生物信息学进展研究论文

摘要：生物信息学教学机房相比高校图书馆机房的计算机配置要求更高，安装软件更具有专业性且种类繁多，有效地维护和管理机房，为生物信息学教学提供一个和谐安全的环境对提高教学质量非常重要。今天小编为大家精心挑选了关于《生物信息学进展研究论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

生物信息学进展研究论文 篇1：

生物信息学学生创新能力培养体系的探索与实践

摘 要：生物信息学在高校生物相关专业往往作为必修或选修课开设，对学生的创新能力的培养具有重要意义。在生物信息学课堂教学、实验教学、课外大学生创新训练项目、毕业设计等环节开展教学实践，构建学生创新能力培养体系，有助于提高教学质量。

关键词：生物信息学；创新能力；高校

随着生命科学在21世纪的不断发展，新的学科不断涌现。生物信息学作为交叉学科之一，与生物技术的各个领域具有密切关系，并对医药、卫生、农业等产业发展具有重要影响[1]。鉴于生物信息学对相应的基础学科发展和产业应用的重要作用，“生物信息学”课程首先在高校的研究生教学中开设，后逐步纳入到本科专业教学中。黑龙江八一农垦大学生物技术专业自2003年设立就开设了“生物信息学”课程，目前在黑龙江八一农垦大学的多个本科专业和生命相关研究生专业中开设此课程。近几年，浙江大学、武汉大学、华中科技大学、哈尔滨医科大学等十几所高校已经增设了生物信息学本科专业[2]。由此形成了完整的本科、研究生生物信息学人才培养体系，为社会培养了大量生物信息学人才，推动了生物相关高新技术产业的不断发展。

“生物信息学”在高校生物相关专业往往作为必修或选修课开设，主要讲授与生物相关的各类生物信息的收集、储存、获得与分析方法。课程体系和教学方法经过十几年的教学探索[3-6]，逐渐完善。但是由于生物信息学学科本身的迅速发展，对课程内容、教学方法等不断提出新的挑战。同时也是高校教学质量提升的内在要求，仍需大量的教学改革实践与探索。笔者在“生物信息学”教学过程中，结合自己多年的教学实践[7-8]，进一步提出多环节的“生物信息学”课程创新培养体系，包括在课堂教学、实验教学、课外大学生创新训练项目、毕业设计等不同的教学环节开展“生物信息学”的教学实践，提高“生物信息学”的教学质量，提升学生科研创新能力和实践应用能力。

一、丰富生态课堂教学实践，更新教学内容

课堂教学是培养学生创新能力的重要教学环节。生物信息学与现代的网络和信息技术密不可分，因此，实现信息技术与课程教学的有效整合是教学成功与否的关键所在。在教学过程中，以现代的教育生态观为指导开展课堂教学活动，构建了以多媒体网络同步教学系统为基础的生态课堂。在生态课堂教学实践中，教师更多的是为学生提供信息化的学习环境和资源，更注重与学生的实时交流。信息化学习环境中包括相关资源、各类网络中交流工具。教师在信息化的学习环境中除了课堂传授知识、监控管理以外，主要是通过查看学生的学习状况，指导学生的实践操作，解答学生的疑问以及师生讨论交流为学生提供建议和指导，促进学生自我的知识建构。目前网络开放课程已经成为新兴的教育资源，在教学中鼓励学生充分利用这些优质资源进一步开阔视野，例如北京大学的网络开放课程“生物信息学”、中科院的生物信息学网络课程资源以及国外的生物信息学教学培训网络资源。

课堂实训作为课堂教学的重要教学方法，可以充分锻炼学生的实践创新能力，让学生在实践训练中开展知识建构。有些学生甚至可以在完成教学基本要求的基础上，独立的开展深入的学习，掌握更多的生物信息学分析方法和软件。课堂实训均以生物相关专业的问题设计，例如微生物分类学中的16S rDNA分子鉴定分析中的系统进化分析，酶工程里面的酶结构模拟，基因工程中的基因预测、引物设计、酶切位点分析等。这些内容将多学科内容融为一体，有助于培养学生的创新思维，引导其发现和思考科学问题。

在课堂教学过程中，注重对生命科学进展的追踪。将最新生命科学内容引入到教学中来，不断完善“生物信息学”的教学内容。例如第二代测序技术产生的海量数据的处理方法，非编码RNA的介绍与生物信息分析，宏基因组测序数据的获得与分析等。

二、以问题为导向开展实验教学

为培养学生科学思维和创新意识，“生物信息学”的实验教学内容以问题为导向，培养学生综合运用生物信息学知识和方法，解决其它生物学相关学科中实际问题的能力。通过优化实验教学内容，系统的、全面的训练学生进行生物信息分析的基本操作和基本技能。实验教学以综合性、设计性实验为主。在实验过程中，学生需要根据自己的兴趣自由选择实验分析的序列或分析的对象，并自行设计实验方案。学生具有自主性，易于调动其积极性。黑龙江八一农垦大学的生物技术专业依托于省级重点专业，以农业微生物及技术作为重要的研究方向。在综合设计性实验中紧密结合专业方向，针对生物技术专业所涉及的科学问题设立“生物信息学”的实验内容。例如，“土壤微生物扩增子高通量测序数据的获得与分析”实验结合环境生物技术专业课程的土壤微生物生态研究，要求学生挑选自己感兴趣的土壤类型，在数据库中查找并获得其16S rDNA扩增子高通量测序数据。然后利用生物信息学软件分析，获得各种土壤类型的微生物类群特征。最后要求学生制作幻灯片并在课堂上报告自己的结果，相互比较分析。设计性实验开设了“微生物重要功能基因的生物信息学分析”实验，学生自主查找文献资料选题，自行设计生物信息学分析方案，充分发挥学生的学习主动性，并要求学生提交相应的论文作为实验报告。以多种形式提交实验结果，改变了以往标准实验报告的单一形式，同时在实验成绩考核中计入其课堂表现综合评价。实验教学中以教育生态观为指导，构建以多媒体网络同步教学系统为基础的生态实验课堂，从而实现了与信息技术整合，全面提升实验教学的教学管理与教学效果。

三、强化课外大学生创新训练项目研究

大学生创新训练项目是大学生参与科学研究、社会实践，检验理论和实践的一个重要环节，可以激发学生学习的主动性、积极性和创造性，提高大学生的科学素质和文化素养，培养大学生的创新精神、创业精神和实践能力。在“生物信息学”的教学过程中，除利用课堂教学和实验教学培养学生创新能力，还积极支持和指导学生基于生物信息学申报和开展课外的大学生创新训练项目，构建多层次的学生创新能力培养体系。首先教师积极鼓励对生物信息学研究具有浓厚兴趣的学生自愿组合形成项目小组，指导其根据研究兴趣查阅相应文献，发现科学问题，由小组成员亲自设计实验方案，制定技术路线。项目申请、项目实施、中期检查到结题的各项工作主要由学生来完成，教师给予相应的意见和建议。学生通过大学生创新训练项目经历了基本科研工作的全部过程，并积极发挥他们的聪明才智，将课程的理论学习与科学实践有机的结合起来，切实提高了学生的创新能力，对其今后的发展带来重要影响。自大学生创新训练项目启动以来，已有十多名学生参与到以生物信息学为主题的项目中来，使该项目成为了生物信息学课外培养大学生创新能力的重要平台。

四、开展生物信息学相关毕业设计训练

毕业设计过程不仅可以提高本科生的科研实践能力，激发他们的创新思想，而且对提高学生未来工作环境的适应能力均具有重大意义。生物技术专业的学生经过“生物信息学”课程的系统训练后，具有了开展生物信息学研究的基本素质，有更多的学生愿意在毕业设计环节开展相应的研究工作。自学院生物技术专业开设以来，每年均有10%—20%的学生能够以生物信息学课题作为他们的毕业论文内容。生物信息学数据涉及生命科学研究的不同领域，为具有不同科研兴趣爱好的学生提供了广泛的分析数据。对于具有自己想法的学生，首先要求学生根据自己感兴趣的方面查找文献资料，提出科学问题。教师和学生共同讨论实验方案，指导其获得所需数据用于后续生物信息分析。然后学生独立按照方案开展生物信息分析，获得实验结果。最后，教师与学生就生物信息分析结果展开讨论，归纳总结结论。学生根据要求撰写毕业论文和进行论文答辩。例如，有的学生对病毒感兴趣，便指导其分析不同地区分离获得病毒的差异，对其开展系统发育关系分析；有的学生对植物的可变剪接方式感兴趣，便指导其对作物的转录因子的可变剪接开展研究；有的学生对大豆感兴趣，便指导其对大豆的抗病或农业性状相关的功能基因开展生物信息学分析。对于那些没有自己想法的学生，则可根据教师自己的研究方向或者学生的专业选择毕业实习的内容。发达的校园网为学生开展生物信息学毕业设计提供了基本条件。学生在实验室集中开展生物信息分析工作。师生间、学生间研究讨论，相互促进提高。所有毕业生在半年或更短的时间内均可顺利完成毕业实习。这些毕业论文涉及广泛，成绩均在良好以上。另外，每年的本科毕业生中均有对生物信息学抱有浓厚兴趣，考取生物信息学专业或相关专业研究生的学生很多。

综述所述，在“生物信息学”多年的教学实践中，已经逐步建立起了课堂教学、实验教学、课外大学生创新训练项目、毕业设计等多环节的学生创新能力培养体系，是以课程为基础的大学生创新能力培养的重要探索，该体系仍需进一步完善。

参考文献：

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作者：高亚梅 韩毅强 刘金文

生物信息学进展研究论文 篇2：

生物信息学教学机房的管理与维护

摘要：生物信息学教学机房相比高校图书馆机房的计算机配置要求更高，安装软件更具有专业性且种类繁多，有效地维护和管理机房，为生物信息学教学提供一个和谐安全的环境对提高教学质量非常重要。本文主要从生物信息学教学机房管理和维护出发，在实践的基础上介绍健全机房管理制度的必要性，结合生物信息学教学具体应用，介绍了双操作系统和专业应用软件选择和分区以及快速安装软件技巧，总结了计算机系统数据维护的快速有效维护方法和常见的计算机故障恢复方法，最后指出机房环境的保养工作的必要性和方法。

关键词：生物信息学；教学机房；管理；维护

生物信息学是生命科学领域的一门新兴的具有活力的交叉前沿学科，它以互联网为媒介，蛋白质和核酸数据库为载体，综合利用高等数学、生物统计学相关知识，建立各种计算分子生物模型，以计算机为工具，进行生物信息学分析来理解海量分子数据中的生物学意义。生物信息学专业实践课程教学依托于计算机机房，学生利用计算机进行动手操作生物信息学软件和搜索数据库等获取实验数据。生物信息学教学机房与图书馆的多媒体机房相比，所需的计算机硬件设备要求配置较高，安装软件更具有专业性且种类繁多，需满足生物信息学教学的要求，因此教学机房的管理和维护工作是生物信息学教学的重要环节，特别是教学机房的服务对象为本科生，他们好奇心和动手能力强，但破坏性也强，如注册表被改动、系统软件或生物信息学软件遭删除，或非法安装聊天、游戏、股票软件等诸多问题将会严重影响课堂的教学效果。怎样才能做好生物信息学教学机房管理和维护，为教学提供一个和谐安全的环境，对提高课堂教学效果，减轻任课教师的工作强度，都有着十分重要的意义。

一、机房使用管理规章制度制定的必要性

能否做好机房管理和维护直接关系到计算机的使用寿命和机房运行费用，甚至会影响到教学效果。制定一套合理规范的教学机房管理与使用规章制度，营造一个良好的实验操作环境，明确教学机房教辅人员、任课教师、学生的职责是生物信息学教学机房管理的一项重要内容。为确保生物信息学教学机房的日常正常运行，教辅人员不仅要会维护计算机等多媒体教学设备，还要会安装生物信息学软件和工具，要有很强的责任心和技术能力来面对每天的机房管理维护工作。计算机故障是多种多样的，教辅人员要不断地提高自身技术水平，发生故障时要能够做到及时排除，确保及时地为下一节课提供服务。硬件安全上要做好防止计算机病毒的工作，注意定期查杀病毒，软件使用上要及时更新生物信息学应用软件的最新版本。因此机房教辅人员不仅要经常关注计算机科技的更新，还要关注各种生物信息学软件、算法和数据库的更新，并要在实验平台进行测试，保障软件的稳定性并确定软件更新后所需的计算机资源等，以保障生物信息学教学的正常进行。任课教师应正确使用生物信息学机房设备和监督学生正确使用计算机设备。机房的软硬件保护得再好，也会有百密一疏的地方，如有学生恶意操作导致系统崩溃或器件受损将会严重影响教学。因此在生物信息学机房教学实践的基础上我们制定了《生物信息学教学机房管理制度》，进一步明确教辅人员、任课教师和学生的责任。对学生上机更应该严加管理，我们还制定了《学生上机守则》，规定相应的处罚条例，如严禁学生不经教师允许带个人软件上机或是擅自插拔电脑部件等等。

二、双操作系统和生物信息学软件的选择和设置

1.计算机双操作系统的设置。根据生物信息学专业课程教学的不同需求，计算机需要安装Windows和Linux两套操作系统。我们机房每台电脑的硬盘为500G，分为3个区，100G为Windows系统区，100G为Linux系统区，300G为学生数据盘。由于生物信息学实验课经常用计算机跑运算程序或搜索大量的数据库，而Windows7的操作系统本身的CPU资源消耗比较大[1]，我们统一安装为WindowsXP系统。Linux系统采用开源免费、桌面环境优越的Ubuntu系统[2]。在系统程序盘除了安装计算机的操作系统，还安装了聚生网管软件、多媒体教学管理软件LanStar和生物信息学计算软件和工具。系统程序盘设置为只读盘；数据盘用来存储教学中做各类实验的数据，设置为可读可写模式。这样的划分方式和设置模式可以最大限度地对系统应用程序进行保护，也便于一旦计算机系统崩溃时利用网络克隆技术进行还原系统而不必担心覆盖学生的实验数据。

2.生物信息学专业软件的选择。生物信息学教学机房平日主要承担《生物信息学算法与实践》、《程序设计》、《计算机药物与蛋白质辅助设计》等近20门生物信息学专业理论和实践课。为了让生物信息学机房发挥最大作用，必须正确选择实用的系统软件降低系统消费资源，然后根据课程需要选择生物信息学专业应用软件。系统软件的安装包含数据保护功能软件如杀毒软件卡巴斯基和常用办公学习工具如微软的Office2007系统、Adobe阅读软件等，还安装了Photoshop、Isisdraw等图像和图形处理软件。生物信息学应用分析软件的安装我们分为三类，一类为开源免费软件，如Python、R、BioPerl等，一类为生物信息学商业软件，如药物设计软件MOE、软件Matlab和中药化学数据库TCMdb等，第三类是本校生物信息学科研课题组自主研发的软件，如MACS[3]。另外还必须安装配置好Window和Ubuntu扩展平台操作分析工具Crywin，利用Cygwin对常用的生物信息学数据分析软件如Sim4、Phred、EMBOSS、和ClustalW等进行重新编译计算[4]。

三、计算机系统和应用软件的快速安装

目前生物信息学本科生实验课使用的专业软件多达30多种，而且像python、R等软件和数据库经常更新版本，特色数据库的数据量爆炸式增长[5]，生物信息学软件维护的任务量也非常大。利用快速有效的安装软件不但可以大大减少教辅人员的重复劳动的工作量，还可以及时保障教学课程软件的应用。

1.利用网络克隆技术快速批量安装。网络克隆技术是通过网络将一个磁盘的数据复制到另外的计算机的磁盘上，可以选择安装的分区、软件等。教学机房的电脑的系统和软件配置相似，采用数据保护卡中的网络对拷功能来安装新电脑和快速恢复故障计算机系统是非常有效的。利用网络对拷功能的前提是机房所有机器性能参数一致，以一台安装好操作系统和应用软件的计算机作为母机，通过局域网向其他各台子机拷贝进行批量安装。如果采购的计算机批次不同，就必须按照批次选择不同的母机进行分别批量安装。比如我们生物信息学机房采购机器的4种不同批次，安装和更新软件时就先选择4台不同批次的计算机作为母机装好，然后分4批次来进行网络对拷安装，安装好之后还需要进入管理员账号进行机器的重命名防止网络重名造成使用不便。如果不同批次的机器统一上传，计算机的驱动软件不一致会导致计算机批量故障，从而造成更大的工作量来修复计算机。

2.采用硬盘对拷安装。利用硬盘对拷技术是机房教辅人员常用的快速有效安装和恢复系统和软件的方法之一，必须要先拆卸一台安装好的硬盘接在需要安装和恢复的计算机上，设置好双硬盘的数据进行安装。在进行硬盘对拷时很容易犯的错误是搞不清楚哪个盘是源盘，哪个盘是目标盘，特别是两个盘大小分区等情况都一样时，就更不好区分了。我们常用的办法是将源盘设置成主盘并挂接在ide0上，将目标盘挂接在ide1口上，然后进入bios设置，将系统项的第一项设置成ide0启动，或者C盘启动。这样进入克隆之后，第一个盘为源盘，第二个为目标盘，这样就区分开了。

四、计算机系统和应用软件的维护方法

1.利用硬盘保护卡保护系统维护。采用硬盘保护卡来维护计算机机房普遍为高校计算机机房采用[6]，生物信息学教学机房采购了联想的品牌机，厂商也为计算机配置了硬盘保护卡。即使部分采购计算机没有配置保护卡，也可以再安装外置保护卡，确保保护的型号保持一致。安装硬盘保护卡是为了保护计算机的操作系统和生物信息学专业应用软件，硬盘保护卡的安装和使用较为简单，使用前将保护卡插入计算机主机板的PCI插槽上，开机只须将要保护的分区进行相应的设置，它能保护计算机的系统分区不遭人为和计算机病毒的破坏，并短时间内迅速恢复系统。通过硬盘保护卡机房教辅人员维护机器非常方便和省心。当学生的计算机系统发生问题时，只要重新启动计算机，就能立刻恢复到原有的正常状态。硬盘保护卡的使用大大减少了教学机房维护的工作量，是教学机房维护的得力工具，但硬盘保护卡安装后也会导致新的问题[7]，比如机器开机后发出长鸣声而显示器没有显示，就是保护卡接触不良造成的或者保护卡上有灰尘，需要将卡重新拔下擦拭干净后再重新安装一下才能解决问题。

2.利用Windows注册表系统维护。利用Windows注册表进行计算机的安全管理也是维护教学机房的一个重要方法，特别是针对不安装硬盘保护卡的教师专用计算机。除了一般的计算机管理如进行备份、恢复、设置注册表禁用功能等可通过注册表的设置来实现。在特殊维护系统安全上Windows注册表可以实现实时监控木马病毒[8]，还可以在不受Windows系统的限制和木马等病毒的干扰下检测到从机器的内核到软件应用方面所有被隐藏和修改的注册表信息及其隐藏位置[9]。单台机器的windows注册表的维护安全性高，操作容易，无须网络畅通，由于教学机房的计算机数量多，可以在单台故障或断网的时候使用这个方法维护。

五、常见计算机故障的快速修复方法

生物信息学教学机房的教辅人员不仅要掌握计算机的系统数据的备份和恢复，还要对临时出现的突发性故障进行诊断和排除。其实很多的故障并不是硬件上的损坏，更多的是软件故障或使用不当造成的。下面总结了生物信息学教学机房的故障现象和排除方法。

1.黑屏故障。有的学生机在开机时显示器出现黑屏，无法进行操作。故障原因可能有几个，如果开机时听到机箱内部传出“长鸣声”，可能是硬件保护卡接触不良，如果是传出“嘟—嘟”的声音，可能是显卡与主板的接口松了，解决方法是打开机箱把显卡或者硬盘保护卡从主板插槽中拔出，再重新插入主板插槽里，注意要让卡与主板插槽间的接口紧密结合[10]。

2.蓝屏故障。有的学生机在开机时进入Windows系统后显示器出现蓝屏，计算机无法正常响应出现的屏幕返回信息。故障原因可能比较多，比如Windows因系统设置故障、软件故障、计算机硬件故障、驱动程序故障、网络故障等各种类型的故障产生了严重的错误，引起Windows无法继续维持正常运行，Windows出于避免用户数据丢失及损坏计算机的考虑，将自动停止运行并显示“蓝屏”错误信息。解决方法是可以进入安全模式进行检测，如果安全通过则系统没有问题。大部分原因是驱动程序和系统文件冲突造成的，将驱动软件卸载后重装就可以解决[11]。

3.网络故障。有的学生上机后无法联网，学生无法共享他人资源。造成的原因有以下几种：网线的接头松动或网卡与主板的接口不紧密，解决方法是插紧网线接口或把网卡重新拔插一次；计算机开机时显示网络重名导致网络不畅，可能是通过网络克隆系统没有对被克隆的机器进行机器重命名的设置，可以进入管理员模式重新配置后重新启动计算机解决。

六、机房环境的保养方法

生物信息学教学机房最重要的设备就是计算机，对计算机的精心保养无疑是教学环节中一项重要工作。首先保障教学机房处于干燥通风且防止阳光照射的环境，保障机房没有灰尘污染。若计算机的主板上的插卡与主板的接触处布满灰尘，容易接触不良导致黑屏故障，严重时开机烧坏板卡。若机箱电源内部布满灰尘，开机时内部器件容易发生短路而烧毁电源。为保证教学机房不受灰尘损坏，一般需做到一个月清洁一次计算机的外壳、键盘等外部设备和桌面，一个学期清除一次机箱内部的灰尘。解决方法是用吹风机的冷风吹去积灰机箱内的灰尘，再用毛刷轻轻掸去吹不掉的积灰。其次要保障机房环境的温度和湿度在合理的范围内，如果温度过高，机器长时间使用导致内部温度更高从而导致内部器件运行不稳导致死机，同样机房内的湿度过高或过低也会导致内部器件受潮而腐蚀，从而导致短路硬件受损计算机无法使用。因此机房内配有专用空调来保障机房的内温度和湿度，并要注意及时通风散热。

总之，生物信息学教学机房是伴随着新兴的生物信息学专业而建的专业教学实验室，还需要我们在实践中不断地探索、思考，不断地总结。只有这样，生物信息学机房教辅人员才能在教学机房的管理与维护中不断地提高能力，更好地为生物信息学教学服务。

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作者简介：刘艳，女，硕士，实验员，助理工程师。

通讯作者：钱洁，女，博士，实验教学中心副主任，高级工程师。

作者：刘艳，朱瑞新，曹志伟，钱洁

生物信息学进展研究论文 篇3：

面向实践能力培养的生物信息学课程体系建设

摘 要：生物信息学是新兴的多学科交叉科学，它的发展和人才培养对于我国未来生物医药产业发展具有重大影响。在教学实践基础上，介绍生物信息学专业课程体系建设方面的开创性工作，并探讨本科生培养的办学模式及培养经验。对于全面推广和提升生物信息学教育理论，提高我国计算生物学人才培养质量具有重要的指导意义。

关键词：生物信息学 实践能力 课程体系 培养模式

1 生物信息学概述

伴随现代高通量分子生物学技术的快速发展，生物信息学在生物医药领域的应用日益深入[1]。作为数学理论、计算机技术和生物医药研究的整合学科，生物信息学在生物进化、生理功能、疾病治疗、药物开发、农林产业等众多领域均具有重要的应用价值，是研究生命科学、医药科学内在定量规律的重大交叉前沿学科。鉴于生物信息学的重要研究价值和广阔的产业化前景，发展生物信息学专业教育，有计划的建设生物信息学专业课程体系，开展面向实践能力的生物信息学人才培养对促进现代生物医学发展有重要的意义[2]。

2 生物信息学教育发展现状

生物信息学发展起步于20世纪末，在短短的十几年中，生物信息学已经发展成为了横跨多个研究领域的朝阳专业，国内众多高等学府、科研院所相继开设了生物信息本科和研究生专业[3]。但是，在实际的教学和研究过程中，绝大数单位依托于单一的数学、计算机或生物学专业开展，人才培养模式尚处于探索阶段，在培养过程存在生物信学理论基础薄弱、课程体系不健全、课程内容不完善、专业教材匮乏、专业师资队伍缺乏等问题。

哈尔滨医科大学生物信息科学与技术学院是全国领先创办生物信息学专业的单位之一，多年来致力于生物信息学的科学研究和本、硕、博各类人才培养，坚持以学生为本，以培养高素质生物信息学专门人才为目标，深化教学改革，以满足日益发展的生物信息学高端人才需要[4]。为解决生物信息学的教育教学问题，培养高水平的现代生物信息学人才，我们提出立足国内高等生命科学与医学教育，建立面向实践能力培养的生物信息学专业课程体系，以实现高质量培养具有理工科创新思维能力的生物医学人才，为我国生命科学—医药学科教育教学、科学研究和产业化输送大批专门人才。

3 生物信息课程体系建设

3.1 课程建设目标和指导方针

结合生物信息学才培养目标，经过数十名骨干教师十余年生物信息学教学实践及人才培养成果经验反馈，我们适时调整本科生课程及教学内容，逐步建立起面向实践能力培养的生物信息学专业课程体系。奠定了本科生的人文素养与科学素养并重，公共基础理论及专业理论相辅相乘，重视学生理工生物医学全方面素质提高，重点突出学生实践能力的人才培养方针，并在实践中培养了大批具有创新思维能力的优秀高端生物信息学专业人才。

3.2 生物信息学课程体系建设方案

考虑到生物信息学多学科交叉特点和国家大学生培养要求，及学生未来就业深造所必需的基础和专业能力，我们在国内率先开创了生物信息学专业人才培养课程体系，并在医学院校独立开展近40余门数理基础课程和生物信息学专业课程。主要的课程建设情况如下：

（1）公共基础课程（国家限修课）：政治理论课程、公共外语、体育。

（2）生物医学基础课程：解剖生理学、发育生物学、生物化学、细胞生物学、分子生物学、生物技术实验、分子药理学等。

（3）计算机基础课程：计算机基础、高级语言程序设计（C++&JAVA）、数据结构、Perl语言程序设计、数据库系统原理、Linux操作系统与程序设计等（上述课程均含上机实践）。

（4）数学基础课程：数学分析、高等代数、概率论与数理统计、数理逻辑、组合数学与图论、微分动力学方程、运筹学等（上述课程均含上机实践）。

（5）专业基础课程：信息论基础、生物统计学、生物医学图像处理、模式识别、优化算法、随机过程、生物信息学概论、生物信息数据挖掘、生物信息软件设计与开发、分子生物软件工程、生物信息学数据可视化、专业外语等（上述课程均含实验）。

（6）专业课程：生物芯片技术、结构生物学、分子进化、分子生物网络、基因组信息学、蛋白质组信息学、药物基因组信息学、统计遗传学、计算表观遗传学、计算机辅助药物设计等（上述课程均含实验）。

（7）综合实践课程：课题标书设计、科研论文写作、生物信息学进展等。

我们在实践基础上开创的面向实践能力培养的生物信息学专业课程体系不同于其他院校，具有明显的跨专业交叉性教学计划特色。该课程体系着眼于基础理论与实践应用相结合、素质培养与专业培养相结合、扎实稳妥与创新思维相结合。注重学生在医学、生物学、数学、计算机科学方面的基础性教育，同时，强调了创新型人才培养、高精尖人才培养、特色化人才培养。厚基础、宽口径，使学生在本科阶段不但打好将来从事生物信息学、系统生物学、生物医药等相关领域创新性研究工作基础，更重要的是该专业课程体系与实践密切联系，切合相关研究开发与产业实际，能够培养学生从事原始创新研究与产业开发的能力。

4 生物信息学本科生培养模式建设

4.1 五年制分段培养与多学科教育体系

目前，我们根据生物信息学交叉学科人才培养特点，考虑到基础课程多，实践能力要求高等因素，采取“2+2+1”的五年制本科人才培养模式，包括两年理论基础课程、两年专业课程与一年实践应用课程培养（含科研训练+毕业设计）。此模式在学生就业和用人单位反馈中证实具有显著的人才培养效果。

课程体系建设依托于生物医学综合优势及深厚的数学、计算机科学功底，通过理论教学与实践训练中的知识技能交叉、渗透，培养适应21世纪生命学科与转化医学领域急需的生物信息学复合型人才。在此基础上，从学科的交叉性出发，进一步加强不同类别课程之间的有机融合，加大相关领域知识的整合力度，建立更为紧密、完善，符合生物信息学学科特点的课程体系，将进一步推动学科的发展和系统性教育理论体系的建立。

4.2 面向实践能力培养的本科生教育模式

在本科学生的培养过程中，我们特别重视学生实践能力的培养，通过教研一体化、学业导师制、报告研讨制等先进的教学方法，引导学生早期接触生物信息学应用领域和科学研究，在巩固学习知识的同时，加强对学科的认识和对未来的把握。

“教研一体化”的实践教学模式：面向实践能力培养的课程体系建设，要求教学模式上的改革，使得人才培养模式由注重多数学生基础理论知识培养的大众教育，向注重少数高精尖创新能力培养的精英式教育转变。充分利用骨干教师在生物信息学领域的研究经验，将科学研究成果快速转化成优秀的教学素材，培养学生动手、实践、创新能力，注重培养学生实际产业化的认知水平和实践能力。

本科生学业导师制：本科生进入专业课教学阶段，实行学业导师制。采取学生与一线骨干教师双向选择方式，使每名学生拥有自己的学业指导教师。导师为学生提供思想教育和专业辅导，并通过指导大学生数学建模竞赛、创新创业科研训练、早期科学研究等方法促进学生的学习尽头和对专业的深入认识。

专题报告与研讨制度：本科生毕业设计阶段，强调学生的“主体”学习地位，使学生选择感兴趣的学科方向，在导师指导下进行科研训练与实践。要求学生自主利用网络等各方面资源，获取学科前沿信息，并以专题报告形式展示学习成果，通过提问、研讨、总结，提升自身专业素养及专业技能，独立完成达到核心期刊发表水平的生物信息这科研课题。

5 生物信息学课程体系建设的意义

在全体师生的努力下，经过多年的实践探索，我们对生物信息学课程体系从基础到实践的不同阶段进行分段式、推进式的改革与建设。在政策措施、人员配备、经费匹配等各方面给予鼎力支持。优先保证面向实践能力培养的生物信息学课程体系快速、有效的建设，已经形成国内顶尖的生物信息学本科教育理论和实践团队，并为国家输送着大批高水平生物信息学人才。

面向实践能力培养的生物信息学课程体系建设，一方面能够完善生物医学本科生、研究生的知识结构，提高运用理工科思维和技能解决复杂生命科学问题的综合科研能力，更为有效的实现生命科学攻关和创新研究理论形成；另一方面，生物医药是我国科技研发的薄弱环节，在课程体系建设基础上，培养适用于现代高通量分子生物学技术的创新型生物信息学人才，将为我国的医药物研发提供强有力的推动作用，并有利于创新临床诊断技术开发和个性化医疗的实现，促进科技转化，产生潜在的、不可估量的经济价值。

6 致谢

本文研究内容是在黑龙江省高等教育教学改革专项项目，黑龙江省高教学会重点课题创新型生物医学信息学人才培养模式研究，黑龙省创新创业人才培养项目面向生物信息产业开发的创新型专业人才培养模式研究与实践，哈尔滨医科大学医学教育研究课题面向实践能力培养的生物信息学专业课程整合设计研究资助下完成的，课程体系的建设得到哈尔滨医科大学学校领导的支持，并得到兄弟院校相关领域专家、学者的帮助，在此一并感谢。

参考文献

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[2] 徐良德，马晔，孙红梅，等.八年制医学教育中开展《生物信息学》教学的实践探讨[J].素质教育，2011，11：33-34.

[3] Wei Liping and Yu Jun；Bioinformatics in China：A Personal Perspective[J].Plos Computational Biology，2008，4（4）.

[4] 李霞，主编.生物信息学[M].北京：人民卫生出版社，2010：13-25.

作者：王宏 李霞 徐良德