生物信息学基础篇1
关键词：校企合作；物流信息管理；教学改革；应用型本科物流管理专业
中图分类号：G642文献标识码：a
abstract：Basingontheproblemsof“logisticsinformationmanagement”teachingtotheappliedundergraduatelogisticsmanagementmajor，itlocatesthe“logisticsinformationmanagement”teachingtotheappliedundergraduatelogisticsmanagementmajor.thenitputforwardthenewteachingmodes，andsomecountermeasuresandsuggestionstomakesurethemsmoothly.
Keywords：school-enterprisecooperation；logisticsinformationmanagement；teachingreform；appliedundergraduatelogisticsmanagementmajor
《物流信息管理》是物流管理专业本科的核心课程。开设本课程的目的在于使学生掌握物流信息管理基础知识及物流信息技术，理解物流管理业务流程及物流信息系统，了解物流信息系统的开发及物流信息安全，具有一定的实际操作水平，为其后续课程的学习打下坚实的基础。以往的《物流信息管理》教学改革研究，主要是关于校内理论与实验教学及课程开发。如姚志英（2009）、梁雯等（2010）和赵浩宇等（2013）在分析本课程特点的基础上，针对现有教学存在的问题，从课程内容、案例教学及实践教学等方面提出了合理化建议；谭狄溪等（2009）和章文燕（2012）从工作过程的角度研究本课程的开发问题。因此，如何对基于校企合作的《物流信息管理》进行教学改革研究，使之更适于应用型物流管理本科人才培养的需要，已成为迫切需要研究解决的重要问题。
1应用型本科物流管理专业《物流信息管理》教学存在的问题
1.1课程概述
《物流信息管理》是应用型本科物流管理专业的核心课程之一。该课程是一门综合性较强的边缘交叉课程，涉及到信息科学、计算机科学、通信技术、系统科学、物流学、管理科学、经济学与法律法规等学科知识。它的教学内容主要包括物流信息管理基础、物流信息技术、物流管理业务流程、物流信息系统、物流信息系统的开发和物流信息安全等。它是一门非常实用的课程，它的教学效果直接影响着物流企业和物流行业的发展水平。
1.2存在的问题
目前《物流信息管理》教学存在的最普遍问题是侧重于理论教学而忽视了校内实验与企业实践教学。究其原因，主要是课时限制。这门课程一般只安排每周2～3节课，开设一学期。教师很难在有限的课堂时间内较全面透彻地讲授相关理论知识，也没有足够的时间让学生在实验室里比较系统地完成相关课程实验，更没有时间安排学生到企业进行物流信息管理实践。因此，课程教学效果不理想，很多学生感到学习该课程理论很枯燥，导致学习的主动性与积极性很低。加上物流管理类学生的信息科学、计算机科学、通信技术、系统科学等的基础知识较薄弱，所以学习更加吃力，课程教学效果更加不理想。
针对上述问题，必须对该课程进行科学定位，改革传统教学模式，积极探索新的教学模式，以期培育出合格的应用型本科物流管理人才。
2应用型本科物流管理专业《物流信息管理》的教学定位
应用型本科物流管理专业是培养具有系统的经济学、管理学基础理论，掌握现代物流与供应链系统分析、设计、运营、管理的基础理论、方法与技术，熟悉企业生产经营活动中的物流运作，能在企业、科研院所及政府部门从事供应链设计与管理、物流系统优化及运营管理等方面工作的复合型应用型人才。因此，《物流信息管理》的教学定位必须基于培养复合型应用型物流管理人才的高度。本文将其定位为在讲授基本理论知识和进行基本实验训练的理论与实验教学的基础上，渗透企业物流信息管理实践教学，通过教室―实验室―企业的高度一体化的校企合作的教学融合，获得良好的教学效果。
3基于校企合作的应用型本科物流管理专业《物流信息管理》教学模式
根据《物流信息管理》教学存在的最普遍问题和对《物流信息管理》的教学定位，本文提出了基于校企合作的应用型本科物流管理专业《物流信息管理》教学模式有两种：
一是在适当增加课时的基础上，严格采用教室―实验室一体化的校企合作的教学融合模式。该模式是在课堂基本理论讲授的基础上，结合实验，让学生把理论知识与实验操作紧密结合起来；然后引入远程企业物流信息管理实景，使学生真正感受和了解企业物流信息管理实践。该模式在时间和经费上较容易实现。
二是在适当增加课时的基础上，严格采用教室―实验室―企业的高度一体化的校企合作的教学融合模式。该模式是在课堂基本理论讲授的基础上，结合实验，让学生把理论知识与实验操作紧密结合起来；然后引入远程企业物流信息管理实景，使学生真正感受和了解企业物流信息管理实际；最后安排学生到企业进行物流信息管理实际。该模式在时间和经费上要求较高。
生物信息学基础篇2
关键词信息技术；高中生物；教学情境
中图分类号：G633.91文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2015）21-0115-02
随着社会科技的快速发展，信息技术已经广泛应用于现代教育改革当中。信息技术与高中生物教学的相互融合，是社会发展和进步的最终结果，是促进学生全面发展的必然手段，是基础教育改革的必然趋势。信息技术的迅猛发展，促使多媒体教学、互联网教学应运而生。信息技术与高中生物学科课程的有效整合，是提高教师和学生信息素养的重要渠道，是实现我国基础教育课程改革的突破口，也是教育现代化的现实要求。将信息技术的动态性、形象化、具体化等形式整合于高中生物教学中，实现高中生物知识难点的探究、高中生物教学微观的突破、高中生物教学内容的丰富、高中生物教学资源的共享。
1高中生物教学与信息技术整合的重要意义
信息技术模式可以有效地优化传统的教学模式教师不应只做生物知识的传播者，学生也不应只是被动的学习者。传统落后的高中生物教学模式已经无法满足和适应现代学生的发展。将信息技术与高中生物教学整合，可以改变传统倚重于灌输知识的落后模式。将高中生物教学建立在网络、多媒体技术形式上，有助于培养学生主动探究生物知识的能力，有助于学生个性差异特点的发现，有助于师生之间的双向沟通。将高中生物教学建立在网络资源的基础上，实现网路资源与生物知识相互交融，网络资源与教学要素有机结合，物质基础上教学效率与教学质量整体提升。
信息技术模式可以有效地激发学生对于生物知识学习的兴趣在信息技术与高中生物知识融合的过程中，能够充分调动起学生的积极性与主动性。通过网络资源的共享，学生获取知识的途径不用仅依赖于教师，可以在教师的有限知识的指导下，主动利用网络进行生物相关知识的无限获取。将生物知识通过信息技术的优越性进行展现，可以化抽象为具体、化虚无为现实、化繁琐为简单、化枯燥无味为丰富多彩，最大程度激起学生探究知识的兴趣，激发主动探求知识的内在动机。
信息技术模式可以有效地发展学生的创新和实践能力新课改注重学生自身主动性与能动性的充分发挥，强调学生合作探究学习能力的培养。将信息技术与高中生物教学相整合，为学生的学习提供了相应的探索条件，为学生的自主性发挥提供了相应的物质基础。学生可以在信息技术条件下根据自己的思维、条件、兴趣等达成自身个性化的学习，达成创造能力的发挥。利用信息技术的优越性，构建个性化的教学活动，构建个性化的学习环境，为学生提供创新性的学习条件，从而达成生物知识的深化认知和理解。
2高中生物教学与信息技术整合过程中的问题分析
整合意识和认识程度肤浅部分高中生物教师对信息技术与生物课程在整合的内容上产生一定的错误认识，认为只要将计算机应用到生物教学中即可达成整合目的。这种肤浅的认识未能达成技术与知识的高度融合，未能将两个独立的整体合二为一。
技术第一的错误观点在信息技术与高中生物知识相互整合的过程中，部分教师往往将信息技术作为教学的第一位，未能从生物知识的实际本位出发，导致教学活动突出的是信息技术产生的效果，过度地对生物知识进行装饰和修饰，导致教学内容臃肿杂乱，学生注意力不集中，教学结果不理想与不现实。
整合导向出现偏差部分高中教师只追求眼前学生对于生物知识的理解程度，追求学生计算机应用程度的表面化，严重忽略了学生对于信息技术的情感态度和综合运用能力。教师主导信息技术的使用全过程，学生依然是附属品，导致信息技术的利用仅仅是一种形式的改变，未能达成传统教学思想的深入突破。
信息技术与学科知识之间的整合深度尚浅信息技术与学科之间的整合分为三个阶段：封闭式、开放式、全方位式。但是现存的高中生物与信息技术的整合正处于封闭式向开放式的过渡阶段，许多知识内容仅仅停留在多媒体课件的播放和展现上，导致信息技术的引入只是空谈，传统教育改革没有实质性进步。
3高中生物教学与信息技术整合的主要策略
借助信息技术的内在优势，构建丰富的教学情境高中生物教师可以通过信息技术为学生构建丰富、生动、具体的教学情境，以此来激发学生主动探求生物知识的兴趣。信息技术下的教学情境能够充分引起学生在情感上的共鸣，唤起学生的学习动机，增强学生的注意力、想象力、思维能力和记忆能力。将高中生物知识的实际内容和信息技术的优越性进行有机结合，引导学生共同参与、共同探究，以信息技术作用于课堂教学，设定合理的教学情境，实现生物知识的图、文、声、像的高度集合，实现高中生物教学活动的丰富多彩。
如在“遗传与进化”的教学中，教师可以充分利用图片、文字、声音、动画等形式向学生展示进化的主要过程，让学生在真实的场景中感受细胞分裂的动态化，在实际的观察中感受基因突变与重组的魅力，在真切的环境中感受染色体的变异。通过信息技术的合理选择和利用，使高中生物在教学设计上达成整洁美观、教学视觉上达成生动悦目、教学听觉上达成清晰动听，从而达成教学环境的整体优化、教学效果的整体深化。
借助信息技术电子平台，奠定良好的心理基础高中生物知识与信息技术的融合进度与程度越来越深入，导致师生之间的情感交流越来越显浅，信息技术无法达成师生之间情感的共通。所以在实际的整合过程中，教师可以以感情线为基础，对不同的学生采取不同的情感攻陷策略，为学生生物知识的学习奠定积极向上的心理基础。教师可以以信息技术为媒介，通过信息技术创建电子交流平台，向学生传导多样化的反馈信息，与学生及时进行了解与沟通。例如，教师可以通过电子邮件、聊天软件等平台与学生进行生物知识与学习情感的沟通，对回答正确或操作适当的学生给予鼓励，以此提高学生学习的积极性；对学习出现偏差的学生提供反馈信息，帮助学生及时改正，以此奠定学生良好的心理基础。
借助信息技术工具，引导自主协作学习信息技术在校园内的主要体现在于多媒体技术与网络技术，这两种技术以其自身的优越性影响着教师的教与学生的学。教师要将信息技术的外部条件与高中生物知识的内在联系相整合，为学生创造自主协作的学习环境，鼓励学生对于生物知识网络资源的主动探索，鼓励学生生物知识的内部建构。
总之，将信息技术与高中生物教学相融合、相渗透是社会发展的必然趋势。教师要树立正确的、先进的整合观念，以双面观点看待整合的弊端与进步，以学生作为整合的主体，达成技术与知识整合背景下教学效率的整体提升。
参考文献
[1]张锐.高中生物教学中运用网络培养学生信息素养的实践研究[D].长春：东北师范大学，2010.
生物信息学基础篇3
生物信息学生物科学实践教学
生物信息学作为一门新兴的交叉性学科，综合生物学、计算机科学和信息技术试图，从大量数据中寻找具有指导和开创性价值的依据，为生命科学研究提供必要的、有效的系统模拟和信息预测结果。目前，生物信息学在生物医学、生物工程、植物学、动物学、生态学、遗传学、制药和高科技产业领域中的应用越来越广泛，产生巨大的影响力和推动力。
一、生物信息学在生物科学领域的作用
生物科学是研究生物结构、功能、发生和发展规律，及其与周围环境关系的科学。在分子生物学技术突飞猛进的发展过程中，生物科学从传统的个体及群体表征研究逐步演变为内在分子机制的研究，随着基因测序技术的发展，生物科学领域的研究不仅聚焦于生物个体的内在分子机制，同时还从大量的生物个体的基因数据中获取和解析生命的本质和规律，并以此尝试对生命过程进行干涉和改造。而在获取、解析、干涉和改造的过程中扮演重要角色的就是生物信息学。
生物信息学是在生物科学领域各个学科发展的过程中逐步产生的一门综合性学科，该学科在生物科学领域的应用极为广泛。目前，植物基因组研究取得了重大进展，水稻、大豆、小麦等农作物的遗传图谱、基因序列、基因组注释已公布于美国国立生物技术信息中心（nCBi）的生物信息数据库中。利用生物信息学的相关方法和技术能够对这些数据进行查询、统计和分析，从而更好地理解和认识植物基因组的功能，指导后续的科学研究和生产应用。传统的生物学分类方法已经鉴定及分类了成千上万的物种，但是随着生物科学的发展和认知，越来越多的物种在遗传进化上的分类依据较为模糊，而利用生物信息学结合传统的分类学可以更好的研究生物类群间（植物、动物、微生物等）的异同性、亲缘关系、遗传进化过程和发展规律，这在当今的生物分类学中应用日趋广泛。生物信息学还可以综合利用数学、统计学和计算机等学科对生态系统进行模拟和计算分析，探索物种间基因流动的本质，揭示生态系统的物质和能量循环规律，从而为找到决定生态系统平衡和稳定的根本因素提供重要的依据，帮助生态系统平衡的恢复。此外，通过生物信息学技术构建遗传工程菌，降解目标污染物的分子遗传物质，从而达到催化目标污染物的降解，维护生态环境的空气、水源、土地等质量，也是当今生态环境保护的新兴研究方向。
二、生物信息学的学科内容和课程要求
生物信息学主要由基因组学、蛋白质组学、系统生物学、比较基因组学、计算生物学等学科构成，主要涉及的内容有生物数据的收集、存档、显示和分析，体外预测、模拟基因及蛋白质的结构和功能，对生物的遗传基因图谱进行分析处理，对大量的核苷酸和氨基酸序列进行比对分析，确定进化地位等。从生物信息学的概念及其涉及的内容中可以明确生物信息学不是一门独立的学科，所以要求教师在教学过程中掌握多领域的知识和技能，才能较好地把握该课程。
1.高等数学和统计学基础
生物信息学将数学和统计学作为主要的计算理论基础，主要包括数学建模、统计方法、动态规划方法、数据挖掘等方面。此外还包括隐马尔科夫链模型（Hmm）在序列识别上的应用，蛋白质空间结构预测的最优理论，Dna超螺旋结构的拓扑学，遗传密码和Dna序列的对称性方面的群论等。因此，在生物信息学教学过程中要求教师具备数学及统计学的计算方法的基础知识，能够利用牛顿迭代法、线性方程回归分析、矩阵求拟、最小二乘法等进行数学建模和计算，从而对基因和蛋白质序列进行比对、进化分析和绘制遗传图谱等。
2.生物科学基础
生物信息学包含的生物类学科有，生物化学、分子生物学、遗传学等基础学科，基因工程、蛋白工程、生物技术等应用学科。根据其课程特点，学生在学习生物信息学课程前需要学习生物化学、分子生物学、遗传学、基因组学、蛋白质组学等基本生物学课程，对于基因序列、蛋白质序列、启动子、非编码区等概念有深刻的理解，同时需要对一些重要的生物学数据库有一定的了解，如美国基因数据库（GeneBank）、欧洲分子生物学实验室数据库（embl）和日本核酸数据库（DDBJ）等。此外，要求学生能够利用生物学数据库查找基因序列、蛋白质序列、基因及蛋白质结构模型，能够读懂数据库中基因和蛋白质的信息注释，能够计算蛋白质序列的分子量和等电点，能够为扩增特定的基因片段设计引物，能够对特定物种进行系统发育分析等。
3.计算机科学基础
计算机是生物信息学的主要辅助工具，利用生物信息学研究生物系统的过程需要能够熟练使用计算机对大量的生物信息数据进行处理和分析，这主要包括对数据信息进行搜索（收集和筛选）、处理（编辑、整理、管理和显示）及利用（计算、模拟）。所以，学生在学习生物信息学的过程中需要了解和掌握一些常用的生物信息学软件，如BLaSt和FaSta序列比对分析软件，oligo和primer引物设计软件，Vectornti、DnaStaR、DnaSiS等综合分析软件。此外，学生还需要学习和掌握一些常用的计算机语言，如正则表达式、Unixshell脚本语言和perl语言。
利用生物信息学在处理和分析海量生物数据的过程中，计算机软硬件资源需要配合处理分析软件的运行，因此要求计算机操作系统使用Unix和Linux操作系统，这些操作系统需要大量的操作命令进行输入执行过程，对于经常使用windows操作系统的学生来说是一个较难跨越的障碍。
三、生物信息学课程教学中存在的问题
目前国内大多数高校的生物信息学教学采用传统的教学模式，即以课堂式的理论教学为主，缺乏必要的实践教学。理论教学模式固定、教学方法单一、教学内容狭窄，通常是介绍性、科普性的课程，甚至作为公选课程。少数高校开展生物信息学的实践课程教学，但多以验证性实验为主，缺乏和专业相适应的综合性、设计性实验，而开放性实验更无从谈起。
1.教学模式固定单一
生物信息学在内容层面涵盖诸多学科领域，注重应用性和实践性。然而，目前大部分高校把生物信息学作为一门孤立的课程，这导致教师需要将大多数课程内容压缩到一门课程进行教学，在有限的教学时数下灌输大量内容，增加了学生学习的难度，降低了教学质量。再者，大多数高校仅开展生物信息学的理论教学，忽视实践教学过程，造成生物信息学理论与实践内容的脱节，使学生在学习完理论知识后难以深入理解和吸收，无法将所学的知识应用到后续的工作和学习中，最终未能体现出该门课程的价值。
2.教师专业背景薄弱
作为一门交叉学科，生物信息学的教学要求教师具有较强的数学、生物学和计算机科学背景。然而，目前从事生物信息学教学的教师即便具备深厚的生物学背景，但是多数教师在数学和计算机方面较为薄弱，并不具备完整的生物信息学知识体系，对生物信息学发展趋势也了解不多。在师资缺乏的情况下，院系开设生物信息学课程，教师为了完成教学任务，仅仅在教学中进行介绍性的讲解，在课程考查方式上通过小论文、综述和课外活动等方式完成该课程的学习。因此，无论是理论教学还是实践教学均无法实现该课程大纲的要求，从而影响学生对生物信息学课程的理解和掌握，生物信息学的实践操作能力更无从谈起。
3.实践教学薄弱，专业教材缺乏
生物信息学实践课需要学生在网络环境下用计算机学习nCBi数据库的检索与使用、序列比对分析软件的应用、蛋白质空间结构图视软件的应用、序列拼接软件的应用等。但是目前，大多数高校开设的生物信息学课程多以理论教学为主，实践教学课时非常少或者为零，学生对于生物信息学课程的学习仅仅通过教材上抽象的文字描述进行理解和掌握，这导致学生在理论课中学到的知识无法在实践课中进行验证或操作，严重影响了生物信息学的教学质量，也偏离了教学大纲中强调的重在培养学生实践操作能力的培养目标。
另外，目前还没有适用于生物科学专业的生物信息学教材。国内各大高校使用的教材多为国外教材的影印版或者中文翻译版本，这些教材偏重介绍生物信息学的理论和方法，涉及的实践内容较少，学生需要具有较高的相关知识才能接受和使用这些教材。因此，部分高校在生物信息学教学过程中往往使用自家编写的简化教材，从而造成生物信息学教学内容不统一，教学大纲混乱等情况。
4.实践课程经费不足，实践教学环境落后
当今，许多发达国家都很重视生物信息学的教学和研究，积极开展各种生物信息资源的收集和分析工作，培养大量生物信息学人才，为整个生物学的理论研究及其相关产业创新（主要是医药和农业）提供指导和支撑。国内对生物信息学的关注和认识起步较晚，其发展落后于国际发达国家。国家和高校对生物信息学的教学和科研资金投入力度不大，缺乏必要的仪器设备，生物信息学的实践教学条件得不到保障，比如大多数高校的生物科学专业没有相应的计算机实训室，配套软件也相对匮乏，落后于国际发展水平。
四、生物信息学教学模式改革的探索
1.修改理论和实践教学大纲，编写适用的实践教材
根据当今生物信息学的发展方向，制定和修改理论教学大纲，除了引物设计、基因和蛋白质序列比对、基因和蛋白质结构功能预测等基本内容外，还需添加系统进化树分析、聚类分析、蛋白质互作网络谱图等较为综合的内容。另外，增加实践教学课程比例，充实实践教学内容，结合理论教学内容增加综合性、设计性实验，适当提供科研环境，鼓励开展开放性实验。
目前国内并没有系统的、专业的生物信息学实践教材，因此针对高校生物科学专业方向的特点，联合多学科领域（数学、生物科学、计算机科学）编写相应的生物信息学实践教材，在制定、修改实践教学大纲和编写教材的过程中结合学生的接受能力，由浅入深，多设实例和相关练习，使学生循序渐进的理解和掌握生物信息学的原理和方法，掌握更多的生物信息学工具。
2.紧密联系科研、基于实践问题开展教学
通过实践教学把生物信息学教学与科研有机结合起来，能够促进教学与科研的共同发展。在紧密联系科研的过程中，采用基于问题的教学（pBL）方法，通过实践教学环节，培养和训练学生把所学的生物信息学的知识和方法应用于各种生物科学领域的科研活动中，通过解决实际问题训练学生的实践技能，从而促进教学与科研的双重发展。例如，在生物信息学实践教学中多加入生产和科研中遇到的经典实例，鼓励学生利用相关的生物信息学软件及相关的理论和方法解决问题。学生也可以选择自己感兴趣的课题，利用自己熟悉的、合适的生物信息学软件和相关知识开展课题研究。此外，专业教师在指导学生课题研究的过程中还可以发现理论和实践教学的不足，不断的完善生物信息学理论和实践课程大纲和内容，提高教学质量。
3.开展多学科实践结合的教学模式
生物信息学属交叉学科，包含了不同领域的专业知识和技能，为使生物信息学教学达到教学的目标，该课程教学需要采用多学科实践结合的教学模式。
多学科实践结合的教学模式是指联合不同领域、不同学科、不同专业的课程在教学的过程中结合生物信息学涉及到的知识和技能进行基础性、铺垫性教学。比如，在高等数学和统计学的教学过程中，针对生物信息学的需求，适当增加数学建模、统计方法、动态规划方法、数据挖掘等方面的基础内容，同时，开设实例实践教学，使学生理解和掌握隐马尔科夫链模型，牛顿迭代法、最小二乘法等方法的应用原理和规则；在生物科学专业课程设置上，尤其是实践课程的教学过程中，结合生物信息学涉及的引物设计、序列比对分析、基因及蛋白质结构功能预测等方面开展相应的设计性、综合性、开放性实验项目，使学生了解和掌握基本的生物信息学原理及软件的应用；在计算机科学的教学过程中，应根据生物信息学的需求，开设正则表达式、perl语言、R语言等课程学习，以及增加Linux和Unix操作系统课程学习，使学生在学习生物信息学前打好坚实的基础。
值得注意的是，生物信息学课程与其他课程的开设时间和顺序需要有一定的探索和评估，对于开设该课程的时间把握是开展多学科实践结合的教学模式的关键因素。过早开设生物信息学则会导致学生在不具备相应学科基础的条件下跨越式的接触生物信息学，无法理解和掌握相关的知识和技能；过晚开设则会使学生学习了相关学科知识和技能后，由于课程衔接不紧，导致在学习生物信息学时出现理解滞后和无法适应的现象。因此，针对不同专业和学科的特点，根据具体情况进行统筹安排，使生物信息学和其他相关学科课程有很好的衔接和过渡，以确保和提高生物信息学的教学质量。
五、结语
生物信息学是现代基因组学时代的开阔者，也是生物科学研究的重要的工具和载体。针对生物信息学的特点，高校生物科学专业课程设置、教学方法、教学模式和教学软硬件等需进行一定的改革，将多学科实践结合的教学模式运用到生物信息学的教学实践中，在提高教学质量的同时将更好的提升学生科研、应用和创新能力。
参考文献：
[1]郝柏林，张淑誉.生物信息学手册[m].上海：上海科学技术出版社，2002.1-10.
[2]GUYD，noeLe，miKea.Usingbioinformaticstoanalysegermplasmcollections[J].Springernetherlands，2004.39-54.
[3]王春华，谢小保，曾海燕.深圳市空气微生物污染状况监测分析[J].微生物学杂志，2008，28（4）：93-97.
[4]张菁晶，冯晶，朱英国.全基因组预测目标基因的新方法及其应用.遗传，2006，28（10）：1299-1305.
[5]周海延.隐马尔科夫过程在生物信息学中的应用.生命科学研究，2002，6（3）：204-210.
生物信息学基础篇4
【关键词】大学物理教学；光电信息科学与工程；专业特色
【abstract】Howtoreflectedphotoelectricinformationscienceandengineeringspecialtyincollegephysicsteachingisapressingmatterofthemomentforus.inthispaper，toimprovethelearninginterestofthestudents，takingtheknowledgeofelectricalpolarizationtheoryforexample，weproposedthemethodsonreformingteachingmeansandcontentforcollegephysicsteachingonthebasedofdifferencespecialtyaccordingtotheexplorationandpracticeofcollegephysicsteaching.
【Keywords】Collegephysicsteaching；photoelectricinformationscienceandengineering；Specialtyfeature
0引言
对于地方高校而言，由于生源质量的下滑和学生一进校就感受到的就业压力，许多学生对一门课程的认识首先就是学习这门课程有什么用，这门课程学起来难不难。基于这种出发点，学生对于大学物理这门工科专业必修课程的学习兴趣不大。上课不专心听讲，课后不复习，作业不认真，在网络上搜寻答案，学习效果自然不明显，对大学物理的重要性认识不够，从而影响后续专业基础课程与专业课程的学习，进而影响其全面发展[1]。
我们执教光电信息科学与工程专业的大学物理学课程已四届，每年都在思考一个问题：怎样在大学物理的教学里体现光电信息科学与工程专业的专业特点？通过对教学内容的细致分析，在教学中穿插光电信息科学与工程专业的专业特点，不仅使学生自觉或自发地认识到大学物理的重要性，而且大大提高了大家学学物理课程的兴趣，培养了进一步学习后续知识的热情和对未知专业知识的渴求。
本文首先分析大学物理在光电信息科学与工程专业中的位置，然后以电介质极化理论为例，分析它与光电信息科学与工程专业的结合点，在教学实践中充分体现专业特色，并对大学物理与我校工科专业的结合作了出展望。
1大学物理在光电信息科学与工程专业中的位置
目前我们将大学物理设置在大一，先修课程只有高等数学，后续相关专业基础课程有物理光学、光电子技术基础、激光原理等；后续专业课程有光纤通信原理与技术、光电传感与检测技术、光显示技术等。从课程设置的关联和大学物理课程本身的内容，我们可以看到大学物理在光电信息科学与工程专业中处于基础性位置。教学的目的主要是使学生认识并理解一些物理现象，掌握大学物理的一些基本概念，熟悉大学物理理论体系的一些基本实验。
鉴于大学物理在光电信息科学与工程专业中的基础位置，我们在教学实践中，分析一些物理现象的基本原理时，经常将物理现象与激光技术、光通信、光电检测等领域的实际问题结合起来，引导同学们一起讨论是否可以用相同的物理原理解释，激发大家对光电信息科学与工程专业的学习兴趣，激励学生对基本物理原理和概念的学习热情。
2大学物理中的光电信息科学与工程专业特色
2.
电介质的极化虽由外电场引起，但因极化电荷对外电场有影响，因而极化后，介质中的总场强应为外电场与极化电荷激发电场的叠加，而p则不仅与外电场，而且与总场强有关。由于光是一种电磁波，当光波在介质（晶体）中传播时，光频电场会引起介质的电极化。当课程内容讲授至此，我们可以拓展[3]：在激光出现以前，当光波在介质中传播时，不会出现其他频率的光。而两束以上的光波在介质中传播时，光波之间也不会发生相互作用，服从独立传播原理，不改变各自的频率。当它们在介质相同区域相遇时，则服从线性叠加原理。诸如：光对于介质的折射、反射、衍射、散射和双折射等现象。但介质的电极化强度与光频电场之间的关系，除了线性关系之外，还有非线性的高次项。非线性光学产生的原理可作如下解释：分子是由原子组成的，分子中的电子被束缚在原子核的周围运动，如果外加一个电磁场（光也是一种电磁场），则这种运动将受到扰动，如果外场是一种谐振场，则电子会产生和外电场相同的谐振，正负电中心不重合就诱导产生了一种“极化”，从而产生诱导偶极矩p。
通常，一般光源的光频电场强度ej较小，这样高次项的电极化强度都很弱，可以忽略不计，只用到式（4）中的第一项，即式（3）。而激光是一种具有极强光频电场的光源，式（4）中第二、三项等非线性项就可产生重要作用，可观测到不同的非线性光学现象。
2.2其他知识点的光电信息科学与工程专业特色
对于光电信息科学与工程专业的学生，我们可以从光和信息两个层面对其他很多物理现象进行阐述和讨论，体现光电信息科学与工程专业的特色[4-5]：如光的全反射现象是光纤通信技术的基础；压电效应和逆压电效应，广泛应用的光纤电场量传感器，是基于这一原理实现的；磁致伸缩效应或法拉第磁光效应是光纤磁场量传感器的工作基础；帕尔贴效应是半导体激光器温度控制的关键技术。
我们在大学物理课堂上强调红外、可见光、紫外等光频电磁波，讨论它们的产生、发射、传输、接收和检测等，介绍光通信、光检测等相关专业方向在现代信息技术中的地位和发展状况。这样不仅在教学实践中突出光电信息科学与工程专业的“光”与“信息”这两个基本特色，激发学生学习相关专业课程的浓厚兴趣，而且学生对学习光电信息科学与工程的信心大大增强，同时也提高我们在专业建设和学科建设中的前后一贯性。
3结论
本文以电极化理论为例，在讲解大学物理内容的基础上，通过深入或外延的方式，寻找与光信息专业后续相关专业课程知识的结合点，通过教学实践，使光信息专业大一的本科生对专业产生学习的热情，培养大学生对本专业的浓厚兴趣，树立继续学习本专业的信心。近四年的教学证明，在大学物理教学中主动体现光信息科学与技术专业特色，不仅实现了预期的专业建设和学科建设的目的，而且有助于提高教师在学生心目中的地位。
就我校实际情况而言，如化工、生物专业的学生认为热学与专业课程联系最为紧密而力学和电磁学往往与专业联系不大，电子、计算机等专业的学生认为电磁学联系最为紧密而力学、热学、近代物理部分与专业的联系相对较低。因此，对不同专业的学生所讲授的内容应该有所侧重，应依据各专业的特点对物理学的各部分内容有所侧重和增减教学内容，使学生明确感受到物理与自己的专业密切相关，使物理教学兼顾专业基础课教学和专业技能的需要。
【参考文献】
[1]董少光.大学物理教学与理工科学生学习现状的思考[J].中国西部科技，2008，7（40）：73-75.
[2]罗益民，余燕.大学物理[m].2版.北京：北京邮电大学出版社，2010.
[3]张静江，宋淑梅.非线性光学与光学教学[J].大学物理，1999，18（5）：35-39.
生物信息学基础篇5
关键词：物联网工程专业课课程体系；感知层；网络层；应用层；体系结构
中图分类号：tp391.44-4
1物联网工程专业设置的必要性和可行性
“物联网”[1]的概念于1999年提出，本意是“物与物相连的互联网”，物联网是通过红外感应器、射频识别（RFiD）、全球定位系统、无线传感器网络、激光扫描器等传感技术，依据通信协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和处理，以实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
根据教育部办公厅关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知[2]的精神，为了加大新兴产业人才培养力度，加快课程体系、教学内容、教学方法、管理体制与运行机制的创新，大力培养新兴产业相关专业的人才，满足国家战略性新兴产业对高素质人才的迫切需求，北京交通大学海滨学院计算机科学与技术专业以良好的办学条件和过硬的教学质量赢得了社会信誉，培养了大批合格的信息技术人才。这些专业均具有强大的师资力量和完善的实验设备，为开办“物联网工程”新专业打下了良好基础。
2物联网工程专业知识体系架构
物联网与传统网络的主要区别在于，物联网扩大了传统网络的通信范围，即物联网不仅仅局限于人与人之间的通信，还扩展到人与物、物与物之间的通信。物联网网络架构由感知层、网络层、应用层组成。
2.1感知层
感知层，也常称为感知控制层，解决了从物理世界到人类世界的数据获取问题[3]，包括各种物理量、标识、音频、视频等数据。感知层位于三层架构体系中的底层，是物联网应用的基础，是物联网全面感知的核心。作为物联网的最基础一层，感知层具有十分重要的作用。
感知控制层包括数据采集、短距离通信技术和协同信息处理。数据采集是通过相关传感器对物理对象的感知和数据收集，其中涉及射频识别（RFiD）、传感器、多媒体信息采集、实时定位和二维码等技术。短距离通信技术和协同信息处理将采集到的数据在局部范围内进行处理，并通过具有自组织能力的短距离传感网接入广域网。
2.2网络层
物联网网络层将来自感知层的各类信息通过基础网络传输给上层，并提供透明的数据传输能力。其中，基础网主要包括移动通信网、广电网、卫星网、行业专网、互联网及形成的融合网等。
2.3应用层
应用层主要将物联网技术与行业系统结合，将信息转化为内容，实现物物互联的应用解决方案。概括起来，物联网就是传感网、互联网和智能服务的综合体[4]。与传统的互联网相比，物联网加进了感知层，降低互联门槛，实现非智能、弱智能设备能够接入互联[5]。
在高性能计算和海量存储技术支持下，应用层还对网络获取的大量不确定信息进行清洗、融合、重组等处理，整合为相对准确的结论，并为行业应用提供智能的支撑平台。
3物联网工程专业课课程体系设置
3.1专业定位
本专业依托北京交通大学计算机与信息技术学院的优势学科，面向京、津、冀和环渤海区域经济、社会、生态的发展需要，突出计算机应用技术与现代信息处理技术交叉与融合的特点。培养学生具备良好的自然科学、人文社会科学和工程技术基础知识。使学生具有物联网工程专业技术的扎实理论基础，面向物联网应用系统的程序设计技术，各种信息处理网络应用系统的工程实践能力，以及培养学生具有较强的自主学习意识和工程意识，能够从事物联网工程技术及其应用方面相关应用设计、开发与应用工作。
3.2培养目标
物联网专业需要培养适应国家科技化和现代化建设需求，建设创新型国家发展战略的需要，具有雄厚的基础，强大的综合实力和专业适应能力，具有社会责任感，具有信息采集和检索、分析和处理能力的，具备良好的动手实践能力和创新能力，能胜任通信，传感器网络及电子信息处理技术领域的研究，设计、开发、系统集成及管理与教学，并具有创新能力，能够在计算机和通信等领域起领军作用，具有国际化视野的高素质的高层次专门人才。
3.3课程体系结构设置
物联网工程专业是新兴专业，由于整个行业在我国都处于发展阶段，因此对人才培养提出了更高的要求。由于物联网方面的信息相对较少，学生有可能对于专业的认知度不高，应当加强专业认知方面的教育，同时，通过实验演示等方式，让学生来亲身体验物联网技术带来的技术革新，是学生们对于专业有一个全方面的认知，从而培养学生的学习兴趣和钻研精神。物联网工程课程体系的原则是覆盖必要的学科背景和专业知识。
我院物联网工程专业依托计算机科学与技术专业进行发展，物联网专业需要计算机科学与技术方面知识的学习，同时，重点加强与“物”相关的传感器、RDiF等技术的学习。在教学过程中注重学科背景知识体系，力求学生考研和后期发展有明确的学科目标。
物联网技术专业的设置需要综合考虑相关交叉学科的特点，注重课程体系的交叉融合，将相关主干学科的核心课程和专业课程进行统筹考虑。在总学分180学分的情况下，将课程分为基础教育、专业教育和素质拓展和自主实践。
3.3.1基础教育
在基础课程的教学中，尤其是对于整个专业学习和发展至关重要的数学和物理等课程的学习，使学生充分意识到学习这些知识的重要性，物联网专业在国内属于新兴专业，国内起步较晚，需要查阅大量的外文资料，因此，需要良好的英语水平，尤其是专业英语水平，在教学中，适当引入专业英语教学。同时，在基础课程的学习中，应该加强学生对于政策法规的学习，避免学生学习技术知识之后通过技术手段进行违法犯罪活动。
3.3.2专业教育
专业教育包含专业基础课程和专业课程以及各自的实践环节，共114学分。专业基础教育是整个课程体系中较为重要的环节，高素质的人才需要有过硬的专业基础知识，通过全方位学习物联网以及计算机、通讯、自动化等相关学科的知识，能够使学生培养对于知识的跨学科应用能力。
（1）专业基础课课程结构设置及分析
专业基础教育主要包括计算机基础与专业导论、程序设计基础、C语言程序设计、面向对象程序设计与C++、离散数学、数据结构、模拟与数字电路、Java语言程序设计、web应用、物联网导论、图论与算法设计、计算机组成原理、信号与系统、专业英语等课程，突出专业定位和特色，拥有一定的广度和深度，多起点同时推进，学生在全方位的学习中，找到适合自己的发展方向。
在专业基础课程的教学中，起步难度要适当，既不能难度过大而吓退学生，打消学习积极性，也不能过于容易而什么都学不到。将尽可能多的课程安排在实验室进行，理论知识通过实验现象和结论更容易理解和掌握，学生能通过现象看到本质，有利于学生兴趣的养成和动手实践能力的培养。考虑到学生的实际情况，专业基础课程计划安排一定的课外上机学时，使学生巩固课堂学习的内容。
（2）专业课课程结构设置及分析
专业课程包括web程序设计、Linux程序设计、嵌入式系统原理、数字信号处理、数据库系统原理、操作系统、编译原理、汇编语言、微机系统与接口技术、物联网架构与技术、RFiD原理与应用、VHDL设计实践、移动互联网技术、空间信息技术、计算机网络原理、无线传感网与通讯技术、人机交互技术、传感器件与编程技术等科目，学生可根据自己的兴趣与自身发展进行选择学习。
专业课程的考核不能以考试成绩作为唯一标准提高实践和实训在考核中所占比重，严格实训内容的考试。在专业课程的学习中，增加项目实训，适当引入企业项目，在学习中就能体验到未来工作中的实际感受，通过亲身体验，寻找差距，弥补不足。学生在毕业之后，能够迅速适应工作岗位，拥有较高的起点。
（3）专业主干课课程
具体包括：物联网技术导论、电路、模拟电子技术、电子技术基础实验、数据结构与算法、信号与系统、数字逻辑与数字系统、传感与检测技术、软件工程、计算机网络原理、通信原理、嵌入式系统与接口技术、数据库与数据挖掘。
（4）专业选修课课程
无线传感网与自组织网络、天线原理、物联网信息安全、物流管理概论、RFiD技术、计算机系统结构、智能交通概论、GpS技术、环境工程概论、电子商务等。
3.4.3实践教育
实践教育主要包括程序设计专题训练Ⅰ、程序设计专题训练Ⅱ、硬件系统课程设计、软件系统课程设计、就业指导、物联网综合实践、多媒体技术、Linux应用系统开发、信息系统集成与开发、软件工程与实践、计算机系统课程设计、毕业实习、毕业设计（论文）。其中部分科目为选修，学生可以根据自身发展进行选择。
3.4.4素质拓展与自主实践
素质拓展与自主实践方面，鼓励学生参与学科竞赛、科研项目、创新创业项目、非本专业的公共选修课、各类职业、执业资格证书，总学分不得低于10学分。
4结束语
物联网工程是一个战略性新兴本科专业，它不是以理论为主导，重点在于工程应用，这就决定了该课程体系所特有的发展变化的动态特性。因此，在制定专业教学计划时，要时刻以服务于社会发展需要为根本依据，把当前物联网新技术及行业应用的时代需求紧密结合起来，依托学校自身的行业背景和学科优势，设计出科学合理的、与时俱进的、可持续发展的专业课程体系，为国家战略性新兴产业发展，培养高素质专门人才多做贡献，争取使我院物联网工程专业在同类学校的同类专业中起到示范和带头作用。
参考文献：
[1]itUinternetreport2005：theinternetofthings[DB/oL].
[2]教高厅函[2010]13号[Z].
[3]屈伟平.物联网掀起新的信息技术革命浪潮[J].物流技术与应用，2010（11）：23-25.
[4]马忠梅，孙娟.李奇.物联网工程专业课程体系与实践探讨[J].单片机与嵌八式系统应用，2011（11）：46-47.
[5]范曲立.物联网的体系结构与相关技术研究[J].南京大学学报，2009（06）：13-14.
[6]徐险峰.论以信息化带动工业化[m].成都：西南财经大学出版社，2006.
生物信息学基础篇6
一、物理学科专业知识
“资之深，则取之左右逢其源。”教师要成功地完成教学任务，首先要精通所教学科的专业知识，对所教学科的内容有深入透彻的了解。对一名技工学校的物理教师而言，应具备系统的、完整的物理学知识。物理专业知识主要包括物理学基础知识、物理学史、物理科学方法、物理学发展趋势与应用等。
1.物理学基础知识
物理学科基础性知识包括物理学的基本事实、基本概念、基本规律，以及它们之间的联系。物理教师必须对物理学科的基础性知识有广泛而准确的理解，以免把不准确或者错误的东西教给学生。
2.物理学史
物理学史是研究物理学发展的学科，教师通过传授物理学史方面的知识，可以培养学生的科学意识、科学精神及科学方法等多方面品质。
3.物理科学方法
物理科学方法是物理学体系的一个重要组成部分，在物理学的发展史上，每一次物理科学方法的更新都标志着物理学的重大发展。可以说，不懂得物理学的方法，不了解物理学方法的应用，就不能真正地掌握物理学。
4.物理学发展趋势与应用
物理学是一门充满生机的学科，了解物理学的最新发展以及对社会生活的影响，了解正在进行的研究以及最近取得的成果，也是非常重要的。
教师不仅要熟悉书本上的知识，还要了解物理科学的发展趋势、实际应用以及对社会发展、社会经济生活的影响。这就要求技工学校的物理教师必须不断改变知识结构，以适应新形势的要求。
二、相关学科知识
物理是综合性、实践性和思想性很强的学科，它几乎涉及自然科学的各个领域。因此，教师除了要掌握物理专业知识外，还必须具备较丰富的相关学科知识。就数学对物理学的作用而言，物理学是以数学为工具的定量学科，数学不仅是表达物理内容的“语言”工具，而且是物理学进行逻辑推演和定量计算的“工具”。对于各个职业工种知识相互交叉的技工学校的物理教师，要适应这一发展趋势，就不能满足于所教专业的狭窄范围，而应该多方面吸取其他学科知识，扩充知识面。
三、教育专业知识
“一切为了每一位学生的发展”是技工学校的核心理念。这意味着教师要关注每一位学生，关注学生的情绪和情感，关注学生的道德和人格养成等。丰富的教育学、心理学知识的主要作用表现在能够使教师迅速准确地解释学生的言行，并且在需要的时候，给学生适当的指导，这在很大程度上可以帮助教师有效地履行自己的专业工作。
对一个技工学校的教师而言，需要掌握以下几个方面的心理学知识：
一是普通心理学：通过它来了解心理学的基本知识和一些基本的心理现象，以便对心理学这个学科有个大体的了解和把握。
二是发展心理学：各门学科课程标准的制定是以发展心理学为基础的。教师应该了解学生心理发展规律，知道每个年龄阶段典型的心理特点，以及在心理发展的过程中存在的个体差异等。
三是教育心理学：教育心理学的核心是研究学生学习的问题，研究学生如何学习，学习习惯、学习策略等。丰富的教育心理学知识有助于教师较好地解决学生在学习过程中遇到的一些心理问题。
四、信息技术素养
已处于电子时代的今天，计算机与其他信息技术迅猛发展，并广泛应用于职业教育的各个领域，使得人们获取知识的方式、表达自己的方式、开展社会活动交往的方式都发生了巨大变化，信息技术素养已经成为公民素养的重要组成部分。作为物理教师，如果不能运用现代信息技术为教学以及科研服务，肯定不是一名合格的教师。因此，教师的知识结构中必须具备一定的信息素养。
物理教师必须具备的信息素养主要包括以下几个方面内容。
第一，信息技术的基本常识。包括信息技术常用名词术语；各种信息技术的特点、作用；信息技术的发展历史与趋势等。
第二，信息系统的工作原理。例如，数据化原理，信息传播原理等。
第三，信息系统的结构与组成。信息系统是一个由硬件、软件等许多部分组成的复杂系统，而各个部分又有着各种各样的形式与功能。教师要了解一个信息系统通常包括哪些硬件和软件等。
生物信息学基础篇7
1．前言
随着信息科学技术的快速发展以及社会经济发展的稳步前进，信息技术逐步广泛地应用于社会的不同领域；信息化与网络化己成为各个行业数字化的重要基础手段，在企业应用中起到十分重要的作用。客观世界的事物是无穷无尽的，要研究、认识、利用和改造它们，就必须进行概括与抽象（即理想化或模型化），以便揭示客观事物演变的基本规律，并将其作为利用和改造客观世界的手段。模型是现实世界本质的反映或科学的抽象，反映事物的固有特性及其相互联系和运动规律。数据模型是地理信息系统中关于数据和联系的逻辑组织的形式表达，以抽象的形式表述一个部门或系统的业务活动与信息流程。基础信息分类与编码需要把现实世界抽象到数字世界与信息世界。
2．煤矿地质测量信息涉及的范围及其特征
煤矿的开发活动是一个复杂的系统工程，在生产过程中，产生了大量的相关信息。从信息来源看，可将其分为内部数据源和外部信息源。内部数据源是指煤矿日常生产和销售活动有关的数据，主要包括煤矿地质测量信息数据、采掘工程数据，以及安全与调度、设施与耗材、通风、运输等生产数据，还包括财务、劳动与人事、原材料消耗等运营数据；外部信息源是指国家政策、法规、上级单位指令、原材料市场、矿产品市场等信息。
煤矿地质测量信息主要针对煤矿这一特殊的空间系统，它的对象主体是煤层及其围岩等地质实体。从涉及的专业角度看，煤矿地质测量信息主要包括地质、测量、水文、资源量/储量、三量（开采煤量、准备煤量、回采煤量）等。从信息的表现形式上看，可概括为两类，一类以图的形式纪录、分析和传递；另一类以文字资料、表格的形式纪录、分析与传递。煤矿地质测量信息除具有一般的空间性和海量性外，还有以下一些特征。首先是信息数据的隐蔽性。煤矿数据对地质实体的表达，是一个从隐式到显式的过程。例如：煤田的形成和分布主要是受沉积作用和构造作用等多种因素控制的，通过重磁、地震等地球物理方法可获得地层（岩层和煤层）空间分布的数据；通过钻井、测井等方法可获得岩石物理特征以及煤层厚度、结构、空间位置等方面的数据。对这些数据进行分析，同时对地质条件进本文由收集整理行综合分析，即可确定煤矿（区）的范围、资源/储量等情况。其次是信息数据的时间序列。煤矿数据是一个动态的积累过程，从资源勘查、矿井开拓到生产，由于矿山实体的层次逐步细化，地质体客观现象、规律的准确程度逐步提高，数据量越来越大。在资源勘查阶段，主要通过野外地质调查、钻探、物探获取数据。矿井开拓阶段，主要是补充钻探与测量资料、井筒资料及井下巷道实际揭露的数据。生产阶段主要通过各种岩巷（石门、上下山）、煤巷、井下物探和钻孔，以及相应的工程测量获得数据。第三是信息数据的关联性。煤矿地质实体间存在相互作用关系，例如煤层和围岩、两个相邻或不相邻地层、构造与煤矿瓦斯等都具有关联性。第四是信息数据的多源性。煤矿数据的多源性，主要表现在数据获取方式上的多样性，存在空间尺度上的差距。遥感、摄影测量可获取整个煤田、矿区的数据；勘查、地面测量及井下测量可得到矿区规划、矿井设计所需的数据；而各种井巷工程、井下物探可获得矿山日常生产数据。此外，同一地质特征可充当不同的角色，比如断层，可以是井田的边界，也可以是采区的边界。
从地理信息系统角度出发，煤矿地质测量信息是矿区与地理空间分布有关的各种要素的图形信息、属性信息、统计信息以及时空关系的总称。大体可分为基础信息、专题信息和综合信息：基础信息是矿区最基本的地理信息，包括各种井下和地面测量控制点、高程点、水系、地形、地貌、地物、地名以及某些属性信息等。mgis的基础信息具有空间性、统一性、精确性、基础性和时效性等特点。
专题信息是指各种专业性信息，如采矿要素的空间分布及其规律，包括地层结构、煤层储量与分布、井巷设施、采掘工作面、机电运输、瓦斯、水文等。mgis的专题信息具有专业性、统计性、空间定位性和时效性等特点。专题信息是基础信息的拓展，基础信息是专题信息的公共空间定位基础平台。
综合信息是在完善基础信息和专题信息的基础上，针对特殊应用提取、生成的综合性信息，包括矿区环境规划、矿区交通运输规划、矿区土地整治规划等。mgis的综合信息具有综合性、全面性、空间分布性和时效性等特点，是基础信息、专题信息的拓展。
综上所述，从勘探到生产，随着煤矿基础数据信息的增加，对地质体控制程度、精度和认识程度越来越高。煤矿数据是海量数据，无论是地物、地貌等几何信息、拓扑信息和属性信息，煤矿系统的运作，还是在时间和空间上，时时刻刻都在发生变化。因此，如何合理、科学地对煤矿基础信息进行分类编码，有效地管理、利用煤矿基础数据，充分发挥其增值作用，是煤矿空间信息管理的一个重要内容。
3.数据模型
数据模型以抽象的形式表述一个部门或系统的业务活动与信息流程，在地理信息系统中，是有关数据和联系的逻辑组织之形式表达。选择与建立数据模型的目的，是希望用最佳的方式反映本部门的业务对象及信息流程，并为用户提供访问数据库的逻辑接口。数据模型是一种较高层次的数据描述，它是独立于任何数据库管理系统（dbm）的。每一种数据模型都是以不同的数据抽象与表达能力来反映客观事物的，有不同的处理数据联系的方式。地理信息系统主要涉及空间数据、属性数据及可能的拓扑关系的组织和管理。它的数据量大，应用面广，数据模型相当复杂。因此，虽然人们对地理信息系统的数据进行了大量的研究，开发了许多商业化软件，但gsi至今没有统一、完善的数据模型。一般从软件工程开发的基本过程（用户需求、概念设计、逻辑设计和物理设计）出发，将gsi数据模型按层次分为概念数据模型、逻辑数据模型和物理模型。概念数据模型是关于实体及实体间联系的抽象概念集；逻辑数据模型表示概念数据模型中数据实体（或纪录）及其间关系；物理模型是数据抽象的最低层，主要包括空间数据的物理组织，空间存储方法和数据库总体存储结构等。煤矿地质测量信息分类与编码主要考虑煤矿地质测量信息的概念数据模型和逻辑数据模型。
生物信息学基础篇8
所谓“工业4.0”，就是在数字空间中构建虚拟的工厂，产品的设计、制造和营销等整个过程都在虚拟工厂中设计好并模拟运行，之后再通过信息物理系统适配到物理工厂中，实现智能化的无人制造。整个生产运行过程是通过感知和映像来实现物理工厂的虚拟化，通过认知模型实现智能化决策和模拟，然后将最好的结果适配到物理工厂中组织生产、销售和服务。并且在实际生产过程和经营过程中，及时感知变化，动态做出生产与销售调整，从而提高生产效率、降低生产成本、减低市场风险，提升企业效益。而支撑虚拟工厂运转的是一套智慧的信息物理融合系统（CpS）。
由此可见，一个智慧系统应该具备感知、映像、认知、柔性和持续演化的特征。
基础教育云平台
我们已经认识到，智慧的信息物理融合系统（CpS）是支撑“工业4.0”虚拟与现实相结合的系统。而支撑区域教育信息化新生态演化同样需要一套智慧的信息物理融合系统，目前基于“大、物、云、移”技术发展的基础教育云平台正是这样一套支撑区域教育信息化新生态不断演化的智慧系统。
因此，智慧基础教育云平台也必须具有感知、映像、认知、柔性的特点，才能适应区域教育信息化新生态的协同演化。智慧基础教育云平台由感知层（智能感知层和网络通讯层）、映像层（计算与存储层和基础支撑层）、认知层（数据处理/分析/管理层）和柔性应用服务层等构成。
其一，基础设施层。基础设施是智慧基础教育云的物理环境，包括网络升级改造、硬件设施及配套软件、数据中心环境建设三个方面。
市和区县都需要构建自己的数据中心，因此也需要配套的软硬件建设，但如果市教育局已经建成了全覆盖的教育城域网，则区县不再需要建设自己的城域网。而学校的内部校园网和智能教室是必须要建设的。
其二，基础支撑层，是保障基础教育云平台具有柔性架构的基础。基础数据库必须基于教育管理信息标准来建设；数据清洗与整合平台则负责为基础数据库收集分散在各个应用中的数据并保证数据的质量；教育云管理基础平台实现统一服务注册、统一插件接口、统一组织架构、协调租户访问；统一身份认证平台实现统一账号管理、统一角色管理、统一权限管理和统一审计管理；统一信息门户平台实现门户的统一构建和灵活配置；柔性应用开发平台提供面向服务的开发框架、面向组件的开发框架、业务组件运行容器等功能，实现应用系统的柔性构造。
因此，市级、区级教育局都需要建立以上6大平台，形成柔性支撑架构，适应区域教育信息化生态建设的不断演化。而大部分的学校不需要建设基础支撑层，除非自建了一些特色应用。
其三，信息处理/分析/管理层。大数据必须以云技术作为支撑，通过伴随式数据收集实现数据的累积，既要收集管理数据，更要关注教与学的过程数据。通过数据分析和数据挖掘，在虚拟世界获得对现实世界教育教学的认知，再通过应用服务层反作用于实际的教育教学过程。
其四，应用服务层。应用服务层为广大师生和教育工作者提供管理和教学的服务，包括教育管理、教育资源、智慧教室和学习空间等。
教育管理公共服务平台。主要根据本区域的地方特点，采用云服务模式，建成一批具有本区域特色的应用系统，不仅要避免与教育部的核心系统和上级主管部门的通用系统重复，同时要做好数据对接工作。需要注意，“通用”与“特色”是相对具体层级而言的，市级通用系统对于上级而言是特色建设，对下级（比如区县或学校）又是通用系统。因此，各级都可以根据各自的实现需求建设属于本级的通用系统。
区域教育资源公共服务平台，采取云服务模式实现市区（县）校三级服务。各级平台能够独立管理本级资源，从而有利于建设各级平台的特色资源，各层级又紧密联系，可以相互推荐和分享，对于区域教师和学生可以访问不同层级的共享资源。
单纯的资源平台建设不能很好地发挥资源的作用，而适当的特色教学应用是必不可少的。通过在线组卷、翻转课堂、作业管理、互动答疑等功能的建设，实现课堂环节的延伸，加强课前、课中、课后师生间的有效互动，促进教学质量的提升。
良好的机制是资源“活”起来的保障，从而引导资源共建共享。通过特色的积分机制和监测机制，可以对资源贡献者和使用者进行科学评价；通过个性化的推荐机制，让资源使用者能更好的获取到想要的资源；通过征集机制，有效调动下属成员的积极性，将优秀的资源贡献出来。
学习空间。在完成教育管理公共服务平台和教育资源公共服务平台基础之上，建设个人学习空间，形成学生空间、教师空间、个人资源空间和互动空间。学习空间要实现与资源平台和管理平台的有效对接，才能够发挥教与学的互动作用，否则与社交软件系统没有什么区别。
智慧教室。除了做好云端的建设之外，教学的终端――智慧教室建设也是区域教育信息化新生态不可或缺的。在智慧教室里，由可重组的协作式课桌和分界的教室功能区，构成了智能可变的教学空间；基于课堂交互系统，可以实现课堂多板教学、讨论式教学以及交互式教学；通过伴随式的数据收集，再集成学生和教师的成长档案，就可以实现教学辅助决策；通过电子资源库、学科工具，实现教学环境的虑拟化、功能化。
不同层级构造不同应用
这么多的内容必须坚持分层建设、协同管理的原则。根据不同的层级需要构造不同的应用。
生物信息学基础篇9
龚健雅（1957-），中国科学院院士，教授，博士生导师。现任武汉大学遥感信息工程学院院长、测绘遥感信息工程国家重点实验室主任。1957年4月生于江西省樟树市。1982年毕业于华东地质学院测量系，1992年于武汉测绘科技大学获博士学位。2011年当选中国科学院院士。国家杰出青年基金获得者、教育部“长江学者”特聘教授、973项目首席科学家、国家自然科学基金创新群体学术带头人、国家测绘局科技领军人才、国务院第六届、第七届学科评议组测绘学科组召集人，国际摄影测量与遥感学会第六委员会主席。
主要从事地理信息理论和几何遥感基础研究。在20世纪90年代初提出了面向对象地理信息系统的概念和数据模型，现已成为GiS软件的主流技术，并率先研发了面向对象GiS软件GeoStar，在我国测绘、国土和电力管理等许多领域得到广泛应用。于本世纪初系统地提出了空间信息共享与互操作理论与方法，研发出多源空间信息共享服务平台GeoSurf和网络三维信息共享集成平台GeoGlobe，成为我国军民各类地理信息公共服务平台如天地图的基础软件。在摄影测量与遥感方面，他提出了遥感广义几何成像模型与精确处理方法，主持研发了我国遥感卫星地面处理系统，并大幅提高了国产遥感卫星影像自主定位精度。
先后承担国家和省部级科研项目30多项。出版专著和教材13部（其中第一作者专著6部），国际标准1项、国家标准4部，430多篇，论著他引共10000多次。获国家科技进步创新团队奖1项（排名第三）、国家科技进步一等奖1项（排名第三）、国家科技进步二等奖3项（2项排名第一、1项排名第二）、省部级特等奖2项，一等奖6项、国际摄影测量与遥感学会（iSpRS）Dolezal成就奖1项。
一.智慧城市的概念与核心技术
1.智慧城市的概念
智慧城市是数字城市的智能化，是数字城市功能的延伸、拓展和升华，通过物联网把数字城市与物理城市无缝连接起来，利用云计算等技术对实时感知数据进行即时处理并提供智能化服务。
2.智慧城市的核心技术
透彻感知（图1）：图1.透彻感知
无处不在的智能传感器，对物理城市实现全面、综合的感知和对城市运行的核心系统实时感测，实时获取物理城市的各种信息。
广泛互联：
通过物联网将无所不在的智能传感器连接起来，通过互联网实现感知数据的高效传输和存储。
时空分析
在智慧城市信息设施基础上，对海量感知时空数据进行实时处理管理、融合与分析，为智能服务提供信息支持。
3.智慧城市的逻辑框架
（见图2）图2.智慧城市的逻辑框架：利用高性能计算机平台，通过internet透测感知（广泛互联）进行时空分析（高效的计算），并提供广泛的服务。
二.空间信息基础设施的概念
1.基础设施
基础设施（infrastructure）是指为社会生产和居民生活提供公共服务的物质工程设施，是用于保证国家或地区社会经济活动正常进行的公共服务系统。它是社会赖以生存发展的一般物质条件。
“基础设施”不仅包括公路、铁路、机场、通讯、水电煤气等公共设施，即俗称的基础建设（physicalinfrastructure），而且包括教育、科技、医疗卫生、体育、文化等社会事业即“社会性基础设施”（socialinfrastructure）。
2.信息基础设施
信息基础设施的范围非常广泛，包含了诸如通信管网（由光纤pStn、同轴电缆、以太网线及其管道资源等组成）、无线基站、中继设备、各级机房以及相关配套的电源、建筑等设施。信息基础设施是国家基础设施的重要内容。
“信息高速公路”。
云计算与云存贮平台。图3.目前我国已经发射了16颗北斗导航卫星，实现了亚太区域的卫星导航定位，2020年建设目标发射30多颗卫星，提供全球导航米级、增强导航分米级、精确定位厘米级，国内导航市场60%，并竞争国际市场。
3.空间数据基础设施
美国总统克林顿入住白宫以后，1993年着手实施耗资上千亿美元的“信息高速公路”计划;1994年4月克林顿又了12906号总统令，“协调信息获取和建立国家（地球）空间数据基础设施（nSDi）”。数字地球是以信息高速公路和空间数据基础设施为依托的一个广泛的概念。
国家空间数据基础设施（nSDi）主要包括：地球空间数据框架、空间数据协调、管理与分发体系、空间数据交换网站和空间数据转换标准。
4.空间信息基础设施
空间信息基础设施是指对地球空间信息进行获取、传输、处理与应用的工程设施。除了“信息基础设施”之外，它还包括为地球空间信息导航与定位的基础设施―全球卫星导航定位系统（GnSS）及室内导航定位系统，地球空间信息获取的基础设施―卫星遥感、航空遥感及地面观测网，以及地球空间信息应用与服务系统。
三.智慧城市中的空间信息基础设施
1.通信网络
通信网络包括：
1）有线网络：互联网、电信网、广电网
2）无线网络：移动、联通、电信，（2G、3G、4G、5G）
3）空间网络：星地通信网、星星通信网、机星地通信网
通信网络的特性是实现自主组网和自维护，实现网络互联互通（三网融合）。
网络应具备维护动态路由的功能，保证整个网络不会因为某些节点出现故障而导致整个网络瘫痪。
2.导航与位置服务网
1）导航与位置服务网包括：
・全球导航卫星系统（GlobalnavigationSatelliteSystem，GnSS）
・美国全球导航定位系统（GpS）
・俄罗斯全球导航卫星系统（GLonaSS）
・欧洲全球导航卫星系统（Galileo）
・中国全球导航卫星系统（北斗）
2）北斗导航卫星系统：
目前我国已经发射了16颗北斗导航卫星，实现了亚太区域的卫星导航定位，2020年建设目标发射30多颗卫星，提供全球导航米级、增强导航分米级、精确定位厘米级，国内导航市场60%，并竞争国际市场（见图3）。
3）卫星导航系统（见图4）：图4.卫星导航系统：地基增强服务系统（CoRS）、卫星直接定位精度（动态5-10米）、地基增强服务系统（动态0.1-0.5米）。
・地基增强服务系统（CoRS）：卫星直接定位精度：动态：5-10米;地基增强服务系统：动态：0.1-0.5米。
4）广域实时精密定位服务系统（maSS）：
・基准站系统
・控制与处理中心系统
・信息播发系统
・用户系统
・亚米级服务
5）室内与地下导航定位（见图5）：图5.室内与地下导航定位：基于传感器和无线信号的智能手机定位。二维码城市控制点用于导航定位，在已有三维城市模型中建立布设二维码形式的三维控制点。智能手机摄像头采集影像，通过影像上已知三维控制点信息解算当前位置。
室内与地下空间等无卫星信号覆盖区域的定位，可以利用射频、蓝牙、wiFi、蜂窝基站等无线信号，以及陀螺仪、加速度计、电子罗盘等传感器进行室内与地下的导航定位。
基于传感器和无线信号的智能手机定位。二维码城市控制点用于导航定位，在已有三维城市模型中建立布设二维码形式的三维控制点。智能手机摄像头采集影像，通过影像上已知三维控制点信息解算当前位置。
6）天地融合的导航与位置服务网（见图6）：
・基于卫星定位
・基于无线信号定位
・基于传感器定位
・混合定位
7）导航与位置服务网（曦和计划）（见图7）：图6.天地融合的导航与位置服务网：基于卫星定位、基于无线信号定位、基于传感器定位、混合定位。图7.导航与位置服务网（曦和计划）图8.天空地传感器网（遥感网）图9.2020年建设目标：全天时、全天候、全球精细观测，发射14颗卫星，分辨率达0.3m，高分数据的自给率达60%。
3.天空地传感器网（遥感网）（见图8）：
1）我国高分辨率对地观测系统：
2020年建设目标：全天时、全天候、全球精细观测，发射14颗卫星，分辨率达亚米级，高分数据的自给率达60%（图9）。
・空间基础设施（遥感、通信、导航卫星）
・全球实时监视系统（卫星群）
高分一号遥感卫星（表1;图11-1;图11-2）;
高分一号--伊朗（GF-1影像，2m）（图12）;
GF-2影像，0.8m（图13）;
航空遥感（有人机遥感）;
芦山县太平镇灾前灾后影像对比图（无人机航空遥感）（图10）;
2）移动道路测量系统
・多平台移动测量装备与高精度建模：车载CCD，LiDaR与poS集成的高精度快速测量装备，实现大规模三维场景快速三维建模（图14）。
3）地面传感网
基于自组网技术的地面大气、水文传感网，自动连续实地测量环境参数
4）大气环境综合监测系统
5）水下传感网
多层次自组织网络和internet组成的异构网络实现水下传感器和远程终端之间的信息交流。
地下传感器（图18）;
传感网络。
4.地理空间信息服务平台网
地理信息技术实现了从二维到三维的跨越，从地理信息系统到地理信息服务的跨越。如：地理空间信息网络服务平台（图17）、地上下、室内外一体的三维GiS、武汉市地上地下一体化三维地理信息系统。
地理空间信息服务网络构建模式：
・纵向多级，分级管理。国家、省、市分别建立基础地理信息数据库，分级维护和管理。
・横向多库，分建分管。基础地理信息和各部门专业信息分别建库，各自管理与维护
・异构共享，在线集成。兼容不同软硬件环境，实现纵横异构地理信息在线共享与集成
・统一标准，协同服务。制定统一标准，保障纵向、横向各种空间数据在获得许可情况下互联互通，协同服务。图10.芦山县太平镇灾前灾后影像对比图（无人机航空遥感）图11-1.高分一号遥感卫星。图11-2.高分一号遥感卫星。图12.高分一号――伊朗（DF-1影像.2m）。图13.GF-2影像，0.8m
国家地理信息公共服务平台;
国家与省节点的无缝聚合;
国家、省、市节点服务聚合;
天地图的多级服务平台（图16）;
基于天地图的应用系统开发―国家灾害应急系统;
基于天地图开发的应用系统―中国地震网（图15）;
地面传感网与地理信息服务网的集成;
视频与地理信息服务网的集成―天眼系统。
轨迹追踪，通过时间-空间约束关系，排除不可能的路径，计算嫌疑目标轨迹。从案发点，依据路段长度和逃逸速度，形成具时空关联关系的一组录像，在此录像中发现和追踪嫌疑目标。
四.结语
空间信息基础设施是国家信息基础的重要组成部分，卫星导航、航空航天遥感、空间信息服务技术已经成熟，标准和规范基本可以满足要求，剩余的问题是推广应用;构建一体化的空间信息基础设施对于促进智慧城市的应用，以及资源环境和各种人流、物流、交通流、信息流的监测与分析抉择具有重要意义。图14.多平台移动测量装备与高精度建模：车载CCD，LiDaR与poS集成的高精度快速测量装备，实现大规模三维场景快速三维建模。
资料链接：
克林顿政府的“信息高速公路”计划
1993年9月，克林顿就任美国总统后不久，便正式推出跨世纪的“国家信息基础设施”工程计划。该计划在世界范围内产生了极为广泛的影响，同时，也造就了美国信息经济日后的辉煌。
生物信息学基础篇10
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.