時間：2023-01-12 15:58:37
導語：在生物信息學論文的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
【論文摘要】物理學是一切自然科學和技術(shù)科學的基礎(chǔ)，來源于生活實踐又應(yīng)用于生活實踐，對科學的發(fā)展、社會的進步起著不可估量的作用。對于青少年來說，它可以揭開大千世界的奧秘，又可以使他們志向高遠，憧憬未來，應(yīng)該是學生們最為鐘情的一門課程。然而，有時它竟是學生最為恐懼和頭疼的課程，本文重在解決高中學生學習物理時出現(xiàn)的問題。
經(jīng)過多方面的調(diào)查研究、溝通交流，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的高中學生，在談到高中學習時，都反映高中的物理是所學科目中最難的，高中學生學習物理感覺較難的原因主要有：初、高中物理教材研究的內(nèi)容、深度及初高中物理學習方法的要求不同，是學生感覺較難的客觀原因；物理學習中沒有斗志、毅力，不自信、心理素質(zhì)差及學生的性別心理不同，是學生感覺難學的主觀原因。作為物理教師對此問題如果認識不清，將直接影響學生高中三年的物理學習，也難保證教學任務(wù)的完成。通過對學生學習中存在原因的研究，作者總結(jié)出解決方案如下，以供大家參考：
一、培養(yǎng)學生對物理的學科情感，提高學生的學習情商
首先，教師要使學生對學習物理有興趣、有信心。“興趣是最好的老師”，學生的學習活動最易從興趣出發(fā)，教學中若不重視激發(fā)和培養(yǎng)學生的學習興趣，學生便會失去學習的信心和動力，對概念、定理和重要定律似是而非、模棱兩可，這就必然導致學生做不好題，對物理感到頭痛，學習情緒低落，成績自然無法提高。蘇霍姆林斯基曾把學生的情感比作土地，把學生的智力比作種籽，他說：“只關(guān)心種籽而忘了耕地等于撒下種籽喂麻雀。”因此可知，興趣和很好的動機，能夠很大地促進學生學習的熱情。激發(fā)學生的興趣，教師要充分發(fā)揮主導的作用，并體現(xiàn)出學生的主體地位；要改變一講到底的做法，而是根據(jù)教學目的，通過“設(shè)疑”、“析疑”啟發(fā)學生的思維，鼓勵學生提問和發(fā)表自己的見解，參與課堂討論，營造一個寬松和諧的教學環(huán)境；要處理好師生關(guān)系，激勵學生不怕挫折，勇于前進；要“思學生所想，解學生所難，料學生所錯，投學生所好”。
其次，注重物理實驗在教學中的作用。新課改中物理實驗的教學加重了，演示實驗可以使他們“眼見為實”，學生實驗更使他們有自己動手的機會，課外小實驗又有趣，學生都比較樂于參與。經(jīng)過調(diào)查，實驗是深受學生歡迎的，良好的實驗課可以提高學生的興趣，并且簡單的、生活化的實驗材料可以給學生親切感，消除對物理學科的畏難情緒。
再次，加強多媒體的應(yīng)用。多媒體技術(shù)服務(wù)于教學主要有以下優(yōu)點：（1）將文字、圖像、聲音、動畫有機結(jié)合，多種感官刺激，易于激發(fā)學生興趣。（2）傳輸信息量大，傳遞速度可隨機調(diào)節(jié)，以及操作的可重復性，易于學生對知識的接受。（3）交互性強，有益于學生主體地位的培養(yǎng)。以計算機為核心的信息技術(shù)推動社會進入了一個信息化的社會，新課改下以多媒體技術(shù)為靈魂的現(xiàn)代信息教育技術(shù)賦予傳統(tǒng)教育以新的內(nèi)涵。
認識到學習興趣、學科情感對物理教學的重要性并能采取相應(yīng)的措施，學生就會早日進入物理學習的正軌，主動克服物理學習的困難，教與學也就更加相輔相成了。
二、重視與加強培養(yǎng)學生良好的學習方法
西方一位頗有名氣的學者埃德加•富爾在《學會生存》中寫道：“未來的文盲不再是不識字的人，而是沒有學會怎樣學習的人。”美國的《九十年代的挑戰(zhàn)》一書中指出：“在不斷變動的世界上，沒有任何一門或一套課程可供不可見的未來使用，或可供你終身受用?，F(xiàn)在需要的最重要的技能是學會如何學習?！币虼?，物理教學過程，不僅是傳授知識、技能的過程，更應(yīng)是教會學生如何學習物理的過程。物理教學，原本就有教師的教和學生的學兩個方面，當前物理教學中普遍存在著重教師教法的探討輕學生學法的研究的現(xiàn)象，這對于開發(fā)學生智力，培養(yǎng)學生能力，提高物理教學質(zhì)量，從而實現(xiàn)素質(zhì)教育是極為不利的。實踐證明：學生學物理效率的高低、成績的好壞，很大程度上取決于學生學習方法是否科學，因此，我們不僅應(yīng)重視教師教法的探討，更應(yīng)重視學生學法的指導研究。新課改更重視培養(yǎng)學生的科學探索過程，畢竟，科學過程是科學家們從事科學活動的智力勞動過程。把科學過程與科學思維、科學方法引入物理課程，不僅能使學生有身臨其境之感，而且能領(lǐng)略前輩大師的研究方法、科學思想、科學精神，得其精髓，有所借鑒。所以，物理課程不應(yīng)該把人類認識自然的歷史擦去，科學家們曲折頑強而又閃爍著智慧的創(chuàng)造性思維和實踐過程，不能被公式和邏輯的面紗遮蓋。離開了引向結(jié)果的方法過程，而只追求裸的結(jié)果，就等于沒有結(jié)果。
第斯多惠指出：“一個壞的教師奉送真理，一個好的教師則教人發(fā)現(xiàn)真理?！蔽覀冋J為，學生學習的過程實際上就是學生獲取、整理、貯存、運用知識和獲得學習能力的過程，因此，中學物理學習方法應(yīng)主要包括如下幾個方面：一是學生獲取物理知識的方法，如：觀察、實驗、預(yù)習、聽課、做筆記、思考、作業(yè)、考試的方法等；二是學生整理知識的方法；三是學生記憶的方法；四是學生運用知識處理物理問題的方法，如等效法、聯(lián)想法、類比法、化歸法、外推法等一般科學方法，再如臨界問題分析法、動態(tài)電路分析法等具體解題方法；五是學生選擇合適學法的方法，如學生如何選擇合乎自身學習特點的記憶方法、做筆記的方法等。新課改理念下的教師，決非僅僅是知識的傳授者，而應(yīng)該把自己視為激發(fā)、鼓勵、促進學生學習和探索的引導者、促進者、咨詢者、支持者，應(yīng)從“知識傳授者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸R探索的導航者”。學生則成為教學活動的主體，具有自主性，能自我調(diào)控，主動接受教育影響，通過一系列的自主學習活動，積極地把書本上介紹的科學知識轉(zhuǎn)化為自己的精神財富，并能用于實踐。
教師與學生都要認識到學習方法的重要，教師如果能指導學生掌握一套良好的學習方法，學生必然會喜歡物理并能夠順利適應(yīng)高中的物理教學。
三、注意性別差異，消除性別差異心理
雖然學生存在性別差異，但是要讓他們都明白：每個人的大腦生理結(jié)構(gòu)都是相同的，不存在思維學習上的差異。在高中物理學習中，女生處于劣勢不是絕對的，不應(yīng)盲目自卑，通過努力，女生也可以取得優(yōu)秀的成績，比如，2007年全國各省的高考狀元絕大多數(shù)是女生。所以，教師要多通過事例與學生交流、溝通，多給女生以充分的鼓勵，樹立其自信心，消除過重的心理壓力，讓其明白“人人是可樹之人”，絕不放棄與輕視任何一個學生，使每一位學生都有信心學好物理。
以上我們針對高中學生學習物理感覺較難的主客觀原因，提出了一些解決的建議，我們認為教師在具體教學中應(yīng)循序漸進、因勢利導，逐步培養(yǎng)學生的學習興趣、信心及各個方面的能力，使其養(yǎng)成好的學習方法；同時，當學生在物理學習上遇到心理障礙時，我們一定要想辦法幫助他們盡早克服，使他們盡快適應(yīng)高中學習的過渡期。相信只要我們共同關(guān)注教育的發(fā)展、重視學生的成長、思考教育中出現(xiàn)的問題并想法解決，必將取得師生的和諧發(fā)展、共同進步，教育事業(yè)的明天也將會更加燦爛。
【參考文獻】
[1]物理教師培訓手冊.人民教育出版社課程教材研究所，2007.
有些高中生物教師受傳統(tǒng)教學模式影響太深，短時間內(nèi)無法轉(zhuǎn)變教學觀念．雖然在課堂教學中引入了信息技術(shù)，但是對多媒體課件材料的重視度不夠，準備不充分，有些僅僅是相關(guān)圖片或資料的簡單羅列．很多老師未能從學生的學習主體地位出發(fā)，課堂上仍是以教師講授為主，缺乏師生之間的必要交流，忽略了學生的學習感受，導致學生提不起學習興趣，甚至產(chǎn)生厭學和抵觸的情緒．有些教師在將信息技術(shù)與高中生物教學進行整合時忽略了有效性因素．所有的教學手段都應(yīng)為最終的教學目的服務(wù)，信息技術(shù)在高中生物課堂教學當中的運用恰當與否，主要是看其對教學過程有無輔助作用．
信息技術(shù)的運用與教學大綱的內(nèi)容要求關(guān)聯(lián)性不強，課堂表面上看起來有聲有色、熱熱鬧鬧，多媒體課件圖文并茂，但是實際上能傳達給學生的有效信息量很少，大部分內(nèi)容游離于教學任務(wù)和教學目的之外，無法引發(fā)學生積極思考．雖然信息技術(shù)在高中生物教學中起著十分重要的作用，但這絕不意味著信息技術(shù)可以取代其他教學手段的作用．有些教師認為有了多媒體課件就可以完全放任學生自由活動，這是十分錯誤的．生物是一門實驗類學科，觀察和實驗在生物科學中起著十分重要的作用．多媒體課件演示和運用決不能完全取代演示實驗、學生實驗和教師板書等教學手段．
二、高中生物教學中信息技術(shù)整合的優(yōu)化策略
將信息技術(shù)與高中生物課堂教學相整合，創(chuàng)設(shè)輕松愉快的教學情境，化抽象為具體，激發(fā)學生的探索欲和求知欲．只有在輕松愉快的教學情境下，學生才能真正進入學習狀態(tài)．教師要利用多媒體課件直觀生動的圖像和視頻形象，充分調(diào)動學生的感官來接受知識信息，激發(fā)學生的聯(lián)想和想象，集中學生的注意力，將學生已掌握的知識和經(jīng)驗等與新導入的知識相融，建立起新舊知識之間的聯(lián)系．利用多媒體技術(shù)可以跨越時間和空間對課堂教學的限制，將復雜晦澀的理論知識化為直觀易懂的圖像視頻信息，讓學生一目了然．例如，植物種子的萌芽過程，僅僅通過教師講解學生很難理解和掌握．但是借助信息技術(shù)可以將種子萌發(fā)過程拍成視頻并運用快放模式，讓學生直觀地觀察到種子萌發(fā)的全過程．
將信息技術(shù)與高中生物課堂教學相整合，用計算機多媒體技術(shù)輔助高中生物實驗教學，增強學生的實踐動手能力．在傳統(tǒng)的高中生物課堂上，通常是教師演示實驗，之后學生對演示的實驗進行機械重復．然而實驗中任何一點微小的差異都會導致實驗效果的誤差．在信息技術(shù)的輔助下，教師可以將實驗操作的具體過程通過視頻播放出來，有些需要特別注意的實驗細節(jié)可以用放大照片等形式展示給學生，讓學生事先了解實驗過程和注意事項，減少學生實際實驗時的出錯率，節(jié)省實驗時間，增強實驗教學效果．另外，高中生物課中有些無法在課堂上實現(xiàn)的實驗，例如脊蛙的反射實驗、家鴿的解剖實驗等．用多媒體課件可以演示這些實驗過程，既能滿足學生學習生物知識的需求，又能培養(yǎng)學生保護動物和保護生態(tài)環(huán)境的意識．
三、總結(jié)
關(guān)鍵詞：生物信息學;教學改革;師范院校
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）36-0134-02
生物信息學（Bioinformatics）的發(fā)展與上世紀90年代人類基因組計劃的啟動密切相關(guān)，它綜合運用生物學、計算機科學和數(shù)學等多方面知識與方法來闡明和理解大量生物數(shù)據(jù)所包含的生物學意義。生物信息學已成為當今生命科學的重大前沿領(lǐng)域之一，是生命科學研究中重要的、不可或缺的研究工具。
我校生物信息學課程開設(shè)較晚，所以課程教學仍處于探索階段，尚未形成成熟的課程體系。本文針對本校學生的需求、課堂教學反饋等情況對教學內(nèi)容、教學方法等多方面開展了改革與實踐，以期提高教學的質(zhì)量和效果，培養(yǎng)全面發(fā)展的人才。
一、生物信息學課程教學現(xiàn)狀
（一）教材較多，因此難以選擇一本適合的教材
生物信息學教材很多，有些教材側(cè)重于生物信息學理論和算法，如許忠能主編的《生物信息學》對生物信息學的理論和算法講解詳細，但是對于師范院校生物科學專業(yè)的本科生而言較為深奧，不易理解;有些教材側(cè)重于生物信息學軟件使用，學生對于軟件分析所需要的背景知識掌握不夠，即使能夠運用軟件，卻不能正確分析和理解所得到的分析結(jié)果;由于生物信息學發(fā)展較快，教材更新速度相對較慢，一些新的生物信息學知識未能及時納入到已出版的教材中，而且有些書中所講的數(shù)據(jù)庫資源早已停用，有些軟件及其應(yīng)用也早已更新版本。
（二）學生理論基礎(chǔ)薄弱，學習主動性不夠
雖然這門課程在我校是專業(yè)選修課程，考核方式以考查為主，但是選修這門課程的學生都對生物信息學有濃厚的興趣。這門課程開設(shè)在大三下學期，很多同學尚未開展或即將畢業(yè)課題設(shè)計，希望通過本課程的學習對畢業(yè)論文或?qū)砜佳猩钤煊兴鶐椭?。然而在學習過程中，由于對分子生物學、生物化學、遺傳學等理論知識掌握不扎實，并且對學科前沿進展關(guān)注不夠，很少閱讀實驗性論文，在學習生物信息學相關(guān)理論知識時理解困難，而且對于如何將生物信息學應(yīng)用于實際的課題研究也感到困惑。
（三）學生英語基礎(chǔ)不同，學習過程中容易產(chǎn)生消極情緒
要學好生物信息學，離不開大量專業(yè)文獻的閱讀，尤其是外文文獻，追蹤學科前沿研究進展，這就需要具備一定的專業(yè)英語基礎(chǔ)。此外，很多生物信息學數(shù)據(jù)庫以及應(yīng)用軟件都是全英文的，涉及專業(yè)英語詞匯較多。由于學生的英語基礎(chǔ)不同，在學習過程中有些學生感覺專業(yè)英語閱讀和理解方面較吃力，容易產(chǎn)生畏難情緒。
二、教學改革與實踐
（一）修改教學大綱，理論與實踐結(jié)合
生物信息學是一門實踐性很強的學科，僅僅靠教師單一的講解理論和軟件的使用方法學生是很難理解和掌握的，因此在教學過程中要理論和上機實踐結(jié)合。教學大綱中原36學時為理論24學時、上機實踐12學時。考慮到我校學生學習該門課程的實際需求，強化實踐運用，將理論和上機實踐課時均調(diào)整為18學時，學生在實踐的過程中帶著問題主動去思考，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，更好地去理解生物信息學的理論知識。原教學大綱中理論課學習結(jié)束后再進行上機實踐，但是教學過程中發(fā)現(xiàn)理論課信息量大，有些知識學生初次接觸沒有較好地理解，或者當時能夠理解，但過了一段時間后再進行上機實踐時又要重新學習。在課程安排方面，調(diào)整為一個章節(jié)的理論課學習結(jié)束后開設(shè)相應(yīng)的上機實踐，通過實際操作練習有利于鞏固所學理論知識，學生也比較喜歡這樣的教學方式。
（二）調(diào)整教學目標，優(yōu)化教學內(nèi)容
生物信息學內(nèi)涵廣泛，應(yīng)用領(lǐng)域廣，但是生物信息學在不同研究領(lǐng)域中的研究內(nèi)容和應(yīng)用程度有所不同。選修本課程的學生都是生物學背景，主要希望運用生物信息學知識去解釋課題研究中的生物學問題?？紤]到本科生理論知識基礎(chǔ)相對較弱，很多學生尚未開展課題研究，因此應(yīng)該在有限的學時里讓學生掌握與專業(yè)需求相關(guān)的生物信息學知識和實用技術(shù)，教學的重點和難點要根據(jù)本校學生特點進行調(diào)整，對教學內(nèi)容進行優(yōu)化、精簡。例如多序列比對算法、馬爾科夫模型等涉及數(shù)學、計算機知識，可以簡要介紹，但不做深入的講解。理論和上機實踐部分主要介紹生物信息學數(shù)據(jù)庫資源、序列比對、核酸序列分析、系統(tǒng)進化分析、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與預(yù)測，同時理論部分還包括生物芯片、高通量測序技術(shù)、介紹生物信息學的前沿進展。此外，還結(jié)合學生的需求在上機實踐課中增加了引物設(shè)計內(nèi)容。
課堂教學內(nèi)容并不拘泥于一套教材，而是根據(jù)講授的章節(jié)選擇該章節(jié)適合的2～3套教材綜合講解，最終形成適合我校學生學習的講義。例如在講系統(tǒng)進化發(fā)育時，理論講解選擇由Masatoshi Nei和Sudhir Kumar編寫的高等教育出版社出版的《分子進化與系統(tǒng)發(fā)育》和蔡祿編寫的《生物信息學教程》，上機實踐選擇吳祖建等編寫的《生物信息學分析實踐》。
（三）教學與科研相結(jié)合，學以致用
生物信息學有很多分析軟件，應(yīng)用很廣，即使是分章節(jié)按照序列比對、核酸序列分析、系統(tǒng)進化樹構(gòu)建等給學生逐一講解相關(guān)的算法和實際的應(yīng)用，學生仍然感覺知識零散，信息量太大難以掌握，容易產(chǎn)生畏難情緒而導致學習積極性不高。有些應(yīng)用軟件學生即使有所了解，卻又不知道在科研中如何運用。所以在教學過程中，我們以課題研究為例，再結(jié)合相關(guān)的文獻來進行講解。例如選擇DNA條形碼開展物種鑒定為例，讓學生去查閱相關(guān)文獻，如DNA條形碼在中藥材混偽品鑒定中的應(yīng)用、DNA條形碼在肉制品摻假中的鑒定等。這個課題應(yīng)用性強，對本科生而言閱讀專業(yè)文獻的難度相對較小，僅涉及DNA提取、PCR擴增等實驗內(nèi)容，容易激發(fā)學生的學習興趣。在學生理解課題背景知識的基礎(chǔ)上，讓學生重點看文獻中涉及的生物信息學相關(guān)知識，要求學生下載文獻中涉及的基因序列，根據(jù)下載的序列用MEGA軟件進行序列比對，計算遺傳距離，同時利用MEGA軟件構(gòu)建NJ樹。這個過程就把生物信息數(shù)據(jù)庫、序列比對、系統(tǒng)發(fā)育分析等幾個章節(jié)的教學知識串聯(lián)起來，學生就知道為什么要下載序列、做序列比對，更好地理解系統(tǒng)進化樹構(gòu)建的原理及意義。同時，也促進了學生閱讀專業(yè)文獻，尤其是外文文獻，增加專業(yè)英語詞匯量，主動關(guān)注學科前沿發(fā)展動態(tài)，更好的利用生物信息開展課題研究，做到學以致用。
（四）改革教學手段和教學方法
生物信息學理論教學中往往是教師主講、學生聽，學生被動接受，這種“灌輸式”的學習讓學生感覺枯燥乏味，教學效果較差。教學時應(yīng)突出學生的主體地位，教師起主導作用，引導學生積極思考，參與課堂教學，激發(fā)學生的學習熱情。例如講解生物信息學數(shù)據(jù)庫資源時，可以布置課后作業(yè)，要求學生搜索國外生物信息學數(shù)據(jù)庫資源，并將查閱的資料制作成PPT，下一次上課時讓學生利用PPT講解搜索情況，分享經(jīng)驗。教師在學生講完后點評，鼓勵學生關(guān)注生物信息學的前沿進展，在學習生物信息學的同時提高專業(yè)英語的水平。在講解生物芯片與高通量測序技術(shù)時，布置課前預(yù)習作業(yè)，針對高通量測序技術(shù)原理、應(yīng)用、數(shù)據(jù)分析等教學內(nèi)容設(shè)置幾個選題，讓學生分小組，每個小組選擇一個選題，通過查閱文獻資料，以PPT形式在課堂上講解。學生根據(jù)講解內(nèi)容提問，交流討論。教師根據(jù)學生的匯報內(nèi)容進行點評，進行有針對性的講解、補充。這樣的形式使學生主動去探究問題，而不是被動地接受教師傳遞的信息，對知識的理解更加深入，學生也反饋這種教學活動提高了學習的積極性，并留下深刻的印象。
三、結(jié)語
生物信息學作為一門新興學科，仍然在不斷的發(fā)展中，知識更新速度快，因此生物信息學課程的教學內(nèi)容、教學方式應(yīng)緊跟學科前沿發(fā)展，立足學校專業(yè)特點及培養(yǎng)特色，不斷摸索教學經(jīng)驗，在教學模式上深入研究，提高教學質(zhì)量，實現(xiàn)培養(yǎng)學生理論與實踐運用綜合能力的教學目標。
參考文獻：
[1]許忠能.生物信息學[M].北京：清華大學出版社，2008.
[2]Masatoshi Nei，Sudhir Kumar.分子進化與系統(tǒng)發(fā)育[M].北京：高等教育出版社，2002.
[3]蔡祿.生物信息學教程[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007.
[4]吳祖建，高芳鑾，沈建國.生物信息學分析實踐[M].北京：科學出版社，2010.
生物信息學是在生命科學、計算機科學和數(shù)學的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展而形成的一門新興交叉學科，其實質(zhì)就是利用信息科學與技術(shù)對生物數(shù)據(jù)進行獲取、處理、存儲、、分析和解釋，進而揭示紛繁復雜的數(shù)據(jù)中所蘊含的生物學本質(zhì)[1]。作為21世紀生命科學領(lǐng)域發(fā)展最為迅速的學科之一，生物信息學已經(jīng)成為生命科學研究領(lǐng)域的重要學科[2]。實驗室的每一項技術(shù)，從簡單的基因克隆、基因數(shù)據(jù)分析到生物大分子進化研究都需要應(yīng)用到生物信息學，因此，對于生物類專業(yè)的學生而言，掌握生物信息學的相關(guān)知識尤為重要。我國各大專院校都在不斷努力創(chuàng)新和改進現(xiàn)有生物信息學課程的教學方法與方式。因此，作者結(jié)合近五年來開設(shè)生物信息學課程的教學實踐，分析了目前生物信息學課程教學中存在的主要問題，提出幾點建議，希望能夠有助于推動生物類專業(yè)生物信息學課程教學質(zhì)量的提高。
一、生物類專業(yè)生物信息學課程教學中的問題
1.生物信息學教材的選擇。生物信息學的發(fā)展速度快、內(nèi)容廣泛，目前很多國內(nèi)高校使用的教材多為國外教材的影印版或者中文翻譯版本，國內(nèi)引進的生物信息學相關(guān)的英文原版教材中有些屬于科普性質(zhì)，內(nèi)容過于簡單，而有些偏重介紹生物信息學的計算方法或模型的建立，過于復雜[3]。而國內(nèi)相關(guān)教材更新較慢，課堂內(nèi)容涵蓋的知識面和知識點相對減縮，而且一些前沿的數(shù)據(jù)和先進軟件沒有講授，這些對學生的發(fā)展和生物信息知識的合理運用極為不利[4]，因此，目前導致很多高校教師無法選擇適用于生物類專業(yè)的生物信息學教材。
2.教學大綱安排不合理。生物信息學是一門集分子生物學、計算機科學和數(shù)學等多個學科的交叉學科，它囊括了基因數(shù)據(jù)獲取、基因預(yù)測、序列比對、序列拼接、分子進化、蛋白質(zhì)序列分析、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測、分子建模、藥物設(shè)計以及基因芯片蛋白芯片等內(nèi)容模塊，同時各領(lǐng)域內(nèi)容還涉及到具體的計算方法、概率統(tǒng)計、機器語言等知識模塊。由于課時設(shè)置有限，如果教師在課堂教學對各領(lǐng)域內(nèi)容面面俱到，會造成大部分內(nèi)容都只是蜻蜓點水，學生學完以后雖然接觸了很多東西，但在生物研究中遇到實際問題還是束手無策。
3.教學內(nèi)容滯后。生物信息學是一個快速發(fā)展的學科，隨著生物學科自身的發(fā)展和研究的深入，新的數(shù)據(jù)庫和信息資源不斷涌現(xiàn)，各種數(shù)據(jù)庫和軟件的更新?lián)Q代非常頻繁，如果教師所講授的在線服務(wù)器、分析軟件、講解實例都不是當前最普遍的，學生學完后打開最新的在線服務(wù)器或是相關(guān)分析軟件依然不會操作。
4.教學方法和教學手段存在不足。生物信息學教學普遍采用普通教室多媒體講授，而生物信息學課程是一個實踐操作課，學生經(jīng)常要動手操作，普通多媒體教學與實踐操作教學相脫節(jié)。傳統(tǒng)的講授很難與實踐教學效果相比，很多學生雖完成了生物信息學課程學習，也接受了很多生物信息學的理論知識，但在進入大四階段做課題研究完成畢業(yè)論文時，遇到需要在數(shù)據(jù)庫查詢序列、用軟件分析序列或蛋白性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點等問題時依然束手無策。
二、生物類專業(yè)生物信息學課程教學建議
1.調(diào)整教學大綱。對于生物類專業(yè)的學生來說，生物信息學是生物研究中的輔助工具，不需要掌握生物信息學算法或軟件編程細節(jié)，而是培養(yǎng)學生運用生物信息學的方法來解決生物研究中遇到的問題，比如能夠應(yīng)用檢索工具查找序列等相關(guān)的數(shù)據(jù)信息、利用比對軟件或是BLAST在線服務(wù)器對感興趣的序列進行比對分析、選擇適當?shù)慕浞椒▽NA或蛋白序列進行系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建、可分析蛋白序列信息并預(yù)測其三維結(jié)構(gòu)以及引物設(shè)計等。因此對于生物類專業(yè)學生的教學，應(yīng)重點培養(yǎng)學生的實踐能力，尤其是關(guān)于數(shù)據(jù)庫的使用和分析軟件的操作，使他們以后在生物相關(guān)領(lǐng)域的工作中能學以致用，所以對于當前生物類專業(yè)的培養(yǎng)目標應(yīng)以應(yīng)用為核心安排教學大綱。據(jù)此，確定了以下的教學內(nèi)容：教學內(nèi)容共54學時，分為理論基礎(chǔ)和上機實踐兩部分。理論教學內(nèi)容共36學時包括：生物信息學緒論、生物信息數(shù)據(jù)庫的查詢與搜索、基因和蛋白質(zhì)序列比對、序列拼接、生物進化與分子系統(tǒng)發(fā)育分析、基因預(yù)測與引物設(shè)計、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及其預(yù)測、計算機輔助藥物設(shè)計；上機實踐共18學時包括：常用生物數(shù)據(jù)庫的查詢與搜索、核酸序列檢索與分析、多重序列比對和系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建、PCR引物設(shè)計及評價、蛋白質(zhì)序列分析及結(jié)構(gòu)預(yù)測。
2.教學內(nèi)容主次分明。由于生物信息學技術(shù)及分析手段更新迅速，教學內(nèi)容會顯得越來越臃腫，作者建議對于生物類專業(yè)的學生可以以生物信息學方法的掌握和生物信息學工具的應(yīng)用來設(shè)計教學內(nèi)容，關(guān)于生物信息學本身涉及到的一些數(shù)學模型和編程算法，可簡略講授，教學過程中盡量把有限的教學學時用到以生物信息學為工具解決生物學研究問題的教學中去，避免“面面俱到”的灌輸式教育。例如，對于講授序列比對這一章的知識，關(guān)于序列比對所使用的方法PAM和BLOSUN矩陣，對于如何采用數(shù)學方法構(gòu)建這些計分矩陣過程可略過，只需簡要介紹PAM和BLOSUN矩陣的概念意義以及用途，重點放在如何使用生物信息學軟件進行序列比對，并理解各參數(shù)設(shè)置的意義。另外，在生物信息學各教學內(nèi)容模塊中涉及到的相關(guān)數(shù)據(jù)庫及軟件種類繁多，其數(shù)量在不斷增加，版本也在不斷更新。例如在講授生物信息數(shù)據(jù)庫的查詢與搜索這一章節(jié)時，涉及到的數(shù)據(jù)庫有核酸序列數(shù)據(jù)庫、蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫、基因組數(shù)據(jù)庫、蛋白組數(shù)據(jù)庫、代謝組數(shù)據(jù)庫等，而每個種類又含多個不同的數(shù)據(jù)庫，比如核酸序列數(shù)據(jù)庫有GenBank、EMBL和DDBJ等，蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫有swiss-prot、TrEMBL、NCBI和UniProt等。因此，我們重點介紹了3大門戶網(wǎng)站NCBI、EBI和SIB，其中我們著重介紹了NCBI的用于提取序列信息的工具――Entrez系統(tǒng)，Entrez將科學文獻、DNA和蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫、蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、種群研究數(shù)據(jù)以及全基因組組裝數(shù)據(jù)整合成一個高度集成的系統(tǒng)。因此我們給學生演示并要求學生掌握如何采用Entrez查詢DNA和蛋白質(zhì)序列等。另外在講授分子進化與系統(tǒng)發(fā)育分析這一章節(jié)時，要進行序列比對及系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建，可以使用ClustalW、BioEdit、DNAstar、phylip、MEGA、PAUP等本地軟件，也可以使用The PhylOgenetic Web Repeater（POWER）和Evolutionary Trace Server等網(wǎng)絡(luò)在線服務(wù)器分析?？紤]到軟件的通用型、易用性及本專業(yè)學生的英語水平、計算機操作水平，我們選擇ClustalW進行多序列比對，然后采用phylip軟件包構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹，并要求學生掌握如何使用這兩個軟件構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹。MEGA及其他在線服務(wù)器只簡單介紹具體操作方法作為輔助資料供學生自學。
英文名稱：基因組蛋白質(zhì)組與生物信息學報(英文版)
主管單位：中國科學院
主辦單位：中國科學院北京基因組研究所
出版周期：雙月刊
出版地址：北京市
語
種：英語
開
本：大16開
國際刊號：1672-0229
國內(nèi)刊號：11-4926/Q
郵發(fā)代號：
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間：2003
期刊收錄：
CA 化學文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
中國科學引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)
核心期刊：
期刊榮譽：
聯(lián)系方式
期刊簡介
【關(guān)鍵字】網(wǎng)絡(luò)課件；生物信息學；交互操作；Linux
【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097 (2009) 02―0100―04
引言
隨著計算機技術(shù)和教育信息化建設(shè)的發(fā)展，多媒體網(wǎng)絡(luò)課件在教學活動中開始發(fā)揮重要作用。多媒體課件通常包含傳統(tǒng)課本中的文字和圖片，以及動畫、音頻、視頻等數(shù)字化信息，展示能力很強。新發(fā)展的虛擬現(xiàn)實技術(shù)、流媒體技術(shù)等，為各類信息的展示提供了更豐富的效果和途徑。網(wǎng)絡(luò)課件還能夠發(fā)揮網(wǎng)頁的程序分析能力，從而開發(fā)出具有很強交互能力的應(yīng)用。
利用網(wǎng)絡(luò)課件，可以達到隨時學習和自主學習的效果，實現(xiàn)多通道的知識傳播。交互式功能的實現(xiàn)能夠提高學生學習的興趣，從而加深對一些知識的理解和掌握，促使自主學習過程的形成。此外，利用網(wǎng)絡(luò)平臺，構(gòu)建大范圍的協(xié)作關(guān)系，可以實現(xiàn)關(guān)聯(lián)學習過程。因此開發(fā)高水平、內(nèi)容豐富、具有交互特性的網(wǎng)絡(luò)課件是教學改革和創(chuàng)新的重要內(nèi)容。
一 網(wǎng)絡(luò)課件設(shè)計的主要技術(shù)
許多傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于設(shè)計多媒體課件[1]。動畫GIF是一個非常簡單、顯示動態(tài)信息的方法，瀏覽器不需要額外的軟件支持，本身就能夠顯示動畫，許多課件用它實現(xiàn)了運動展示、過程模擬等功能。與此相類似的還有全景圖像，它首先對物體進行360全景攝像，然后將圖像進行拼接、視角變形等技術(shù)處理，借助插件，給瀏覽者展現(xiàn)虛擬物體的三維全貌。RM格式流媒體能夠顯示視頻、音頻信息，適合網(wǎng)絡(luò)的傳輸。利用這些技術(shù)制作出的課件功能豐富，但缺乏交互性。近些年，一些新的交互方法的使用，增強了網(wǎng)頁和網(wǎng)絡(luò)課件的展示效果。
1 FLASH技術(shù)
FLASH是一種交互式矢量多媒體技術(shù)，可以將聲音、動畫以及交互式響應(yīng)融合在一起，能制作出高品質(zhì)的顯示效果。它使用的矢量圖形可任意縮放尺寸而不影響圖形的質(zhì)量，通過使用關(guān)鍵幀和圖符使生成的動畫文件非常小，流式播放技術(shù)使動畫可以邊播放邊下載，適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)默F(xiàn)實狀況。聲音格式支持MP3等高度壓縮的格式，使包含音樂的動畫文件也能保持小文件體積。此外，通過ActionScript和FSCommand的交互性，使Flash更加靈活，成為新的多媒體課件支持技術(shù)。
2 JavaScript動態(tài)網(wǎng)頁編程
目前的WEB網(wǎng)頁含有或多或少的JavaScript程序。它能對網(wǎng)頁中的信息進行處理，實現(xiàn)許多應(yīng)用程序才能夠完成的功能。除了增強顯示的效果之外，它還可以用于實現(xiàn)簡單的數(shù)據(jù)分析。用于生物序列處理在線工具包（the Sequence Manipulation Suite，SMS）[2]就是利用JavaScript實現(xiàn)了數(shù)個生物信息學的應(yīng)用的一個例子，它是DNA與蛋白序列分析的線工具集合，其功能涉及就是密碼子使用、CpG島識別、ORF查找、限制酶切位點識別等。
3 VRML、X3D技術(shù)
虛擬現(xiàn)實語言（VRML）能夠描述三維場景中對象的尺寸、形狀、色彩、材質(zhì)、紋理、燈光等屬性，通過對簡單形狀的組合，可以構(gòu)建復雜的幾何形狀，描述三維物體，同時它也支持交互功能。通過程序接口和使用JavaScript編程，可以由外界程序?qū)崿F(xiàn)對VRML場景的完全控制，完成VRML語言本身不能實現(xiàn)的轉(zhuǎn)折、分支、循環(huán)等基本過程控制。在遠程教育系統(tǒng)中，利用虛擬現(xiàn)實語言，結(jié)合Java、數(shù)據(jù)庫技術(shù)可以建立基于Web 的交互型虛擬實驗室[3]，學生不必親臨實驗室，卻能達到同樣的效果。在課件的設(shè)計和制作方面也有廣泛的應(yīng)用[4][5]。許多生物分子的三維顯示是通過該方法實現(xiàn)的[6][7]。
4 Java Applet技術(shù)
Java Applet是一種在網(wǎng)頁中運行的Java小應(yīng)用程序， 直接嵌入到Html語言中，通過網(wǎng)頁。運行時需要在計算機上安裝Java運行環(huán)境?？梢詣?chuàng)建集文字、聲音和動畫于一體的多媒體WEB頁面。許多算法的示教也是通過該方法實現(xiàn)。例如，蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)使用Applet表現(xiàn)，有很好的顯示效果[8]。由于能顯示較好的三維效果，常用于醫(yī)學圖像的示教網(wǎng)頁[9]和相互作用組學的顯示[10]。
5 具有較強交互功能的技術(shù)
通過使用服務(wù)端編程，可以實現(xiàn)更加復雜、功能強大的交互。當用戶執(zhí)行一些操作后，信息會返回到服務(wù)器端的程序，執(zhí)行下一步的指令，實現(xiàn)真正的用戶-服務(wù)器之間的交互，這些方法包括JSP技術(shù)和ASP技術(shù)等。JSP由Sun公司，ASP由Microsoft公司開發(fā)，兩者技術(shù)非常相似，都提供了在Html代碼中混合程序代碼、并由語言引擎執(zhí)行的能力。此時，Html代碼負責描述信息的顯示，而程序代碼則用來執(zhí)行相應(yīng)操作。
二 通過網(wǎng)頁實現(xiàn)多服務(wù)器的交互-組件方法
在生物信息學的教學中，許多算法對應(yīng)有源程序，而且大多都是基于Linux系統(tǒng)的程序，對這些軟件的安裝、運行和使用能加深對算法的理解。這些軟件中許多是命令行程序，可以通過Telnet的方式運行。網(wǎng)絡(luò)課件所展示的信息都位于Web服務(wù)器上，而當需要更多交互式應(yīng)用時，完全依賴Web服務(wù)器本身就比較困難。通過在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上添加網(wǎng)絡(luò)通訊的服務(wù)，連接到其它計算機執(zhí)行交互式操作，再把結(jié)果返回給用戶，就能夠減輕服務(wù)器的負擔，并實現(xiàn)一些在此之前不可能實現(xiàn)的功能。
為了更為有效的實現(xiàn)“算法學習”――“測試運行”的結(jié)合，可以通過服務(wù)器端編程，在網(wǎng)頁上實現(xiàn)Telnet的功能，把程序測試和算法介紹融合在一起。本文的一個目的就是實現(xiàn)這樣的功能：在網(wǎng)頁上實現(xiàn)Telnet，遠程登錄到安裝有生物信息學算法軟件的Linux主機上，主機上的生物信息學資源就可以在B/S環(huán)境中得到更加充分的利用。要實現(xiàn)這樣的功能，一些組件可以使用，它們包括：Webtelnet，XceedSoft，TeraTerm、PowerTCP Telnet Tool，ActiveSocket等，這里對它們做一簡單介紹。
1 TeraTerm
是一個開源的終端模擬通訊軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)和其它計算機的通訊功能。當運行在服務(wù)器上，可以通過調(diào)用URL傳遞的參數(shù)，執(zhí)行通訊功能。它的最新版本是TeraTerm Professional 4.58，對應(yīng)的下載地址是 ttssh2.sourceforge.jp
2 PowerTCP Telnet Tool
是美國Dart Communications公司開發(fā)的ActiveX控件。支持Visual Studio、ASP、C++Builder、Delphi等開發(fā)環(huán)境，提供了建立、使用和終止會話的方法，使用者不必關(guān)心協(xié)議實現(xiàn)細節(jié)，極大的簡化了使用這些協(xié)議的編程難度。控件可以和Unix主機、路由器、終端服務(wù)器等設(shè)備直接進行Telnet通信，并支持間接的Telnet訪問。通過ASP中的ActiveX控件編程，可以使用Telnet協(xié)議訪問Unix主機，從而實現(xiàn)網(wǎng)頁中的Telnet功能。
3 ActiveSocket
是ActiveXperts公司（省略）開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)通訊組件。把各種網(wǎng)絡(luò)通訊的協(xié)議進行了封裝，使普通編程人員也能夠利用網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通訊，而不需要特別的專業(yè)知識。能夠?qū)崿F(xiàn)Http，F(xiàn)tp，UDP，DNS，ICMP等應(yīng)用，當然，也能夠?qū)崿F(xiàn)Telnet的功能。ActiveSocket控件使用簡單，使用方法是利用程序創(chuàng)建一個針對具體通訊協(xié)議的對象，如需要Telnet時，創(chuàng)建一個Telnet對象，就可以使用一些專門針對Telnet定制的一些屬性和方法，進而利用這些屬性和方法，在程序中的有目的的調(diào)用，實現(xiàn)通訊的工作。
（1） 組件的主要屬性：
ConnectionState：表明當前的連接狀態(tài)，通過該屬性可以了解組件和網(wǎng)絡(luò)的連接狀態(tài)。
RemoteAddress：表示當前連接的IP地址。
LastError：返回最后一次方法調(diào)用時的出錯信息，用于判斷方法調(diào)用是否成功，可以用來獲取控件執(zhí)行每個指令的結(jié)果。
（2） 組件的主要方法：
Connect：建立一個連接，格式為：Object.Connect Host，Port。其中Host為要連接的主機地址，Port為需要連接的端口，對于Telnet服務(wù)Port缺省為23。
Disconnect：關(guān)閉一個已經(jīng)打開的網(wǎng)絡(luò)連接，格式為 Object.Disconnect。
SendString：當網(wǎng)絡(luò)連接已經(jīng)建立好后，向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)通訊過程中的數(shù)據(jù)傳輸。
ReceiveString：通過網(wǎng)絡(luò)連接接收字符串，即從服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)。
Sleep：控件等待服務(wù)器響應(yīng)的時間，以便服務(wù)器所進行的操作執(zhí)行完畢并返回結(jié)果，用于處理網(wǎng)絡(luò)延遲。
三 生物信息學算法實時交互網(wǎng)絡(luò)課件的開發(fā)
在生物信息學課程的教學中，對基本算法的理解和掌握非常重要。這些算法屬于多個領(lǐng)域，如序列比對、系統(tǒng)發(fā)生分析、蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)預(yù)測、數(shù)據(jù)庫查詢、格式轉(zhuǎn)換等。在生物數(shù)據(jù)的信息學分析過程中，基本的算法會經(jīng)常用到，熟悉每個算法的參數(shù)，掌握軟件的使用技巧尤為重要。對于BLAST程序，這些參數(shù)包括WordSize、打分矩陣名稱、空位罰分等。這些參數(shù)對算法的結(jié)果影響很大，通過使用不同的參數(shù)運行這些程序，并比較結(jié)果之間的差異，可以達到對算法的較好掌握。
對于Linux環(huán)境下的生物學相關(guān)軟件和算法，因為涉及到Linux系統(tǒng)的一些專門知識，安裝、運行和試用并不容易。同時，由于學生的課程較多，配置一個可以進行生物學軟件的運行環(huán)境需要耗費大量的精力，對于本科生來說幾乎不現(xiàn)實。此外，許多軟件還涉及生物數(shù)據(jù)庫的配置，也增加了安裝和調(diào)試的困難。借助互聯(lián)網(wǎng)，把配置好的計算機提供給用戶使用，可以避免學生學習過多的Linux系統(tǒng)專門知識，使他們的注意力集中在算法本身上，因此具有很好的應(yīng)用價值。
1 系統(tǒng)規(guī)劃
一臺網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，在其上可以安裝網(wǎng)絡(luò)課件。一臺Linux的服務(wù)器，安裝多個生物信息學的軟件、生物數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器能夠訪問Linux服務(wù)器。用戶通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器瀏覽網(wǎng)絡(luò)課件，當瀏覽到包含一些算法的時候，網(wǎng)頁中就會出現(xiàn)一個專門開發(fā)的頁面區(qū)域，也就是連接到Linux服務(wù)器的區(qū)域，由服務(wù)器端的程序控制。在該區(qū)域可以輸入Linux的命令，這些命令會傳遞到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中的程序，程序調(diào)用控件中的方法連接到指定的Linux服務(wù)器，并進行數(shù)據(jù)的雙向傳輸工作，如圖2：
2 服務(wù)器軟硬件配置
(1) Linux服務(wù)
Linux服務(wù)器主要安裝生物信息軟件。在生物信息的應(yīng)用中，Blast是最為常見的一個程序，有著廣泛的用途，具有一定的代表性。雖然許多網(wǎng)站有WEB格式的Blast程序，但這些程序大多是WEB服務(wù)器調(diào)用命令行版Blast程序，并處理其結(jié)果。為了更好的了解其程序的功能，需要熟悉其中的若干參數(shù)，而作為Web服務(wù)的Blast，許多參數(shù)都是用的是默認值，以至于不被注意。
命令行的Blast可以自由設(shè)置這些參數(shù)，通過使用不同參數(shù)運行程序，并比較其結(jié)果，可以加深對該程序的理解。在這里，我們利用一臺計算機配置了一個Linux服務(wù)器，并在其上安裝了Blast軟件和Emboss軟件包，配置了Telnet服務(wù)。安裝的數(shù)據(jù)庫包括：swissprot、ecoli等。Emboss生物信息軟件包有多個類別的生物信息學程序，每一個都可以單獨執(zhí)行。其中的許多軟件對應(yīng)于非常簡潔、明確的算法，如GOR程序和Smith-waterman程序。
(2)Web服務(wù)器
Web服務(wù)器安裝Telnet控件ActiveSocket、IIS、網(wǎng)絡(luò)課件和服務(wù)器端Asp程序，包含有調(diào)用ActiveSocket組件的代碼。生物信息學算法介紹、程序的使用方法等也都位于該服務(wù)器上。
(3)硬件
Web服務(wù)器：Dell Precision T5400工作站：Intel Xeon E5410，4G內(nèi)存，250G硬盤。
Linux服務(wù)器：Dell PowerEdge 1300服務(wù)器：Intel pentium III，733MHz（主頻），256M內(nèi)存，18G硬盤
3 使用方法和界面
在瀏覽器地址欄輸入192.168.0.1/webcourse/ testpage.asp后，就可以進入測試頁面，同普通的網(wǎng)頁一樣，包含有算法的文字介紹、對應(yīng)軟件、運行參數(shù)、測試數(shù)據(jù)等信息。
頁面的左邊是一個樹形的節(jié)點列表，每個都對應(yīng)一個知識點，中間是每部分的內(nèi)容介紹。當需要進行測試的時候，在頁面右邊有一個類似窗口的區(qū)域，在該區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)Telnet的功能?？梢酝ㄟ^該區(qū)域向Linux服務(wù)器發(fā)送各種命令，執(zhí)行該服務(wù)器上的生物信息學程序，等同于連接到真正的Linux服務(wù)器。程序的返回結(jié)果也在該區(qū)域能夠查看。若結(jié)果較多時，也可以通過提供的鏈接下載文本格式的結(jié)果文件到本地計算機進行查看。
4 系統(tǒng)的測試運行
Blast程序：
登陸到頁面，填好IP地址，用戶名，執(zhí)行連接，顯示連接成功，在命令文本框輸入：
blastall -p blastn -d ecoli.nt -i test.txt
在命令結(jié)果文本框就會出現(xiàn)Blast的結(jié)果。
由于在調(diào)用Blast程序的時候，沒有使用-o 參數(shù)，若使用通用的Telnet 軟件執(zhí)行該命令后，結(jié)果會顯示在Telnet軟件的終端，而不會輸出到文件。當通過ActiveSocket執(zhí)行該命令時候，ActiveSocket會模擬一個Telnet的終端，獲得執(zhí)行結(jié)果的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)最終被服務(wù)器端ASP腳本語言接收，并顯示在命令結(jié)果區(qū)域，出現(xiàn)圖4所示的結(jié)果。
實際上，對于任何一個安裝在Linux服務(wù)器上的生物信息軟件，都可以通過網(wǎng)頁調(diào)用Telnet的方法運行，并在結(jié)果區(qū)域查看運行結(jié)果，了解算法對應(yīng)的參數(shù)、使用技巧等知識。通過把Telnet功能和WEB頁面集成在一起，可以非常方便地實現(xiàn)算法介紹、測試運行、分析結(jié)果的一套完整方案，多目標段學習內(nèi)容都能夠通過一個網(wǎng)頁實現(xiàn)，達到隨時學習、隨時測試的目的，比傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)課件功能廣泛而強大。
四 結(jié)論
網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)由于有更出色的表現(xiàn)力和功能，逐漸增強并取代著傳統(tǒng)的技術(shù)。不斷發(fā)掘和應(yīng)用這些新的技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計和建設(shè)能達到高效、快捷、多功能的目標，它們的應(yīng)用能使網(wǎng)絡(luò)課件獲得更加出色的表現(xiàn)形式。
本文通過使用網(wǎng)絡(luò)組件提供的計算機間通訊，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)課件的交互功能。利用ASP程序開發(fā)了動態(tài)頁面，在頁面中加入了訪問運行生物信息軟件的局域網(wǎng)其它計算機的功能，由WEB Server端的ASP程序登錄到Linux主機，完成指定操作，運行相關(guān)生物信息學軟件。以Blast程序為例，介紹了系統(tǒng)構(gòu)架和使用方法。實際上，只需要在Linux服務(wù)器上配置更多的算法和軟件，它們也都可按照類似的方法運行，即通過WEB頁面顯示算法的信息，并實現(xiàn)通過WEB的測試運行。在學習過程中，學生只需要訪問網(wǎng)絡(luò)課件所在的服務(wù)器，根據(jù)課件教程，在網(wǎng)頁實現(xiàn)相關(guān)算法的運行測試，提升了教學效果。
參考文獻
[1] 徐雷.網(wǎng)絡(luò)課件若干關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)研究及其具體應(yīng)用[D].杭州:浙江大學,2003.
[2] 序列處理在線工具包（SMS）生物軟件網(wǎng)翻譯版[EB/OL].
[3] 陸峰,李新.基于Web 的交互型虛擬實驗室[J].忻州師范學院學報,2006,22(2):54-57.
[4] 林浩.基于X3D的交互式三維課件設(shè)計[J].中國科技信息,
2005,24:190.
[5] 胡奇光.VRML在網(wǎng)絡(luò)課件中的應(yīng)用[J].計算機時代,
2005,3:38-39.
[6] 何敏,謝桂榮,周家駒.VRML在分子模型中的應(yīng)用[J].計算機與應(yīng)用化學,2000,17(2):133-134.
[7] 劉瑋,胡歡,徐士進,等.VRML和JAVA融合機制用于晶體結(jié)構(gòu)建模[J].計算機與應(yīng)用化學2007,24(10):1329-1332.
[8] Ralf Mrowka. A Java Applet for Visualizing protein-protein interaction[J].Bioinformatics. 2001, 17 (7):669-671.
英文名稱：Journal of Frontiers of Computer Science and Technology
主管單位：中華人民共和國工業(yè)和信息化部
主辦單位：華北計算技術(shù)研究所
出版周期：月刊
出版地址：北京市
語
種：中文
開
本：16開
國際刊號：1673-9418
國內(nèi)刊號：11-5602/TP
郵發(fā)代號：82-560
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間：2007
期刊收錄：
核心期刊：
期刊榮譽：
聯(lián)系方式
“當然不是什么自設(shè)專業(yè)。生物醫(yī)學工程是交叉學科，可是個大熱門，我也許會做個工程師吧?！蔽倚χ鴳?yīng)答。
“是不是也要和典型工科男一樣，整天對著電腦看數(shù)據(jù)，或是畫圖呢？”
“這會是工作的一部分，因為有不同的分支，就業(yè)也有很大的不同?！?/p>
很多人聽說我學生物醫(yī)學工程專業(yè)，都表現(xiàn)出驚詫的眼神，不知道會學些什么。當他們得知我在醫(yī)學院，眼里的驚訝就又升了一個等級。是的，我在醫(yī)學院讀工科博士學位，夢想著能成為一個為醫(yī)學事業(yè)效力的工程師。
下一個諾貝爾獎的產(chǎn)出地
生物醫(yī)學工程是一門新興的交叉學科，它是工程學、生物學和醫(yī)學的完美結(jié)合。通過研究人體系統(tǒng)的狀態(tài)變化，運用工程技術(shù)手段去控制這類變化，來解決醫(yī)學中的有關(guān)問題，保障人類健康，為疾病的預(yù)防、診斷、治療和康復服務(wù)。如果說醫(yī)生是在臨床上給予病人直接的救助，那么生物醫(yī)學工程師就是通過研發(fā)的方式，為醫(yī)生提供技術(shù)支持。
現(xiàn)代醫(yī)學的迅速發(fā)展，離不開高新設(shè)備的推動。手術(shù)室中高端器械，如高頻電刀、激光刀、呼吸麻醉機、監(jiān)護儀、X射線電視、超聲、核磁共振成像技術(shù)等，都是生物醫(yī)學工程高速發(fā)展的產(chǎn)物，生物醫(yī)學工程研究者就是這些醫(yī)用電子儀器的研發(fā)者。當你看扣人心弦的美國醫(yī)療劇時，醫(yī)生常常使用的挽救了無數(shù)生命的除顫儀，就得力于醫(yī)學工程師的研究和設(shè)計。
生物材料制作也是生物醫(yī)學工程的重要組成部分之一。在我國器官捐獻還較少，而很多終末期器官衰竭者又在等待新的器官來延續(xù)生命，于是人工器官應(yīng)運而生。生物材料為各種人工器官提供物質(zhì)基礎(chǔ)，器官制造直接關(guān)乎生命，是個大學問。制作人工器官的材料必須要充分考慮強度、硬度、撓度、韌性、耐磨性及表面特性等各種物理、機械等性能。由于這些人工器官大多數(shù)是植入體內(nèi)的，所以要求具有耐腐蝕性、化學穩(wěn)定性、無毒性，還要求與機體組織或血液有相容性。這些材料包括金屬、非金屬及復合材料、高分子材料等，其中輕合金材料的應(yīng)用較為廣泛。所以，從事這一領(lǐng)域研究不僅要有豐富的醫(yī)學知識作為基礎(chǔ)，還要對物料、材料等方面有深入了解和研究。相信在未來隨著技術(shù)的成熟，我們會設(shè)計出質(zhì)量高而又成本低的人工器官，為人類的健康作出更大貢獻。
最有趣、最前沿的要數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究了。大腦是人體最復雜的器官，對腦神經(jīng)的研究是目前世界各國科學家掀起的一個新熱潮。這是一個可能引起重大突破的新興邊緣學科，它研究人腦的思維機理，將其成果應(yīng)用于研制智能計算機技術(shù)。運用智能原理去解決各類實際難題，是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的目的，現(xiàn)在這一領(lǐng)域已取得可喜的成果。也許，下一個諾貝爾生物或醫(yī)學獎的獲得者就是研究該領(lǐng)域的生物醫(yī)學工程科學家。
除此之外，生物醫(yī)用陶瓷材料、納米醫(yī)學、微創(chuàng)醫(yī)學、生物力學、生物信息學、遠程醫(yī)學與健康信息學等，都是生物醫(yī)學工程的重要分支。
英語想不好都難
單看這個專業(yè)的名字，就能看出這個新興的交叉學科的三大板塊――生物、醫(yī)學、工程，缺一不可。
第一板塊：生物。在該領(lǐng)域，學生要修讀化學生物學、生物傳感與分析、生物信息學、生物電子學等相關(guān)課程。不僅要掌握這些理論基礎(chǔ)，還要有生物科學的基本實驗技術(shù)，能從事試驗工作。
第二板塊：醫(yī)學。在醫(yī)學方面，學生要修讀人體生理學、人體解剖與組織學、神經(jīng)科學、醫(yī)學統(tǒng)計學等。同時要學習生物醫(yī)學儀器的基本原理、設(shè)計方法，并了解相關(guān)儀器的發(fā)展趨勢，掌握現(xiàn)代醫(yī)學影像技術(shù)的基本原理、技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。此前我對醫(yī)學影像學一無所知，后來去醫(yī)院和一些廠家實際參觀，一張張生動立體的器官美圖、核磁共振檢查帶來的精確診斷，讓我領(lǐng)略了生物醫(yī)學工程的巨大魅力。
第三板塊：工程。盡管此專業(yè)在很大程度上是為了服務(wù)于醫(yī)學領(lǐng)域，但是在學習的過程中，涉及工科的課程最多，也最復雜。生物力學是必修課，但是有其自身特點，這是一個應(yīng)用力學原理和方法對生物體中的力學問題進行定量研究的學科。像生物流體力學、生物心血管系統(tǒng)、飛行等與水動力學、空氣動力學、邊界層理論和流變學等有關(guān)的力學問題，學習者了解了這些后可以對自己的身體有更深的認識。除此之外，納米科學技術(shù)引論、成像理論與技術(shù)、信息可視化技術(shù)、電路與電子技術(shù)、計算機硬件與軟件、信號處理與分析等實踐性較強的課程也是必修課。
作為工科專業(yè)，它對實踐能力的要求很高，較強的動手能力也是畢業(yè)生將來就業(yè)的基礎(chǔ)。在研究生階段，我們要學習硬件電路設(shè)計與調(diào)試，要像“碼農(nóng)”一樣，熟練掌握計算機編程。此外，如果你以為生物醫(yī)學工程學生外語是弱項的話，那你就大錯特錯了。也許你入學的時候英語剛剛到國家線，甚至是自己的減分項，那么通過兩三年的研究生學習，你也能成為英語高手。因為生物醫(yī)學工程專業(yè)在歐美國家發(fā)展強勁，我們用的一些教材都是英文原版，如《磁共振成像原理》《系統(tǒng)與計算神經(jīng)科學》等。同時我們也要閱讀大量的外文文獻，了解國外前沿動態(tài)。一些專業(yè)課還要全英文教學，在這樣的語言環(huán)境中，英語想不好都是難事。
關(guān)鍵詞：信息論；哲學；本體論；自我
信息論的創(chuàng)始人申農(nóng)為解決通訊技術(shù)中的信息編碼問題，提出通訊系統(tǒng)的一般模型，發(fā)表了《通信的數(shù)學理論》《噪聲中的通信》兩篇論文，從而奠定了信息論的理論基礎(chǔ)。他指出“信息論（狹義的）的基本結(jié)果，都是針對某些非常特殊的問題的，它們未必切合像心理學、經(jīng)濟學以及其他一些社會科學領(lǐng)域?！盵1]因此，信息論分為廣義信息論和狹義信息論。狹義信息論即申農(nóng)早期的研究成果為主，它以編碼理論為中心，主要研究信息系統(tǒng)模型、信息的度量、信息容量、編碼理論及噪聲理論等。廣義信息論又稱信息科學，主要研究以計算機處理為中心的信息處理的基本理論，包括評議、文字的處理、圖像識別、學習理論及其各種應(yīng)用。維納認為“信息既不是物質(zhì)，也不是能量，信息就是信息，不懂得它，就不懂得唯物主義。[2]”雖然維納并沒有給出信息的確切定義，但卻第一次將信息科學映射到哲學問題上。
此后，信息科學的發(fā)展沖擊了20世紀下半葉以來的哲學思想路線，重新開啟了對哲學形而上問題的探討。雖然從物理角度來說，信息是按照一定的方式排列組合起來的信號序列，它借助于某種介質(zhì)作為通道來傳遞、加工和貯存。但是隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，信息科學技術(shù)建構(gòu)起了全新的語言環(huán)境、精神環(huán)境，“把我們從對事物的直接領(lǐng)悟中順順當當?shù)赝频接蛇壿嬮g隔隔開的世界中[3]”，使“知識源保持著一種抽象的控制論意義下的距離[4]”，從而消解了現(xiàn)實中的語言涵義。而現(xiàn)代人類依靠網(wǎng)絡(luò)空間高速傳播的思想，將世界空間縮小，人們憑借大眾傳播媒介或個人或組織給予的信息來建構(gòu)起世界的“腦海圖景”，并以此來判斷世界并給予回應(yīng)。正如“洞穴”隱喻一般，真實移動的“實體”不再真實，而意識、信息構(gòu)筑的世界更“實際”，真實的世界成為“符號的宇宙”。哲學家海姆認為虛擬現(xiàn)實表現(xiàn)為七大特征：模擬性、交互作用、人工性、沉浸性、遙在、全身沉浸和網(wǎng)絡(luò)通信。正統(tǒng)哲學都是基于客觀實在現(xiàn)實性范疇框架內(nèi)的哲學，客體是意識的容器，在主體和客體之間具有明顯界限，而信息科學技術(shù)的發(fā)展，“電子化”的語言方式可快捷地掃描人的思想，意識的力量在某種程度上得以強化。由此，使我們不得不重新思考信息科學是否揭示并決定著我們對世界的認知和發(fā)問方式。
哲學本以人本意識為主，是自覺之自我的最高意識成就，它依賴于社會的發(fā)展而發(fā)展。在康德建立了系統(tǒng)完善的形而上學之后，尼采宣布了“上帝已死”，海德格爾對“自我”“存在”的考證也對人類自身發(fā)展做了完備的總結(jié)，維特根斯坦認為“哲學僅余下的任務(wù)是語言分析！”，似乎哲學沒落到只囿于語言這一狹小領(lǐng)域，但信息科學技術(shù)的發(fā)展為自我、本體等哲學概念提出了重新思考的空間。信息科學在自身運動、發(fā)展的進程中，呈現(xiàn)出自身歷史的反映、自身性質(zhì)的規(guī)定、自身發(fā)展的種種可能性這三種自在、自為、再生的基本形態(tài)，這三種關(guān)于事物歷史、現(xiàn)狀、未來的間接存在凝結(jié)在一個具有特定結(jié)構(gòu)和狀態(tài)的直接存在物中，這種直接存在的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)被凝結(jié)著它的間接存在所規(guī)定。也即是說，自我、本體等概念被信息科學尤指信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)這一間接存在所規(guī)定。方東美先生認為：“希臘人把時間的體系化成空間的體系，然后再就時間來看，表面上是有過去、現(xiàn)在、未來的實踐連續(xù)性，而這個過去、現(xiàn)在、未來，都可以化成現(xiàn)在的影像。換句話說，是把真實現(xiàn)在變成空間化的現(xiàn)在，這樣就便于把過去的影像納入了現(xiàn)在，把未來的影像也以前瞻的方式把它收到現(xiàn)實當中，然后以一個空間化的現(xiàn)在籠罩一切過去現(xiàn)在和未來”[5]。這樣一種“了解時間的不重要，才是智慧之門[6]”，因此，哲學關(guān)于“我”、“本體”、“存在”等概念的思考由時間、空間的三維方向轉(zhuǎn)向一維的趨向。
此外，分析哲學家卡爾納普對語義信息的關(guān)注，將申農(nóng)的信息論引向人類領(lǐng)域，認為由于人的選擇、接受、記憶的選擇性存在，信息本身存在著解讀的很大不確定性和可能性，因此有主觀與客觀、低級與高級、自然與社會信息等之分。生物信息學認為生物信息包括遺傳信息、神經(jīng)――激素信息、代謝信息和人腦信息等多方面。物理學家T.Stonier在《信息物理學》提出的“信息子”認為“有組織就必然有結(jié)構(gòu)，有結(jié)構(gòu)就必然有信息”。在信息N論中，信息不是具有“粒子性”的能夠構(gòu)成世界的“本原”，而是具有演繹性的能夠生成世界的“生元”，信息的“生成”特性使世界本體成為一種過程本體，也就成了一個信息集合體。這些在信息論基礎(chǔ)上發(fā)展起來眾多交叉學科，如量子信息學、生物信息學、物理信息學等等，他們都試圖從信息主義解釋萬物緣由的本體論論調(diào)，暫且不論對錯，但其提供的視角也是一種哲學嘗試。雖然信息科學技術(shù)在某種程度上剝離了對生命的人文關(guān)懷，使其變得些許冰冷，但對一些哲學概念的分析給飄散在浩浩蕩蕩信息長流中的理論派別提供了一種更深層次、更基礎(chǔ)的思維范式，從而推及對人類、宇宙的認識。
（作者單位：四川省社會科學院研究生院）
參考文獻：
[1]鐘義信.信息科學原理[M].福建人民出版社，1988，26.
[2]N.維納.控制論[M].北京：科學教育出版社，1962，48.