【DOC】临床医学8年制生物信息学课程教学的探讨

【DOC】临床医学8年制生物信息学课程教学的探讨 临床医学8年制生物信息学课程教学的探讨 ? 1428?主堕堂墼宣堡索杂志2011年12月第10卷第12期 ChinJofMedEduRes,December2011,Vo1.10,N0.12 临床医学8年制生物信息学课程教学的 探讨 邹凌云倪青山金晓琳饶贤才胡福泉 【摘要】阐述临床医学8年制专业开设生物信息学课程的必要性, 论述教学实施过程中教 材选择,教学内容安排,教学方法以及考核方法创新等方面的措 施和经验,为该专业生物信 息学课程建设提供参考. 【关键词】临床医学8年制;生物信息学;课程建设 Explorationofbioinformaticscoursesforeight-yearmedicalstudentsZOUL ing-yun,NIQi~g- shah,JINXiao—fin,RA0Xian—cai,HUFu--quan.MicrobiologyDepartment,CollegeofBasicMedical Sciences,theThirdMilitaryMedicalUniversity,Chongqing400038,China Correspondingauthor:HUFu—quart,Email:hoofuquan@yahoo.com.cn 【Abstract】 Theneedofeight—yearclinicalstudentsforbioinformaticsundergraduateCOUYSesis described.Inaddition,themeasuresandexperiencesontextbookschoosing,teachingcontentassignment, teachingmethodsdesigningandtestmeansinnovationarealsodiscussed.Alltheseprovideareference implementationforthedevelopmentofeight-yearclinicalbioinformaticscourses. 【Keywords】 Eight—yearprogramofclinicalmedicine;Bioinformatics;Courseconstruction 临床医学8年制作为一种新的临床医学专业人 才培养模式,其课程体系还处于逐步完善的过程口1. 随着生物信息学在生命科学研究中发挥的作用日益 重要,是否需要在该专业开设生物信息学课程以及 如何组织实施课程教学活动,也成为亟需解决的问 题. 1课程开设的必要性 生物信息学使用计算机和信息技术来对生物学 (包括医学的)数据进行存储,检索,分析和理解,揭 示其中的生物学意义,是生命科学的前沿学科圆.对 于医学专业学生而言,通过生物信息学课程学习,能 DOI:10.3760/cma.j.issn.2095—1485.2011.12.007 基金项目:重庆市高等教育教学改革研究重大项目 (1O—l2—07);第三军医大学教育研究基金(2010B07) 作者单位:400038重庆,第三军医大学基础医学部 微生物学教研室 通信作者:胡福泉,Email:hoofuquan@yahoo.corn.an ? 教学改革? 够掌握如何利用互联网上的各种生物信息资源,如 何检索和获取生物信息数据,如何选择和使用生物 信息学软件来分析实验数据等.当今实验科学越来 越依赖于合理的数据分析,这方面的知识和技能的 培养对于医学生将来从事科研工作非常重要,对于 临床实践也有帮助.临床医学8年制专业学生往往 进行单独培养和授课,学习阶段具有连贾j生,与其他 专业学生的培养过程基本没有交集[3],其生物信息 学知识和技能的掌握就需要通过专门开设课程来实 现.我校从2009年开始开设临床医学8年制生物 信息学课程,并设为必修课,积累了一定的教学经 验. 2课程的教学实施 2.1教材的选择 目前,国内的生物信息学中文出版物有数十种 之多,内容侧重点各不相同,面向的读者群也不一 样,并非全部都适合作为教材[41.生物信息学是一门 中华医学教育探索杂志2011年12月第10卷第12期 ChinJofMedEduRes,December2011,Vo1.10,No.12?1429? 发展很快的学科,其中的知识在不断更新,相关出版 物的内容更新也比较快,这也给教材的选择增加了 难度.医学院校生物信息学教学不要求学生掌握该 学科中复杂的理论和大量的算法原理,而注重对学 生实践能力的培养,因此应该选择能够深人浅出讲 授理论知识,并且注重应用,能够理论联系实际的出 版物作为教材.通过内容比较,选择了一些适合作 为医学院校生物信息学课程教材的书籍(表1). 授课教师选择人民卫生出版社出版的《生物信 息学》(李霞主编)一书作为课程教材,该书是卫生 部”十一五”规划教材,专门针对8年制及7年制临 床医学等专业学生编写.该书注重以问题为中心来 展开理论阐述和应用分析,注重实例分析和知识拓 展,带有课后习题,既适合作为教材,也适合作为自 学参考书.此外,该书还特别增加了多个章节来介 绍计算表观遗传学,人类复杂疾病与计算系统生物 学,单核苷酸多态性与人类疾病,microRNA与复杂疾 病等方面的知识,方法和工具,及时地收纳了临床医 学涉及的生物信息学研究方面的内容,满足了教师 和学生的双重需求.针对8年制学生的特点,教学 中对该书的内容进行了一定的取舍,简化了教学内 容,力求达到深入浅出的教学效果.此外,还专门编 写上机课指导讲义来配合上机实践课的教学实施. 2.2教学内容的安排 临床医学8年制本科阶段课程安排紧密,各课 程的课时数都比5年制学生有所减少,课程之间的 整合程度更大.生物信息学被列为必修课,共3O学 时.授课教师结合该专业学生的特点和需求,精选 教材内容,并将授课内容分为理论课和实践课两部 分,二者的学时数比为21:9.理论课主要介绍基本 的生物信息学基本理论,资源和数据的获取,分析软 件的使用;实践课则通过上机操作,使用生物信息数 据库和软件来解决问题. 理论课主要内容包括:生物信息数据库与 BLAST搜索,多序列比对,分子进化与系统发生分 析,基因组序列分析,蛋白质序列和结构分析,基因 芯片数据分析等六个专题.实践课主要内容包括: 常用分子生物信息数据库(Genbank,OMIM,Uniprot, PDB,Pfam等)的使用;蛋白质结构数据的获取和观 察;利用NCBIBLAST和UniprotBLAST搜索相似序 列;使用ClustalX,BioEdit进行多序列比对;使用 MEGA进行分子进化分析;使用DNAStarLasergene软 件包进行基因组序列的注释和综合分析.在实施过 程中,注重将生物信息学一些最新进展和最新成果 引入课堂,让学生在有限学时内能够进一步认识生 物信息学的内涵和课程的价值,开拓视野. 2.3教学方法的探讨 临床医学8年制学生的学习能力强,生物学和 计算机基础较好,具备学习生物信息学课程的有利 条件.但是,生物信息学涉及数学和统计学,数据库 和算法,生物学等多个学科领域,交叉性强,在较短 的学时内学好这门课程的难度很大.因此,除了教 学内容上的精心选择以外,教学方法上也有很多需 要革新的地方.在教学过程中,注意对教学方法的 创造和设计,形成了以下两点经验. ?教学过程凸现医学特色,教学手段多元化. 临床医学8年制学生对医学相关的知识兴趣浓厚. 因此,在教学内容上,引入医学相关的实例来进行教 学,比如讲解生物信息数据库的时候,介绍一些人类 疾病相关数据库如OMIM,GeneOntology,KEGG,通 过检索人类疾病相关基因数据的例子来学习EntreZ 检索系统的使用;在分子进化专题学习中,以临床感 染相关病毒和细菌的进化为例来讲解进化树的构建 方法;在基因芯片数据分析专题中,以癌症组织和正 常组织芯片数据的表达差异分析为例进行讲解,等 等.课堂上教学实例的设计需要教师具备多学科交 叉的知识.因此,在全校教师中选择符合条件的教 师,组建了跨学科教学组.教学实践表明,与医学相 表1一些适合医学院校作为教材使用的生物信息学出版物 ? 1430?中华医学教育探索杂志201l年12月第1O卷第12期 ChinJofMedEduRes,December2011,v01.10,N0.12 关的生物信息学分析实例可以让学生更好地认识该 课程的作用,大幅度提高学生的学习兴趣和主动性. 此外,课堂教学手段也应该丰富多彩,多媒体教学申 可以充分使用图片,动画等元素,比如分析基因组和 蛋白质数据时,三维基因组结构图和Pymol构建的 蛋白质三维模型具有很好的视觉效果;实例分析时 可以进行一定的现场演示,比如讲解EntreZ检索系 统时可以在互联网上边演示边讲解.此外,还安排 了讨论课,课前设计好一个综合性的与疾病相关的 问题,在课堂上提出问题,让学生分组讨论并给出使 用生物信息学方法解决该问题的,这种方式也 被学生认可. ?对上机课进行充分设计,注重提高学生的实 践能力.课程中安排4次左右的上机课,让学生能 够得到一定的实践锻炼.临床医学8年制学生计算 机基础好,对于上机课的兴趣往往高于理论课.我 们采用任务式的上机教学方式,每次上机前设计一 个分析题(任务),并提出相互关联的若干问题,要 求学生上机操作来解决这些问题,教师通过辅助讲 解和答疑的方式参与进来.问题的设计是上机课能 否取得预期效果的关键,因此将医学问题与生物信 息学问题相结合来设计上机课的任务题,比如首先 介绍勒伯尔先天性黑朦(Lebercongenitalamaurosis, LCA)是一种遗传疾病,最新发现一个基因LCA5与 该疾病相关,然后提出一系列问题,要求学员通过数 据库搜索找到该基因的mRNA序列和蛋白质序列 并解读序列的结构,通过BLAST搜索找到多个同源 基因和蛋白质,完成同源蛋白的多序列比对并分析 保守的结构域,使用MEGA计算同源基因之间的进 化速率,使用PrimerPremier5设计该基因的PCR 引物,获取该基因编码的蛋白质的结构数据并进行 观察,预测该蛋白质的二级结构,通过数据库搜索寻 找与该基因相互作用的分子,等等.通过上机实践 的锻炼,学生的动手能力明显提高,能够利用生物信 息学方法分析和解决一些基本问题. 2.4考核方式的变革 考核是检验课程教学效果的重要环节.将课程 考核与学生的实践能力考核联系起来,结合学生课 外实践,上机课的任务完成情况和考试成绩,综合评 定’.在课程中安排一次课外实践任务,要求学生结 合医学或生物学问题设计一个生物信息学分析实 例,独立完成相关分析,提交分析,该部分占考 核成绩的30%;每次上机课完成上机任务后,提交 分析结果和讨论,占考核成绩的30%;课程结束后 安排理论考试,内容包括基础知识和综合分析,尽量 采取灵括的出题方式,并控制题量,占考核成绩的 40%.近两年的教学实践表明,这种综合评定的方式 能够反映学生对该课程的掌握程度,体现学生利用 生物信息学知识解决问题的能力.考核结束后授课 教师及时进行考试分析,经验和不足,并在今后 的该课程教学中改进和提高. 3.结语 临床医学8年制生物信息学课程教学的实践表 明,该课程能够让学生掌握一些重要的生物信息学 知识和应用技能,但是在教学内容选择,教学方法和 手段使用,教学效果评价等诸多环节都需要进一步 探索和创新.在这个过程中,既需要吸收传统教学 模式中的优点和精髓,做到严谨和不脱离实际,又需 要大胆创新,更新教学理念,突出医学特色,尝试新 的教学方法和手段的应用,将教学过程充分与临床 医学8年制学生的优势相结合,才能够不断取得进 步,形成课程的风格和特色,实现课程的价值. 参考文献 [1]李亚敏,陈俊国.临床医学八年制的现状分析与思考fJ].中国高等 医学教育,2010(4):117—118. 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