海洋科学专业生物信息学教学内容和方法探讨

一 引言

海洋科学作为一门综合性学科正在全国范围内蓬勃发展。近年来，全国设立海洋科学本科专业的高校越来越多，其中一些是内陆高校，如中国地质大学、河海大学、南京大学、国防科技大学等[1]。华南农业大学于2016 年成立海洋学院，2017 年设立海洋科学本科专业，截至目前已经招收海洋科学本科专业学生230 余人。

海洋科学是19 世纪40 年代以来出现的一门新兴学科，涵盖海洋物理、物理海洋、遥感、海洋地质、海洋生物、海洋化学、水声通信等诸多方面[2]。华南农业大学海洋科学专业的宗旨是培养具备扎实的海洋科学的基本理论、基本知识和基本技能，了解海洋科学专业的先进技术和前沿动态，能在海洋科学专业及相关专业的企业、教育、科研等单位和行政管理部门工作，从事海洋科学研究、教学、经营管理、技术开发与推广等方面工作的复合应用型人才。

生物信息学是生物学、计算机科学、信息工程、数学和统计学的综合学科，主要内容是使用生物算法和相关的软件工具采集、处理、存储、分析和解释生物数据。近年来，高通量测序技术的出现，数据海洋更显示出了排山倒海之势。海洋是地球上最广阔的水体的总称。目前为止，人类已探索的海底只有5%，还有95% 大海的海底是未知的。因此，海洋蕴藏着大量未知的生物基因资源。这些未知生物基因资源的研究与开发将为人类攻克重大疾病提供新的药用基因，并为工业生产提供新的生物制剂[3]。面对如此多的未知生物基因组数据，人类亟需强有力的工具挖掘有用的信息、发现海洋生物的重要基因等，以推进海洋生物多样性、生态保护及海洋生物功能基因应用转化问题的研究[3]。生物信息学是海洋科学相关专业本科生必须掌握的基本知识和技能，也是海洋科学领域开展科研工作的重要工具。因此，各开设海洋科学专业的高校应大力开展生物信息学课程教学，培养大量掌握海洋科学知识的生物信息学人才。本文针对生物信息学的特点，结合生物信息学教学中遇到的实际问题，制定了海洋生物学专业生物信息学的教学内容和方法，以激发学生对生物信息学的学习兴趣。

二 海洋科学专业生物信息学教学中存在的主要问题

（一） 学生的基础知识不足

海洋科学专业的学生在分子生物学、细胞生物学和生物化学方面的知识还算了解，绝大多数院校都有涉猎，虽然有些院校是必修课，有些是选修课，但是对信息学知识接触得不多，未深入学习计算机语言、编程等。另外，生物信息学对英语有一定的要求。生物信息学的数据库、分析软件等绝大多数是英文环境，如果学生的英语基础不好，在学习时会感觉难度较大，会打击学生学习的积极性，从而导致学习兴趣的下降。同时，我们的时代处在一个极具竞争的时代，很多本科生上课的目的主要是通过考试，很难意识到在大数据时代的今天，生物信息学知识在未来学习和工作中的重要性。

（二） 课时安排不足

生物信息学是一门年轻的学科，它充满挑战和机遇，且引人入胜。近年来，生物信息的增长是惊人的，特别是随着高通量测序技术的出现，核酸库的数据每14 个月左右就要翻一番。迅速膨胀的生物信息给我们提出了一个新问题：如何有效管理、准确解读和充分使用这些信息？因此，要想真正学好生物信息学，需要足够的课时安排。但是非常遗憾，目前很多院校的生物信息学仅仅作为一门普通的选修课，甚至有些只有理论课，没有实践课。另外，生物信息学的教学内容涉及很多的学科知识，也需要学生花费很多时间去理解与运用。

（三） 没有合适的教材

选择合适的教材是海洋科学专业生物信息学教学的一大难题。目前，生物信息学专著及教材如雨后春笋般不断涌现，但是它们的侧重点不同。而以海洋科学的内容编写的生物信息学教材还没有。我们平时选用的教材，由于专业性太强，不适合海洋科学专业学生使用。

三 海洋科学专业生物信息学课程的教学内容探索

针对学生知识基础与结构差异大、教学课时较少和没有合适的教材等问题，借鉴其他院校的经验[4-7]，从海洋科学专业人才培养的目的和专业特色出发，选择合适的教学内容开展教学尤为重要。

（一） 生物信息学基础

1.基础理论知识。海洋科学专业本科生已经学过了生物化学、分子生物学、细胞生物学、微生物学、海洋生物学等专业基础课程，对基因、基因组、蛋白等已经有较深入的理解。因此，绪论部分着重介绍生物信息学的概念、生物信息学的发展历史、生物信息学技术的应用、生物信息学学科展望、生物信息的产生途径等。

文章来源：《海洋科学》 网址: http://www.hykxzz.cn/qikandaodu/2021/0515/766.html