生物科學課程

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生物科學課程范文第1篇

生物信息學主要由基因組學、蛋白質組學、系統生物學、比較基因組學、計算生物學等學科構成，主要涉及的內容有生物數據的收集、存檔、顯示和分析，體外預測、模擬基因及蛋白質的結構和功能，對生物的遺傳基因圖譜進行分析處理，對大量的核苷酸和氨基酸序列進行比對分析，確定進化地位等。從生物信息學的概念及其涉及的內容中可以明確生物信息學不是一門獨立的學科，所以要求教師在教學過程中掌握多領域的知識和技能，才能較好地把握該課程。

1．高等數學和統計學基礎

生物信息學將數學和統計學作為主要的計算理論基礎，主要包括數學建模、統計方法、動態規劃方法、數據挖掘等方面。此外還包括隱馬爾科夫鏈模型(HMM)在序列識別上的應用，蛋白質空間結構預測的最優理論，DNA超螺旋結構的拓撲學，遺傳密碼和DNA序列的對稱性方面的群論等。因此，在生物信息學教學過程中要求教師具備數學及統計學的計算方法的基礎知識，能夠利用牛頓迭代法、線性方程回歸分析、矩陣求擬、最小二乘法等進行數學建模和計算，從而對基因和蛋白質序列進行比對、進化分析和繪制遺傳圖譜等。

2．生物科學基礎

生物信息學包含的生物類學科有，生物化學、分子生物學、遺傳學等基礎學科，基因工程、蛋白工程、生物技術等應用學科。根據其課程特點，學生在學習生物信息學課程前需要學習生物化學、分子生物學、遺傳學、基因組學、蛋白質組學等基本生物學課程，對于基因序列、蛋白質序列、啟動子、非編碼區等概念有深刻的理解，同時需要對一些重要的生物學數據庫有一定的了解，如美國基因數據庫(GeneBank)、歐洲分子生物學實驗室數據庫(Embl)和日本核酸數據庫(DDBJ)等。此外，要求學生能夠利用生物學數據庫查找基因序列、蛋白質序列、基因及蛋白質結構模型，能夠讀懂數據庫中基因和蛋白質的信息注釋，能夠計算蛋白質序列的分子量和等電點，能夠為擴增特定的基因片段設計引物，能夠對特定物種進行系統發育分析等。

3．計算機科學基礎

計算機是生物信息學的主要輔助工具，利用生物信息學研究生物系統的過程需要能夠熟練使用計算機對大量的生物信息數據進行處理和分析，這主要包括對數據信息進行搜索(收集和篩選)、處理(編輯、整理、管理和顯示)及利用(計算、模擬)。所以，學生在學習生物信息學的過程中需要了解和掌握一些常用的生物信息學軟件，如BLAST和FASTA序列比對分析軟件，Oligo和Primer引物設計軟件，VectorNTI、DNASTAR、DNASIS等綜合分析軟件。此外，學生還需要學習和掌握一些常用的計算機語言，如正則表達式、Unixshell腳本語言和Perl語言。利用生物信息學在處理和分析海量生物數據的過程中，計算機軟硬件資源需要配合處理分析軟件的運行，因此要求計算機操作系統使用Unix和Linux操作系統，這些操作系統需要大量的操作命令進行輸入執行過程，對于經常使用Windows操作系統的學生來說是一個較難跨越的障礙。

二、生物信息學課程教學中存在的問題

目前國內大多數高校的生物信息學教學采用傳統的教學模式，即以課堂式的理論教學為主，缺乏必要的實踐教學。理論教學模式固定、教學方法單一、教學內容狹窄，通常是介紹性、科普性的課程，甚至作為公選課程。少數高校開展生物信息學的實踐課程教學，但多以驗證性實驗為主，缺乏和專業相適應的綜合性、設計性實驗，而開放性實驗更無從談起。

1．教學模式固定單一

生物信息學在內容層面涵蓋諸多學科領域，注重應用性和實踐性。然而，目前大部分高校把生物信息學作為一門孤立的課程，這導致教師需要將大多數課程內容壓縮到一門課程進行教學，在有限的教學時數下灌輸大量內容，增加了學生學習的難度，降低了教學質量。再者，大多數高校僅開展生物信息學的理論教學，忽視實踐教學過程，造成生物信息學理論與實踐內容的脫節，使學生在學習完理論知識后難以深入理解和吸收，無法將所學的知識應用到后續的工作和學習中，最終未能體現出該門課程的價值。

2．教師專業背景薄弱

作為一門交叉學科，生物信息學的教學要求教師具有較強的數學、生物學和計算機科學背景。然而，目前從事生物信息學教學的教師即便具備深厚的生物學背景，但是多數教師在數學和計算機方面較為薄弱，并不具備完整的生物信息學知識體系，對生物信息學發展趨勢也了解不多。在師資缺乏的情況下，院系開設生物信息學課程，教師為了完成教學任務，僅僅在教學中進行介紹性的講解，在課程考查方式上通過小論文、綜述和課外活動等方式完成該課程的學習。因此，無論是理論教學還是實踐教學均無法實現該課程大綱的要求，從而影響學生對生物信息學課程的理解和掌握，生物信息學的實踐操作能力更無從談起。

3．實踐教學薄弱，專業教材缺乏

生物信息學實踐課需要學生在網絡環境下用計算機學習NCBI數據庫的檢索與使用、序列比對分析軟件的應用、蛋白質空間結構圖視軟件的應用、序列拼接軟件的應用等。但是目前，大多數高校開設的生物信息學課程多以理論教學為主，實踐教學課時非常少或者為零，學生對于生物信息學課程的學習僅僅通過教材上抽象的文字描述進行理解和掌握，這導致學生在理論課中學到的知識無法在實踐課中進行驗證或操作，嚴重影響了生物信息學的教學質量，也偏離了教學大綱中強調的重在培養學生實踐操作能力的培養目標。另外，目前還沒有適用于生物科學專業的生物信息學教材。國內各大高校使用的教材多為國外教材的影印版或者中文翻譯版本，這些教材偏重介紹生物信息學的理論和方法，涉及的實踐內容較少，學生需要具有較高的相關知識才能接受和使用這些教材。因此，部分高校在生物信息學教學過程中往往使用自家編寫的簡化教材，從而造成生物信息學教學內容不統一，教學大綱混亂等情況。

4．實踐課程經費不足，實踐教學環境落后

當今，許多發達國家都很重視生物信息學的教學和研究，積極開展各種生物信息資源的收集和分析工作，培養大量生物信息學人才，為整個生物學的理論研究及其相關產業創新(主要是醫藥和農業)提供指導和支撐。國內對生物信息學的關注和認識起步較晚，其發展落后于國際發達國家。國家和高校對生物信息學的教學和科研資金投入力度不大，缺乏必要的儀器設備，生物信息學的實踐教學條件得不到保障，比如大多數高校的生物科學專業沒有相應的計算機實訓室，配套軟件也相對匱乏，落后于國際發展水平。

三、生物信息學教學模式改革的探索

1．修改理論和實踐教學大綱，編寫適用的實踐教材

根據當今生物信息學的發展方向，制定和修改理論教學大綱，除了引物設計、基因和蛋白質序列比對、基因和蛋白質結構功能預測等基本內容外，還需添加系統進化樹分析、聚類分析、蛋白質互作網絡譜圖等較為綜合的內容。另外，增加實踐教學課程比例，充實實踐教學內容，結合理論教學內容增加綜合性、設計性實驗，適當提供科研環境，鼓勵開展開放性實驗。目前國內并沒有系統的、專業的生物信息學實踐教材，因此針對高校生物科學專業方向的特點，聯合多學科領域(數學、生物科學、計算機科學)編寫相應的生物信息學實踐教材，在制定、修改實踐教學大綱和編寫教材的過程中結合學生的接受能力，由淺入深，多設實例和相關練習，使學生循序漸進的理解和掌握生物信息學的原理和方法，掌握更多的生物信息學工具。

2．緊密聯系科研、基于實踐問題開展教學

通過實踐教學把生物信息學教學與科研有機結合起來，能夠促進教學與科研的共同發展。在緊密聯系科研的過程中，采用基于問題的教學(PBL)方法，通過實踐教學環節，培養和訓練學生把所學的生物信息學的知識和方法應用于各種生物科學領域的科研活動中，通過解決實際問題訓練學生的實踐技能，從而促進教學與科研的雙重發展。例如，在生物信息學實踐教學中多加入生產和科研中遇到的經典實例，鼓勵學生利用相關的生物信息學軟件及相關的理論和方法解決問題。學生也可以選擇自己感興趣的課題，利用自己熟悉的、合適的生物信息學軟件和相關知識開展課題研究。此外，專業教師在指導學生課題研究的過程中還可以發現理論和實踐教學的不足，不斷的完善生物信息學理論和實踐課程大綱和內容，提高教學質量。

3．開展多學科實踐結合的教學模式

生物信息學屬交叉學科，包含了不同領域的專業知識和技能，為使生物信息學教學達到教學的目標，該課程教學需要采用多學科實踐結合的教學模式。多學科實踐結合的教學模式是指聯合不同領域、不同學科、不同專業的課程在教學的過程中結合生物信息學涉及到的知識和技能進行基礎性、鋪墊性教學。比如，在高等數學和統計學的教學過程中，針對生物信息學的需求，適當增加數學建模、統計方法、動態規劃方法、數據挖掘等方面的基礎內容，同時，開設實例實踐教學，使學生理解和掌握隱馬爾科夫鏈模型，牛頓迭代法、最小二乘法等方法的應用原理和規則;在生物科學專業課程設置上，尤其是實踐課程的教學過程中，結合生物信息學涉及的引物設計、序列比對分析、基因及蛋白質結構功能預測等方面開展相應的設計性、綜合性、開放性實驗項目，使學生了解和掌握基本的生物信息學原理及軟件的應用;在計算機科學的教學過程中，應根據生物信息學的需求，開設正則表達式、Perl語言、R語言等課程學習，以及增加Linux和Unix操作系統課程學習，使學生在學習生物信息學前打好堅實的基礎。值得注意的是，生物信息學課程與其他課程的開設時間和順序需要有一定的探索和評估，對于開設該課程的時間把握是開展多學科實踐結合的教學模式的關鍵因素。過早開設生物信息學則會導致學生在不具備相應學科基礎的條件下跨越式的接觸生物信息學，無法理解和掌握相關的知識和技能;過晚開設則會使學生學習了相關學科知識和技能后，由于課程銜接不緊，導致在學習生物信息學時出現理解滯后和無法適應的現象。因此，針對不同專業和學科的特點，根據具體情況進行統籌安排，使生物信息學和其他相關學科課程有很好的銜接和過渡，以確保和提高生物信息學的教學質量。

四、結語

生物科學課程范文第2篇

    關鍵詞:探究式教學;教學模式;生物新課程;高中

    生物課程是高中階段重要的科學課程,是自然科學中一門基礎學科。《普通高中生物課程標準(實驗)》(以下簡稱《標準》)明確把提高學生生物科學素養作為高中生物新課程理念,要求每個學生不僅要獲得生物科學知識,而且要掌握科學方法和科學技能,形成科學態度與科學精神,并倡導開展以探究為核心的教學來實現這一課程理念。[1] 隨著新課程實施不斷深入和擴大,探究式教學在全國各地各學科教學中日益受到重視。沈平指出,課堂教學是新課程實施的基本途徑,是教師進行課程參與、實現專業化發展的重要渠道。[2] 同時,課堂教學也被公認為是新課程實施的主陣地。因此,如何構建行之有效的探究式課堂教學模式,供廣大高中生物學教師在實施新課程中參考,無疑是當前高中生物新課程實施過程中亟待解決的重要且緊迫的課題。

    1、探究式課堂教學模式的涵義

    探究式課堂教學是以探究為基本特征的一種教學活動形式,探究式教學模式起源于美國著名教育家薩其曼(J.R.Suchman)對于“獨立學習者發展”的信念,他認為科學家用來分析解決問題,探究未知世界的理性智慧可以傳授給學生。[3]該模式是指在教師的指導下,學生積極參與科學探索的實踐過程,試圖模擬科學家分析解決問題的方法,體會科學家如何面對疑難,養成主動探索、主動思考、主動獲取知識和發展能力的習慣,并學會搜集和加工需要的新資料,從而獲得在真實生活情境中發現問題、解決問題的方法,進而培養自己的創新能力和實踐能力的實踐活動。

    2、探究式課堂教學模式的設計

    探究式課堂教學是探究式教學的重要組成部分,在新課程背景下,探究式課堂教學的環節比以往有更豐富的內涵。借此,根據高中生物新教材(人教版)的特點和近期的教學實踐,筆者圍繞高中生物新課程探究式課堂教學環節的設計談談自己的見解,旨到拋磚引玉。

    (1)妙創問題情境,巧立探究課題。

    創設問題情境是組織探究活動的前提。新教材的特點之一就是在每一節的開頭都設置了“問題探討”和“本節聚焦”欄目。事實表明,任何學習愿望都是在一定問題性的情境中產生的,問題情境能夠誘發學生學習的需要,極大地促進探究式課堂教學的實現。問題情境的創設講究“妙”,課題的引入關鍵在“巧”,因為妙能生趣,巧能激趣。不管是巧,還是妙,都要以實際生活、生產事實或經驗為出發點。《標準》指出:“生物科學與人們的日常生活、醫療保健、環境保護、經濟活動等方面密切相關。”也就是說,高中生物新課程注重使學生在現實生活的背景中學習和探究生物學。因此,教師應聯系生活,善于為學生準備好問題情境素材,設置適當的途徑使學生進入“情境”,感受解決問題的過程。如在“生命活動的主要承擔者——蛋白質”的教學過程中,可以從最近出現的“大頭娃娃”引出問題,并提出課題“‘大頭娃娃’形成的原因”。接著進一步創設問題情境:蛋白質有什么作用?它是怎樣形成的?為什么有些食品要添加某些氨基酸?這樣提出問題,確立課題,非常的巧,非常的妙,非常的新,所以,學生的學習興趣非常的高漲。

    (2)組織學生探究,提高綜合素質。

    學生是課堂的主體,探究是學生的探究,沒有學生的主動參與,探究活動將成為空話。首先,教師應善于利用新教材設計的豐富的探究素材:“資料分析”、“思考與討論”、“實驗”、“技能訓練”、“探究”等,使學生多動手,多動腦,多發言,多記錄,多歸納,給予他們充分自主學習、主動探究的空間,使之體驗更多科學探究的樂趣。例如,在“酶的本質”教學過程中,課前可布置學生收集巴斯德(L.Pasteur)、李比希(J.V.Liebig)、畢希納(E.Buchner)、薩姆納(J.B.Sumner)等科學家探索酶本質的過程及其相應的理論材料,并對此作出評價;課堂上由學生簡述理論要點,組織自由演說“我從酶本質的探索過程得到的啟示……”活動。這樣的探究活動能為學生提供自我表現的空間,獲得探究過程的體驗。

    其次,生物學是一門建立在實驗基礎上的科學。因此,實驗探究是科學探究的重要環節。在實驗探究教學中,要突出培養學生實驗的假說能力、方案的設計能力、過程的觀察與記錄能力、討論與結論的分析能力等,充分體現新課程培養學生“過程與方法”的理念。如“核酸在細胞中的分布”的探究實驗,可讓學生——①提出假說:DNA主要分布在細胞核,RNA主要分布在細胞質。②設計實驗:取口腔上皮細胞制作臨時裝片水解用蒸餾水沖洗涂片用吡羅紅甲基綠染色5分鐘觀察(先低倍鏡后高倍鏡)。③觀察和記錄:細胞核呈綠色,細胞質呈紅色。④得出結論:核酸種類不同,其分布也不同。在真核細胞中,DNA主要分布在細胞核,RNA主要分布在細胞質。

    再次,新課程強調,課堂探究要取得成效,合作討論學習是不可忽視的。但目前很多學校都是大班制,學生人數多,實行分組合作討論學習時遇到不少問題。最簡單的策略是采取同位或前后學生分別組成合作小組。小組人數一般以2-6人左右為宜,教師應根據實際情況來進行調整,但要遵循“組間同質,組內異質,優勢互補”的原則。即每個組中成員的組織能力、學習能力、學習成績、思維活躍程度、性別等都應盡量均衡,并確定每個成員的分工,可以采取輪換制,如主持人、記錄人、發言人、補充人等由每個成員輪流做。分好組和職務后,在進行小組合作學習前,教師還應解釋清楚學習任務,說明成功標準;然后在學習過程中,教師要監控學生的行為,及時提供幫助;最后采取過程評價與結果評價以及學生自評、小組評價和教師評價相結合的方式,公正、科學、合理地肯定學生的探究學習。

    (3)展示探究成果,交流彼此思想。

    在探究式課堂教學過程中,對于學生的探究成果要進行展示和交流,讓全體學生都可以分享成果,共享智慧,實現共同進步和新課程倡導的“全體發展”理念。正如大文豪肖伯納(G..Bernard Shaw)所說:“如果你有一個蘋果,我有一個蘋果,彼此交換,那么,每個人只有一個蘋果;如果你有一個思想,我有一個思想,彼此交換,我們每個人就有了兩個思想,甚至多于兩個思想。”

生物科學課程范文第3篇

關鍵詞：生物信息學 課堂教學 實驗教學 現代教育技術

前言

生物信息學(Bioinformatics)是一門新興的交叉學科。廣義地說，生物信息學從事對生物信息的獲取、加工、儲存、分配、分析和解釋，并綜合運用數學、計算機科學和生物學工具，以達到理解數據中的生物學含義的目標［1］。其含義是雙重的:一是對海量數據的收集、整理與服務，即管理好這些數據;二是從中發現新的規律，也就是使用好這些數據。以1987年出現Bioinformatics這一詞匯為標志，生物學已不再是僅僅基于試驗觀察的科學。伴隨著21世紀的到來，生物學的重點和潛在的突破點已經由20世紀的試驗分析和數據積累，轉移到數據分析及其指導下的試驗驗證上來。生物信息學作為一門學科被廣泛研究的根本原因，在于它所提供的研究工具對生物學發展至關重要，因此成為生命科學研究型人才必須掌握的現代知識。今天的實驗生物學家，只有利用計算生物學的成果，才能跳出實驗技師的框架，作出真正創新的研究。現在基因組信息學和后基因組信息學資源已經成了地球上全人類的共同財富。如何獲取和利用基因組和后基因組學提供的大量信息，如何具有享用全人類共有的資源的初步能力，成了當今世紀生命科學學生必須掌握的基本技術和知識以及必須具有的初步能力［2］。

生物信息學以互聯網為媒介，數據庫為載體，利用數學知識、各種計算模型，并以計算機為工具，進行各種生物信息分析，以理解海量分子數據中的生物學含義。區別于其他生命科學課程，其在教學過程中要求有發達的互聯網和計算機作為必備條件。調查顯示國內高校都已建立校園網，其中擁有1000M主干帶寬的高校已占調查總數的64.9%，2005年一些綜合類大學和理工類院校已率先升級到萬兆校園網［3］，這些都為生物信息學課程在高校開設提供了良好的物質基礎。該門課程與現代網絡和信息技術密不可分，在教學工作中充分利用現代教育技術較其他課程更具優勢。另外，該門課程尚未完全形成成熟的課程體系，為教師學習借鑒先進的教育思想與教學實踐經驗，在各方面嘗試教學改革提供了廣闊的空間。

1 課堂教學

生物信息學主要以介紹原理、方法為主，深入淺出，注重知識更新。課堂講授以介紹生物信息學的相關算法、原理、方法為主，而這也是教學的重點和難點。在教學中對于這部分內容應遵循深入淺出、避繁就簡的原則，結合具體實例分析算法，避免空洞復雜的算法講解，以免學生覺得枯燥乏味、晦澀難懂，產生畏懼心理，望而生畏;注重講解算法的思想和來龍去脈，讓學生真正掌握解決問題的思路，培養其科學思維能力，并采用探討式教學鼓勵學生思考，通過討論與研究的方式循序漸進地掌握復雜的內容，介紹相關的教學和物理學知識，使學生充分體會到生物信息學與其他學科的關系及其他學科的思想方法對于生物科學的重要性，培養其自覺地將其他學科的方法和思想應用于解決生物學問題的科學素質。在教學工作中教師必須能夠緊跟學科發展方向，隨時進行知識更新，了解最新的前沿動態，掌握新方法，將最新的知識和方法教給學生。同時，也要在教學中鼓勵學生通過各種途徑自覺地關注學科發展動態，拓寬知識面，培養其自學能力和創新意識。

2 充分利用現代化教育技術，采用啟發式教學

目前，高等院校在教室內配備的多媒體投影播放系統促進了多媒體教學的廣泛應用。生物信息學采用多媒體教學是適應學科特點、提高教學效果和充分利用現代化教育技術的一項基本要求。作為生物信息學教學的基本模式，多媒體教學使講解的內容更加直觀形象，尤其是對于具體數據庫的介紹以及數據庫檢索、數據庫相似性搜索、序列分析和蛋白質結構預測等內容涉及的具體方法和工具的講解，可以激發學生的學習興趣，加深學生對知識的理解和掌握，提高學生理論與實踐相結合的能力。同時，由于生物信息學依賴于網絡資源和互聯網上的分析工具和軟件，教室內的多媒體計算機連接到互聯網，極大地提高了教學效果。但在實際教學中發現，多媒體教室也有局限性，學生主要以聽講為主，不能及時實踐，教師講解與學生實踐相脫節，如果將生物信息學課程安排在計算機房內進行，并采用多媒體電子教室的教學方式，就可以解決上述問題。在教學中采用啟發式教學，可為學生建立教學情景，學生通過與教師、同學的協商討論、參與操作，能夠發現知識、理解知識并掌握知識。

3 采用講、練做一體化的教學模式，注重學生實踐能力的培養

生物信息學課堂教學應積極學習借鑒職業培訓和計算機課程教學中講、練、做一體化的教學模式，在理論教學中增加實訓內容，在實踐教學中結合理論講授，改變傳統的以教師為中心、以教材和講授為中心的教學方式。根據教學內容和學生的認知規律，應靈活地采用先理論后實踐或先實踐后理論或邊理論邊實踐的方法，融生物信息學理論教學與實踐操作為一體，使學生的知識和能力得到同步、協調、綜合的發展。

通常可采用先講后練的方法，即首先介紹原理、方法，之后設計相關的實訓內容讓學生上機實踐。對于操作性內容和生物信息分析的方法和工具的講解可采取進行實際演示的方法，教師邊講解邊示范，學生在聽課時邊聽講、邊練習，或者教師講解結束后學生再進行練習。理論與實踐高度結合，可充分發揮課堂教學的生動性、直觀性，加深學生對知識的理解，培養和提高學生的實踐操作能力。

4 優化生物信息學實驗教學內容，發揮網絡教學優勢

生物信息學實驗教學主要是針對海量生物數據處理與分析的實際需要，培養學生綜合運用生物信息學知識和方法進行生物信息提取、儲存、處理、分析的能力，提高學生應用理論知識解決問題的能力和獨立思考、綜合分析的能力。

生物信息學實驗教學內容的選擇與安排應按照循序漸進的原則，針對特定的典型性的生物信息學問題設計，以綜合性、設計性實驗內容為主，明確目的要求，突出重點，充分發揮學生的主觀能動性和探索精神，以激發學生學習的主動性和創造性為出發點，加強學生創新精神和實驗能力的培養。生物信息學實驗教學以互聯網為媒介、計算機為工具，全部在計算機網絡實驗室內完成。在教學中，充分利用網絡的交互特點實現信息技術與課程的結合。教師通過電子郵件將實驗教學內容、實驗序列、工具等傳遞給學生，學生同樣通過電子郵件將實驗報告、作業、問題和意見等反饋給教師，教師在網上批改實驗報告后將成績和評語發送給學生，讓學生及時了解自己的學習情況。教師可以通過網上論壇、聊天室和及時通訊工具QQ、MSN等對學生的實驗進行指導，與其討論問題等。網絡環境下的生物信息學實驗教學不僅能提高學生的學習興趣，給學生的學習和師生的互動帶來極大的方便，提高教師的工作效率，而且可以及時了解掌握學生的學習情況，有利于教師不斷調整教學方案，達到更好的教學效果。

5 生物信息學采用無紙化考試，加強實踐能力考核

生物信息學主要是學習利用互聯網、計算機和應用軟件進行生物信息分析的基本理論和基本方法。考試重點是考查學生對生物信息分析的基本方法和技能的掌握程度和對結果的分析解釋能力。因此，在生物信息學考試中可嘗試引入實踐技能考試，通過上機實踐操作重點考核學生知識應用能力。實踐技能考試采用無紙化考試方式，學生在互聯網環境下，對序列進行生物信息分析并對結果進行解釋，不僅可考查學生對基本知識和基本原理的掌握，而且可考查學生進行生物信息分析的實際能力和分析思考能力。通過實踐技能考試，淡化理論考試，克服傳統的死記硬背，可促進學生注重提高理論用于實踐的綜合能力，同時可更有效地提高學生計算機應用能力。學生成績評定大部分是以學生的考試成績為主，難以對學生的學習情況和學習過程作全面地評價。因此，除采用實踐技能考試并將其作為學生成績的主要部分外，還應加強對學生平時學習態度、學習能力、創新思維等方面的考查。

總之，生物信息學教學是網絡環境下生物教學的全新內容。上述教學措施提高了學生的學習積極性、實踐操作能力、解決實際問題的綜合應用能力及創新能力，收到了良好的教學效果，得到了學生的普遍歡迎，具有較強的可操作性和實踐性。在今后的教學實踐中，教師自身素質的提高和進一步的教學改革，將會不斷完善生物信息學教學，培養具有跨越生命科學、信息科學、數理科學等不同領域的“大科學”素質和意識的生物信息學人才。

參考文獻:

[1]趙國屏等.生物信息學[M].科學出版社，2002.

生物科學課程范文第4篇

    生物醫學工程學是融合理工科學和生物醫學的 理論和方法逐步成長起來的邊緣性學科，其基本任 務是運用理工科原理和工程技術方法，研究和解決 醫學和生物學中的相關問題。作為一門獨立學科發 展的歷史尚不足50年，隨著現代科學技術的進步， 生物醫學工程學科得到了長足的發展。它在保障人 類健康和推進疾病的預防、診斷、治療、康復等技術 進步所起的作用日益增強，已經成為當前醫療衛生 健康發展的重要基礎和有力技術支撐。

20世紀60年代，美國一些著名大學先后開啟了生物醫學工程學科的建設，相繼啟動了生物醫學 工程專業人才的培養。美國的生物醫學工程教育特 點是在技術產業化需求驅動建立起來的具有其自身 特性,且反映了生物醫學工程學科建設與發展的前 沿特征。各個學校的本科教育課程雖然具有自己的 特色,但在課程設置上大致可以分為科學基礎課程、 專業核心課程、關注領域課程、設計課程、人文與社 會科學課程、專業選修課程及其他選修課程等六 類Q_2。不同學校本科課程的主要差異體現在專業 選修課程及其他選修課程的設置上，各個學校根據 自身的生物醫學工程領域的研究方向和研究水平特 點開設一些相應的選修課程，并培養學生在相應方 向上的研究探索實踐能力。這是美國生物醫學工程 本科教育的基本特點。

我國生物醫學工程專業教育起步于20世紀80 年代,主要發源于著名工科院校的信息技術類專業 和力學專業,進而逐漸形成的生物醫學工程專業教 育,后來，_些醫學院校在醫學物理和醫用計算機技 術的基礎上相繼開展了生物醫學工程專業教育，于 是在我國基本上形成了這樣兩種類型的生物醫學工 程學科[4_3。上述兩類院校的生物醫學工程學科建 設發展模式各具側重,遵循了共同的學科基礎,在培 養生物醫學工程專業人才的應用層面上有顯著特 點。相對來說,工科院校的生物醫學工程培養模式 注重工程技術的開發和功能拓展，醫科院校則注重 醫學與工程結合、工程技術在醫學中的綜合應用。

1 中國生物醫學工程學科發展思路

    生物醫學工程是一種交叉學科，交叉的學科基 礎及其融合的緊密程度決定了生物醫學工程學科的 發展水平,交叉的學科發展推動著生物醫學工程學 科的發展,并且使得生物醫學工程學科研究領域變 得十分廣泛,而且處在不斷發展之中。

1.1學科發展軌跡在中國，基于電子信息工程發展而來的生物醫 學工程學科，主要包括生物醫學儀器、生物醫學信號 檢測與處理、生物醫學信息計算分析、生物醫學成像 及圖像處理分析、生物醫學系統建模與仿真、臨床治 療與康復的工程優化方法、手術規劃圖像仿真以及 圖像導引手術及放療優化等；有基于力學發展而來 的生物醫學工程學科，主要包括生物流體力學、生物 固體力學、運動生物力學、計算生物力學和微觀尺度 的細胞生物力學等；基于化學材料工程發展而來的 生物醫學工程學科，主要包括生物材料學、組織工程 與人工器官、物理因子的生物化學效應等。

1.2學科發展特點作為交叉學科的生物醫學工程學科，其發展的 關鍵在于交叉學科間的交叉融合。構建一種良好的 交叉結構,對推動交叉學科的發展具有至關重要的 作用。約翰霍普金斯大學對于生物醫學工程這樣的 交叉學科的描述有一個形象的說法：交叉學科如同 在不同學科之間建立起連接橋梁,如果在河兩岸沒 有堅實的基礎,橋是無法建立好的,對于生物醫學工 程這樣一座建立在兩個不同學科之間的橋來說,它的 發展要求具有堅實的交叉學科基礎和交叉學科緊密 融合深度。那么在生物醫學工程學科構建良好的交 叉結構,需要選取具有理論支撐和技術支撐的主干學科進行交叉,凝練學科方向,不能大而全,過于寬泛。

目前，醫學儀器和醫學成像技術具有良好的應 用和發展前景,應該成為生物醫學工程學科的重點 發展方向。醫學儀器和醫學成像設備能有力推動醫 療產業的發展。醫療儀器和醫學成像設備是現代醫 療器械產業中的主流產品，在產業發展中起著主導 和引領作用。其發展水平已成為一個國家綜合經濟 技術實力與水平的重要標志之一。產業化驅動也是 學科發展的一種動力，也為學生未來職業發展奠定 良好的基礎。基于醫療衛生健康事業的需求和生命 科學發展的大趨勢，生物醫學工程學科應大力促進 醫學儀器和醫學成像方法的學科建設,從而提升整 個學科的發展水平。

生物醫學工程學科的建設離不開一流的學術研 究和學術成果的應用。一流的學術研究不但能提升 學科的發展水平,而且能開拓學科縱深發展,產生良 好的經濟效益和社會效益，進而增強學科服務社會 發展的能力。學術研究的前瞻性和創新性將確保學 科建設的發展動力和趨勢以及學科發展的活力。

交叉學科往往具有不同程度的可替代性。可替 代性程度越高，交叉學科存在的必要性就越小。如 何減小生物醫學工程學科可替代性的程度是需要深 入思考的，是需要提升學科的特異性的。生物醫學 工程學的學術研究主要包括應用理論研究和理論應 用研究,應用理論研究主要涉及生物醫學工程領域 所需要解決的科學問題，開展新理論、新方法的研 究。 理論應用研究主要涉及生物醫學工程領域所需 要解決的科學和技術問題,借助理工科的相關理論 和方法開展應用基礎研究和應用研究。應用理論研 究是理論驅動型的學術研究，理論應用研究是應用 驅動型的學術研究。 理論驅動型和應用驅動型是生 物醫學工程學科學術研究的兩種主要模式。 理工科 大學具有良好的理論創新基礎和強大的交叉的學科 背景，開展理論驅動型研究具有自身優勢。醫學院 校具有豐富的醫學資源，面臨著大量需要應用理工 知識解決的醫學問題,開展應用驅動型研究,將很好 地實現與醫學的應用融合，具有較好的臨床應用價 值,有力推進醫學的進步與發展。各自的學術優勢 將有利于生物醫學工程學科特色發展,從而增強其 不可替代的程度，實現學科可持續創新發展。

1.3學科體系作為一級學科的生物醫學工程，包含學科的理 論體系和技術體系，且該體系離不開所交叉的學科 的理論體系和技術體系的支撐，此外生物醫學工程 學科理論體系和技術體系既要有學科自身的特色， 又要具有可持續發展和一定程度上的不可替代性， 這樣學科才會有旺盛的生命力。要面向醫療衛生、 生物科學所涉及的重大、重要技術理論問題及基礎 應用開展學術研究。實現良好的學術研究定位,形 成自己的理論體系和技術體系。

2 大數據時代的生物醫學工程學科發展

    守正創新是生物醫學工程學科發展的必由之 路,人類已進入大數據時代,所謂大數據（big data), 或稱海量數據，是指由于數據容量太龐大和數據來 源過于復雜,無法在一定時間內用常規工具軟件對 其內容進行獲取、管理、存儲、檢索、共享、傳輸、挖掘 和分析處理的數據集。大數據具有“4V ”特征:①數 據容量（volume)大;②數據種類（variety)多，常常具 有不同的數據類型和數據來源；③動態變化 (velocity)快,如各種動態數據，非平穩數據，時效性 要求高;④科學價值(value)大,盡管目前利用率低, 卻常常蘊藏著新知識和重要特征價值或具有重要預 測價值。大數據是需要新的分析處理模式才能挖掘 分析出其蘊藏的重要特征信息[<3。

人體生老病死的生命過程就是一個不斷涌現的 生物醫學大數據發生源，這種源源不斷的生物醫學 大數據的檢測、處理與分析,將給生物醫學工程學科 的建設與發展帶來新的機遇和挑戰。模式識別、人 工智能、數據挖掘和機器學習的發展將帶動大數據 處理技術的進步。生物醫學大數據廣泛涉及人類醫 療衛生健康相關的各個領域：臨床醫療、基礎醫學、 公共衛生、醫藥研發、臨床工程、心里、行為與情緒、 人類遺傳學與組學、基因和蛋白質組學、遠程醫療、 健康網絡信息等，可謂包羅萬象,紛繁復雜。生物醫 學大數據中蘊藏了種種有科學價值的信息,研究有 效的大數據挖掘的新理論、新技術和新方法,對生物 醫學大數據進行關聯和融合計算分析，充分挖掘生 物醫學大數據中的信息關聯和特征關聯和數據空間 映射關聯,既能為疾病的預防、發生發展、診斷和治 療康復提供系統化的全新的認識，有利于深入疾病 機理研究分析，開展個性化診療。還可以通過整合 系統生物學與臨床數據，更準確地預測個體患病風 險和預后,有針對性地實施預防和治療。

生物醫學工程學科所面臨的生物醫學大數據主 要包括多模態醫學影像數據、多種類醫學信號數據 以及基因和蛋白質組學的生物信息數據。生物醫學 大數據在生物醫學工程學科領域內有著廣泛深遠的 應用前景,從三個方面應用將推動生物醫學工程學 科的發展。

(1) 開展多模態影像大數據計算分析。醫學影 像學科的發展從早期看得到，到看得清，目前的看得 準,未來的趨勢是看得早。只有看得準和看得早才 有利于臨床早期干預，提高治療預期。醫學影像大 數據計算分析在影像診斷、手術計劃、圖像導引、遠 程醫療和病程跟蹤將發揮越來越大的作用。

建立新的醫學影像大數據計算分析模型和數值 計算方法,挖掘多模態影像數據的特征數據和特征 關聯,將會提供強有力的影像診斷分析手段,極大地 推動影像技術的發展，具有重要的臨床應用價值和 科學價值。

(2) 開展多種類醫學信號大數據計算分析。醫 學信號大多直接產生于生理和病理過程中的信號， 能在不同層面上表達生理和病理相關機制特征。融 合多種醫學信號的大數據計算分析，能對生理病理 過程進行更好更全面的闡釋，不僅能深入了解生理 病理的狀態特征和過程特征，而且能實現個體健康 監測和管理。可以很好地開展回顧性研究和前瞻性 研究,推進系統化的醫學應用研究。實現強大的多 種醫學信號數據的特征挖掘及特征關聯計算分析。 大數據挖掘能夠增加準確度和發現弱關聯的能力， 能更好地認識生理病理現象和本質。

(3) 開展基因和蛋白質組學的生物信息大數據 計算分析。基因組學、蛋白質組學、系統生物學和比 較基因組學的不斷發展涌現了海量的需要計算分析 的生物信息數據，已進入計算系統生物學的時代。 開展生物信息大數據計算分析，可以拓展組學研究 及不同組學間的關聯研究。從環境交互、個體生活 方式、心里行為等暴露組學，至細胞分子水平上的基 因組學、表觀組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組 學、基因蛋白質調控網絡,再到人類健康和疾病狀態 的表型組學等不同層面不同方向上實現大規模的關 聯計算分析，可以全面闡述生命過程機制,挖掘生命 過程特征及關聯特征。

生物科學課程范文第5篇

實驗是初中生物教材的重要內容,是獲取知識和實踐創新的重要手段。它具有現象明顯、說服力強的特點,是文字表述的重要輔助,在教學中有著獨特的價值。離開了實驗,生物學的概念、原理及規律就如同空中樓閣。作為以實驗為基礎的學科,蘇科版生物學新教材非常注重對學生進行實驗技能的培養,通過觀察和實驗,不僅可以使學生加深和掌握生物學事實性知識,而且還非常有利于培養學生的學習興趣。因此,即使在課時緊張的情況下,也應盡量讓學生多動手多實踐,而絕不能把實驗做在黑板上、講在嘴巴里。首先要重視教材里的實驗課。如在“蚯蚓在什么樣的物體表面爬得最快”的探究實驗中,鼓勵學生自己去尋找不同的材料,自己去親身實驗探究。課堂上有的學生將蚯蚓放在光滑的玻璃面上,有的放在包裝盒紙板上,有的放在軟軟的海綿上,更有甚者將蚯蚓浸放在水里。通過觀察比較,直觀得出結論:姐卿在粗糙的硬紙板上爬得最快。理由是蚯蚓的運動須依靠剛毛的協助,只有在粗糙的表面才爬得快。實踐證明:初中學生對實驗有著天然的好奇心和濃厚興趣,他們樂于動手,熱衷探索,教師只要做好組織引導,巧妙引導,讓學生大膽實踐,學生就能通過自由自在的探究享受到成功的樂趣。其次要充分利用教材中的探究性實驗,引導學生進行豐富多彩的“研究性學習”。當然這絕不是讓學生上網搜、直接抄、隨意編,而應該組織學生真正參加實踐活動,以學生感興趣的生物學問題為研究主題,以個人或小組活動方式進行專題研究。通過學生的自主性、探索性的合作學習,使學生主動獲取有關生物體結構、功能及進化方面的知識。如生物學與地理等學科相結合,可以為學生設計探索生物多樣性與環境保護、植被破壞與水土流失、亂伐森林與沙塵暴肆虐的關系,以及環境污染與人類疾病發生的關系等課題,從而建立起師生平等民主、教學相長的教學關系,有效提髙學生分析問題、解決問題的能力,彰顯生物學科價值。

二、讓學生成為課程資源的開發整合者

生物世界是絢麗多彩的,因此,生物課程資源無疑也是豐富的,可以說是衣食住行、生產生活等無所不在。誠然,教材編者、教研人員和任課教師責無旁貸應該依據“課程標準”有意識、有目的地開發和利用好各種課程資源,但是,如果發揮學生的主體優勢,讓學生參與到課程資源的有效整合開發,必將對學生個性品質與創新精神的發展產生奇特的作用。如在學習“花的結構”一課時,筆者曾發現一個怪現象:教師和學生都用鮮花實物標本學習了花的結構,課堂氣氛也相當活躍,但課堂檢測的反饋顯示,學生對結構知識點的掌握并沒有預想的那么好,特別是將桃花換成百合花后,學生更是錯誤百出。教師細心回顧課堂后發現了癥結所在:學生帶到課堂上來的都是很容易買到的康乃馨(雖然顏色有異),導致學生缺少對不同種類花朵的觀察、比較與解剖,所以學習效果不佳。由此啟示教師應該研究解決一系列與生物教學計劃相關的問題。如,生物教材所涉及的各種植物有哪些是可以通過校園種植解決的?哪些可移栽?其他標本如何解決?校園小池塘可養殖哪些生物?如何分工?這樣一來,一個班的學生就可能觀察到十幾種花,在動手解剖時就能輕松掌握本課的知識重點。又如在學習《沒有細胞結構的微小生物——病毒》一課時,很多學生都對課文提到的“病毒能幫助完成轉基因過程”這一點非常感興趣,少部分學生還能講出一點小知識,但仔細追究發現,大多數都只停留在對“轉基因”這個名詞本身的記憶印象上,而對概念的內涵卻知之甚少。于是我提議全班學生圍繞“轉基因技術”“基因治療”分組查找相關資料,下一課時進行小組比賽,看誰找得又多又好。結果,每個小組都能找到一些新奇有趣的資料,大家都聽得津津有味。可見,合理地開發利用課堂生成性資源加以深化整合,有利于提高教學的有效性。自此,大部分學生都開始養成自覺收集學習資料的習慣,每當學習某些內容需要舉例說明時,通常都能有不少學生能幫上忙。教師鼓勵學生自己尋找合適的學習素材,豐富了課堂的教學資源,既開闊了學生的視野,又拓寬了他們的學習領域。

三、讓學生成為情境問題的主動思考者

思維能力是考查學生科學素養高低的重要標志。培養學生的思維能力,教師的重要任務之一就是要善于創設問題情境和創造性地發現問題,用問題激發學生的探索欲望和思考空間。例如,在學習“遺傳物質存在于細胞核中”時,選用學生都熟悉和喜歡的節目《爸爸去哪兒》中的明星父子(父女)的圖片并提問:為什么他們長得如此相像?由此引發學生積極的思考和熱烈的討論。這時,教師便可進一步提出:那么決定子女相似于父母的遺傳信息存在于細胞的什么部位呢?通過設置懸念,觸發主動思考,激發學生的好奇心理和探求情趣,促使他們迫不及待地想繼續探索,由此順理成章地引導學生主動參與閱讀、理解課文。順勢結合課文中提供的相關圖文資料信息,提問:“你知道克隆是怎么回事嗎?克隆羊多莉是怎么產生的?請觀看影片《小羊多莉的身世》。”學生帶著問題觀看視頻,對分析解決“細胞核是遺傳信息庫”這個難點問題有很大的幫助,而且直觀的影像讓學生清楚了遺傳物質存在于細胞核中,使學生對整個克隆過程有了更深刻的理解,也催生著學生更深人的思考。接著教師拓展提問:“你們對爭議比較多的克隆人這一事件有哪些看法?請各小組收集有關信息,闡明你們的觀點。”各小組學生在積極準備了一個星期后,將各自的觀點帶到了課堂上,爭相發表自己的觀點,展示支持的證據,下課時大家還意猶未盡,我為他們能夠收集到如此豐富的資料而感到驚奇,這說明了學生們對周圍熱點問題的關心。在這個過程中教師并沒有發表任何見解,也無需告訴他們什么是對什么是錯,也不要求他們有一個最終的標準答案或者掌握什么新的知識,教學應該重在學習過程,重在知識技能的應用,重在親自參與探索性實踐活動,獲得感悟和體驗,而不是僅僅接受別人傳授的經驗。

四、總結