3。1知识定位为中心以教学活动的真正对象——知识定位为中心.在不同的具体教学活动中教师与学生的“主角”与“配角”地位相互转换.即在某些教学环节中,教师是知识建构的主角,学生当配角,而在另一些教学环节中,则相反。同时,针对不同的教学内容和教学需要.采取不同的教学方法。生物信息学是一门多学科交叉的科学,涉及的知识面即深又广,学生进行独立自学的难度很大。尤其是生物信息学中的相关数学知识,诸如隐马尔科夫链、动态规划算法和几何拓扑理论等,在教学中则需采用教师主导的传统讲授方法。 课堂教学受学时的限制,通过探究式方法,引导学生利用课余时间拓展知识,是不可或缺的教学方法,其教学过程大致分为3个步骤:首先确立教学目标,目标可以由教师设定,也可以是学生所感兴趣的内容。如:玉米基因组SSR引物设计,这类问题一般无法找到现成答案.必须通过学生自己去查阅和检索相关数据库后综合分析才可得到。其次进行分组.对一个崭新事物的认识单靠个人智慧的力量往往难以全面兼顾,需要集体的智慧。分组就是将学生随机分组.以组为单位去检索相关基因和蛋白质数据库。如何使用检索工具、哪些数据库需要检索、哪些指标是可以限定、哪些地方不可以忽略等方面的问题,指导教师可给予一定的启发提示和帮助,但不能替代完成。最后集中讨论,由小组成员围绕指定的问题,如SSR引物,则本着资源共享的原则,陈述检索过程、分析结果,并就检索过程中存在的问题及技巧进行共同讨论,最后由指导教师就检索结果进行取舍、总结,对学生的学习情况作出点评。并提出改进意见及进一步要求。
3.2理论教学与实验教学的有机整合
3.2.1通过生物数据库的使用,提高学生处理生物信息的能力由于大型服务器和计算机的参与,分子生物学对生物分子(主要是核酸和蛋白质)研究工作的效率大大提高。到目前为止,生物学数据库总数已达500个以上,在DNA序列方面有GenBank、EMBL和DDBJ等;在蛋白质一级结构方面有SWISS—PROT、PIR和MIPS等:在蛋白质和其他生物大分子的结构方面有PDB等:在蛋白质结构分类方面有SCOP和CATH等.各数据库均通过Intemet提供多种形式的数据检索服务。例如:NCBI—Gen.Bank数据库就提供Retrieve(Email),Entrez(Web集成信息检索)及Query(Email集成检索)等多种方式的检索服务。这类检索服务是生物数据库所能提供的多种服务中最基本的信息共享和应用服务.也是生物专业学生和科研工作者经常使用的。
3.2.2通过序列比对软件的开发.增强学生使用生物信息处理软件的能力将未知序列同整个数据库中的已知序列进行比较分析是研究者手中的一个强有力的研究手段。对2个物种进行全基因组序列比较已不再是一个梦想.进行序列比较的目的之一是判断2个序列之间是否具有足够的相似性,从而判定二者之间是否具有同源性。在世界各地,科学家每天都要进行成千上万次的序列比对和数据库搜索。实验操作中通过序列比对软件开发的培训,使学生熟练掌握生物信息处理软件.并能编制解决相关问题的小软件。
3.2.3运用生物信息学相关知识,提高学生获取蛋白质信息的能力由于构成蛋白质的20种氨基酸化学构造上的差别远远大于构成核酸的4种碱基的差别。因而蛋白质在结构和功能上存在更大的多样性。目前实验方法获取蛋白质结构信息仍然需要大量的时间,而且对技术和技巧都有很高的要求。越来越多的蛋白质在测定空间结构后尚不清楚其生物功能,因此蛋白质功能预测日益受到重视。预测的方法是目前提供蛋白质结构及功能信息的重要方法。蛋白质结构与功能的复杂性必须借助生物信息学的`技术手段才能更好的阐明,通过对生物信息学的学习和掌握,可使学生更多更快地了解蛋白质的信息。
3.2.4优化实验教学内容,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。