對(duì)生物信息學(xué)的理解精選(九篇)

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第1篇：對(duì)生物信息學(xué)的理解范文

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；生物信息學(xué)；教學(xué)探索

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）29-0210-02

一、引言

生物信息學(xué)是由生物學(xué)與數(shù)學(xué)、計(jì)算科學(xué)交叉形成的前沿學(xué)科，主要通過研發(fā)并應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)海量生物數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、整合、分析、建模，從而解決重要的生物學(xué)問題，闡明新的生物學(xué)規(guī)律，獲得傳統(tǒng)生物學(xué)手段無(wú)法獲得的創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)。生物信息學(xué)是當(dāng)今生命科學(xué)和自然科學(xué)的重大前沿領(lǐng)域之一，是多學(xué)科之間的交叉領(lǐng)域。因此，做好生物信息學(xué)教學(xué)工作對(duì)提高生物信息學(xué)研究水平具有重要的理論和實(shí)踐意義。

隨著高通量測(cè)序數(shù)據(jù)的大量出現(xiàn)，生命科學(xué)已經(jīng)進(jìn)入到大數(shù)據(jù)時(shí)代，生物信息學(xué)研究的重點(diǎn)將轉(zhuǎn)移到組學(xué)的研究上。相應(yīng)地，生物信息學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)也要從單個(gè)基因的分析轉(zhuǎn)向多個(gè)基因甚至在組學(xué)水平的分析。在生物大數(shù)據(jù)背景下，對(duì)生物信息學(xué)專業(yè)的人才需求也將越來越大。本文結(jié)合生物大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勀壳吧镄畔W(xué)教學(xué)中存在的問題，并針對(duì)這些問題提出自己的建議和方法。

二、生物大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

“大數(shù)據(jù)”一詞最初起源于互聯(lián)網(wǎng)和IT行業(yè)，它具有數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)多樣化、高速、有價(jià)值等特點(diǎn)。生物大數(shù)據(jù)不僅帶有“大數(shù)據(jù)”的特點(diǎn)，而且具有生物數(shù)據(jù)自身的特性，具體表現(xiàn)在：

1.數(shù)據(jù)量大：全球每年生物數(shù)據(jù)總量已經(jīng)達(dá)到EB量級(jí)，完整的人體基因組有約30億個(gè)堿基對(duì)，個(gè)體化基因組差異達(dá)6百萬(wàn)堿基。同時(shí)由于高通量測(cè)序成本的下降，目前大量的生物物種得以全基因組范圍的基因組從頭測(cè)序、重測(cè)序以及轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，積累了大量的生物數(shù)據(jù)。

2.數(shù)據(jù)種類多：由于測(cè)序儀器種類繁多，產(chǎn)生的測(cè)序數(shù)據(jù)格式也各不相同。除高通量測(cè)序產(chǎn)生的基因組和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)外，另外還有蛋白組、代謝組、表型組、相互作用組的序列數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。

3.數(shù)據(jù)增速快：這主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的急劇增長(zhǎng)速度上，幾乎每一周都有關(guān)于某一物種的全基因組或者轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的信息。尤其是隨著新一代測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，更大數(shù)量級(jí)的基因組數(shù)據(jù)產(chǎn)出日漸增加――每臺(tái)高通量的測(cè)序儀每天可產(chǎn)生約100GB的數(shù)據(jù)。

4.數(shù)據(jù)價(jià)值高：隨著生物信息學(xué)的發(fā)展，越來越多有價(jià)值的信息可從生物數(shù)據(jù)中挖掘出來，這些價(jià)值不僅體現(xiàn)在生物科研領(lǐng)域，而且已應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

三、大數(shù)據(jù)背景下生物信息學(xué)教學(xué)中存在的問題

經(jīng)過多年的發(fā)展，生物信息學(xué)教學(xué)雖然有了一定的提高和改善，但還存在一些問題，主要表現(xiàn)在：

（一）課程設(shè)置不合理

生物信息學(xué)是由生物學(xué)與數(shù)學(xué)、計(jì)算科學(xué)交叉形成的前沿學(xué)科，對(duì)生物背景的學(xué)生來說，需要掌握計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)特別是統(tǒng)計(jì)學(xué)方面的知識(shí)和技能。但由于受課程設(shè)置的影響，很多學(xué)校只把C語(yǔ)言作為計(jì)算機(jī)的必修課，而沒有在大一或者大二年級(jí)開設(shè)概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，并且生物統(tǒng)計(jì)學(xué)等課程也只是在大三或者大四才作為選修課或者限定選修課來開設(shè)的，造成部分開課專業(yè)學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)比較薄弱，因此在后續(xù)學(xué)習(xí)中存在一定的困難。

（二）教材內(nèi)容不夠全面

由于生物信息學(xué)發(fā)展日新月異，各種分析生物大數(shù)據(jù)的算法、方法和軟件層出不窮，并且其更新?lián)Q代是非?？斓?，而國(guó)內(nèi)外相關(guān)教材的內(nèi)容不夠全面，并且其更新速度較慢，不能緊跟生物信息學(xué)的最新發(fā)展，造成教師在授課時(shí)要綜合多本生物信息學(xué)教材的內(nèi)容，不利于學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)內(nèi)容的全面掌握，從而制約了生物信息學(xué)教學(xué)的發(fā)展。

（三）教師的教學(xué)方法單一

生物信息學(xué)課程目前雖然在很多院校已經(jīng)開設(shè)，但由于該學(xué)科對(duì)教師的授課水平和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力要求較高，目前多數(shù)學(xué)校對(duì)于生物信息學(xué)的授課方式還是以教師講授為主的填鴨式教學(xué)方式。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，傳統(tǒng)的教學(xué)方式和方法遠(yuǎn)不能滿足生物信息學(xué)教學(xué)的需要。

四、生物大數(shù)據(jù)背景下生物信息學(xué)教學(xué)的建議和方法

為了適應(yīng)大數(shù)據(jù)背景下生物信息學(xué)的教學(xué)形勢(shì)，針對(duì)目前教學(xué)中存在的問題，作者結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，建議從以下5個(gè)方面改進(jìn)和提高生物信息學(xué)教學(xué)。

（一）合理設(shè)置基礎(chǔ)課，強(qiáng)化基礎(chǔ)理論

生物信息學(xué)是一門交叉性很強(qiáng)的學(xué)科，以復(fù)雜而強(qiáng)大的理論體系作為支撐，所涉及的內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)編程、信息檢索以及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等。為了讓學(xué)生學(xué)好生物信息學(xué)這門課程，各院?？梢院侠碓O(shè)置生物信息學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課，將生物信息學(xué)課程定位在大三或者大四年級(jí)學(xué)生，在大一、大二年級(jí)做好高等數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理以及Perl語(yǔ)言等與之相關(guān)課程的教學(xué)工作，這些學(xué)生在掌握了一些與生物信息學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)后，其對(duì)生物信息學(xué)的學(xué)習(xí)能力和理解能力才會(huì)有較大的提高。此外，學(xué)校要鼓勵(lì)學(xué)生了解國(guó)內(nèi)外有關(guān)大數(shù)據(jù)和生物信息學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，并推薦有代表性且通俗易懂的文章和書籍，以強(qiáng)化學(xué)生的基礎(chǔ)理論體系，為生物信息學(xué)的學(xué)習(xí)提供必要的知識(shí)儲(chǔ)備

（二）培養(yǎng)大數(shù)據(jù)意識(shí)，加強(qiáng)對(duì)大數(shù)據(jù)分析的科學(xué)素養(yǎng)

生命科學(xué)研究已經(jīng)進(jìn)入到大數(shù)據(jù)時(shí)代，生物大數(shù)據(jù)的挖掘已經(jīng)在農(nóng)林科學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的效益，所以我們要培養(yǎng)學(xué)生樹立大數(shù)據(jù)思維意識(shí)，全面認(rèn)識(shí)生物大數(shù)據(jù)帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。生物信息學(xué)以生物數(shù)據(jù)為對(duì)象展開分析，它同時(shí)具備具體性和抽象性的特點(diǎn)。具體性是指以數(shù)據(jù)為對(duì)象挖掘出的生物學(xué)知識(shí)是客觀存在的，其對(duì)生物學(xué)規(guī)律的解釋性較強(qiáng)；抽象性是針對(duì)生物信息學(xué)中的理論和方法而言的，一般要求學(xué)生具有一定的生物信息學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)。在進(jìn)行生物信息學(xué)教學(xué)時(shí)，要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的大數(shù)據(jù)意識(shí)，規(guī)范學(xué)生對(duì)大數(shù)據(jù)分析的基本方法。可以通過實(shí)例，讓學(xué)生參與到具體的生物信息學(xué)分析中去，以便理解生物信息學(xué)數(shù)據(jù)分析的基本操作流程，并在業(yè)余時(shí)間開展生物大數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)成功應(yīng)用的案例調(diào)查，以便激發(fā)學(xué)生利用生物信息學(xué)手段分析大數(shù)據(jù)的熱情。

（三）優(yōu)化教材內(nèi)容，精心安排教學(xué)內(nèi)容

鑒于目前生物信息學(xué)發(fā)展速度快，而國(guó)內(nèi)外相關(guān)教材的更新速度較慢，所以要求在生物信息學(xué)教材的選取方面要下大力氣，并且在授課時(shí)整合各個(gè)教材的優(yōu)點(diǎn)。一般在生物信息學(xué)授課中整合以下三本書的內(nèi)容：David W. Mount編寫的《Bioinformatics Sequence and Genome Analysis》、李霞主編的《生物信息學(xué)》以及陳銘編寫的《生物信息學(xué)》。

在教學(xué)過程中，為了使學(xué)生在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)掌握生物信息學(xué)課程的主要內(nèi)容，首先要優(yōu)化課程教學(xué)體系，統(tǒng)籌安排教學(xué)內(nèi)容，在生物信息授課中要抓住以下兩條主線：序列―結(jié)構(gòu)―功能―進(jìn)化；基因組―轉(zhuǎn)錄組―蛋白組―相互作用組―代謝組，多組學(xué)貫穿。同時(shí)針對(duì)不同專業(yè)的特點(diǎn)與人才培養(yǎng)目標(biāo)要求，合理分配各章節(jié)的教學(xué)課時(shí)，做到突出與專業(yè)密切相關(guān)的內(nèi)容重點(diǎn)精講。如在生物技術(shù)專業(yè)中，增加課時(shí)講授分子藥物設(shè)計(jì)章節(jié)，不僅要讓學(xué)生了解生物信息學(xué)與分子藥物設(shè)計(jì)的關(guān)系，而且要讓學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)的理論方法以及軟件操作。因此，以生物信息學(xué)教學(xué)內(nèi)容的兩條主線為依托，緊密圍繞各專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，做到理論聯(lián)系實(shí)際，構(gòu)建的教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容既能讓學(xué)生掌握學(xué)科的知識(shí)理論體系，又有利于培養(yǎng)學(xué)生理解、分析、運(yùn)用學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

（四）合理選用教學(xué)方法，提高教學(xué)效果

實(shí)踐表明，不同的教學(xué)內(nèi)容采用不同的教學(xué)方法授課可以收到良好的教學(xué)效果。為實(shí)現(xiàn)生物信息學(xué)課堂教學(xué)目標(biāo)，完成相應(yīng)的教學(xué)任務(wù)，教師要根據(jù)每堂課的教學(xué)內(nèi)容，采用合適的教學(xué)方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高課堂教學(xué)效果。可以從解決問題的角度出發(fā)進(jìn)行理論教學(xué)。在理論課教學(xué)中，如果仍沿用傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式，肯定達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。課堂教學(xué)還可以根據(jù)需要，適時(shí)融入案例教學(xué)、問卷調(diào)查、多媒體展示、影片教學(xué)等方法，提高實(shí)際教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新思考能力。

上機(jī)實(shí)習(xí)注重發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。生物信息學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，上機(jī)實(shí)習(xí)是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，它不但能夠幫助學(xué)生更好地理解理論課所學(xué)知識(shí)，而且能夠提高學(xué)生運(yùn)用生物信息學(xué)的理論和方法解決實(shí)際問題的能力，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力、觀察能力、動(dòng)手能力起著重要作用，更是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑。

（五）理論和實(shí)踐相結(jié)合，注重考核的靈活化

生物信息學(xué)是一門融合了多個(gè)學(xué)科的實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，對(duì)應(yīng)的考核方式應(yīng)該與其他專業(yè)課程有所區(qū)別，其最終的成績(jī)不應(yīng)該只以理論課考試的成績(jī)?yōu)闇?zhǔn)。理論知識(shí)的考核注重學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)基本概念、分析流程和主要分析算法的掌握情況，主要以試卷考核的方式為主，采用統(tǒng)一考核方式和評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于上機(jī)技能的考核，主要強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生對(duì)不同類型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)應(yīng)掌握的相關(guān)軟件使用技能的考查，也應(yīng)納入到學(xué)生的成績(jī)考核中，我們認(rèn)為理論考試占70分、實(shí)習(xí)成績(jī)占30分是一個(gè)好的評(píng)價(jià)方式。

五、結(jié)束語(yǔ)

大數(shù)據(jù)背景下對(duì)生物信息學(xué)的教學(xué)提出了新的更高的要求。本文針對(duì)《生物信息學(xué)》教學(xué)中存在的問題，結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)歷對(duì)改進(jìn)生物信息學(xué)教學(xué)和方法進(jìn)行了一些探討。本文認(rèn)為要做好大數(shù)據(jù)時(shí)代的生物信息學(xué)教學(xué)，要從強(qiáng)化基礎(chǔ)理論、培養(yǎng)大數(shù)據(jù)意識(shí)、精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法和改革考核評(píng)價(jià)體系等五個(gè)方面來開展和抓好生物信息學(xué)教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

第2篇：對(duì)生物信息學(xué)的理解范文

摘要：為培養(yǎng)醫(yī)學(xué)院校生物科學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生的生物信息學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和軟件的應(yīng)用能力，結(jié)合近年該課程的教育教學(xué)改革實(shí)踐，不斷探索科學(xué)完善的教學(xué)體系和教學(xué)模式。從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和實(shí)踐能力培養(yǎng)等幾個(gè)方面進(jìn)行了探索與實(shí)踐。使學(xué)生在生物大數(shù)據(jù)時(shí)代，具備初步的生物信息學(xué)分析技能和實(shí)踐操作能力。

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué)；生物科學(xué)；生物技術(shù)；教學(xué)模式改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）26-0145-02

一、開設(shè)生物信息學(xué)課程的必要性

生物信息學(xué)學(xué)科發(fā)展迅速，不斷與其他學(xué)科相互滲透，而醫(yī)學(xué)院校生物科學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)生主要從事生命科學(xué)相關(guān)的研發(fā)和技術(shù)，涉及生物、醫(yī)藥、食品、環(huán)境、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。掌握生物信息學(xué)這門工具，為今后走上工作崗位，提供新的研究手段和途徑是十分必要的。因此，在醫(yī)學(xué)院校部分專業(yè)（如生物科學(xué)，生物技術(shù)等）開設(shè)生物信息學(xué)必選課程具有重要意義。

二、目前存在的問題

1.教學(xué)內(nèi)容陳舊和教學(xué)資源缺乏。我國(guó)高等院校開設(shè)生物信息學(xué)時(shí)間相對(duì)較晚，在教材選擇中首先調(diào)研了其他院校和目前出版的教材內(nèi)容情況。發(fā)現(xiàn)大部分生物信息學(xué)教材都包括生物大分子（核酸和蛋白質(zhì)）的信息資源，基因組分析信息資源，數(shù)據(jù)庫(kù)搜索軟件，核酸序列分析和多序列比對(duì)等軟件的核心內(nèi)容，除了共性的章節(jié)外，不同的教材內(nèi)容和重點(diǎn)各不相同。但是生物信息學(xué)發(fā)展迅速，除了基礎(chǔ)內(nèi)容外，大部分內(nèi)容都在快速地更新，比如引物設(shè)計(jì)軟件的使用等。而目前，生物信息學(xué)教學(xué)資源較匱乏，完善的生物信息學(xué)課程的教學(xué)大綱、教案、教學(xué)視頻、多媒體課件和習(xí)題等教學(xué)資源稀少。

2.課程內(nèi)容與教學(xué)課時(shí)不匹配，教學(xué)進(jìn)程安排不夠合理。首先，由于生物信息學(xué)是一門多學(xué)科交叉的綜合性學(xué)科，生物信息學(xué)課程學(xué)習(xí)前需要理解和掌握一些生命科學(xué)相關(guān)知識(shí)背景，如基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)和遺傳學(xué)等，深刻理解一些生物學(xué)基本概念，如基因序列、蛋白質(zhì)序列、非編碼區(qū)、啟動(dòng)子等，并初步了解一些重要的生物學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，講解透徹該門課程需要教師在課堂上花費(fèi)一定的時(shí)間介紹相關(guān)背景知識(shí)。然而由于醫(yī)學(xué)院校學(xué)生課程門類眾多，客觀條件決定無(wú)法為生物信息學(xué)安排足夠多的課時(shí)。目前我校教學(xué)大綱規(guī)定的授課僅為20學(xué)時(shí)，學(xué)時(shí)少與教學(xué)內(nèi)容多的矛盾就顯得非常突出。教師需要在有限的教學(xué)時(shí)數(shù)下灌輸大量?jī)?nèi)容，因此無(wú)法深入講解每個(gè)章節(jié)的內(nèi)容，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，降低了教學(xué)質(zhì)量。

其次，教學(xué)進(jìn)程安排不夠合理。以我校生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生為例，本科二年級(jí)第一學(xué)期學(xué)習(xí)生物信息學(xué)課程。此階段學(xué)生雖然學(xué)習(xí)了一年多的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)，但是專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)較為薄弱，同時(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等相關(guān)實(shí)踐較少，缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的理解與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的整體把握。而生物信息學(xué)課程是一門實(shí)踐性學(xué)科，所以有必要在生物信息學(xué)課程的教學(xué)中滲透實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理念，課程學(xué)習(xí)中靈活運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，達(dá)到學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)與生物信息學(xué)的知識(shí)與不脫節(jié)，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。

3.教學(xué)模式單一，理論與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)。對(duì)于醫(yī)學(xué)院校生物科學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，本課程培養(yǎng)的主要目標(biāo)是：如何在現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)中查找想要的信息，如何通過在線程序或利用現(xiàn)有的分析軟件，處理相關(guān)數(shù)據(jù)，解決生物學(xué)問題。學(xué)生需要通過親身實(shí)踐，才能熟練掌握生物信息學(xué)的數(shù)據(jù)庫(kù)、分析方法、軟件。但是很多醫(yī)學(xué)院校教學(xué)條件有限，沒有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室，配套軟件也相對(duì)匱乏，教師在授課過程中根據(jù)課件照本宣科，并不能結(jié)合具體實(shí)例邊講解邊示范操作，同時(shí)，多數(shù)高校開設(shè)的生物信息學(xué)課程以理論教學(xué)為主，缺乏實(shí)踐教學(xué)課時(shí)。然而，生物信息學(xué)的學(xué)習(xí)，如數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索與使用、序列比對(duì)分析軟件的應(yīng)用、引物設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用等都需要學(xué)生在實(shí)踐課中進(jìn)行驗(yàn)證或操作，理論知識(shí)與實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)嚴(yán)重，從而影響了學(xué)生對(duì)課程的理解和掌握。

三、生物信息學(xué)教學(xué)模式改革探索

1.修改理論教學(xué)大綱，精選教學(xué)內(nèi)容。由于生物信息學(xué)內(nèi)容繁多，應(yīng)針對(duì)不同專業(yè)特點(diǎn)精心挑選授課內(nèi)容，在有限的課時(shí)中讓學(xué)生學(xué)到最基本且重要的生物信息學(xué)理論知識(shí)。目前我們選用的是浙江大學(xué)出版社第一版的生物信息學(xué)，結(jié)合生物科學(xué)和生物技術(shù)兩個(gè)專業(yè)的特點(diǎn)，本教學(xué)團(tuán)隊(duì)編寫了教學(xué)大綱，對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行了更新和優(yōu)化，將重點(diǎn)集中于應(yīng)用性較強(qiáng)的生物信息學(xué)實(shí)踐分析技能和離線單機(jī)版生物信息學(xué)軟件的使用上，具體內(nèi)容包括核酸及蛋白序列數(shù)據(jù)庫(kù)、序列的相似性搜索、序列比對(duì)、系統(tǒng)進(jìn)化樹的構(gòu)建以及蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與預(yù)測(cè)和引物設(shè)計(jì)等基本內(nèi)容。同時(shí)考慮生物信息學(xué)學(xué)科的前沿性和交叉性，我們又增加了蛋白質(zhì)組學(xué)和非編碼RNA，基因芯片、qPCR、深度測(cè)序等操作原理及流程預(yù)測(cè)等內(nèi)容。為了適應(yīng)生物信息學(xué)快速發(fā)展的要求，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，推薦了包括DavidW .Mount編寫的《Bioinformatics Sequence and Genome Analysis》和國(guó)家“十一五”規(guī)劃教材李霞主編的生物信息學(xué)等幾種不同類型的參考教材供同學(xué)課外閱讀。

2.創(chuàng)新教學(xué)方式，推行靈活多樣的教學(xué)模式。生物信息學(xué)的課程學(xué)習(xí)和軟件使用與網(wǎng)絡(luò)的使用緊密相關(guān)，一方面，為克服學(xué)生多，無(wú)法使每位學(xué)生實(shí)時(shí)進(jìn)行電腦操作的弊端，我們利用能夠接收無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)上課時(shí)教室內(nèi)有網(wǎng)絡(luò)，這樣在授課過程中就可以實(shí)時(shí)在線帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行生物信息學(xué)分析，如稻菘獠檠、序列提交過程、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域分析、蛋白理化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等重要內(nèi)容，通過實(shí)時(shí)演示連貫教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生得到了更加直觀的實(shí)踐體驗(yàn)，加深了對(duì)各種分析方法的學(xué)習(xí)和理解[1]。另一方面，由于課程學(xué)時(shí)（僅20學(xué)時(shí)）的限制，學(xué)生們不可能完全依賴課堂時(shí)間很好的掌握該課程，除了采取集中授課方式之外，本團(tuán)隊(duì)利用搭建的“分子生物學(xué)”省級(jí)精品資源共享課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，開辟了“生物信息學(xué)”專欄，提供相關(guān)文獻(xiàn)、相關(guān)分析軟件及其使用步驟等信息；并聘請(qǐng)校內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜议_展專題講座，組織相關(guān)領(lǐng)域青年教師開展專題研討等形式，從而加深學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解。

3.緊密聯(lián)系科研，開展基于實(shí)踐的問題式教學(xué)。針對(duì)生物信息學(xué)課程的特點(diǎn)，打破應(yīng)試考核方式，本教學(xué)團(tuán)隊(duì)注重理論結(jié)合實(shí)踐的問題式教學(xué)方式引導(dǎo)。一方面，各專業(yè)課程中增加實(shí)踐教學(xué)課程比例，根據(jù)生命科學(xué)的發(fā)展，不斷充實(shí)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，從而將生物信息學(xué)技術(shù)滲入日常教學(xué)環(huán)節(jié)中；另一方面，面向全校招募相關(guān)領(lǐng)域青年教師，鼓勵(lì)并指導(dǎo)學(xué)生參與青年教師科研項(xiàng)目，并積極申報(bào)國(guó)家級(jí)和省級(jí)大學(xué)生科研項(xiàng)目。目前創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)和探索性實(shí)驗(yàn)全面覆蓋生物科學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)全體學(xué)生，學(xué)生在解決科研問題時(shí)逐步學(xué)會(huì)運(yùn)用生物信息學(xué)知識(shí)，如文獻(xiàn)查閱、目的基因序列的獲取、基因序列的分析方法等，提高了學(xué)生生物信息學(xué)知識(shí)和技術(shù)的實(shí)踐能力和理論理解力。

四、結(jié)語(yǔ)

生物信息學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域研究的重要的工具和載體[2]，針對(duì)生物信息學(xué)課程的特點(diǎn)，醫(yī)學(xué)院校生物信息課程的改革可進(jìn)一步加強(qiáng)理論教學(xué)的系統(tǒng)性、規(guī)范性和針對(duì)性，提高學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力。在課程體系建設(shè)基礎(chǔ)上，大膽嘗試新的教學(xué)方法和手段，突出醫(yī)學(xué)特色，培養(yǎng)適用于現(xiàn)代精準(zhǔn)醫(yī)療的創(chuàng)新型生物學(xué)專業(yè)人才。

參考文獻(xiàn)：

第3篇：對(duì)生物信息學(xué)的理解范文

關(guān)鍵詞：生物技術(shù);生物信息學(xué);教學(xué);實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）47-0123-02

生物信息學(xué)（Bioinformatics）是在生命科學(xué)的研究中，以計(jì)算機(jī)為工具對(duì)生物信息進(jìn)行儲(chǔ)存、檢索和分析的科學(xué)，是一門新興的交叉學(xué)科。生物信息學(xué)針對(duì)生物學(xué)問題，發(fā)展各種算法及軟件，對(duì)迅速增長(zhǎng)的浩如煙海的核酸和蛋白質(zhì)序列進(jìn)行收集、整理、儲(chǔ)存、、加工等，目的在于通過生物信息學(xué)手段及分析，逐步認(rèn)識(shí)生命的起源、進(jìn)化、遺傳和發(fā)育的本質(zhì)，破譯隱藏在DNA序列中的遺傳語(yǔ)言，揭示生物體生理和病理過程的分子基礎(chǔ)，為探索生命的奧秘提供合理和最有效的方法或途徑[1]。作為當(dāng)今生命科學(xué)和自然科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一，生物信息學(xué)已成為介于生物學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)前沿的重要學(xué)科。實(shí)驗(yàn)室的每一項(xiàng)技術(shù)，從簡(jiǎn)單的克隆、PCR到基因數(shù)據(jù)分析都需要在計(jì)算機(jī)上應(yīng)用生物信息學(xué)的方法進(jìn)行處理。因此，對(duì)生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)生而言，具備一定程度的理解和應(yīng)用生物信息學(xué)方法和技術(shù)的能力是十分必要的。

目前，國(guó)內(nèi)外許多高等院校相繼開設(shè)了生物信息學(xué)課程，我校也于2007年針對(duì)生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生開設(shè)了此門課程。該課程不僅是一門新興的學(xué)科，而且學(xué)習(xí)難度大，理論課內(nèi)容相對(duì)枯燥，如何讓學(xué)生更好地掌握本門課程的內(nèi)容，是教師在教學(xué)過程中值得深思的問題。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是幫助學(xué)生理解抽象理論知識(shí)的有力手段，在教學(xué)中顯得尤為重要，但由于開設(shè)專業(yè)的特殊性，生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直比較薄弱。本文對(duì)過去實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題進(jìn)行了分析，并針對(duì)問題結(jié)合《基因工程原理》課程以及自己的科研對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化和教學(xué)方法上的改進(jìn)，取得了一定的成效。

一、過去教學(xué)中存在的問題

（一）實(shí)驗(yàn)課教學(xué)學(xué)時(shí)偏少

生物技術(shù)專業(yè)五年制生物信息學(xué)課程總學(xué)時(shí)為72學(xué)時(shí)，其中理論48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)24學(xué)時(shí)。生物信息學(xué)課程最主要的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生通過在線程序或利用生物信息學(xué)軟件來分析生物學(xué)問題的能力，有效解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不足，實(shí)際操作時(shí)間少，解決實(shí)際問題能力較弱的問題。

（二）與其他課程聯(lián)系較少

生物信息學(xué)課程開設(shè)在生物技術(shù)專業(yè)教學(xué)進(jìn)程的第6學(xué)期，此時(shí)學(xué)生已具備普通生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)免疫學(xué)、遺傳學(xué)、基因組學(xué)、基因工程原理等生命科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。但是，在生物信息學(xué)理論課和實(shí)踐課學(xué)習(xí)的內(nèi)容，如查閱的文獻(xiàn)、分析的目的則由授課教師自行指定，忽略了與其他課程的聯(lián)系，不利于學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)專業(yè)課的知識(shí)。

二、教學(xué)體系的改革和完善

（一）增加實(shí)驗(yàn)課教學(xué)學(xué)時(shí)

從2012年起，我校生物技術(shù)專業(yè)由五年制調(diào)整為四年制，同時(shí)在修訂教學(xué)進(jìn)程的時(shí)候?qū)W(xué)時(shí)調(diào)整為理論36學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)36學(xué)時(shí)，理論課結(jié)束后即為該內(nèi)容的實(shí)踐部分，以此增加學(xué)生的實(shí)踐訓(xùn)練時(shí)間。

（二）將基因工程原理實(shí)驗(yàn)課程與生物信息學(xué)實(shí)踐相聯(lián)系

在基因工程原理的實(shí)驗(yàn)中，我們把家蠅防御素基因作為目的基因，主要設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：（1）目的基因的獲得：利用PCR技術(shù)擴(kuò)增已經(jīng)克隆到pMD-18T載體上的家蠅防御素基因;（2）pSK質(zhì)粒載體的小量制備;（3）目的基因與載體的酶切;（4）目的基因與載體的連接;（5）大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞的制備;（6）重組質(zhì)粒的轉(zhuǎn)化;（7）重組子的藍(lán)白斑篩選;（8）菌落PCR鑒定重組子[2]。

在學(xué)生對(duì)基因工程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容熟悉的基礎(chǔ)上，我們?cè)谏镄畔W(xué)的教學(xué)過程中對(duì)學(xué)生提出問題：家蠅防御素基因現(xiàn)有的研究現(xiàn)狀是怎樣的？PCR擴(kuò)增目的基因的過程中引物該如何設(shè)計(jì)？獲得陽(yáng)性重組子后我們?nèi)绾闻袛喃@得的插入序列就是目的基因呢？

針對(duì)這樣的疑問，我們結(jié)合基因工程實(shí)驗(yàn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整：（1）PUBMED獲取文獻(xiàn)信息：由學(xué)生通過PUBMED查找近五年發(fā)表的有關(guān)家蠅防御素基因研究的文獻(xiàn);（2）核酸序列分析：以家蠅防御素基因?yàn)閷?duì)象，分核酸序列的檢索、搜索開放閱讀框（ORF）、限制性酶切分析、引物設(shè)計(jì)、載體序列識(shí)別、核酸序列的比對(duì)、分子質(zhì)量/堿基組成/堿基分布分析和序列轉(zhuǎn)換共8大部分內(nèi)容進(jìn)行講解和學(xué)生實(shí)踐操作;（3）蛋白質(zhì)序列分析：同樣以家蠅防御素蛋白為對(duì)象，分蛋白質(zhì)序列檢索、蛋白質(zhì)序列比對(duì)、蛋白質(zhì)基本性質(zhì)分析（蛋白質(zhì)的氨基酸組成、分子量、等電點(diǎn)、親疏水性分析、跨膜區(qū)分析、信號(hào)肽分析）、蛋白質(zhì)功能預(yù)測(cè)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)（蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)）共5大部分內(nèi)容進(jìn)行講解和指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作。

（三）以科研促進(jìn)生物信息學(xué)的教學(xué)改革

筆者所在課程組主要集中于功能基因組學(xué)的研究，涉及了功能基因的獲取、生物信息學(xué)分析、功能驗(yàn)證等方面的內(nèi)容。學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中，參與到教師的科研課題中，學(xué)會(huì)運(yùn)用生物信息學(xué)所學(xué)知識(shí)實(shí)際解決科研問題。學(xué)生可自行完成從文獻(xiàn)的查閱、目的序列的獲取（由公共數(shù)據(jù)庫(kù)獲得或?qū)嶒?yàn)室測(cè)序獲得）、基因序列的分析、理論推導(dǎo)氨基酸序列基本性質(zhì)的分析及結(jié)構(gòu)和功能的預(yù)測(cè)、系統(tǒng)發(fā)育分析，如有可能，學(xué)生可通過實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證生物信息學(xué)分析的結(jié)果，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生自主選擇感興趣的基因、蛋白進(jìn)行課程設(shè)計(jì)研究，實(shí)踐結(jié)束后學(xué)生將結(jié)果以論文形式提交給教師。

三、教學(xué)探索的成效

生物信息學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生的重要手段，在該門課程學(xué)習(xí)中有著舉足輕重的作用。在醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)生物信息學(xué)課程的教學(xué)中，立足于生物醫(yī)學(xué)視角的實(shí)踐教學(xué)，以與醫(yī)學(xué)相關(guān)的基因、蛋白質(zhì)等數(shù)據(jù)作為研究的主體，結(jié)合基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革生物信息學(xué)的授課內(nèi)容，有利于學(xué)生對(duì)專業(yè)課程知識(shí)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。同時(shí)，結(jié)合生物信息學(xué)研究前沿和自主科研課題成果，形成科研教學(xué)相融合的實(shí)踐性教學(xué)，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新能力。教學(xué)與科研形成相輔相成的互助關(guān)系，科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，明顯充實(shí)了教學(xué)內(nèi)容，提升了教學(xué)水平和學(xué)生能力。在教學(xué)改革探索過程中，已有學(xué)生參與到課題組的科研工作中，利用所學(xué)的生物信息學(xué)知識(shí)，通過指定題目或自主選題，順利完成畢業(yè)實(shí)習(xí)并發(fā)表了科研論文《印鼠客蚤線粒體COⅡ基因的克隆、序列測(cè)定和分子系統(tǒng)學(xué)分析》[3]、《美洲大蠊i型溶菌酶基因的克隆及其功能預(yù)測(cè)》[4]、《致倦庫(kù)蚊防御素基因的克隆與原核表達(dá)及蛋白純化》[5]、《德國(guó)小蠊致敏原Blag 2的Glu 233突變的分子對(duì)接研究》[6]、《伏馬菌素B1特異單鏈抗體的同源建模及分子對(duì)接模擬研究》[7]等，證明生物信息學(xué)課程教學(xué)改革切實(shí)可行。

參考文獻(xiàn)：

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[5]王S，王吉平，張春林，等.致倦庫(kù)蚊防御素基因的克隆與原核表達(dá)及蛋白純化[J].動(dòng)物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2012，33（11）：45-50.

第4篇：對(duì)生物信息學(xué)的理解范文

關(guān)鍵詞：微課；探究式教學(xué)；生物信息學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）28-0127-02

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)和移動(dòng)終端的快速發(fā)展，我們已進(jìn)入“微信”、“微博”、“微電影”和“微課”的“微時(shí)代”?！拔⒄n”是指在5～10分鐘的時(shí)間內(nèi)，以視頻為主要載體，記錄教師在教學(xué)過程中圍繞某個(gè)知識(shí)點(diǎn)而開展的可視化、數(shù)字化的教學(xué)活動(dòng)。由于微課可以通過智能手機(jī)、平板電腦等多種移動(dòng)終端來制作、展現(xiàn)和學(xué)習(xí)交流，它已經(jīng)被越來越多的學(xué)生和教師接受。探究式教學(xué)是適應(yīng)高等教育改革和發(fā)展的必然趨勢(shì)，如何在教學(xué)中更好地實(shí)施探究式教學(xué)，是目前生物信息學(xué)探究式教學(xué)模式在實(shí)踐環(huán)節(jié)面臨的重要問題。本文就如何在生物信息學(xué)探究性教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)用“微課”教學(xué)手段提高探究性教學(xué)效果進(jìn)行了探討。

一、探究性教學(xué)是生物信息學(xué)教學(xué)的發(fā)展方向

探究式教學(xué)模式是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)自身先前認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，通過體驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)、探索、協(xié)作等方式主動(dòng)獲取知識(shí)、解決問題的一種教學(xué)模式。區(qū)別于以教師為中心、以知識(shí)掌握為本、以知識(shí)結(jié)構(gòu)為驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)教學(xué)，探究性教學(xué)以學(xué)生為中心，以能力發(fā)展為本，以問題或任務(wù)為驅(qū)動(dòng)開展教學(xué)活動(dòng)。

1.探究性教學(xué)是生物信息學(xué)教學(xué)改革的必然趨勢(shì)?！秶?guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010―2020年）》指出，要“遵循教育規(guī)律和人才成長(zhǎng)規(guī)律，深化教育教學(xué)改革，創(chuàng)新教育教學(xué)方法，探索多種培養(yǎng)方式，形成各類人才輩出、拔尖創(chuàng)新人才不斷涌現(xiàn)的局面”。同時(shí)，《國(guó)家中長(zhǎng)期生物技術(shù)人才發(fā)展規(guī)劃（2010―2020年）》指出，我國(guó)生物技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用總體水平與世界先進(jìn)水平還有較大差距，在支撐我國(guó)生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中缺乏高層次創(chuàng)新型人才和優(yōu)秀創(chuàng)業(yè)型人才，需要增加人才資源開發(fā)投入，完善人才發(fā)展體制。綜合上述兩個(gè)綱要可以看出，未來迫切需要具有創(chuàng)新能力和素質(zhì)的生物專業(yè)人才，而創(chuàng)新人才培養(yǎng)的關(guān)鍵在教育。所以，以“自主、探究、合作”為主要特點(diǎn)的探究式教學(xué)，符合國(guó)家教育教學(xué)改革和生物人才的發(fā)展規(guī)劃，是生物信息學(xué)教學(xué)改革的必然趨勢(shì)。

2.探究性教學(xué)模式適于生物信息學(xué)交叉學(xué)科的教學(xué)。生物信息學(xué)是由生物學(xué)與數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科交叉形成的前沿學(xué)科，主要通過研發(fā)并應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)生物數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、整合、分析、建模，從而解決重要的生物學(xué)問題，闡明新的生物學(xué)規(guī)律，獲得傳統(tǒng)生物學(xué)手段無(wú)法獲得的創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)。生物信息學(xué)人才培養(yǎng)的主要目標(biāo)是具有創(chuàng)新能力和素質(zhì)的生物信息學(xué)專業(yè)人才，這就要求在生物信息學(xué)實(shí)踐中，當(dāng)提出某一生物學(xué)問題時(shí)，可以借鑒和利用不同學(xué)科的思路和方法去探究。只要有利于揭示生物學(xué)規(guī)律的結(jié)果都可以保留，而不必拘泥于不同探究結(jié)果的同一性。這與探究性教學(xué)中以培養(yǎng)學(xué)生的能力發(fā)展為目標(biāo)是一致的。

二、生物信息學(xué)探究性教學(xué)中存在的主要問題

目前生物信息學(xué)探究性教學(xué)應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐的時(shí)間不長(zhǎng)，雖然取得了一定的成果，但在實(shí)踐環(huán)節(jié)還存在以下主要問題。

1.學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)，導(dǎo)致探究性教學(xué)效果不好。生物信息學(xué)是生物、數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)等學(xué)科形成的交叉學(xué)科，在進(jìn)行探究性的教學(xué)過程中，涉及到數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)方面的知識(shí)和技術(shù)比較多，而生物背景的學(xué)生在這方面的知識(shí)比較欠缺或者不強(qiáng)，所以在探究性問題的自主探究時(shí)，表現(xiàn)出參與的興趣不高、設(shè)計(jì)的方案較為單一、小組協(xié)作的效率較低等實(shí)際問題，從而導(dǎo)致探究性教學(xué)效果不好。

2.學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐和創(chuàng)新能力不強(qiáng)，導(dǎo)致探究性教學(xué)沒有落到實(shí)處。在按照自主設(shè)計(jì)的探究方案進(jìn)行上機(jī)實(shí)踐時(shí)，大部分學(xué)生的自主設(shè)計(jì)方案不能在上機(jī)時(shí)間內(nèi)完成。除過設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的情況外，大部分原因是由于學(xué)生自身對(duì)計(jì)算機(jī)的linux操作系統(tǒng)、perl編程語(yǔ)言以及相關(guān)的操作技術(shù)不熟造成的，有些細(xì)節(jié)在他們的自主設(shè)計(jì)中沒有考慮到，所以總會(huì)碰到很多超乎其想象的問題。本來這些問題在課外時(shí)間學(xué)生可以繼續(xù)解決，但由于學(xué)生的學(xué)習(xí)科目很多，上機(jī)沒有完成的內(nèi)容很少有學(xué)生在課外繼續(xù)探究，導(dǎo)致探究性的上機(jī)實(shí)踐活動(dòng)沒有落到實(shí)處。

3.教師的授課時(shí)間和水平限制，導(dǎo)致探究性教學(xué)的教師導(dǎo)向作用不明顯。教師能否提出啟發(fā)性的，適于進(jìn)行探究性的問題是探究性教學(xué)能否取得成功的關(guān)鍵所在。但是由于課時(shí)和教學(xué)內(nèi)容的限制，很多提出的問題還是以教師為中心，學(xué)生沿著教師的思路向統(tǒng)一的結(jié)果或者答案靠攏，學(xué)生并沒有根據(jù)自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)從多種途徑進(jìn)行探索。

三、微課為生物信息學(xué)探究性教學(xué)的有效實(shí)施提供了新的思路和方法

微課是指以視頻為主要載體，記錄教師圍繞某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)開展的簡(jiǎn)短、完整的教學(xué)活動(dòng)。其核心組成內(nèi)容包括微教學(xué)視頻以及與該教學(xué)主題相關(guān)的微教案、微課件、微練習(xí)、微反思、微點(diǎn)評(píng)、微反饋等輔教學(xué)資源。

微課的特點(diǎn)有三點(diǎn)：首先微課短小精悍，通過多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容傳播，有利于學(xué)生利用碎片化時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)；其次，微課的教學(xué)容量小，主題突出，內(nèi)容獨(dú)立精練，有利于學(xué)生查缺補(bǔ)漏，各取所需，能夠?qū)崿F(xiàn)教與學(xué)的個(gè)性化選擇。最后，微課的時(shí)間一般很短，通常限制在5～10分鐘之間。

為在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果，微課常采用問題式的、案例化的教學(xué)方法，微課有助于激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，啟迪學(xué)習(xí)者進(jìn)行思考，這與探究式教學(xué)模式所主張的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)的思想是一致的。所以在探究性教學(xué)中可以使用微課。另外，微課有很大的靈活性，可以針對(duì)生物信息學(xué)探究性教學(xué)中的某一具體問題進(jìn)行微課授課，微課為生物信息學(xué)探究性教學(xué)的有效實(shí)施提供了新的思路和方法。

四、微課在生物信息學(xué)探究性教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用

按照生物信息學(xué)探究性教學(xué)的主要環(huán)節(jié)，微課可以分為課前預(yù)習(xí)類、課堂教學(xué)類、課后復(fù)習(xí)和拓展類。下面結(jié)合案例談?wù)勎⒄n在生物信息學(xué)探究性教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用。

1.微課在課前預(yù)習(xí)中的應(yīng)用。生物信息學(xué)探究性教學(xué)授課內(nèi)容大多涉及一些數(shù)理統(tǒng)計(jì)和計(jì)算機(jī)知識(shí)，然而對(duì)于生物背景的大學(xué)生在這方面基礎(chǔ)較弱。所以，教師可以根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)所需的數(shù)理知識(shí)設(shè)計(jì)制作具有針對(duì)性的微課，讓學(xué)生在預(yù)習(xí)新課時(shí)根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇性地觀看微課，為后續(xù)新課的探究性學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。例如在講到序列對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索（Blast）一節(jié)內(nèi)容時(shí)，可以將Blast一節(jié)授課內(nèi)容中用到的正態(tài)分布、極值分布、統(tǒng)計(jì)學(xué)p值的顯著性檢驗(yàn)等知識(shí)做成微課，供學(xué)生在課前預(yù)習(xí)。

2.微課在課堂教學(xué)中的應(yīng)用。在生物信息學(xué)探究性教學(xué)的課堂教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)該積極去引導(dǎo)和促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行探究，過多使用微課的形式可能會(huì)讓學(xué)生失去探究的動(dòng)力，形成對(duì)微課的依賴，所以在利用微課進(jìn)行教學(xué)時(shí)，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該有所選擇，應(yīng)該主要針對(duì)教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容制作微課，并上傳到相應(yīng)的課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站上，以便學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)外，還可以利用課外時(shí)間進(jìn)行觀看和探究。例如在講到“序列對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索（Blast）”一節(jié)內(nèi)容時(shí)，在課堂教學(xué)中可以利用微課探究不同核酸或者蛋白打分矩陣的選擇對(duì)blast結(jié)果的影響，或者探究不同的E值對(duì)blast結(jié)果的影響。

3.微課在課后拓展中的應(yīng)用。由于學(xué)生自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)和理解能力的差異，他們對(duì)同一知識(shí)和操作的理解和掌握程度會(huì)有所不同，而課堂教學(xué)不可能針對(duì)每一個(gè)學(xué)生進(jìn)行探究式教學(xué)，因此，教師可以根據(jù)課堂教學(xué)的實(shí)施狀況和學(xué)生的實(shí)際能力，將具有拓展性的學(xué)習(xí)輔助材料（教學(xué)視頻、輔文檔等）設(shè)計(jì)制作成微課程，以滿足學(xué)有余力的學(xué)生利用課外時(shí)間繼續(xù)進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)。例如“序列對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索（Blast）”一節(jié)課的教學(xué)結(jié)束后，可以在課后拓展內(nèi)容中利用微課引入近年發(fā)生的“中東呼吸綜合征（MERS）”，然后引導(dǎo)學(xué)生利用blast工具探究引起“中東呼吸綜合征”的冠狀病毒（MERS-CoV）序列特征，并分析其進(jìn)化趨勢(shì)。

五、結(jié)語(yǔ)

在生物信息學(xué)探究性教學(xué)實(shí)踐過程中運(yùn)用微課，有助于學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不僅提高了探究性教學(xué)在課堂中的教學(xué)效果，而且可以使學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)延伸到課外。微課作為一種新型的教學(xué)技術(shù)，隨著其在生物信息學(xué)探究性教學(xué)實(shí)踐中的廣泛應(yīng)用，必將促進(jìn)生物信息學(xué)教學(xué)的改革和學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展。

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第5篇：對(duì)生物信息學(xué)的理解范文

[關(guān)鍵詞]生物信息學(xué)；案例教學(xué)；生物類專業(yè)

[中圖分類號(hào)]G64 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1005-6432（2014）48-0179-03

生物信息學(xué)是一門交叉科學(xué)，它包含了生物信息的獲取、處理、存儲(chǔ)、、分析和解釋等在內(nèi)的所有方面，綜合運(yùn)用生物學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等方法，闡述和理解數(shù)據(jù)所包含的生物學(xué)意義。作為21世紀(jì)生命科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一，生物信息學(xué)已成為介于生物學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)前沿的重要學(xué)科。實(shí)驗(yàn)室的每一項(xiàng)技術(shù)，從簡(jiǎn)單的克隆、PCR到基因數(shù)據(jù)分析都需要在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行處理。因此對(duì)生物學(xué)專業(yè)的學(xué)生而言，具有一定程度的理解和應(yīng)用生物信息學(xué)技術(shù)的能力是十分必要的。而課程是為培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)的。這就要求教師在有限的授課時(shí)間內(nèi)，使學(xué)生不僅掌握基本的理論知識(shí)，緊跟科研的最新進(jìn)展，而且在今后的科研工作中能學(xué)以致用。

1 理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)手段

根據(jù)當(dāng)今生物信息學(xué)的發(fā)展方向，教師結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容增加綜合性、開放性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生循序漸進(jìn)地理解和掌握生物信息學(xué)的原理和方法，進(jìn)而運(yùn)用合適的生物信息學(xué)工具解決問題。本文以兩個(gè)案例解析這一教學(xué)過程。一是信息的簡(jiǎn)單檢索。在獲取生物信息的同時(shí)，理解數(shù)據(jù)庫(kù)概念、動(dòng)態(tài)規(guī)劃和bootstrap等算法；二是高通量測(cè)序的數(shù)據(jù)分析。在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和分析的同時(shí)，掌握統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)知識(shí)。

1.1 生物信息的簡(jiǎn)單檢索

近一二十年，生物學(xué)數(shù)據(jù)，尤其是序列數(shù)據(jù)，以指數(shù)級(jí)的方式增長(zhǎng)。以GenBank的核酸數(shù)據(jù)庫(kù)為例，每12～20個(gè)月數(shù)據(jù)就翻一番，略高于Moore定律提供的參考數(shù)值。如何從這些海量數(shù)據(jù)中獲取想要的信息，已成為生物學(xué)專業(yè)學(xué)生必須掌握的技能之一。而如何正確獲取和應(yīng)用信息，則需要了解數(shù)據(jù)是如何被存儲(chǔ)、解析，以及背后隱藏的算法。因此圍繞正確挖掘數(shù)據(jù)信息這一主題，設(shè)計(jì)以下案例，通過4步展開教和學(xué)。

1.1.1 講解

基于大數(shù)據(jù)教師引申出數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)信息的概念。而后分類介紹常用的基因組數(shù)據(jù)庫(kù)、核酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)、蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫(kù)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)以及各種常用復(fù)合數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.1.2 演示

了解上述常用的數(shù)據(jù)庫(kù)之后，教師實(shí)例演示數(shù)據(jù)庫(kù)檢索。通過逐層提出問題，誘導(dǎo)學(xué)生思考如何利用上述不同的數(shù)據(jù)庫(kù)資源，一步一步挖掘所需的信息。例如，被測(cè)序的片段是哪個(gè)基因？該基因編碼的蛋白質(zhì)序列是什么？是否有保守的功能結(jié)構(gòu)域？在亞細(xì)胞的什么位置發(fā)揮什么功能？可能的三級(jí)結(jié)構(gòu)？和哪些蛋白或RNA存在可能的相互作用？它在進(jìn)化中又是如何演變的？

1.1.3 實(shí)踐

讓學(xué)生上機(jī)操作上述實(shí)例，體驗(yàn)各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的側(cè)重點(diǎn)，并理解不同軟件不同參數(shù)的意義或差別。比如GenBank和Swissprot的側(cè)重點(diǎn)，PAM-n和BLOSUM-n的選取。

1.1.4 成文

引導(dǎo)學(xué)生形成可重復(fù)計(jì)算的科學(xué)文檔。對(duì)每一個(gè)案例，教師展示常規(guī)性的文件組織形式：/data，/analysis，/scripts，/reference等。寫說明文檔的時(shí)候，要求學(xué)生記錄每一個(gè)分析步驟的所有細(xì)節(jié)：數(shù)據(jù)庫(kù)的網(wǎng)址、軟件的名稱、版本、輸入的文件、精確的運(yùn)行參數(shù)、結(jié)果的提取等。

通過這樣的案例教學(xué)模式，一是較好地將知識(shí)點(diǎn)融合串聯(lián)到教師講授和學(xué)生上機(jī)操作中。二是使學(xué)生不僅熟悉各種常見的數(shù)據(jù)庫(kù)，而且理解數(shù)據(jù)庫(kù)中各個(gè)軟件及其參數(shù)的意義，遇到實(shí)際問題也不再束手無(wú)策。而教師也可以充分參與到學(xué)生的學(xué)習(xí)中，對(duì)學(xué)生上機(jī)操作過程中出現(xiàn)的一些主要理論與技能問題了如指掌。通過教―學(xué)―練―教―練，達(dá)到學(xué)以致用的教學(xué)目的。三是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)建較好的文檔及其組織形式，形成科學(xué)研究的可重復(fù)性（replication）和可復(fù)現(xiàn)性（reproducibility）。不僅有利于追溯前因，而且對(duì)代碼的復(fù)用，以及對(duì)結(jié)果應(yīng)用于新項(xiàng)目都非常必要。

1.2 高通量測(cè)序數(shù)據(jù)的分析

隨著高通量測(cè)序技術(shù)的興起，大量物種的全基因組數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和其他類型數(shù)據(jù)被測(cè)定完成或正在進(jìn)行中，每天都有成千上萬(wàn)的數(shù)據(jù)被源源不斷地輸入相應(yīng)的生物信息庫(kù)中。這些大規(guī)模數(shù)據(jù)的不斷產(chǎn)出，使得生物學(xué)專業(yè)學(xué)生掌握高通量數(shù)據(jù)分析技術(shù)已成為一種趨勢(shì)。因此，教師有必要將這部分內(nèi)容由理論講授過渡到上機(jī)操作。

1.2.1 介紹

教師以DNA測(cè)序技術(shù)發(fā)展為主線，理論介紹De Novo測(cè)序、ChIP-seq測(cè)序、RNA-seq測(cè)序、Methyl-seq測(cè)序等。并通過拍攝的錄像，向?qū)W生直觀地展示不同的測(cè)序儀及其特點(diǎn)。

1.2.2 演示

教師對(duì)整個(gè)分析過程進(jìn)行詳細(xì)的闡述并實(shí)時(shí)上機(jī)演示（下圖）。以轉(zhuǎn)錄組RNA-seq為例，包括測(cè)序質(zhì)量的評(píng)估（堿基組成和堿基質(zhì)量分析）、clean reads的篩選、利用TopHat/Bowtie將篩選出來的reads比對(duì)到參考轉(zhuǎn)錄本、統(tǒng)計(jì)reads在參考基因上的分布情況及覆蓋度，判斷比對(duì)結(jié)果是否通過第二次質(zhì)控、通過cuffmerge將重復(fù)測(cè)序得到的reads形成一致性轉(zhuǎn)錄本、基因結(jié)構(gòu)優(yōu)化、基因覆蓋度統(tǒng)計(jì)、使用cuffdiff篩選差異表達(dá)基因和鑒別可變剪切體、對(duì)結(jié)果基因進(jìn)行聚類分析、GO和pathway富集性分析。

1.2.3 實(shí)踐

讓學(xué)生分組討論并上機(jī)實(shí)現(xiàn)上述數(shù)據(jù)分析流程。掌握基本的Linux命令、統(tǒng)計(jì)計(jì)算和可視化分析。

1.2.4 成文

引導(dǎo)學(xué)生形成規(guī)范化文檔和腳本，以便回溯和可重復(fù)性使用。

高通量數(shù)據(jù)分析不僅涉及的知識(shí)點(diǎn)多，而且需要在Linux下進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作和軟件的使用。對(duì)生物學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說，容易造成心理上的抗拒。教師可以采用“分而食之”的策略：將教學(xué)內(nèi)容分成相對(duì)獨(dú)立完整又有一定聯(lián)系的幾個(gè)部分（下圖）。對(duì)于每部分內(nèi)容，教師利用已講解的相關(guān)知識(shí)給學(xué)生實(shí)時(shí)演示，并給出教師自己的理解和結(jié)果。然后把學(xué)生分組，讓他們根據(jù)自己的理解，帶著興趣和疑問上機(jī)實(shí)踐。并在上機(jī)操作過程中，鼓勵(lì)學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間及時(shí)討論交流。最后讓學(xué)生將所有內(nèi)容串聯(lián)起來，介紹本組的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及解決辦法。通過這種方式能較明顯地消除心理顧慮，有助于學(xué)生獨(dú)立思考，獨(dú)立解決問題。

“RNA-seq數(shù)據(jù)分析”案例教學(xué)流程圖

2 以能力測(cè)試為中心的考核方式

對(duì)于生物學(xué)專業(yè)的學(xué)生而言，生物信息學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。因此，教師采用以“能力測(cè)試”為中心，知識(shí)與技能考核并重的考核方式。以上述兩個(gè)案例為例，在期末考試中，教師將NCBI GEO中“（RNA-seq[Title]）AND “Mus musculus”[porgn：__txid10090]”722個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，隨機(jī)分配給每個(gè)學(xué)生。要求每個(gè)學(xué)生對(duì)分配到的RNA-seq數(shù)據(jù)進(jìn)行差異表達(dá)分析，聚類分析和富集性分析。并選擇合適的基因，分析其保守的功能結(jié)構(gòu)域、亞細(xì)胞定位以及可能的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能、可能結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子、相互作用的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)和信號(hào)通路、構(gòu)建相應(yīng)的系統(tǒng)進(jìn)化樹。

學(xué)生對(duì)上述每一個(gè)小題從“知識(shí)點(diǎn)”、“參考資料”、“使用軟件或工具”、“參數(shù)”、“腳本”、“結(jié)果”分別答題，不僅非常有效地明確所學(xué)的內(nèi)容，而且很好地杜絕了作弊行為。

3 教學(xué)效果

為了解案例教學(xué)的效果，本課程案例教改活動(dòng)向2011級(jí)生物科學(xué)和免疫學(xué)專業(yè)學(xué)生QQ群發(fā)放電子問卷，共收回82份答卷，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下表所示。從表中可以看出，案例教學(xué)模式使學(xué)生有較強(qiáng)的參與感，能較好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生對(duì)理論問題的認(rèn)識(shí)更為深刻。

4 結(jié) 論

案例教學(xué)基于具體的事例，將一系列的知識(shí)點(diǎn)有機(jī)地串聯(lián)起來，并通過實(shí)例操作達(dá)到學(xué)以致用的目的。從學(xué)生反饋意見可以看出，這種理論與實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)模式，很好地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?？紤]到有限的授課時(shí)間和不同學(xué)生的學(xué)習(xí)背景，作為教師需要設(shè)計(jì)合適的案例，從而達(dá)到較好的教學(xué)效果。一般可以遵循以下原則。

4.1 具有代表性

所選的案例既要經(jīng)典又要緊跟科學(xué)前沿。比如第一個(gè)案例所蘊(yùn)含的數(shù)據(jù)庫(kù)檢索、序列比對(duì)和系統(tǒng)進(jìn)化樹的構(gòu)建，在生物信息學(xué)中，屬于較經(jīng)典且核心的知識(shí)點(diǎn)。而第二個(gè)案例選擇的對(duì)象則與當(dāng)前的科研熱點(diǎn)緊密聯(lián)系。

4.2 具有偏向性

生物信息學(xué)本身是個(gè)交叉學(xué)科，涉及的知識(shí)點(diǎn)相對(duì)較多。面對(duì)生物類專業(yè)背景的學(xué)生，我們側(cè)重生物信息學(xué)方法或者工具（軟件）的應(yīng)用，而不是強(qiáng)調(diào)算法。比如第一個(gè)案例中系統(tǒng)進(jìn)化樹的構(gòu)建，我們只是以5條8bp長(zhǎng)的序列為例講解最小進(jìn)化法和鄰接法、最大簡(jiǎn)約法、最大似然法以及貝葉斯推斷，重點(diǎn)在于強(qiáng)調(diào)不同的數(shù)據(jù)適合采用上述哪些方法以及如何用Mega等軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)化樹的構(gòu)建。

4.3 先后案例有層次性

比如第一個(gè)案例中，學(xué)生掌握了Windows下的序列比對(duì)。對(duì)于第二個(gè)案例中Linux下的Bowtie就容易理解并操作。

4.4 具有拓展性

比如第一個(gè)案例中，在Windows的DOS下進(jìn)行批量序列比對(duì)時(shí)，不同的參數(shù)設(shè)置，輸出不同的數(shù)據(jù)格式。第二個(gè)案例中，Bowtie最多允許3個(gè)錯(cuò)配，如果允許更多的錯(cuò)配數(shù)，則可以采用SOAPaligner/ SOAP2實(shí)現(xiàn)。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和能力，選擇拓展性內(nèi)容進(jìn)行繼續(xù)學(xué)習(xí)。

4.5 良好的成文習(xí)慣

引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的文檔組織和書寫習(xí)慣。每一個(gè)案例，都要求學(xué)生形成可重復(fù)性和可復(fù)現(xiàn)性的文檔，對(duì)于整理分析思路、核實(shí)結(jié)果、重復(fù)使用代碼都起到事半功倍的效果。

生物信息學(xué)是現(xiàn)代生物科學(xué)研究的重要工具和載體。如何有效正確地應(yīng)用生物信息學(xué)，是每一個(gè)生物實(shí)驗(yàn)者需要具備的能力。教師應(yīng)緊跟學(xué)科發(fā)展的速度，圍繞學(xué)以致用的原則，將案例教學(xué)科學(xué)地、和諧地應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中，不僅使學(xué)生掌握一定的理論知識(shí)，從而正確地應(yīng)用軟件工具，而且逐漸培養(yǎng)學(xué)生自我分析和解決問題的能力。

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第6篇：對(duì)生物信息學(xué)的理解范文

關(guān)鍵詞:Java教學(xué);案例驅(qū)動(dòng);生物信息學(xué)專業(yè);醫(yī)科院校

中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

1引言

隨著生物信息學(xué)研究的飛速發(fā)展,帶來了對(duì)開源、可重復(fù)利用和面向?qū)ο蟮某绦虬蛙浖钠惹行枨蟆ava作為面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言工具,在生物信息學(xué)的研究中具有廣泛的應(yīng)用。目前,學(xué)界已經(jīng)針對(duì)生物信息學(xué)中的各種問題,開發(fā)了很多基于Java的軟件工具,比如BioJava、Cytoscape等等。BioJava是用于分析和表示生物序列(如DNA、RNA和蛋白質(zhì))的基礎(chǔ)庫(kù);Cytoscape是用于繪制和分析各種生物學(xué)網(wǎng)絡(luò),基于Cytoscape的插件已達(dá)數(shù)百種,針對(duì)各種類型的網(wǎng)絡(luò)給出更有針對(duì)性的分析。此外,美國(guó)國(guó)立生物技術(shù)信息中心NCBI[4]作為生物信息學(xué)領(lǐng)域最權(quán)威和廣泛使用的平臺(tái)也提供了相應(yīng)的Java API。這些都說明Java是從事生物信息學(xué)研究的強(qiáng)有力的工具。

在醫(yī)科院校生物信息專業(yè)開設(shè)Java課程,特別是在完成生物信息相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程后,學(xué)生通過學(xué)習(xí)Java課程,會(huì)使學(xué)生掌握從事生物信息研究的平臺(tái)工具,從而更好的完成理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐環(huán)節(jié)的跨越。為了講授好Java語(yǔ)言這門課程,我們對(duì)醫(yī)科院校生物信息專業(yè)本科生的特點(diǎn)進(jìn)行了深入的分析,并在我們的教學(xué)實(shí)踐中注重與科研實(shí)踐相結(jié)合,注重課程之間相銜接,注重課內(nèi)課外相促進(jìn),寓學(xué)于做,以練帶學(xué),取得了較好的教學(xué)效果。

2由淺入深,注重課程聯(lián)系,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

作為一名醫(yī)科院校生物信息專業(yè)的學(xué)生,要求既要有良好的數(shù)理基礎(chǔ)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識(shí),又要有較為系統(tǒng)扎實(shí)的生物信息學(xué)理論基礎(chǔ),學(xué)習(xí)廣泛的課程,涉及數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)、生物等多個(gè)學(xué)科。計(jì)算機(jī)只是作為生物信息學(xué)學(xué)習(xí)和研究的應(yīng)用工具,醫(yī)科生不可能進(jìn)行計(jì)算機(jī)專業(yè)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。因此,醫(yī)科生普遍對(duì)自己的編程能力缺乏信心。針對(duì)這樣的情況,我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐時(shí)會(huì)用一些生動(dòng)有趣,并且?guī)拙浜?jiǎn)單的代碼就能實(shí)現(xiàn)的功能,先把復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化,隨著課程的不斷推進(jìn),學(xué)生慢慢入門,再把簡(jiǎn)單的問題逐漸復(fù)雜化,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到編程語(yǔ)言不僅精妙深刻,而且博大精深,程序也可以編寫的很美妙,這的確是可以終其一生去不斷研究和探索的深刻學(xué)問。這樣就使學(xué)生產(chǎn)生自己繼續(xù)鉆研下去的興趣。

要增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力,提升本課程在整個(gè)課程體系中的地位和作用也是十分重要的,因此在授課過程中我們非常注重與其他課程的銜接和聯(lián)系,結(jié)合其他課程,設(shè)計(jì)案例。比如,此門Java課程與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在同一學(xué)期開課,用applet實(shí)現(xiàn)分形幾何中的繪圖算法,即增強(qiáng)了Java的教學(xué)效果,又加深學(xué)生對(duì)圖形學(xué)理論的理解。此外,之前開設(shè)過的數(shù)據(jù)庫(kù)原理,如果在Java的教學(xué)中引入數(shù)據(jù)庫(kù)的連接和數(shù)據(jù)庫(kù)操作,豈不知新而溫故。

3案例驅(qū)動(dòng),結(jié)合科研實(shí)際,提升課堂教學(xué)效果

在教學(xué)中,我們采用案例驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法,每一部分的理論知識(shí),都要配以相應(yīng)的案例講解來幫助學(xué)生消化和理解理論知識(shí)。教師講解的案例都是代碼級(jí)別的,定義規(guī)范,流程清楚,可讀性強(qiáng),具備參考價(jià)值,這樣可以促使學(xué)生養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣。另外,教師以多媒體手段演示代碼的編制調(diào)試過程,使學(xué)生對(duì)編程環(huán)境更加熟悉,能夠靈活運(yùn)用跟蹤、斷點(diǎn)等調(diào)試手段,使學(xué)生能夠置身于程序開發(fā)的氛圍中,而不是被動(dòng)的接受。

為了讓學(xué)生更深刻的了解Java在生物信息領(lǐng)域研究中的實(shí)際應(yīng)用,我們?cè)诮虒W(xué)中所使用的實(shí)例大部分來源于生物信息學(xué)科研實(shí)踐中遇到的具體問題,把對(duì)這些實(shí)際的生物信息學(xué)問題的解決方案轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)的生動(dòng)案例,讓學(xué)生看得到這些編程技術(shù)的實(shí)際作用,在學(xué)習(xí)中慢慢滲透和培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。生物信息學(xué)是現(xiàn)代的前沿學(xué)科,很多畢業(yè)生將來可能會(huì)繼續(xù)從事相關(guān)的科研工作,因此這方面的培養(yǎng)是非常必要的。如表1所示,我們列舉了部分具體的教學(xué)內(nèi)容及相應(yīng)采用的實(shí)例。

表1教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)案例

教學(xué)內(nèi)容 典型案例

Java基礎(chǔ)知識(shí) 基因類和蛋白類的定義;實(shí)現(xiàn)基因DNA序列向蛋白氨基酸序列的轉(zhuǎn)化算法。

Java與文件操作 實(shí)現(xiàn)多種分析軟件的輸入、輸出數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換,主要用到BufferedReader、BufferedWriter、FileReader、FileWriter等類。

Java Applet 根據(jù)用戶提供的轉(zhuǎn)錄因子集合,動(dòng)態(tài)繪制這些轉(zhuǎn)錄因子所參與的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖;用applet實(shí)現(xiàn)分形集合中的繪圖算法。

Java與Servlet 簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)多物種的轉(zhuǎn)錄因子和靶基因注釋系統(tǒng),即根據(jù)用戶輸入的轉(zhuǎn)錄因子或靶基因列表和選擇的物種信息,以表單形式返回相對(duì)應(yīng)的靶基因或轉(zhuǎn)錄因子信息。

Java與數(shù)據(jù)庫(kù) 通過連接數(shù)據(jù)庫(kù),查詢得到轉(zhuǎn)錄因子與靶基因間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,以及添加、修改和刪除數(shù)據(jù)庫(kù)中的轉(zhuǎn)錄因子與靶基因間的對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)。

Java與網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)有的基于Web的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)預(yù)測(cè)工具M(jìn)atch只支持單個(gè)序列的輸入,不支持批量預(yù)測(cè),通過網(wǎng)絡(luò)編程利用Match工具實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的批量預(yù)測(cè)。

4以練帶學(xué),鼓勵(lì)自主學(xué)習(xí),培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新能力

師傅領(lǐng)進(jìn)門,修行靠個(gè)人。授課的目的是為了讓學(xué)生牢牢掌握J(rèn)ava這門工具,要熟練掌握語(yǔ)言工具,動(dòng)手聯(lián)系往往比單純的理論學(xué)習(xí)來得更重要。在課堂上教師通過對(duì)典型案例的講授,教給了學(xué)生解決某些具體問題的方法,激發(fā)了學(xué)生渴望親自動(dòng)手實(shí)踐的熱情,他們?cè)敢馔ㄟ^自己的努力來制作一份豐富的“大餐”。通過布置課程大作業(yè),使其作為課程考試的一部分,這樣就可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力。

課外大作業(yè)涉及了較為完整的軟件開發(fā)過程,包括前期的系統(tǒng)設(shè)計(jì),到后期的程序歸檔,以及幫助文檔的編寫和制作,通過這個(gè)流程讓學(xué)生了解Java軟件開發(fā)的全過程,積累了一定的軟件開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。為激發(fā)大家的積極性,我們不限制題目?jī)?nèi)容,大家可以根據(jù)自己的興趣,自己選題,以下列舉學(xué)生的一些課程大作業(yè)的題目:分形樹,Koch雪花,Flamboyent皇冠等計(jì)算圖形學(xué)中分形幾何圖形的實(shí)現(xiàn);讀心術(shù)、拼寫練習(xí)、圍棋對(duì)弈等游戲的制作;計(jì)算器、日常事務(wù)管理器等工具軟件的實(shí)現(xiàn);還有分析基因序列特征、繪制蛋白互作網(wǎng)絡(luò)圖、批量預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)錄調(diào)控關(guān)系等等的生物信息學(xué)軟件。其中基本涵蓋了上課時(shí)所講授的大部分相關(guān)技術(shù),我們對(duì)用到每種技術(shù)的使用頻率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。如圖1所示。

教為不教是我們教學(xué)的一個(gè)重要目的,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力是學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐能力的基本要求。在進(jìn)行課程大作業(yè)的實(shí)踐中,我們鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用各種信息資源(如網(wǎng)絡(luò)、書籍)來解決問題,利用搜索工具求解,通過專業(yè)論壇向其他編程愛好者請(qǐng)教,共同探討來解決困難等等;我們提倡學(xué)生使用JDK幫助文檔來查閱各種Java類的用法,而不是死記硬背,允許學(xué)習(xí)和利用他人已經(jīng)編好的程序,

就像搭積木一樣,逐漸累積起自己的知識(shí)體系,通過消化吸收他人的解題思想,通過查閱資料來解決自己的課程設(shè)計(jì)問題,培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力。

圖1學(xué)生在課程實(shí)踐中應(yīng)用到的Java技術(shù)

5小結(jié)

為了提升Java課程的教學(xué)效果,在授課過程中我們對(duì)教學(xué)方法做了很多的探索和實(shí)踐,緊緊圍繞學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、課堂教學(xué)效果、創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)這幾個(gè)環(huán)節(jié)開展教學(xué)研究與教學(xué)實(shí)踐,同時(shí)也很好的把握住了Java這門工具性語(yǔ)言實(shí)踐性強(qiáng)以及在醫(yī)科院校生物信息學(xué)專業(yè)應(yīng)用目標(biāo)明確的特點(diǎn),從科研實(shí)踐中提取大量案例融入課堂教學(xué),并通過課外大作業(yè)進(jìn)一步鞏固學(xué)生所學(xué)理論,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用能力,取得了較好的教學(xué)效果,可以為同行提供一些借鑒。

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第7篇：對(duì)生物信息學(xué)的理解范文

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)應(yīng)用；人工智能；生物信息學(xué)；數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

【中圖分類號(hào)】TP391

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1672—5158（2012）10-0078-01

一、生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)的現(xiàn)狀及問題

在生物信息學(xué)的發(fā)展過程中，逐步建立起了大量基于網(wǎng)絡(luò)的生物數(shù)據(jù)庫(kù)，而且開發(fā)了眾多檢索工具，從而實(shí)現(xiàn)了生物信息數(shù)據(jù)的智能處理和綜合分析。生物信息數(shù)據(jù)在具有增長(zhǎng)迅猛、更新及時(shí)、種類繁多等特點(diǎn)的同時(shí)，更表現(xiàn)出高度的復(fù)雜性、多樣性和不一致性。

隨著生物信息數(shù)據(jù)量的激增以及數(shù)據(jù)處理能力的復(fù)雜程度不斷提高，現(xiàn)有的生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)逐漸暴露出許多問題。三大核酸數(shù)據(jù)庫(kù)依靠傳統(tǒng)方式交換數(shù)據(jù)，無(wú)法及時(shí)反應(yīng)出其他專用生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)的變化情況以及非核酸類數(shù)據(jù)信息。網(wǎng)上所提供的大部分?jǐn)?shù)據(jù)分析工具采用面向問題的搜索方法，搜索效率隨著問題規(guī)模的擴(kuò)大而降低，并且無(wú)法智能地對(duì)數(shù)據(jù)中存在的未知知識(shí)進(jìn)行發(fā)掘。為此，在后基因組時(shí)代，需要將數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)思想及智能數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)運(yùn)用到生物信息學(xué)領(lǐng)域中。

二、基于生物信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

（一）　生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的算法工具

在生物信息學(xué)中，基因比對(duì)是最常用和最經(jīng)典的研究手段。在核酸序列或蛋白質(zhì)序列之間進(jìn)行兩兩比對(duì)，比較兩個(gè)序列之間的相似區(qū)域和保守性位點(diǎn)，尋找二者的相似形、同源性，進(jìn)而探尋可能的分子進(jìn)化關(guān)系，揭示序列中蘊(yùn)涵的結(jié)構(gòu)、功能等信息。數(shù)據(jù)挖掘主要存在以下幾種經(jīng)典分析模式：關(guān)聯(lián)模式分析、序列模式分析、分類分析、聚類分析，其中關(guān)聯(lián)模式分析應(yīng)用最為廣泛。

（二）　OLAP和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

傳統(tǒng)的針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā)工具多為聯(lián)機(jī)事物處理模式，它主要是面向具體的查詢和統(tǒng)計(jì)，有著較為具體的應(yīng)用目的。然而隨著越來越多數(shù)據(jù)庫(kù)的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)量的迅猛增長(zhǎng)，OLTP在數(shù)據(jù)資源的充分利用、為用戶提供有效支持和幫助等方面，則顯得力不從心。因此，基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的聯(lián)機(jī)分析處理以及數(shù)據(jù)挖掘引起了日益廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。OLAP是一種自上而下、不斷深入的分析工具。用戶提出問題或假設(shè)，OLAP則負(fù)責(zé)從上而下深入地提取出關(guān)于該問題的詳細(xì)信息，并以可視化的方式呈現(xiàn)給用戶。DM是一種決策支持過程和挖掘性工具，它主要基于人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等技術(shù)，高度自動(dòng)化地對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據(jù)中的模式，做出歸納性和預(yù)測(cè)性的推理。

（三）　基于生物信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘的前提條件是必須具有海量數(shù)據(jù)，而這恰恰是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的基本特點(diǎn)之一，二者緊密結(jié)合可以有效解決大量應(yīng)用中出現(xiàn)的問題。在生物信息學(xué)領(lǐng)域，使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以大幅提高研究人員的工作效率，改變?cè)械念A(yù)測(cè)法；數(shù)據(jù)挖掘算法還可以結(jié)合生物信息專業(yè)領(lǐng)域的公式算法，根據(jù)研究人員的設(shè)想，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面高效的分析。

基于數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)發(fā)展起來的智能決策技術(shù)具備了在生物信息學(xué)領(lǐng)域中大展身手的天賦，特別是基于海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘和開采技術(shù)更具有廣泛的需求和應(yīng)用背景。另一方面，目前生物信息學(xué)的研究方法和發(fā)展情況，已經(jīng)形成了較為完善的智能決策系統(tǒng)，成為數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和數(shù)據(jù)開采較為成功的應(yīng)用案例。另外，現(xiàn)有各種生物信息應(yīng)用分析軟件從一定程度上講，已經(jīng)反映并且實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)及數(shù)據(jù)挖掘的思想和技術(shù)。

三、實(shí)現(xiàn)生物信息異地多源數(shù)據(jù)庫(kù)的綜合利用

（一）　建立基于Web的生物信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)

基于現(xiàn)有的生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)思想，利用OLAP和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，建立生物信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，是一種不需要大幅增加硬件設(shè)備以及物理裝置的前提下，實(shí)現(xiàn)基于Web平臺(tái)的生物信息集成與處理平臺(tái)的可行方案。設(shè)計(jì)一個(gè)基于Web的生物信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，其主要結(jié)構(gòu)由五部分組成：外部數(shù)據(jù)源；基于Web的數(shù)據(jù)調(diào)度、傳輸；數(shù)據(jù)的變形整合；元數(shù)據(jù)規(guī)則、元數(shù)據(jù)管理；基于Web的綜合管理平臺(tái)。

DWBW以DDBJ／EMBI／GeneBank作為主要數(shù)據(jù)源，同時(shí)以其他主要的生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)作為整個(gè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的基本數(shù)據(jù)源。通過分析數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型，建立DWBW的元數(shù)據(jù)規(guī)則。這樣，基于上述各種數(shù)據(jù)庫(kù)就可以建立起一個(gè)基于Web的虛擬數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，由于不存在一個(gè)物理上位于某地的存儲(chǔ)中心來保存這些數(shù)據(jù)，用戶面對(duì)的只是基于網(wǎng)絡(luò)的分布式虛擬的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。其模型、算法的運(yùn)行由專用的分析工具服務(wù)器來完成，而對(duì)于數(shù)據(jù)的調(diào)用和整理都是在源數(shù)據(jù)庫(kù)上進(jìn)行的，根據(jù)不同用戶提交問題的不同，具體分析過程則由分配服務(wù)器交給服務(wù)器去完成分析，只是最終將結(jié)果返回請(qǐng)求分類服務(wù)器，顯示給用戶。

DWBW將通過統(tǒng)一的基于Web的頁(yè)面與用戶進(jìn)行交互，在后臺(tái)則主要由請(qǐng)求分類服務(wù)器、Web服務(wù)器及專用分析工具服務(wù)器共同完成對(duì)問題的提交和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)元數(shù)據(jù)規(guī)則的理解，然后根據(jù)分類的結(jié)果，與相關(guān)分析工具進(jìn)行匹配，將問題提交到相應(yīng)的分析工具服務(wù)器進(jìn)行處理。處理完成后返回給請(qǐng)求分類服務(wù)器，進(jìn)而返回給提交問題的用戶。

（二）　DWBW的關(guān)鍵技術(shù)

生物信息學(xué)元數(shù)據(jù)的抽取。數(shù)據(jù)的整理和抽取，是開發(fā)所有數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)時(shí)所遇到的最難解決也是最具挑戰(zhàn)性的問題之一。將不同時(shí)期生成的大量歷史數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、字段的定義以及對(duì)象之間的關(guān)系等一系列的描述信息整理出來，并制定一套通用可行的規(guī)范，本身就是一個(gè)工作量巨大、難度極高的問題。因此，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)元數(shù)據(jù)的抽取整理，成為建立DWBW的關(guān)鍵問題。數(shù)據(jù)抽取、清洗、轉(zhuǎn)換和裝載過程與一般數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)建立過程中的數(shù)據(jù)整理不完全相同，其數(shù)據(jù)具有規(guī)范性強(qiáng)，存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換、裝載容易等特點(diǎn)。

虛擬生物信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的建立。虛擬生物信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)實(shí)現(xiàn)對(duì)生物信息平臺(tái)相關(guān)數(shù)據(jù)的組織和集成，并且將不同主題的數(shù)據(jù)對(duì)象分別存儲(chǔ)到各個(gè)數(shù)據(jù)集市中，同時(shí)還將建立起部分有價(jià)值數(shù)據(jù)的在線OLAP數(shù)據(jù)庫(kù)。虛擬數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)采用中間件充當(dāng)數(shù)據(jù)中心，提供信息的訪問接口，對(duì)存貯在不同數(shù)據(jù)源的生物信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存取操作。由于虛擬生物信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)一般不是針對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，所以對(duì)于時(shí)間效率的要求不如一般查詢統(tǒng)計(jì)那么高，這就確保了開發(fā)處于不同物理位置數(shù)據(jù)源的虛擬DWBW具有可行性。同時(shí)，對(duì)于一般性的查詢比對(duì)等基本操作，不會(huì)影響其工作效率和準(zhǔn)確性。

基于Web面向用戶的綜合平臺(tái)的開發(fā)設(shè)計(jì)。此平臺(tái)主要提供一個(gè)用戶操作的平臺(tái)，除了集成基因比對(duì)、功能預(yù)測(cè)、序列分析、基因提交等傳統(tǒng)的操作以外，還允許用戶對(duì)虛擬數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，提供更多的分析支持工具。

第8篇：對(duì)生物信息學(xué)的理解范文

關(guān)鍵詞：生物工程；專業(yè)外語(yǔ)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9132（2016）26-0027-02

DOI：10.16657/ki.issn1673-9132.2016.26.016

當(dāng)前，大學(xué)本科生物工程專業(yè)就業(yè)較為困難，反映出學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)過程與社會(huì)需求之間的矛盾，課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核方式等均不同程度地與社會(huì)發(fā)展不相適應(yīng)。其中尤其需要對(duì)生物工程專業(yè)外語(yǔ)課程的教學(xué)模式和內(nèi)容進(jìn)行改革，以契合一般市屬高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，切實(shí)體現(xiàn)有區(qū)別的、個(gè)性化的教學(xué)理念。

一、生物工程專業(yè)外語(yǔ)的教學(xué)目的

生物專業(yè)英語(yǔ)是面向生物工程專業(yè)高年級(jí)本科生開設(shè)的限選課程，本課程教學(xué)內(nèi)容主要涉及普通生物、微生物學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)等領(lǐng)域的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。通過本課程，向?qū)W生介紹如何撰寫科技論文、投稿等方面的知識(shí)，幫助已有一定英語(yǔ)基礎(chǔ)的學(xué)生提高其閱讀、翻譯專業(yè)英語(yǔ)的能力，目的是擴(kuò)大學(xué)生專業(yè)英語(yǔ)的詞匯量和閱讀量，讓學(xué)生掌握專業(yè)英語(yǔ)書刊的閱讀技巧，了解文獻(xiàn)檢索及科技論文的文體特點(diǎn)和寫作方法，從而為學(xué)術(shù)論文的閱讀寫作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、常規(guī)生物工程專業(yè)外語(yǔ)的教學(xué)模式

（一）課程設(shè)置

多數(shù)高校生物工程專業(yè)在大三第二學(xué)期或大四第一學(xué)期開設(shè)專業(yè)外語(yǔ)課程，一般為每周2學(xué)時(shí)。貴陽(yáng)學(xué)院生物與環(huán)境工程學(xué)院生物工程專業(yè)該門課程安排在第四學(xué)年的第一學(xué)期，學(xué)時(shí)數(shù)36學(xué)時(shí)，屬于專業(yè)選修課。這時(shí)學(xué)生已經(jīng)完成基礎(chǔ)外語(yǔ)和所有生物工程專業(yè)基礎(chǔ)課以及基因工程、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、發(fā)酵工程等專業(yè)課的學(xué)習(xí)，其實(shí)已經(jīng)學(xué)習(xí)了很多生物學(xué)的專業(yè)外語(yǔ)詞。此時(shí)，開設(shè)生物工程專業(yè)外語(yǔ)課可以幫助學(xué)生強(qiáng)化和復(fù)習(xí)以前其他專業(yè)課中接觸過的專業(yè)詞匯，進(jìn)一步加深理解。

（二）教材

各高校生物工程專業(yè)外語(yǔ)的教材也各不相同，有的高校采用了姜巨全主編、化學(xué)工業(yè)出版社出版的高等教育“十二五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材――《生物專業(yè)英語(yǔ)》作為教材，有的農(nóng)林高校采用了蕭浪濤主編、中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社出版的《生物學(xué)專業(yè)英語(yǔ)》，該書是全國(guó)高等農(nóng)林院校十二五規(guī)劃教材。目前，最新的教材是科學(xué)出版社出版的《農(nóng)業(yè)與生物科學(xué)專業(yè)英語(yǔ)》，該書是譚萬(wàn)忠、王進(jìn)軍教授對(duì)專業(yè)英語(yǔ)課程長(zhǎng)期教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與教學(xué)成果的總結(jié)，其內(nèi)容和編排都比較新穎。由于生物學(xué)發(fā)展迅猛，日新月異，教材的更新遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于新技術(shù)、新方法、新理念和新詞匯的產(chǎn)生速度。有的學(xué)校采用任課教師自編講義作為教材，如選用SCI期刊中發(fā)表的重要學(xué)術(shù)論文，或者摘錄和提煉英文生物學(xué)相關(guān)專業(yè)書籍的內(nèi)容等。這些教學(xué)內(nèi)容往往比較生僻，通用性弱，尤其是基礎(chǔ)較差的學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較困難，不好掌握。因此，亟待編寫實(shí)用性、可讀性和通用性強(qiáng)的生物學(xué)專業(yè)外語(yǔ)教程，以適應(yīng)新的教學(xué)要求。

（三）課程考核

多數(shù)高校專業(yè)外語(yǔ)課程屬于專業(yè)選修課的范疇，通常以考查形成完全課程考核，因此很多學(xué)生對(duì)這門課程不夠重視，甚至完全不當(dāng)回事。不同高校生物學(xué)專業(yè)外語(yǔ)的考查方式不盡相同，有的采用開卷答題，有的課程論文翻譯，有的還以PPT回報(bào)的方式考查，相對(duì)隨意和簡(jiǎn)單的考查方式，使得很多學(xué)生忽略了該門課程的學(xué)習(xí)。因此，很有必要研究一套系統(tǒng)的有針對(duì)性的生物學(xué)專業(yè)外語(yǔ)教學(xué)內(nèi)容，并制訂出適用于不同基礎(chǔ)、不同層次學(xué)生的考核標(biāo)準(zhǔn)，逐步規(guī)范生物學(xué)專業(yè)外語(yǔ)的教學(xué)和考核過程，實(shí)現(xiàn)因材施教，科學(xué)考評(píng)。

三、生物工程專業(yè)外語(yǔ)教學(xué)模式的創(chuàng)新

教學(xué)模式的創(chuàng)新關(guān)鍵是要根據(jù)教學(xué)對(duì)象的特點(diǎn)，基于學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，認(rèn)識(shí)能力以及可接受的教學(xué)方式，進(jìn)行有針對(duì)性的啟發(fā)和引導(dǎo)。大學(xué)的教育重點(diǎn)不是知識(shí)本身，而是如何獲取知識(shí)、甄別知識(shí)以及運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新、創(chuàng)造。因此，筆者認(rèn)為生物工程專業(yè)外語(yǔ)教學(xué)模式創(chuàng)新應(yīng)該從教學(xué)手段以及課程內(nèi)容兩方面入手。

（一）靈活多樣的教學(xué)手段

隨著手機(jī)APP應(yīng)用時(shí)代的到來，學(xué)生成為“低頭族”的主要群體，因此開發(fā)具有一定趣味性和探索性的生物學(xué)專業(yè)外語(yǔ)學(xué)習(xí)的手機(jī)應(yīng)用軟件，適應(yīng)新時(shí)代學(xué)生的學(xué)習(xí)特質(zhì)，將有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，吸引學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)專業(yè)外語(yǔ)。在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，各種微課程教學(xué)資源越來越豐富，但如何根據(jù)每個(gè)學(xué)生的特點(diǎn)進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)依然比較困難，學(xué)校可以嘗試建立由生物專業(yè)教師與基礎(chǔ)英語(yǔ)教師聯(lián)合教學(xué)的在線平臺(tái)，讓生物學(xué)專業(yè)教師發(fā)揮生物專業(yè)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，基礎(chǔ)英語(yǔ)教師發(fā)揮英語(yǔ)語(yǔ)言教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，相互配合，互為補(bǔ)充。這樣，不僅學(xué)生的選擇面更廣，也可以兼顧到不同學(xué)生的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的差異化教學(xué)。通過靈活多樣的教學(xué)手段和方式提高學(xué)生對(duì)專業(yè)外語(yǔ)的學(xué)習(xí)興趣，擴(kuò)展學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間，在潛移默化中逐步提高了他們的專業(yè)外語(yǔ)水平。

（二）專業(yè)外語(yǔ)與其他相關(guān)課程的整合

大學(xué)生物工程專業(yè)通常都開設(shè)有文獻(xiàn)閱讀與檢索、科技論文寫作、生物信息學(xué)等課程，這些課程一般學(xué)時(shí)較短，教學(xué)內(nèi)容比較單一，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生查閱專業(yè)文獻(xiàn)、專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用數(shù)據(jù)或模型分析軟件，撰寫學(xué)位論文的基本知識(shí)和技能。其實(shí)這些課程之間并非孤立，它們之間有著緊密的聯(lián)系。學(xué)生只有具備一定的專業(yè)外語(yǔ)知識(shí)和查閱文獻(xiàn)及運(yùn)用生物信息學(xué)軟件的能力，能夠在做好實(shí)驗(yàn)后完成學(xué)術(shù)論文撰寫才算合格，才不枉費(fèi)大學(xué)四年的學(xué)習(xí)。基于此，筆者建議將文獻(xiàn)閱讀與檢索、科技論文寫作、生物信息學(xué)等課程與專業(yè)外語(yǔ)課程相整合，即在教授文獻(xiàn)檢索的方法、科技論文寫作的技巧、生物信息學(xué)軟件應(yīng)用當(dāng)中滲透專業(yè)外語(yǔ)教學(xué)，讓專業(yè)外語(yǔ)的教學(xué)不再孤立和抽象，從而與具體的知識(shí)運(yùn)用和技能培養(yǎng)相結(jié)合，提煉和精簡(jiǎn)其他課程的教學(xué)內(nèi)容，使其更好地與專業(yè)外語(yǔ)教學(xué)相關(guān)結(jié)合。

實(shí)踐證明，通過整合相關(guān)課程，精簡(jiǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，突出重點(diǎn)，壓縮專業(yè)綜合學(xué)時(shí)，能給學(xué)生更多自由空間，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，同時(shí)還可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)這些知識(shí)的綜合認(rèn)知力和理解力。

四、展望

當(dāng)前有關(guān)生物專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)改革與探討的論文雖然較多，但多數(shù)關(guān)注教學(xué)技巧提高①、教學(xué)內(nèi)容革新②、教學(xué)手段創(chuàng)新③等方面，少有關(guān)注教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)踐相脫節(jié)，知識(shí)水平與應(yīng)用不相適應(yīng)等問題。教學(xué)的目的是培養(yǎng)社會(huì)所需要的人才，人才培養(yǎng)的目標(biāo)是運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新、創(chuàng)造，并解決實(shí)際問題。今后在生物工程專業(yè)外語(yǔ)教學(xué)中，我們應(yīng)更多關(guān)注如何培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和水平，提高他們的綜合素養(yǎng)，讓他們真正學(xué)有所用，用之有道。

注釋：

① 王娟. 生物科學(xué)專業(yè)生物專業(yè)英語(yǔ)課程教學(xué)改革探討[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2011，39（18）：11339-11340.

第9篇：對(duì)生物信息學(xué)的理解范文

信息、生物、新材料三大前沿領(lǐng)域

信息、生物、新材料是21世紀(jì)前30年發(fā)展最快、最熱門的三大領(lǐng)域，它們集結(jié)了當(dāng)今世界最強(qiáng)勢(shì)的研究力量。但在這些關(guān)系未來發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域中，我國(guó)許多核心技術(shù)仍依賴追蹤、模仿和引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，原始創(chuàng)新能力明顯不足。

從更寬的視野來看，不僅僅是這三個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展需要高揚(yáng)“自主創(chuàng)新”的信心與勇氣。實(shí)際上，整個(gè)中國(guó)科技正面臨著前所未有的發(fā)展壓力：對(duì)外要適應(yīng)國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)的緊迫形勢(shì)，對(duì)內(nèi)要滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中的重大戰(zhàn)略性需求。而原始創(chuàng)新能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的薄弱，已成為當(dāng)前和未來相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)影響我國(guó)整體競(jìng)爭(zhēng)力的極大障礙。

面向未來15年的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》即將，科技部等有關(guān)部門正在著手制定科技“十一五規(guī)劃”——關(guān)于中國(guó)科技“未來”的探討與關(guān)注，在最近一年多來達(dá)到了前所未有的程度。就是在這樣帶著幾分焦灼、幾分期待、幾分信心的探討氛圍中，“自主創(chuàng)新”成為人們關(guān)于中國(guó)科技發(fā)展的共識(shí)。

帶著這個(gè)共識(shí)，再來看中國(guó)科技發(fā)展面臨的“壓力”，在很大程度上已經(jīng)變成了未來發(fā)展的重大機(jī)遇。未來10年，中國(guó)在這三大領(lǐng)域中最有可能實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)群究竟有哪些？有限的科技經(jīng)費(fèi)究竟應(yīng)當(dāng)投入到哪些突破口？

下一代移動(dòng)通信技術(shù)

移動(dòng)通信是人類社會(huì)發(fā)展中的一大奇跡。2004年12月，全球（蜂窩）移動(dòng)通信用戶總數(shù)已達(dá)17億以上，超過已有百年發(fā)展歷史的固定通信用戶數(shù)。過去10年，移動(dòng)通信技術(shù)完成了由第一代模擬通信技術(shù)向第二代數(shù)字通信技術(shù)的過渡，當(dāng)前正處于由其巔峰狀態(tài)向第三代（3G）移動(dòng)通信技術(shù)過渡的進(jìn)程中。

目前，世界發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛投入力量進(jìn)行第三代及下一代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和產(chǎn)品的開發(fā)。

——3G移動(dòng)通信：國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU－T ）批準(zhǔn)為3G 的三大標(biāo)準(zhǔn)分別是歐洲的WCDMA，美國(guó)高通公司的CDMA2000和中國(guó)大唐電信的TD－SCDMA。3G已在全球30多個(gè)國(guó)家開始商用。

——增強(qiáng)型3G（Enhanced 3G）：為了克服3G 技術(shù)不能很好支持流媒體等業(yè)務(wù)的不足，國(guó)際電信聯(lián)盟已在制定增強(qiáng)型3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。專家預(yù)測(cè)，增強(qiáng)型3G技術(shù)將進(jìn)入商用。

——4G（或Beyond 3G）：下一代移動(dòng)通信即所謂超3G（以下統(tǒng)稱Beyond 3G）技術(shù)的研究是國(guó)際上的熱點(diǎn)。Beyond 3G具有更高的速率與更好的頻譜利用率。 歐盟、日本、韓國(guó)等國(guó)家已開始4G框架的研究，預(yù)期Beyond 3G技術(shù)可望在2010年后開始商用。

中國(guó)移動(dòng)用戶總數(shù)已達(dá)3.34億，居世界第一，總體技術(shù)水平與國(guó)際同步，處于由第二代向第三代的過渡時(shí)期。我國(guó)3G移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)具備了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的能力，我國(guó)大唐電信2000年5月提出的TD－SCDMA標(biāo)準(zhǔn)已成為國(guó)際電信聯(lián)盟正式采納的三大標(biāo)準(zhǔn)之一。此外，在國(guó)家“863”計(jì)劃的支持下，開展了Beyond 3G技術(shù)的研究，預(yù)期該技術(shù)可望在2010年后開始商用。

Beyond 3G技術(shù)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)具有十分重要的意義。 德爾菲專家調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，我國(guó)研發(fā)水平比領(lǐng)先國(guó)家落后5年左右， 通過自主開發(fā)或聯(lián)合開發(fā)，在未來5年可能形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。以華為、 中興為代表的一批高技術(shù)通信設(shè)備制造業(yè)公司，在第三代移動(dòng)通信設(shè)備（3G）等研發(fā)方面緊跟國(guó)際前沿，打破了國(guó)外公司對(duì)高技術(shù)通信設(shè)備的壟斷，開始參與國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)的制定，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，具備了參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的能力，具備實(shí)現(xiàn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展的契機(jī)。

中國(guó)下一代網(wǎng)絡(luò)體系

下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）泛指以IP為核心，同時(shí)可以支持語(yǔ)音、 數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的因特網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和固定電話通信網(wǎng)絡(luò)的融合網(wǎng)絡(luò)。

世界各國(guó)和國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)化組織都在積極開展下一代網(wǎng)絡(luò)的研究開發(fā)工作。國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門（ITU－T）、歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ETSI）、互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）、第三代伙伴組織計(jì)劃（3GPP）等，都在致力于下一代網(wǎng)絡(luò)體系的研究。目前，美國(guó)、日本、韓國(guó)、新加坡以及歐盟都已啟動(dòng)了下一代互聯(lián)網(wǎng)研究計(jì)劃，全面開展各項(xiàng)核心技術(shù)的研究和開發(fā)。

我國(guó)在下一代網(wǎng)絡(luò)的研究方面已取得了較大進(jìn)展?！熬盼濉逼陂g，863計(jì)劃建成了“中國(guó)高速信息示范網(wǎng)”（CAINONET）、國(guó)家自然科學(xué)基金委支持的“中國(guó)高速互連研究試驗(yàn)網(wǎng)NSFCNET”等重大項(xiàng)目，目前已開始基于NGN的軟交換技術(shù)在移動(dòng)和多媒體通信中的應(yīng)用研究。中興、華為等企業(yè)還推出了基于軟交換的NGN解決方案；在下一代互聯(lián)網(wǎng)研究上，中興、港灣網(wǎng)絡(luò)等推出的高端路由交換機(jī)，可應(yīng)用于國(guó)家骨干IP網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以及大中型寬帶IP城域網(wǎng)核心骨干和匯聚。國(guó)內(nèi)公司還開始自行設(shè)計(jì)高端分組交換定制ASIC芯片。我國(guó)已成為少數(shù)幾個(gè)能夠提供全系列數(shù)據(jù)通信設(shè)備的國(guó)家之一。

下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)促進(jìn)我國(guó)高新技術(shù)的發(fā)展，以及對(duì)改造和提升我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)具有舉足輕重的作用，對(duì)國(guó)家安全至關(guān)重要。從總體上看，我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)跟隨國(guó)外發(fā)展，在技術(shù)選擇上缺乏系統(tǒng)研究，走過一些彎路，至今與國(guó)外仍存在較大差距。無(wú)論網(wǎng)絡(luò)用戶規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品都尚有很大的發(fā)展空間。從全局著眼，應(yīng)不失時(shí)機(jī)地開展中國(guó)下一代網(wǎng)絡(luò)體系的研究、應(yīng)用試驗(yàn)、關(guān)鍵技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)。不能像第一代互聯(lián)網(wǎng)那樣，技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)都是外國(guó)的，給國(guó)家安全造成隱患。

納米級(jí)芯片技術(shù)

當(dāng)前，集成電路的發(fā)展仍遵循“摩爾定律”，即其集成度和產(chǎn)品性能每18個(gè)月增加一倍，按照器件特征尺寸縮小、硅片尺寸增加、芯片集成度提高和設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化的途徑繼續(xù)發(fā)展。

自上世紀(jì)90年代以來， 全球集成電路制造技術(shù)升級(jí)換代速度加快。 當(dāng)前國(guó)際上CMOS集成電路大規(guī)模生產(chǎn)的主流技術(shù)是130nm， 英特爾等部分技術(shù)先進(jìn)的芯片制造公司已在用90nm進(jìn)行高性能芯片生產(chǎn)。2005年，美國(guó)AMD公司已開始量產(chǎn)90nm的高性能芯片，國(guó)際上對(duì)65nm技術(shù)的開發(fā)也已成功。伴隨130nm到90nm技術(shù)的升級(jí)， 考慮到擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模和降低成本，大多數(shù)公司將使用12英寸替代8英寸硅基片， 這也必將帶來半導(dǎo)體設(shè)備的大量更新。

近年來我國(guó)一些先進(jìn)集成電路制造公司的崛起，使國(guó)內(nèi)集成電路制造工藝技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距有了顯著的縮小，但整體水平仍與先進(jìn)國(guó)家相差2～3代。目前，我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)公司年設(shè)計(jì)能力已超過500種，主流設(shè)計(jì)水平達(dá)到180nm，130nm技術(shù)正在開發(fā)中，90nm技術(shù)的研發(fā)也開始著手進(jìn)行。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展看，我國(guó)集成電路已初步形成由十多家芯片生產(chǎn)骨干企業(yè)、十多家重點(diǎn)封裝廠、二十多家初具規(guī)模的設(shè)計(jì)公司、若干家關(guān)鍵材料及專用設(shè)備儀器制造廠組成的產(chǎn)業(yè)群體，設(shè)計(jì)、芯片制造、封裝三業(yè)并舉的蓬勃發(fā)展態(tài)勢(shì)。以中科院計(jì)算所為代表的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)在CPU研發(fā)方面所取得的新進(jìn)展，標(biāo)志著我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)能力，與國(guó)際先進(jìn)水平的差距進(jìn)一步縮小。目前我國(guó)芯片業(yè)大多集中在低端的交通、通信、銀行、信息管理、石油、勞動(dòng)保障、身份識(shí)別、防偽等領(lǐng)域，IC卡芯片所占比重一直占據(jù)芯片總體市場(chǎng)的20％左右。

世界第一顆0.13微米工藝TD－SCDMA 3G手機(jī)核心芯片10月9日在重慶問世

今后的IC是納米制造技術(shù)的時(shí)代，而納米級(jí)芯片技術(shù)是我國(guó)趕超國(guó)際的關(guān)鍵，它的成功將會(huì)是我國(guó)IC工業(yè)發(fā)展史上的重要里程碑和持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力，專家認(rèn)為應(yīng)優(yōu)先發(fā)展。

中文信息處理技術(shù)

包括漢字和少數(shù)民族文字在內(nèi)的中文信息處理技術(shù)，是漢語(yǔ)言學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的融合，是一門與語(yǔ)言學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、數(shù)學(xué)、控制論、信息論、聲學(xué)、自動(dòng)化技術(shù)等多種學(xué)科相聯(lián)系的邊緣交叉性學(xué)科。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，中文信息處理技術(shù)已滲透到社會(huì)生活的各個(gè)方面。1994年，微軟開始進(jìn)入中文軟件市場(chǎng)，微軟的WORD把國(guó)產(chǎn)WPS擠出了市場(chǎng)，繼而Windows中文版又把國(guó)產(chǎn)中文之星擠垮。微軟憑借其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)地位，使國(guó)產(chǎn)的中文信息處理軟件舉步維艱。中文版的Windows、Office等占據(jù)了大部分的中文軟件市場(chǎng)，使中文信息處理逐漸喪失了其特殊地位。

經(jīng)過二三十年的努力，我國(guó)的中文信息處理，包括中文的編碼、字型、輸入、顯示、輸出等的基本處理技術(shù)已經(jīng)實(shí)用化，目前正在逐漸擺脫“字處理”階段，處于向更高級(jí)階段快速發(fā)展的時(shí)期。包括中文的文字識(shí)別機(jī)和手寫文字識(shí)別、語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)言理解和智能接口等技術(shù)的研究已獲得進(jìn)展。中文的全文檢索、內(nèi)容管理、智能搜索、中文和其他文字之間的機(jī)器翻譯等技術(shù)也正在開發(fā)、研制，并取得了較大進(jìn)展，涌現(xiàn)了聯(lián)想、方正、四通、漢王、華建等公司。

隨著中國(guó)加入WTO與世界各國(guó)交流的逐漸擴(kuò)大以及網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代的來臨， 中文信息處理技術(shù)越發(fā)顯得重要，其自動(dòng)化水平的提高，將大大促進(jìn)我國(guó)科技、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，同時(shí)使中華民族的文化在信息時(shí)代得到新的發(fā)展。未來無(wú)疑應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)中文信息處理技術(shù)的研發(fā)投入與政策傾斜。

人類功能基因組學(xué)研究

20世紀(jì)末啟動(dòng)的人類基因組計(jì)劃被公認(rèn)為生命科學(xué)發(fā)展史上的里程碑，其規(guī)模和意義超過了曼哈頓原子彈計(jì)劃和阿波羅登月計(jì)劃。隨著人類基因組、水稻基因組以及其他重要微生物等50多種生物基因組全序列測(cè)定工作的完成，國(guó)際基因組研究進(jìn)入到功能基因組學(xué)新階段。

功能基因組學(xué)已成為21世紀(jì)國(guó)際研究的前沿，代表基因分析的新階段。它是利用結(jié)構(gòu)基因組所提供的信息和產(chǎn)物，發(fā)展和應(yīng)用新的實(shí)驗(yàn)手段，通過在基因組或系統(tǒng)水平上全面分析基因的功能，使生物學(xué)研究從對(duì)單一基因或蛋白質(zhì)的研究轉(zhuǎn)向多個(gè)基因或蛋白質(zhì)同時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的研究，是在基因組靜態(tài)的堿基序列弄清楚之后轉(zhuǎn)入對(duì)基因組動(dòng)態(tài)的生物學(xué)功能學(xué)研究。從1997年迄今已發(fā)表的有關(guān)功能基因組學(xué)的論文數(shù)以千計(jì)，其中不少發(fā)表在《細(xì)胞》《自然》《科學(xué)》等國(guó)際著名刊物上。

目前功能基因組研究的重點(diǎn)集中在四個(gè)方面：一是基因測(cè)序技術(shù)研究。預(yù)計(jì)今后幾年內(nèi)，測(cè)序技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展，特別是有一些重要的改進(jìn)將直接用于功能基因組的研究；二是單核苷多態(tài)性（SNP）以及在此基礎(chǔ)上建立的SNP單體型研究；三是基因組有序表達(dá)的規(guī)律研究。主要包括基因的深入鑒定、基因表達(dá)與轉(zhuǎn)錄組研究、蛋白和蛋白質(zhì)組研究、代謝網(wǎng)絡(luò)和代謝分子研究、基因表達(dá)調(diào)控研究等；四是計(jì)算生物學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)研究。

近幾年來，在國(guó)家“863”計(jì)劃、國(guó)家重大科技專項(xiàng)等的資助下，我國(guó)功能基因組學(xué)研究取得了一系列進(jìn)展。中華民族占世界人口的1／5，有豐富的遺傳疾病家系資源，這是我國(guó)發(fā)展功能基因組研究的有利因素?！笆濉逼陂g，我國(guó)參與國(guó)際蛋白質(zhì)組計(jì)劃、國(guó)際人類基因組單體型圖計(jì)劃，高質(zhì)量按時(shí)完成了項(xiàng)目中所承擔(dān)的21號(hào)染色體區(qū)域的任務(wù)，建立并完善了中華民族基因組和重要疾病相關(guān)基因SNPs及其單倍型的數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，在國(guó)際一流雜志上發(fā)表了一批高水平學(xué)術(shù)論文，申報(bào)了一批國(guó)家專利，收集、保存了一批寶貴的遺傳資源，并初步建立了遺傳資源收集網(wǎng)絡(luò)和資源信息庫(kù)的采集管理系統(tǒng)，組建了一批國(guó)家級(jí)基地，培養(yǎng)了一支隊(duì)伍，建立了一批技術(shù)平臺(tái)。但總體而言，我國(guó)在功能基因組研究及應(yīng)用方面的原始創(chuàng)新成果數(shù)量較少，還不能為醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供足夠的知識(shí)和產(chǎn)品。

未來研究重點(diǎn)包括：

——功能基因組研究。重點(diǎn)開展植物功能基因組研究、人類功能基因組研究和重要病原微生物及特殊微生物功能基因組研究；

——蛋白質(zhì)組學(xué)研究。蛋白質(zhì)組學(xué)是一個(gè)新生領(lǐng)域，目前還處于初期發(fā)展階段，仍有許多困難有待克服。我國(guó)應(yīng)選擇具有特色的領(lǐng)域開展研究；

——生物信息技術(shù)。我國(guó)的研究重點(diǎn)應(yīng)集中在生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建、生物信息的開發(fā)、加工、利用及生物信息并行處理方面；

——生物芯片技術(shù)及產(chǎn)品。通過微加工技術(shù)和微電子技術(shù)在固體芯片表面構(gòu)建的微型生物化學(xué)分析系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞、蛋白質(zhì)、DNA以及其他生物組分的準(zhǔn)確、快速、大信息量的檢測(cè)。常用的生物芯片包括基因芯片、蛋白質(zhì)芯片、生化反應(yīng)芯片和樣品制備芯片等。生物芯片的主要特點(diǎn)是高通量、微型化和自動(dòng)化。我國(guó)生物芯片研究緊跟國(guó)際前沿，它將對(duì)我國(guó)生命科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)診斷、新藥篩選具有革命性的推動(dòng)作用，也將對(duì)我國(guó)人口素質(zhì)、農(nóng)業(yè)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)等作出巨大的貢獻(xiàn)。

專家認(rèn)為，我國(guó)人類功能基因組學(xué)研究的研發(fā)水平比領(lǐng)先國(guó)家落后5年左右， 若能高度重視，充分利用我國(guó)已有的技術(shù)和資源優(yōu)勢(shì)，未來10年我國(guó)可能實(shí)現(xiàn)人類功能基因組學(xué)研究的跨越發(fā)展。

蛋白質(zhì)組學(xué)研究

隨著被譽(yù)為解讀人類生命“天書”的人類基因組計(jì)劃的成功實(shí)施，生命科學(xué)的戰(zhàn)略重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到以闡明人類基因組整體功能為目標(biāo)的功能基因組學(xué)上。蛋白質(zhì)作為生命活動(dòng)的“執(zhí)行者”，自然成為新的研究焦點(diǎn)。以研究一種細(xì)胞、組織或完整生物體所擁有的全套蛋白質(zhì)為特征的蛋白質(zhì)組學(xué)自然就成為功能基因組學(xué)中的“中流砥柱”，構(gòu)成了功能基因組學(xué)研究的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。

目前蛋白質(zhì)組學(xué)的主要內(nèi)容是建立和發(fā)展蛋白質(zhì)組研究技術(shù)方法，進(jìn)行蛋白質(zhì)組分析。為了保證分析過程的精確性和重復(fù)性，大規(guī)模樣品處理機(jī)器人也被應(yīng)用到該領(lǐng)域。整個(gè)研究過程包括樣品處理、蛋白質(zhì)的分離、蛋白質(zhì)豐度分析、蛋白質(zhì)鑒定等步驟。

附圖

自1995年蛋白質(zhì)組一詞問世到現(xiàn)在，蛋白質(zhì)組學(xué)研究得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。我國(guó)的蛋白質(zhì)組研究也在迅速開展，并取得了許多有意義的成果，中國(guó)科學(xué)家已經(jīng)在重大疾病如肝癌，比較蛋白質(zhì)組學(xué)的研究等方面取得了重要成就，在“973 ”計(jì)劃的資助下，我國(guó)已經(jīng)開始了二維電泳蛋白組分離研究、圖像分析技術(shù)和蛋白質(zhì)組鑒定質(zhì)譜技術(shù)研究等。

如何抓住國(guó)際上蛋白質(zhì)組學(xué)研究剛剛啟動(dòng)的時(shí)機(jī)，迅速地進(jìn)入到蛋白質(zhì)組學(xué)研究的國(guó)際前沿，是擺在我國(guó)生命科學(xué)研究發(fā)展方向上的一個(gè)重要課題。

目前我國(guó)在該領(lǐng)域的研發(fā)基礎(chǔ)較好，只比先進(jìn)國(guó)家落后5年左右。 蛋白質(zhì)組學(xué)屬科學(xué)前沿，專家建議結(jié)合我國(guó)現(xiàn)行的基因組研究及其他有我國(guó)特色或優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域開展研究，不要重復(fù)或追隨國(guó)際已有的工作，而應(yīng)走自己的路，未來10年內(nèi)有可能取得重大科學(xué)突破。

生物制藥技術(shù)

生物制藥被稱為生物技術(shù)的“第一次浪潮”，其誘人前景引起了全世界各國(guó)政府、科技界、企業(yè)界的高度關(guān)注。

在過去的30年間，全球生物技術(shù)取得了令人矚目的成就。據(jù)美國(guó)著名咨詢機(jī)構(gòu)安永公司2004年和2005年發(fā)表的第十八和第十九次全球生物技術(shù)年度報(bào)告分析，2003年全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)營(yíng)收達(dá)410億美元。目前已有190余種生物技術(shù)產(chǎn)品獲準(zhǔn)上市，激發(fā)起投資者對(duì)生物技術(shù)股與融資的興趣。

近20年來，我國(guó)醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，據(jù)《中國(guó)生物技術(shù)發(fā)展報(bào)告2004》統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已有25種基因工程藥物和基因工程疫苗，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的上市藥物達(dá)9種，重組人ω－干擾素噴鼻劑2003年4月獲得國(guó)家臨床研究批文，可用于較大規(guī)模高危人群的預(yù)防。但總體上與世界先進(jìn)水平相比還存在很大的差距，醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)品的銷售收入僅占醫(yī)藥工業(yè)總銷售額的7.5％左右。

為加快我國(guó)生物制藥技術(shù)的發(fā)展，今后的研究開發(fā)重點(diǎn)是：

——生物技術(shù)藥物（包括疫苗）及制備技術(shù)。圍繞危害人民健康的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和腫瘤等重大疾病和疑難病癥的防治與診斷，應(yīng)用基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程和酶工程等技術(shù)，開發(fā)單克隆抗體、基因工程藥物、反義藥物、基因治療藥物、可溶性蛋白質(zhì)藥物和基因工程疫苗，拓寬醫(yī)藥新產(chǎn)品領(lǐng)域；

——高通量篩選技術(shù)。目前，國(guó)外許多制藥公司已把高通量篩選作為發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物的主要手段。典型的高通量篩選模式為每次篩選1000個(gè)化合物，而超高通量篩選可每天篩選10萬(wàn)多個(gè)化合物。隨著分析容量的增大，分析檢測(cè)技術(shù)、液體處理及自動(dòng)化、連續(xù)流動(dòng)以及信息處理將成為未來高通量篩選技術(shù)研究的重點(diǎn)；

——天然藥物原料制備。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)人類患有3萬(wàn)多種疾病，其中1／3靠對(duì)癥治療，極少數(shù)人能夠治愈，而大多數(shù)人缺乏有效的治療藥物。以往多用合成藥物，隨著科技的進(jìn)步，人們自我保健意識(shí)增強(qiáng)，對(duì)天然藥物的追求與日俱增。當(dāng)前世界各國(guó)都在加強(qiáng)天然藥物的研發(fā)。

生物信息學(xué)研究

在生命科學(xué)的研究中，以計(jì)算機(jī)為工具對(duì)生物信息進(jìn)行儲(chǔ)存、檢索和分析，對(duì)基因組研究相關(guān)生物信息獲取、加工、儲(chǔ)存、分配、分析和解釋——上世紀(jì)80年代一經(jīng)產(chǎn)生，生物信息學(xué)就得到了迅猛發(fā)展。其研究一方面是對(duì)海量數(shù)據(jù)的收集、整理與服務(wù)；另一方面是利用這些數(shù)據(jù)，從中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律。

具體地講，生物信息學(xué)是把基因組DNA序列信息分析作為源頭， 找到基因組序列中代表蛋白質(zhì)和RNA基因的編碼區(qū)；同時(shí)， 闡明基因組中大量存在的非編碼區(qū)的信息實(shí)質(zhì)，破譯隱藏在DNA序列中的遺傳語(yǔ)言規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，歸納、 整理與基因組遺傳信息釋放及其調(diào)控相關(guān)的轉(zhuǎn)錄譜和蛋白質(zhì)譜的數(shù)據(jù)，從而認(rèn)識(shí)代謝、發(fā)育、分化、進(jìn)化的規(guī)律。另外生物信息學(xué)還利用基因組中編碼區(qū)的信息進(jìn)行蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的模擬和蛋白質(zhì)功能的預(yù)測(cè)，并將此類信息與生物體和生命過程的生理生化信息相結(jié)合，闡明其分子機(jī)理，最終進(jìn)行蛋白質(zhì)、核酸的分子設(shè)計(jì)、藥物設(shè)計(jì)和個(gè)體化的醫(yī)療保健設(shè)計(jì)。

生物信息學(xué)的發(fā)展已經(jīng)將基因組信息學(xué)、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)計(jì)算與模擬以及藥物設(shè)計(jì)有機(jī)地連接在一起，它將導(dǎo)致生物學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多種科學(xué)文化的融合，造就一批新的交叉學(xué)科。

科學(xué)家們普遍相信，本世紀(jì)最初的若干年是人類基因組研究取得輝煌成果的時(shí)代，也是生物信息學(xué)蓬勃發(fā)展的時(shí)代。據(jù)預(yù)測(cè)，到2005年生物信息的全球市場(chǎng)價(jià)值將達(dá)到400億美元。

我國(guó)生物信息學(xué)研究起步較早。20世紀(jì)80年代末，國(guó)內(nèi)學(xué)者就在《自然》上報(bào)道了免疫球蛋白基因超家族計(jì)算機(jī)分析的工作。目前，多家大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)也相繼成立了生物信息中心或研究所，各種原始數(shù)據(jù)庫(kù)、鏡像數(shù)據(jù)庫(kù)和二級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)也已經(jīng)逐步建立，同時(shí)我國(guó)還建立了相關(guān)的工作站和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際主要基因組數(shù)據(jù)庫(kù)及研究中心的網(wǎng)絡(luò)連接，開發(fā)了用于核酸、蛋白結(jié)構(gòu)、功能分析的計(jì)算工具以及蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、并行化的高通量基因拼接和基于群論方法開發(fā)的基因預(yù)測(cè)等多種軟件。中國(guó)學(xué)者還運(yùn)用自主開發(fā)的電腦克隆程序，開展了大規(guī)模EST 數(shù)據(jù)分析，建立了一系列基因組序列分析新算法和新技術(shù)，并在國(guó)內(nèi)外著名科學(xué)雜志上發(fā)表了一系列論文，取得了引人注目的進(jìn)展，尤其在人類基因組基因數(shù)目的預(yù)測(cè)上獲得了與目前的實(shí)驗(yàn)事實(shí)相當(dāng)吻合的結(jié)果，在國(guó)際上獲得普遍認(rèn)可。

農(nóng)作物新品種培育技術(shù)

最近幾年，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)生的巨大影響，已引起各國(guó)政府和科學(xué)家的高度重視。農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域研究中最活躍的是育種技術(shù)——應(yīng)用現(xiàn)代分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行品種改良，創(chuàng)造更加適合人類需要的新物種，獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲害新品種。這使得新品種層出不窮，品種在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)中的貢獻(xiàn)率將由現(xiàn)在的30％提高到50％。國(guó)際水稻研究所已經(jīng)培育出每公頃7500公斤的超級(jí)水稻，非洲培育出增產(chǎn)10倍的超級(jí)木薯。

我國(guó)該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和高技術(shù)研究取得了一批創(chuàng)新成果：如植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)、細(xì)胞培育技術(shù)、秈稻的全基因組測(cè)序、花粉管通道轉(zhuǎn)基因方法等，使研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物新品種成為現(xiàn)實(shí)和可能。目前，已培育出畝產(chǎn)達(dá)到807.4公斤的超級(jí)雜交稻；2004年轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的種植面積已占全國(guó)棉花種植面積的50％左右；利用細(xì)胞工程技術(shù)培育的抗白粉病、赤霉病和黃矮病等小麥新品種已累計(jì)推廣1100多萬(wàn)畝；植物組織培養(yǎng)和快繁脫毒技術(shù)在馬鈴薯、甘蔗、花卉生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用。

專家認(rèn)為，我國(guó)農(nóng)作物新品種培育的研發(fā)基礎(chǔ)較好，整體科研技術(shù)與國(guó)外處于同等水平，只要充分利用資源，發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，很可能在該領(lǐng)域取得突破。

納米材料與納米技術(shù)

納米科技是上世紀(jì)末才逐步發(fā)展起來的新興科學(xué)領(lǐng)域，它的迅猛發(fā)展將在21世紀(jì)促使幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生一場(chǎng)革命性的變化。納米材料是未來社會(huì)發(fā)展極為重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，許多科技新領(lǐng)域的突破迫切需要納米材料和納米科技支撐，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)提升也急需納米材料和技術(shù)的支持。

近年來，科技強(qiáng)國(guó)在該領(lǐng)域均取得了相當(dāng)重要的進(jìn)展。

在納米材料的制備與合成方面，美國(guó)科學(xué)家利用超高密度晶格和電路制作的新方法，獲得直徑8nm、線寬16nm的鉑納米線；法國(guó)科學(xué)家利用粉末冶金制成了具有完美彈塑性的純納米晶體銅，實(shí)現(xiàn)了對(duì)納米結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)過程中的形狀、尺寸、生長(zhǎng)模式和排序的原位、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；德國(guó)科學(xué)家巧妙地利用交流電介電泳技術(shù)，將金屬與半導(dǎo)體單壁碳納米管成功分離；日本用單層碳納米管與有機(jī)熔鹽制成高度導(dǎo)電的聚合物納米管復(fù)合材料。

在納米生物醫(yī)學(xué)器件方面，科學(xué)家用特定的蛋白質(zhì)或化合物取代用硅納米線制成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極用以診斷前列腺癌、直腸癌等疾病，成百倍地提高了診斷的靈敏度。另外，納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)應(yīng)用、納米電子學(xué)、納米加工、納米器件等方面也有新進(jìn)展。與此同時(shí)，國(guó)外大企業(yè)紛紛介入，推動(dòng)了納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。

當(dāng)前納米材料研究的趨勢(shì)是，由隨機(jī)合成過渡到可控合成；由納米單元的制備，通過集成和組裝制備具有納米結(jié)構(gòu)的宏觀試樣；由性能的隨機(jī)探索發(fā)展到按照應(yīng)用的需要制備具有特殊性能的納米材料。

納米材料和技術(shù)很可能在以下四個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用上有所突破：一是IT產(chǎn)業(yè)（芯片、網(wǎng)絡(luò)通訊和納米器件）；二是在生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用納米生物傳感的早期診斷和治療，到2010年將給人類帶來新的福音；三是在顯示和照明領(lǐng)域的應(yīng)用已有新的進(jìn)展，納米光纖、納米微電極等已產(chǎn)生極大影響；四是納米材料技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合，在基因修復(fù)和標(biāo)記各種蛋白酶等方面蘊(yùn)育新的突破，預(yù)計(jì)2010年納米技術(shù)對(duì)國(guó)際GDP的貢獻(xiàn)將超過2萬(wàn)億美元。

我國(guó)納米材料研究起步較早，基礎(chǔ)較好，整體科研水平與先進(jìn)國(guó)家相比處于同等水平，部分技術(shù)落后5年左右。目前有300多個(gè)從事納米材料基礎(chǔ)研究和應(yīng)用的研究單位，并在納米材料研究上取得了一批重要成果，引起了國(guó)際上的廣泛關(guān)注。據(jù)英國(guó)有關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)提供的調(diào)查顯示，我國(guó)納米專利申請(qǐng)件數(shù)排名世界第三位。

國(guó)內(nèi)目前已建成100多條納米材料生產(chǎn)線，產(chǎn)品質(zhì)量大都達(dá)到或接近國(guó)際水平。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的差距一是在納米材料制備與合成方面尚處于粗放階段，缺乏應(yīng)用目標(biāo)的牽引，集成不夠；二是納米材料計(jì)量、測(cè)量和表征技術(shù)明顯落后于國(guó)外，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試樣和標(biāo)準(zhǔn)方法的建立重視不夠，對(duì)表征手段的建立投資不足；三是納米材料的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和開發(fā)研究出現(xiàn)脫節(jié)，納米材料研究缺乏針對(duì)性；四是學(xué)科交叉、技術(shù)集成不夠。

鏈接：

信息技術(shù)正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性變革

目前，信息技術(shù)正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性的變革，在信息器件向高速化、微型化、一體化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的同時(shí)，軟件和信息服務(wù)成為發(fā)展重點(diǎn)。大規(guī)模集成電路正快速向系統(tǒng)芯片發(fā)展；移動(dòng)通信技術(shù)正在向第三代、第四展，將提供更優(yōu)質(zhì)、更快速、更安全的服務(wù)，并帶來巨大的經(jīng)濟(jì)利益；電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三網(wǎng)融合趨勢(shì)進(jìn)一步加快，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)成為世界關(guān)注的重點(diǎn)；全球化的信息網(wǎng)絡(luò)將像電力、電話一樣為社會(huì)公眾提供各種信息服務(wù)，越來越深刻地改變著人們的學(xué)習(xí)、工作和生活方式，也將對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)生重大影響。

微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展方興未艾，極有可能引發(fā)新一輪產(chǎn)業(yè)革命。

大顯神通的新材料

高性能結(jié)構(gòu)材料是具有高比強(qiáng)度、高比剛度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的材料，對(duì)支撐交通運(yùn)輸、能源動(dòng)力、電子信息、航空航天以及國(guó)家重大工程起著關(guān)鍵性作用。

新型功能材料是一大類具有特殊電、磁、光、聲、熱、力、化學(xué)以及生物功能的材料，是信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)和國(guó)防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料。當(dāng)前國(guó)際上功能材料及其應(yīng)用技術(shù)正面臨新的突破，諸如信息功能材料、超導(dǎo)材料、生物醫(yī)用材料、能源材料、生態(tài)環(huán)境材料及其材料的分子、原子設(shè)計(jì)正處于日新月異的發(fā)展之中。

信息功能材料發(fā)展的重點(diǎn)是磁性材料、電子陶瓷材料、壓電及光電(磁)晶體、高性能封裝材料等方面。超導(dǎo)材料的主要特征是零電阻和排磁通效應(yīng)，是20世紀(jì)留給人類開發(fā)核聚變能、高效運(yùn)輸工具、低耗傳輸電能和精密探測(cè)器件的新型功能材料。