時間：2023-08-20 15:01:06
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇生物科學研究的基本思路，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：實驗探究 誤區 探析
新課程倡導探究性學習，主要是為了促進學生學習方式的轉變，使學生能夠主動地獲取科學知識，體驗科學研究的過程，掌握科學方法，理解科學本質，并形成一定的科學探究能力，培養學生的科學態度，情感與價值觀，發展創新精神。而探究性實驗是實現這些目標的最佳途徑，但是實驗探究在實際教學中常常不盡如人意，下面我就實驗探究中常出現的誤區做一簡要探析。
一、輕視生物科學發展史教學，忽視對學生科學態度的培養
生物學發展史本身就是一部科學探究的歷史，生物學史上許多重大發展，都閃爍著科學家智慧的光芒。每一個發展都經過科學家周密的實驗、細致的觀察和分析、嚴密的推理和驗證過程等。每一項重大發現，都是各種科學研究方法綜合運用的結果。直到今天，他們創造的科學研究方法和理論，仍然影響著生物學科的發展。如生物科學發展史中有著許多諸如孟德爾遺傳規律、光合作用過程的發現、生長素的發現等典型科學探究范例。另外，通過對科學史學習，可以再現生物學家的實驗設計和操作，讓學生親身體驗和感受科學的探究過程，這有助于學生了解實驗設計的基本思路，掌握科學研究的一般方法，養成正確的科學態度，使學生在“學科學，做科學”的實驗中逐步形成科學的思維和方法以及科學探究的能力。但是，在實際教學中生物科學史的學習常被“一讀了事”“一講了之”，沒有發揮其應有的教育教學功能。
二、只注重探究模式，常忽視探究內涵
在探究性教學中，教師往往偏重于把概而全的探究模式（發現和提出問題、提出假設、實驗設計、實施實驗、分析得出結論）教給學生，對于模式中每一部分的具體細節則不引導學生作進一步探討。譬如，只滿足于提出一個問題，不探討問題提出的依據，不探討問題是否最合適于學生，是否有利于實施探究；只滿足于提出一個假設，不探討提出的假設與提出的問題是否相對應，是否是最適當的；只滿足于是否考慮單因子變量的設計，不探討單因子變量的合適性，實驗材料的選擇是否科學經濟實用；只滿足于按實驗程序獲得一個結果，不探討結果出現差異的原因是否科學合理；只滿足于解決教材表面的知識，不探討解決問題時產生的新問題等。因此，只有抓住實驗探究的內涵和實質，才能讓學生理解和掌握科學研究的方法，培養學生的科學素養，提高學生的綜合素質。
三、不注重對探究活動中“度”的把握
（一）不能把握探究活動的梯度
教師在引導學生設計和組織實驗探究活動時，安排的活動內容沒有充分考慮學生的心理特點和接受能力，沒有按照學生能力發展的水平和需要，沒有結合探究內容的不同側重面，按由易到難、由點到面的梯度在教學活動中循序展開，致使探究活動思路不清晰，目的不明確，影響了探究的進度。
（二）不能把握探究活動的密度
教師為了高效率地完成實驗探究教學，根據實驗內容安排了許多探究活動，如觀察與思考、實驗與探究、數據處理與分析、進一步探究等，致使課內時間緊張，結果使探究活動的密度過大，超過了學生的接受能力，影響了探究的質量。
（三）不能把握探究活動的力度
在教學中，教師對引導設計和組織的探究活動沒有精心策劃，胸中無數，設計的活動缺乏吸引力和感染力，無法激起學生的學習興趣，導致課堂探究活動缺少活力，死氣沉沉，不能很好地挖掘學生的潛力，激起他們的創新靈感，拓展他們的思維和視野，影響了探究的熱度和深度。
（四）不能把握探究的速度
教師在組織和指導探究活動中對學生的實際情況了解不夠，對不同班級、同一班級的不同學生同標準對待，不注意把握探究活動的節奏，只是一味快速地按程序進行教學活動。沒有留給學生小組交流的空間，讓他們充分進行思考傾聽發言再傾聽思索表達的思維訓練；沒有留給學生活動的空間，讓他們有自由展現的時間，體會和體驗探究的艱辛和快樂，掌握探究的基本程序和過程，同時獲得探究的方法和策略；沒有留給學生總結評價的空間，讓他們發表自己的見解并被認可，并獲得愉快而積極的心理體驗和成功感，影響了探究理念的落實。
四、重過程、輕結果或重結果、輕過程
在實驗探究中，教師為了彰顯新課程理念，產生了“重過程，輕結果”的思想，認為要想探究，只要注重實驗過程，結果對錯無關緊要。其實，過程和結果存在著辯證關系，嚴謹的探究過程，是獲得正確結果的保證，并由此結果引出科學的結論。反之“重結果，輕過程”，把生物實驗教學作為一種實驗技能的訓練，而忽視了它作為一種科學研究方法的重要價值，過分強調實驗技能的熟練化，并且把生物實驗視為理論教材，是為驗證理論知識而設置的，重結果，輕過程，追求結果的一致性和唯一性。其實，這是和新課程理念相悖的。事實上，實驗功能的體現，不僅僅在于獲得所謂的“正確”的實驗結果，更重要的使學生經歷和體驗獲得實驗結果的探索過程。學生只有親身經歷了這樣的過程，才能對什么是科學、什么是科學實驗有較為深刻的理解，才能在這樣的過程中受到科學過程和科學方法的訓練，形成科學的態度、情感和價值觀。另外，實驗后對實驗結果的處理和分析也是非常必要的，不管實驗是成功還是失敗。通過對結果的分析，我們會發現實驗過程不科學、不合理的地方并加以改進，使實驗過程更加科學嚴謹，這樣就更有利于培養學生科學思維的方法和求真務實的科學精神。因此，在探究實驗中應過程和結果并重。
以上是我對實驗探究性教學中常存在誤區的粗淺認識，為的是在實際教學中引起同行們足夠的重視并注意克服，使實驗探究從探索走向完善，從完善走向成熟。
參考文獻：
[1]王洪賓，王玉江.高中生物教材中生物學史教育例析 [J].中學生物教學，2010（1-2）：51-52.
關鍵詞：初中生物；實驗教學；方法探究
【中圖分類號】G633.91
實驗教學是初中生物學科教學的組成部分，是培養學生實踐、創新能力及提高生物科學素養的重要途徑。隨著教育思想的轉變和新課程改革的展開，為整體推進素質教育，全面提高國民素質和民族創新能力，必須改進生物實驗教學，培養學生的實踐能力和科學態度。下面結合教學實踐談談改進生物實驗教學的思路。
一、改進實驗教學模式
以往的實驗教學的模式是學生模仿教師的演示或課本上的步驟按部就班地操作。實驗結束后，教師提出一些類似的問題讓學生思考，學生實驗似乎得到了預期的效果。但實驗材料是如何選擇的，實驗為何這樣設計等，學生沒時間也沒機會去思考、討論，對學生科學方法、創新精神和實踐能力的培養沒有體現在實驗過程中。因此，必須改革傳統的實驗教學模式。
以課本中學生實驗為載體，深入分析實驗設計思想，進行科學方法訓練，不僅要讓學生動手做，更要讓學生思考為什么這樣做。在實驗前應引導學生從以下幾方面分析：該實驗的目標是什么？教材選用了什么試驗材料？其他材料可替代嗎？教材是如何設計該實驗的？為何這樣設計？有無其他方法？可以怎樣改進？通過這樣的分析、思考，學生就理解了科學研究的方法和實驗設計的基本原則。這樣的實驗操作就不是機械模仿，而是有目的地動手和動腦結合的過程。實驗結束后，再組織學生討論實驗現象以及根據實驗現象可以做出什么結論、如何驗證等等，使科學方法的訓練始終貫穿于各實驗課的教學之中。
二、開發實驗教學資源
積極開發和有效利用課程資源是生物新課程實施的重要保障，實驗教學是生物課程改革的重要環節，也是落實課程目標，全面提高學生科學素養的重要途徑。首先，針對教材內容補充實驗。現行初中生物教材中有許多知識內容由于沒有適當的實驗而使學生的學習感到困難，設計補充一些實驗可降低難度，加深學生對某些知識理解。其次，針對疑難實驗加以改進。例如：對某些生物實驗條件不易控制，或存在某種干擾而無法演示；實驗效果不佳；實驗所需時間太長；實驗時動態變化太快或太慢無法及時看到實驗過程，可以通過多媒體技術進行情景創設，實驗過程的模擬，實驗現象的動態分析。另外，重視小實驗的開發。生物教學中有許多課外小實驗、小制作，如果教師引導得當，學生主動去做會獲得意想不到的效果；這些課外小實驗、小制作既具有器材簡單易得、現象明顯、節約、安全等優點，又具有良好的教學功能和教學效果，是當今實驗教學改革的重要方向（例如：制作動植物細胞模型等），新課程標準強調生物實驗的探究活動，要求為學生創造動手做實驗的機會。因此，生物教師和實驗室人員應結合教材內容因地制宜地積極開發生物教學中的課外小實驗、小制作。
三、鼓勵學生自行設計實驗
鼓勵學生自行設計實驗，可以促使學生對實驗材料的選擇、實驗假設，實驗設計和得出結論等科學研究的一般方法的理解和應用。如在“觀察唾液淀粉酶對淀粉的消化作用”的實驗中，教材設計了清水和唾液的相互對照，學生“照方抓藥”，不難看到明顯的實驗現象。但在實驗中，學生常常忽視對照原則：即兩支試管中糨糊的量完全相等，一支試管中加入清水的量和另一支試管中加入的唾液的量完全相等。加入的時間完全相同；同時堵住試管口，輕輕振蕩，兩試管同時各滴人兩滴碘液，觀察比較哪支試管里的糨糊變色。事實上，有的學生用相互對照的兩支試管做這個實驗，實驗不同步，甚至先后做，液體的總量不等，甚至相差一倍；表面上也觀察到明顯的實驗現象，實際上這樣操作既缺乏嚴謹的科學態度，又沒有確保兩支試管中除一支試管中是清水，另一支試管中是唾液”這一因素外，其他因素完全相同。因此作出的實驗結論是不科學的。教學實踐表明，此實驗若改為學生自行設計的實驗，學生在操作時“心中有數”，實驗操作就更科掌嚴謹了。“探究種子的成分”、“探究根是否具有向地生長的特性”、“綠葉在光下制造淀粉”等實驗都可改為學生自行設計的實驗。
四、加強生物實驗教學與信息技術整合
現代信息技術的快速發展和網絡技術的廣泛應用給生物實驗教學帶來了深刻的變革，生物教師應創造條件，加強生物實驗教學與信息技術的整合。首先，重視將信息技術應用到生物實驗室，加快生物實驗軟件和實驗教學多媒體課件的開發。多媒體課件具有表現力強、交互性好、信息量大等優點，有利于創設形象、生動的生物實驗教學情景，模擬那些復雜或不安全的實驗過程，激發學生的實驗探究興趣。其次，要抓好生物實驗教學的網絡資源建設。教師應當積極參與本校校園網的建設，不斷補充生物實驗教學研究最新成果的有關信息，豐富校園網上的生物實驗教學資源，為學生創設基于網絡下的自主學習環境，讓學生學會獨立學習和合作學習。
五、創造寬松和諧的實驗氛圍
【關鍵詞】實驗；生物；教學
生物學是一門以實驗為基礎的學科，實驗教學在課堂教學中占有極其重要的地位。課堂演示實驗教學是教師用演示的方法，結合課堂教學進行的生物學實驗，是一種直觀教學手段。通過演示實驗可以幫助學生形成生物學概念，進一步理解和掌握生物學知識。通過課堂演示實驗，教師可以更為形象地講解生物學概念、現象和規律等；學生可以培養自身的觀察力、注意力和思維能力等。中學生物學的教學內容是比較復雜和抽象的，對于初中學生來說，對于一些直觀性的知識比較容易掌握。
因此，教師結合課堂演示實驗來講授新知識或復習舊知識，學生就更容易接受和掌握有關知識。另外，通過演示實驗，還可以使學生認識各種實驗儀器并能正確、規范地使用，在以后的學生實驗中，能夠獨立、高質量地完成各個實驗。所以，演示實驗是中學生物教學中不可缺少的直觀教學手段之一。
一、中學生物演示實驗教學的現狀
生物學科主要研究是生物的生命現象及其規律，在初中生物教材中，幾乎每節課都穿插了實驗內容，目的是通過實驗使學生深刻地掌握生物學知識和提高學生實驗能力。但在實際教學過程中，有些教師并不能很好地運用這一直觀教學手段。一方面，由于實驗條件的限制，特別是一些農村中學，在實驗室的設備配置和規范管理方面都比較落后，因此，在教學帶來了一定的限制，使教師“心有余而力不足”。另一方面，有些教師對這一極為有效的教學手段認識不夠，從而忽略了演示實驗的優越性。我校在這方面做的還是很到位的，花巨資添置各種必備的實驗設備和實驗用品，以滿足教學要求；我校教師在教學中，對教材上的每個演示實驗（對于一些有條件限制的實驗做了適當地改進）在課堂上都一一加以演示，以調動學生學習興趣。
二、課堂演示實驗教學的藝術性
在初中階段所涉及到演示實驗一般都比較簡單，可塑性較強。在教學過程中根據課堂演示實驗內容的特點不同，教學方式可做相應的改變。
1、驗證式實驗――先授課后實驗。
例如，講授“食物中的營養成分”時，教師可先列舉一些生活實例，啟發學生思考、討論食物中可能具有的某些成分。在學生思考、討論并獲得一定知識的基礎上教師再通過演示實驗，一一加以驗證。實驗中，學生們發現加熱干燥的小麥種子后在試管內壁有水珠生成，擠壓花生的一片子葉會在白紙上留下油漬，等等。通過這些現象，使學生從感性認識上升到理性認識。
2、同步式實驗――邊授課邊實驗。
在“顯微鏡構造”的教學過程中，教師可利用顯微鏡實物，按照一定的順序（從上至下或分光學系統和機械系統），對顯微鏡各部分的結構和其功能一一進行講解。這樣，可使學生直觀、形象和深刻地掌握顯微鏡各部分結構名稱和作用。
3、探索式實驗――先實驗后講授。
例如，探究“魚鰭在游泳中的作用”中，先讓學生觀察活鯽魚在水中的運動狀態，然后分別剪掉它們的胸鰭、背鰭和尾鰭，再讓學生觀察其運動狀態的變化。學生們看到剪掉背鰭的魚會失去平衡而側翻，剪掉胸鰭的魚只能向前游動而不會轉彎，剪掉尾鰭的魚游動速度明顯減慢、身體搖擺不定。通過這些直觀現象使學生極為容易地掌握魚鰭在游泳中的作用，教師在加以講解，進一步加深了學生的印象。
三、課堂演示實驗教學的意義
1、充分調動學生學習興趣，活躍課堂氣氛。
課堂演示實驗教學通過看得見、感受得到的現象，使學生在良好的情緒狀態中學習，很容易調動學生的學習興趣。在良好的學習氛圍中，學生由被動學習變為主動學習，由“要我學”轉變為“我要學”。興趣是學習最好的老師，學生的學習積極性一旦被調動，接受知識的能力就會大大提高。
2、加快學習速度，提高學習效率。
科學研究表明，人們從語言形式獲得的知識大約能夠記憶15％，而同時運用視覺、聽覺則可接受知識的65％左右。因此，通過課堂演示實驗講授生物學知識，能使學生的學習走近路，走直路，用較少的時間獲得更多的知識，從而，加快學習速度，提高學習效率。
3、傳授學生生物實驗技能和實驗方法。
關鍵詞:多媒體技術 科學史 探究 科學素養
在科學教學中,利用生物科學史是一個重要的教學手段,其滲透模式為:背景思想實驗歸納總結。該模式的主要特點是:在傳授生物科學知識時,注重歷史性的探討,重視闡明科學家的科學思想和科學方法,注重科學與社會的相互聯系和相互影響,注重自然科學與其他學科的聯系。教材中的某些基本原理、概念和規律等知識,雖然對教師是已知的,但是這些結論對學生來說是未知的,如何把這類課題設計成讓學生再創造和再發現的過程呢?
浙教版科學八年級上“神奇的激素”的知識點在初中科學生物部分中占相當重要的作用,然而,在教學中,植物生長激素發現史中精妙絕倫的經典實驗卻往往被認為只是展示知識的一種形式,它的其他功能卻不被重視了。其實,植物生長激素的發現史不僅展示了知識的發生過程,而且還能幫助學生深刻理解知識、理解科學的本質。
這節課,可以將探究性學習的教學方法融合其中。以問題為中心、以思維訓練為基準、以科學史實為背景、以生動形象多媒體信息技術為手段,利用圖片、動畫模擬實驗現象,創設情景讓學生重走科學家探究之路,體驗科學家發現問題、解決問題、深化認識的過程,并讓學生歸納科學實驗設計的基本思路,使學生初步掌握科學研究的方法和過程,利用科學史的“故事性”,能有效地提高學生的學習興趣;利用科學家實驗的“探究性”重溫先人勇于探索的過程,能有助于培養學生實事求是的科學態度和堅忍不拔的科學精神。也使新課程中要求“倡導探究性學習”和“提高生物科學素養”的基本理念得到體現。
這一節課的具體實施過程:
(一)創設情境,強化學生的直觀感覺,提出問題
師:展示一段放在窗口的盆栽視頻
你看到過這種現象嗎?它的生長有什么特點?關于這個現象你想知道什么?從植物最基本的生命活動現象――向光性角度入手,引出這節課研究的角度――向光性的研究。
有些演示實驗,我們一般只能看到其最后的結果,而形成結果的原理卻很難反映,給學生帶來了一定困難。通過展示植物向光生長的快速鏡頭視頻,整個過程都暴露在學生的視野范圍內,加深了感知程度,提高了學生動態思維的能力。
(二)模擬向光性實驗,顯示實驗的中間過程,探究植物為什么總彎向光源生長
師:那么,科學家是怎樣設計實驗來探索發現的呢?今天我們要學習、模仿科學家設計實驗的方法,爭取自己也能創造性地設計實驗,探究植物向光生長的奧秘。
活動1:動畫模擬達爾文向光性實驗
兩株完全相同的胚芽鞘在暗室中,然后其中一株接受單側光照射,一株接受垂直光照射,另一株沒有光照。
生:描述實驗現象,得出結論一――光不影響胚芽鞘的生長,只是影響其生長的方向。
師:(引導討論)本實驗的變量是什么?該實驗設計是否符合科學實驗的設計原則?設計上有什么優點和不足?
生:討論得出――本實驗的變量是單側光照,在實驗設計中,應遵循了控制單一變量、設計對照實驗等原則。
過渡:那么,你認為胚芽的這種向光彎曲生長可能與胚芽的哪一部分有關呢?
活動2:小組討論后寫下你的猜測,并設計實驗方案。
過渡:我們是這樣猜想的,那么達爾文是怎么想的?他的向光性實驗又是怎樣做的呢?
活動3:動畫模擬向光性實驗
生:觀察實驗現象,得出結論二――感光部位:胚芽鞘尖端;生長部位:尖端下面部位。
過渡:那么,胚芽感受光刺激的部位又在胚芽的哪一部分呢?(學生猜想)為此,達爾文又進行了再次的實驗研究。
活動4:動畫模擬向光性實驗
兩組實驗分別用錫箔小帽罩住胚芽的尖端和胚芽基部的情況下,都在單側光照射下進行。
觀察與思考:你觀察到什么現象?他又能得出什么結論?
師:根據達爾文實驗,你能得出什么猜想嗎?
生推想:胚芽的尖端可能會產生某種物質,這種物質在單側光的照射下,對胚芽下面的部分會產生某種影響。
師:問題探討到這一步,如果再往下探究,你還想知道什么?
生:為什么尖端的存在與尖端下面部分的生長有關?
師:請同學們大膽作出假設。
生:大膽作出各種假設。
過渡:植物的尖端是否會產生一種與生長有關的物質呢?
(試著設計實驗)在達爾文之后,1928年荷蘭的科學家溫特對此做了大膽的假設,他認為胚芽尖端可能會產生一種對胚芽生長產生影響的物質。
(三)模擬溫特的瓊脂實驗,探究植物的尖端是否會產生某種物質
活動5:動畫模擬溫特的瓊脂實驗
引導討論:1.該實驗有幾個變量?(特別引導學生知道在對照組中應放上一個未接觸尖端的瓊脂塊,排除瓊脂塊本身就會促進生長的可能性)
2.該實驗中有沒有必要設計單側光?
3.請同學們預測實驗現象:若尖端真的產生某種物質,則實驗組會出現什么現象?如瓊脂塊放在一側將出現什么現象?
生討論分析:得出結論四――胚芽鞘尖端能產生某種物質促進下面部分的生長。
過渡:那么它究竟是什么物質呢?我們能將它分離出來嗎?
(四)呈現郭葛等人的實驗,探究它究竟是一種什么物質
活動6:材料討論,1934年,荷蘭科學家郭葛等人經過大量的實驗,從一些植物中分離出了這種物質。經鑒定,它是吲哚乙酸,一種激素。
師:說一說,根據你的認識,請你給這種物質命名,并說出你的理由。
生1:由于這種物質是郭葛等人經過大量的實驗從植物中分離的,我取名為“郭葛素”。
生2:我取名為“溫特素”。因為在生長素發現過程中,溫特也作出巨大的貢獻。
生3:我覺得更應該叫“達爾文素”,因為溫特與郭葛等人都是在達爾文的研究基礎之上。
生4:因為他與植物向光性有密切關系,所以應叫“向光素”。
生5:我從書上知道,這種物質取名為“生長素”,因為它具有促進胚芽的生長的作用。
小結:科學上給某一種物質命名通常有兩種方法。一種是為紀念科學家作出的巨大貢獻,以科學家的名字來命名;另一種是根據某物質的作用、性質來命名。
猜一猜:這種激素與胚芽的生長有怎樣的關系?
(五)動畫模擬植物向光性彎曲原理圖,建立物理模型,反映過程本質
活動7:動畫模擬植物向光性彎曲原理
師:生長素的合成需要光照嗎?單側光對它有什么影響?植物為什么彎向光源生長?
學生討論分析:由于受單側光照射植物,植物背光一面的生長素分布的多,生長就快,于是植物就彎向光源生長。
(六)創設問題情境,領悟科學精神
活動8:我們花了一節課時間探究的結果,實際多位科學家們花了六十年左右研究出來的,請你談一談對科學發現的認識?
生1:通過學習,我認識到科學發現也并不那么神秘!
生2:科學的研究最重要的是提出問題!
生3:科學的發現是一個艱辛的過程,往往是幾代人共同努力的結果!
本節課就是利用多媒體信息技術提供材料展開科學探究,突破了傳統枯燥無味的教學方法,整個課堂氣氛活躍,內容豐富,學生的思維是開放的,探究過程是主動的,但又是在教師的指導下來完成的。每個教師都觀摩過一些探究性課堂教學,但往往我們只看到熱鬧的場面,卻很難看到思維和內容得到深入。所以在本節課中,雖然沒有熱鬧的場面和大量的學生實驗,但達到了探究的目的,課堂上不僅創設條件讓學生探究,同時更注重對隱含在問題中的基本原理和結論進行提煉和概括,從而得出植物向光性的真正原因以及通過這節課學到了什么,從而使本節課的內容得到了升化。
整合多媒體信息技術進行探究性教學的方式除了上述介紹的科學史資料的探究性教學,還有基于實驗、調查、資料查找、模型構建、游戲等方式。但不論采用哪種探究方式,其教學設計要具有啟發性和可行性,教學語言要具有科學性、趣味性,要善于用“興趣”“懸念”“任務”等途徑引導學生進入情境、充分思考,這樣才能激發學生的智慧潛能,使學生深刻領會和掌握探究學習結果,創造性思維也得到了培養,學生的科學素養得到了提升。
參考文獻:
1.陜西師范大學.《中學生物教學》.2008.1
2.朱慕菊.《走進新課程》.北京師范大學出版社,2004
關鍵詞：生物信息學；醫學；教育；建議
生物信息學（Bioinformatics）是一門發展迅速的生物學分支學科，由生物學、計算機學、信息管理學、應用數學及統計學等多門學科相互交叉而形成，本質是利用計算機技術解決生物學問題，通過信息的處理和整合實現發現和創新。它主要包括以下3個方面的內容：①生物數據的收集、整理、存儲、檢索、加工、分析和整合；②生物系統和結構的建模；③與生物科學相關的計算機技術的應用，這個范圍還在不斷的擴增中［1］。醫學生物信息學是指以醫學研究和臨床應用為中心開設的生物信息學，本文討論的內容主要圍繞醫學生物信息學展開。近20年來，互聯網、數據庫和計算方法的發展，為生物信息學的研究提供了更為廣泛和靈活的方法；多種模式生物基因組測序的完成，功能基因組、蛋白質組研究的開展，各種高通量生物實驗技術快速發展為生物信息學，提供了更大研究空間的同時，也對海量的生物學數據進行有效地挖掘和整合提出了嚴峻的挑戰；而以基礎研究與臨床醫療結合為宗旨的轉化醫學的興起對銜接二者之間的橋梁———生物信息學，提供了廣闊的應用空間。對生物信息學人才的熱切需求，以及上述機遇和挑戰導致了生物信息學專業在全世界的蓬勃發展。以美國為例，在1999年之前，全美只有6所大學設置有計算生物學與生物信息學專業，而到2002年，則有31所大學設置了計算生物學與生物信息學專業博士學位，其中有12所大學是在2001年～2002年之間設置的這門專業［1］。這些大學通常以生物學、生物統計學、計算機科學或者生物醫學信息學為依托設置這門專業，不同大學對該專業學生的培養模式也有所不同。在我國，很多高等院校將生物信息學作為專業課程設立，醫學高等院校也逐步將其作為基礎課程或選修課設立。作為一門新生學科，生物信息學在大部分院校尚處于探索階段，沒有成熟完善的教育模式可以借鑒［2］。在這種情況下，來自前期已畢業學生和用人單位的反饋意見對生物信息學教育模式的總結提高具有重要意義。作為一名臨床醫師和醫學研究人員，筆者深刻體會到在實際工作中，無論是自身合理應用生物信息學知識進行思考和設計，還是找到能夠迅速融入并滿足實驗室研究和臨床工作需求的生物信息學專業人才都不是一件容易的事情。因此，本文作者就自己的一些切身體會，結合文獻和思考，對我國醫學生物信息學人才培養列舉了一些意見和建議，希望能夠在生物信息學教學模式的完善中起到微薄的助力作用。本文著重探討信息技術在醫學領域中的應用，側重于醫院信息管理和信息系統建設方面的醫學信息學（Medical Informatics）不在本文討論范圍內。理想的醫學生物信息學人才培養目標應該是這三類人的集合：①計算機專家，掌握計算機算法、計算機語言、軟件、數據庫結構和相關知識框架，以及硬件知識；②生物信息學專家，具有熟練應用計算機儲存、處理、分析和整合相關生物信息的能力；③基礎研究或臨床工作者，具有查閱文獻，提出生物學或臨床醫學問題，合理使用上述生物信息學來思考、設計和解決問題的能力，并能收集和正確提供用于研究的初始數據。結合我國實際情況，想讓臨床醫學專業學生或醫學生物信息學專業學生同時完成以上3個方面的培訓顯然不切實際。理想的培訓模式，是通過對臨床醫學專業和醫學生物信息學專業學生不同側重的培訓，再通過二者的合理分工和配合，來滿足以上3個方面的需求。對醫學院校學生，尤其是醫學研究生，生物信息學培訓的內容應側重于對其計算思維能力和信息學應用能力的培養，目的是使其能熟練地從生物信息學角度發現和提出生物學或臨床醫學方面的科學假設，針對該假設設計合理的研究方案，并為后續研究提供正確的初始數據；對以生物醫學為中心的信息學專業人才培養，內容應側重于對其計算機技術和生物信息學在醫學實踐應用方面能力的培養，目的是與前者配合，指導并幫助其完成科學假設的設計，對前者提供的初始數據進行管理、存儲、檢索、分析和整合，以及完成更高要求的計算機技術方面的應用，例如應用軟件的設計，生物系統和結構的建模，等等。
1 醫學生的計算生物學與生物信息學思維培養
本部分特指醫學專業學生的生物信息學教學，部分醫學院校開設的醫學生物信息學專業教學將在下一部分中提及。無論是醫學基礎研究，還是以循證醫學為代表的臨床研究，生命科學研究的一般過程，都遵循發現問題資料查詢預實驗提出科學假設設計實驗驗證假說資料查詢和結果分析科學理論總結的基本思路［3］。在這個過程中，計算生物學與生物信息學不僅是進行資料查詢和結果分析的重要工具，更應是在提出科學假設和實驗設計階段就需要貫徹執行的理念和思維方式。換言之，具體的生物信息學與分子生物學實驗一樣都是驗證生物醫學假說的實驗方法，是將一個生命科學假設用計算和信息學思維方式表達和實現的過程。在我國，絕大部分醫學基礎研究和臨床研究課題都是由醫學院校畢業的臨床工作者設計和申請的。由于臨床醫師大都承擔了繁重的臨床工作，申請者親自完成課題的機會很少，獲批課題的具體實施及數據管理、存儲、檢索、分析和整合多由研究生或實驗室工作人員負責。因此結合我國的實際情況，將生物信息學與具體課題耦合，即將一個科學假設用計算和信息學表示并有效實施的思維和實踐培訓，才是醫學生生物信息學培訓的中心內容。由于我國臨床醫學教學采用長學制（5年、7年或8年）教學，對實踐性和針對性都很強的生物信息學而言，過早或過于籠統的培訓都顯得意義不大，所以筆者認為針對醫學生的生物信息學培訓安排在研究生階段是比較合適的，教育中心是以醫學研究需求為指導，強調信息學思維培訓和實踐操作。具體提出的建議有兩點，一是根據學生專業背景調整理論教學內容。醫學院校學生的數理基礎、計算機基礎及統計學理論基礎不能和工科院校的學生相比，醫學專業包括基礎醫學、臨床醫學、口腔、預防等專業，涉及廣泛，各個專業背景的學生對這門課程的需求不盡相同。因此在理論課程上，要根據不同的專業背景和研究內容形成“個性化”的培養方案，目的是讓學生有選擇有針對性地掌握相關生物信息學內容，例如數據庫的類型和選擇，常用軟件的種類和應用等，同時又不會對過于高深的生物信息學理論產生反感。二是結合研究生階段的課題，開展研究內容模擬和實踐操作練習。為了更好的配合研究生階段的課題，可將《生物信息學》開課時間調整到研究生階段的第三學期，即在學生進入課題研究階段之后，讓學生在清楚面臨的課題內容后，有針對性地學習在完成課題過程中要使用到的知識、工具和解決問題的思路，包括文獻查閱、保存、編輯，核酸序列查找和同源性比對及進化分析，PCR引物設計，基因功能、結構預測，調控元件及轉錄因子預測，蛋白質基本理化性質分析，跨膜區及信號肽預測，二級結構和空間三維結構的預測等。這樣學生的學習興趣和效率會大大提高。為了解決上課時間與課題時間沖突的問題，可以采用生物信息學授課老師加入導師組成員，通過網上教學和答疑、夜間授課、集中授課與個別指導結合等多種方式靈活解決。
2 以醫學為中心的生物信息學專業人才培養
如果說對醫學生進行生物信息學教育的目的是使其學會將一個生命科學假設用計算和信息學表示，并正確提供初始數據，那么以醫學為中心的生物信息學專業人才培養的目的，就是使其學會用計算機學和信息學處理并證實科學假設的過程。具體的內容包括，與實驗室工作人員和臨床醫生配合，從計算生物學與生物信息學角度指導并幫助其完成科學假設和課題內容設計；在課題實施階段對后者提供的初始數據進行管理、存儲、檢索、分析和整合，以及滿足后者更高要求的計算機技術的需求，例如應用軟件的設計，生物系統和結構的建模，等等。目前，計算生物學與生物信息學專業研究生的培養模式主要有3種：①以生物學為中心的多學科培養模式。理論教育以生物學為中心，在6～9個學期內陸續完成生物學部分課程（相當于普通生物學系1／3～1／4課程）的選修，然后根據興趣和實際情況選擇一個相關實驗室完成研究生課題。這種培養模式被大多數綜合大學采納。②以工程設計為中心的培養模式。③以醫學為中心的培養模式。指以醫學研究和臨床應用為中心設置計算生物學和生物信息學，絕大多數由醫學院校設置，側重生物信息學與臨床醫學的結合。在進入課題階段之前會有1～2年臨床相關概念和信息的培訓，主要開設的課程包括生物學、細胞生物學、分子生物學與基因組學、化學與物理學、計算機科學、數學和統計學等，甚至包括部分醫學課程，后期實踐階段通常選擇一個相關實驗室完成研究生課題。總的看來，醫學生物信息學基礎課程設置與國際趨勢相符，也符合以醫學為中心計算生物學與生物信息學的培訓要求。但從近年生物信息學專業研究生就業情況來看，確實存在素質參差不齊，學不能致用，不能很快融入研究工作等問題。筆者認為，這種現象可以從三個方面加以改進：①以職業發展和學位教育為導向，建立多層次、多形式的醫學信息學教育和繼續教育體系。各醫學院校可在統一專業培養目標和定位的基礎上，根據自身的學科基礎和特色，結合學生畢業后的工作領域和就業方向，形成“個性化”的專業方向和培養方案。②加強師資力量的建設，形成以課程為中心的教學團隊。現有醫學生物學教材內容寬泛、偏重理論，對實踐環節的指導較少，需要授課老師有選擇的挑選合適的內容并予以補充和完善。這對授課教師的素質提出了更高要求，要求其能根據實際情況因材施教，有所取舍，強化重點。目前，各院校教學團隊和師資力量配備受限，建議可以課程為中心，培養、引進學術帶頭人，從其他專業挑選骨干教師兼任等多種形式，形成以課程為中心的教學團隊。③實踐教學與綜合能力的培養。生物信息學是一門實踐性非常強的學科，要將“學有所長，學以致用”作為人才培養的最終目的。可以通過構建開放式實踐教學平臺，建設實踐教學基地等方式盡可能強化實踐操作訓練［4］，后期部分學生可以結合個人興趣，本著雙向選擇的原則，將實踐階段訓練固定到導師和實驗室，并安排其參與完成某一項課題的設計、實施和總結，在整個過程中要特別注意培養學生的學習興趣和自學能力，強調知識的自我更新。
綜上所述，醫學生物信息學人才培養的最終目的是使生物信息學能滿足現代醫療和醫學研究發展的需要，使醫學生物信息學人才成為有效連接基礎研究與臨床醫療的橋梁，為現代醫學的發展提供新途徑［5］。
參考文獻：
［1］Mark Gerstein，Dov Greenbaum，Kei Cheung and Perry L．Miller．An interdepartmental Ph．D．program in computa－tional biology and bioinformatics：The Yale perspective［J］．Journal of Biomedical Informatics，2007，40：73－79．
［2］倪青山，胡福泉，饒賢才，等．醫學院校生物信息學實踐教學初探［J］．基礎醫學教育，2011，13（6）：538－539．
［3］張樂平，馮紅玲，宋茂海，等．生物信息學教學與醫科學生計算思維培養［J］．計算機教育，2012，19（4）：12－16．
［4］尋萌，陳艷炯，楊娥，等．《生物信息學》教學實踐探討［J］．西北醫學教育，2011，19（6）：1220－1223．
