與課本知識的距離，消除了學生的排斥感。
例如，人教版高中生物必修1教科書第四章的“物質跨膜運輸的方式”一節的知識是建立在前兩節的內容基礎之上，學生對細胞膜的特性具有了一定的了解。本節課的主要重點是讓學生掌握雙層膜的物質流動特點。由于此類知識抽象性較強，學生在學習過程中對這部分知識的理解容易產生因惑。教師在生物課堂上融入信息技術教學法，將生物膜的流動特點進行動畫播放，在內容的選擇上要多面性，不只要進行被動運輸和主動運輸的演示，還要進行主動運輸的意義等內容的創設。一方面通過直觀地展現知識內容降低學生的學習難度來充分調動學生的積極性；另一方面可以使學生通過播放內容的觀看，了解到細胞膜此特性的實際意義，拉近了學生與知識的距離，使學生真切了解到生命的神奇。信息技術搬到課堂上是新課改精神實施的直接體現，也是有效調動學生學習興趣的方法，教師在內容上要進行甄選，以利于其達到最大的效果。
2 生活情境導入，扭轉生物學習意義
高中生物課程的開設培養了學生的科學思維，但是由于知識的枯燥性，增加了教師課堂講解的難度，也降低了學生的學習興趣。目前高中生物課堂上，普遍存在著學生學習成績低、學生盲目背誦知識點，缺乏對知識的理解等現象。究其原因，與學生的學習目的不正確具有一定的關系。學生學習生物知識大多數只是為了應付高考成績，對于生物教育的真正含義缺乏有效的認識。根據此現象，在課堂上導入信息技術教學法，聯系學生熟悉的生活情景進行教學內容的創設，可以有效扭轉學生的認識，提高學生的學習動力。
例如，人教版高中生物必修1教科書“細胞的生命歷程”一章的知識環環相扣，主要介紹了細胞的整個生命過程。教師在講解此章內容時，面對的問題主要為：知識點較多，學生大多采取死記硬背方式來記憶；知識抽象性強，學生學習困難；學生學習興趣不高，缺乏理解等。要從根本上糾正學生的學習態度，需要教師給予一定的引導。如可以導入細胞整體演變的視頻，然后再利用相片的PS技術，將班級里幾個學生的相片從青少年制作成老年的模樣，新奇有趣的情境可以吸引學生的目光。教師還要使用有效的引導語言：“同學們，我們的生命很短暫，學習生物知識并不是讓我們去提高成績，它的真正意義是讓我們了解生命的本質，用我們的思想和能力將來創造出更多有利于生活和健康的事情。”有效的引導語言和直觀的情境導入，是提高學生對學習生物意義的有效方式。
3 實驗過程演示，提高生物實驗標準
高中生物和其他學科一樣，需要學生進行相應的實驗操作來加深對生物知識的理解，并且同時提高了學生的動手能力。由于一些因素的限制，導致很多生物實驗在操作中，學生不能真正地去完成，或者失敗率較高。這與學生在實驗前對實驗操作的要領掌握程度不夠牢固具有一定的關系。信息技術教學法的導入有效彌補了這個缺憾，使學生通過視頻的觀看，詳細地掌握了生物實驗的每一步操作方法及實驗背后的生物學原理，提高了生物實驗操作的成功率，加強了生物知識的學習。
例如，人教版高中生物中“DNA的粗體取與鑒定”的實驗，本實驗主要目的是培養學生對DNA的認識，并通過實驗操作來培養學生的科學素養。由于本實驗操作過程繁瑣，要求較高，學生在進行實驗時失敗率較高。因此，使用信息技術教學法，通過實驗前對實驗過程中詳細步驟的學習，來減少學生實驗過程中不必要的錯誤操作。教師要在視頻中的每一步操作結束后暫停播放，指出其中需要注意的事項，并且在關鍵的知識點上提出相應的問題，讓學生進行思考。學生帶著問題進行觀看，可以增強對實驗原理學習的效果。如“同學們，試驗中為什么會兩次加入了蒸餾水呢？原理是什么？”“為什么要用兩支不同的試管去鑒定DNA呢？大家通過其產生的現象明白了什么道理？”有效的引導可以使學生在分析的同時，更加仔細地進行實驗操作的學習，使學生在真正的操作中，會產生不可替代的促進作用，使學生的實踐活動更有價值。
4 輔助課后復習，強化生物知識掌握
高中學生在生物知識的學習中，需要有課后復習的輔助才能熟練掌握每節課的重點知識。目前高中學生生物知識的課后復習普遍表現為效果差、知識理解程度低、學生對于課本上的知識點容易遺忘等。究其原因，這與學生的課后復習中缺乏及時地指導具有一定的關系。而信息技術教學法的應用便有效地解決了這一難題，通過信息技術的處理將課本中的重點內容進行類似于微課形式的總結，讓學生在課后復習產生疑問時能夠得到及時有效的解惑，提升課后復習效果。
例如，人教版高中生物必修2教科書“基因是有遺傳效應的DN段”一節，要求學生理解透徹關于染色體、DNA以及基因的關系，對于基因的本質問題也是本課中的重點和難點知識。本課知識具有一定的抽象性和邏輯性，使一部分學生需要在課后的復習中來加強對知識的理解以及記憶。教師可以通過信息技術的輔助，將基因的相關知識進行視頻的創設，教學的時間大約設定為5～8 min即可，將本課中的難點和重點重新進行講解，或者在教學的視頻中提出一些引導的問題，讓學生帶著問題進行課堂所學的復習，并以E-mail的形式發到學生郵箱中。這樣可以使每個學生在復習中產生疑惑時能夠得到及時有效地幫助，解決了學生的課后復習的困頓現象，同時強化了知識的記憶程度。
高中學生的生物課程學習不同于初中的生物學習，其要求學生真正地掌握相關知識，并熟練地應用于生活中對一些現象問題的解決，主要傾向于學生能力的培養。因此，這就要求高中生物教師要具有一定的教學素養，在教學上遵循新課改的精神指導，積極學習全新的教學方式方法，讓自己的思想緊跟時代的發展，為學生提供良好的學習環境和教學指導。
參考文獻：
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第3篇：生物信息學的作用范文
2l世紀是生命科學的世紀，人類及模式生物基因組計劃的全面實施，使分子 生物 學數據 以爆炸性速度增長。面對基因組學、蛋白質組學、基因芯片、分子進化等大量的生物信息，在計算機科學、網絡技術以及生物分析技術的相互作用和滲透下，誕生了一門嶄新的學科――生物信息學 （Bioinforma-tics）。當前，生物信息學教學還處于起步階段，對于生物信息學實踐課還沒有完善的教學模式和有效的教學方法，如何在醫學院校進行生物信息學實踐課教學還有待進一步探索。
1醫學生物信息學的主要研究內容
1.1 疾病基因的發現與鑒定
據相關研究表明，約有6000種以上的人類疾患與特異基因的改變有關，這些關鍵性基因或其產物的結構功能異常，可以直接或間接地導致疾病的發生。目前，使用基因組信息學的方法通過超大規模計算是發現新基因的重要手段。例如：通過構建腫瘤 cDNA文庫，我們可以揭示腫瘤發生的分子水平變化，尋找靶基因。
1.2藥物設計與新藥研發
生物信息技術為藥物研究、設計提供了嶄新的研究思路和手段。生物信息藥物設計常用的方法有：（1）三維結構搜尋，尋找符合特定性質和三維結構的分子，從而發現合適的藥物分子。（2）分子對接，建立大量化合物的三維結構數據庫，依次搜索小分子配體使其與受體 的活性位點結合，通過優化使得配體與受體的形狀和相互作用最佳匹配。（3）全新藥物設計，利用計算機自動設計出與受體活性部位的幾何形狀和化學性質相匹配的結構新穎的藥物分子。
生物信息學方法為藥物研制提供了更多的、潛在的靶標，大大減少藥物研發的成本，提高研發的質量和效率。
1.3流行病學研究中的應用
將流行病學的遺傳和非遺傳性的研究與生物信息學結合起來，會對疾病的機理、個體對某種疾病的易感性和疾病在群體中的分布有更明確的認識，對疾病的預防和治療有極大的指導意義。
2 醫學生物信息學教學存在的問題
2.1缺乏實踐課教材
目前，?沒有專門針對醫學院校學生的生物信息學實踐課教材。而國內各大高校使用的生物信息學教材多為國外教材的影印版或者中文翻譯版本，這些教材一般內容寬泛，需要學生具有較高的相關基礎知識，并且偏重介紹生物信息學的理論和方法，對實踐環節的指導較少。
2.2缺乏有效的教學方法。
很多院校開設生物信息學實踐課僅是以驗證理論課所講授的內容為目的，缺乏針對學生特點的教學設計，講授內容單調，忽視了對學生分析問題能力的培養。
2.3學生實踐課學習基礎存在差異
生物信息學實踐課的授課內容需要學生使用計算機在網絡環境下完成，這需要學生具有較強的計算機操作技能和網絡運用能力。不同學生在計算機的操作技 能和網絡使用能力上存在較大的差異。另外，常用的數據庫和軟件基本上都是英文版本，這需要學生具有一定的英文素養，學生英文水平的差異也會影響他們對實踐課學習的效果。
3 醫學生物信息學實施方法和對策
3.1建立具有模塊化的教學大綱
根據醫學生物信息學課程的特點，對授課內容進行調整，建立模塊化的教學大綱，例如：導論模塊、數據庫及使用模塊、基因組信息學及其分析方法模塊、蛋白質組生物信息學模塊、代謝和藥物生物信息學及系統生物學模塊等，使學生清楚每個模塊的特點和作用，提高學生的學習興趣，激發學生的學習熱情。
3.2強化實驗教學
生物信息學的學習是運用生物、醫學、數學、以及計算機科學等諸多學科知識進行分析、判斷推理、綜合的實踐過程，強化實驗教學顯得尤為重要。
3.3結合多媒體技術與雙語教學
教學過程中可以打開相關軟件和網站進行演示，使抽象的生物信息學知識以具體的、動態的形式展現出來， 從而加深學生對課程的掌握程度。此外，生物信息學涉及到的數據庫、網站、應用軟件多為英文界面，所以雙語授課顯得尤為重要，教師可借助多媒體，對課程進行中英整合講解。
3.4結合科研實例進行教學
教師可以結合現階段的科研背景和具體的研究方向，結合實例進行教學，可以讓學生真正掌握利用生物信息學方法解決生物學問題的思路，并培養和提高學生的科學思維能力。
第4篇：生物信息學的作用范文
關鍵詞：生物信息學 交叉學科 學生培養
一、生物信息學的產生
生物學是一門古老的學科，在人類歷史發展的長河中，人類從未停止過對生命奧秘的探索。人們逐漸認識到，雖然生物種類多種多樣，但是它們的最基本分子卻是相同的。DNA、RNA和蛋白質等分子構成了生命的基本單位，再由細胞到組織、器官，最后器官系統組成完整的生物體。
傳統的生物學研究中，由于受到技術水平的限制，生物學家多采用低通量的生物實驗方法，其研究對象通常是一個基因或者幾個基因組成的通路。在這種情況下，實驗后的簡單觀察就可以滿足研究需要。隨著生物研究的不斷深入，積累了大量實驗數據，人們不禁想到，如何把不同的實驗結果整合起來？另一方面，隨著生物技術的發展，大量新興技術出現，產生了海量的數據。例如90年代興起的基因芯片技術，單張芯片就可以測定成千上萬個基因在某一狀態下的表達情況。1990年啟動的人類基因組計劃更為生命科學的研究提供了海量的序列數據。面對如此多的數據，以前依靠生物實驗研究單個或幾個基因的方法很難再適用，生命科學、統計學、計算機科學和信息科學等若干學科的交叉學科――生物信息學應運而生。生物信息學以計算機、統計、模式識別等方法為手段，以生物數據為研究對象，通過對大量生物數據的儲存、處理和分析，提取其中有意義的生物知識[1]，從而最終揭示蘊藏在核酸序列和蛋白質序列中的信息，對了解生命活動的基本規律出貢獻。
二、生物信息學在生命科學研究中的作用
作為一門新興的學科，大家對生物信息的作用并不十分明確。很多人認為生物信息學只是為實驗科學服務。從廣義上講，這種說法也不無道理，但是生物信息學并不是實驗科學的附屬品，與生物實驗一樣，它也是解決生物問題的一種手段。為了解決生物問題，生物學家依靠的是實驗臺，生物信息學家依靠的是計算機。
在生命科學的發展過程中，以分子生物學的產生為界，可以分為傳統生物學和現代生物學。傳統生物學和現代生物學取得的成就為生命科學的發展做出了巨大貢獻。人類基因組計劃啟動以來，人們一度認為只要把各種生物基因組的全部堿基排列順序測定清楚，生命的遺傳奧秘就會顯露無余，但是真實的情況遠不像想象的那樣簡單。人類的個體發育開始于一個單細胞受精卵，受精卵經過一系列的細胞分裂和分化，產生具有不同形態和功能的細胞，不同細胞之間相互作用構成各種組織和器官。雖然人類基因組中有兩萬多個基因，但是在單個細胞當中，同時起作用的基因往往是很少的。有些基因只在特定階段起作用，有些基因只在特定組織起作用。只關心某個基因或蛋白的功能是不夠的，因為在不同時空條件下，同一個基因或蛋白的功能可能不同。生物是一個復雜的系統，其表型和功能不僅體現于基因數量和序列的不同，更體現在基因、蛋白以及其他生物分子之間的相互作用之中。因此，把研究對象當成一個整體，系統地分析內部的相互關系尤其重要。但是無論是傳統生物學還是現代生物學，都是一門實驗學科，生物學的發展中缺乏一種系統思想。生物信息學可以從大量生物數據中提取有意義的生物知識，通過對已有數據的總結，進一步推測生物體的某些性質和變化趨勢，生物信息學為大量生物數據的整合提供了可能，與生物實驗一樣，是生物研究中的一種重要途徑。
三、生物信息學學生的培養
生物信息學是一門交叉學科，要求學生具有較好的分子生物學、計算機科學、數學和統計學素養，目前國內只有少數幾個學校設立了生物信息學本科專業，大部分的學生都是進入研究生階段才開始生物信息學的培養。在進入生物信息學專業前，本科階段可能接受過計算機、統計學、信息學、生物學等某一方面的教育，但要進行生物信息學的研究，大多需要補充其他方面的知識。
生物信息學研究可以分為兩類：第一，在深刻理解生物問題的基礎上，利用計算技術解決生物問題，第二，為生物學家提供性能更好的方法（算法）。理工科背景學生的生物知識較少，但是對于各種計算方法的原理和使用非常熟悉，對于這類學生的培養，第二類問題比較適合他們入門。在生物信息領域，有很多經典的分類問題。這些問題已經明確了分類目標，并且大都有通用的數據集。但是這類工作也受到了生物學家的質疑，因為大部分工作都是把已有的經典算法用在生物數據上，由于對生物問題不夠了解，最后成為只有做生物信息的人才看的方法。這也在一定程度上導致了部分生物學家對生物信息存在偏見，認為生物信息就是提出新算法，做一些數據庫。要想真正讓生物學家認識到生物信息學的重要性，就要以解決生物問題為根本出發點，即使是做預測方法，也要建立在解決生物問題的基礎上。做出更好預測方法的關鍵是深入理解生物問題并抓住關鍵特征。舉個例子，要把男生和女生分開，我們可以根據很多特征，比如身高、體重、頭發長短，雖然大多數情況下來說，男生比女生高、比女生重、比女生頭發短。但是只基于這些特征還是會造成很多的分類錯誤，因為這些特征不是男生女生差別的最根本因素。如果我們是根據性染色體來分，那正確率的提高就非常顯著了。在預測問題中，利用五花八門的方法并不是關鍵，如何能夠對生物問題深入了解并找到關鍵特征，才是最主要的。
作為一門新興的學科，大家對生物信息的了解還很少，很多人對它的定位也不同。但既然是生物信息，就是先生物后信息，可見生物的重要性。所以，在生物信息的研究過程中，對生物問題只限于表面地理解，勢必不能做出好的工作。只有對生物問題有了深入了解，才能發現其中的問題。能夠找到值得做的問題，可以說工作已經成功了一大半。當然，解決問題過程中也會有很多困難，比如發現了值得研究的課題，但在解決的過程當中發現某些數據無法獲得，或者某些技術超出了自己的能力范圍。在這種情況下，可以首先想想有沒有其它變通的辦法可以解決問題，如果經過慎重的考慮都無法找到，就要果斷的放棄。這里要強調一定要慎重考慮，不能遇到一點困難就放棄。
相比理工科背景的學生，生物背景的學生有著扎實的生物學知識基礎。但是如果是從本科階段直接進入生物信息學，由于還沒有進行過實驗操作，他們對生物問題的理解也很難非常深入。不管是理工科背景還是生物背景的學生，豐富的生物學知識都是進行好的生物信息學研究的前提。在培養學生時不可忽視對其基礎生物學知識的傳授和教育，并適當引導其對生物學問題的思考。生物學問題可以很大也可以很小。大的生物學問題任何一個懂得基礎生物學知識的人都可以提出，但也是最難解決的，比如到底是什么改變使細胞惡變，自身免疫病是如何形成的，心血管病糖尿病等復雜疾病是如何發生的，為何有人容易生某種病而其他人不易感。小的生物學問題就是各自領域的具體研究課題，比如表觀遺傳學領域的DNA去甲基化酶是否存在，基因表達調控領域的轉錄起始頻率是如何決定的，RNA領域的大量非編碼RNA的作用，蛋白修飾領域新發現的修飾如何調控蛋白的功能等等。在腦中提出并試圖思考一系列大大小小的生物學問題是對學生培養目標的第一步。這些問題的產生的前提是對生物學知識的熟悉掌握。然而在對學生培養的過程中沒必要也不可能告訴他們所有的知識，生物學知識教育的原則是為他們打開門，當他們思考問題的時候知道去哪里找到相關的知識。
另一方面，只有生物學基礎知識和問題是不夠的。很多問題在生物信息學產生之前就存在了，傳統的方法無法帶給人們問題的答案。人們一直期待新的方法去理解和解決這些問題。生物信息學的產生無疑提供給人們另一種思考生物問題的方式，為一些經典問題的解決提供了可能。例如最近的大規模的腫瘤基因組測序和分析使我們發現了很多新的腫瘤相關基因[2]。對于生物背景的學生，在教學中要把這樣的例子介紹給學生，生物背景的學生在理解信息學理論方面會存在困難。最初很難要求他們理解所有具體過程。但是至少要讓他們知道這些方法的基本原理，還有在什么情況下使用。這樣在以后的研究中遇到類似問題才能想到應該選擇什么樣的信息學工具去解決，在具體應用過程中加深對整個過程的理解。生物背景的學生如果想成為生物信息學專家，只會應用是不夠的，補充一些計算機、統計、信息方面的基礎知識是必不可少的。
生物信息學是一門仍處在快速發展之中的學科。還沒有一本教材能夠滿足生物信息學教學的需要，生物信息學立足于分子生物學、模式識別、計算機科學與技術、數學和統計學等學科，所以學生要先對這些學科的基本概念和系統有一個較為全面和直觀的認識，為日后的科研打下堅實的基礎。另外，培養過程中要包括大量的實例介紹，對一些重要的應用還加以詳細解剖，使得同學們不再僅掌握理論，而是能夠學會如何在實際工作中靈活應用這些理論。在此基礎之上，向同學們推薦一些最新的論文、期刊、參考讀物和相關的學術報告，讓同學們能夠切身感受到學科發展的前沿，培養學生的創新能力。21世紀是生命科學的時代，也是信息科學的時代。生物信息學在這樣的歷史條件下產生并壯大，它作為多個領域的交叉新興學科，對生命科學研究有著巨大的推動力。生物信息學是一門應用性非常強的學科，也是一門非常活躍的前沿學科，良好的教學效果必須以先進的內容體系為基礎，我們應時刻注意以科研促進教學，教學科研相長，使教學研究達到更高的水平。
[參考文獻]
[1]蔣彥等.基礎生物信息學及應用[M].北京：清華大學出版社,2003
第5篇：生物信息學的作用范文
關鍵詞：個性化習題；生物信息學；QQ群
中圖分類號：G811.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）48-0171-02
生物信息學是生物學、計算機科學和信息技術等支持的，包括存儲、組織和生物數據檢索的一個現代交叉學科。隨著分子生物學和信息技術的不斷突破，各種生物數據的獲得變得非常容易，但是如何對這些數據進行組織、分析和處理，并從中發掘出能用于解決生物科學問題的信息，成為目前生命科學的難點和熱點。生物信息學因此應運而生，其本身不僅是研究現代生物學，也是研究其對工業、醫療等重要領域影響的一門實踐性學科（Bloom，2001）。
一般認為，生物信息學主要滲透到統計數學、計算機和生命科學，尤其是生命科學的組學領域（郭麗等，2014），因此在教學中，生物信息學的教學內容往往因學生背景不同而會有不同的側重。這就需要教師根據學生的背景及知識結構的需求來合理安排教學。本文根據近年來對生物信息學教學的經驗，從教學方法、個性化練習題對學生上機的促進及QQ群投票功能在教學中的應用等方面進行了總結，對如何能夠提高生命科學學院的學生學習此門課程的興趣進行了探討。
一、現代教學方法的利與弊
隨著計算機科技的不斷進步，教學已經從傳統的板書模式進入到現代多媒體教學模式中。多媒體技術應用的初衷是提高學生的參與度，滿足教學手段更民主、多元化及個性化的教學目標，其優點為表現力豐富，可以通過動畫、視頻、圖像、音頻等效果將抽象難懂的問題直觀化。其次，節省了大量的板書時間，同時教師可將教學的重點、難點鏈接，以益于學生直觀地了解并進行思維拓展（張林，2011）。多媒體最明顯的一個特點就是教學容量加大，但正是這些優勢也伴隨相應的問題：（1）重形式而忽視教學內容。很多學校在進行教學管理及評價時，過分關注多媒體課件的形式以及學生的感受，導致有些教師過分注重多媒體的表現形式而忽視了教學的主要內容。（2）教學容量和學生的吸收量之間反差較大。由于教學內容和容量的增大，教師并沒有根據授課對象的具體情況合理安排和講授學科內容，而被動的成了多媒體的播放員和解說員。總之，多媒體教學利大于弊，因而成為教學改革和發展的必然產物，雖有缺點，但不能因噎廢食，需通過其他方法來克服弊端才能達到完美的教學效果。
二、個性化習題是學生實踐提高的強力推動器
生物信息學是一門實踐性非常強的學科，為了加強學生的實踐能力，教師要綜合應用啟發式、運用式及討論式等多種教學方法來激發學生的興趣。筆者在課堂實踐中，充分發揮個性化習題的作用，將教師的科研滲入到課堂，注重理論與實踐相結合，努力提高學生解決實際問題的綜合能力。比如，在講授第五章內容電子克隆部分，此章節目的是通過一段表達序列標簽（EST），綜合應用Blast、序列比對、步查法等方法查找各種數據庫，通過軟件的應用進行拼接、預測、去除內含子等方法，最終獲得可能的全長cDNA序列并加以注釋。在以往的教學練習中，全班同學的任務一樣，難以知道學生是否真正掌握所教授的內容，為此，筆者將學生分組，每組自行通過閱讀文獻獲得一條其感興趣的EST序列，或者利用他們的畢業論文中涉及的EST序列去進行電子克隆練習，通過這種個性化習題的隨堂練習，能顯著強化學生的計算機應用能力和實踐能力，同時也能提高學生在教學中的積極性、主動性和創新性。
三、發揮QQ群的投票功能在教學練習中的作用
生物信息學是一門交叉學科，對于非生物信息學專業的生命學院的學生而言，雖然教學大綱只要求學生掌握一些基本軟件的原理及數據庫的熟練使用。但是，這需要學生具有扎實的生物化學、遺傳學、細胞學及分子生物學的基礎知識。比如，在講授第三章“核酸序列的分析”時，會要求學生利用已知的EST序列去Blast查找與之有同源性的基因組序列，進行序列比對，預測并利用Bioedit軟件找出此基因的啟動子、終止子和剪接點。這首先要求學生必須明確這些分子生物學的概念，否則在有限的生物信息學課堂上，會變成分子生物學或遺傳學的復習課。而課外QQ群就起到了非常重要的交流促進作用。筆者在將QQ群的功能應用到課外教學輔助平臺的基礎上，充分發掘QQ群的投票及評論功能為教學所用，例如教授第三章前，將課件放到QQ群的文件中，讓學生去預習。為激發學生預習的主動性，要求學生在評論中列出對本章的主要知識點或難點，并對課件中涉及的名詞進行解釋。為進一步加強理解，對投票功能進行設置，相應的對投票選項1、2、3、4分別設置成A、B、C、D，這樣教師可根據需要將知識點轉化成練習題，以加強學生的學習。同時，也可鼓勵學生將一些新的感興趣的話題或問題置于QQ群。總之，QQ群的投票功能可以成為教師與學生課下交流的一扇窗口，成為生物信息學的一種及時且重要的學習工具。
四、建議與展望
生物信息學是一門新興學科，但我國無論是在對學科的重視還是發展程度上，與國外都存在一定的差距。在美國，計算生物學國際協會教育委員會一直致力于將生物信息學整合到高中生物教材中，學生在高中即接觸生物信息學，而且高校對高中生物信息學的教學提供相應的培訓課程和網上資源，生物信息學和其他分子生物學、植物學等一樣較早的深入到學生的知識體系中。而我國由于該學科產生的歷史較短，課程的開設集中在“985”、“211”重點院校的生物信息學專業，盡管近十年來，各大高校也意識到此學科的重要性，且課程也在逐步在開設，但由于學時短，很多教學僅限于學生掌握基本的數據庫的查詢。為使生物信息學能在普通院校的生命科學學院能很好的開展，各個高校應建立合適的課程教學內容。雖然近年“生物信息學”課程在各高校紛紛開設，但由于生物信息學是一門發展中的學科，它的理論及內容尚在不斷完善與更新中（郭麗等，2014）。因此，對于教材的選擇，不能只追逐信息量充足、內容新穎、知識選材前瞻性好的教材（楊娥等，2014）。作為普通院校的非生物信息學專業的本科生，想在較短的時間內（36課時）很好掌握如此大信息量的知識較為困難（劉宏生等，2010）。因此，需要依據學生基礎及院校的人才培養目標和現今生物信息學發展的現狀建立合理的課程內容體系。另外，由于缺乏合適的專業人才，生物專業的生物信息學的師資力量薄弱，無法建成高水平的教學隊伍。因此，加大生物信息學教師的培養力度，建成一支專業的、年齡和知識結構合理的師資隊伍，是提高本科院校生物信息學教學的關鍵問題之一。
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第6篇：生物信息學的作用范文
關鍵詞：生物信息學 實踐能力 課程體系 培養模式
中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）07（a）-0047-02
1 生物信息學概述
伴隨現代高通量分子生物學技術的快速發展，生物信息學在生物醫藥領域的應用日益深入[1]。作為數學理論、計算機技術和生物醫藥研究的整合學科，生物信息學在生物進化、生理功能、疾病治療、藥物開發、農林產業等眾多領域均具有重要的應用價值，是研究生命科學、醫藥科學內在定量規律的重大交叉前沿學科。鑒于生物信息學的重要研究價值和廣闊的產業化前景，發展生物信息學專業教育，有計劃的建設生物信息學專業課程體系，開展面向實踐能力的生物信息學人才培養對促進現代生物醫學發展有重要的意義[2]。
2 生物信息學教育發展現狀
生物信息學發展起步于20世紀末，在短短的十幾年中，生物信息學已經發展成為了橫跨多個研究領域的朝陽專業，國內眾多高等學府、科研院所相繼開設了生物信息本科和研究生專業[3]。但是，在實際的教學和研究過程中，絕大數單位依托于單一的數學、計算機或生物學專業開展，人才培養模式尚處于探索階段，在培養過程存在生物信學理論基礎薄弱、課程體系不健全、課程內容不完善、專業教材匱乏、專業師資隊伍缺乏等問題。
哈爾濱醫科大學生物信息科學與技術學院是全國領先創辦生物信息學專業的單位之一，多年來致力于生物信息學的科學研究和本、碩、博各類人才培養，堅持以學生為本，以培養高素質生物信息學專門人才為目標，深化教學改革，以滿足日益發展的生物信息學高端人才需要[4]。為解決生物信息學的教育教學問題，培養高水平的現代生物信息學人才，我們提出立足國內高等生命科學與醫學教育，建立面向實踐能力培養的生物信息學專業課程體系，以實現高質量培養具有理工科創新思維能力的生物醫學人才，為我國生命科學―醫藥學科教育教學、科學研究和產業化輸送大批專門人才。
3 生物信息課程體系建設
3.1 課程建設目標和指導方針
結合生物信息學才培養目標，經過數十名骨干教師十余年生物信息學教學實踐及人才培養成果經驗反饋，我們適時調整本科生課程及教學內容，逐步建立起面向實踐能力培養的生物信息學專業課程體系。奠定了本科生的人文素養與科學素養并重，公共基礎理論及專業理論相輔相乘，重視學生理工生物醫學全方面素質提高，重點突出學生實踐能力的人才培養方針，并在實踐中培養了大批具有創新思維能力的優秀高端生物信息學專業人才。
3.2 生物信息學課程體系建設方案
考慮到生物信息學多學科交叉特點和國家大學生培養要求，及學生未來就業深造所必需的基礎和專業能力，我們在國內率先開創了生物信息學專業人才培養課程體系，并在醫學院校獨立開展近40余門數理基礎課程和生物信息學專業課程。主要的課程建設情況如下：
（1）公共基礎課程（國家限修課）：政治理論課程、公共外語、體育。
（2）生物醫學基礎課程：解剖生理學、發育生物學、生物化學、細胞生物學、分子生物學、生物技術實驗、分子藥理學等。
（3）計算機基礎課程：計算機基礎、高級語言程序設計（C++&JAVA）、數據結構、Perl語言程序設計、數據庫系統原理、Linux操作系統與程序設計等（上述課程均含上機實踐）。
（4）數學基礎課程：數學分析、高等代數、概率論與數理統計、數理邏輯、組合數學與圖論、微分動力學方程、運籌學等（上述課程均含上機實踐）。
（5）專業基礎課程：信息論基礎、生物統計學、生物醫學圖像處理、模式識別、優化算法、隨機過程、生物信息學概論、生物信息數據挖掘、生物信息軟件設計與開發、分子生物軟件工程、生物信息學數據可視化、專業外語等（上述課程均含實驗）。
（6）專業課程：生物芯片技術、結構生物學、分子進化、分子生物網絡、基因組信息學、蛋白質組信息學、藥物基因組信息學、統計遺傳學、計算表觀遺傳學、計算機輔助藥物設計等（上述課程均含實驗）。
（7）綜合實踐課程：課題標書設計、科研論文寫作、生物信息學進展等。
我們在實踐基礎上開創的面向實踐能力培養的生物信息學專業課程體系不同于其他院校，具有明顯的跨專業交叉性教學計劃特色。該課程體系著眼于基礎理論與實踐應用相結合、素質培養與專業培養相結合、扎實穩妥與創新思維相結合。注重學生在醫學、生物學、數學、計算機科學方面的基礎性教育，同時，強調了創新型人才培養、高精尖人才培養、特色化人才培養。厚基礎、寬口徑，使學生在本科階段不但打好將來從事生物信息學、系統生物學、生物醫藥等相關領域創新性研究工作基礎，更重要的是該專業課程體系與實踐密切聯系，切合相關研究開發與產業實際，能夠培養學生從事原始創新研究與產業開發的能力。
4 生物信息學本科生培養模式建設
4.1 五年制分段培養與多學科教育體系
目前，我們根據生物信息學交叉學科人才培養特點，考慮到基礎課程多，實踐能力要求高等因素，采取“2+2+1”的五年制本科人才培養模式，包括兩年理論基礎課程、兩年專業課程與一年實踐應用課程培養（含科研訓練+畢業設計）。此模式在學生就業和用人單位反饋中證實具有顯著的人才培養效果。
課程體系建設依托于生物醫學綜合優勢及深厚的數學、計算機科學功底，通過理論教學與實踐訓練中的知識技能交叉、滲透，培養適應21世紀生命學科與轉化醫學領域急需的生物信息學復合型人才。在此基礎上，從學科的交叉性出發，進一步加強不同類別課程之間的有機融合，加大相關領域知識的整合力度，建立更為緊密、完善，符合生物信息學學科特點的課程體系，將進一步推動學科的發展和系統性教育理論體系的建立。
4.2 面向實踐能力培養的本科生教育模式
在本科學生的培養過程中，我們特別重視學生實踐能力的培養，通過教研一體化、學業導師制、報告研討制等先進的教學方法，引導學生早期接觸生物信息學應用領域和科學研究，在鞏固學習知識的同時，加強對學科的認識和對未來的把握。
“教研一體化”的實踐教學模式：面向實踐能力培養的課程體系建設，要求教學模式上的改革，使得人才培養模式由注重多數學生基礎理論知識培養的大眾教育，向注重少數高精尖創新能力培養的精英式教育轉變。充分利用骨干教師在生物信息學領域的研究經驗，將科學研究成果快速轉化成優秀的教學素材，培養學生動手、實踐、創新能力，注重培養學生實際產業化的認知水平和實踐能力。
本科生學業導師制：本科生進入專業課教學階段，實行學業導師制。采取學生與一線骨干教師雙向選擇方式，使每名學生擁有自己的學業指導教師。導師為學生提供思想教育和專業輔導，并通過指導大學生數學建模競賽、創新創業科研訓練、早期科學研究等方法促進學生的學習盡頭和對專業的深入認識。
專題報告與研討制度：本科生畢業設計階段，強調學生的“主體”學習地位，使學生選擇感興趣的學科方向，在導師指導下進行科研訓練與實踐。要求學生自主利用網絡等各方面資源，獲取學科前沿信息，并以專題報告形式展示學習成果，通過提問、研討、總結，提升自身專業素養及專業技能，獨立完成達到核心期刊發表水平的生物信息這科研課題。
5 生物信息學課程體系建設的意義
在全體師生的努力下，經過多年的實踐探索，我們對生物信息學課程體系從基礎到實踐的不同階段進行分段式、推進式的改革與建設。在政策措施、人員配備、經費匹配等各方面給予鼎力支持。優先保證面向實踐能力培養的生物信息學課程體系快速、有效的建設，已經形成國內頂尖的生物信息學本科教育理論和實踐團隊，并為國家輸送著大批高水平生物信息學人才。
面向實踐能力培養的生物信息學課程體系建設，一方面能夠完善生物醫學本科生、研究生的知識結構，提高運用理工科思維和技能解決復雜生命科學問題的綜合科研能力，更為有效的實現生命科學攻關和創新研究理論形成；另一方面，生物醫藥是我國科技研發的薄弱環節，在課程體系建設基礎上，培養適用于現代高通量分子生物學技術的創新型生物信息學人才，將為我國的醫藥物研發提供強有力的推動作用，并有利于創新臨床診斷技術開發和個性化醫療的實現，促進科技轉化，產生潛在的、不可估量的經濟價值。
6 致謝
本文研究內容是在黑龍江省高等教育教學改革專項項目，黑龍江省高教學會重點課題創新型生物醫學信息學人才培養模式研究，黑龍省創新創業人才培養項目面向生物信息產業開發的創新型專業人才培養模式研究與實踐，哈爾濱醫科大學醫學教育研究課題面向實踐能力培養的生物信息學專業課程整合設計研究資助下完成的，課程體系的建設得到哈爾濱醫科大學學校領導的支持，并得到兄弟院校相關領域專家、學者的幫助，在此一并感謝。
參考文獻
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第7篇：生物信息學的作用范文
關鍵詞：微課；探究式教學；生物信息學
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）28-0127-02
隨著網絡技術、信息技術和移動終端的快速發展，我們已進入“微信”、“微博”、“微電影”和“微課”的“微時代”。“微課”是指在5～10分鐘的時間內，以視頻為主要載體，記錄教師在教學過程中圍繞某個知識點而開展的可視化、數字化的教學活動。由于微課可以通過智能手機、平板電腦等多種移動終端來制作、展現和學習交流，它已經被越來越多的學生和教師接受。探究式教學是適應高等教育改革和發展的必然趨勢，如何在教學中更好地實施探究式教學，是目前生物信息學探究式教學模式在實踐環節面臨的重要問題。本文就如何在生物信息學探究性教學實踐中應用“微課”教學手段提高探究性教學效果進行了探討。
一、探究性教學是生物信息學教學的發展方向
探究式教學模式是指學生在教師的指導下，根據自身先前認知結構中的相關經驗，通過體驗、發現、探索、協作等方式主動獲取知識、解決問題的一種教學模式。區別于以教師為中心、以知識掌握為本、以知識結構為驅動的傳統教學，探究性教學以學生為中心，以能力發展為本，以問題或任務為驅動開展教學活動。
1.探究性教學是生物信息學教學改革的必然趨勢。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010―2020年）》指出，要“遵循教育規律和人才成長規律，深化教育教學改革，創新教育教學方法，探索多種培養方式，形成各類人才輩出、拔尖創新人才不斷涌現的局面”。同時，《國家中長期生物技術人才發展規劃（2010―2020年）》指出，我國生物技術的開發應用總體水平與世界先進水平還有較大差距，在支撐我國生物產業發展的過程中缺乏高層次創新型人才和優秀創業型人才，需要增加人才資源開發投入，完善人才發展體制。綜合上述兩個綱要可以看出，未來迫切需要具有創新能力和素質的生物專業人才，而創新人才培養的關鍵在教育。所以，以“自主、探究、合作”為主要特點的探究式教學，符合國家教育教學改革和生物人才的發展規劃，是生物信息學教學改革的必然趨勢。
2.探究性教學模式適于生物信息學交叉學科的教學。生物信息學是由生物學與數學、計算機科學等學科交叉形成的前沿學科，主要通過研發并應用計算機技術及數學與統計方法，對生物數據進行管理、整合、分析、建模，從而解決重要的生物學問題，闡明新的生物學規律，獲得傳統生物學手段無法獲得的創新發現。生物信息學人才培養的主要目標是具有創新能力和素質的生物信息學專業人才，這就要求在生物信息學實踐中，當提出某一生物學問題時，可以借鑒和利用不同學科的思路和方法去探究。只要有利于揭示生物學規律的結果都可以保留，而不必拘泥于不同探究結果的同一性。這與探究性教學中以培養學生的能力發展為目標是一致的。
二、生物信息學探究性教學中存在的主要問題
目前生物信息學探究性教學應用于教學實踐的時間不長，雖然取得了一定的成果，但在實踐環節還存在以下主要問題。
1.學生的基礎知識不扎實，導致探究性教學效果不好。生物信息學是生物、數學與計算機等學科形成的交叉學科，在進行探究性的教學過程中，涉及到數學與計算機方面的知識和技術比較多，而生物背景的學生在這方面的知識比較欠缺或者不強，所以在探究性問題的自主探究時，表現出參與的興趣不高、設計的方案較為單一、小組協作的效率較低等實際問題，從而導致探究性教學效果不好。
2.學生的動手實踐和創新能力不強，導致探究性教學沒有落到實處。在按照自主設計的探究方案進行上機實踐時，大部分學生的自主設計方案不能在上機時間內完成。除過設計較為復雜的情況外，大部分原因是由于學生自身對計算機的linux操作系統、perl編程語言以及相關的操作技術不熟造成的，有些細節在他們的自主設計中沒有考慮到，所以總會碰到很多超乎其想象的問題。本來這些問題在課外時間學生可以繼續解決，但由于學生的學習科目很多，上機沒有完成的內容很少有學生在課外繼續探究，導致探究性的上機實踐活動沒有落到實處。
3.教師的授課時間和水平限制，導致探究性教學的教師導向作用不明顯。教師能否提出啟發性的，適于進行探究性的問題是探究性教學能否取得成功的關鍵所在。但是由于課時和教學內容的限制，很多提出的問題還是以教師為中心，學生沿著教師的思路向統一的結果或者答案靠攏，學生并沒有根據自身的知識結構從多種途徑進行探索。
三、微課為生物信息學探究性教學的有效實施提供了新的思路和方法
微課是指以視頻為主要載體，記錄教師圍繞某個知識點或教學環節開展的簡短、完整的教學活動。其核心組成內容包括微教學視頻以及與該教學主題相關的微教案、微課件、微練習、微反思、微點評、微反饋等輔教學資源。
微課的特點有三點：首先微課短小精悍，通過多媒體和網絡技術進行教學內容傳播，有利于學生利用碎片化時間進行學習；其次，微課的教學容量小，主題突出，內容獨立精練，有利于學生查缺補漏，各取所需，能夠實現教與學的個性化選擇。最后，微課的時間一般很短，通常限制在5～10分鐘之間。
為在短時間內達到良好的學習效果，微課常采用問題式的、案例化的教學方法，微課有助于激發學習者的學習興趣，啟迪學習者進行思考，這與探究式教學模式所主張的體驗式學習、自主學習的思想是一致的。所以在探究性教學中可以使用微課。另外，微課有很大的靈活性，可以針對生物信息學探究性教學中的某一具體問題進行微課授課，微課為生物信息學探究性教學的有效實施提供了新的思路和方法。
四、微課在生物信息學探究性教學實踐中的應用
按照生物信息學探究性教學的主要環節，微課可以分為課前預習類、課堂教學類、課后復習和拓展類。下面結合案例談談微課在生物信息學探究性教學實踐中的應用。
1.微課在課前預習中的應用。生物信息學探究性教學授課內容大多涉及一些數理統計和計算機知識，然而對于生物背景的大學生在這方面基礎較弱。所以，教師可以根據學生學習新知識所需的數理知識設計制作具有針對性的微課，讓學生在預習新課時根據自己的實際情況選擇性地觀看微課，為后續新課的探究性學習打好基礎。例如在講到序列對數據庫的檢索（Blast）一節內容時，可以將Blast一節授課內容中用到的正態分布、極值分布、統計學p值的顯著性檢驗等知識做成微課，供學生在課前預習。
2.微課在課堂教學中的應用。在生物信息學探究性教學的課堂教學實踐中，教師應該積極去引導和促進學生進行探究，過多使用微課的形式可能會讓學生失去探究的動力，形成對微課的依賴，所以在利用微課進行教學時，教學內容應該有所選擇，應該主要針對教學中的重點和難點內容制作微課，并上傳到相應的課程學習網站上，以便學生在課堂學習外，還可以利用課外時間進行觀看和探究。例如在講到“序列對數據庫的檢索（Blast）”一節內容時，在課堂教學中可以利用微課探究不同核酸或者蛋白打分矩陣的選擇對blast結果的影響，或者探究不同的E值對blast結果的影響。
3.微課在課后拓展中的應用。由于學生自身的知識結構和理解能力的差異，他們對同一知識和操作的理解和掌握程度會有所不同，而課堂教學不可能針對每一個學生進行探究式教學，因此，教師可以根據課堂教學的實施狀況和學生的實際能力，將具有拓展性的學習輔助材料（教學視頻、輔文檔等）設計制作成微課程，以滿足學有余力的學生利用課外時間繼續進行探究性學習。例如“序列對數據庫的檢索（Blast）”一節課的教學結束后，可以在課后拓展內容中利用微課引入近年發生的“中東呼吸綜合征（MERS）”，然后引導學生利用blast工具探究引起“中東呼吸綜合征”的冠狀病毒（MERS-CoV）序列特征，并分析其進化趨勢。
五、結語
在生物信息學探究性教學實踐過程中運用微課，有助于學生自主學習和創新能力的培養，不僅提高了探究性教學在課堂中的教學效果，而且可以使學生的探究性學習延伸到課外。微課作為一種新型的教學技術，隨著其在生物信息學探究性教學實踐中的廣泛應用，必將促進生物信息學教學的改革和學生創新能力的發展。
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第8篇：生物信息學的作用范文
關鍵詞：任務驅動教學法；生物信息學；教學任務；實踐與思考
中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）28-0209-02
任務驅動教學法（TBL，Task-based Learning）是一種建立在建構主義學習理論的基礎上，由教師根據教學要求提出“任務”，把教學內容隱含在每一個任務中，由教師引導學生自己提出問題、思考問題、解決問題，通過讓學生完成一個個具體的任務來調動其學習主動性的教學方法[1，2]。它分為如下四個基本過程：一是確定教學任務，即教師分析教學目標，確定適當的教學任務；二是分析教學任務，即教師在課堂上向學生講解教學任務，使學生明確教學任務的內容和要求，也包括講解所需要的新知識；三是完成教學任務，是實施教學任務的過程，也是學生發現問題、解決問題、獲取知識的過程；四是評價教學任務，包括展示學生的作品、總結評比，達到鞏固知識、激勵學生的目的[3，4]。
生物信息學是當今生命科學的前沿學科之一，它是隨上世紀末人類基因組計劃的實施而由多學科交叉發展起來的一門學科，目前已經滲透到生命科學的各個學科。但是由于生物信息學本身的綜合性和快速發展的趨勢，高校生物信息學的課程教學目前仍然處于探索階段[5]。鑒于此，我們在我院2014級、2015級生物技術本科專業生物信息學課程教學中實施了任務驅動教學法，取得了良好的教學效果。
一、生物信息學課程教學中任務的設計
教學任務的設計是任務驅動教學法實施的關鍵。比如在生物信息數據庫的教學時，我們設計了“在NCBI/EBI/DDBJ三大數據庫中如何查找核酸蛋白序列”、“在NCBI/EBI/DDBJ三大數據庫中查找某一核酸序列的直系同源序列”等任務。在核酸序列分析的教W時，我們設計了“如何確定測序獲得的某一序列是表達的基因序列”、“如何確定測序獲得的序列是新的基因序列”等教學任務。在進化分析的教學時，我們給出某一基因的序列，設計了“依據該基因的序列做出不同方法的進化樹及分析其意義”、“依據某一基因的序列做出蛋白序列的進化樹及分析其意義”等教學任務。在蛋白質序列分析教學時，我們設計了“根據BLAST分析來推測某一新的蛋白質序列的可能功能”、“依據結構域（Domain）/基元（Motif）分析某一新蛋白序列的可能功能”、“依據某一新的蛋白序列預測其二級結構、三級結構”等教學任務。在綜合分析的教學時，我們設計了“如何尋找某一基因的啟動子序列及可能的轉錄因子結合位點”、“依據3種以上不同的生物信息學軟件作出某一蛋白序列及其直系同源蛋白的序列比對圖”、“如何計算幾種不同蛋白序列的相似性（Similarity）及一致性（Identity）值”等教學任務。
二、任務驅動教學法在生物信息學課程教學中的實施
我們在我院2014級、2015級生物技術本科專業的生物信息學課程教學中實施了任務驅動教學法。任務驅動教學法的實施全程在機房進行，機房內配置了高速上網的網絡和常用的生物信息學分析軟件。在教學前的準備階段，需要根據上課的班級組建好不同的小組，同學們也先行修習過相關的理論課程，然后將設計好的一系列教學任務分發到不同小組的同學中，同時建議同學們查找一些相關的分析方法和資料；在課堂教學階段，上課后教師會分析教學任務，任課教師也根據以前的教學內容給出一些線索，然后在不同的小組內進行討論，最后根據不同的討論結果讓不同小組的同學在給出的時間內完成設計的教學任務。對于不同小組在完成教學任務過程中遇到的問題，教師需要適度地解釋和引導，而不是完全地幫助解決和完成教學任務。在整個的教學過程中，要循序漸進，爭取達到最好的教學效果。在教學任務初步完成后，教師要根據不同小組教學任務的完成情況，給予分析、點評和總結。上課的同學都希望自己完成任務的思路和線索得到肯定，對于完成教學任務較好的同學要給予正面的表揚，對于完成教學任務不太好的同學也要給予鼓勵和關注，直到這部分同學也能獨立、完整地完成全部的教學任務。
三、任務驅動教學法在生物信息學課程教學中的效果
為評價教學效果，我們對于實施任務驅動教學法和對照組的同學對于教學的滿意度、學生的考試成績等問題進行了問卷調查，并對調查結果進行了數據分析。同時，我們也對承擔生物信息學課程教學任務的任課教師對于該課程的學習情況等進行了問卷調查和數據分析。根據調查結果，95%以上的同學認可任務驅動教學法在生物信息學課程教學中的實施，普遍認為任務驅動教學法在該課程中的實施能夠顯著提高學生學習的興趣、團隊協作精神的培養和對于理論知識的掌握。從考試的成績來看，實施任務驅動教學法的同學考試綜合成績優良率（80分以上）達到50%以上，顯著高于傳統教學法同學成績的優良率（30%左右）。從教師評學的情況看，任課教師普遍認為任務驅動教學法在生物信息學課程教學中的實施對于提高學生學習興趣、增強學生的創新能力和掌握教學知識點等方面均顯著高于實施傳統教學法的對照組同學。這一結果表明，在實踐性很強的生物信息學課程中實施任務驅動教學法相對于傳統的教學模式具有明顯的優勢。
四、完善任務驅動教學法在生物信息學課程教學中應用的思考
生物信息學是一門以研究生物序列為主的實踐性非常強的課程，具有教學知識點非常多、熟練掌握課程知識點相對較難等特點。我們在我院本科生物信息學課程中實施了任務驅動教學法，總體教學效果較好，同時我們也發現了任務驅動教學法在該課程教學中一些值得注意的問題。一是針對不同學生的特點，任務的設計要難度適宜，要有不同層次、不同難度任務的設計。在教學過程中，要適當精簡教學內容，加強常用軟件和程序的使用和練習；二是課程教學需要在電腦機房實施，需要較好的計算機配置和較高的網絡連接速度，對學時的要求要更連貫，同時要鼓勵學生在課后使用自己的計算機進一步練習和實踐；三是在教學過程中要有更多的引導和示范，進行實例教學；四是在教學過程中需要小組內同學間更多的討論和協商；五是對授課教師的專業知識和能力有更高的要求。生物信息學的課程教學實踐性非常強，知識的更新也非常快，實施任務驅動教學法對于任課教師的專業知識和能力提出了更高的要求。為達到較好的教學效果，需要引進高水平的師資隊伍，同時對已有的青年教師也要派出到高水平大學學習和培訓。同時，在生物信息學課程中實施任務驅動法的教學，最好由兩名以上專業教師同時實施教學。總之，任務驅動教學法在生物信息學課程中的應用既顯示了較明顯的成效，也還需要進一步的研究和實踐。
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第9篇：生物信息學的作用范文
單鏈抗體除本身的治療作用外，還可作為載體與細胞因子等結合，構建成雙功能抗體用于腫瘤的導像治療。據文獻報道［1~3］各衍生因子兩個完整基因融合成單一蛋白，經抗腫瘤活性檢測發現，融合蛋白具有雙重活性，但融合蛋白的親和性及抗腫瘤活性分別較衍生因子的功能及活性有所變化，可能由于融合蛋白結構變化導致功能及活性的變化。利用生物信息學網絡資源分析融合蛋白的二級結構及其理化性質，為進一步探討單鏈雙功能抗體基因融合蛋白提供依據。
1雙功能抗體的研究進展
隨著分子生物學的發展，腫瘤的藥敏基因治療成為各國學者研究的熱點［3~5］。將目的基因導入靶細胞是基因治療過程中的一個重要環節，因為目的基因導入靶細胞效率的高低將直接影響基因治療的效果甚至成敗。由逆轉錄病毒介導的基因轉移所面臨的最大問題是病毒轉導效率較低，原因之一是由于包裝后難以得到穩定產生較高滴度感染性逆轉錄病毒的包裝細胞系。單鏈抗體（ScFv）是由Fv抗體衍生而來，將抗體重鏈可變區和輕鏈可變區通過一段連接肽連接而成，ScFv具有天然抗體的親和力，而分子只有完整抗體的六分之一。具有分子小、穿透力強、容易進入實體瘤周圍的血液循環等特點，體內應用具有較大的分布容積和較高的組織分布比例，ScFv是構建雙功能抗體，雙特異性抗體等多種新功能抗體分子的理想元件。一個蛋白或蛋白片段可以融合到ScFv片段上以配備附加的性質，如免疫毒素的產生，是通過將一個腫瘤特異的ScFv或Fab融合到一個內源化能殺死靶細胞的毒素上。許多細胞特異抗體可將試劑傳遞到腫瘤部位發揮其細胞毒元件的作用。腫瘤特異性抗體片段已經與細胞因子融合［4~8］。在這種情況下，稱免疫細胞因子的分子注射到患者體內，在腫瘤細胞表面積聚，可以激活腫瘤附近的T淋巴細胞。這些融合蛋白內在的腫瘤結合活性允許使用低濃度，沒有通常與系統細胞因子注射相關的副作用。
細胞因子融合蛋白均具有衍生因子的雙重活性，其中有一些的活性較各自野生型低，或者與野生型因子的相加一致，或者其活性高于衍生因子的相加活性，人工構建的新蛋白可能具有與衍生因子無關的新活性［9~11］。事實證明：具有不同功能域的復合蛋白質以及連接肽的設計是今后尋找新的治療因子的有效途徑和研究方向。生物信息學可以促進藥物的發現和開發過程，即充分利用生物信息學的生物學和遺傳學信息來尋找和開發以基因為基礎的藥物。
2雙功能抗體的表達及其生物學性質的預測
對于cDNA序列包含一個完整的蛋白質編碼區，重要的則是分析所編碼蛋白質的功能。蛋白質序列的生物信息學分析是從理論分析邁向實驗研究的最為重要的部分。如果擬對所感興趣的基因投入實驗研究，那么，基于生物信息學獲得盡可能多的關于該基因/蛋白質的信息是十分重要和極其重要的，尤其是當采用生物信息學的分析得到其結構功能域的信息后，將對研究思路的制定提供重要的指導信息［12，13］。
傳統生物學認為，蛋白質的序列決定了它的結構，也就決定了它的功能［14，15］。因此，隨著近10年來生物學分子序列信息的爆炸性增長，大大促進了各種序列分析和預測技術的發展，目前已經可以用理論預測的方法獲得大量的結構和功能信息，用生物信息學的方法，通過計算機模擬和計算來“預測”出未知蛋白質信息或提供與之相關的輔助信息，可以用較低的成本和較快的時間就能獲得可靠的結果［16~18］。重組融合蛋白是通過DNA重組的方法，將功能上相關的兩種蛋白用連接肽連接，以達到優化蛋白功能的目的，如免疫毒素和細胞因子融合蛋白，并已用于腫瘤治療。我們在構建融合蛋白之后，運用生物信息學資源DNAssist核酸序列分析軟件分析ScFv-TNF-αDNA序列翻譯并獲得了氨基酸序列，蛋白質分析軟件（ANTHEPROTV5）分析融合蛋白的二級結構及其理化性質。利用生物信息學網絡資源進行分析預測融合蛋白的性質，為進一步探討單鏈雙功能抗體基因融合蛋白提供依據。構建重組導向的融合蛋白［19］，通過重組PCR方法在編碼ScFv與TNF-α的堿基之間引入酶切位點，并克隆到逆轉錄病毒表達載體PLxSN上表達，用脂質體轉染法轉染PA317包裝細胞，G418篩選10天后共挑選50個細胞集落，擴大培養后測定29個細胞集落的病毒滴度，篩選出一株cfu>1×109/L的感染性重組病毒產生細胞系C26。
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