pbl教学法应用于生物信息学教学的探索

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1、PBL教学法应用于生物信息学教学的探索张林（浙江中医药大学）21世纪是生命科学的时代，也是信息时代。随着分子生物学、测序技术以及人类基因组计划的深入展开，各种生物医学数据已达到海量级别。在后基因组时代，一方面是巨量的数据，另一方面是我们在医学、药物、农业和环保等方面对新知识的渴求，这些新知识将帮助人们改善其生存环境和提高生活质量。这就构成了一个极大的矛盾。如何从海量生物医学数据中获取新的知识呢?1956年，在美国田纳西州盖特林堡召开的首次“生物学中的信息理论研讨会”上学者们提出了生物信息学的概念。1987年，林华安博士正式为这一领域定下生物信息学(Bioi

2、nformatics)这个称谓，一门新兴学科——生物信息学应运而生。一生物信息学的学科特点生物信息学是用数理和信息科学的观点、理论和方法去研究生命现象、组织和分析呈现指数增长的生物医学数据的一门学科。它主要包括两重含义：一是对海量数据的收集、整理与服务，即管理好这些数据；二是从中发现新的规律，即利用好这些数据。生物信息学的实质就是利用计算机科学和网络技术来解决生物学问题。它的出现极大地推动了分子生物学等相关学科的发展。它不仅是一门新学科，更是一种重要的研究开发工具。生物信息学几乎是今后所有生物（医药）研究开发所必需的工具。生物信息学与其他的生物医学学科相比

3、，有很大的不同，主要有以下三大特点：第一，以生物医学数据库为基础，数据极其庞大复杂。随着组学时代的来临与深入，生物医学数据正呈现指数级别的增长。根据权威的《NucleicAcidsResearch》统计，截止2014年，全球共有约2100个主要的生物医学数据库，涵盖了生物医学研究的诸多领域。从研究层次上看，包括核酸、蛋白质、结构、基因组、蛋白质组、人类基因和疾病、细胞器官、免疫学等14类数据库。从研究种类上说，包括动物、植物、真菌、原核生物、病毒等30余万种生物。仅登录在美国GenBank数据库中的核酸序列就超过1亿条，DNA序列总量超过1000亿碱基对；

4、在UniProt中，共收录蛋白质序列约1000万条；在PDB中，共收录蛋白质结构数据超过8万个。第二，生物信息的操作分析主要以计算机为工具，在互联网环境中运行，通过网络强大的搜索功能完成数据收集、储存、管理与提供。第三，生物信息学是一门生物医学、数学、信息科学以及计算机科学等诸多学科综合交叉的前沿产物，与其他学科相比，综合交叉性强、难度大、发展时间短、还在不断完善与更新中。因而目前还没有成熟的生物信息学教学模式，各高校，尤其是医学院校，尚处于摸索探讨的阶段。二生物信息学现有教学模式的不足之处目前，国内的生物信息学教学基本沿用以“教师讲授为主”的传统教学模式

5、。以课堂为中心、以理论教学为主，进行“满堂灌”式教育，“照本宣读”的方式也比较常见。缺乏与生物信息学交叉前沿性特点相适应的新型教学模式。同时，实验教学方式比较单一，常以验证性为目的，有些甚至成为了“文献检索”课程，缺乏和专业相适应的综合性、设计性实验，结果出现了理论和实践相脱节的现象。三关于PBL应用于生物信息学教学的探索1PBL教学法的优势“基于问题的学习(Problembasedleaming)”，简称PBL，是美国广泛采用的一种探究性、任务驱动式学习模式。此方法与传统以学科为基础的教学法有很大的不同，强调以学生的主动学习为主，而不是传统教学中强调的以

6、教师讲授为主，比如将学习与更大的任务或问题挂钩、使学习者投入于问题中、设计真实性任务、鼓励自主探究、激发和支持学习者的高水平思维、鼓励争论、鼓励对学习内容和过程的反思等。在医学教育中，PBL教学强调以设置问题的方式为学生创造一种特定的疾病发生的情境和诊治的氛围，通过学生的相互协作来共同解决实际问题，最终实现培养学生独立处理和解决实际问题的能力的目标。这种教学模式很好地解决了理论与实际脱节的矛盾。2PBL教学法在生物信息学教学中的实际应用(1)分组。根据能力和兴趣分组，选择能力互补且有共同兴趣的学生组成不同学习小组，一般以3—4人为一组，对于总体能力特别强的

7、小组可以适当减少人数。(2)提出教学目标，布置真实性任务。首先，布置基础性教学任务，这类教学任务的目的是为了巩固学生的基础知识，培养学生的基础能力。例如，该类任务可由四个子科目组成：“生物医学数据库识别与理解”、“通过Entrez和SRS系统进行生物医学数据的检索利用”、“blast序列比对”、“clustalw多序列比对”。这是必选任务，每个个组都必须完成，为下一步实行探究性任务打下基础。然后，根据不同小组的兴趣和特点，分配不同的探究性任务。例如，“新基因的发现与鉴定”、“某某疾病基因的分析与鉴定”等。这类问题并无现成答案，学生必须自己查阅资料、进行归纳

8、分析、确定实验步骤、完成任务。例如，对于“新基因的发现与鉴定”这项