醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專(zhuān)業(yè)生物信息學(xué)課程教學(xué)論文

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摘要：結(jié)合近年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專(zhuān)業(yè)本科開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)課程的必要性以及在教學(xué)過(guò)程中的體會(huì)進(jìn)行了初步探討，具體闡述了在教學(xué)內(nèi)容安排和教學(xué)方法設(shè)計(jì)上的經(jīng)驗(yàn)與認(rèn)識(shí)，為該專(zhuān)業(yè)生物信息學(xué)課程建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)；生物信息學(xué)；課程教學(xué)

近年來(lái)，生物信息學(xué)在各醫(yī)藥院校越來(lái)越受到重視，多所院校相繼在研究生教學(xué)中開(kāi)設(shè)了生物信息學(xué)課程[1]。而對(duì)于醫(yī)學(xué)本科層次是否需要開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)課程這一問(wèn)題，雖然目前各方面的觀點(diǎn)不一，但是已經(jīng)有一些院校開(kāi)始進(jìn)行嘗試。目前醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專(zhuān)業(yè)（五年制，畢業(yè)時(shí)授予醫(yī)學(xué)學(xué)士學(xué)位）已調(diào)整為醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專(zhuān)業(yè)（四年制，畢業(yè)時(shí)授予理學(xué)學(xué)士學(xué)位），而生物信息學(xué)作為一門(mén)新課程，在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)（技術(shù)）專(zhuān)業(yè)學(xué)生培養(yǎng)中的作用正日益受到關(guān)注，逐步被某些院校選擇作為必修課或者選修課。

一、開(kāi)設(shè)課程的必要性

空前繁榮的生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)的產(chǎn)出，及其蘊(yùn)含的重大生命奧秘的揭示，將決定現(xiàn)代生命科技和醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)研發(fā)的高度，決定人們對(duì)疾病的認(rèn)識(shí)和掌控能力，也將對(duì)主導(dǎo)生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理、注釋、分析全過(guò)程，解決生命密碼的關(guān)鍵手段———現(xiàn)代生物信息學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[2]。對(duì)于醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生而言，通過(guò)學(xué)習(xí)生物信息學(xué)，從而掌握利用各種網(wǎng)絡(luò)信息資源來(lái)檢索和獲取生物信息數(shù)據(jù)，并選擇和使用各種生物信息學(xué)軟件來(lái)分析數(shù)據(jù)。在當(dāng)今大數(shù)據(jù)時(shí)代，這方面的知識(shí)和技能的培養(yǎng)對(duì)于醫(yī)學(xué)生今后從事醫(yī)學(xué)科研工作是非常重要的。因此，在醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生中開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)課程非常必要。我校從2010年開(kāi)始將生物信息學(xué)設(shè)置為研究生教學(xué)的必修課；從2013年開(kāi)始在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專(zhuān)業(yè)中開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)選修課，自2015年開(kāi)始轉(zhuǎn)為醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專(zhuān)業(yè)。在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專(zhuān)業(yè)中開(kāi)設(shè)生物信息學(xué)課程，能夠?yàn)樵搶?zhuān)業(yè)學(xué)生的臨床和科研方面的素質(zhì)積累提供必要的支持，更重要的是增強(qiáng)了在醫(yī)學(xué)和信息科學(xué)交叉領(lǐng)域解決問(wèn)題的技能，其意義幾乎等同于在研究生教學(xué)中的設(shè)課意義。

二、教學(xué)內(nèi)容的安排

醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)任務(wù)非常緊張，幾乎將原來(lái)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專(zhuān)業(yè)前八個(gè)學(xué)期（最后兩個(gè)學(xué)期為實(shí)習(xí)階段）課程壓縮到六個(gè)學(xué)期來(lái)完成，學(xué)生學(xué)習(xí)壓力可想而知。我校為了減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，各課程的課時(shí)數(shù)都比醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專(zhuān)業(yè)有所減少。但生物信息學(xué)并未改變，仍然為16學(xué)時(shí)。為了在較短的學(xué)時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的最大化，我們結(jié)合該專(zhuān)業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)和需求，將授課內(nèi)容分為理論課和實(shí)踐課兩部分，實(shí)踐課不占學(xué)時(shí)。理論課主要介紹基本的生物信息學(xué)理論、資源和數(shù)據(jù)的獲取、分析方法和工具的使用；實(shí)踐課則通過(guò)布置作業(yè)，課后上機(jī)操作來(lái)解決問(wèn)題。理論課主要內(nèi)容包括：生物信息學(xué)導(dǎo)論、DNA測(cè)序技術(shù)、序列的獲取、雙序列比對(duì)、多序列比對(duì)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析和預(yù)測(cè)共計(jì)六個(gè)專(zhuān)題。實(shí)踐課主要內(nèi)容包括：cDNA及基因組參考序列的獲取；常見(jiàn)序列格式的釋義與轉(zhuǎn)換；雙序列比對(duì)（局部比對(duì)）；多序列比對(duì)（全局比對(duì)）；蛋白質(zhì)綜合信息查詢(xún)；蛋白質(zhì)基本性質(zhì)、疏水區(qū)、亞細(xì)胞定位、信號(hào)肽、跨膜區(qū)、模體及結(jié)構(gòu)域分析與二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)；蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)。在理論課實(shí)施過(guò)程中，注重將與生物信息學(xué)相關(guān)的生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)前沿的一些最新進(jìn)展和最新成果引入理論知識(shí)講授中，讓學(xué)生在有限學(xué)時(shí)內(nèi)能夠進(jìn)一步認(rèn)識(shí)生物信息學(xué)的內(nèi)涵和課程的價(jià)值，追蹤前沿學(xué)科的動(dòng)態(tài)，開(kāi)拓視野。

三、教學(xué)方法的設(shè)計(jì)

生物信息學(xué)涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，交叉性強(qiáng)，在較短的學(xué)時(shí)內(nèi)學(xué)好這門(mén)課程的難度很大。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與教學(xué)內(nèi)容和手段關(guān)系密切，除了精心選擇教學(xué)內(nèi)容外，教學(xué)方法上也有很多需要革新乃至創(chuàng)新的地方。在教學(xué)過(guò)程中，我們形成了頗具特色的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，由授課教師獨(dú)創(chuàng)的授課———實(shí)踐———演示（Teaching-Practicing-Showing，TPS）教學(xué)模式已應(yīng)用于教學(xué)。TPS教學(xué)模式著力于以實(shí)際問(wèn)題為引線，將理論授課與上機(jī)實(shí)踐有機(jī)地融為一體，逐步介紹生物數(shù)據(jù)分析的各項(xiàng)技能，并指導(dǎo)學(xué)生將其融會(huì)貫通以真正掌握相關(guān)的基本方法與常用工具。首先，在教學(xué)內(nèi)容上引入具體實(shí)例來(lái)進(jìn)行教學(xué)，比如講解生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)（Gene、Nucleotide、UniProt、PDB等）時(shí)，通過(guò)給出檢索某個(gè)人類(lèi)疾病基因數(shù)據(jù)的例子來(lái)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)的使用方法。課堂上教學(xué)實(shí)例的設(shè)計(jì)需要任課教師在備課時(shí)投入大量精力來(lái)完成，還需要教師具備多學(xué)科交叉的知識(shí)。教學(xué)實(shí)踐表明，與醫(yī)學(xué)相關(guān)的生物信息學(xué)分析實(shí)例可以讓學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)該課程的作用，大幅度提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。此外，課堂教學(xué)手段也應(yīng)該豐富多彩，多媒體教學(xué)中可以充分使用圖片、動(dòng)畫(huà)等元素。其次，舉例分析時(shí)可以進(jìn)行一定的現(xiàn)場(chǎng)演示，比如講解檢索Unigene數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)可以一邊上網(wǎng)演示一邊解釋說(shuō)明。

四、考核方式的變革

生物信息學(xué)作為選修課，既要遵循學(xué)校相關(guān)的考試制度，也要通過(guò)對(duì)考試方式的變革來(lái)提高考試效果。我們將理論考核與學(xué)生的實(shí)踐能力考核聯(lián)系起來(lái)，結(jié)合學(xué)生課外實(shí)踐任務(wù)的完成情況和開(kāi)卷考試成績(jī)進(jìn)行綜合評(píng)定。在課程中安排一次課外實(shí)踐任務(wù)，要求每位學(xué)生獨(dú)立完成相關(guān)分析并提交書(shū)面分析報(bào)告，該部分占考核成績(jī)的20%。具體內(nèi)容為自行選擇一個(gè)人類(lèi)細(xì)胞外功能蛋白：1.利用ClustalX對(duì)各物種參考蛋白序列進(jìn)行多序列比對(duì)（輸出PS格式結(jié)果）；2.分析分子量、等電點(diǎn)、分子式、穩(wěn)定性、親疏水性及亞細(xì)胞定位；3.預(yù)測(cè)二級(jí)結(jié)構(gòu)并模擬三維結(jié)構(gòu)。課程結(jié)束后進(jìn)行開(kāi)卷考試，內(nèi)容包括基礎(chǔ)知識(shí)和綜合分析，盡量采取靈活的出題方式，并控制題量，該部分占考核成績(jī)的80%。近年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐表明，這種綜合評(píng)定的方式能夠反映學(xué)生對(duì)該課程的掌握程度，體現(xiàn)學(xué)生利用生物信息學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

五、展望

實(shí)踐表明，生物信息學(xué)課程教學(xué)能夠給學(xué)生提供所需要的生物信息學(xué)知識(shí)和技能，但是在教學(xué)內(nèi)容安排、教學(xué)方法設(shè)計(jì)、教學(xué)手段使用和教學(xué)效果評(píng)價(jià)等諸多環(huán)節(jié)都需要進(jìn)一步探討。在這個(gè)過(guò)程中，我們既需要吸收傳統(tǒng)教學(xué)模式中的優(yōu)點(diǎn)和精髓，做到嚴(yán)謹(jǐn)和切合實(shí)際，又需要更新教學(xué)理念，突出醫(yī)學(xué)特色，大膽嘗試新的教學(xué)方法和手段，最終形成本課程別具一格的教學(xué)特色。

作者:倫永志 單位:大連大學(xué)

參考文獻(xiàn)

[1]李曦，顏晗.淺談醫(yī)學(xué)研究生的生物信息學(xué)教學(xué)[J].亞太教育，2015，28（2）：112+111.

[2]李霞，雷健波.生物信息學(xué)（第二版）[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2015：1-11.