HI,欢迎来到学术之家股权代码  102064
0
首页 精品范文 信息学论文

信息学论文

时间:2022-04-27 09:55:20

开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇信息学论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

信息学论文

第1篇

1.1医学信息学教学与医学实践需求脱节

医学信息学的教学体系应该从医学信息的上、中、下“三游”来加以组织。医学信息学上游主要是指传授医学信息的本质、特征、类型、产生机制与机构、传播等知识。医学信息学中游主要是指传授医学信息的搜集、整理、鉴定、组织与分析,以及医疗信息化背景下的医学信息的描述与信息库、卫生信息系统、医学信息的储存、检索和深加工等知识。医学信息学下游主要是指传授医学信息资源开发、利用与服务及其文化传承等知识。笔者认为医学信息学是一门应用型较强的课程,对于医学专业的学生需要根据未来所从事的职业性质研修相应的“三游”知识。如临床专业的学生需要研修病案管理学、病案信息资源管理学、医院信息系统、电子病历等课程。但是就笔者所在的南京医科大学进行调研发现,在医学学生的教学计划中,只有卫生信息管理与信息系统专业与医疗保险专业开设了医学信息学的相关课程,而作为未来医学信息的产生者——医生,临床专业的医学生教学计划中没有医学信息学的相关课程。这种医学信息学教学与医学实践需求之间的脱节,直接导致临床专业的医学生在大学期间没有培养良好的医学信息学素养,进而导致这些医学生在未来成为医生之后对医学信息不重视,甚至为医学信息产生、收集、整理而烦恼。

1.2医学信息学学科发展不深入

长春工业大学继续教育学院对开设医学信息学专业(或方向)的高校进行了排名,其顺序是复旦大学、中山大学、中南大学、中国医科大学、首都医科大学、四川大学、北京大学、南方医科大学、山西医科大学、浙江大学、华中科技大学、西安交通大学、石河子大学、吉林大学、重庆医科大学、哈尔滨医科大学、山东大学、杭州师范大学、南京医科大学、泰山医学院、河北医科大学、南昌大学、天津中医药大学、福建医科大学、武汉大学、上海交通大学、青岛大学、天津医科大学、延边大学、浙江中医药大学、新乡医学院、南华大学和大连医科大学等33所高校。笔者在南京医科大学图书馆网站利用“题名=医学信息或卫生信息,文献类型选择‘中文书籍’进行检索,返回结果为51本与医学信息相关,14本与卫生信息相关的文献。在51本与医学信息相关的检索结果中涉及医学信息检索的文献为31本,涉及到医学信息学基础教程的结果为8本。其余主要包括医学信息研究、医学信息资源组织与管理、医学信息系统、医学信息学决策与支持系统和医学信息分析等。综观这些检索结果基本上是针对不同对象的大学课程教科书。在14本与卫生信息相关的检索结果中涉及卫生信息管理的结果为8本,涉及卫生信息系统的结果为2本,涉及卫生信息化的有2本,涉及卫生信息技术与卫生信息资源的各1本。从检索结果可以得出在医学信息学学科发展过程中存在创作重复现象。如在检索结果中涉及到的知识点雷同多,书本编排应急就章,重复建设,后出版之书不仅没有超过前者,有的反而出现倒退现象。除刘冰、黄玉玲主编的《医学信息研究》之外,主要用于医学信息学专业教学教材。在这些教材中除了丁宝芬教授的《医学信息学》、罗爱静教授的《卫生信息管理概论》和《卫生信息管理学》作为普通高等教育国家级教材规划教材之外,其余教材鲜有得到国际或国内同行普遍认同。有些著作虽然注重吸收图书情报与档案管理学的学科知识,但是没有能够与医学信息学有效融合,移植现象比较明显。当然笔者在此无意于简单否定医学信息学界与出版界同行的工作,但我国33所医学信息学相关专业的高等院校应该反思,应考虑利用范式理论指引学科发展,加强知识横向与纵向的传承与发展,引进图书情报与档案管理学、经济学和管理学等理论,弥补国内医学信息学学科的空白和不足,提升学科地位。

2医学信息学范式研究是解困之举

随着全球化进程的加剧,医学信息学也将与其他学科更加相融,医学信息学的发展必将走向开放与合作,医学信息学学科发展问题将会成为一个国际性课题。因此我国医学信息学共同体利用范式理论作为研究手段,从国外学科研究成果和研究方法中汲取有益成分,使之为解决国内医学信息学的学科发展之瓶颈成为应然解困之举。

2.1范式研究有助于医学信息学学科的深化与拓展

医学信息学要想从宏观上和根本上提升学科地位,需要在元科学领域的研究上投入更多精力。元科学理论,即关于科学的科学,医学信息学元科学即是指关于医学信息学的科学。当医学信息学发展到一定阶段的时候,医学信息学共同体会对学科的本质、规律及其相关元问题进行分析与探究,便产生了“学中之学”、“科学之科学”的研究取向,笔者认为可以将这类的医学信息学分支学科称之为“医学信息学元科学”。医学信息学共同体会遵循学科发展史的轨迹,即经验研究、方法论研究和理论研究,具体发展走向为病案管理、医学信息检索、卫生信息管理学、卫生信息化、卫生法律法规、医学信息保护技术学、医院信息系统、卫生信息系统、电子病历、区域医疗合作和医学信息学史等。在此基础之上,医学信息学科分支中会产生医学信息学概论(卫生信息管理概论)——以“揭示医学信息学现象本质和规律为研究目的”的学科。医学信息学范式研究就是关于医学信息学学科自身的深化与拓展,医学信息学共同体立足于宏观抽象层面,从根本上认识医学信息学的元问题和本质规律。现阶段我国的医学信息学研究已具备一定的规模和水平,其研究领域已经从医学知识表达、卫生信息系统、生物信息学、医学信息学教育与培训l等传统领域向面向语义互操作的知识体系构建、跨系统和跨应用的互操作标准制定、网格与云环境下的应用、转化医学、人体模型建设、临床决策和认知学领域深入发展。尽管医学信息学的发展已经进入了一个全新的发展领域,具有较快的发展速度,但是对元问题层面的挖掘探讨仍对学科的发展是至关重要的。以医学信息学元科学代表“医学信息学概论”或“卫生信息管理概论”为例,现有的文献仅有一本,即卫生部“十一五”规划教材——《卫生信息管理概论》。笔者认为作为医学信息学元科学的《卫生信息管理概论》应当注重对医学信息学生存环境、发展史和共同体的研究,应从医学信息学本身的问题出发建立起本学科研究问题的独特视角,而不宜将大量的篇幅放在对“对象性事物”的描述和阐述上。基于元科学的重要性,医学信息学理应将更多的空间设定在元科学领域的研究上,才能从根本上提升该学科地位。医学信息学范式研究理应针对医学信息学自身的探讨和分析,立足于宏观抽象层面认识医学信息学基本问题和本质规律的研究。鉴于此,笔者认为医学信息学范式研究与医学信息学发展的要求是一致的,它是医学信息元科学研究的最佳切入点,它是以医学信息学发展史为研究主线,不仅涉及到医学信息学未来的发展方向,还需要研究医学信息学学科共同体主体作用、医学信息范式变迁与学科外在环境因素之间的关系等。

2.2范式研究是医学信息学汲取外学科精华的典型尝试

较之于医学信息学内部各分支学科之间的互相融合,医学信息学对其他学科理论和技术应用的吸收、引进、消化、渗透、移植等将不断推进医学信息学的发展。即使医学信息学在解谜过程中出现不可通约性,分歧未能达成一致意见,医学信息学也会在反复的推敲和质疑中逐渐成熟。因为在外学科理论引入医学信息学的磨合期中所产生的碰撞、摩擦和火花,可能为医学信息学的发展提供争论的焦点和学术的创新点。医学信息学范式研究正是基于这一思考与目的。美国社会学家米尔斯在《社会学的想像力》中论及:“将自己的领域当作独立的王国,而忽略它与其他领域,诸如经济、政治等方面的联系,造成了归纳的一般性无法演变成演绎的精确性,演绎的精确性又无法上升到归纳的一般性。最终的结果就是,个人困扰没有成为公共论题,甚至于渐行渐远。人文精神的组织力进化成为科学精神的机械性,而概念和方法则成为了问题的主导因素,这不禁有本末倒置之嫌。加之于我们对社会本身是如何形成的一无所知,而只是无意识地接受了其存在的合法性,这更容易加深身处其中人的无力和无助感。”医学信息学范式从本质上说就是社会学理论进入医学信息学领域的一大尝试。医学信息学由单一研究方向向多重研究方向发展,从病案管理学向病案学、医学信息检索、卫生信息系统、医学决策支持系统、认知学和医学伦理与监管等方向发展,医学信息学专业呈现日益增多,学科日趋分化的趋势。从医学信息学的发展趋势来看,符合人类的认识发展规律。初期关于医学信息学的知识是从病案管理实践着手,对于学科还没有一个完整、清晰的认识,随着研究活动的深入、认识的推进,与学科内外发展动力因素的影响,对医学信息学进行逐块逐层的分解研究,于是出现了整体知识的不断吸收、引进、消化、渗透、移植等,在学科组成上表现为学科不断分化成病案学、医学信息学、卫生信息系统等分支学科(或专业)。医学信息学的发展理应汲取外学科的精华充实与强化本学科内涵建设,来解决医学信息学科建设中的热点、难点与焦点问题。因此,为了医学信息学的科学发展,我们需要的是深刻剖析与之存在学科依赖关系及其运作原则,并结合其他学科的研究成果来探讨此情境下的医学信息学的学科发展问题,而不是脱离其中任何一方。我国的医学信息学发端于2O世纪80年代初的医学图书情报学,研究体系不够完整和成熟,研究领域也不平衡,例如重视文献信息管理、技术路线和微观实践,但是对于理论研究和学科RESEARCHONLIBRARYSCIENCE19建设研究不够深入,标准规范建设滞后,信息共享不足、缺乏系统规划,人才数量不足、质量有待提高、结构不尽合理。新时期的医学信息学又面临学科外的政治环境、经济环境的影响,与计算机技术、网络技术、社会学、伦理学、认知学和人工智能技术的应用与渗透,意味着医学信息学已经沿着范式理论的轨迹,发展成为一门综合各学科精华的边缘交叉学科。在医学信息学研究呈现多样化趋势的今天,借鉴社会学方法有助于分析医学信息学的发展方向、分支学科,或许会让我们发现原来的封闭视野所不能看到的演进过程与规律;也有助于当我们习惯于现有学科思维框架下的医学信息学发展之余,换之以外学科的视角重新审视和考察医学信息学的发展和演变,给学科的发展与建设输入新的血液。

3医学信息学学科范式内涵探微

“范式(Paradigm)”一词是托马斯•库恩首先在《科学革命的结构》一书中用于科学研究的,他在该书中指出:“范式通常是指那些公认的科学成就,他们在一段时间里为实践共同体提供典型的问题和解答。可以用来解释科学历史发展轨迹及其科学知识增长模式的社会学概念。”“范式的主要表现为‘符号概括’、‘信念’、‘价值’和‘范例’等。”在解读与理解库恩关于范式的阐述的基础上,笔者认为,医学信息学范式是医学信息学共同体在医学信息生产和管理实践活动中所共有的世界观、方法论、理论成果和共同遵守的行为准则(即范例)等成分,是指医学信息学共同体公认的“模式”。共同体、世界观、方法论、理论成果和范例等是医学信息学范式的重要组成成分,其虽不可能涵盖医学信息学范式全部的“应有之义”,但可以把这些当作医学信息学范式的核心内容。

3.1共同体

科学共同体简称为共同体,最早运用可以追溯到1942年,英国物理学家、哲学家波朗尼(Polanyi)在其论文《科学的自治》中使用了这一概念。库恩在《科学革命的结构》中把“共同体”理解为科学范式的承载体——“一个科学共同体由共有一个范式的人组成”。学科共同体是以上一切成分元素的执行者,也是经常被忽略的研究主体。科学共同体研究在范式研究中的地位毋庸置疑,医学信息学科共同体正因为有了共同的范式才能集中在相同的研究领域内,不受时间和空间的限制,进行交流和互动。因此在研究医学信息学范式时,首先要明确医学信息学共同体的概念。传统的医学信息学学科主要研究的是医学信息学的对象、方法论、理论标准,而很少涉及医学信息学的认识主体——医学信息学共同体。医学信息学共同体可理解为发展医学信息学范式的主体,研究医学信息学范式主体,拥护同一医学信息学范式的主体。医学信息学共同体由授受相应的医学信息学教育背景和学科训I练的学者构成,他们以发展医学信息学为使命,具有共同的价值理念,遵循共同的学术规范和维护共同的学术尊严。医学信息学科共同体通常遵循医学信息学学科发展规律,致力于医学信息学科学研究、教育教学、实践,是医学信息学学科的主体。医学信息学共同体可以是相对稳定的正式组织形式,也可以是自由组合的非正式组织形式。前者具有相对稳定的组织机构、成员、规范和活动方式。如中国医院管理学会下的病案管理委员会、医学信息学会,全国33所开设医学信息学相关专业(或方向)的院校教师组成的同事式组织、导师与学生组成的师徒式组织,以及其他医学信息科研、实践机构组成的固定团队等。后者一般不具备严格意义上传统固定的组织形式、规模和稳定人员构成等内容。如因课题立项而临时组建的课题组形式,各地组织的拥有固定主题的学术研讨会、学术论坛、博士论坛,同一学科领域或分支学科的共同爱好者等。从医学信息学共同体发挥的作用来看,非正式组织形式的学科共同体不仅是学科建设与发展的生力军,也是正式组织形式医学信息学科共同体的补充力量。当他们的自身作用和地位日益得到社会及统治阶层认可时,自组织形式随时有可能转化为有组织形式。

3.2世界观

世界观,又称为宇宙观,是哲学的朴素形态。由于医学共同体所处的社会地位、观察问题的角度不同形成不同的医学信息学世界观,这种观点是共同体自身医学信息学工作、学习和生活实践的结果,往往是自发形成的,需要医学信息学的相关研究者对其进行自觉地概括和总结并给予理论上的论证,才能成为指导学科发展的哲学。医学信息学共同体的世界观是形而上的部分,是共同体对整个医学信息学学科,以及共同体与医学信息学之间的总的看法和根本观点,简而言之即医学信息学共同体对于医学信息学这一学科的总体认识,对医学信息学的共识,包括医学信息学科共同体所共有的基本信念、价值取向、思维方式等,是本体论、认识论层面的承诺,以及对自身在医学信息学学科中的地位和作用的看法。医学信息学共同体的世界观可作为指导思想,指导医学信息学共同体开展医学信息学研究。医学信息的世界观往往决定着一个学科的自身定位和发展方向,表现在医学信息学范式研究中则是要解决“如何看待医学信息学专业研究对象”的问题。当认为医学信息体现为一种历史记录属性时,要维护的是学科历史有机联系;当认为医学信息体现为一种知识属性时,要实现的是学科最大效益。

3.3方法论

医学信息学方法论是医学信息学共同体在医学信息学学习、实践和研究中所自觉沿袭的一般方法。医学信息学方法论是以解决医学信息学中的问题为目标的一种体系或系统,通常涉及问题分析、任务工具和方法技巧等方面的论述。方法论体现在世界观、自然观、社会历史观、伦理观、审美观、科学观之中,可以是由模式、方式、方法、手段等组成的经验研究成果、案例和实用技术方法。医学信息学方法论会对一系列具体的方法进行分析研究、系统总结并最终提出较为一般性的原则。医学信息学学科的发展范式按照库恩的科学范式为一般原则,即从前科学——常规科学——反常与危机——科学革命——新的常规科学为医学信息学的学科发展线索,并利用历史主义方法构建医学信息学范式理论;在经验层面,方法论是理论适用的方式,如在病案科整理病历资料时,利用来源原则与事由原则进行归档管理;在医学信息学安全和实用技术中则是一些纯事实性和操作性方法,如利用原型法指导医院进行信息系统开发建设。医学信息学方法论是用以指导医学信息学进行学术研究和实践活动的路径与纲领,解决的是“医学信息学如何从事专业学术活动”的问题。如研究方法中的历史主义研究方法、实证主义方法、论证方法、比较方法和调查研究方法等。

3.4理论成果

医学信息学理论成果是指对医学信息学范式形成并起着决定作用的共有医学信息学理论。理论需要寻求解释,而范式则提供了寻找解释的方法。医学信息学理论在成为共有认识之后可以上升到范式层面,达到范式层面的理论成果同一般的理论成果有联系,也有区别。联系在于,范式层面的理论来自于一般理论而又高于一般理论,它是医学信息学共有的概论、命题及其推理。概念是思维的基本单位,是反映事物本质属性的思维形式。作为医学信息学理论逻辑出发点的概念是基本概念。共有概念是对医学信息学学科共有基本元素的约定,而这些概念必须是以医学信息学学科的本源概念的面貌出现。如“病历”、“医嘱”和“病案”。命题是表明判断结果的陈述语句,有真假意义的语句才是命题。如病案的本质属性是原始医疗记录性——这是对病案本质属性的肯定判断,是一个可以做真假检验的语句。共有命题是指医学信息学学科理论中类似自然科学中定理、定律性质的命题。推理是指一判断借以另一判断推出的思维功能。共有推理是由共有命题中引申而来的。如从病案的原始性可能推理出病案具有凭证性。虽然范式层面的理论已经得到充分的论证,成为共同体内部约定俗成的公理,但是医学信息学共同体不会因为具体理论的不完善而影响范式共有理论的存在,对于共有理论,也不会因为研究主体的不同阐释而影响其范式指导作用。虽然处于同一学科共同体的成员往往引用同样的理论成果,得出类似的理论观点,医学信息学共同体能够同意确认一个范式,但不会同意对范式的完整诠释或合理化。缺乏标准诠释或不能得出一致同意的规则并不会阻止范式指导研究。

3.5范例

第2篇

关键词:工程应用能力;翻转课堂;企业研究生工作站;双导师;人才跟踪评估反馈

中图分类号:G643 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)18-0143-03

一、信息学科研究生培养的现状

教育部2009年明确指出我国硕士研究生的培养目标是主要面向应用,为企业培养高层次、高素质、复合型工程技术和管理人才。信息学科研究生的培养重心由原来的学术研究型人才正在向工程应用型人才转变[1]。

从20世纪90年代以来,随着信息产业的飞速发展,各大高等院校纷纷创建信息学科相应硕士点和博士点,我国信息学科研究生的招生规模迅速扩大。在信息学科高层次人才的培养中暴露出一系列问题:过分强调理论知识的研究,忽视实践能力的培养;强调个人学术能力的提高,缺乏团队协作精神;研究生专业知识面狭窄,工程实践能力和创新应用能力不强;研究生的职业道德不高,缺乏诚信,不能很好地适应现代企业的需求;具有工程背景的研究生导师的稀缺;校企合作没有真正深入地合作[2]。

2004年麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学创立的CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。常州大学一直致力于研究生工程创新能力的培养和探索研究,逐步形成了以CDIO为特色的人才培养理念。培养一批具有扎实的理论基础、较强的工程实践能力、思维活跃、发展潜力大、具有创新思维和团队协作精神、具有强烈社会责任感的复合应用型高素质人才是常州大学信息学科人才培养的最终目标。

二、全方位、多角度对信息学科研究生人才的培养进行改革和探索

1.全面修订信息学科研究生培养方案,树立工程观念,创新培养模式和教学理念。培养方案是研究生培养的指导性文件。为了满足我国经济快速发展对信息学科高层次高素质工程应用人才的需求,进一步提高信息学科研究生的综合素质、创新和创业能力,常州大学大胆借鉴国外先进的研究生培养经验和管理模式,围绕研究生素质拓展、知识更新和能力提升,以拔尖创新工程人才培养为目标,以提高信息学科研究生培养质量为核心,以培养突出的工程实践与创新能力为定位,以优化知识结构和课程体系为重点,以研究生培养过程质量管理体系为保障,对2013年制定的信息学科研究生课程体系和培养方案进行修订。修订后的培养方案更能突出信息学科研究生的专业实践能力、创新能力、工程能力、科技英语写作能力和综合素质的培养。

2.改革教学方法,优化教学内容,以项目案例为载体,开展研讨式教学。基于CDIO模式的信息学科研究生课程体系,应注重理论知识和工程实践的融合应用和课程的综合化,以解决实际工程问题为导向,以实用性、创新性、综合性项目为载体,训练研究生的计算思维能力和团队协作能力。

随着互联网的普及和计算机技术在教育领域的应用,对于信息学科的研究生,不再适合传统的满堂灌或填鸭式的教学方式和教学理念。研究生通过互联网学习丰富的在线课程,使“翻转课堂”教学模式变得切实可行。研究生导师以专题的形式要求研究生查阅国内外相关资料和文献,以报告会或研讨会的方式提出自己的见解,促进研究生自主性、探究性的学习。经常举办研究生学术会议或学术沙龙等活动来促进研究生对学科前沿、学术动态的了解;定期邀请国内外的著名专家学者和优秀教师对研究生进行讲学和授课;利用高校与国外高校的国际合作项目,组织研究生短期访学和出国联合培养来增加视野、拓展研究生的学术思维。

通过组织研究生开展创新实践与学术交流活动,开拓了研究生的创新视野,激发了研究生的科研实践潜能,培养了研究生的创新意识和工程应用意识,提高了信息学科高层次创新工程人才的整体水平和培养质量。

3.加强政校企深度合作,设立企业研究生工作站,全面构筑研究生工程能力培养的平台。校企合作培养研究生,是培养具有工程能力高层次人才的有效途径[3]。深入推进政府、高校、企业之间的产学研合作,是高校培养高层次人才、提升核心竞争力和社会服务水平的必由之路。常州大学与设站企业共同建设的研究生校外实践教学基地,是推进研究生培养模式改革、提高研究生培养质量的重要举措。目前常州大学信息学科已拥有2个省级工程中心、2个常州市重点实验室、2个江苏省企业研究生工作站、7个校级科研机构。

同时,常州大学与各企事业单位进行双方共赢的合作,达成校企合作战略,研究生参与企业实际项目,接受企业的文化熏陶,充分发挥学校和企业在信息学科人才培养方面的各自优势,锻炼了计算思维能力,培养了科研意识和科研创新能力,提高了社会适应能力,促进了信息学科研究生工程能力、实践能力的培养,增强了高层次人才的社会竞争力。对研究生奖学金进行评定时,向承担过企业项目,有专利发明申请,完成产学研课题的研究生倾斜。

在政校企深入合作中也存在着一些问题:建设投入经费的匮乏;管理经验的不足;观念的误区等。产学研平台的创建离不开政府部门的政策导向、财政支出、制度保障,离不开企业对培养高层次工程应用人才的积极参与,离不开高校高瞻远瞩的深思熟虑,离不开社会对高层次人才工程能力的认可和支持。积极发挥各方力量,形成利益共同体,政校企之间相互影响,相互作用,共同推动着研究生工程教育的健康稳定发展。

4.实行校内外双导师制负责,进一步加强导师队伍建设,提升信息学科研究生的工程研究水平和工程素养。导师指导是研究生培养质量的决定性因素。导师作为培养研究生的第一责任人,在研究生培养和管理的过程中占据主导作用。以校内导师指导为主,选聘企业中有强烈责任心的高级管理人员或技术人员作为校外导师。吸收不同学科不同专业的学者专家和有丰富实践经验的专业人员,群策群力,共同承担研究生的培养工作。实践证明,双导师制对于研究生工程实践和创新能力的培养起到了积极的作用,增加了研究生的实践工作经验,缩短了研究生创业就业进入社会的适应期限,提高了研究生的专业素养和工程应用能力,推进了产学研更好地实现有机结合。

随着高校研究生队伍的不断壮大,研究生导师在具体指导实践时也存在着各种问题:指导时间偏少;指导缺乏有效性;部分导师的责任意识薄弱;导师的指导水平参差不齐等。目前,兰州大学、苏州大学、同济大学、南开大学、北京理工大学等高校纷纷开展研究生导师的培训活动,要求研究生导师关爱学生,严谨治学,规范培养研究生;不断提高导师自身学术水平,在学术诚信方面率先垂范;导师要不断拓展学术思维,为研究生搭建高水平的学术平台。这进一步加强了导师队伍建设,健全了导师责权机制,完善了导师岗位管理,提升了导师的责任感和使命感,提高了导师的指导能力和水平。

5.加强信息学科研究生论文的过程管理和质量监控,规范论文的审查程序,保障学位论文质量。学位论文是研究生独立开展科学研究或专业实践的载体,是对研究生的研究能力、创新能力和实践能力的检验,是提升研究生科研素养和综合素质的重要保障[4]。常州大学积极借鉴国内外高校的先进理念,来加强对研究生论文的过程管理。南京大学高度重视学位论文评审的客观性和公正性,建立了学位论文评阅和评议人专家库,研究生导师不参加答辩委员会。宁波大学基于网络的学位论文过程管理与质量监控平台的建设,对提高研究生学位论文的质量,提高工作效率和管理水平,规范工作流程起到积极的作用。法国对工科类研究生的过程培养、论文选题、遴选研究生导师三方面执行严格的淘汰机制。中国科技大学学位络评阅系统的开发和投入使用,加强了导师对研究生的过程指导,规范了研究生学位论文评审制度,提高了研究生的培养质量。

6.创建高层次人才的跟踪评估反馈环节,提高研究生培养质量,提升就业竞争力。对高层次高素质复合型人才建立跟踪评价反馈体系,是目前高层次人才培养质量监控体系的一个重要组成部分,是高校提高人才竞争力、实现研究生教育健康持续发展的有效途径。创建信息学科高层次人才的跟踪评估反馈环节,对研究生进入企事业单位和社会后,由政府、企事业单位、社会对研究生的专业技能、工程能力、实践操作能力、创新能力、问题解决能力、组织管理能力、团队合作能力、沟通能力、承压能力等进行评估和检验,并将信息反馈给高校[5]。高校对存在的问题进行分析,对研究生人才的培养模式进行调整,来更好地适应社会对信息学科高层次高素质复合型人才的需求。

三、结束语

改革研究生的培养模式,加强研究生的工程应用能力培养,提高研究生的创新和实践能力,是社会对高层次高素质复合型人才培养提出的新要求,对信息学科高层次高素质复合型人才的培养具有重要意义。

以社会需求为导向,以项目案例为载体,全面修订信息学科研究生培养方案,改革教学方法,优化教学内容,开展翻转课堂教学,加强政校企深度合作,加强企业研究生工作站的建设,完善导师队伍建设,加强研究生论文的过程管理和质量监控,创建高层次人才的跟踪评估反馈环节,全方位、多角度地进行探索和改革,以培养适应经济、科技和社会发展需要的高层次高素质复合型工程应用型人才。信息学科研究生工程能力的培养是一项复杂的系统工程,绝非是一蹴而就一劳永逸的事情,需要不断学习、研究、探索、实践、总结和优化,任重而道远。

参考文献:

[1]周叶中.目标转换与模式重构:我国硕士研究生教育改革的必由之路[J].学位与研究生教育,2010,(4):57-59.

[2]刘建树.浅谈研究生工程教育体系的构建[J].纺织教育,2012,12(1):42-45.

[3]吕建平,崔鹏,魏凤玉.产学研合作培养化工专业研究生工程实践能力的探索[J].人力资源管理,2010,(5):260-261.

第3篇

摘要:生物信息学是较新的交叉学科,大部分文献资料都是英文的,对学生的专业英Z能力要求较高,仅靠开几门课远远不够。应用驱动的生物信息学专业英语教学体系在大学英语和专业英语课程的基础上,以应用为驱动和引导,以网络资源查询、专业软件使用及专业文献资料的阅读及写作为核心内容,使学生在课程设计、综合实验及科研等实践过程中提高专业英语水平,收到了良好的效果。

关键词:应用驱动;生物信息学;专业英语

中图分类号:G642.3 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)21-0232-02

一、前言

生物信息学是近年新兴的一门交叉学科,其研究内容包含了生物信息的获取、处理、储存、分发、分析和解释等在内的所有方面,它综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具,来阐明和理解大量数据所包含的生物学意义(张春霆,2000)。与其他的生物学专业一样,该专业要求学生掌握基本的专业英语阅读和写作能力;同时,由于是新兴专业,其大部分专业资料,包括专业网络资源、常用软件和文献资料等大都是英文,并且对生物学、计算机及数学领域的专业英语词汇都有一定要求,因此,生物信息学专业对于专业英语的要求比其他专业更高一些。近年,人们陆续提出将任务或项目驱动教学法(周冬菊等,2011)、CBI(Content-based Instruction)专业英语教学法(智慧,2011)等应用于生物类专业英语教学,并强调网络资源和应用(刘进平等,2011,2013)以及科研文献(方强&赵威,2014)等在生物类专业英语教学中的作用。重庆邮电大学生物信息学院生物信息学本科专业通过总结不同的教学方法,结合生物信息学专业自身的特点,系统地提出了应用驱动的生物信息学专业英语教学体系,并收到了良好的教学效果。

二、体系构成

应用驱动的生物信息学专业英语教学体系由两部分组成:①基础部分,包括大学英语和生物信息学专业英语;②应用部分,包括双语教学课程、生物信息学网络资源、生物学软件及专业文献资料阅读及写作。内容由浅到深,从基础教学逐步过渡到专业应用。整个体系以应用为驱动和向导,其核心内容是网络资源查询、专业软件使用及专业文献资料的阅读及写作,其形式主要为课程设计、综合实验及学生课外科研。

1.大学英语。大学英语教学分为基础阶段和应用提高阶段(田志环,2008),大学英语是基础阶段的主要英语教学形式,在高中阶段语法学习的基础上,巩固提高学生的英语听、说、读、写能力,为后面的应用阶段英语教学奠定基础。

2.专业英语课程。生物信息学专业英语课程是基础阶段到应用提高阶段的过渡,其教材根据本专业的特点采用自编教材,内容除生物信息相关内容外,还兼顾生物、计算机和数学(主要是概率统计)等领域。生物信息学专业英语课程内容分三个层次:专业英语,主要是理科专业英语的特点,常用句型;生物类专业英语,主要是了解生物学专业名词的构词特点及熟悉常见生物学专业名词;生物信息学专业英语,了解生物信息学常见的研究领域,熟悉生物信息学专业词汇。内容从一般到特殊,学生通过该课程的学习初步了解生物信息学专业英语的特点,掌握基本的专业词汇。

3.双语教学专业课。生物信息学专业的双语课程是整个专业英语教学体系的核心,是学生掌握专业英语词汇的主要途径。双语课程包括分子生物学、进化生物学、Perl程序设计等,其教材采用国外原版教材(影印版),教师上课幻灯片主要用英语,讲解用英语+汉语,配合学生的课前预习和课后复习,在掌握专业知识的同时,熟悉生物信息学专业词汇,提高专业英语阅读能力。

4.网络资源。随着生物信息学的快速发展,网络上英文的生物信息学资源也越来越多,主要包括生物学数据库、多媒体生物信息学资料(如新一代测序仪介绍等)及公开课视频资料。网络生物数据库如GenBank、UniProt、Ensembl、Pfam、PDB等包含了大量的生物学数据及分析工具,内容系统完整,更新速度快,是生物科研工作者的宝库,同时也是生物信息学专业英语学习的宝贵资源。这些数据库的帮助页面有详细的资源介绍及使用方法说明,若能仔细阅读,在学习这些网络资源的同时,专业英语能力也会有极大的提高。另外,网络上的很多公开课,如亚利桑那大学的“生物多样性”、可汗学院的“生物学”及“概率”、麻省理工学院的“生物学导论”等,都是很好的在线学习资源。

5.生物信息学软件。生物信息学领域很多常用的软件,如序列比对软件BLAST、FAST、TeeCoffee、ClustalW/X系统发育分析软件MEGA、PAUP、PHYLIP、PAML,新一代测序数据分析软件Velvet、SOAP、Bowtie、BWA等及其他生物信息学领域的很多软件的界面及帮助文档都是英文,在掌握使用这些软件的同时,也可以熟悉相关领域的英文专业词汇。

6.专业文献资料阅读。在学生的生物信息学课程设计、生物信息学综合实验、毕业设计、科研班及创新实验等课程及活动中,需要阅读适量的英文文献。在前面掌握了一定量的专业词汇的基础上,通过英文文献资料的阅读,进一步提高了学生的专业英语阅读水平,并初步掌握生物信息学专业英语写作的基本要求,对于学生以后的研究生阶段的学习或专业相关工作奠定了专业英语基础。

三、教学效果

专业英语学习的最终目的是应用,主要包括专业英语文献资料的阅读及论文写作,因此,对于教学效果也主要从阅读和写作两方面进行评价。

1.专业英语阅读。经过几年系统的专业英语学习,学生从入学时觉得专业英语神秘莫测,看到英文资料就跳过,到毕业时能比较顺利地阅读专业文献资料,查询GenBank等英文专业数据库,也不再害怕使用英文界面的专业软件。

2.专业英语写作。在专业英语阅读能力提高的基础上,学生的专业英语写作能力也有了较大提高。尤其是科研班的同学,基本上可以用英语将自己的科研工作总结成论文初稿,毕业论文中的英文摘要也较少出现语法和拼写错误。

经过四年的学习,学生生物信息学专业英语的阅读和写作能力都有了较大提高,为进一步的学习和工作打下了良好的基础。

四、结语

该体系以应用为导向,从基础到应用,由易到难,主要培养学生的生物信息学专业英语阅读能力,兼顾专业英语写作训练,取得了较好的效果。英语的学习是一个积累与逐步提高的过程,专业英语更是如此,尤其是专业词汇的积累需要大量的阅读与写作实践。因此,要使学生学好专业英语,仅靠开几门课是远远不够的。学生通过课程设计及生物信息学综合实验等应用性课程及课外科研活动,在掌握了专业知识的同时提高了专业英语阅读和写作能力,为进一步深造打下基础。

参考文献:

[1]张春霆.生物信息学的现状与展望[J].世界科技研究与发展,2000,26(2).

[2]周冬菊,牛睿祺,张延萍,周惠云,梁菊.任务驱动法对制药工程专业英语教学效果的提升作用[J].现代医药卫生,2011,27(15).

[3]智慧.基于CBI教学理念的生物信息学专业英语教学模式设计[J].创新教育,2011,(28).

[4]刘进平,庄南生,王英,唐燕琼,许云,黄小龙.生物类专业英语利用互联网资源辅助教学法[J].科技信息,2011,(14).

[5]刘进平,庄南生,王英,唐燕琼,许云,黄小龙.“以应用为中心”的生物类专业英语教学改革与实践[J].大学教育,2013,(12).

[6]方强,赵威.将科研文献引入生物科学专业英语的教改实践和探讨[J].教育科学论坛,2014,(32).

[7]田志环.生物学专业英语教学的探索与实践[J].高教论坛,2008,(5).

第4篇

中图分类号: G643;Q-3 文献标识码: B 文章编号: 1008-2409(2008)05-0967-03

人类基因组计划的成功实施使生命科学进入了信息时代。基因组学、蛋白质组学和生物芯片 技术的发展,使得与生命科学相关的数据量呈线性高速增长。对这些数据全面、正确的解读 ,为阐明生命的本质提供了可能。连接生物数据与医学科学研究的是生物信息学(Bioinform atics)。应用生物信息学研究方法分析生物数据,提出与疾病发生、发展相关的基因或基因 群,再进行实验验证,是一条高效的研究途经。医学是研究生命的科学,医学研究在基础上 就注定离不开对生物信息的了解。

我国目前医学研究生教学模式主要有两种, 一是医学本科教育延续过来的理论型, 这种类型 的教育是在本科教学大纲的基础上, 按照教学计划进行理论讲授, 最后按照导师指定的课题 完成毕业论文。这种培养模式突出理论学习, 忽视了实验机能和科研能力的培养。二是科研 能力培养的前轻后重型, 前期只是进行理论授课, 后期由导师指导学生的科研。这种模式虽 然开设了一定的实验项目, 但对研究生科研能力的培养缺乏系统性, 并且前期的培养不足直 接影响到研究生后期的学位课题和论文的进度、质量。

因此,笔者对生物信息学在医学硕士研究生中的教育初探,不但有利于该门课程尚未完全形 成成熟的课程体系之际,为教师学习借鉴先进的教育思想与教学实践经验,更有利于医学硕 士研究生对生物信息学的学习。

1 生物信息学的研究范围

生物信息学是一门新兴的交叉学科,涉及生物学、数学和信息科学等学科领域,并注定以互 联网为媒介,数据库为载体,利用数学知识、各种计算模型,并以计算机为工具,进行各种 生物信息分析,以理解海量分子数据中的生物学含义。

生物信息包括多种类型的数据,如核酸和蛋白质序列、蛋白质二级结构和三级结构的数据等 。由实验获得的核酸蛋白序列和三维结构数据等构成初级数据,由此构建的数据库称初级数 据库。由初级数据分析得来的诸如二级结构、疏水位点、结构域(Domain),由核酸序列翻译 来的蛋白质以及预测的二级三级结构,称为二级数据。创新算法和软件是生物信息学持续发 展的基础,高通量生物学研究方法和平台技术是验证生物信息学研究结果的关键技术。因此 ,现代生物信息学是现代生命科学与信息科学、计算机科学、数学、统计学、物理学和化学 等学科相互渗透而形成的交叉学科,是应用计算机技术和信息论方法研究蛋白质及核酸序列 等各种生物信息的采集、存储、传递、检索、分析和解读,以帮助了解生物学和遗传学信息 的科学。从其研究所涉及的学科上看,生物信息学是集生物学、数学、信息学和计算机科学 一体化的一门新的科学;从其研究的主要内容上看,基因组信息学、蛋白质的结构模拟以及 药物设计是生物信息学的三个重要组成部分,并有机地结合在一起[1]。

2 医学硕士研究生中的生物信息学教学初探

2.1 课堂教学重在教授实践技巧与方法

生物信息学在医学研究生中的教学应以教授实践技巧为主,以介绍原理为辅,深入浅出,注 重课堂知识与科研实践的紧密结合。课堂讲授应简要介绍生物信息学的相关算法、原理,着 重介绍其使用技巧与方法,真正做到“有的放矢”,而这也是教学的重点和难点。

在教学中对于这部分内容应遵循深入浅出、避繁就简的原则,结合具体实例分析算法,避免 空洞复杂的算法讲解让学生觉得枯燥乏味、晦涩难懂,产生畏惧心理,知难而退;注重讲解 使用技巧与方法的思想和来龙去脉,让学生真正掌握解决问题的思路,培养其科学思维能力 ,并采用探讨式教学鼓励学生思考,通过讨论与研究的方式循序渐进的掌握复杂的内容,介 绍相关的教学和物理学知识,使学生充分体会到生物信息学与其他学科的关系,其他学科的 思想方法对于生物科学的重要性,培养其自觉地将其他学科的方法和思想应用于解决生物 学问题的科学素质。 任何学科都处于不断地发展、更新中,生物信息无论是理论研究还是 应用研究仍处于不断发展完善中,同时随着新的应用领域和新问题的发现,其他学科的方 法也在不断地应用于生物信息学,进一步增加了其多学科交叉融合的深度和广度。

2.2 充分利用现代化教育技术,采用案例教学

目前,高等院校在教室内配备的多媒体投影播放系统,促进了多媒体教学的广泛应用。生物 信息学采用多媒体教学是适应学科特点、提高教学效果和充分利用现代化教育技术的一项基 本要求。作为生物信息学教学的基本模式,多媒体教学使讲解的内容更加直观形象,尤其是 对于具体数据库的介绍以及数据库检索、数据库相似性搜索、序列分析和蛋白质结构预测等 内容涉及到的具体方法和工具的讲解,可以激发学生的学习兴趣,加深学生对知识的理解和 掌握,提高学生理论与实践相结合的能力。

但多媒体教室也有局限性,学生主要以听讲为主不能及时实践,教师讲解与学生实践相脱节 ,如果将生物信息学课程安排在计算机房内进行,并采用多媒体电子教室的教学方式可以解 决上述问题。在教学中采用启发式教学,为学生建立教学情景,学生通过与教师、同学的协 商讨论,参与操作,发现知识,理解知识并掌握知识。例如在讲授“目的基因序列的查寻” 时,除对基本内容的介绍,如数据库的发展、分类等,其他采用案例法,让学生利用搜索工 具查找三大公共核酸数据库,并通过数据库网站的介绍内容对该数据库的发展、内容、特点 进行学习并总结,通过讨论和实际的数据库浏览操作了解三大公共核酸数据库并且掌握数据 库使用方法。

2.3 采用“讲、练”一体化的教学模式,强调学生实践能力的培养

生物信息学课堂教学积极学习借鉴职业培训和计算机课程教学中“讲、练、做”一体化的教 学模式,在理论教学中增加实训内容,在实践教学中结合理论讲授,改变了传统的“以教师 为中心、以教材和讲授为中心”教学方式。

根据教学内容和学生的认知规律,灵活地采用先理论后实践或先实践后理论或边理论边实践 的方法,融生物信息学理论教学与实践操作为一体,使学生的知识和能力得到同步、协调、 综合发展。通常采用先讲后练的方法,即首先介绍原理、方法,之后设计相关的实训内容 让学生上机实践。对于操作性内容和生物信息分析的方法和工具的讲解采取了进行实际演示 的方法,教师边讲解边示范,学生在听课时边听讲边练习或者教师讲解结束后学生再进行练 习,理论与实践高度结合,充分发挥课堂教学的生动性、直观性,加深学生对知识的理解, 培养和提高学生的实践操作能力。

2.4 发挥网络教学优势,优化生物信息学实验教学内容

生物信息学实验教学主要是针对海量生物数据处理与分析的实际需要,培养学生综合运用生 物信息学知识和方法进行生物信息提取、储存、处理、分析的能力,提高学生应用理论知识 解决问题的能力和独立思考、综合分析的能力。生物信息学实验教学内容的选择与安排应按 照循序渐进的原则,针对特定的典型性的生物信息学问题设计,以综合性、设计性实验内容 为主,明确目的要求,突出重点,充分发挥学生的主观能动性和探索精神,以激发学生学习 的主动性和创造性为出发点,加强学生创新精神和实验能力的培养。生物信息学实验教学以 互联网为媒介、计算机为工具,全部在计算机网络实验室内完成。在教学中,充分利用网络 的交互特点实现信息技术与课程的结合。教师通过电子邮件将实验教学内容、实验序列、工 具等传递给学生,学生同样通过电子邮件将实验报告、作业、问题和意见等反馈给教师,教 师在网上批改实验报告后将成绩和评语发送给学生,让学生及时了解自己的学习情况。

生物信息实验教学与现代网络和信息技术密不可分,在教学工作中充分利用现代教育技术较 其他课程更具优势。区别于其他生命科学课程,在教学过程中要求有发达的互联网和计算机 作为必备条件。调查显示国内高校都已建立校园网,其中拥有1000 M主干带宽的高校已占调 查 总数的64.9%,2005年一些综合类大学和理工类院校将率先升级到万兆校园网[2] ,这些都为生物信息学课程在高校开设提供了良好的物质基础。

2.5 考试无纸化,加强实践能力考核

考试重点是考查学生对生物信息分析的基本方法和技能的掌握程度和对结果的分析解释能力 。因此,在生物信息学考试中尝试引入实践技能考试,重点考核学生知识应用能力。实践技 能考试采用无纸化考试方式,学生在互联网环境下,对序列进行生物信息分析并对结果进行 解释,不仅考核学生对基本知识和基本原理的掌握,而且考查学生进行生物信息分析的实际 能力和分析思考能力。通过实践技能考试,淡化理论考试,克服传统的死记硬背,促进学生 注重提高理论用于实践的综合能力,同时更有效地提高学生计算机应用能力。除采用实践技 能考试并将其作为学生成绩的主要部分外,还加强了对学生平时学习态度、学习能力、创新 思维等方面的考核。

总之,生物信息学教学是网络环境下生物教学的全新内容。通过上述教学措施,提高了学生 的 学习积极性、实践操作能力、解决实际问题的综合应用能力及创新能力,收到了良好的教学 效果,得到了学生的普遍欢迎,具有较强的可操作性和实践性。在今后的教学实践中,随着 教师自身素质的提高和进一步的教学改革将会不断完善生物信息学教学,培养具有“大科学 ”素质和意识的医学研究生人才。

参考文献:

[1] 张阳德.生物信息学[M].北京:科学出版社,2004:4.

第5篇

此书是WILEY从书“生物信息学:计算技术与应用”中的一本。蛋白质生物信息学在生物医药研发中具有广泛的应用,比如先导化合物设计、分子对接、药理活性预测等等。本书汇集了蛋白质生物信息学领域最为前沿的主题,既有对技术演变的解析,也有很多具体的应用实例。

本书共有5大部分26章。第1部分 从蛋白质序列到结构,含第1-5章:1.蛋白质技术成为研究植物发育遗传的重要工具;2.蛋白质序列主题信息的搜寻;3.识别蛋白质的钙结合位点;4.综述:利用非平衡数据学习方法进行蛋白质甲基化预测;5.蛋白质翻译后修饰位点的分析和预测。第2部分 蛋白质化学分析和测试,含第6-12章:6.蛋白质局部结构的预测;7.预测蛋白质结构的边界;8.预测蛋白质的RNA结合位点;9.检测蛋白质二硫键连接方式的算法框架;10.蛋白质接触序的预测技术进展;11.预测半胱氨酸氧化状态的计算策略;12.冷冻电镜三维结构重构的计算方法。第3部分 蛋白质序列比对及其评估,含第13-17章:13.蛋白质结构比对的基础知识;14.发掘蛋白质3D结构来优化结构比对;15.搜寻非序列性蛋白结构相似性的算法方法论;16.利用分形方法来预测蛋白质类属和功能;17.蛋白质三级结构评估。第4部分 生物网络中的蛋白质相互作用,含第18-22章:18.蛋白质相互作用的网络算法;19.识别蛋白质相互作用网络中的蛋白复合物;20.蛋白质相互作用网络中的功能模块分析;21.代谢网络的高效比对;22.蛋白质相互作用网络的比对:算法和工具。第5部分 蛋白质生物信息学的应用,含第23-26章:23.用支持向量机进行蛋白质分子与药物的活性匹配;24.寻找生物网络中的重复区:挑战、趋势与应用;25.MeTaDoR: 生物膜外周靶向蛋白的网络资源和预测服务;26.基于生物网络的基因表达特征分析。

潘毅是美国乔治亚州立大学计算机系的教授和系主任,中国长沙中南大学客座教授。他的研究兴趣是云计算、无线网络和生物信息学。目前发表了200余篇研究论文。

本书兼具系统性和深入性,每章都是由数位专家精心撰写,适合生物信息学、蛋白质组学、计算机科学领域人员参考。

魏玉保,博士生

第6篇

中国科学院自动化研究所宗成庆研究员编著的《统计自然语言处理》一书于2008年5月由清华大学出版社出版。该书属于中国中文信息学会组织编写的“中文信息处理丛书”中的一本。

《统计自然语言处理》是宗成庆研究员在为中国科学院研究生院讲授“自然语言理解”课程时使用的讲义的基础上编写完成的,历时三年多。该书全面系统地介绍了自然语言处理的基本概念、理论方法和最新进展,尤其是近年来国际流行的基于统计机器学习的自然语言处理方法,对近年来国内外一些经典的论文,包括国际计算语言学年会(ACL)的最佳论文,给予了详细介绍。作者在该书中充分利用已取得的实验结果阐释统计方法的基本理念,并给出了自己的理解和评述,提倡多种方法兼收并蓄。对很多专著中已有详细阐述的经典算法,该书没有多述,只是简单地提及或给出参考文献,避免了与其他专著在内容上过多地重复。

全书内容包括15章:第1章为绪论,介绍自然语言处理的基本概念、研究内容、面临的困难和研究现状;第2章简要介绍自然语言处理中常用的基础知识,包括概率论、信息论、支持向量机等基本内容;第3章介绍形式语言与自动机理论及其在自然语言处理中的应用;第4章介绍语料库技术、词汇知识库概念和语言知识库建设中的本体论;第5章介绍语言模型的基本概念、性能评价方法、数据平滑方法和模型自适应方法;第6章介绍隐马尔可夫模型的基本概念、构成和相关算法;第7章介绍汉语自动分词中的基本问题、基本方法、命名实体识别与词性标注方法等;第8章介绍句法分析的基本概念、算法及评测方法等;第9章介绍词义消歧的基本概念、策略和评测方法;第10章全面详细地介绍机器翻译的基本概念、统计机器翻译模型和系统实现方法;第11章概述语音翻译的基本概念、技术现状和相关的国际学术组织;第12章至15章分别简要介绍文本自动分类、信息检索与问答系统、自动文摘和信息抽取、口语分析与人机对话系统等相关技术的基本方法和研究现状。

在该书编写过程中,从事自然语言处理研究的31位国内外专家和10多位在读博士生或硕士生校对了全书的内容。全书引用参考文献816篇。

中国中文信息学会理事长倪光南院士作为“中文信息处理丛书”的编委会主任为该丛书撰写了序言,高庆狮院士和冯志伟教授分别为该书撰写了序言。

《统计自然语言处理》16开本,475页,73,2万字,定价66元。

第7篇

论文摘要:研讨式教学模式将研究与讨论贯穿于教学的全过程,有助于调动学生的积极性、加深对知识的理解、增进学习效果。通过确立授课目标、精心设计和组织授课内容、在实践中不断总结经验,在“生物信息学”的授课过程中对研讨式教学模式进行了探索和实践。

论文关键词:生物信息学;课堂研讨;案例分析

21世纪是生命科学的世纪,生物技术飞速发展,生物学数据大量积累。而生物信息学正是在这种大背景下蓬勃兴起的交叉型学科,旨在用信息学方法解决生物学问题。为了培养复合型人才,大力发展交叉学科,国防科技大学(以下简称“我校”)近年来面向全校理工科研究生开设了“生物信息学”选修课程。

“生物信息学”作为新兴的交叉学科,具有融合性、发展性和开放性的特点。融合性是指生物信息学涉及的生物、计算机、数学等多个学科的交叉与融合。从20世纪90年代到现在,该学科发展非常迅速,研究热点发生了数次改变。开放性是指该学科存在大量有待探索和研究的新问题。这些特点一方面为课堂教学提供了大量的主题和素材,一方面也对授课方式提出了较高的要求。经过认真分析,选定研讨式教学作为该课程的主要授课方式。研讨式教学即研究讨论式教学,是将研究与讨论贯穿于教学的全过程。在教师的具体指导下,充分发挥学生的主体作用,通过自我学习、自我教育、自我提高来获取知识和强化能力培养。通过确立教学目标,精心设计和组织教学内容,在实践中贯彻研讨式教学理念和方法,在生物信息学课程中对研讨式教学模式进行了理论探索和实践创新。

一、教学目标的确立

合理的课程目标与定位是决定课程建设成败和教学效果的基础,其主要依据是人才培养需求和授课对象的实际情况。首先,教学对象是研究生,已具备一定的自主学习和创新思维的能力。教师不仅要传授知识,而且要讲解基本的研究方法,让学生具备独立思考问题、分析问题和解决问题的能力。其次,作为军校学生,以后从事的工作可能涉及很多学科方向,展现如何针对一门新的学科方向进行研究的整体思路显得很有意义。最后,考虑到学生不同的知识背景,对于各部分内容的理解程度不同,必须兼顾不同的专业方向,让每个学生都能有所收获。因此,确立教学目标为:介绍生物信息学的基本概念和方法,通过案例分析展现科学研究的基本方法和实践过程。

二、教学内容的设计和组织

1.教学内容的总体设计

确定了教学目标之后,需要对课程的教学内容进行总体设计。参考国内外多所高校的相关课程设置,如北京大学的“生物信息学导论”、中科大的“生物信息学”、中科院的“生物信息学与系统生物学”和MIT的“Bioinformatics and Proteomics”等,发现这些课程主要是针对生物专业的学生开设,侧重于方法学介绍。而我校学生大部分是工科背景,对于统计和机器学习方法有一定基础,重点是了解相关的生物学问题,并应用已有的工科知识去分析和解决这些问题。同时,随着生物信息学的快速发展,研究领域不断扩大,有必要展现该学科的最新进展。

因此,课程内容总体设计上以生物学问题为主线,结合最新的研究成果,对各种计算方法的应用过程进行深入和细致的讲解。在介绍生物信息学的研究现状和生物学基础知识之后,分多个专题详述生物信息学最新的研究进展,各专题在内容上相互衔接,由浅入深,以便学生理解和接受。以问题为导向的课程设计对于启发学生思考,积极参与课堂研讨具有重要作用。

进一步,为了突出部分重点专题及其分析方法,采用案例分析课的形式,针对一些重要问题进行深入探讨。鼓励学生应用所学知识,结合自身的专业背景,通过积极地思考和讨论提出相应的解决方案。案例选择为教师有一定研究基础的开放性问题,一方面介绍已有的研究成果,一方面结合教师的研究体会,通过积极讨论拓展新的研究思路。案例分析课有助于学生更多地参与课堂研讨,对于知识的综合应用和科学研究过程产生切身体会。

2.教学内容的组织

研讨式教学的关键是调动学生的积极性,鼓励学生踊跃地参与课堂讨论,提出自己的观点。通过集中备课,学习和吸取老教师的成功经验,总结调动学生积极性的基本要素,对授课内容进行了认真的组织和编排。

(1)重点突出,详略得当。由于生物信息学涵盖内容非常丰富,有必要对课程内容进行取舍,在保证知识面的基础上,突出授课的重点。减少或删除重要性较低的部分,采用图片和动画等形式对重要的知识点加以强调,以深化学生的理解。只有学生对重点内容理解透彻,才能激发出浓厚的学习兴趣,积极参与课堂研讨,碰撞出智慧的火花。

(2)新颖有趣,实例丰富。在课程内容上应充分体现知识性和趣味性,以丰富的实例展现生物信息学中基本的概念和方法。学生往往关注与日常生活休戚相关的内容,期望能用所学知识解释常见现象,因此实例选择应贴近生活体验。课件中准备了大量的实例,例如,在讲完构建进化树之后,举例说明为什么人类的祖先是从非洲走出来的;在生物代谢一章,通过卖火柴的小女孩的故事阐释生物代谢过程的高效性;在蛋白质结构部分,讨论为什么湿着头发睡觉,头发容易变翘。通过实例分析,增加学生对于所学知识的理解和参与课堂研讨的积极性。

(3)设置思考题,留出想象空间。针对重要的知识点,预先设置思考题,以启发和扩展学生思路。生物信息学作为一门新兴学科,存在大量没有确定结论的开放性问题,有待深入探究。例如“人类与小鼠的基因组差别很小,为什么形态上有那么大的差别”,“生物系统模拟中,是否越复杂的模型越好”。针对这些问题适时地开展课堂研讨,有助于激发学生的学习兴趣,开阔其视野。

三、研讨式教学的开展

在授课过程中,教师应努力营造活跃的课堂气氛,密切观察学生的动向,及时沟通存在的问题,选择合适的时机开展课堂研讨。不断地积累经验,使课堂讨论达到更好的效果。在开展课堂研讨时,尤其应注意以下几点:

1.因材施教

在“生物信息学”课程中,学生的专业背景不尽相同,少部分学生来自生物专业,其他大部分是工科背景,如自动化、计算机仿真和认知科学等。因此,在主题的选择和研讨环节的设计上,应充分考虑到学生的需求和背景知识,发掘大家共同的兴趣点。实践证明,不同的学科背景可以有效地促进交流,提供对于同一问题的不同视角。例如,生物专业的学生可以解释有关生物技术的问题,而仿真专业的学生对于系统的建模方法有深入的理解。有效的课堂讨论,能够促进各种思路的融合,碰撞出灵感的火花。

2.及时沟通

研讨式教学需要教师对授课整体情况有较好的把握。例如,有一章的内容是生物学基础,教师针对这部分内容进行了充分准备,包括大量的图片和动画,并穿插了很多科学家的故事。但授课效果不尽理想,到了预设问题的环节,只有一两个学生参与讨论,大部分学生都一脸茫然。通过及时沟通,发现了两个问题。一是背景知识不够,学生对于预设问题了解不多;二是重要性认识不足,学生认为生物学的基础知识与本课程的学习关系不大。考虑到学生的疑问,对授课内容进行及时调整,进一步强调所学知识对于生物信息学的意义,并通过具体实例激发学生的学习兴趣。在实例的启发下,学生开展了积极的讨论,加深了对于所学知识的认识。开展研讨式教学,应以学生为主体,及时地沟通发现课堂中存在的问题,并相应地调整授课内容。即使教师讲得天花乱坠,如果学生知其然,不知其所以然,也不可能达到好的授课效果。

3.审时度势

课堂研讨开展的时机很重要。例如,当讲到生物信息学概况时,学生反应不是很强烈。而当教师结合自身经验谈研究体会时,学生很有兴趣,表情变得活跃,适合开展课堂讨论。此时,可以组织学生交流学习目的、预期和存在的疑问,以便教师进行有针对性地授课。研讨式教学一方面强调学生的主体地位,一方面要求教师发挥主导作用,密切注意学生动向,发现学生的兴趣点,引导讨论的逐步展开和深入。

4.自主提问

如果教师能够营造出一种轻松愉悦的课堂氛围,学生往往能够主动发问,提出不同观点,而不拘泥于预先设置的问题。实践证明,通过学生自主提问展开的课堂研讨,往往效果更好。在前期铺垫时,启发学生自主思考并积极讨论,分析该领域可能存在的问题和发展方向。当讲到后续内容时,学生有了一定的心理预期,很想了解该领域的研究现状和发展趋势,以验证与预期是否一致。同时,自主提问对于生物信息学研究有很好的推动作用,学生经常能够独辟蹊径,提出全新的思路,拓展研究内容的广度和深度。

5.课堂报告

在授课过程中,鼓励学生结合所学知识选择感兴趣的专题,阅读相关文献并进行课堂报告。由于学生的选题更接近彼此的思维方式,能够反映一些共性的问题,对于扩展思路很有帮助。在报告过程中,教师可适时点评,穿插课堂讨论,以深化学生对问题的理解。课堂报告可以全面地锻炼学生的表达能力、写作能力和创新思维能力,提高学生的综合素质。

第8篇

关键词:生物信息学;本科教育;实践与体会

中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2018)13-0229-02

湖南农业大学生物信息学本科专业2004年获教育部批准增设,2005年正式招生,是国内最早开展生物信息学本科教育的高校之一,为社会培养了近500名生物信息学急需的人才。

一、农业院校开展生物信息学本科教育存在的主要问题

1.师资力量薄弱,教师知识结构单一。我校在2004年申报生物信息学本科专业时,主要是以植物保护学院植物病理学系的教师为基础,结合昆虫学系讲授生物统计课程的教师,组建了生物信息学系。教师的专业背景主要为植物保护、生物学等方面,知识结构相对单一,计算机及数学理论方面的知识缺乏。

2.生源基础知识较差,专业认知度不高。我校生物信息学专业创办之初,尽管媒体宣传21世纪是信息科学、合成化学和生命科学共同繁荣的世纪[1],国外SmartMoney网站将生物信息学列为下一个热门工作,但国内对生物信息学了解非常少。学生基本上通过服从专业调剂被生物信息学专业录取,分数相对较低,基础知识明显比其他专业要差,尤其是高考的英语成绩100分以上的学生不到15%。另外,由于学生对生物信息学专业的认知度不高,再加上新建专业,师资、实验条件相对不足,学生转专业的情况非常突出,2005年转专业率为27%,2006年转专业率为23%。

3.教学硬件软件不足,难以满足培养专业技能的需求。生物信息学是一门新兴学科和前沿学科,应用性和实战性非常强。随着生物技术的迅速发展,生物学数据每年都成倍增加,生物信息学的研究方法不断改进,研究内容也随之增加[2,3]。专业创办之初,国内生物信息学呈现“小荷才露尖尖角”的发展之势,有关生物信息学的中文版教材非常少,有关生物信息学软件的使用方法和实验指导的中文版更是凤毛麟角[4]。

4.与生物信息公司联系不够,学生实践实习难度大。在21世纪初,国内有影响的生物信息学的相关专业公司不多,并且主要集中在北京、上海等大城市,如北京华大基因研究中心、上海申友生物技术有限责任公司、上海生物信息技术研究中心等,与长沙相隔遥远,学生很难有机会去现场感受生物信息学的魅力。

二、解决办法

1.加大师资培训力度,引进外缘教师。为了让生物信息学专业的教师尽快适应生物信息学的教学,学院和学校加大了对生物信息学专业的师资培训力度。全系所有教师都参加了浙江大学主办的“基因组科学研习班”,有7人次赴日本、美国等地开展生物信息学方面的科研工作,提高了对生物信息学的基础理论认识和实践操作技能。

2.利用传统农科专业优势,形成我校生物信息学的专业特色。我校生源的自身特点和基础知识不允许我们在制定人才培养目标和课程设置时,生搬硬套综合性院校生物信息学专业的教学模式,必须根据我校的人才培养目标和我校的传统农科专业的优势。我校生物信息学专业立足湖南,开展水稻、油菜、棉花、柑桔等农作物抗病基因和重要病原物的基因组以及资源微生物功能基因组方面的研究,这为加速湖南省的经济发展做出了贡献。

3.加强专业宣传力度,提高学生对生物信息学专业的认知度。精心准备,制作专业介绍PPT,为新生展示学习生物信息学专业的美好前景。建立了农大生物信息学QQ群,使在校生通过与以往毕业生的交流,增强了学生学习专业知识的信心和决心。通过该群,一些问卷调查,根据市场、社会对生物信息学专业毕业生的要求,制定了新的(2014版)生物信息学专业培养方案和教学计划。

4.加强实践教学训练,改革考核方法。2009年我院搬迁到新教学楼,给生物信息学专业安排了两间学生计算机机房,添置了50余台计算机。2015年建设了一个云教室,设有40个云终端,先后添置了10台高性能浪潮服务器以及2台高容量的存储设备,建立了一个小型的计算机集群,CPU计算核数达108个,内存达850GB,能满足生物信息学专业本科教学对服务器和计算机的需要,同时较大程度地缓解了科研的计算需求。

5.加大与生物信息公司的合作,与华大基因学院联合办学。与中国科学院北京基因组研究所、生物物理所等科研单位;与北京百迈客生物科技有限公司、上海美吉生物医药科技有限公司、深圳华大基因科技有限公司等单位签订校外教学实习基地协议;与深圳华大基因研究院签订了“基因组科学人才联合培养协议”,进行“2.5+1.5”联合办学。2015年只有1名学生入选“基因组科学创新班”,2016年有6名学生入选深圳市华大基因学院“基因组科学创新班”。

三、取得的成绩和主要体会

(一)取得的主要成绩

1.培养的毕业生获得了社会的认可。2011年我校获得优秀本科生推荐免试研究生资格后,生物信息学专业每年都有1—2名学生获得学术型推免资格,其中2011届的一位毕业生,大学期间发表2篇论文,因表现突出,被中国科学院北京基因组研究所接收为推荐免试研究生,据说为中国科学院首次接受非“211”学校的推免生。虽然我校的生物信息学专业开办的时间不长,但毕业生在生物信息学领域已崭露头角。如2010届两位毕业生以优异的成绩被深圳华大基因研究院录用,期间先后参与鸟类联盟比较基因组项目、猪蛔虫基因组注释工作、北极熊基因组注释工作、白蚁基因组项目、百例膀胱癌全基因组项目的研究工作,成为任华大基因研究院的高级人才。

2.建立了一支热爱生物信息学专业的师资队伍。通过10年的建设,生物信息学专业的整体师资队伍得到了加强,现有9名专职教师中,教授4名,副教授3名,讲师2人;“湖南省新世纪121人才工程”第三层次人才1人,湖南省学科带头人1人,湖南省青年骨干教师4人;全部具有博士学位,7位有在国外留学1年以上的经历。将美国克莱姆逊大学罗峰博士聘请为湖南省百人计划,同时将美国伊利诺伊州立大学刘世名博士和爱荷华州立大学的李迅博士聘请为湖南农业大学神农学者讲座教授。目前我校生物信息系已形成了两个特色鲜明的团队:由袁哲明教授领衔的算法创新团队和由罗峰教授领衔的应用拓展團队。

(二)主要体会

1.结合优势办好生物信息学专业。生物信息学是一门交叉科学,涉及生物学、计算机、数学等领域,范围相当广泛。同时,生物信息学也是实用性相当强的技术,运用生物信息学的方法和技术可以解决生命遗传信息和生命活动信息中的实际问题。

2.加强实践教学,提高学生的实战能力。生物信息学是一门应用性强的专业,必须让学生通过大量的训练去熟悉生物信息学软件的应用。同时,教师在教学过程中,应该将教学与科研相结合,多为学生提供科研科题,让学生在科研中能够熟练地运用生物信息知识去分析和解决问题,从而更好地理解生物信息学的作用。

参考文献: 

[1]徐光宪.21世纪是信息科学、合成化学和生命科学共同繁荣的世纪[J].化学通报,2003,66(1):3-11. 

[2]钟扬,张亮,赵琼.简明生物信息学[M].北京:高等教育出版社,2001. 

[3]陈铭.生物信息学[M].第二版.北京:科学出版社,2015. 

第9篇

关键词:信息学;竞赛;素养

中图分类号:G622 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2013)05-119-01

我从事信息学竞赛培训工作9年,自己也在不断成长,从中感触很多。相对其他学科竞赛而言,信息学竞赛覆盖知识面更为宽广,涉及数学、数据结构、算法等相关专业知识。如何在短时间内掌握知识的主体,培养学生浓厚的编程兴趣、良好的编程习惯和科学的算法思想,避免繁杂的概念和次要知识,抓住核心知识开展教学。特别是比赛中学生的心理素质,决定着学生是否能够正常发挥。我从以下几个方面谈一谈如何开展信息学竞赛活动及学生信息素养的培养一些不成熟的方法与反思。

一、信息学竞赛活动课程的开展

信息技术竞赛开展的效果取决有教师与学生的共同努力及相互的配合。小学生年龄小、经验少、自我管理能力较差,因而教师的主导作用显得尤为重要。培训是否成功,很大程度上以来于教师读一这一活动的设计、组织、管理、评价等工作是否到位。

1、小学生个人的能力有限,需要发挥小集体的智慧

分组的另外意义在于可以促进小学生人际交往能力以及与他人合作能力的提高。分组可以在基本自愿的前提下,由教师协调某些基础较差的同学与能力较强并且愿意共享经验的同学共同组成,在这样的小组中,能力强的学生充当了陶行知先生所倡导的“小先生”的角色,在传递经验的同时有一种自豪感。而基础差的同学向自己的同学学习,压力也比面对老师要小。

2、小学生学习比较依赖于他们对所学内容的兴趣

兴趣越大,则学习的动力越大,效果就越好,因此,信息技术竞赛应当设法从内容到教学形式上让“趣味”贯穿整个教学过程,包括采取游戏形式。当学生学过循环语句以后,我就尝试让学生自己编写一些简单的小游戏。这样不仅能够让学生巩固所学知识,而且让学生找到成就感。

3、注重家校联系,提供优厚条件

(1)在选取生源过程中我们要求是“学生聪明,不学,不收,学生要学,不聪明,不收,家长不配合,不收”。在培训的过程中,我们深深体会到了学生智商重要性,如果一个学生他想学,但是他的能力有限,反而耽误他学习其他知识的宝贵时间,耽误了他培养其他特长的机会。其次是学生聪明,他在培训过程中不听课,耍小聪明、玩游戏等,这样的学生在学习程序设计过程中有了大量接触电脑的机会,如果和家长配合不好反而养成利用学习程序的机会,去玩游戏成瘾,影响学生身心成长。

(2)家长要在学生学习程序过程给予大力支持 通常我们初级班每年有2-3次比赛,培训时间长。在培训的过程中,需要大量的时间,选手的接送、安全以及回家需要大量练习时间,都需要家长的支持。

二、如何在信息学竞赛中培养学生的信息素养

“信息素养(Information Literacy)”的本质是全球信息化需要人们具备的一种基本能力,它包括:能够判断什么时候需要信息,并且懂得如何去获取信息,如何去评价和有效利用所需的信息。我从以下几个方面谈谈在信息学竞赛中学生信息素养培养的一些不成熟想法。

1、培养学生的信息意识

在学生培训的过程中,我常给学生举一个例子,这个例子也是我在网上看到的。“一位老师参加了全国信息技术骨干教师培训班的论文答辩。为确保全班40余人的答辩在一天内完成,教授给每人限了时,由这位老师计时。这位老师借了块手表,为了每隔十分钟准确报时,根本无暇顾及答辩内容。课间,一位同学说,我们都是信息技术教师,还用这种方式计时,缺少信息意识!随后上网找到一款免费计时程序,把任务交给电脑,这位老师才得以解放。”从我体会到了,看一个人有没有信息素养、有多高的信息素养,首先要看他有没有信息意识,信息意识有多强。所以我在培训过程中首先要培养学生的信息意识。

2、培养学生处理信息的能力

人们常说“教是为了不教”、“举一反三”,这些常常挂在耳边的名言智理,但是又真的有几位老师做到了呢。特别是我们从事信息学竞赛的老师,深深的感觉的比赛不仅仅考的是学生编程的能力,有时更多的是考到了学生的阅读水平。如果一个学生连题目都没有读懂,有再强的编程水平,也是无用武之地。我在培训过程中最常使用的方法就是小组讨论,他们的意见不同,让他们去争辩、去分析,去解决问题,在不知不觉中发现自己的问题、分析问题所在、如何解决问题。

3、培养学生的信息道德

俗话说“小来偷针,大来偷金”,我们培养学生的信息学能力的目的是服务于社会,如果在培训的过程中忽略了对学生信息道德的培养,那我想就犯下了致命的错误。我在培训中首先培养学生辨别信息的能力,其次明确学习编程的目的,最后是正能量引导,情感渗透。

第10篇

关键词:生物信息学;高素质应用型人才培养;不足

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)03-0156-02

21世纪是生命科学的世纪,应人类基因组计划(human genome project,HGP)和生物科学迅猛发展的要求,迅速兴起的生物信息学(Bioinformatics)成为生命科学浪潮中的弄潮儿。生物信息学是由林华安博士于1987年提出的,而它的起源可以追溯到20世纪50年代末计算机在生物研究中的应用。到20世纪末期,伴随着计算机技术和网络技术的革命性发展,生物信息也突飞猛进地发展起来。它的诞生和发展是应时所需,是历史的必然,已经悄然渗透到生物科学的每一个角落。生物信息学是一门交叉科学,它包含了生物信息的获取、加工、存储、分配、分析、解释等在内的所有方面,它综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具,来阐明和理解大量生物数据所包含的生物学意义。生物信息学现已迅速发展成为当今生命科学最具吸引力和重大的前沿领域,为生物学、计算机科学、数学、信息科学等专业的高素质人才提供了更广阔的发展天地。生物信息学不仅是一门新学科,更是一种重要的研究开发工具。从科学的角度来讲,生物信息学是一门研究生物和生物相关系统中信息内容与信息流向的综合系统科学。只有通过生物信息学的计算处理,人们才能从众多分散的生物学观测数据中获得对生命运行机制的系统理解。生物信息学专业是教育部1998年颁布的《普通高等学校本科专业目录》中新增的一个目录外专业,专业代码070403W,在今年教育部新颁的《普通高等学校本科专业目录(2012年)》中专业代码调整为071003,设在生物科学类。从2002年起,我国一些高等院校开始向教育部申请设立生物信息学本科专业,目前有武汉大学、西南交通大学、河北大学、同济大学、浙江大学、苏州大学、华中科技大学、太原理工大学、重庆邮电大学、山西农业大学、湖南农业大学、哈尔滨医科大学、福建农林大学、南方医科大学等14所高校学校先后获得批准。湖南农业大学是湖南省目前唯一经教育部批准设立生物信息学本科专业的学校。湖南农业大学生物信息学专业2004年获教育部批准成立,2005年正式开始招生。2005年招收65人,2006年招收46人,2007年招收55人,2008年招收45人,2009年招收47人,2010年招收45人,2011年招收51人,2012年招收48人,经过八年的建设,已经毕业四届学生,积累了一定的办学经验,对生物信息学的专业内涵、人才培养目标、教学内容、课程设置等有了较深刻的认识。具体地说,我们积极开展专业调研工作,学习和借鉴国内外高校专业建设的经验,根据本专业教学规范,制定和修订了较科学的教学计划、教学大纲和考试大纲。根据专业建设的需要,积极引进专业教师,师资队伍的规模逐步扩大、知识结构不断优化,专业培养目标基本明晰,教育管理水平得到提高。虽然通过大家的努力,我们在生物信息学的专业建设和人才培养方面取得了一定成绩,但在高素质应用型人才培养方面存在一些不足,主要表现在:

1.缺乏标准的生物信息学高素质应用型人才培养模式。由于设立生物信息学专业的高校有综合性大学、农业院校、医科大学、电子信息院校等,对生物信息学专业人才培养的认识各异,造成课程设置的侧重点存在较大差异。事实上,国外在生物信息学专业的课程设置方面也缺乏成功的经验,围绕“哪些是生物信息学专业的必修课程”和“生物信息学专业的本科生需要哪些基本背景”之类的问题争议颇多。我国高等教育的传统模式在创新性人才和交叉学科人才的培养方面本身就存在不少薄弱环节,如何通过生物信息学专业课程教学与实践加强学生的研究能力,从而加快培养不同专业背景的“复合型”人才是摆在我们面前的一项艰巨任务。

2.生物信息学专业实践教学平台建设有待进一步完善和加强。高等学校的教育目标是培养具有创新精神和实践能力的高素质人才。实践教学与理论教学共同担负着培养高素质人才的任务,在提高学生实践能力、培养应用型人才方面具有更重要的作用。随着知识经济的发展,素质教育的深入,高教质量工程的实施,实践教学改革的开展,打造、建设和优化生物信息学专业实践平台以培养高素质生物信息学专业人才显得极其迫切和极为重要。目前,我校关于生物信息学专业学生实践能力培养的专业实践平台还存在许多不足,主要表现为以下四个方面:(1)专业实验室建设明显滞后。目前与生物内容相关专业实验在植物科学国家级实验教学中心的实验室开展;生物数据挖掘、生物软件开发和生物信息分析等相关专业实验在生物安全省级实践教学中心的计算机房开展;至今为止还没有一个真正意义上的生物信息学专业实验室,这对实验教学开展、学生科技活动进行与辅导、课程设计和毕业设计教学开展与辅导、教学科研工作的深入造成极为不利影响,并随着研究生的招生,实验室建设严重不足问题将更显突出。(2)课程教学体系系统性差。由于生物信息学是一个新兴学科,生物信息学专业在我国的创办时间不长,在生物信息学专业实践教学方面没有多少成功的经验值得借鉴,加上专业建设时间不长,这方面自身经验积累不足,许多想法和思路有待验证、改善和落实,实践教学内容设置、内容衔接和效果评估建设等方面还欠缺,传统性实验开展较多,开放性实验开展过少,最新技术方法(如:云计算)和社会对专业技术新要求在专业实验教学中融入还不够,内容还不成体系,系统性还存在许多不足。(3)开放型实践教学体系建设还是空白。目前高校对开放实验改革中进行的实践和探讨基本上停留在把少部分实验项目改革成了开放实验,开放实验内容单调简单、面窄浮浅、不成体系,系统性和创新性非常欠缺,效果往往达不到预期要求,也远不能满足不断学科发展和社会发展需要。我校生物信息学专业开放性实践教学体系建设也同样处于空白,关于生物信息学专业开放性实践教学体系建设需要紧急推动和落实。(4)实习基地建设还存在不足。目前,我校生物信息学专业还没有专门的校外实习基地,影响了学生实践动手能力的提高。

3.师资队伍需要进一步优化。教师队伍的素质、水平决定了专业建设的质量。生物信息学是一个交叉学科,生物信息学专业需要既熟悉生物学背景,又要熟悉信息类知识的专业课教师和学术带头人。目前,我校生物信息学系现有专职教师10人,其中教授5人,副教授2人,有博士学位的9人。听起来实力蛮雄厚,但真正科班出身、从事生物信息研究的老师并不多,很多是从原植物保护专业的师资调整过来的,有些是近年引进的,还没有形成稳定的学术梯队。还没有科研及教学成果奖,也没有主编规划教材出版,师资队伍的学术水平尚待进一步提高,师资队伍需要进一步优化。

4.教育教学改革需要进一步深化。生物信息学专业开办了八年,我们在教学改革建设方面也做了一些工作,但需要进一步深化;在人才培养模式、实验室建设、课程建设等方面做了一点探索,获得湖南农业大学教改项目4项,如2006年的《生物信息学专业建设及人才培养模式的探索》、《生物信息数据处理中心开放式实验室建设与服务模式研究》,修改了培养方案,发表了几篇教学教改论文。在教学手段上,本专业教师能够结合生物信息学学科特点,开展利用现代化手段进行辅助教学的教学改革探索,我们鼓励教师积极使用一些优秀的教学软件,也鼓励教师结合自己的教学经验,努力开发电子课件,对于学生的深入学习起到了重要的作用。我们在教学改革方面虽然做了一些工作,但远不能适应本专业的发展要求。

5.就业渠道拓展不够。由于生物信息学专业是新兴的专业,专门的产业尚没有完全成熟,目前主要分布在医药产业和信息产业之中,因此,就业渠道有待扩展。

当前,生物信息学在国内外的发展基本上都处于起步阶段,各国所拥有的条件也大体相同。因此,这是我国生物信息学研究赶超国际先进水平的极好机会。生物信息学研究投资少,见效快,可充分发挥我国基因信息资源丰富的优势,以及湖南农业大学在生物学领域,尤其是微生物基因组研究方面的特长,经过十几年或更长时间的努力,湖南农业大学的生物信息学专业有可能会成为湖南省的优势特色专业。

参考文献:

[1]李宏.我国生物信息学研究的发展策略[J].重庆工商大学学报(自然科学版),2005,22(2):105-109.

[2]赵爱民.生物信息技术发展态势分析[J].中国生物工程杂志,2003,23(5):101-103.

[3]陈锋,吴明晖.符合时展的高素质应用型人才培养体系的探索与实践[J].中国高教研究杂志,2011,(8):32-35.

[4]舒坤贤,袁帅.生物信息学实践教学体系的构建与实践[J].湖南人文科技学院学报,2012,(2):118-120.

基金项目:湖南省普通高等学校教改项目“生物信息学专业理论教学与教学方法改革”(2013-160)和湖南农业大学校级教改项目(A2013057)。

第11篇

关键词:生物信息学 交叉学科 学生培养

一、生物信息学的产生

生物学是一门古老的学科,在人类历史发展的长河中,人类从未停止过对生命奥秘的探索。人们逐渐认识到,虽然生物种类多种多样,但是它们的最基本分子却是相同的。DNA、RNA和蛋白质等分子构成了生命的基本单位,再由细胞到组织、器官,最后器官系统组成完整的生物体。

传统的生物学研究中,由于受到技术水平的限制,生物学家多采用低通量的生物实验方法,其研究对象通常是一个基因或者几个基因组成的通路。在这种情况下,实验后的简单观察就可以满足研究需要。随着生物研究的不断深入,积累了大量实验数据,人们不禁想到,如何把不同的实验结果整合起来?另一方面,随着生物技术的发展,大量新兴技术出现,产生了海量的数据。例如90年代兴起的基因芯片技术,单张芯片就可以测定成千上万个基因在某一状态下的表达情况。1990年启动的人类基因组计划更为生命科学的研究提供了海量的序列数据。面对如此多的数据,以前依靠生物实验研究单个或几个基因的方法很难再适用,生命科学、统计学、计算机科学和信息科学等若干学科的交叉学科――生物信息学应运而生。生物信息学以计算机、统计、模式识别等方法为手段,以生物数据为研究对象,通过对大量生物数据的储存、处理和分析,提取其中有意义的生物知识[1],从而最终揭示蕴藏在核酸序列和蛋白质序列中的信息,对了解生命活动的基本规律出贡献。

二、生物信息学在生命科学研究中的作用

作为一门新兴的学科,大家对生物信息的作用并不十分明确。很多人认为生物信息学只是为实验科学服务。从广义上讲,这种说法也不无道理,但是生物信息学并不是实验科学的附属品,与生物实验一样,它也是解决生物问题的一种手段。为了解决生物问题,生物学家依靠的是实验台,生物信息学家依靠的是计算机。

在生命科学的发展过程中,以分子生物学的产生为界,可以分为传统生物学和现代生物学。传统生物学和现代生物学取得的成就为生命科学的发展做出了巨大贡献。人类基因组计划启动以来,人们一度认为只要把各种生物基因组的全部碱基排列顺序测定清楚,生命的遗传奥秘就会显露无余,但是真实的情况远不像想象的那样简单。人类的个体发育开始于一个单细胞受精卵,受精卵经过一系列的细胞分裂和分化,产生具有不同形态和功能的细胞,不同细胞之间相互作用构成各种组织和器官。虽然人类基因组中有两万多个基因,但是在单个细胞当中,同时起作用的基因往往是很少的。有些基因只在特定阶段起作用,有些基因只在特定组织起作用。只关心某个基因或蛋白的功能是不够的,因为在不同时空条件下,同一个基因或蛋白的功能可能不同。生物是一个复杂的系统,其表型和功能不仅体现于基因数量和序列的不同,更体现在基因、蛋白以及其他生物分子之间的相互作用之中。因此,把研究对象当成一个整体,系统地分析内部的相互关系尤其重要。但是无论是传统生物学还是现代生物学,都是一门实验学科,生物学的发展中缺乏一种系统思想。生物信息学可以从大量生物数据中提取有意义的生物知识,通过对已有数据的总结,进一步推测生物体的某些性质和变化趋势,生物信息学为大量生物数据的整合提供了可能,与生物实验一样,是生物研究中的一种重要途径。

三、生物信息学学生的培养

生物信息学是一门交叉学科,要求学生具有较好的分子生物学、计算机科学、数学和统计学素养,目前国内只有少数几个学校设立了生物信息学本科专业,大部分的学生都是进入研究生阶段才开始生物信息学的培养。在进入生物信息学专业前,本科阶段可能接受过计算机、统计学、信息学、生物学等某一方面的教育,但要进行生物信息学的研究,大多需要补充其他方面的知识。

生物信息学研究可以分为两类:第一,在深刻理解生物问题的基础上,利用计算技术解决生物问题,第二,为生物学家提供性能更好的方法(算法)。理工科背景学生的生物知识较少,但是对于各种计算方法的原理和使用非常熟悉,对于这类学生的培养,第二类问题比较适合他们入门。在生物信息领域,有很多经典的分类问题。这些问题已经明确了分类目标,并且大都有通用的数据集。但是这类工作也受到了生物学家的质疑,因为大部分工作都是把已有的经典算法用在生物数据上,由于对生物问题不够了解,最后成为只有做生物信息的人才看的方法。这也在一定程度上导致了部分生物学家对生物信息存在偏见,认为生物信息就是提出新算法,做一些数据库。要想真正让生物学家认识到生物信息学的重要性,就要以解决生物问题为根本出发点,即使是做预测方法,也要建立在解决生物问题的基础上。做出更好预测方法的关键是深入理解生物问题并抓住关键特征。举个例子,要把男生和女生分开,我们可以根据很多特征,比如身高、体重、头发长短,虽然大多数情况下来说,男生比女生高、比女生重、比女生头发短。但是只基于这些特征还是会造成很多的分类错误,因为这些特征不是男生女生差别的最根本因素。如果我们是根据性染色体来分,那正确率的提高就非常显著了。在预测问题中,利用五花八门的方法并不是关键,如何能够对生物问题深入了解并找到关键特征,才是最主要的。

作为一门新兴的学科,大家对生物信息的了解还很少,很多人对它的定位也不同。但既然是生物信息,就是先生物后信息,可见生物的重要性。所以,在生物信息的研究过程中,对生物问题只限于表面地理解,势必不能做出好的工作。只有对生物问题有了深入了解,才能发现其中的问题。能够找到值得做的问题,可以说工作已经成功了一大半。当然,解决问题过程中也会有很多困难,比如发现了值得研究的课题,但在解决的过程当中发现某些数据无法获得,或者某些技术超出了自己的能力范围。在这种情况下,可以首先想想有没有其它变通的办法可以解决问题,如果经过慎重的考虑都无法找到,就要果断的放弃。这里要强调一定要慎重考虑,不能遇到一点困难就放弃。

相比理工科背景的学生,生物背景的学生有着扎实的生物学知识基础。但是如果是从本科阶段直接进入生物信息学,由于还没有进行过实验操作,他们对生物问题的理解也很难非常深入。不管是理工科背景还是生物背景的学生,丰富的生物学知识都是进行好的生物信息学研究的前提。在培养学生时不可忽视对其基础生物学知识的传授和教育,并适当引导其对生物学问题的思考。生物学问题可以很大也可以很小。大的生物学问题任何一个懂得基础生物学知识的人都可以提出,但也是最难解决的,比如到底是什么改变使细胞恶变,自身免疫病是如何形成的,心血管病糖尿病等复杂疾病是如何发生的,为何有人容易生某种病而其他人不易感。小的生物学问题就是各自领域的具体研究课题,比如表观遗传学领域的DNA去甲基化酶是否存在,基因表达调控领域的转录起始频率是如何决定的,RNA领域的大量非编码RNA的作用,蛋白修饰领域新发现的修饰如何调控蛋白的功能等等。在脑中提出并试图思考一系列大大小小的生物学问题是对学生培养目标的第一步。这些问题的产生的前提是对生物学知识的熟悉掌握。然而在对学生培养的过程中没必要也不可能告诉他们所有的知识,生物学知识教育的原则是为他们打开门,当他们思考问题的时候知道去哪里找到相关的知识。

另一方面,只有生物学基础知识和问题是不够的。很多问题在生物信息学产生之前就存在了,传统的方法无法带给人们问题的答案。人们一直期待新的方法去理解和解决这些问题。生物信息学的产生无疑提供给人们另一种思考生物问题的方式,为一些经典问题的解决提供了可能。例如最近的大规模的肿瘤基因组测序和分析使我们发现了很多新的肿瘤相关基因[2]。对于生物背景的学生,在教学中要把这样的例子介绍给学生,生物背景的学生在理解信息学理论方面会存在困难。最初很难要求他们理解所有具体过程。但是至少要让他们知道这些方法的基本原理,还有在什么情况下使用。这样在以后的研究中遇到类似问题才能想到应该选择什么样的信息学工具去解决,在具体应用过程中加深对整个过程的理解。生物背景的学生如果想成为生物信息学专家,只会应用是不够的,补充一些计算机、统计、信息方面的基础知识是必不可少的。

生物信息学是一门仍处在快速发展之中的学科。还没有一本教材能够满足生物信息学教学的需要,生物信息学立足于分子生物学、模式识别、计算机科学与技术、数学和统计学等学科,所以学生要先对这些学科的基本概念和系统有一个较为全面和直观的认识,为日后的科研打下坚实的基础。另外,培养过程中要包括大量的实例介绍,对一些重要的应用还加以详细解剖,使得同学们不再仅掌握理论,而是能够学会如何在实际工作中灵活应用这些理论。在此基础之上,向同学们推荐一些最新的论文、期刊、参考读物和相关的学术报告,让同学们能够切身感受到学科发展的前沿,培养学生的创新能力。21世纪是生命科学的时代,也是信息科学的时代。生物信息学在这样的历史条件下产生并壮大,它作为多个领域的交叉新兴学科,对生命科学研究有着巨大的推动力。生物信息学是一门应用性非常强的学科,也是一门非常活跃的前沿学科,良好的教学效果必须以先进的内容体系为基础,我们应时刻注意以科研促进教学,教学科研相长,使教学研究达到更高的水平。

[参考文献]

[1]蒋彦等.基础生物信息学及应用[M].北京:清华大学出版社,2003

第12篇

论文关键词:肿瘤细胞,RASSF1基因家族,转录,RAS家族

近年来较多研究都发现染色体3P21.3等位缺失在肺癌、乳腺癌、鼻咽癌、肾癌等常见肿瘤中频繁发生,推测该位点可能存在一个或多个肿瘤抑制基因。2000年,Dammnn等 [1]利用酵母双杂交筛选的方法从3P21.3内120 kb长最小纯合缺失区分离出一种能与DNA修复蛋白XPA相互作用的基因,由于其核苷酸序列的碳端(C-terminus)与小鼠RAS相关区域家族1(RAS association domainfamily 1)与小鼠RAS效应蛋白Nore1高度同源,遂命名为RAS相关区域家族1,即RASSF1基因。由于选择性剪切和不同启动子的使用,RASSF1基因至少存在7个不同的转录本(转录本A-G)。有研究发现RASSF1能直接参与细胞周期的调控医学论文,在体内和体外能抑制细胞生长,并参与诱导细胞凋亡[2]。

最新研究进展揭示,抑癌基因功能的抑制或失活,除了与基因段的丢失,DNA核苷酸序列的错位、缺失、重组、变换、点突变等机制相关外,还与抑癌基因DNA核苷酸序列中的胞嘧啶核苷酸(C)和鸟嘌呤核苷酸(G)二联连结中(CpG)的胞嘧啶碱基环中的第5位碳原子上所发生的甲基化具有极其重要的相关性[4]。抑癌基因R ASSF1的表达作用机制已经初步明确,但其转录本基因在恶性肿瘤中的作用研究较少,尤其是RASSF1B,RASSFIF在肿瘤细胞中的表达比较还未见相关报道。本文旨在通过RT-PCR的方法,检测五种常见的肿瘤细胞中RASSF1家族中RASSF1B,RASSF1F不同转录本的表达情况,为基因治疗提供理论基础。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

5株肿瘤细胞AGS(胃腺癌)、95D(高转移肺癌)、LTEP-a-2(肺腺癌)、HEPG2(肝癌)和U937(白血病细胞)购自中国科学院典型培养物保藏委员会细胞库;MMLV反转录试剂盒购于Promega公司。

1.2细胞培养

试验所选用的五种肿瘤细胞用DMEM(Invitrogen)加10 %小牛血清,CO2培养箱中37 ℃恒温培养至细胞均匀覆盖细胞瓶约3/4。

1.3cDNA的制备

以Trizol提取的方法提取细胞总RNA并纯化, 用MMLV反转录得到五种肿瘤细胞的cDNA。

1.4 RT-PCR

利用DNAstar软件设计RASSF1家族两种转录本的特异引物,以人β-actin为内参,通过RT-PCR方法检测这两种转录本在五种肿瘤细胞中的表达情况论文的格式。引物序列见表1。反应条件:95 ℃ 2 min,94 ℃ 15 s,58 ℃ 30 s 医学论文,72 ℃ 1.5 min 30个循环,72 ℃ 10 min。产物用1%琼脂糖凝胶电泳检测。

1.5 应用生物信息学软件分析7种转录本的剪切方式。

2 结果

2.1 两种转录本的读码框结构的比较

表1 扩增RASSF1的两种转录本的引物设计

基因

异构体

GenBank

登录号

引物 Forward (F)/

Reverse (R)

读码框长度(bp)

扩增片段长度(bp)

B

NM_170712

F:atgagcttgaacaaggacgg

570

591

R:tccacctgggggtacaagagg

F

NM_170716

F:atgtcgggggagcctgagct

279

281

R:ggtcaggtgtctcccactccac

actin

AK225414

F:gagaccttcaacaccccagcc

1656