生物信息学的重要性篇1

关键词：中学物理教师信息技术技能要求原则

信息技术的飞速发展和广泛应用，逐步改变着人们对教育目标、教学方式和教学观念的理解。随着现代科技的不断进步，将会有更多的新信息技术应用于基础教育领域。进入新世纪以来，许多地区都开展了信息技术与物理学科整合的课题研究工作，事实证明，信息技术已经打破了传统教育技术的应用界限，广泛提高了学习的参与性和主动性，促进了教学方式的重大变革，从而提高了教学效率。推进基础教育改革的关键是提高教师的教学科研水平，因此全国各地教育部门大力开展了提高教师信息技术应用水平的培训和竞赛工作。物理作为中学阶段科学教育领域的一门基础课程，把信息技术有效运用于中学物理教学科研中去是物理教师必须具备的基本技能之一。

一、信息技术技能的含义

现代教育技术是提高教学质量、推进素质教育的重要手段，也是推动基础教育改革的重要环节。积极运用以信息技术为代表的现代教育技术推动基础教育的改革与发展，已经成为本世纪世界各国政府的普遍共识和发展趋势。我国政府历来重视信息技术在中小学学科教学中的应用，明确提出了信息技术与学科教学整合的目标与内容。教育部在《基础教育课程改革纲要（试行）》中提出，大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。本世纪以来我国针对中小学教师广泛地开展了“培训、考核和认证”工作，要求各地尽快提高广大中小学教师的教育技术应用水平。

因此，信息技术技能是现代中学教师必备的专业实践技能，也是中学教师专业素质的重要组成部分，是一种具有理论性、发展性与实践性的综合技能。中学物理教师应具备的信息技术技能是指在先进的物理教学理论指导下，把基于信息技术的各种现代教学媒体工具，整合应用到中学物理学科教学中去，从而提高物理课堂教学的效益的技能。

二、信息技术技能应用于物理教学的功能

1.激发学生的学习兴趣

使用信息技术能够突破物理教学环境的时空限制，将教学内容中涉及的物理情境和物理过程再现于课堂教学。巧妙地使用信息技术，同传统教学方式相比，可以使学习过程大大缩短，教学信息量增大，教学效率明显提高。如教学《平面镜成像》一课，利用现代教育技术手段，就可以把“猴子捞月”这个学生耳熟能详的故事采用动画的形式栩栩如生地呈现给学生，激发学生探究科学本质的好奇心。教育技术的应用可以把抽象的概念形象化，复杂的过程简单化，从而有助于吸引学生的注意力和调动学生的兴趣，有助于学生对物理现象、概念和规律的感知与理解，有助于发展学生的综合能力。

2.体现学生主体地位

信息技术应用于中学物理教学，可以在接近真实的物理情境中，使学生从被动的知识接受者转变为主动的学习参与者。如教学《分子运动论》一课可以采用动画模拟分子的无规则运动，克服难点，创设立体情境，启发思维，以较少的教学时间和精力，取得最优的教学效果，从而强化学生对物理知识的理解。学生的思维活跃了，思路拓展了，再分小组交流讨论解释生活中的现象，展示各自想法和做法，可增强自主学习和合作探究学习的能力，交流并反馈学习成果，充分体现学生的主体地位和教师的主导作用。

3.实施个性化教学和开放性教学。

借助计算机技术和网络技术构建虚拟实验的物理学习环境，可以实现对教育信息及时收集与反馈，使物理教学的表现方式和节奏符合中学生的认知特点，从而为优化物理教学过程提供技术保障。新颖的教学软件设计可以构建个性化的学习环境，营造协作式学习氛围，彻底改变学习方式，使传统的封闭课堂逐步走向开放教学。

4.促进物理教师专业化发展

信息技术为开展物理教学研究提供资源、技术、环境的支持，“虚拟教学”、“数字教育”、“远程培训”、“云学习”等新的学习模式不断进入教师的教学科研活动中，对于提高教师的教育科研能力和实践能力大有裨益。在网络时代，物理教师可以不受时空等传统实际条件的限制，根据自己的时间安排选择自己的自主学习，例如参与诸如“物理论坛”、“物理博客”、“教育叙事”、“主题研修”等教学探讨活动。

三、信息技术应用于物理教学的基本要求

本世纪以来全国各地不少地区和学校开展了信息技术和物理教学的整合工作，得到了许多成功的经验和失败的教训。因此，我们必须深入探讨在中学物理教学中，以信息技术应用于物理教学应该有哪些要求，这样才能更好地提高教师自身素质，为物理教学服务。

1.教师应具备新的教育理念

尽管新课程改革已经持续十多年，相当一部分物理教师仍未充分理解新课程改革的基本理念，不能有效地使用信息技术手段。不少物理教师认为在物理教学中只要使用了电脑，制作了多媒体课件，上课采用了网络技术手段，就是把信息技术手段成功应用于物理教学了。一些教师流于形式，忽视对应用本质、效果和意义的深刻认识。产生这种现象的原因是因为这些教师对于对新理念、新事物和新技术抱有畏难和抵触情绪，把教育改革变成了应付差事，教师最终变成了信息技术的“奴隶”。信息技术的运用需要物理教师有先进的教学理念，物理教师可以根据自己的教学需要，在教学实践中不断努力探索，走适合自己的道路。

2.应与传统教学手段相结合

把以多媒体和网络化为特色的信息技术应用于物理教学，并不是传统教学手段就可以束之高阁。各种教学手段均有它自身的优点和特长，都有一些功能是信息技术手段无法替代的。例如关于像万有引力定律这样的物理规律，课程教学中的理论推理过程如果使用传统板书更能展示探究的过程，更能启发学生的思维，体现物理的学科特色。再如可以鼓励学生自行操作大气压强真实的实验，就不必要用课件去模拟，尽可能地还给学生一个真实的物理世界。

3.实用性

将信息技术应用于物理教学中要考虑到教学内容和学生的情况，绝不是所有的物理教学都需要用计算机手段，在教学设计上也不是媒体越多越好，技术越复杂越好，而应从教学内容实际情况出发，恰当地编排和组织，注意实际教学效果。防止物理课件做得惟妙惟肖，学生赞不绝口，吸引了学生的注意力，却为了迎合信息技术而舍弃了物理教学目标，忽略了教学重点和难点，这都是不可取的。

4.资源基础

随着我国对基础教育投入的不断增大，越来越多的学校的普通教室可以开展多媒体教学，这对于实现信息技术和物理学科的整合提供了很好的条件。但是不能过多地强调硬件资源建设，忽略软件建设。只有软硬件双管齐下，才能高效地推进信息技术应用于学科教学。

（1）硬件建设。教室多媒体电教平台，包括电脑、大屏幕投影机、实物展台、Internet网络的接入等。

（2）软件建设。包括常规上的教学软件，教学课件，物理资源库的建设，物理校本教材的开发，还包括一些专用的物理教学软件，如Flash、几何画板和仿真物理实验室等。

四、信息技术应用于物理教学的基本原则

1.科学性原则

中学物理课属于中学科学教育领域的重要课程之一，以培养学生的科学素养为课程目标，自然在开展物理教学活动中始终要坚持科学性原则。科学性主要体现在教学软件的设计和使用中不能出现科学性错误，不能把错误的概念、原理和过程教给学生。如果用信息技术手段把本来不准确不严谨的物理内容以“形象生动”的方式呈现出来，反而会造成知识性错误，这是绝对不允许的。

2.教学性原则

信息技术的应用应当从物理教学实际需要出发，整个应用过程要符合教学规律，要以提高物理教学质量为目标。确定合适的教学目标，选取合适的教学内容，采用恰当的组织表现形式，重视对学生学习环境的创造，实现教学效益的最大化。物理教师必须深入学习，准确把握，紧密结合课堂教学实际，对信息技术进行综合利用，剔除不合理的因素，使之完全适合自己的物理课堂教学。

3.适度原则

在物理教学设计中，假如用传统的教学方式就能达到良好的教学效果，则没有必要花费人力物力使用信息技术。对那些使用传统教学手段不能很好理解和表述的内容，应合理使用信息技术支持物理教学，如微观世界和天体运动等的教学。信息技术应用于物理教学最终目的是为了优化课堂教学结构，既要有利于教师的“教”，更要有利于学生的“学”，从而提高物理课堂教学效率。

4.实效性原则

信息技术应用于物理教学的目的是服务于中学物理教学，使得教学设计最优化，绝不是把物理知识利用信息技术手段简单、生硬地拼凑成“沙拉”。只有很好地利用技术手段创设情境、巧妙设疑，才能充分地激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，使得整个课堂学习气氛生动、愉快、轻松、有趣。

参考文献：

［1］教育部.中小学教师教育技术能力标准（试行）［J］.中国电化教育，2005，（2）.

［2］王较过.物理教学论［M］.西安：陕西师范大学出版社，2009.

［3］廖伯琴.新课程教师学科教学培训教材［M］.北京：北京大学出版社，2004.

［4］徐振贤.多媒体环境下的物理教学探析［D］.华中师范大学，2003.

［5］于海峰.现代信息技术与中学物理教学整合的比较研究［D］.上海师范大学，2006.

生物信息学的重要性篇2

关键词生物信息学；教学；教学改革

生物信息学是生物学、计算机科学、信息科学、数学等多学科交叉融合的新兴学科，可培养学生综合运用知识解决科学问题的思维水平和能力，学科内容具有极强的前沿性、开放性、实践性和探索性，有助于培养宽口径、厚基础、创造性、应用型的专业人才[1-2]。但因生物信息学的知识庞博、原理抽象，使得该课程不能采用传统的教学模式进行教学，现行的课程教学方法尚未完善，需根据不同学校、不同专业的发展定位和学生培养目标有针对性地设计和开展课程教学。浙江大学宁波理工学院生物工程和生物技术为工科专业，以培养高水平的应用型人才为目标。近几年开设了生物信息学课程，通过不断的课程教学改革和实践，笔者发现影响教学效果的多方面因素，包括地方院校生物信息课程授课过程中的共性问题[3]。逐步对课程目标、教学内容、教学方法和考核方法等方面进行了有益探索，探索适合工科专业学生的生物信息学课堂教学模式。通过努力，初步解决了浙江大学工科大学生的生物信息学课堂教学的主要问题，有效提高课程教学效果，同时也获得了一些经验和认识。

1工科专业的生物信息学课程教学问题

1.1课程教学内容新颖繁多，与专业课程体系设计不匹配

生物信息学作为一门新兴的交叉学科，要求学生了解、掌握的基础知识非常多，但学校侧重于工程人才培养，工科应用课程多，生物基础知识薄弱，且将生物信息学作为专业选修课，仅安排24学时的授课时间，这就形成教学内容新颖繁多与专业课程体系安排设计不匹配，难以有效利用已学知识对这个综合性新兴学科课程进行全面学习，部分大学生还因学无所成或跟不上授课进程而产生厌学情绪。

1.2授课学时短，教学和考核模式落后

生物信息学知识庞博、原理抽象、实践性强，但因课程授课学时严重不足，课堂教学通常以理论教学为主，采用以教师讲授为主体的传授式教学方法，幻灯片课件展示容量很大，学生缺少足够的时间思考和消化，常感到学习千头万绪，不得要领。传统教学方式无法满足该课程教学需求，在生物信息学教学中存在较大局限性。在传统教学方法下，课程考核仍以卷面形式进行，忽视实践技能，不能有效考查大学生的学习效果。因此，传统教学和考核方法忽视了该课程前沿性、实践性强的特点，使学生失去了主动思考和积极创新的动力和机会。

1.3教学资源不充足，教材选择困难

生物信息学作为一门新兴学科，教学资源不充足成为普遍现象。生物信息学教材在教学内容的新颖性、时效性和对各专业的适用性等方面有所欠缺，例如一些数据库及软件总在不停更新，教材内容有比较大的滞后性。由于高校开设该课程的时间通常较晚，适用于工科专业的生物信息学教学资源，如教学教案、多媒体课件、教学视频等尤为欠缺。同时，由于生物信息学课程的前沿性，与生物信息学有关的网页大部分都是英文，工科大学生的生物信息学专业词汇极其匮乏，开展实践教学时学生学习非常吃力，甚至造成学生学习困难，教学效果比较差。

2工科专业的生物信息学课程教学改革

2.1根据专业特点改革教学内容

结合工科专业特点及培养特色，选用相对简洁，基础知识与实践应用相结合的教材，如陈铭编写《生物信息学（第二版）》等。同时不拘泥于教材，针对具体讲授情况进行有机取舍和补充，合理制订教学方案。比如，对浙江大学生物工程专业的本科生来说，生物信息学更多的是一种辅助分析工具，不需要深入学习数据库的构建方法、软件算法等基础知识，更多的是培养他们应用生物信息学技术和思维方法来服务本专业知识的能力。因此，大力引入实践教学，大幅度压缩理论教学，理论教学和实践上机操作时间基本按等比例分配。改革后的理论教学内容包括生物数据库及其信息检索、序列比对与分子进化、核酸序列分析、蛋白质性质和结构分析、基因组信息学、蛋白质组信息学等；实践教学引入了常用生物信息学数据库的应用、核酸和蛋白质序列的进化分析、DNA序列的信息学和功能分析、蛋白质序列分析和结构预测、常用生物软件的应用、综合实验等。该教学计划不仅使学生有效学习生物信息学的理论和技术，还可使学生深刻体会和贯通一些生物化学、分子生物学、基因工程等生物课程的知识，夯实了工科大学生的生物学基础理论知识，为学生开展专业相关的实践创新项目和后续毕业论文设计提供技术支持。

2.2革新基于多媒体的互联网教学方法

多媒体网络教室借助于计算机网络和多媒体技术，轻松实现生物信息学理论讲授、数据库搜索及软件应用演示，便于師生课堂交流，增强学生的教学参与意识[4]。再加上大多生物信息学数据库及软件工具在因特网上免费提供，引导学生充分利用这些网络资源尤为重要。因此，必须建立有效的基于多媒体的生物信息学互联网教学方法，给大学生提供更多动手操作机会，改善学习效果，充分体现生物信息学的实践性。基于此，将每个生物信息学教学主题的课堂讲授内容分为2部分：一是用幻灯片进行理论知识讲授和操作演示，二是指导学生利用丰富的网络资源和软件工具完成相关上机实习，引导学生进行探索式练习，培养主动学习的习惯。例如在GenBank数据库教学活动中，首先用幻灯片讲授该数据库的简要情况；接着演示GenBank数据库的搜索方法和搜索结果的要点，结合搜索内容讲解核酸及蛋白序列的格式、主要字段的含义、序列下载的方式；最后，布置相关上机操作内容，由学生上机操作该数据的搜索，并对搜索到的序列进行解读，教师全程指导解疑。另外，为摆脱该课程学时短的限制，结合教学内容适量安排课后作业，鼓励学生利用课余时间上机操作，巩固和拓展生物信息学知识。这样的教学方式简明扼要，既节约了课堂时间，还教会了学生主动获取信息的手段。

2.3开设创新型开放性实验

生物信息学课程的开放性和前沿性可以开拓学生的视野，帮助开发新的思维方式。因此，在生物信息学实践环节增设创新型开放性实验[5]，综合采取启发式、研讨式、运用式等教学方法[6]，强调大学生的创新思维、实践动手能力的培养，有效调动学生的学习兴趣。新型开放性实验包括演示实验实例模块和综合研究实验模块，让学生自己提出问题、设计和探索解决方案，引导学生独立思考、大胆动手，充分发挥学生的主动性和创造性，培养学生发现问题、综合分析处理问题、信息的收集和整理、创造性思维等独立动手能力以及团结协作能力。就综合实验模块而言，例如，学生想研究自己感兴趣的一个基因，要求学生独立查找相关文献和资料，收集和分析核酸、蛋白质序列及其同源性关系，预测该基因的结构、功能，最后总结这个实验过程并分析实验结果，撰写一份实验报告。通过创新型开放性实验训练，可以全方位、多角度、重能力地训练学生的综合素质。

2.4制订理论与实践并重的教学效果考核方法

根据新的教学内容和模式，积极改革生物信息学考核方式，制定理论和实践并重的考核制度，增强考察大学生对生物信息分析的基本技能的掌握程度以及对结果的分析能力。例如，课程的学生总评成绩由平时成绩和期末成绩组成，分别占25%和75%。期末成绩评定由理论考核和上机考核组成，比例分别占40%和35%。上机考核包括2部分：一是针对课堂教学内容随堂布置上机作业，让学生深化理论教学和演示实验教学的学习，评定学生作业成绩；二是让学生选定感兴趣的研究课题或教师设定研究主题，学生结合所学生物信息学知识，独立制订完整的研究方案，通过上机操作完成方案中的生物信息学操作，并对结果进行解读，形成一份实验报告，教师评定学生的报告成绩。通过这种考核可以全面评定学生的学习效果，促进学生主动学习，同时还可以准确发现教学过程中存在的问题，为课程教学的进一步优化提供指导。

3结语

根据生物信息学课程特点，针对工科专业培养特点，结合近年来笔者的课程教学实践，精心选择教学内容，突出并合理组织实践教学，注重培养大学生的核心技能；充分采用基于多媒体的互联网络教学，增设创新型开放性实验，构建多样性教学方法，强调学生的创新思维、实践动手能力的培养；注重教学效果评价，制订突出实践能力的考核方法，促进学生主动学习能力。通过这些教学改革和实践，逐步探索适合工科大学生的生物信息学课堂教学模式，有效提高课堂教学效果，切实增强学生的专业知识和技能。

参考文献

[1]A·马尔科姆·坎贝尔，劳里J·海尔.探索基因组学、蛋白质组学和生物信息学[M].孙之荣，译.2版.北京：科学出版社，2007.

[2]郑国清，张瑞玲，段韶芬，等.生物信息学的形成与发展[J].河南农业科学，2002（11）：4-7.

[3]喻修道，雷霆，庞振凌，等.地方院校生物信息学课程教学模式的探讨[J].南阳师范学院学报，2015，14（6）：58-61.

[4]钱叶雄，朱国萍，聂刘旺，等.生物信息学课程“教、学、研”一体化创新教学模式探讨[J].安徽农业科学，2013，41（6）：2812-2813.

[5]吴建盛，李政辉，张悦.强化创新型开放性实验，促进生物信息学课程建设[J].信息通信，2013（6）：276-277.

生物信息学的重要性篇3

关键词：信息技术；高中；物理教学

一、信息技术在高中物理教学中的运用原则

在高中物理教学中，教师对信息技术的运用需要遵循相应的原则。首先，需要遵循个性化原则。信息技术的运用要体现学生学习的个性化，在高中物理的课堂教学中，学生是主体，教师要根据学生的实际认知需求，利用信息技术促进学生对物理知识进行主动探索，从而使学生能够更好地参与物理知识的体验和探究。其次，信息技术的运用也要体现物理学科的韵味，教学过程中教师一定要明确信息技术主要是对物理知识探究过程的媒介，在物理教学中不能让信息技术喧宾夺主。最后，信息技术的运用还要注重学习过程的交互性，教师要充分借助信息技术具有交互性的特点，在学生独立思考的基础上，更好地促进他们交流、互动和共享，从而营造良好的学习氛围，促进学生更加积极地学习，实现其物理学科素养的全面提升[1]。

二、信息技术在高中物理教学中的作用

高中物理具有显著的学科特点，知识点往往比较晦涩难懂，同时在传统教学的观念和教学的模式下，教师教学方式存在单一性，导致学生对物理知识的学习兴趣不高，课堂气氛沉闷。信息技术在高中物理教学中的运用，有效地改变了这种教学现状，促进了教师教学质量的提高及学生学习效率的提升。首先，教师通过对信息技术的合理运用，能够有效地提升学生物理学习的兴趣，学生一般对多媒体和信息网络比较感兴趣，信息技术能够有效地吸引学生的注意力；其次，信息技术的应用能够把难懂抽象的物理知识通过直观化的图像或视频等形式进行表现，这样不仅能够促进学生的理解，还能活跃课堂氛围，提高学生学习的积极性；最后，通过信息技术的运用，教师还能对物理知识内容进行有效拓展，信息网络环境中存在丰富的物理资源和素材，这些资源和素材的良好应用，能够实现教师对学生物理综合素养的培养，并开阔他们的眼界，这对他们后期的物理学习和发展具有重要的意义[2]。

三、信息技术在高中物理教学中的运用策略

（一）借助信息技术创设教学情境

在高中物理的课堂教学过程中，很多知识都是比较抽象的，学生在学习时往往需要大量的分析和想象，这对学生的学习造成了很大的困难。学生面对抽象难懂的物理知识，会丧失学习积极性甚至出现抵触的情绪，这对教师物理教学产生了很大的影响。通过信息技术的运用，教师能够借助信息技术进行教学情境的创设，从而促进学生更好地理解教学内容。良好的教学情境还能够吸引学生学习的注意力，提高教师教学的效果。比如，在进行“平抛运动”一课教学时，教师就可以借助信息技术将生活中比较常见的平抛运动案例进行展示，如“枪口射出子弹的路径”和“桌边飞出的弹球”等，这样能够营造出相应的平抛运动环境让学生进行相关概念的认识和理解，然后教师再设置相应的问题：生活中还有哪些平抛运动现象？这时候学生的积极性就会被迅速调动起来，根据自己对平抛运动概念的理解，展开相应的想象、思考和讨论[3]。

（二）借助信息技术进行物理实验教学

物理是一门探究科学的学科，高中物理教材中涉及大量的物理实验，这些实验一些是能够进行实际操作的，一些是无法进行实际操作的，还有一些实验操作具有瞬时性，学生进行观察和理解比较困难，因此这些实验都可以借助信息技术进行模拟，这样不仅能够反复观看实验过程，还能放缓其播放速度，从而促进学生对实验过程和实验现象的深入观察。比如，在进行“自由落体”运动规律的实验探究中，由于小球自由落体的速度比较快，学生对其瞬变状态不能进行有效观察，会影响对变速情况的理解和分析，而通过信息技术进行自由落体相应运动的模拟，教师可以对小球下落过程的速度进行一定的延缓，这样学生就能够对自由落体具体变速的情况进行直观性的观察，并在相等的时间间隔内直观性地观察到小球具体的位置，然后根据相应的背景标尺读出实际的刻度，进而进行小球运动规律的计算和推论。

（三）借助信息技术进行物理重难点的突破

高中物理很多知识点的理解和掌握都是比较困难的，由于课堂时间有限，学生面对大量复杂抽象的物理知识点，难免存在学习困难的情况，同时，教师不可能对学生实现全面的学习辅导，这就导致学生在物理学习中出现学习困难和兴趣不足的恶性循环。通过运用信息技术可以为物理重难点的突破提供良好的条件，教师通过信息网络环境获取更多的重难点解析资源，然后再将这些资源和学生进行共享，让学生进行针对性的学习，从而实现难题的突破[4]。比如，在进行“向心力”相关实例的分析时，向心力是物理学习中的重难点，为了促进学生更好地理解向心力，教师可以借助信息技术将教材中关于向心力的案例，如过山车、火车转弯等，通过动态模拟的方式进行演示，使学生对案例的理解更加直观和清晰，同时教师还可以获取更多相似案例进行展示，促进学生对物体运动规律的理解。

生物信息学的重要性篇4

全书包含14个实验，其中实验1～4是针对植物保护数据的总体分布、计量资料、分类资料和回归方程进行分析，为后期数据处理奠定重要基础；实验5～6主要根据微观领域的信息网络需求，对植物病虫害生物进行鉴定、分类及生物信息分析；实验7～8以加强植保技术信息传播为核心；实验9采用电子表格来建立系统模型，模拟不同治理方案下植物病虫害生物的种群变动规律及其经济生态效益；实验10～11重点阐述了在宏观植物保护中尤为重要的全球定位系统使用方法以及网络植物保护信息技术。

为了顺应信息时代变化趋势，该书的实验12～14要求学生以制作视频、网页或公众号的方式完成结果展示，以提高学生参与课程的积极性，锻炼他们对现代信息技术手段的运用能力。实验是学习植物保护信息技术的重要过程，通过以技术原理为核心的实操训练，让学生主动地探索规律、发现问题，从中理解技术应用的本质，不但有利于学生吸收复杂的原理知识，而且能够培养他们的动手能力和思考能力。该书希望学生通过书本的指导，深刻认识到当前计算机技术与信息网络在植物保护领域的实际应用情况与未来发展前景，同时学习理论技术与专业操作，提高对植物保护信息技术的学习兴趣，为信息技术在植物保护专业的广泛应用打下夯实基础。通读全书，可以看出《现代植物保护信息技术实验》是一本优秀的实验指导教材，具有以下几方面特点。

内容丰富，注重基础学习

全书根据“现代植物保护信息技术”的课程内容，在实验中体现出植物保护数据和处理，生物信息分析，数据库技术与专家系统，计算机辅助设计，网络植物保护信息的获取与分析等多项信息技术的应用。其中前三项实验主要包含最基本的植物保护数据和数据库技术，为后期的信息分类、传递和处理起到关键作用。在植物保护工作中，利用信息技术尽可能地实现数据资料保护的完整性和系统性，无论是对植物病虫害的防治还是对于其发生规律的研究，都具有极为重要的参考意义。

逻辑清晰，结构层次分明

全书围绕课程内容进行展开，呈现出“总－分－总”的结构框架。首先，在开篇概括地对“现代植物保护信息技术”的课程内容、教学目标、课程要求及学时分配进行阐述，让学生快速对此课程产生一定认识，并了解其学习要点。继而通过14个实验，全面地展现出计算机技术在植物保护中的具体应用。最后在附录中，准备了部分课程论文参考选题，不但是对课程核心内容的系统性总结，还为学生深入研究植物保护信息技术提供了全新的思考方向与探索思路。

指导性强，强化实践应用

生物信息学的重要性篇5

关键词生物信息学教学改革医学教学模式

中图分类号：Q811-4文献标识码：A

21世纪是生命科学的世纪，人类及模式生物基因组计划的全面实施，使分子生物学数据以爆炸性速度增长。面对基因组学、蛋白质组学、基因芯片、分子进化等大量的生物信息，在计算机科学、网络技术以及生物分析技术的相互作用和渗透下，诞生了一门崭新的学科――生物信息学（Bioinformatics）。生物信息学利用计算机和互联网，以数据库为载体，运用数学算法和计算模型，研究生物信息数据的获取、处理、存储、分发、分析和解释等方面，进而阐明和解释庞杂的生物数据所蕴含的意义。生物信息学跨越了整个生命科学领域，近年来在医药学研究中发挥了不可替代的作用，无论是从分子生物学的角度阐述病因，还是对疾病的预防、诊断、治疗与新药研发都将产生巨大的推动作用，医学生物信息学必然在未来的医学研究中处于关键地位，但生物信息学的理工科特性决定了该课程在医学教育中开展的难度。本文结合医学院校特色和生物信息学课程特点，探讨开设医学生物信息学课程的必要性，分析生物信息学课程在教学实践中存在的问题，提出本校开展生物信息学教学的实施方法。

1医学生物信息学的主要研究内容

1.1疾病基因的发现与鉴定

约有6000种以上的人类疾患与特异基因的改变有关，某些关键性基因或其产物的结构功能异常，可以直接或间接地导致疾病的发生。使用基因组信息学的方法通过超大规模计算是发现新基因的重要手段。例如：通过构建肿瘤cDNA文库或表达序列标签（expressionsequencetag，EST）分析差异表达基因，揭示肿瘤发生的分子水平变化，寻找靶基因。

1.2药物设计与新药研发

生物信息技术为药物研究、设计提供了崭新的研究思路和手段。利用数据资料、软件工具筛选药物作用的靶位和候选基因，阐明其结构和功能关系，指导设计能激活或阻断生物大分子发挥其生物功能的治疗性药物。

生物信息药物设计常用的方法有：①三维结构搜寻，寻找符合特定性质和三维结构的分子，从而发现合适的药物分子。②分子对接，建立大量化合物的三维结构数据库，依次搜索小分子配体使其与受体的活性位点结合，通过优化使得配体与受体的形状和相互作用最佳匹配。③全新药物设计，利用计算机自动设计出与受体活性部位的几何形状和化学性质相匹配的结构新颖的药物分子。

生物信息学方法为药物研制提供了更多的、潜在的靶标，大大减少药物研发的成本，提高研发的质量和效率。

1.3流行病学研究中的应用

将流行病学的遗传和非遗传性的研究与生物信息学结合起来，会对疾病的机理、个体对某种疾病的易感性和疾病在群体中的分布有更明确的认识，对疾病的预防和治疗有极大的指导意义。

2医学生物信息学课程的特点及主要困难分析

2.1课程内容丰富，学科交叉，数据庞杂

生物信息学利用生物学，计算机科学和信息技术揭示大量复杂的生物数据所赋有的生物学奥秘，是一门交叉性学科，并且理科特性很强，需要深入理解分析。目前生物信息学包含了基因组、蛋白质组、代谢及药物等多个部分，每个部分都具有各自的特色和相应的分析技术。根据《NucleicAcidsResearch》统计，全球共有约1000多个主要的生物医学数据库，涵盖了生物医学研究的诸多领域。学生不仅要掌握获取和利用海量生物信息的基本知识和技术，还应掌握相关的数学、物理学、计算机程序设计等知识和技术，又因为医学专业学生的数理知识有限，学习起来有一定的困难。

2.2操作性和实践性强

生物信息学是一门操作性和实践性很强的学科，主要是在互联网环境中，依靠计算机，利用数据库和各种信息处理软件来进行生物信息学方面的分析工作。针对医学专业学生开设生物信息学课程，其教学内容应注重理论与实践紧密结合，着重学习利用计算机对各种生物信息资源和数据库的检索，使用方法与技巧，真正做到学有所用。

2.3现状与困难分析

目前，国内的生物信息学教学基本沿用以“教师讲授为主”的传统教学模式，与生物信息学交叉前沿性特点不相适应，实验教学单一，多为验证性试验，缺乏综合性和设计性。此外，医学专业学生计算机知识薄弱，对生物信息学的算法与数据库的原理和特点等不甚了解，在高通量数据处理面前力不从心，影响对问题的分析能力。

3医学生物信息学课程开设实施方法和对策

3.1根据医学专业特点设计教学内容，建立具有模块化的教学大纲

目前尚未形成系统、成熟的生物信息学教学模式。开设课程之前，对医学专业学生进行问卷调查，让他们选择医学生物信息学课程中感兴趣的、需要学习的知识内容，并提出难点问题。教师汇总问卷结果，对授课内容进行调整，建立模块化的教学大纲，例如：导论模块、数据库及使用模块、基因组信息学及其分析方法模块、蛋白质组生物信息学模块、代谢和药物生物信息学及系统生物学模块等，使学生清楚每个模块的特点和作用，提高学生的学习兴趣，激发学生的学习热情。

3.2强化实验教学，激发学生的创新思维和创新意识

生物信息学的学习是运用生物医学、数学、以及计算机科学等诸多学科知识进行分析、判断、推理、综合的实践过程，强化实验教学显得尤为重要。另外，采用PBL（ProblemBasedLearning）教学法，可以有效地激发学生的创新思维和创新意识。

3.2.1注重实验操作

生物信息学实验课程以计算机操作为主，需要学生灵活应用互联网、数据库和多种生物信息学软件，所以实验操作显得尤为重要，加大实验比例，为学生提供较多的实验操作机会，不仅提高了学生的动手能力，而且大大提高了学生在因特网环境下对生物大分子序列、生物大分子结构进行生物信息学分析的能力，是提高学生学习生物信息学效果的有力保障。

3.2.2采用PBL教学模式，优化实验内容

加大设计性实验的比例，采用PBL教学法，根据学生能力和兴趣进行分组，由教师提出问题并布置真实性任务，使学生在已有的知识基础上，通过查找文献、小组讨论、探索，最终完成任务，写出试验报告。由教师对任务完成过程及结果进行点评，对学生掌握知识的程度及学生的科研、应用能力进行评价，并提出进一步的提高方向。学生在实验操作的过程中，不断地发现问题、解决问题，有效地激发了学生的创新思维和创新意识。

3.3改革教学方法，革新考核方式

3.3.1结合多媒体技术与双语教学

多媒体技术教学灵活生动，教师在讲授难于理解的概念和生物信息学工具时，可以直接打开相关软件和网站进行演示，使抽象的生物信息学知识以具体的、动态的形式展现出来，从而加深学生对课程的掌握程度。此外，生物信息学涉及到的数据库、网站、应用软件多为英文界面，所以双语授课显得尤为重要，教师可借助多媒体，对课程进行中英整合讲解。

3.3.2结合科研实例进行教学

生物信息学是一门不断完善和发展的学科，数据库的更新、相关软件的升级、算法的优化等，通常会随着科研中遇到的生物学问题变化而变化，所以教师可以结合现阶段的科研背景和具体的研究方向，结合实例进行教学，可以让学生真正掌握利用生物信息学方法解决生物学问题的思路，并培养和提高学生的科学思维能力，使学生由知识的被动接受者变为知识的主动发现者、探究者，教师则由知识的传授者转变为教学活动的指导者、组织者。

3.3.3采用无纸化考核方式

适当降低课程理论难度，减少不必要的数学理论推导，注重实际应用、解决问题能力的培养，通过上机实践操作，考核学生对基本知识和原理的掌握情况，克服传统的死记硬背现象。

4.结语

生物信息学作为一门交叉学科，发挥了其独特的桥梁作用，已经广泛地渗透到医学的各个研究领域。本文针对开设医学生物信息学课程的必要性和教学模式进行了探讨，以提高学生学习的自主性、实际操作能力和解决问题的应用能力为目标，不断改进教学手段、加强教学过程的趣味性，以期培养综合型的、高素质、现代化医学人才。

参考文献

[1]伍欣星，赵.生物信息学基础与临床医学应用指南[M].北京：科学出版社，2005.

[2]张阳德.生物信息学[M].北京：科学出版社，2009.

[3]WeiLi-ping，YuJun.BioinformaticsinChina：APersonalPerspective[J].PlosComputationalBiology，2008，4（4）：e1000020.

[4]汪凡军，张楚瑜.生物信息学在医学上的应用[J].国际检验医学杂志，2006，27（2）.

生物信息学的重要性篇6

关键词：生物信息学案例教学法实践教学

1.生物信息学学科特点

生物信息学是当今生命科学的重大前沿领域之一，是一门交叉学科，包含生命过程中各种信息的获取、加工、存储、分配、分析、解释等在内的所有方面，综合运用数学、计算机科学和生物学等方法与技术，阐明和理解大量数据包含的生物学意义[1]。随着20世纪80年代人类基因组计划的实施，生物信息学蓬勃发展，并渗透到生物学研究的各个领域。掌握生物信息学相关技术及分析能力已成为生物专业本科毕业生的必要要求[2]。因此，做好生物信息学教学工作对提高生物信息学研究水平具有重要的理论和实践意义[3]。然而由于学科的综合性和学科本身的迅猛发展，生物信息学课程教学仍然处于探索阶段，目前还没有成熟的生物信息学教学模式，各高校尚处于摸索探讨阶段。

2.案例教学法概述

案例教学法（Case-BasedLearning），指在教师的指导下，根据教学目的，通过呈现案例材料，组织学生以团体和小组讨论、角色扮演等方式对案例进行调查、阅读、思考、分析、讨论和交流等活动；经过分析讨论，将课本中的理论与案例材料结合起来，并利用理论分析说明复杂的案例内容。案例教学法引导学生学习新的知识，加深对理论的认识，训练学生运用所学知识分析和解决实际生物学问题[4]。

不同于传统教学模式注重“知识的传授”，案例教学法更注重“能力培养”。案例教学法不直接给学生提供解决案例问题的标准答案或者具体方法，而通过教师引导学生积极讨论得出问题的解决方法，侧重于理论应用，是一种“以学习者为中心的学习方法”。

案例教学可划分为讲解定义型、综合分析型和操作技能型三种类型。（1）讲解定义型，引入案例，对基本概念和原理进行讲解；（2）综合分析型，提出问题，学生通过讨论给出解决案例问题的方案或者对已有方案进行评价；（3）操作技能型，引入案例，使学生掌握相关理论课程的基本应用技能。案例教学还可以综合其他教学方法，如以问题为基础的教学法共同改善课堂教学效果[5]。

案例教学法基本环节包括：教师根据学科特点提出案例；引导学生辩论交流、提出解决方案；完成与解决案例；教师评价与总结[4]，[6]，[7]。案例教学过程中，首先教师把握整体教学进度，选用与本专业课程有关的案例，案例选择要具体、易于学习和理解，能够引起学生的兴趣，调动学生学习主动性；其次，将案例分解，从子案例中提出问题，启发学生思考，鼓励学生对案例进行分析、讨论甚至辩论，提出解决方法，逐步完成案例；最后，引导学生完成和解决案例，分析点评整个案例教学过程及结果[4]。

3.案例教学法应用于生物信息学本科教学的意义

生物信息学课堂讲授以介绍生物信息学的相关算法、原理、方法为主，这也是教学的重点和难点。传统“知识传授”型讲课方式容易让学生觉得枯燥乏味、晦涩难懂，产生畏惧心理[8]。运用案例教学法，能够帮助学生更深入理解算法的思想，真正掌握解决问题的思路，培养科学的思维能力。

另外，生物信息学是一门实用性较强的学科，大学本科阶段开设生物信息学课程主要目的不是开发新的数据库和发展新的生物数据分析方法，而是如何利用现有数据库资源查找特定数据，并根据科研实践需要分析整合数据资源，为后续科研奠定基础，具有极强的实践意义。要达到实践目的，除了让学生掌握生物信息学的基本理论和方法、数据库和软件的原理外，更重要的是让学生亲身实践，在实践中对所学理论进行验证、对数据和软件的使用加以熟悉[9]。但生物信息学涉及专业领域内容广泛，学生不可能做到完全亲身实践，因此，案例教学法能替代亲身实践，吸取前人经验，是理论联系实践的一个便捷通道，是培养学生解决实际问题能力的好方法[7]。

4.案例教学法在生物信息学本科教学中的应用

4.1案例选择

笔者针对生物信息学本科的教学大纲和知识体系，以及多年从事昆虫线粒体基因组分析的科研工作情况，精心选择了一系列分析案例，其中以鳞翅目灰蝶科线粒体基因组[10]数据分析为例说明。

4.2教学过程

4.2.1学生分组。根据学生专业、兴趣分组，每组6人，统一采用同一案例。

4.2.2案例背景介绍。让学生了解该论文的目的、操作过程及意义。学生查找相关文献资料，归纳总结知识背景。

4.2.3案例分解。将整个案例分为若干个子案例：①序列数据来源；②序列比对分析③计算遗传距离；④分子系统发育重建；⑤蛋白质家族和基序与结构域分析；⑥蛋白质三级结构与结构分类分析。对每一个子案例完成的关键步骤提出问题，启发学生思考，鼓励学生对案例进行分析、讨论甚至辩论，提出解决方法，逐步完成案例。每个子案例的顺利完成都需要特定的生物信息知识作为基础，对应于教学大纲中完整的知识体系。

4.2.4评价考核。引导学生完成案例，教师归纳学生在整个案例教学过程中出现的普遍性问题并进一步讲解，对于个别小组在解决案例过程中展现出来的创造性解决方案进行分享学习。采用PPT成果展示、提交每一个子案例生物信息分析结果和解释报告，考查学生对案例设计的相关生物信息学理论知识和操作技能的掌握情况。

案例教学法作为一种具有启发性和实践性的教学方法，有效提高学生利用生物信息学工具获取相关知识解决生物学问题的学习兴趣和能力，增强教学效果。然而实践过程中还存在一些问题，例如：如何选择合适的案例既能激发学生的学习兴趣又反映生物信息学教学大纲的知识体系内容、如何有效把握课堂讨论的节奏和方向及与其他教学方法的融合，在今后教学工作中还需要不断改进教学方法，优化教学模式，丰富教学案例库，在实践中不断探索案例教学法在生物信息学本科教学中的适用性和有效性。

参考文献：

[1]石生林，韩艳君，刘彦群等.非专业研究生生物信息学课程教学中存在的问题及对策[J].生物信息学，2009，7（2）：125-127.

[2]袁道军，杨细燕.农学专业生物信息学概论本科教学实践探讨[J].安徽农业科学，2016，44（13）：304-305.

[3]李广林.大数据背景下的生物信息学教学探索[J].教育教学论坛，2015，（29）：210-211.

[4]张林，柴惠.CM教学法和PBL教学法的结合应用研究――以医学生物信息学为平台[J].中国高等医学教育，2012（8）：116-117.

[5]武亚军，孙轶.中国情境下的哈佛案例教学法：多案例比较研究[J].管理案例研究与评论，2010，3（1）：12-25.

[6]吴东，王福成，孙畅等.案例教学法在计算机绘图课程中的应用[J].山东工业技术，2016（1）：145-146.

[7]胡珊珊，刘兴起.案例教学法在水文学教学中的应用[J].首都师范大学学报（自然科学版），2016，37（2）：93-95.

[8]高亚梅，韩毅强.《生物信息学》本科教学初探[J].生物信息学，2007，5（1）：46-48.

[9]郭艳芳，李金明.PBL教学法在医学生物信息学实践教学中的应用[J].基础医学教育，2011，13（11）：1007-1008.