生物信息学课程论文

生物信息学课程论文（共8篇）

1.生物信息学课程论文 篇一

多媒体教学在生物信息学课程教学中的应

用和实践

王振超

（华南师范大学生命科学学院，广东广州 510631）

摘要：分析生物信息学的学科特点，根据其特点说明多媒体这一现代化教学手段在其课程教学中的必要性，介绍多媒体在实际教学中的具体应用。关键词：生物信息学 多媒体 教学实践

21世纪是生命科学的世纪，生物科学是自然科学中发展最迅速的学科之一。在生命科学研究中，人们需要用信息科学的方法来研究生命信息。对面庞大的生物信息数据、及其快速的发展，在实际的教学中运用现代化的教学手段是必不可少的。生物信息学的主要研究内容及其特点

1.1生物信息学的研究内容

任何一门学科，研究的内容决定了研究方法和手段。

生物信息学（Bioinformatics）研究对象是生物学数据，更直接地说是分子生物学数据。随着分子生物学及其实验技术的日趋成熟，生命科学研究进入了前所未有的高速发展时期。生物信息学也成为了生物医学、数学、信息科学以及计算机科学等诸多学科的崭新交叉学科。它运用数学、计算机科学和生物学工具对生物数据进行储存、检索、分析和处理，以达到揭示生物数据中的生物学内涵的目的。

其研究内容主要包括：①大规模基因组测序中的信息分析；②完整基因组的比较研究；③生物大分子的结构模拟与药物设计；④遗传密码的起源与生物进化分析；⑤生物信息学分析方法学的研究；⑥生物信息数据库的建立与服务。[1] 1.2 生物信息学的学科特点

生物信息学主要有三大特点：①以生物数据库为基础，其中的生物数据庞大而复杂； ②生物信息的处理分析主要依托于计算机作为基础工具，利用互联网对信息的搜索及存储功能实现数据收集、管理和更新，并借助数学算法进行数据分析，所以说生物信息学结合分子生物学、数学、计算机科学等学科的前沿学科，具有更强的交叉性；③ 生物信息学是近几年随着基因测序而迅速兴起的，发展时间短、难度大，还在不断地完善中。多媒体教学的应用

根据生物信息学的研究内容和特点，在其教学中，必须使用多种现代化的教学手段。

2.1 基本的多媒体设备

可以链接网络的多媒体电脑、投影仪、摄像机等。多媒体电脑主要用于安装课件、视频等，与投影仪连接之后演示教学内容。投影仪的屏幕投影功能可以将多媒体课件、视频、文字、图片直接展示给学生。

2.2 多媒体教学的具体应用

2.2.1 生物信息学教学难点

生物信息学新近兴起，还在不断发展完善中，需要学生保持自身知识的不断更新；信息数据庞大而繁杂，仅仅是人类基因组的序列图，就由30亿对核苷酸组成，如何让学生有效认识利用这些信息是难点；生物信息学交叉性强，需要培养学生的综合能力；生物信息学涉及的数据库、软件大多是英文的，这样就增加了学生自主学习的难度。

2.2.2 多媒体教学实施

①多媒体教学只是作为一种教学的辅助，不是唯一的教学手段，教师不可完全依赖于多媒体。在多媒体的使用过程中应选择重难点，突出学生不易理解、抽象的知识，利用多媒体视频、图片的功能形象直接地表现出来；

②多媒体课件的文字应当尽量简练，重点突出；其中援引的图片、视频应当清晰恰当；对于课本上文字难以清晰表述的问题及操作，应当利用互联网连接、FLASH动画、视频等工具，让学生对知识有直观理解；

③涉及到具体的计算机操作问题，老师应该现在教学现场演示，让学生跟随老师一步一步操作，提高学生的学习效率；

④多媒体教学只是一种教学手段，不能解决所有问题这就有赖于教师发挥引导作用，运用各种方法和教学手段，让学生更高效率地掌握知识；

2.3 多媒体教学与网络化教学的结合

互联网上有大量的生物学数据库，有着大量的生物信息。例如，美国国立生物技术信息中心（NCBI）的Gen Bank、欧洲生物信息学研究所（EBI）的EMBL核酸序列数据库等等。这些数据库都有许多生物信息软件和服务项目，如，BLAST序列比对分析、FASTA序列对比分析等；互联网上丰富的生物信息学资源是很方便学生利用的。

在教学中，利用可以链接互联网的电脑进行演示教学，可以直观展示，加强学生的记忆；又可以教给学生各种生物信息学有关软件的具体使用方法，这样学生在课下就可以自主利用互联网进行学习，并充分利用互联网资源加深对理论知识理解、提高实际应用能力。结语

综上所述，生物信息学是新时代生命科学的产物，具有新颖前沿、交叉综合的特点。鉴于生物信息学课程的教授内容和特点，运用多媒体这一现代化教学手段教学，是非常适合课程特点的，对于提高教与学的效率和质量有着重大意义。参考文献：

[1] 杭琦.浅谈生物信息学 内蒙古师范大学学报[J] 2002年10月 第15卷 第5期 41-42 [2] 张林，柴惠.现代教学手段在生物信息学教学中的应用 新课程研究[J] 2011年4月 219期 156-157 [3] 张纪阳，刘 伟，谢红卫.生物信息学课程研究性教学的实践与思考.高等教育研究学报[J] 2011年12月 第34卷第4期 51-53 [4] 陈绮,周明全,耿国华,郑建国.生物信息学中的计算机技术应用.微机发展[J] 2005年10月 第15卷 第10期 120-122 [5] 朱海燕 现代信息技术在生物信息学研究中的应用.情报探索[J] 2006年8月 第8期

2.生物信息学课程论文 篇二

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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[3]王春华, 谢小保, 曾海燕.深圳市空气微生物污染状况监测分析[J].微生物学杂志, 2008, 28 (4) :93-97.

[4]张菁晶, 冯晶, 朱英国.全基因组预测目标基因的新方法及其应用.遗传, 2006, 28 (10) :1299-1305.

[5]周海延.隐马尔科夫过程在生物信息学中的应用.生命科学研究, 2002, 6 (3) :204-210.

[6]萧浪涛.现代生物信息学及其主要研究领域[J].湖南农业大学学报 (自然科学版) , 2000, (6) :409.

3.生物信息学课程论文 篇三

关键词：生物信息学 教学内容 教学方法

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2012）12（a）-0068-01

生物信息学是生物学与计算机科学交叉的学科，主要是对数据进行储存、提取和分析，是生命科学前沿的研究领域之一。《生物信息学》是东北农业大学生命科学学院的一门专业主干课程，也是一门具有很强的应用性的课程，其主要用于对大量生物学数据的分析和处理。东北农业大学动物遗传育种专业研究内容同样涉及家养动物的遗传育种的分子遗传基础研究，其生物学数据庞大，因此，需要生物信息学知识的协助，动物遗传育种专业同样需要开设《生物信息学》。为了适应动物遗传育种专业的培养目标和培养方案的需要，该课程的教学内容和教学方法都必须打破传统的模式，建立适应当前培养目标的教学内容和教学方法。与此同时，应该将理论与实践联系起来，从而提高教学效果。

1　《生物信息学》的教学内容

首先，《生物信息学》的理论课程主要讲述生物信息学的概念、生物信息学的发展历程、生物信息学的特点、序列分析、基因组注释、计算进化生物学、生物多样性的度量、蛋白质结构预测、蛋白质表达分析、比较基因组学、基因表达分析、调控分析、生物系统模拟等等。讲授过程要由浅入深，让学生对生物信息学的概念有了一定的了解以后，逐步解释生物信息学在动物遗传育种中的应用。

生物信息学的发展速度非常快，因此，要求我们不断学习新的理论和实践知识，更新教学内容以拓宽学生的视野。随着研究水平的提高，相应的数据库资源、工具及软件都在不断更新，很多教材中的分析软件、讲解实例都已经不再是当前最普遍、最实用的了，因此，很多学生在查阅文献时发现课堂所学的内容与最新研究有出入，从而产生了困惑和迷茫。在教学的过程中，教师自身应该站在生物信息学的前沿、掌握新的新的核心技术，在保持课程原有的核心内容的基础上，通过课堂讲授、课后资料补充等方式适当增加这些内容，以增长该课程知识的新颖性和实用性。同时，应该鼓励学生搜集该领域相关的最新知识、了解该领域的最新动态、激发学生的兴趣，这样不仅能使学生开阔视野，还能增加老师和学生之间的交流，促进学生对生物信息学的了解。

其次，要增加生物信息学应用于具体实验数据的分析。不同于生命科学学院，动物科学专业对于生物信息学的需要主要是将其应用于大规模数据的解释中，主要以应用为主，对于生物信息学方法的开发则很少涉及。因此，在动物科学专业《生物信息学》的教学过程中应该以生物信息学的应用为主。建议在每个章节结束以后，尽快将本章节的内容应用到具体的数据解释中，例如，在讲授了蛋白序列比较原理之后，要让学生自己上网搜集几个物种的蛋白序列，然后进行同源性比较，分析各物种的亲缘关系等。这样及时将所学到的知识用于具体的实践中，能够增强学生对理论知识的掌握能力。否则时间间隔太久，学生学到的理论知识都忘记了，这样就很难达到教学的目的了。因此，要适当的增加实验课程的学时，是实验课能够和学习的理论知识完全匹配。这里所说的实验课主要指学生的上机实验，生物信息学的学习离不开计算机、网络。因此，在理论课的学习过程中要增加学生利用计算机网络进行分析处理数据的机会。

2　《生物信息学》的教学方法

首先，要充分发挥多媒体的优势，从而提高教学质量。在《生物信息学》课程中，许多基本名词和术语是很难理解的，教师在讲授这些信息的时候，如果只是通过语言描述，学生只能是机械的、被动的接受这些知识，不能完全理解。多媒体由于其具有形象、直观、生动、活泼等特点，能够引起学生的学习兴趣。利用多媒体教学还能变静为动化无声为有声，充分调动课堂的气氛。同时，多媒体教学能够节省老师写板书、画图的时间，这样可以把一些剩余时间留给学生，利用这部分时间对当堂课学习的内容进行充分的理解和讨论，是教学过程变成一个师生共同参与的活动。

其次，增加实践教学。实践教学是实现现代生物信息学课程教学目标的重要手段之一，传统的“以教师为中心，以课堂为中心，以教材为中心”的模式已不能满足现代教育的发展需求。实验教学相对于理论教学具有直观性、验证性、综合性、启发性和创新性的特点，是生命科学研究的基本工具。生物信息学不需要价格昂贵的实验设备，一台联网的电脑及一些相关的分析软件就足以开展生物信息学相关的实验内容。生物信息学的实验教学除了增加学时，为学生提供更多动手操作的机会外，更应多开展设计型和综合型实验，培养学生的创新能力及分析问题、解決问题的能力。教师可以将学生分为若干小组，每个小组可选择一个感兴趣的小命题，要求综合运用生物信息学方法进行研究，为学生提供更多的动手操作机会，以改善教学效果及提高学生的思维和动手能力。另外，鼓励学生积极申报与生物信息学相关的大学生科研课题，在教师的指导下由学生自己完成，进一步加强和巩同学生对生物信息学知识的理解和综合运用的能力。

3　结语

随着生物科学突飞猛进的发展，生物信息学正处在一个快速上升的时期。生物科学和计算机科学的飞速发展已成为生物信息学进步的主要动力。如何充分有效地使生物信息学技术服务于生命科学和计算机科学，正成为科学家们关注的焦点之一。对于《生物信息学》的教学来说，单靠课堂教学培养出来的学生，很难讲理论知识应用于实际的批量数据的分析、解释中，不能满足动物遗传育种分子遗传基础研究中对于生物信息学人才的需求。目前，毕业的学生较多，但是真正能够将学到的理论知识应用到具体的实践中的人却寥寥无几。在生物信息学教学中，应注重学生的创新意识、实践能力的培养，采用启发式、讨论式、研究式等生动活泼的教学方法，在课堂教学中使用现代化的教学手段，使课堂教学形象化，并在教学实践中对课程教学体系不断改进，充实完善，以进一步提高生物信息学的教学质量。

参考文献

[1]张立凡，连林生，鲁绍雄.生物信息学在动物遗传育种中的应用[J].畜牧与兽医，2004（36）：44-46.

[2]生物信息学与功能基因组学[M].孙之荣，译.北京：化学工业出版社，2006.

4.生物信息学小结 篇四

目前一般意义的生物信息学是基因层次的

它是一个包含着基因组信息的获取、处理、存储、分配、分析和解释的所有方面学科领域。

生物信息学是把基因组DNA序列信息分析作为源头，破译隐藏在DNA序列中的遗传语言，特别是非编码区的实质；同时在发现了新基因信息之后进行蛋白质空间结构模拟和预测。

他是近年来发展并完善起来的交叉学科。这门学科是综合运用生物学、数学、物理学、信息科学以及计算机科学等诸多学科的理论方法的崭新交叉学科。

生物信息学已成为整个生命科学发展的重要组成部分，成为生命科学研究的前沿。基因组信息

蛋白质的结构模拟 药物设计

它们是生物信息学的三个重要组成部分，生物信息学目前已在理论生物学领域占有了核心地位，它广泛地应用在生物、医药、农业、环境等学科。

2.广义生物信息学主要包括哪几个方面? 广义生物信息学主要包括如下几个方面:

一、生物的遗传信息

DNA―RNA―蛋白质，遗传信息—转录—翻译，遗传信息生物信息学。

二、生命活动的调控

基因的功能、表达和调控(表观遗传学）。蛋白的结构、功能和调控；细胞活动（分化、发育、衰老、死亡）的调控，器官、系统、整体活动的调控；节律、生物钟、分蘖、生长、开花、结果、营养的吸收、传输、转化、对外界信号的反应：含羞草、抗逆性。

三、生物电磁学与电磁生物学

生物电磁学：生命活体在不同层次（电子、离子、原子、基因、细胞、组织、整体等）的活动和不同属性（包括思维、精神）活动时以及和外界环境（生命体周围直至宇宙）相互作用时反映出来的各种电磁信息。人体的电磁辐射（包括发光）：频率、强度、频谱。人体信号的调制方式：调幅、调频、编码。

电磁生物学：电磁辐射对生物体的影响，电磁场导致DNA突变，体内细胞电离、极化状态变化导致疾病。

四、视觉系统与光信息处理

视网膜神经元回路与信息处理、彩色视觉及彩色图像的编码、变换机制、眼动成象机制及宽视场、消色差动态成象系统、视觉认知机制及其图像信息的智能模式识别、不同状态立体视觉机制和静态、动态立体视锐度。

五、脑和神经系统与信息

脑的感知觉信息处理原理及其应用，学习、记忆、思维，逻辑思维和形象思维，思维模型与信息处理系统新原理的研究，新的计算模型、新型计算机、如：神经计算机。

六、生物体结构与微光机电系统

DNA驱动的微细机器人，生物大分子到细胞基本结构体系的自组装、自组织，创造新物质的分子工程学研究，分子聚集体的化学。

纳米生物技术将纳米技术和生物技术相集成，在生物医学、电子学、材料学、环境科学等诸多领域具有良好的应用前景。在生物芯片、分子马达、生物探针、纳米生物材料等迅速发展。

七、基因芯片、蛋白质芯片等

目前一般意义的生物信息学是基因层次的，是近年来发展并完善起来的交叉学科。这门学科是综合运用生物学、数学、物理学、信息科学以及计算机科学等诸多学科的理论方法的崭新交叉学科。

3．Internet有哪些基本功能？

Internet不仅向其用户提供了全球范围的信息交流与快速通讯手段，其本身也具有极其丰富的信息资源，包括新闻、书刊杂志、数据库、计算机软件、多媒体资料等，也包括大量的生物信息学资源。

4．什么是Entrez？Entrez主要包括哪几个数据库？

Entrez（http://www.ncbi.nim.nih.gov/entraz）是美国国立医学图书馆国家生物技术信息中心（National Center for Biotechnology Information, NCBI）建立的生物医学数据库集成检索系统。系统中的数据库包括核酸序列数据库、蛋白质序列数据库、大分子三维结构数据库、全部基因组、孟德尔人类遗传及通过PubMed检索的MEDLINE。Entrez集成系统的最大特点是通过任何一个数据库检索出的信息可直接链接到Entrez其它数据库并找到相关的检索结果。

5．PubMed的一般检索方法有几种检索途径？

通过NCBI首页（http://www.ncbi.nlm.nih.gov/）或NCBI的Entrez检索系统（http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Entrez/）选择PubMed链接选项或直接在浏览器地址栏（URL）中输入“http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgidb=PubMed”即可进入

PubMed检索界面。PubMed有多种检索途径，包括自由词、文献作者、规范主题词（MeSH）、期刊名称、文献出版年代、文献类型、文献语种、物质名称、记录入档日期、文献出版日期等。既可以单一字段检索，又可以利用高级布尔逻辑表达式多字段组配检索。

6．国际上三大DNA数据库是什么数据库？ ，国际三大DNA数据库：NCBI的GenBank，欧洲分子生物学实验室（European Molecular Biology Laboratory, EMBL）、日本DNA数据库（DNA Data Bank of Japan，DDBJ）

7．简述进行基因搜索时的基本步骤 ？

在进行基因搜索时的基本步骤：

1、寻找DNA序列中基因不可能出现的区域，并将此遮蔽起来。

2、在启动子区寻找一致的模式，找出转录因子识别DNA结合区域。

3、寻找转录的起始密码、终止密码和剪切位点。

4、找出编码区。然后将全部收集到的信息汇总整理成总体上尽可能连贯的谱图。注意进行不同的分析时使用不同的软件工具以及程序适用的物种选择和应用范围等。

8．BLAST的主要功能都包括什么 ？

1、核酸数据库搜索

组合基因组检索；分为标准的核酸与核酸数据库搜索；MEGABLAST提供大量长序列的比较；完全匹配的短序列搜索；特殊搜索。

2、蛋白数据库搜索

分为标准的蛋白与蛋白数据库搜索；PSI-and PHI-BLAST，其中PSI用于搜索证实远源进化关系的存在与否和进一步获取这个蛋白家族中的功能信息，而PHI用于搜索蛋白基序；同样包括蛋白的完全匹配的短序列搜索。

3、已翻译蛋白的BLAST搜索

包括[blastx],[tblastn],[tblastx]

4、保守区域的搜索：主要使用RPS-BLAST程序完成。

5、配对序列的两两比较：用于核酸和蛋白的两两比较分析。

6、针对特定数据库的搜索：比如人类基因组、微生物基因组等。

9．利用核酸序列进行基因结构预测的基本步骤是什么？(不确定)一个全面的基因搜索方案，无论是通过单个集成的程序实现，还是通过多个程序分步实现，基本的思路是相同的：

1、通常如果一个序列中某一区域出现重复序列，该区域不大可能处于调控区域和编码区域。

2、如果某一片段与其它基因或基因产物有序列相似性，该片段是外显子的可能性极大。

3、一段序列上存在着统计的规则性，表现为显著的“密码子偏好”，是蛋白编码区最明显的标志之一。

4、与模板模式相符可能指出DNA上功能性位点的位置。这类分析可以基于很简单的模式（例如，众所周知的“TATA box”和剪接点的保守序列）或基于相当复杂的推理（例如，在后面将提到的启动子搜寻算法中）。

10．根据蛋白质的氨基酸序列预测其空间结构主要预测方法有哪两类？

预测方法主要有两类：

一、采用分子力学、分子动力学的方法，根据物理化学的基本原理，从理论上预测蛋白质分子的空间结构。

二、通过对已知空间结构的蛋白质进行分析，找出一级结构与空间结构的关系，总结出规律，用于新的蛋白质空间结构的预测。本章介绍利用分析蛋白质氨基酸的组成来确认未知蛋白的计算工具、蛋白翻译后修饰、蛋白功能预测。

组成蛋白质的氨基酸序列为蛋白质的一级结构，蛋白质的一级结构决定了蛋白质的性质。组成蛋白质的氨基酸的物理和化学性质早已被人熟知。构成蛋白质的20种氨基酸由于化学构造不同，在结构和功能上具有多样性，任一残基对蛋白质的物理和生化性质都会产生影响，即序列决定构象。由于蛋白质空间结构的基础是一级结构，近年来根据蛋白质的氨基酸序列预测其空间结构，受到科学家的关注。

11．谈谈学习生物信息学的体会（自己发挥吧）

有点粗糙，见谅

5.生物信息学进展浅析 篇五

生物信息学进展浅析

生物信息学是80年代以来新兴的一门边缘学科,信息在其中具有广阔的前景.伴随着人类基因组计划的胜利完成与生物信息学的发展有着密不可分的`联系,生物信息学的发展为生命科学的发展为生命科学的研究带来了诸多的便利,对此作了简单的分析.

作 者：黎才俊 作者单位：长江大学生命科学学院,湖北,荆州,434025刊 名：硅谷英文刊名：SILICON VALLEY年，卷(期)：2008“”(10)分类号：Q1-0关键词：生物信息学 生命科学

6.生物信息学专业就业方向 篇六

生物信息学是将计算机与信息科学技术运用到生命科学尤其是分子生物学研究中的重大交叉学科前沿研究领域。未来几年，这一学科的人才将成为国际、国内最紧缺的人才类型之一。生物信息学专家、天津大学的张春霆院士指出，运用数学、计算机科学和生物学的各种工具，来阐明和理解大量基因组研究所获得的数据中所包含的生物学意义，生物学和信息学交叉、结合，从而形成的一个新的学科――生物信息学或信息生物学，它的进步所带来的效益是不可估量的。美国已经出现了大批基于生物信息学的公司，希冀在基因工程药物、生物芯片、代谢工程等领域掘出财富。生物信息工业潜力巨大。

在生物学家看来，存在于基因组中的.遗传序列是宝贵的生物信息资源，和他们所掌握的生物技术一样，是未来生物产业的支柱。科学家们认为人类10万个基因的信息以及相应的染色体位置被阐明后，将成为医学和生物制药产业知识和技术创新的源泉。从目前研究来看，一些困扰人类健康的主要疾病，例如心脑血管疾病、糖尿病、肝病、癌症、老年痴呆症等都与基因有关，可以依据已知的基因序列和功能，找出这些基因并针对相应的靶位进行药物筛选，甚至基于已有的基因知识来设计新药。生物信息资源孕育的巨大商业利益是不言自明的，这驱使众多的私人公司加入到了基因组研究的行列。其中最具代表性的是由美国著名基因组专家范特与著名生物仪器公司珀金埃尔默(PE)公司联手、两年前成立的塞莱拉基因公司。4月6日，该公司率先宣布绘制出了取自一个人的基因组图谱，此次又与政府资助的研究机构一起宣布了人类基因组工作框架图绘制的完成。基因组研究的商业阵营与政府资助的公益阵营之间的竞争进入了白热化阶段，而私营公司的介入才真正使基因组研究的进程搅动了股市。

7.生物信息学课程论文 篇七

1.生物专业中开设生物制品学课程的必要性

随着现代生物技术蓬勃发展及在现代制药领域的广泛使用,我国已将生物医药产品即生物制品并入《中华人民共和国药典》(简称药典),设为药典三部(一部为中药,二部为化学药)[3]。其中药 典 (三部 )中关于生物制 品的定义 为 :生物制品是以微生物、细胞、动物或者人源组织和体液等为原料,应用传统技术或现代生物技术制成,用于人类疾病预防、治疗和诊断的药品。生物制品已成为生物药品或生物技术药品的同义词。目前,生物制品是制药业中发展最快、技术含量最高的产品,成为全球制药产业的重要组成部分。2010年生物技术药物约占全球医药市场销售总额的17%, 在世界排名前20位的畅销药物中,生物技术药物占7种[4]。因此 ,目前我国绝 大多数高校的生物专业,如生物技术、生物工程、生物制药、生物教育科学等专业均纷纷开设了生物制品学[5]。

2.教材建设和参考书选用

虽然早在19世纪末,疫苗类生物制品的开发就初见成效但生物制品学作为一门独立学科,是在近二三十年内才形成的, 因为生物制品涉及的理论与技术几乎涵盖生物医学所有学科,如微生物学、免疫学、生物化学、分子生物学、生理学、药理学、基因工程、细胞工程、蛋白质工程、发酵工程、生化分离工程等。生物制品学的教材建设明显滞后于其他生物类课程正如聂国兴等老师在其主编的《生物制品学》的第二版[2]前言所说的:“编者于2008年出版了《生物制品学》,3年间经历了次印刷,在为该书如此受市场欢迎高兴的同时,编者感到了深深的惶恐,我们深知该书之所以受欢迎,不是因为它有多么优秀,而是因为大家没有更多选择。”虽然这段话写得很谦逊,却真实地反映出生物制品学教材匮乏的现状。据笔者了解,目前全国性真正通用的生物制品学教材仅有两本[1,2]。从这个 意义上说,生物制品学教材建设任务刻不容缓。鉴于教材建设不足,教师阅读相关参考书就成为关键。令人欣慰的是,有关生物制品的著述和期刊还是较多的[6,9], 对于生物 制品学这 门日新月异的学科来说, 教师详细研读这些著述可以很好地弥补教材内容有限和滞后科技前沿的不足, 极大地开阔教师对生物制品的宏观视角和微观视野。

3.做好理论课程教学

3.1教学内容的取舍

生物制品种类繁多、庞杂无比,包括细菌类疫苗、病毒类疫苗、抗毒素及抗血清、血液制品、细胞因子、生长因子、基因药物、微生态制剂、免疫调节剂、体内体外诊断制品等[6]。在有限的课时内,全面讲述如此众多生物制品几乎是不可能的,因此,课程内容的有机取舍就显得异常重要。首先,就目前市场需求而言,生物制品主要集中在疫苗、血液制品、生物技术药物这几个方面[1,2,7,9],是讲解的主 要对象。 其次 ,对于其他内容,如免疫调节剂、微生态制剂和诊断制品等可以略讲,由于这几类生物制品发展极为迅速, 因此重点讲述该几类产品的巨大潜力和制备的基本原则和质量要求[1,6]。最后 ,对于重点讲述的生物制品,也需要适当取舍。如细菌减毒活疫苗,可以结核疫苗为代表讲清楚,其他略讲;血液制品,主要讲述白蛋白的开发与工艺流程等,其他略讲;等等。这样才能做到重难点突出,举一反三。

另外,每类生物制品的产品历史、开发过程、工艺流程、质量控制等涉及多种学科,其中课本中有关微生物学、免疫学、分子生物学、基因工程、细胞工程、发酵工程、生化分离工程等内容可以省略不讲。但是有关医学和药学等方面内容,如GMP管理、生物安全、临床试验等要适当讲述或补充[7,8]。

3.2课堂教学方法与手段

生物制品学理论知识体系庞杂,学科发展迅速,学生普遍感到难学。对于这门与应用直接相关的学科,为了达到良好的教学目的,必须在教学中改变以灌输式为主的传统教学方法,灵活采用多种教学方法与手段。

首先,提高学习兴趣是关键。生物制品虽然种类繁多,但都有一个共同点, 即本质上都是药品, 都与人的健康息息相关,只要随时把握住这条主线,就可以不自觉地激发学生学习兴趣。

其次,对比归纳可以让教学内容化繁为简。生物制品教学中有很多相似知识,如生物制品和生物药品,抗血清和多克隆抗体,血清和血浆,免疫调节剂和生物反应调节剂,等等。也有很多相反知识,如灭活疫苗和减毒活疫苗,单克隆抗体和多克隆抗体,类毒素和抗毒素,工主动免疫和人工被动免疫,等等。通过对不同事物的比较,寻求同中之异或异中之同,分别加以归纳总结,有利于学生学习和理解。最重要的是对各种不同类型生物制品的优缺点和工艺技术路线进行分析比较、总结,找出规律,有利于学生深入理解。

再次,适当运用案例式教学。自从19世纪70年代哈佛法学院在大学课程中开始使用案例式教学以来, 这一有效教学方法得到了广泛应用[10]。生物制 品学是一门实 践性极强 的学科 ,使用案例式教学具有很好的前提。虽然在有限课堂教学时间内,对所有内容进行案例式教学的可能性不大,但可以选择部分内容进行案例式教学, 如多糖疫苗的制备, 流感疫苗的生产,血浆蛋白的分离纯化,抗毒素的研制等有代表性的生物制品。

最后,充分利用多媒体教学优势。多媒体教学具有教学效率高、信息容量大、图文并茂、形象生动等优势,精美的多媒体课件可有效克服传统文字材料单调乏味的不足, 尤其是讲解生物制品的质量控制、工艺流程和产品研制等方面。同时,日常网络媒体中有很多紧密相关的专业视频和新闻线索, 适时插入这些视频有利于激发学生学习兴趣,增加学生的感性知识,短时间内获取大量知识。

3.3研究性学习和课程论文

法国数学家希尔伯特说过:“只要一门科学分支能提出大量问题,充满生命力;而问题缺乏则预示着独立发展的衰亡或中止。”西方教育家布鲁巴克说:“让学生自己提问题是最精湛的教学艺术遵循的最高准则。”指导学生进行研究性学习并采取课程论文考核的方式可有效达到这一教学目的[11]。教师可 根据学生 群体特点 ,分成几个小组,以重要生物制品,如人血白蛋白制剂、流感疫苗、诊断试剂盒等为专题,让学生自主查阅文献、归纳、总结、小组课堂答辩。同时,老师根据每个专题的小方向,给小组里每位学生单独布置不一样的课程论文,让每个学生独立查找资料,撰写小论文,教师批改,记录成绩,并选出优秀论文,让学生登台宣读。这样,既分工又合作,引导学生自主学习。

总之,作为一门年轻正蓬勃发展的学科,生物制品学缺乏其他成熟学科具有的丰富教学资源, 教师必须参阅大量有关著述与最新文献,不断丰富和更新知识,同时结合教学实际采用适当的教学方法,才能取得事半功倍的教学效果。

摘要：为了增强生物制品学理论课堂教学效果,作者在总结学科特点和教学原理的基础上,从优化教学内容、紧密结合生产实际、采用适宜的教学方法和先进的教学手段等方面入手,激发学生学习热情,增强课堂教学效果。

8.生物信息学课程论文 篇八

关键词：目标 教学 生物 高中 教师

中图分类号：G633 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）02（c）-0016-01

1 教学目标的简述

教学目标是教师教学中想要达到的结果，教学目标的确定指导着教师的教学工作。教育工作者应该使用哪些方法进行教学、应该使用哪些教学策略进行教学、应该怎样进行有效的备课都离不开教学目标。由此可见，制定明确的教学目标对教师教学的进行至关重要。作为一个合格的教育工作者必须使自己的教学有方向性，而教学目标是实现这一愿望的重要前提。

2 教学目标的特点

教学目标是教师进行课堂教学的指示牌，也是进行教学活动的依据。下面从三方面来简单介绍一下教师在去顶教学目标时需要注意的问题。一是要注意目标的合适性，既要体现课程标准或教学大纲的要求，又要符合学生的实际情况；二是要注意目标的全面性，尽可能达到认知、技能和情感目标相统一；三是要制定明确的教学目标。不仅总的教学目标要明确，每一节课的课堂目标也要明确，才能把每一节课都讲好目标必须要明确，这样在授课过程中才能突出授课内容的重点。而且，教师也应该让学生认识到这些课堂目标，使学生能到抓住上课的重点，从好能够对知识更好的掌握。学生和教师都对教学目标有了解，才能使学生抓住生物教学的重点，取得更好的学习成绩。显而易见，生物教学中教学目标的确定很重要。

3 教学目标的确定

3.1 教学目标的确定要细化生物教学的每节课

教师在备课时，要把生物教学的教学目标细化。既要有总的教学目标，又要有每一节课的课堂目标。课程标准中很多要求是很概括的，教师必须把这些要求理解并分解。把这些分解了的要求与生物教材中的具体内容向比较，制定出每一节课的具体教学目标。在细化教学目标时，不仅要把目标要求细化，还要把生物教材的章节内容细化。使课表中的教学目标都能够与生物教材的内容相对应。教师把一节课的目标达到了，生物教学中总的教学目标自然就达到了。

3.2 生物教学中教学目标的三部分

教学工作者在备课的时候，不仅要把学生知识的掌握程度作为目标，也要把学生探究能力的提高作为目标。教学目标一般包括三部分：知识目标、能力目标、情感态度价值观的形成三部分。以下是知识目标的具体事例。

（1）高中生物要求学生了解的内容。要求学生回忆或再认知识；识别事实或证据；举出例子；表述对象的主要特征等。例如，说出无机盐和水的作用。细化事例：生物的活动为什么与无机盐和水联系紧密并举例说明。水在生物的细胞中主要以什么形式存在并说明其作用。生物的生命现象和无机盐或水有着非常密切的关系，请举例说明。

（2）高中生物要求学生理解的内容。这些内容需要学生弄清楚各知识点之間的联系，与已有的知识建立联系；进行解释、区分、推断、扩展、整理信息等。具体事例：阐述DNA的复制。细化事例：简述DNA分子的复制过程；写出人类的主要遗传物质在复制的过程中，需要哪些原料、需要哪些模板以及需要哪些酶和能量；说出人类的主要遗传物质的复制与其分子结构的关系。

（3）高中生物要求学生应用的内容这些内容要讲求学生能够把抽象的概念融会贯通，能够在学习过程中举一反三、触类旁通。在不同情境下建立合理联系等。具体事例：总结“什么是人类的主要遗传物质”的具体探究过程。细化事例：用画图的方法总结“什么是人类的主要遗传物质”的具体探究过程，说出作为人类的主要遗传物质DNA应该有什么必须的条件，说出细菌被噬菌体侵染的实验的具体设计思路是什么，有哪些类似设计思路的实验。

3.3 生物教学中课堂目标的确定

以上两个步骤教师最好在生物教研组共同完成，剩下这个环节教师可以自己单独来完成。教师在上课之前，都要对授课内容的教学目标有所了解并将其明确。尽管已经有上两个环节作为制定教学目标的基础，但是生物教学的教学目标还有一些问题需要教学工作者注意。比如说，课程标准的某些内容与生物课本的章节内容并不是完全一一对应的。

（1）在课程标准中对学生要求比较低的一些内容。比如，说出无机盐和水的作用并举例说明、DNA和RNA有哪些区别和共同点等。这些知识点在生物课本中一般是一节内容能够涵盖的。在这种情况下，就可以把这些具体的课程目标作为某一节课的授课目标。

（2）在课程标准中对学生要求比较高的一些内容。如总结“什么是人类的主要遗传物质”的具体探究过程。问题的答案不是一节课的内容能够感概的，而是需要学生把生物课本各章节的具体知识点相联系总结出来的。这就需要教师在授课时善于将本堂课的知识与学过的相关知识联系起来。这就是将内容有联系的课堂目标联系起来，共同组成要求更高的教学目标。

（3）还有一些在生物课本中对学生有要求的一些内容，但是在课程标准中貌似没有与之相对应的教学目标。例如在某些版本的教材中有“光合作用”的概念，但是在课程标准中好像并没有相对应的要求。可是仔细看一下高中生物的课程标准，就能发现教材内容的用意，这个概念是帮助学生理解的并不需要学生牢记和掌握。教师在备课时要对高中生物课表仔细研读，认真理解，并与生物教材相对比；这样才能确定出与生物课表相符合的教学目标。

3.4 教育工作者在授课之前必须要进行备课，而教学目标的确定是备课的较为重要的一部分

教学目标是教师进行教学的依据，是教师安排教学活动的重要前提；同时，教学目标也指引着学生的学习。很明显，教学目标对教师教学教学效果的好坏、对学生学习效果的好坏有着至关重要的作用。教师在授课之前要制定出明确的教学目标。对高中生物总的要求叫做总的教学目标。把总的教学目标分解开来，叫做分段目标。教师的每节课都有一定的教学目标，叫做课堂目标。分段目标和课堂目标构成总的教学目标。只有把教学目标确定好才能有好的教学效果。

4 结语

生物的教学目标对生物教学的成果至关重要，教师工作者要在授课之前制定明确的教学目标。以上是我在教学实践中，对生物课程中教学目标确定的一些看法，希望对同行有所帮助，如有不足，敬请原谅。

参考文献

[1]胡继飞.例谈多轮教学模式在高中生物学教学中的应用[J].生物学教学，2011（10）：10-12.

[2]徐业义.对新课程背景下生物学教师备课改进的思考[J].生物学教学，2010（6）：20-21.