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生物信息学的优势范文1
范冰霜（1985.1-），女，湖北省宜城市，云南师范大学生命科学学院，2012级教育硕士，研究方向：课程与教学论。
摘要：学生的学习兴趣是求知欲望的最直接表现。发挥信息技术优势，使教学方法与手段更加多样化，更具灵活性，能更好地突出重点、突破难点，且能够扩充教学容量，丰富教学内容，提高教学效率，从而进一步培养、激发学生学习的兴趣，提高学生思考、分析、解决问题的能力，并逐步健全学生的人格。利用信息时代的优势激发初中生生物学习兴趣的方法有图像激趣，疑问激趣和想象激趣等。
关键词：信息时代 学习兴趣 生物学学习
随着全球经济和信息化关系的发展，呈现出信息化的特征和趋势。信息化时代的到来必然影响社会的各个层面，教育当然是其中不可或缺的重要一环，而如何利用信息时代的优势来激发学生的学习兴趣成为教学的关键点所在[1]。
兴趣是学生学习的根本动力，是创造性学习的必要条件，浓厚的学习兴趣可激发他们求知的欲望。良好的学习兴趣才能使学生精力充沛，主动获取科学文化知识。而当下人类已迈入信息化时代，必然要求兴趣实现的方法和手段有所不同，应根据时代背景的不同而采取有效的方式方法。
1.图像激发学生的学习兴趣
兴趣是促使学生创造性活动的主要动机，现代教育技术使得知识不再以单一的文本形式来传递，而是融入了声音、视频图像、动画等教学信息，以其形象逼真、新颖别致、跨越时空限制的巨大优势，对学习者的各种感官提供了多角度、全方位的强烈刺激，创设出生动活泼、形式多样的教学情境，刺激学生主动接受信息，以达到强烈的信息记忆。学生因生动活泼的影象教学而产生浓厚的兴趣，并在此影响下产生对新技术和未知领域的渴望。例如七年级生物上册《开花和结果》的教学导入：初中学生的学习往往带有感彩，有了学习的兴趣才会产生学习的欲望。如果直接进入主题，学生往往会觉得不感兴趣，就不会去主动的探求知识。所以，我运用了一组春暖花开的图片，配以歌曲，让学生的情绪“兴奋”起来，继而产生了观花、赏花的愿望。接着用“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开”的诗句让学生联想桃花落了会长出什么？继而引出课题《开花和结果》。这样整堂课学生的情绪都很高，都集中精神听课，积极踊跃的发言。
又如，生物有200多万种，每一种又有许多个体，每一个个体又有许多形态和结构特征，生物现象更是纷繁复杂、包罗万象。而将现代信息技术应用于生物学教学中，可以克服空间的限制，在瞬息间表现那些用一般教学手段所不能表现的许多生物现象。例如：热带雨林的丰富资源、海底世界的奇妙、南极北极的生物、克隆绵羊多利的诞生等等，这一切，在此之前学生根本无法直接观察到，也难以想象。而现在，学生可以通现代信息技术来领略世界的博大、生物的精彩，掌握自然科学的最新、最前沿的知识[2]。
2.疑问激发学生的兴趣
在生物教学中，常常需要通过提出问题，让学生思考。现在可通过多媒体教学手段将疑问提出，可以鼓励学生创新性的利用网络技术进行疑问的查询和解答。解答问题能够对学生产生极大的鼓励，如果问题没有获得完整的解答却能引起学生的争论，或因问题的解答进入了更深层次的探讨，都足以引起学生更大的兴趣趋向，使学生带着问题进入思考，又自主创造新的问题展开引申性的交流或提问，综合影响学生对问题的把握，实现在兴趣的促动下进入问题所建构的思维环境中。
学生是知识的发现者，知识不是以定论的形式直接呈现给学生。学生利用现代信息技术搜集和整理资料，对问题进行分析、归纳、总结，最后得出结论。让学生积极发现教材内容中的有效信息和疑问点，激发学生兴趣。
如探究：花的基本结构
讨论：花的基本结构有哪些？
描述花各部分结构的颜色、数量和功能？
花的结构与果实和种子的形成有什么关系？
对于植物繁衍后代来说，花的哪些结构是最重要的？
学生通过仔细观察与认真讨论，并利用现代信息技术搜集和整理资料，解答相关问题，这样既能让学生主动学到很多知识，也能更好的锻炼了学生解决问题的能力，并记忆犹新。
3.想象激发学生的学习兴趣
中学生活泼好动，有很强的好胜心，有丰富的想象力。想象的本性在教学的成功诱导下得到应有的展现，且使其对学习的兴趣更多的集中于对问题本质的探讨，通过信息技术所能实现的表现形式，推动学生的学习向深的想象思维空间发展。
例如：七年级生物上册《细胞核是遗传信息库》中，随着克隆羊多莉的问世，有的科学家提出研究克隆人，你认为会成功吗？在克隆的人的问题上，请发表你的意见。学生可以通过自己的想象，再利用网络查询这方面的知识，就推动学生的学习向深层次发展。
又如：七年级生物上册《生物圈是最大的生态系统》中课后阅读：“生物圈Ⅱ号”，让学生读完后设想科学家是如何维持“生物圈Ⅱ号”的，分析导致实验失败的原因是什么？科学家模拟的“生物圈Ⅱ号”只维持了一年多，如果你是科学家的话，你能不能让“生物圈Ⅱ号”维持的时间更久，怎么做？学生通过自己的想象可以激发他们的兴趣，使他们的思维更加活跃，更加热爱生物这门学科。
在课堂教学过程中还可让学生扮演各种角色，让学生自行编排表演从而使想象的天性得到施展，带给他们进一步学习的浓厚兴趣；通过想象加工，激发学生主动学习求知的欲望。学生保持浓厚的兴趣，使之在最佳的状态下自觉、积极、主动地参与到教学过程中去，从而能在自己的起点上得到充分的发展。
兴趣最能调动学习的积极性和自觉性，并能持之以恒。而在信息化时代的大背景下，生物教学所能运用的手段和资源更加多样，更加丰富，能为生物教学开辟一片新的天地。（作者单位：云南师范大学）
参考文献：
生物信息学的优势范文2
在经济欠发达的湘西地区，幼师在钢琴的学习过程中存在一些心理误区，这要求教师必须了解幼师学习钢琴的心理，采用行之有效的教学措施来增强教学效果。
关键词
幼师生自信心 意志力 心理素质 动机
所谓经济基础决定教育水平，湖南西部的欠发达地区较省内外其他发达地区相比幼儿教育相对落后，存在着一定的差距。作为专门培养幼师的专业性的师范学校，我们身上背负的责任很重，可以说我们的教学直接关系到培养出来的幼师质量，影响到整个湘西地区的幼教发展水平。
在幼儿师范音乐教育中，钢琴课是必修课，也是重要基础课之一。幼师的钢琴课主要是通过两年的学习，掌握钢琴弹奏基本技巧，提高分析、理解作品的能力，达到熟练的弹奏幼儿歌曲和给儿歌配伴奏的目的，为今后更好的胜任幼儿园音乐教学和舞台实践打下良好的基础。
如何提高钢琴课的教学质量，是摆在我们教师面前的重要课题。钢琴的学习是一个复杂的心理活动过程，幼师生在钢琴的学习过程中存在的一些心理误区，会直接影响钢琴的演奏。根据多年的教学情况来看，笔者认为幼师生在钢琴学习中的误区主要表现在以下四个方面。
自卑心理严重，缺乏自信
自卑表现为对个人能力和品质做出偏低的评价。幼师生自卑心理严重，缺乏自信。主要表现在： 1、基础差，有畏难情绪。幼师学生年龄多为15-19岁之间的女生，已经超过了学习钢琴最佳年龄，她们绝大多数都是来自县城、乡镇、农村，有一部分学生甚至都不认识钢琴，更别说弹过。她们的音乐理论知识几乎全是一张白纸。学起钢琴来一开始总是手指僵硬、乐感差，协调性差。绝大多数学生学习愿望很强，也十分刻苦，但由于基础差，往往是力不从心，很容易产生畏难的心理。对那些稍加努力就可以完成的任务，也轻易放弃。特别是当一些学生在表演或考试中心理过于紧张，对乐曲无法控制时，更会产生一种厌学的心理，甚至把学钢琴视为一种恐怖的事情，失去了学习钢琴的信心。2、无法克服学习中的“高原现象”。 “高原现象”即学习某项知识技能，开始时掌握较快，成绩好，一段时间后学习成绩停滞不前，甚至呈下降趋势的现象。刚开始学琴时，由于乐曲简单，学起来轻松，学习的兴趣也很浓。慢慢的乐曲日益复杂，技巧增多，导致学习相对困难，停滞不前，丧失了学习的信心。
依赖心理较强，自觉性较差
在湘西欠发达地区幼师钢琴课主要采用的是集体讲授与分散练习、个别辅导相结合的教学方法，幼师的钢琴课没有条件像高师音乐专业钢琴课那样使用数码钢琴教室来进行教学。他们仍是依靠最简单的教具：一台钢琴，一支粉笔，一块黑板，一个老师面对五十个左右的学生来进行教学。这给钢琴教学带来了极大的不便，也给本身无基础，接受能力慢的幼师生想学好钢琴造成了很大的困难。都知道一对一的钢琴课可以让教师更好的去因材施教，可一对五十的钢琴教学模式，教师分散到每一位学生的精力是很有限的。有些学生过分依赖老师，在老师督促指导下，就练练琴，老师教一个就练一个，要求必须回课的就练一下，不检查不过关的就不练，学习的自觉性较差。
心浮气躁，
偏好流行乐曲和即兴伴奏
在幼师钢琴的学习中，包括基本训练、练习曲、中国乐曲、外国乐曲、伴奏五项内容。但学生普遍喜欢弹一些流行歌曲改编的钢琴曲，和理查德的抒情钢琴曲。钢琴基础与即兴伴奏相比，更爱弹简谱的伴奏。不喜欢弹枯燥的练习曲，一旦技巧上遇见困难，或复杂一点点的地方弹不出来就心浮气躁，没有耐心在练下去。老师在课堂上教的没有完成，就自己找一些感兴趣的曲子来练，即使自己乱弹，错误一堆，也能乐此不疲，自我感觉良好。她们不知道任何钢琴曲，要想弹好它，都需要建立在良好的基本功上。
就业环境导致错误认识
经济相对落后的湘西地区，幼儿教育也相对落后，幼儿园对幼儿音乐教育的重视度还不够，能够拥有一定数量的钢琴这样的教具的幼儿园寥寥无几，有些幼儿园就是用电子琴，风琴，数码钢琴等代替，尽管如此，琴的数量也少之又少。甚至有一些幼儿园完全还是老模式的托儿所，没有任何音乐教具，面对这样的现状，每当在当地实习回来的学生，或已经在当地就业的学生就会在学生之中传播这样的一种思想观念，幼师学了钢琴根本没用，出去也用不上，幼儿园没琴，面试也不用弹琴，最多学会两首简单儿歌就可以了，这样的思想认识会对钢琴的学习产生十分消极的情绪，后果很严重。
针对以上情形，笔记认为教师的引导显得至关重要。教师只有了解了幼师学生学习钢琴的心理，在钢琴教学中加强心理训练、激发和培养学习钢琴的正确动机，采用行之有效的教学措施来增强教学效果。
培养学生学习兴趣，增强学生自信心
兴趣是最好的老师。音乐兴趣作为一种动力性心理现象，具有倾向性、情感性、稳定性、发展性等特征。它的发展可分为三个阶段：有趣、乐趣、志趣。对钢琴的兴趣处于志趣阶段的学生，会积极主动地练习钢琴，废寝忘食，精益求精。1、兼顾学生喜好。教师应在灵活的创造性的运用教材的同时补充一些学生喜欢的音乐、喜欢的钢琴曲。使学生自然地自觉地喜欢上钢琴后再考虑提出较高的要求。不同的阶段有不同的侧重点，由于幼师专业的特殊性，尤为要注重对学生即兴伴奏能力的培养。 2、课堂力求生动有趣。丰富多彩，在轻松愉快的气氛下让学生在音乐中掌握技巧。3、民主开放的教学态度。教学过程中多采取鼓励、表扬的手段，当学生进步时给与及时的肯定。谦虚地接受学生们的反馈意见。以激发学生的学习兴趣。
运用科学的教学方法
1、了解学生，实施分组。首先看是基础，有个别学生可能在入学之前就经过这方面的学习，通常可以通过学生视奏和音乐表现来判断学生的弹奏水平，根据判断对这些学生进行分组；其次看领悟水平，对没有基础的学生，教一些弹奏的基本知识：如触键、手形等，教她们弹简单乐曲，根据学生回课情况，大约用两到三节课时间可完成分组。在教育平等的前提下区别对待学生，面对良莠不齐的学生，实施因材施教，将学生分组学习，对不同的学生水平有不同的要求。2、使学生掌握科学的练琴方法。练琴时可采用四结合的练习法：慢快结合、分合结合、零整结合、看背结合的练习法，手指的弹奏动作、指法、分句、力度、速度、音乐处理等等都要按照谱面的要求规范的练习。3、培养学生正确的读谱习惯。弹奏时需要提前看谱，就是说眼睛看谱总是要比手的弹奏快一点。读谱时要心到、眼到、耳到、手到。弹奏时音乐技巧与音乐表现融为一体。
培养学生的意志力，
形成良好的心理素质
1、平时练习时一定要专心，集中注意力，台上一分钟，台下十年功。学好钢琴是一个艰苦漫长的过程。应加强意志的锻炼。循序渐进，坚持不懈。2、多训练听力帮助集中注意力。3、信心是放松的基础，学会自信的弹奏可减轻紧张心态。4、经常参与演出，锻炼学生提高应变能力，避免种种不可预测的情况干扰正常演奏，克服紧张心理。5、运用心理调节法来排除紧张心理。如动机转移、呼吸调整、信心暗示等。
采用多种方式锻炼学生，
培养学习主动性
1、指导学生正确地评价自我和评价他人。包括对对自身和其他同学弹奏能力的评价；对自己的和他人的练习结果和演奏效果的评价；和对钢琴曲目技术难易的评价。2、增加教学实习课。改变老师讲学生听的单一教学形式，加强学生的理解和融会贯通能力，教师选择一些较浅的曲目，由学生解讲，使学生在背课过程中，更加清楚地了解作品，为其将来的教学打下良好的基础。3、安排相互学习和演出机会。有意识的给学生安排一些锻炼的机会，增强学生适应新环境的能力。如在平时的教学当中，可以有意识的在课前课后开展小型的“钢琴演奏会”；在小组课上同学们轮流当众汇课、表演等等。这样既可以活跃课堂气氛，增进学生间的交流，又可以锻炼胆量，培养自信心，学习的主动性也加强了。
培养学习钢琴的正确动机
欠发达地区的经济决定了幼儿教育在硬件和软件上的相对落后，教师应该让学生了解社会和幼儿教育对幼师的具体要求。不能鼠目寸光，以偏概全，要用发展的目光去看待幼儿教育事业。对一些幼师学生学习钢琴的动机只是为了学好以后带学生赚钱发财，或成名成家的。教师应进行正确引导，树立正确的价值观，对学习钢琴有一个正确的认识。幼师学习钢琴的目的在于提高音乐修养，培养正确的审美观。熟练的弹奏幼儿歌曲和给儿歌配伴奏，胜任幼教工作。只有培养了学生正确的学习动机，才有可能使她们脚踏实地，坚持不懈的努力学好钢琴。
面对湘西欠发达地区幼儿教育的现状，摆在教师面前的任务还很艰巨，我们培养的幼师是幼教事业的希望和未来，在对幼师生的钢琴教学中教师还需要不断地探索实践，不断完善，齐心协力，开拓创新，相信明天会更好。
参考文献：
［1］吴跃跃，新版音乐教学论，湖南文艺出版社，2005年8月
［2］吴跃跃，学生音乐学习心理研究，湖南大学出版社，2008年8月
生物信息学的优势范文3
【关键词】毕业实习；人际关系；心理准备
职业学校旅游服务专业学生的毕业实习，是整个教学过程中非常重要的一个环节，它既是对学生在校期间所学知识和技能的检验，也是学生由抽象的理论转化为实践、由学校走向社会的重要过渡阶段。做好旅游服务专业学生毕业实习这项工作，尤其是做好对学生的心理准备教育，可以帮助学生牢固树立以人为本、爱岗敬业的理念，为未来从事旅游服务专业奠定良好的思想基础。
实习前，多数学生对实习时的工作和生活理想化、浪漫化，不能充分认识步入社会可能遭遇的种种困难和挫折，往往稍不适应，就灰心丧气，停滞不前，或逃避，或放弃，有的甚至严重影响了正常的实习工作。因此，加强旅游专业学生实习前的心理准备教育，是迎接挑战、培养意志力的心理基础。
一、要有做好战胜困难、迎接挑战的心理准备
现在的学生大多是独生子女，在家娇生惯养，有的学生甚至连最基本的家务都不能独立完成，长此以往形成了任性、懦弱、自卑、偏激等心理问题。
实习前，首先要引导学生如何正确认识自己、认识社会。预测可能面临的困难和压力，树立勇敢面对现实的思想观念，明白困难和压力是对自己的挑战，越是有压力、有困难，越要有勇气去战胜它。其次要引导学生树立克服困难的信心。在校已经学习了两年，在理论和技能方面已打下了一定的基础，只要诚信踏实、勤奋努力，工作会越来越得心应手。相信自己，前途才充满希望。
二、要有学会处理社会人际关系的心理准备
实习意味着即将步入社会，实习意味着所处的人际关系的环境发生改变，不再那么单纯，不再靠人指点。社会是一个大熔炉，纷繁复杂，千变万化，只有懂得和处理好人际关系，才能使工作更加卓有成效，使毕业实习工作做得更好。一是要让学生认识到和谐融洽的人际关系的原则是以诚待人，为人处事以诚信为准则。现代社会注重人与人之间的团结协作，客观评价、认识自己，坦诚相待，才能使同事关系、领导关系相处融洽，促进工作。二是要让学生明白旅游服务专业的道德修养尤为重要，尊重客人，平等待人，不亢不卑，一言一行合乎礼仪规范，使自己处于一种和睦的氛围中，有利于实习工作。
三、要有转换角色的心理准备
作为学生，多年的学习生涯往往习惯于轻松环境下的学习和生活，依赖性强，自律不严。上岗以后，由原来的学生转变为旅游行业的一线服务员。严肃管理、说一不二的领导，代替了苦口婆心、循循善诱的老师，陌生的同事替代了熟悉的同学，还必须严格遵守企业的规章制度，担负起作为一名员工的责任和义务。有的角色转变不过来，不能适应工作的快节奏、高强度，精神压力很大，导致有的学生逃避、冷酷，产生严重悲观与放弃的情绪。要培养学生面临困难不依赖，不漠视，培养独立完整的人格魅力，努力克服自身的弱点。
生物信息学的优势范文4
关键词：生物信息学 课堂教学 实验教学 现代教育技术
前言
生物信息学(Bioinformatics)是一门新兴的交叉学科。广义地说，生物信息学从事对生物信息的获取、加工、储存、分配、分析和解释，并综合运用数学、计算机科学和生物学工具，以达到理解数据中的生物学含义的目标［1］。其含义是双重的: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，也就是使用好这些数据。以1987年出现Bioinformatics这一词汇为标志，生物学已不再是仅仅基于试验观察的科学。伴随着21世纪的到来，生物学的重点和潜在的突破点已经由20世纪的试验分析和数据积累，转移到数据分析及其指导下的试验验证上来。生物信息学作为一门学科被广泛研究的根本原因，在于它所提供的研究工具对生物学发展至关重要，因此成为生命科学研究型人才必须掌握的现代知识。今天的实验生物学家，只有利用计算生物学的成果，才能跳出实验技师的框架，作出真正创新的研究。现在基因组信息学和后基因组信息学资源已经成了地球上全人类的共同财富。如何获取和利用基因组和后基因组学提供的大量信息，如何具有享用全人类共有的资源的初步能力，成了当今世纪生命科学学生必须掌握的基本技术和知识以及必须具有的初步能力［2］。
生物信息学以互联网为媒介，数据库为载体，利用数学知识、各种计算模型，并以计算机为工具，进行各种生物信息分析，以理解海量分子数据中的生物学含义。区别于其他生命科学课程，其在教学过程中要求有发达的互联网和计算机作为必备条件。调查显示国内高校都已建立校园网，其中拥有1000M主干带宽的高校已占调查总数的64.9%，2005年一些综合类大学和理工类院校已率先升级到万兆校园网［3］，这些都为生物信息学课程在高校开设提供了良好的物质基础。该门课程与现代网络和信息技术密不可分，在教学工作中充分利用现代教育技术较其他课程更具优势。另外，该门课程尚未完全形成成熟的课程体系，为教师学习借鉴先进的教育思想与教学实践经验，在各方面尝试教学改革提供了广阔的空间。
1 课堂教学
生物信息学主要以介绍原理、方法为主，深入浅出，注重知识更新。课堂讲授以介绍生物信息学的相关算法、原理、方法为主，而这也是教学的重点和难点。在教学中对于这部分内容应遵循深入浅出、避繁就简的原则，结合具体实例分析算法，避免空洞复杂的算法讲解，以免学生觉得枯燥乏味、晦涩难懂，产生畏惧心理，望而生畏;注重讲解算法的思想和来龙去脉，让学生真正掌握解决问题的思路，培养其科学思维能力，并采用探讨式教学鼓励学生思考，通过讨论与研究的方式循序渐进地掌握复杂的内容，介绍相关的教学和物理学知识，使学生充分体会到生物信息学与其他学科的关系及其他学科的思想方法对于生物科学的重要性，培养其自觉地将其他学科的方法和思想应用于解决生物学问题的科学素质。在教学工作中教师必须能够紧跟学科发展方向，随时进行知识更新，了解最新的前沿动态，掌握新方法，将最新的知识和方法教给学生。同时，也要在教学中鼓励学生通过各种途径自觉地关注学科发展动态，拓宽知识面，培养其自学能力和创新意识。
2 充分利用现代化教育技术，采用启发式教学
目前，高等院校在教室内配备的多媒体投影播放系统促进了多媒体教学的广泛应用。生物信息学采用多媒体教学是适应学科特点、提高教学效果和充分利用现代化教育技术的一项基本要求。作为生物信息学教学的基本模式，多媒体教学使讲解的内容更加直观形象，尤其是对于具体数据库的介绍以及数据库检索、数据库相似性搜索、序列分析和蛋白质结构预测等内容涉及的具体方法和工具的讲解，可以激发学生的学习兴趣，加深学生对知识的理解和掌握，提高学生理论与实践相结合的能力。同时，由于生物信息学依赖于网络资源和互联网上的分析工具和软件，教室内的多媒体计算机连接到互联网，极大地提高了教学效果。但在实际教学中发现，多媒体教室也有局限性，学生主要以听讲为主，不能及时实践，教师讲解与学生实践相脱节，如果将生物信息学课程安排在计算机房内进行，并采用多媒体电子教室的教学方式，就可以解决上述问题。在教学中采用启发式教学，可为学生建立教学情景，学生通过与教师、同学的协商讨论、参与操作，能够发现知识、理解知识并掌握知识。
3 采用讲、练做一体化的教学模式，注重学生实践能力的培养
生物信息学课堂教学应积极学习借鉴职业培训和计算机课程教学中讲、练、做一体化的教学模式，在理论教学中增加实训内容，在实践教学中结合理论讲授，改变传统的以教师为中心、以教材和讲授为中心的教学方式。根据教学内容和学生的认知规律，应灵活地采用先理论后实践或先实践后理论或边理论边实践的方法，融生物信息学理论教学与实践操作为一体，使学生的知识和能力得到同步、协调、综合的发展。
通常可采用先讲后练的方法，即首先介绍原理、方法，之后设计相关的实训内容让学生上机实践。对于操作性内容和生物信息分析的方法和工具的讲解可采取进行实际演示的方法，教师边讲解边示范，学生在听课时边听讲、边练习，或者教师讲解结束后学生再进行练习。理论与实践高度结合，可充分发挥课堂教学的生动性、直观性，加深学生对知识的理解，培养和提高学生的实践操作能力。
4 优化生物信息学实验教学内容，发挥网络教学优势
生物信息学实验教学主要是针对海量生物数据处理与分析的实际需要，培养学生综合运用生物信息学知识和方法进行生物信息提取、储存、处理、分析的能力，提高学生应用理论知识解决问题的能力和独立思考、综合分析的能力。
生物信息学实验教学内容的选择与安排应按照循序渐进的原则，针对特定的典型性的生物信息学问题设计，以综合性、设计性实验内容为主，明确目的要求，突出重点，充分发挥学生的主观能动性和探索精神，以激发学生学习的主动性和创造性为出发点，加强学生创新精神和实验能力的培养。生物信息学实验教学以互联网为媒介、计算机为工具，全部在计算机网络实验室内完成。在教学中，充分利用网络的交互特点实现信息技术与课程的结合。教师通过电子邮件将实验教学内容、实验序列、工具等传递给学生，学生同样通过电子邮件将实验报告、作业、问题和意见等反馈给教师，教师在网上批改实验报告后将成绩和评语发送给学生，让学生及时了解自己的学习情况。教师可以通过网上论坛、聊天室和及时通讯工具QQ、MSN等对学生的实验进行指导，与其讨论问题等。网络环境下的生物信息学实验教学不仅能提高学生的学习兴趣，给学生的学习和师生的互动带来极大的方便，提高教师的工作效率，而且可以及时了解掌握学生的学习情况，有利于教师不断调整教学方案，达到更好的教学效果。
5 生物信息学采用无纸化考试，加强实践能力考核
生物信息学主要是学习利用互联网、计算机和应用软件进行生物信息分析的基本理论和基本方法。考试重点是考查学生对生物信息分析的基本方法和技能的掌握程度和对结果的分析解释能力。因此，在生物信息学考试中可尝试引入实践技能考试，通过上机实践操作重点考核学生知识应用能力。实践技能考试采用无纸化考试方式，学生在互联网环境下，对序列进行生物信息分析并对结果进行解释，不仅可考查学生对基本知识和基本原理的掌握，而且可考查学生进行生物信息分析的实际能力和分析思考能力。通过实践技能考试，淡化理论考试，克服传统的死记硬背，可促进学生注重提高理论用于实践的综合能力，同时可更有效地提高学生计算机应用能力。学生成绩评定大部分是以学生的考试成绩为主，难以对学生的学习情况和学习过程作全面地评价。因此，除采用实践技能考试并将其作为学生成绩的主要部分外，还应加强对学生平时学习态度、学习能力、创新思维等方面的考查。
总之，生物信息学教学是网络环境下生物教学的全新内容。上述教学措施提高了学生的学习积极性、实践操作能力、解决实际问题的综合应用能力及创新能力，收到了良好的教学效果，得到了学生的普遍欢迎，具有较强的可操作性和实践性。在今后的教学实践中，教师自身素质的提高和进一步的教学改革，将会不断完善生物信息学教学，培养具有跨越生命科学、信息科学、数理科学等不同领域的“大科学”素质和意识的生物信息学人才。
参考文献:
[1]赵国屏等.生物信息学[M].科学出版社，2002.
生物信息学的优势范文5
关键词：生物信息学；合作式教学；教学模式；教学改革
作者简介：刘庆坡（1976-），男，河北曲阳人，浙江农林大学农业与食品科学学院，副教授。（浙江 临安 311300）
基金项目：本文系浙江农林大学“农学类核心课程教学团队”项目（项目编号：TD1201）、浙江农林大学研究生优质课程建设项目《生物信息学》的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）16-0110-02
生物信息学是20世纪90年代由多学科知识相互渗透、融合而兴起的一门新兴交叉学科，现已成为当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一。[1]基于本学科在现代生命科学研究中的重要地位，现在国内外许多高校都纷纷设置了生物信息学专业或开设了“生物信息学”课程。[2]为培养具有创新精神和创业能力的应用型、复合型人才，浙江农林大学近年来面向农学等本科专业及作物、森林培育、林木遗传育种等研究生专业开设了“生物信息学”选修课程。
生物信息学是理论概念与实践应用并重的学科，具有开放性、发展性、交叉性、综合性、应用性等特点。鉴于此，尽管国内的生物信息学科学研究开展得如火如荼，但由于受到师资、教材、授课对象、教学条件、教学法等因素限制，[3，4]开设该课程的高校尚未真正形成一套成熟的、科学的教学体系。近年来，各高校根据自身特点，不断探索将CM法、PBL法、探究性、启发性教学、双语教学等教学法与手段引入课堂，并革新教学内容及考核方式等，取得了不错的课程教学效果。[3，5-9]
现代教学改革与实践证明，在教学过程中必须要突出“学生是教学活动的主体”，既要注意张扬学生“个性”，更要强化学生团队合作意识及创新、创业能力培养，以保证人才培养质量。杨瑞等[10]调查发现，现在大部分学生比较“独”，不愿意与人合作，这导致学生间人际关系淡漠，学习、做事效率低下。随着各种“组学”计划的开展，产生了数以万、亿计的序列数据，生物信息学得到了空前发展。在这种情况下，传统的“填鸭式”、“布道式”教学模式已与当前社会快速发展的局面格格不入，迫切需要变革。合作式教学法是20世纪70年代兴起于美国的一种参与式或协作式教学法，它以学生为中心，在教师恰当的组织、引导和有效调控下，使学生成为教学过程中的积极成分，通过“师生”、“生生”积极合作完成教学任务。[11]为激发学生的学习积极性和教学参与热情，在采用启发式、案例式和研讨式教学基础上，尝试将合作式教学法引入“生物信息学”教学课堂。
一、开展合作式教学的必要性
“团结就是力量“、“独学而无友，则孤陋而寡闻”、“三人行必有吾师”等至理名言很好地阐释了团队合作的重要性与必要性。浙江农林大学于2008年开始在农学、种子科学与工程等专业开设“生物信息学”课程。农学是生命科学领域的重要学科之一，基因组学和生物信息学的发展极大地促进了农学等生物科学研究的进步。因此，系统学习并掌握生物信息学的基本知识、基本理论和基本技能，不仅是学校培养“两创型”高素质农业科技人才的需要，也是国家发展现代高新农业对农学相关专业学生的基本要求。
但是，经过几年教学实践发现，浙江农林大学农学相关专业学生学习“生物信息学”课程主要存在以下2个问题：
一是学生的重视程度不够。有些学生对该课程的认识比较偏颇，不清楚其教学目的及学后有何用处，因而学习目的不明确，学习动力不足。
二是学生的知识水平参差不齐。由于本课程理论性与实践性并重，前后知识点的衔接相对比较紧凑，且生物信息学相关网站、数据库和软件等均使用英文，有些学生数理化、计算机和英语等基础知识不太扎实，在不能有效掌握某些知识点后，久而久之会产生厌学情绪。因此，采用教师讲授、预设问题，学生提问，学生组队分析和解决问题，教师点评加总结等“师与生”、“生与生”合作式教学，不仅可以使学生明晰本课程的学习目的，增强他们的参与意识与学习热情，更重要的是，可以使学生之间优势互补、互通有无、集思广益，达到“以活动促合作，以合作促发展”的目的。
二、合作式教学的组织与实施
1.教学目标与设计
（1）教学目标。根据现代教育教学规律，以“生物信息学”优质课程建设为依托，以课堂建设为抓手，以培养“两创型”高素质应用人才为根本任务，以多媒体、网络、教学平台为载体，深化改革，通过师生、生生间相互影响与合作，突显学生教学主体地位，切实提高课堂教学效果。
（2）教学设计。因为“生物信息学”课程涉及的知识点比较多，而课时有限，所以正规的合作式教学法即小讲课加分组活动不太适合。根据“生物信息学”课程性质及农学相关专业学生的学习特点，本课程采用在教师教学过程中加入合作式教学法元素的形式进行教学。教学过程中，避免过多讲授数据库开发、软件算法等纯理论性内容，坚持以解决生物学问题为主线，讲授解决问题的思路与方法；坚持以教师为主导，以学生为主体，结合教师自身科研工作及本学科领域最新研究进展等案例教学，组织、引导和启发学生开展自主与合作学习，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力及团队合作精神与创造力。
2.教学组织与实施
合作式教学的关键是调动学生学习兴趣，使其积极参与其中，即教师应用灵活多样的教学手段，鼓励学生积极参与教学过程，并通过实践演练、课堂报告、研讨、课上和课下实时交流等为载体强化教学效果。经过近几年教学实践，总结调动学生学习积极性的基本要素，主要围绕以下几方面开展合作式教学：
（1）实例为导，强化练习。在讲授完每个知识点后，教师结合自己的科研工作在网络上进行案例示范演示，然后由学生两两临时搭配组队上台操作，完成规定任务，巩固所学知识。比如在讲解完“用关键词或词组检索生物信息学数据库”后，在2个自然班中分别临时组建4个两人小组，每个小组中一人负责出题，另一人负责解题，然后负责出题的学生对解题过程及答案进行点评，最后其他同学和教师进行点评及总结，加深了学生对相关知识点的理解。
（2）预设问题，开放教学。在讲授新的知识点前，教师预先设置知识点相关问题，让学生课后自学和探究思考，期间学生之间讨论，亦可请教教师。比如在讲到系统进化部分时，布置思考题“有哪些证据证明人类是从非洲走出来的？”或者教师预设一些本学科热点问题或尚未解决的问题（无固定答案），让学生自由组队，通过课下查阅相关文献资料、独立思考及组内成员讨论等探讨相关问题的解题思路与方法，从而激发学生学习热情。比如“蛋白质和DNA的进化问题，是先有‘鸡’还是先有‘蛋’？”“除了农学及医学外，生物信息学还有哪些应用领域？”等等。学生带着问题去查找资料，通过集体讨论达成共识。在各小组汇报时，首先由组内成员做补充说明，然后由其他组同学进行质疑。在相互质疑、讨论中，使学生获取灵感，扩大视野。
（3）角色互换，学生提问。改变过去教师“一言堂”教学局面，鼓励学生随时就相关问题进行提问，由学生或教师解答，真正做到师生互动，启发学生思考，活跃课堂气氛。
（4）注重实践，关注效果。因为本学科知识点间连贯性较强，所以在讲授2-3个知识点后，教师要布置综合性的题目，由学生组队在网络实验室里现场完成教学任务。学生组队是半自由型的，即教师提出一定要求，在此前提下学生组队，以避免“优优”或“差差”组合等情况发生，使学生间做到优势互补，且既有分工，又有合作。比如，在讲完系统进化树重构章节后，要求学生根据研究兴趣每5人一组，完成同源基因的搜集、多序列比对、系统进化树构建、分析及解读等所有环节，然后各小组进行课堂报告。学生组队必须满足教师提出的要求，即成员必须分别来自不同的自然班且成员间学习成绩差异要比较明显；成员中最好有英语、计算机或生物学成绩较好的学生；成员间必须有分工，分别负责查资料、制作PPT、汇报等，且又必须通力合作，共同完成任务等，从而激发学生的创新思维和创新意识，增强学生的团队合作意识与协作能力。
（5）全员参与，分类评价。本课程为专业选修课。课程成绩以平时成绩70%，期末考试（开卷）30%来计算。平时成绩主要由学生出勤、课堂参与度、实验报告、课堂报告等组成，其中实验及课堂报告环节均以小组形式进行，重点考查学生的学习态度和完成质量等。在涉及到分组考核时，要求小组间分别评分，教师采取一定措施保证各组间打分相对客观、公平，实现全员参与评价。
（6）实时沟通，解惑释疑。学生课后可通过课程网络教学平台或QQ、MSN、E-mail、手机短信等实时聊天、沟通工具，与教师及时交流自己的学习心得或学习中遇到的困难等，教师不仅可为学生解惑释疑，而且还有利于掌握学生对本课程的学习情况。教师可据此及时调整授课方案，达到更好的教学效果。
3.教学效果与评价
经在2010级2个自然班55名农学专业学生中进行合作式教学试点发现，学生最终成绩中最低72分，最高95分，平均为86.1±5.08分。经T检验分析，显著高于27名2008级学生的平均成绩（83.2±5.13分；p=0.023）。因此，在“生物信息学”课程开展以课堂活动为特征的合作式教学，不仅活跃了课堂气氛，增强了学生的参与意识，还极大地调动了学生主动学习的积极性，明显提高了学习成绩，培养了学生的科研创新能力和团队合作意识。“教学结合实际”、“讲课时经常会举些有关知识的例子，很能提高同学的学习热情”、“老师时常会讲授有关的科学前沿知识，很能调动同学积极性”、“注重培养学生自主学习能力”、“上课与其他老师的方式不一样，利于我们听课”、“始终让我保持上课兴趣”、“上课有活力！”等是学生对“生物信息学”课程教学模式与教学效果的客观评价。
三、结束语
生物信息学是一个不断发展中的学科。实践证明，只有紧跟学科发展步伐，及时更新、丰富教学内容；坚持“以生为本”，立足授课对象的实际需要，不断调整和革新教学模式与教学方法，改进和完善学科教学体系，才能稳步提升本课程课堂教学效果，保证教学质量，从而为我国农业现代化培养更多高素质、强能力的应用型人才。
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生物信息学的优势范文6
关键词：推荐系统；生物信息学
推荐系统(Recommender System) [1]是个性化信息服务的主要技术之一，它实现的是“信息找人，按需服务”；通过对用户信息需要、兴趣爱好和访问历史等的收集分析，建立用户模型，并将用户模型应用于网上信息的过滤和排序，从而为用户提供感兴趣的资源和信息。生物信息学(Bioinformatics)[2，3]是由生物学、应用数学和计算机科学相互交叉所形成的一门新型学科；其实质是利用信息科学的方法和技术来解决生物学问题。20世纪末生物信息学迅速发展，在信息的数量和质量上都极大地丰富了生物科学的数据资源，而数据资源的急剧膨胀需要寻求一种科学而有力的工具来组织它们，基于生物信息学的二次数据库[4]能比较好地规范生物数据的分类与组织，但是用户无法从大量的生物数据中寻求自己感兴趣的部分（著名的生物信息学网站NCBI(美国国立生物技术信息中心)，仅仅是小孢子虫(Microsporidia)的DNA序列就达3 399种），因此在生物二次数据库上建立个性化推荐系统，能使用户快速找到自己感兴趣的生物信息。特别是在当前生物信息数据量急剧增长的情况下，生物信息学推荐系统将发挥强大的优势。
1推荐系统的工作流程
应用在不同领域的推荐系统，其体系结构也不完全相同。一般而言，推荐系统的工作流程[5]如图1所示。
(1)信息获取。推荐系统工作的基础是用户信息。用户信息包括用户输入的关键词、项目的有关属性、用户对项目的文本评价或等级评价及用户的行为特征等，所有这些信息均可以作为形成推荐的依据。信息获取有两种类型[6]，即显式获取(Explicit)和隐式获取(Implicit)，由于用户的很多行为都能暗示用户的喜好，因此隐式获取信息的准确性比显式高一些。
(2)信息处理。信息获取阶段所获得的用户信息，一般根据推荐技术的不同对信息进行相应的处理。用户信息的存储格式中用得最多的是基于数值的矩阵格式，最常用的是用m×n维的用户—项目矩阵R来表示，矩阵中的每个元素Rij=第i个用户对第j个项目的评价，可以当做数值处理，矩阵R被称为用户—项目矩阵。
(3)个性化推荐。根据形成推荐的方法的不同可以分为三种，即基于规则的系统、基于内容过滤的系统和协同过滤系统。基于规则的推荐系统和基于内容过滤的推荐系统均只能为用户推荐过去喜欢的项目和相似的项目，并不能推荐用户潜在感兴趣的项目。而协同过滤系统能推荐出用户近邻所喜欢的项目，通过用户与近邻之间的“交流”，发现用户潜在的兴趣。因此本文所用的算法是基于协同过滤的推荐算法。
(4)推荐结果。显示的任务是把推荐算法生成的推荐显示给用户，完成对用户的推荐。目前最常用的推荐可视化方法是Top－N列表[7]，按照从大到小顺序把推荐分值最高的N个事物或者最权威的N条评价以列表的形式显示给用户。
2生物信息学推荐系统的设计
综合各种推荐技术的性能与优缺点，本文构造的生物信息学推荐系统的总体结构如图2所示。
生物信息学推荐系统实现的主要功能是在用户登录生物信息学网站时，所留下的登录信息通过网站传递到推荐算法部分；推荐算法根据该用户的用户名从数据库提取出推荐列表，并返回到网站的用户界面；用户访问的记录返回到数据库，系统定时调用推荐算法，对数据库中用户访问信息的数据进行分析计算，形成推荐列表。
本系统采用基于近邻的协同过滤推荐算法，其结构可以进一步细化为如图3所示。算法分为邻居形成和推荐形成两大部分，两部分可以独立进行。这是该推荐系统有别于其他系统的优势之一。由于信息获取后的用户—项目矩阵维数较大，使得系统的可扩展性降低。本系统采用SVD矩阵降维方法，减少用户—项目矩阵的维数，在计算用户相似度时大大降低了运算的次数，提高了推荐算法的效率。
(1)信息获取。用户对项目的评价是基于用户对某一个项目(为表示简单，以下提及的项目均指网站上的生物物种)的点击次数来衡量的。当一个用户注册并填写好个人情况以后，系统会自动为该用户创建一个“信息矩阵”，该矩阵保存了所有项目的ID号以及相应的用户评价，保存的格式为：S+编号+用户评价，S用于标记项目，每个项目编号及其评价都以“S”相隔开；编号是唯一的，占5位；用户评价是用户点击该项目的次数，规定其范围是0~100，系统设定当增加到100时不再变化。这样做可防止形成矩阵时矩阵评价相差值过大而使推荐结果不准确。 (2)信息处理。信息处理是将所有用户的信息矩阵转换为用户—项目矩阵，使用户信息矩阵数值化，假设系统中有M个用户和N个项目，信息处理的目的就是创建一个M×N的矩阵R，R[I][J]代表用户I对项目J的评价。
(3)矩阵处理。协同过滤技术的用户—项目矩阵的数据表述方法所带来的稀疏性严重制约了推荐效果，而且在系统较大的情况下，它既不能精确地产生推荐集，又忽视了数据之间潜在的关系，发现不了用户潜在的兴趣，而且庞大的矩阵增加了计算的复杂度，因此有必要对该矩阵的表述方式做优化，进行矩阵处理。维数简化是一种较好的方法，本文提出的算法应用单值分解(Singular Value Decomposition，SVD)技术[8]，对用户—项目矩阵进行维数简化。
(4)相似度计算。得到降维以后的用户矩阵US，就可以寻找每个用户的近邻。近邻的确定是通过两个用户的相似度来度量的。本文采用Pearson相关度因子[9]求相似度。
(5)计算用户邻居。该方法有两种[10]，即基于中心的邻居(Center－Based Neighbor)和集合邻居(Aggregate Neighbor)。本系统采用了第一种方法，直接找出与用户相似度最高的前N个用户作为邻居，邻居个数N由系统设定，比如规定N＝5。
(6)推荐形成。推荐形成的前提是把当前用户的邻居ID号及其与当前用户的相似度保存到数据库中，而在前面的工作中已找出各用户的邻居以及与用户的相似度，推荐形成部分只需要对当前登录用户进行计算。推荐策略是：对当前用户已经访问过的项目不再进行推荐，推荐的范围是用户没有访问的项目，其目的是推荐用户潜在感兴趣的项目；考虑到系统的项目比较多，用户交互项目的数量很大，所以只筛选出推荐度最大的N个项目，形成Top－N推荐集，设定N＝5。
3生物信息学推荐系统的实现
生物信息学推荐系统的实现可以用图4来表示。数据库部分主要存储用户信息和项目信息，用SQL Server 2000实现。
数据访问层实现了与用户交互必需的存储过程以及触发器，也使用SQL Server 2000，主要完成以下功能：初始化新用户信息矩阵；插入新项目时更新所有用户的信息矩阵；用户点击项目时更新该用户对项目的评价；删除项目时更新所有用户的信息矩阵。用户访问层主要涉及网页与用户的交互和调用数据访问层的存储过程，在这里不做详细的介绍。
推荐算法完成整个个性化推荐的任务，用Java实现。
(1)数据连接类DataCon。该类完成与SQL Server 2000数据库的连接，在连接之前必须要下载三个与SQL Server连接相关的包，即msutil.jar、msbase.jar和mssqlserver.jar。
(2)数据操作类DataControl。该类负责推荐算法与数据库的数据交换，静态成员Con调用DataCon. getcon()获得数据库连接，然后对数据库进行各种操作。把所有方法编写成静态，便于推荐算法中不创建对象就可以直接调用。
(3)RecmmendSource与CurrentUserNeighbor。这两个类作为FCRecommand类的内部类，RecmmendSource用于保存当前用户的推荐列表，包括推荐项目号和推荐度；CurrentUserNeighbor用于保存邻居信息，包括邻居ID号、相似度及其访问信息。
(4)协同过滤推荐算法FCRecommand。该类实现了整个推荐算法，主要分为邻居形成方法FCArithmetic和推荐形成方法GenerateRecommend。
下面给出方法FCArithmetic的关键代码：
Matrix user_item=this.User_Item_Arry(); //获取用户—项目矩阵
user_item=this.SVD_Calculate(user_item); //调用SVD降维方法
Vector c_uservector = new Vector(); //当前用户向量
Vector o_uservector = new Vector(); //其他用户向量
Vector c_user_correlate_vector = new Vector();
//当前用户与其他用户之间相似度向量
for(int i=0;i
for(int j=0;j
c_uservector.addElement(user_item.get(i，j));
//1.获得当前用户向量
for(int k=0;k
o_uservector.clear();
for(int l=0;l
o_uservector.addElement(user_item.get(k，l));
//2.获得其他用户的向量
//3.计算当前用户与其他用户的相似度
usercorrelativity=this.Correlativity(c_uservector，o_uservector);
c_user_correlate_vector.addElement(usercorrelativity);
}
//4.根据当前用户与其他用户的相似度，计算其邻居
this.FindUserNeighbor(i，c_user_correlate_vector);
}
根据邻居形成方法FCArithmetic，可以得到每个用户的邻居。作为测试用例，图6显示用户Jack与系统中一部分用户的相似度，可以看出它与自己的相似度必定最高；并且它与用户Sugx访问了相同的项目，它们之间的相似度也为1，具有极高的相似度。
4结束语
在传统推荐系统的基础上，结合当前生物信息学网站的特点，提出一个基于生物信息平台的推荐系统，解决了传统生物信息网站平台信息迷茫的缺点，为用户推荐其感兴趣物种的DNA或蛋白质序列。
优点在于协同过滤的推荐算法能发现用户潜在的兴趣，能促进生物学家之间的交流；推荐算法的邻居形成与推荐形成两部分可以单独运行，减少了系统的开销。
进一步的工作是分析生物数据的特点及生物数据之间的关系，增加用户和项目数量，更好地发挥推荐系统的优势。
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