發布時間：2019-12-04所屬分類：教育職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：結合近年來國家對教育教學領域要求進行創新改革時間的政策，從生物科學專業的現況與實際存在的問題等方面進行了探索，發現生物信息學的研究范圍囊括了生物化學、基因工程、遺傳學、進化生物學等大量的應用性極強的學科，本文從生物信息學課程內容與要
摘 要：結合近年來國家對教育教學領域要求進行創新改革時間的政策，從生物科學專業的現況與實際存在的問題等方面進行了探索，發現生物信息學的研究范圍囊括了生物化學、基因工程、遺傳學、進化生物學等大量的應用性極強的學科，本文從生物信息學課程內容與要求及現狀進行分析，為生物科學專業不斷前行指明了方向。
關鍵詞：生物信息學;生物科學;教學模式;創新改革
一 生物科學專業的現狀
21 世紀是生物學的世紀，生物學在上世紀 90 年代開始突飛猛進，從人類全基因組的測定，到動植物基因組等各類基因組學的研究與發展都讓生物學在當今社會中有著舉足輕重的地位，這個領域也成為目前許多 985 高校、科研單位產生大量的科研成果與培養高端人才的熱門領域。很多的高校也紛紛為生物科學級相關專業擴招，然而，相對于生物學和生物專業的熱門，生物科學畢業生的就業率卻很低 [1]。生物科學專業是一門融合了生物、化學等多學科融合的專業 [2]，對應的就業面相對于其他專業應該是更為廣泛的。然而，在實際情況中，大部分本科畢業生接觸到的實習單位以及招聘單位，通常為飼料場、小型制藥公司等技術含量較低的單位，工作環境和前景都不能滿足畢業生的要求，相反，生物學領域的各種生物科技技術公司的數量卻在不停的增長，并且大多數公司地點位于一線或二線城市，能夠提供的工作崗位也越來越多，這樣的情況與生物科學專業的就業率顯得格格不入。
二 生物信息學——曙光
生物信息學是一門交叉學科，包含了數學、計算機科學、信息統計學等實際應用性極強的專業，對已有的、正在研究的數據進行理論上的加工、處理、解釋、儲存等操作，進一步完善生物學體系。隨著各種基因組學的蓬勃發展，生物信息學的研究體系已經越發的成熟，并積累了大量的科研數據，是目前生物學領域種最為中堅的潮流。國際上一流的高校早已開始了生物信息學人才培養，但是國內大多數高校仍然無視生物信息學的發展，要么僅僅開設選修課，但多數沒有任何相關的培養方案。傳統的生物學使用各類實驗來解決和研究各種問題，自從 PCR 技術誕生以后，生物學家又可以通過獲取不同的基因之后，通過統計學、數學的手段來處理問題，但是自從基因組學的研究方式和手段在全球普及之后，生物學家已經可以獲得全部的基因，并有成熟的數據庫來更新、維護這些基因數據，所以 21 世紀的生物學應該是全新的生物學，新生物學的不同在于，應該先基于這些數據從理論出發，然后回到實驗驗證 [3]。生物信息學正是這樣的一個學科，在國家政策、科研單位等多方助力下，多種生物的基因組信息分別儲存字各大數據庫中，無數的研究方案與研究流程也在網上或文獻中分享出來，只要學會從這些信息源中提取出足夠的數據，并進行分析、整理、比較，就可以高效的解決生物學問題、并避免了許多的不必要的重復。
三 生物信息學課程的內容與要求
生物信息學主要涉及的是歲生物數據的收集、儲存、分析，然后利用得到的結果來解釋生物學現象，如預測蛋白結構、組裝大量的轉錄組數據、比對超量的氨基酸、蛋白序列等。從該學科涉及到的內容可以看出，生物信息學不是簡單的學科交叉，對于各個分屬的學科有著較高的要求 [4]，要求教師在教學前需要有豐厚的知識和技能積累，才能在教學過程中保證教學質量。
(一) 數學和統計學
國內的生物科學專業在本科階段只要求必修一門高等數學，但是對于生物信息學而言，高等數學和統計學甚至是離散數學，對于生物信息學中的的數據處理都產生著重要的影響，在數據量過大的情況下，利用數據建模、統計數據中信息、數據挖掘、可視化等步驟中，數學中的很多知識都可以讓學生更好的理解其中的原理。
(二) 生物學基礎
生物信息學的研究范圍囊括了生物化學、基因工程、遺傳學、進化生物學等大量的應用性極強的學科。這些學科是生物信息學最重要的基石，因為無論使用了什么樣的分析方法，都是緊緊圍繞著生物學中的各種現象和問題。要求教師和學生對于基因、蛋白質序列都十分熟悉，相關的 SNP、微衛星序列、編碼區域等概念也要十分熟悉。此外，對于國際上通用的數據庫如 NCBI、UCSC、EBI 等數據庫的使用方式和數據格式也要有相關的了解，能夠熟練的使用這些數據庫中的數據。
(三) 計算機科學
生物信息學與傳統的生物學最打的區別在于，對于生物學問題，采用了計算機科學的方法來解決，因此，在生物信息學中，要求研究者在研究中熟練的使用計算機來處理大批量的數據，包括檢索信息、收集數據、對數據進行分析、對分析結果進行可視化。所以，粗話了生物學知識，計算機的相關技能也要得到加強，如 Linux 系統的熟悉、python 和 perl 等編程語言的學習、常用的生物信息學軟件的使用。這樣的研究方法對于國內大部分的生物學研究者都是一種全新的挑戰，對于教授這門課的教師更是一種考驗。
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四 生物信息學課程的現狀
雖然國內很多的高校都已經開設了生物信息學課程或者相關的培訓計劃，早期的課程大多數仍然是采用傳統的教學方式來進行教學，即以理論課程為主，少量的實驗課程為輔，課程內容以介紹為主，即只對生物學部分進行討論，對于計算機科學部分、數學部分則只進行簡單的介紹，并且選用的教材內容老舊落后，內容枯燥。經過近年來諸多高校對于生物信息學課程的探索之后，開始加大生物信息學課程中的實踐操作部分，并從國外引進了諸多的優秀教材，課程探索初期的窘況已經初步有了改觀，并且越來越多的生物信息學研究人員從科研崗位走入了教學工作，也有從生物信息分析公司合作到高校中，也已經初步改善了教師資源緊張、教師專業能力較弱的缺點，越來越多的掌握生物信息學技能的畢業生走入社會，緩解了這一領域的人才短缺的現況。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專業的畢業生仍然沒有很好的解決就業問題，這些高校普遍沒有重視生物信息學，僅僅是開設了公開課或選秀課，或沒有開設任何相關的培養計劃或課程。所以，生物信息學在生物科學專業的推廣，以及生物信息學課程在國內高校的普及應該是首要問題，同時生物信息學課程的開設對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在國內發展的道路上。
(一) 生物信息學課程的推廣
雖然很多的高校已經開設了專門的生物信息學課程，并且經過探索，已經取得了喜人的成績，但是還有很多的高校仍然處于探索的初期甚至還沒有認識到轉型的必要性。教學模式單一、教師專業背景薄弱等原困擾著前人探索的腳步，也同時困住了當下部分高校發展相關課程的步伐，甚至讓部分高校有心無力，從而使學生們沒有機會接觸到這樣的學科。所以，在進一步改革創新的同時，將生物信息學普及到所有的高校是十分鐘重要的。
(二) 在實踐方式上進行革新
一直以來限制著生物信息課程發展的主要原因之一就是，沒有足夠的實踐機會和實踐時間來達到該學科對技能實踐的要求。生物信息學是一門應用性極強的學科，必須要有足夠的實踐才能保證熟練度，但是現行的生物信息學課程安排中，實踐部分則存在實踐內容古老落后，實踐時間緊張等不足，因此實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學科推廣 [5]。
(三) 加強學科交流
生物信息學對于傳統的的生物學本身就是一個全新的挑戰，其中的計算機科學和數學的部分 [6]，不同于以往生物科學專業融合的化學、地理等學科，是兩個應用性極強的工科學科，不能閉門造車一般的單獨學習生物信息學，這樣會在學習過程中造成避重就輕的習慣，為日后的研究工作造成影響，需要系統、完善的進行學習研究。
五 結語
在生物學飛速發展的時代，生物信息學作為生物學在這個時代最先鋒的工具和載體，應該被所有的生物學研究者或學習者熟練地掌握。在教學中結合行業發展的需求，及時更新教學內容，合理安排教學順序，科學構建生物信息學中數學、計算機科學、生物科學在教學中所占的比重，相關的成功經驗應該用于推廣該學科在全國高校中的實行，提高學生的專業水平和應用能力。
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