关键词：生物信息学；研究生；培养模式
中图分类号G642.0文献标识码A文章编号1007-7731（2016）22-0120-02
随着基因组测序技术的飞速发展，学科交叉的趋势也越来越明显，如生物信息学、数字医学、金融数学、环境生态学等，交叉学科的产生意味着跨学科时代的到来，这是不同科学门类领域学科相互渗透融合，凭借对象整合、概念移植理论渗透和类比推理等方法，对象世界及其变化进行体认和再现后形成的新学科[1]。这就要求我们必须创新，鼓励创新，而鼓励创新需要鼓励创新性人才培养，尤其是研究生阶段的人才培养，因为这个阶段的培养是建立在学科发展的国际前沿基础上的，但在高等院校中，由于当前研究生教育制度的“单一专业制”，限制了跨学科人才培养。然而，面对如此巨大变革，庞大的测序数据也是当前研究人员面对最困难的问题，此时生物信息学得到高度重视。尽管生物信息学是以生物为研究对象的学科，但是它的研究手段却是计算机与统计学算法相结合，涵盖了生物信息的获取、处理、存储、分配、分析以及阐述等各个方面以理解和利用海量的生物学数据为目的学科，这对我们生物学专业的学生来说无疑是学习和研究的屏障，培养其理论思维能力，创新能力和实践能力尤为重要，如何在生物学本科生中培养生物信息学研究生是生物学科研究生培养的难点。探索如何克服这一难点而培养能力和自主性强的生物信息学科研究生将具有十分重要的意义，本文就跨学科培养生物信息学研究生所面临的一些问题进行探讨。
1跨学科培养生物信息学研究生的必要性
跨学科或交叉学科的出现发挥了明显的作用，为许多领域的科学问题提供了答案。法国作家普鲁斯特曾说，真正的发现之旅，并不是去寻找新大陆，而是采用一种新视角[2]。在某一个学科内无法解决的问题，如果换个角度就很可能迎刃而解，这种创新性的问题答案的获得不但需要多学科的协同攻关，更需要在研究生教育方面培养一大批高层次的具有跨学科思维并掌握多学科理论与方法的人才，这样才能更好地推动科技创新。在国外，跨学科研究已经非常普遍。如在德国的柏林工业大学已经建立跨系研究中心、跨学科研究小组、大学研究论坛以及跨学科研究协会等组织；在日本，名古屋大学建立了复合专业群以促进学科前沿交叉领域的发展和研究生素质的提高[3]。这些不争的事实均反映了在世界范围内跨学科研究生培养的趋势所在，跨学科生物信息学研究生的培养也不例外。
2跨学科培养生物信息学研究生的优势与不足
我国研究生教育培养已从传统单一学科的培养模式向跨学科和学科交叉的培养方向发展，跨学科、跨专业选择的研究生数量也日渐增多，已成规模。跨学科的研究生同本专业研究生相比，既有优势，也存在一定的不足，当然包括跨学科培养的生物信息学研究生。跨学科培养的优势在于研究生能虼佣嘟嵌瓤悸俏侍猓有可能因为学科交叉而产生独特的研究方法和思维方式，形成创新点；也可以从不同的专业角度发现问题、观察问题、研究问题、解决问题。不足之处有：在新学科的基础知识及专业知识积累上有所欠缺，对很多问题理解不透彻，初期也可能学习，科研压力大很难进入科研状态，如果自我调节能力不强，导致有些研究生可能会出现自卑情绪，需要一定的适应阶段，但过了这个阶段，跨学科的优势即可逐步显现出来。
3跨学科培养生物信息学研究生的制约因素
在高等教育体系中，本科教育和研究生教育分别培养应用型人才和研究型、创新型人才[4]。近年来，为了适应社会发展对复合型高层次人才的需求，我国许多高等院校逐步开展了对研究生的跨学科培养。但在培养过程中，存在一些制约其发展因素，主要表现在以下几个方面：
3.1培养理念与方式在传统的教育管理理念与方式下，研究生教育的培养主题依然是单学科，而非多学科、交叉学科、跨学科。我国大多数院校的研究生培养仍然采取这种模式，虽然也培养了一些杰出人才，但总体上不利于研究生多方面知识的获取，使研究生缺乏创新性。对于跨学科培养研究生，行政管理条例应该灵活，研究生学制期限也不应该固定，因人而异等等均收到一定的限制，无法实施。在高等院校在课程的设置上，一般很少设立学科跨度大的专业必修课和选修课，学院与学院之间基本不再进行跨学院跨学科开课，选课上缺乏协作性，研究生培养计划中也没有整体的培养应对跨学科的培养方案等。
3.2培养体制与机构我国大多数的高校是以一级学科为基础设置学院，学院数量较多，学校也习惯于以学院为基本单位，学院内部学科包容量较少，专业划分过于详细，而此时可能忽略了跨学科与交叉学科过于规范的培养框架。目前，我国有很多高校拥有独具特色和优势的学科与专业，但由于僵化的培养制度，难于形成特色或优势学科主导下的跨学科培养方案，更不利于高层次人才的培养。所以，跨学科培养存在一定的体制问题，学生在掌握了大量交叉学科知识及研究方法后，还要认清主导学科并能解决实际问题。如果在培养过程中过于重视现有的培养制度和教学计划，就容易使整个培养体系走向僵化，不但不能促进跨学科的发展，更难以培养出适应社会发展需要的复合型高层次的人才。
3.3导师与研究生个人在指导教师方面，大多数导师也不具有跨学科学习与跨学科研究的经历，其开展的研究项目也只是单一学科的。而刚刚跨学科的研究生也可能和导师的情况类似，这样导师与学生的学科知识结构都相对单一，对其他学科知识及发展动态掌握不够，使跨学科培养在双方面都受到了阻碍。所以，在跨学科研究上，导师和学生都应该拥有跨学科研究的知识背景，既要掌握一定的跨学科相关知识和研究方法，也要经常参与跨学科的学术交流，积极进行跨学科建设和跨学科项目的研究。
4跨学科培养生物信息学研究生的必要措施
跨学科的研究生培养是一个长期而又复杂的过程，跨学科生物信息学研究生培养也不例外，从培养过程中涉及的制约因素考虑，为提高跨学科生物信息学研究生创新人才的培养水平，提出以下主要措施：
4.1建立健全相关跨学科培养制度在组织机构上，设置好学院后，应注意适当增加学院的学科数量，以促进不同学科不同专业的交叉与融合。在资源利用上，实现资源共享，由学校统一进行管理大型实验设备和仪器，建立相关的技术与服务平台，避免资源闲置或浪费现象的发生，提高资源利用率，更要打破学科专业之间的界限，积极争取校企与科研院所的合作等，进行研究生联合培养。
4.2完善跨学科培养方式跨学科培养涉及到很多环节，首先在考试科目的设置、试卷命题及复试上，都要尽可能按跨学科招生。既要注重考察考生知识容量，也要考察考生的能力是否具备跨学科培养的潜力，优先录取综合素质高的跨学科考生。此外，招生录取途径也应该多样化，如导师有招生自[5]。在研究生课程教学上，更要注重课程的交叉性与综合性，还要引入交叉学科研究的最新成果，使研究生了解学科发展动态。另外，跨学科研究生可以在不同实验室进行学习，提高自身能力，积极参加学校或学院组织的学术交流、多听跨学科的学术报告和学术讲座等。
此外，还要注重激励机制，目前，许多高校及科研院所在评估科研人员的业绩时，过于注重甚至只考虑第一作者的贡献，其他作者的贡献忽略不计，这样非常不利于跨学科研究的培养，影响积极性。许多生物信息学的研究是和其他的生物学科交叉发展的，第一作者贡献固然大，其他位次的也要适当的考虑，这样才能使得研究生的跨学科教育快速发展。
4.3重视导师与研究生的跨学科研究跨学科研究生的水平高低c导师的学术水平、综合能力等有直接的关系，因为导师对研究生选题、技术路线等方面具有很大的指导作用。研究生在跨学科上也应高度重视，储备知识，拓展思维，这样和导师进行的跨学科沟通时才能顺利进行，有利于发展。导师方面，我们倡导的多导师制，也就是我们常听说的还有副导师，这样更能有效地培养研究生的全面知识与试验技能，有助于跨学科的创新性。培养跨学科的生物信息生学研究生的知识与技能，多导师制更值得提倡，因为其中涉及很多软件知识、计算机知识、生物学知识等多个学科的知识和技能，这样可以相互补充，有助于问题的解决。
我国研究生教育具有多层次性、多类型的人才培养模式，但跨学科人才培养仍处在探索阶段，存在很多制约因素，但跨学科研究生培养对于培养创新型人才有着及其重要的作用，可能成为培养交叉学科人才、创新人才的有效途径。
参考文献
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[2]林崇德，罗良.建设创新型国家与创新人才的培养[J].北京师范大学学报（社会科学版）2007，1：29-34.
[3]何沐蓉，朱浩，常军武.跨学科培养生物医学研究生[J].学位与研究生教育，2011，7（7）：11-16.
[4]贾川.我国高校跨学科研究生培养机制研究[D].长沙：国防科学技术大学，2008.
关键词：网络教育;生态特征;生态功能
生态理念是人们从生态学的视域观察理解事物时持有的基本立场和核心观点。可具体化为生命的理念、有机的理念、整体的理念、内在关联的理念、动态平衡的理念等。[1]从生态的视角来审视和理解网络教育，就是要把网络教育看作一个具有生命的、动态平衡的有机体。
一、网络教育生态系统概述
第一次正式把“生态学”运用于教育研究中是1966年美国学者阿什比的著作――《基于英国、印度和非洲的大学的高等教育生态学研究》，书中提出了高等教育生态学的概念。随后，学者们不仅拓宽教育生态学研究范围，更向纵深处研究发展。
在我国，各类教育学家和生态学家对教育生态学的研究起步较晚，直到二十世纪末才出版了三本研究教育生态学的专著――专著名称都是《教育生态学》，作者分别为吴鼎福（1990）、任凯和白燕（1992）以及范国睿（2000），这三本专著奠定了我国教育生态学的理论基础。随着教育生态理论的发展，在网络教育研究中也开始引入生态学思想进行跨学科研究，将网络教育视作类似自然界中的有机生命体，现已开展了“网络教育生态系统构建研究”“网络教育生态平衡研究”等相关研究。
二、网络教育的生态特征
网络教育是一种社会组织，在社会系统中与其他社会组织之间存在相互关联、相互竞争和相互支持的关系。网络教育生态特征主要表现如下：
第一，网络教育的生命特征。网络教育由人（教师、管理者、学生）、教育信息资源、网络环境三大部分组成，三个部分相互影响、相互渗透、相互关联，是一个不可分割的整体。网络教育实际上是一个典型的人工生态系统，作为有机生命体，其构成要素通过相互作用和影响，进行物质循环、能量流动、信息传递和价值转化，在合力的作用下直接或间接地为网络教育的生存和发展提供所需的养料。
第二，网络教育的组织生态特征。网络教育是传统教育在信息时代背景下形成的新型教育组织机构。网络教育生态系统的各种生态因子，它们之间相互协调、相互关联，具有组织生态系统特质。网络教育生态系统作为社会系统的组织单元，符合组织生态学研究对象的基本特征，可以借鉴组织生态学理论对网络教育展开研究。
第三，网络教育的信息生态特征。网络教育是社会信息系统不可或缺的重要组成部分;其自身蕴涵的海量教育信息资源，是信息家族的重要成员。网络教育在数字化环境中成长与运行，具备信息生态系统的运行特征，它与社会组织之间以教育信息开发利用为纽带而产生密切的社会关联，符合信息生态学研究的基本特征，我们可以从信息生态学的视角对网络教育的运行规律及其社会环境的协调进行探讨。
三、网络教育的生态功能
1.网络教育生态系统的物质循环
物质循环是指生态系统的物质流动、转换、再生的规律。网络教育生态系统的物质循环主要是指自然物质和人工物质在网络教育内外的反复交流和作用的过程。自然物质包括各种环境要素，例如空气、阳光、水分等;人工物质是网络教育物质的主体，主要包括建筑、设备、技术、人员和资金等。借助自然和人工物质的输入、输出、转化和交换，网络教育生态系统不断进行新陈代谢和与外界的物质交流，保持着系统活力。
2.网络教育生态系统的能量流动
网络教育生态系统中的能量流动包括社会向网络教育生态系统投入大量的资金，建设相应硬、软件资源和基础设施;[2]另外，还有一种以知识为形态能量流动即网络教育资源。在网络教育生态系统中由点到线、从线到面地向各个方向的网络教育参与者流传开去，在整个教育过程中，知识流呈递增的趋向。
3.网络教育生态的信息传递
网络教育生态系统作为人工的信息系统，本身是一个自构的信息生态系统，网络教育既是教育生态中信息链的一个节点，其自身也是一个生态场。在网络生态系统中，存在着两类信息流：一类信息流是以数字教育信息为构成内容的信息流，这是网络教育的主体信息流。网络教育通过对信息流的加工、储存后，其信息服务功能得到加强，构成网络教育的主要生态链。另一类是一般的信息流，即各种社会信息，如技术信息、政策信息、需求信息、人才信息等构成的信息流，对网络教育的运行起着辅助、保障作用。整个系统分工明确，实现良性的信息流动。
总之，从生态系统角度来看待网络教育活动的发展，这将有助于网络教育基本理论研究的丰富和发展，为网络教育可持续发展提供帮助。
参考文献：
[1]刘贵华，朱小蔓.试论生态学对于教育研究的适切性[J].教育研究，2007（07）.
【关键词】农业物联网传感仪器研究进展
我国是农业大国，想要实现我国农业的可持续性发展，就必须要借助科学的技术手段，通过利用智能化以及信息化的技术管理，；来实现我国传统农业的转型，进而为我国现代农业的发展做出更大的贡献。在我国现代农业的转型过程中，农业物联网以及传感器的研究进展发挥着关键性的作用。物联网技术是二十一世纪的新型技术，在世界各国都得到了普遍的关注。物联网主要涉及三个层面，即感知层、传输层以及应用层。农业传感仪器在物联网中隶属于感知层，通过传感器可以对农作物进行一定的了解，农业信息的传输需要通过农业物联网传输层这个介质实现，传输层能够有效的保障农业信息的获取，物联网的应用层主要是对农作物的生产加工等进行有效的管理。通过对物联网这三个层次的研究与发展，可以对现代农业的发展起着一定的积极影响。
1农业物联网的概念分析
在二十世纪末期，物联网概念被提出，农业物联网主要是通过各种传感器来对信息进行采集，帮助农民及时的发现农业生产问题，并且对发生问题的位置进行准确的定位。这样农民就能通过机械生产的模式对农业实现智能化以及自动化的生产。物联网是继计算机、互联网以及移动通信网之后的被世界公认的信息产业。物联网是以感知为前提，实现人与人、人与物以及物与物的全面互联的网络。通过传感器对物理世界的各种信息进行获取，再通过局部的互联网、无线网络以及移动通信网等各种通信网络进行交互传递，进而实现对世界的感知。
2农业物联网技术的研究进展
2.1农业物联网的技术组成分析
农业物联网主要由感知层、传输层以及应用层三个方面构成，感知层主要是由各种感知器以及传感节点组成，主要是对土壤水分以及苗情的长势等农业信息进行获取。传输层主要是通过有线或者无线的方式将感知层获取的各类数据信息传输到应用层上。应用层再对收集的信息进行有效的处理和决策，进而实现对农业生产过程的管理与控制。
2.2农业物联网的感知技术
在农业物联网中，感知技术一项关键性的技术，传感器则是感知技术的核心。近些年来，我国的农业传感器技术的发展步伐比较快，主要有农业信息传感器以及农业环境传感器。当前，光、水等常规的环境传感器发展已经比较成熟，土壤传感器是目前农业传感器研究的重点。采用电子以及电磁学等方法对土壤的电阻以及电容等参数进行测量，很容易受土壤组成的影响。利用电磁波对土壤进行测量可以对土壤的结构以及物理化学性质等进行测量。电化学方法可以对土壤中的某些离子等进行测量，土壤的组成具有一定的复杂性，因而，原位测量传感器在国际范围中都是研究的难点。信息传感器同样也是研究的难点，主要采用光学以及电磁学等物理学原理，根据被测对象的性质来对动植物生命体进行检测，然而动植物生命过程具有一定的复杂性，想要对其信息进行精准的探测，就必须在其计量模型上有一定程度上的突破。
2.3农业物联网通讯技术分析
农业环境具有一定的复杂性，因而想要实现农业物联网信息的传输对通讯技术进行简单的搬用是不行的，要根据实际情况选择适宜的通讯方式。农业设施中不仅要考虑墙体的厚度，同时还要考虑材质对传感器节点之间的信息通讯的影响。比如，大田的作物要考虑农作物的高度以及地形地貌特征对通讯的影响，基于此种情况的考虑，节点布设以及节能机制就成为研究的重点。果园中树冠的形状以及与天线的相对高度直接影响着信息的传输。
2.4农业物联网应用分析
农业物联网应用是一个闭环控制的过程，在农业物联网应用中其关键性的技术有云计算以及云服务。因为，农业具有一定的生命特性以及生态区域性特征，因而农业的物联网应用很难通过一种技术以及模式来对问题进行解决。在实践中，一般都是按照实际的情况来对物联网进行应用。就其应用模式而言，可以是WEB服务应用也可以是智能的单体应用。
伴随着科学技术的不断进步，很多欧美发达国家都对农业物联网应用开展了示范性的研究。在农业生产中实现了物联网技术的实践与推广。我国在此基础上也开展了一系列的应用研究，为我农业的发展奠定了技术基础。
3农业物联网发展趋势分析
在农业生产的过程中，应用农业物联网技术对于农业的生产管理具有很大的积极作用。以下分别从几个方便对农业物联网的发展前景进行阐述：
3.1农业传感器的新研究
农业传感器是农业信息获取的“眼睛”在农业物联网信息感知系统中发挥着积极的作用。全新的农业传感器的研究在农业物联网产业中也是不可忽略的关键环节。伴随着科学技术的进步，微机电系统农业传感器也将成为重要的研究领域。
3.2农产品的生产更加精细化
伴随着农业物联网技术的不断发展，对于农产品的精细化的管理将会成为农业物联网发展的方向。通过物联网技术对农作物进行精准化的播种、育秧以及对其生产环境进行精确的控制等，都在很大层面上节省了人力资源，提高了农业生产的附加值，进而更好的促进我国农业精细化的发展。
4结语
综上所述，虽然物联网在农业实践中的应用依旧面临着很大的挑战，但是随着物联网产业的标准化的逐步建立与完善，以及农业物联网技术的不断进步，将会更快的促进我国农业现代化的发展。
参考文献
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[2]肖伯祥，郭新宇，王传宇，吴升，杜建军，陆声链，温维亮.农业物联网情景感知计算技术应用探讨[J].中国农业科技导报，2014，05：21-31.
[3]林兰芬，王瑞松，于鹏华.基于GIS的农田小气候环境可视监测系统[J].农业机械学报，2015，03：254-260.
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[5]李灯华，李哲敏，许世卫.我国农业物联网产业化现状与对策[J].广东农业科学，2015，20：149-157.
作者简介
唐矗1995-），男，浙江省杭州市人。大学本科学历。现为成都理工大学信息科学与技术学院物联网工程专业在读学生。研究方向为物联网技术的应用。
[关键词]信息技术学习能力创新
冀教版教材要求注重培养学生的综合处理信息能力，强调让课程要成为以学生为主体的信息收集、处理和应用的实践活动，营造“宽松、主动、愉悦的学习氛围”，使学生“在快乐中活动，在活动中学习，在学习中创造”。为此，我们在高一年级信息技术课堂中开展了“生活中的物理”研究性学习活动，期待通过信息技术教学与物理研究性学习活动的结合，培养学生的探究意识、独立思考和创新能力。活动的开展收到了良好的效果。
一、运用多媒体展示真实的物理世界
物理与人类的生产、生活关系密切，物理知识的应用非常广泛，多媒体可以弥补传统教学的不足。利用多媒体，可以在有限的授课时间内，尽可能多的展示物理知识以及具体应用，开阔学生的视野，激发其好奇心、求知欲，引发学生探究课本以外的知识，为进一步搞好物理学习做铺垫。
有些物理现象比较抽象，光靠语言讲解学生很难把握，比如讲授核能的有关内容、讲解磁场和电磁感应等问题时，运用多媒体播映有关录像，可以使以往难以观察到的宏观或微观场景，在学生们面前一览无遗，拉近高科技与学生所学物理知识的距离，变高不可攀为伸手可及。物理学的发展来自实践，是在对自然现象观察的基础上从科学实验和生产实践中总结发展起来的。大千世界五彩缤纷，物理现象比比皆是，问题就在于以往我们无法使其由抽象变为具体，运用多媒体真实展示，可使神秘的物理现象走入课堂，让学生感到熟悉而亲切，解决许多以前教师难以说清楚的问题。
二、应用互联网查找“生活中的物理”素材
当学生已经对生活中的物理知识产生好奇与兴趣的时候，学生的求知欲就会明显增强，就会感到手上能够找到的资料太少，这时，介绍电脑与互联网就非常及时，因为通过互联网可以获取大量的有关资料以满足学生的需要。利用互联网，还可增强学习的目的性、时限性，在很大程度上避免上网盲目性与低效率。
我们在开展“生活中的物理”学习活动时，提出了“生活中的物理研究性学习活动”总课题。活动面向全体学生，内容针对物理学的各个方面，坚持以学生的自主选择、主动探索为主，尊重学生的个性、兴趣、爱好、特长和意愿，教师则侧重于为学生应用互联网查找相关内容提供充分的网络知识，支持和帮助学生达到想达到的目的。
互联网为同学们查找资料开展学习提供了广阔空间，可以跨越时空界限，为大家带来了意想不到的便利，他们为了进行有效的查找、保存和整理自己的素材，学生对学习电脑知识的热情非常高，在老师的指导下，他们很快学会了如何选择搜索关键词、如何建立文件夹、如何建立新文件、如何保存网页或者保存WORD等知识，而且举一反三，学以致用，并在学习中积极提出问题，例如：如何编辑、排版等等。而这些问题，在没有进行“生活中的物理”学习活动开展前的信息技术课堂上，都是由教师提出来，并反复加以讲解也不一定能够被学生理解和接受的，属于教学的难点。通过活动，激发了同学们学习信息技术课的积极性，并将应用互联网与物理研究活动自然融合在一起，并缔造了宽松、愉悦的学习氛围。
“生活中的物理”学习活动开展激发了同学们的广泛兴趣，这些兴趣涉及到力学、电学、声学、热学、自然现象、生活常识等许多方面。通过活动的开展，同学们的兴趣还往实际操作方面延伸，他们大量模仿、制作，搞小实验——例如，用塑料可乐瓶做非常有趣的水悬球、水火箭的实验，利用静电放电原理制作旋转轮等等。活动使同学们深切感受到物理知识普遍存在于大自然和日常生活中，随时随地发生在自己身边，可以解释许多奇妙的现象，使学生对于物理知识的价值有了更好的认识，大大调动了学生学习物理学科的学习兴趣。下面是部分学生通过利用互联网学习，对于物理学产生的新的认识和感想：
生活中处处有物理，要想学好物理，必须要有善于发现的眼睛、勤于思考的大脑，还要勤于动手；
我更加喜欢这门学科了，发现物理知识在日常生活中运用非常广泛，生活中处处离不开物理识；
只有更广泛的了解物理知识，才能掌握自然界中诸多事物的规律，学好物理，便于了解存在于自然界中的真理；
……
三、确定小组课题题目，展开生活中的物理研究性学习活动
上一阶段的活动自由、发散，学生的好奇心、求知欲、动手实验的愿望被自然而然调动起来。在此基础上，我们根据教学内容以及学生个别研究内容，选择具有较好研究价值和实际意义的小课题，组织学生以小组为单位开展小课题研究活动，以进一步培养学生研究性学习能力。
部分小课题题目：
无处不在的重力王欣、刘明、韩宜成、刘杨
反冲力张彦春
有趣的摩擦力常婷
生活中的力学现象张春雨张蕾
12个有趣的物理实验殷玉格
千斤顶的原理张汉鹏
铁针浮在水面上高厚仁
……
本阶段为了使同学们更好、更有效组织自己的资料，使之更加清楚、简洁、条理、美观，在已经掌握了网络的简单应用的基础上，我们让学生进一步学习与掌握WORD编辑、排版知识，以使操作变得轻松和迅速，并随着对于互连网知识的更多了解，按计划突破信息技术课教学的难点。
研究性活动在学生自主、交流、合作的氛围中进行，通过不断的改进走向深入与完善。
四、展示研究性学习成果
由于学生研究的课题内容与形式多种多样，所以当研究进行一段时间以后，应安排展示活动，让每个小组展示自己的研究成果，使学生有成就感，与全班学生共同分享成功的快乐，把涌现出的有兴趣与特长的学生，组织成物理实验研究兴趣小组，进行深层次研究。
在科学技术的发展日新月异的今天，信息技术课程的教学目标与内容也在与时俱进，信息技术课堂教给学生什么样的知识？培养学生什么样的能力？是近年来信息技术教师一直思考与困惑的问题。我想，发挥信息技术的特长，挖掘信息技术的潜力，加强信息技术与物理等其他学科教学更好地融合，互相支撑、互相促进，就一定能有力地促进教学改革的进行，使学生的素质得到全面发展。开展各种与其他学科结合的活动，能使学生处于愉快的学习状态，轻松地掌握信息技术知识，不失为一种很好的整合方法。
妥当与否愿与大家商榷。
参考文献
關键词：生物信息学；教学方法；医学本科生
中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2017）51-0146-03
生物信息学是20世纪80年代末随着人类基因组计划的启动而兴起的一门新的交叉学科[1-2]。它包含了生物信息的获取、处理、储存、分发、分析和解释等在内的所有方面；综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具，来阐明和理解大量数据所包含的生物学意义。目前，生物信息学在医学领域中已广泛应用于基础医学、临床医学及药学等多个学科。特别在科学研究工作中，生物信息学的作用逐步显现，越来越受到重视。近期，精准医疗概念的提出与相应模式的推进，进一步强化了运用生物信息学工具的要求。精准医疗是将临床信息、患者表型与基因蛋白谱进行整合，从而为患者量身制定精准诊断、预后及治疗策略。因此在高通量测序产生数以万计的庞大组学数据中，只有依托生物信息学技术，才能探寻基因突变、药物靶向等隐含遗传学奥秘的精确位点，进而提供可靠的个性化治疗方案。可见，生物信息学是精准医疗的核心内容之一。当前，大多数医学院校均已开设研究生生物信息学课程，但尚未将生物信息学正式列入本科生培养方案，以选修课形式开设生物信息学课程的院校也极为鲜见。医学本科生是祖国医学的未来，是临床一线最直接的储备军，面对飞速发展的生物技术和以几何级数增长的生物大数据，如果现阶段的医学本科生还不能学会如何利用和解读这些资源，这将大大阻碍临床医学的发展。综上，一方面医学领域对生物信息学方面存在旺盛的需求，另一方面大多数院校均未正式开设本科生生物信息学课程，造成生物信息学人才极度紧缺。针对这一现状，笔者近年来围绕在研的各项科研课题，选拔学有余力的优秀学生，在学校开展的各项大学生科研能力训练、创新创业项目支持下，吸收本科生进入实验室，对医学类本科生的生物信息学教学实践方面做了一些尝试，培养了一些初步掌握生物信息学知识与方法的本科学生。在此对教学过程中的感想和体会做一简要总结，并对本科生生物信息学的教学模式进行了探讨。
一、在医学本科生中开展生物信息学的教学实践
（一）尊重学生的教育主体地位，实施因材施教
由于生物信息学涵盖了计算机科学、统计学、分子生物学和分子遗传学等诸多学科相关知识，所以一般情况下生物信息学科研实践的开展要迟于上述各门课程。在开展的过程中，要充分考虑学生的自身条件，进行分组施教。因为不同学生对相关背景知识的掌握不同，会导致他们接受相关教学内容的快慢程度不一样，因此要针对不同层次的学生开设不同等级的实践内容。此外，根据学生将来从事的工作类型导致的对生物信息学的需求不同，可有针对性地分成科研组和临床组。如有些学生将来可能主要从事科研工作，因此希望掌握较多的生物信息学知识，包括各种计算机语言的使用、编程、复杂统计软件的使用等等，这类学生学习热情比较高涨。
（二）构建多学科教师组成的教学团队，实现知识的互补与整合
由于生物信息学是一门新兴的交叉学科，需要计算机学、统计学、医学生物化学、医学遗传学等相关学科的共同发展来支撑。此外，生物信息学专业知识较为前沿，而且涉及的医学研究领域较多。再加上目前生物信息学的专业教师缺少，这就限制了学科的发展。因此，在教学过程中应该合理组建教学团队，授课教师需要来自不同的专业，了解本专业最新的知识，教师之间相互学习沟通，将不同学科的相关知识整合起来[3]，并需持续补充和学习生物信息学前沿知识，在授课内容上还要体现教师自身优势。这样不但可以在知识结构上互补，还可以满足不同专业学生的需求。
（三）围绕教师在研科研课题和学术会议，追踪医学研究前沿
生物信息学是一门快速发展的学科。近年来计算机技术、生物技术以及医学技术及医疗模式都在快速更新。因此医学生生物信息学实践教学不能拘泥于原有教材。在进行基础和共性的知识教学时要利用教材。而对于前沿的知识，教师一方面要结合在研的各项科研课题引入知识点，另一方面可带学生参加一些与生物信息学相关的学术会议，让他们开阔眼界，增长见识，激发科研灵感。
（四）调动学生主观能动性，激发其学习潜能
由于学生专业背景知识掌握程度差异较大，以及学生自身兴趣不同，传统的大班教学较难达到一致性的教学效果。因此，在教学过程中可以采取不同的分组方式以满足学生不同的需求。由于现阶段生物信息人才非常缺乏，因此在教学过程中，对于个别基础较强的学生，教师可以有针对性地对他们进行一些更深层次的培养，充分挖掘学生的潜力，利用课余时间，合理安排一些“实战”性任务，通过实践锻炼，提升他们的专业科研素质，为当代生物信息学的发展培养特色人才。如我校2009级临床专业熊同学、2010级药学专业本科生熊同学，都对生物信息学兴趣非常浓厚，在科研实践中表现得十分出色，充分利用课余和寒暑假时间，在老师的精心指导下，用perl语言成功编写出分析组学数据的一系列程序。在研究生面试时，他们扎实的生物信息学功底获得导师的青睐，并成功读取/保送了国内知名大学的研究生。
二、医学本科生生物信息学教学方法、教学模式的探讨
（一）PBL教学法在案例教学中的应用
PBL（Problem-BasedLearning）教学法[4]，也称作问题式学习。生物信息学是一门操作性和实验性很强的学科，要利用互联网、计算机和各种生物信息学数据处理软件来解决实际问题。目前，生物信息学已成为生命科学研究领域的重要工具。在实际训练中应以问题为导向，针对每个知识点尽量从实际的应用案例出发，引导学生自主探究、合作学习、进行交流。注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力，使学生能在解决问题的过程中学会各种技能，如统计方法、计算机语言和软件的基本使用、编程技巧及数据库的运用等。随着生物信息学技术的快速发展，整合不同生物技术产生的数据将有利于人们发现疾病致病相关位点和药物作用靶点。在本实验室开展的PBL教学实践中，我们以代谢性疾病作为主要研究方向，对糖尿病、高胆固醇血症及肝癌等展开了疾病相关基因/位点的全基因组筛查。
（二）在教學过程中发挥优秀学生的引领作用，以点带面
由于生物信息学在医学研究中的重要性逐渐凸现，因此要求参加科研实践培训的学生人数逐年增多。而目前生物信息学专业的老师相对缺乏，为了解决这一矛盾，我们在实践教学和科研中摸索出一种新的方法，即以“导师-学生双向选择制”遴选学生进入老师课题组后，以优秀学生为中心，采用以点及面式训练。与以往的老师带学生做试验的传统模式不同，在培训中教师除作为指导老师外，还要善于在众多的学生中发现优秀的人才，并对这些有天分的学生进行精细培养，然后以这些人才为中心点，进行放大，即由一个优秀的学生指导几个后参加培训的学生，在这几个学生中再选出优秀的学生作为下一轮的指导“老师”，这种以点带面的特色实践教学模式不但能节约大量教学资源，而且将最大限度地挖掘学生的科研潜力，有利于培养学生的科研创新素质。
（三）以大学生的各类科研训练、创新创业项目为载体开展教学活动
目前，科技创新已成为发达国家保持持久竞争力的“法宝”。中国早在若干年前就确立了“科技兴国”的战略目标。大学生是祖国的未来，大学生科研创新能力的培养是21世纪高校人才培养的核心内容。国内外众多高校都开展了多种形式的大学生创新训练计划。因此，将生物信息学科研训练与学校开展的各类科研创新训练计划（如大学生“挑战杯”、“创新学分”或“大学生创新性实验计划”等）相结合，将更加有效地利用各种资源，全面锻炼学生的科研创新能力，例如，文献的检索与阅读，各种组学数据的收集、处理和分析，程序的编写，实验设计和操作，科研项目书的撰写，科研论文的书写等。
（四）同步开展科技文书的写作训练，总结成果保持学生的热情
疾病的发生发展与特异基因的改变密切相关，鉴定与疾病相关的基因是医学科研工作的重要内容之一。在科研实践训练中，学生利用生物信息学方法，通过分析处理感兴趣的数据（如基因组、转录组、单核苷酸多态性、全基因组关联分析等），可挖掘出一些与疾病相关的内在信息，或再通过实验对分析结果加以验证。教师可鼓励学生将这些阶段性的成果进行发表，这对学生来说是一种能力上的认可，可以增加学生的科研信心，激发他们的科研热情和动力。此外还要鼓励学生积极申请学校乃至全国性的大学生“挑战杯”等竞赛。培养学生的创新和挑战激情，以便激励他们在科研之路上能再创新高。如我校2012级本科生王同学，从大学一年级开始就进入实验室学习生物信息学分析数据，勤奋钻研，已分别于2013和2014年发表了2篇核心文章，并已成功申请到我校大学生“挑战杯”项目，在我校大学生作品“挑战杯”竞赛中获得二等奖。这些成果极大地鼓舞了同学们的科研热情。
三、本科生生物信息学科研实践中存在的问题
随着生物信息学在医学领域的广泛应用，越来越多的学生意识到这门学科的重要性，都积极参与实践练习。而生物信息学实践离不开计算机这一硬件设备，同时由于生物数据量庞大，这就要求较高的计算机的配置。此外，现阶段生物信息学专业教师比较缺乏，在一定程度上也会影响教学实践的开展。因此，对医学本科生开展生物信息学实践训练尚需相关资源的配套和完善。
四、结语
本文主要探讨了对医学本科生开展生物信息学科研实践过程中的一些感想和体会，并在多年教学实践基础上，总结出一种以科研为核心、学生为主体、训练项目为载体的科研实训教学模式。当前虽然一些医学院校已经开设了生物信息学课程，但是在教学内容、教学方法和教学模式上还有很多不足，尚有待进一步的摸索和改进[5-6]。此外，我们要加大硬件设施的投入，并不断加强师资队伍建设，积极参与教学改革，整合各种教学力量，从而提高生物信息学教学质量。
致谢：感谢南昌大学医学实验教学中心汪雁老师生前对本科生生物信息学教学方面的贡献！
参考文献：
[1]ShachakA，OphirR，RubinE.ApplyinginstructionaldesigntheoriestobioinformaticseducationinmicroarrayanalysisandPrimerdesignworkshops[J].CellBiolEduc，2005，4（3）：199-206.
[2]BoyleJA.Bioinformaticsinundergraduateeducation：practicalexamples[J].BiochemMolBiolEduc，2004，32（4）：236-238.
[3]樊代明.整合医学纵论[J].医学争鸣，2014，5（5）：1-13.
[4]祝鸿程，刘浩，王迎伟，等.基础医学课程PBL教学应用的新思路[J].基础医学与临床，2011，31（12）：1410-1412.
[5]冉景盛，姚启伦.生物信息学创新教学模式初探[J].生物学通报，2009，44（1）：46-48.
关键词：生物信息学农业研究领域应用
“生物信息学”是英文单词“Bioinformatics”的中文译名，其概念是1956年在美国田纳西州Gatlinburg召开的“生物学中的信息理论”讨论会上首次被提出的［1］，由美国学者Lim在1991年发表的文章中首次使用。生物信息学自产生以来，大致经历了前基因组时代、基因组时代和后基因组时代三个发展阶段［2］。2003年4月14日，美国人类基因组研究项目首席科学家CollinsF博士在华盛顿隆重宣布人类基因组计划（HumanGenomeProject，HGP）的所有目标全部实现［3］。这标志着后基因组时代（PostGenomeEra，PGE）的来临，是生命科学史中又一个里程碑。生物信息学作为21世纪生物技术的核心，已经成为现代生命科学研究中重要的组成部分。研究基因、蛋白质和生命，其研究成果必将深刻地影响农业。本文重点阐述生物信息学在农业模式植物、种质资源优化、农药的设计开发、作物遗传育种、生态环境改善等方面的最新研究进展。
1.生物信息学在农业模式植物研究领域中的应用
1997年5月美国启动国家植物基因组计划（NPGI），旨在绘出包括玉米、大豆、小麦、大麦、高粱、水稻、棉花、西红柿和松树等十多种具有经济价值的关键植物的基因图谱。国家植物基因组计划是与人类基因组工程（HGP）并行的庞大工程［4］。近年来，通过各国科学家的通力合作，植物基因组研究取得了重大进展，拟南芥、水稻等模式植物已完成了全基因组测序。人们可以使用生物信息学的方法系统地研究这些重要农作物的基因表达、蛋白质互作、蛋白质和核酸的定位、代谢物及其调节网络等，从而从分子水平上了解细胞的结构和功能［5］。目前已经建立的农作物生物信息学数据库研究平台有植物转录本（TA）集合数据库TIGR、植物核酸序列数据库PlantGDB、研究玉米遗传学和基因组学的MazeGDB数据库、研究草类和水稻的Gramene数据库、研究马铃薯的PoMaMo数据库，等等。
2.生物信息学在种质资源保存研究领域中的应用
种质资源是农业生产的重要资源，它包括许多农艺性状（如抗病、产量、品质、环境适应性基因等）的等位基因。植物种质资源库是指以植物种质资源为保护对象的保存设施。至1996年，全世界已建成了1300余座植物种质资源库，在我国也已建成30多座作物种质资源库。种质入库保存类型也从单一的种子形式，发展到营养器官、细胞和组织，甚至DNA片段等多种形式。保护的物种也从有性繁殖植物扩展到无性繁殖植物及顽拗型种子植物等［6］。近年来，人们越来越多地应用各种分子标记来鉴定种质资源。例如微卫星、AFLP、SSAP、RBIP和SNP等。由于对种质资源进行分子标记产生了大量的数据，因此需要建立生物信息学数据库和采用分析工具来实现对这些数据的查询、统计和计算机分析等［7］。
3.生物信息学在农药设计开发研究领域中的应用
传统的药物研制主要是从大量的天然产物、合成化合物，以及矿物中进行筛选，得到一个可供临床使用的药物要耗费大量的时间与金钱。生物信息学在药物研发中的意义在于找到病理过程中关键性的分子靶标、阐明其结构和功能关系，从而指导设计能激活或阻断生物大分子发挥其生物功能的治疗性药物，使药物研发之路从过去的偶然和盲目中找到正确的研发方向。生物信息学为药物研发提供了新的手段［8，9］，导致了药物研发模式的改变［10］。目前，生物信息学促进农药研制已有许多成功的例子。ItzstEin等设计出两种具有与唾液酸酶结合化合物：4-氨基-Neu5Ac2en和4-胍基-Neu5Ac2en。其中，后者是前者与唾液酸酶的结合活性的250倍［11］。目前，这两种新药已经进入临床试验阶段。TANGSY等学者研制出新一代抗AIDS药物saquinavir［12］。Pungpo等已经设计出几种新型高效的抗HIV-1型药物［13］。杨华铮等人设计合成了十多类数百个除草化合物，经生物活性测定，部分化合物的活性已超过商品化光合作用抑制剂的水平［14］。
现代农药的研发已离不开生物信息技术的参与，随着生物信息学技术的进一步完善和发展，将会大大降低药物研发的成本，提高研发的质量和效率。