网络课程-生物信息学基础

生物信息学是计算机科学与生物学交叉融合的前沿领域，在以基因组序列为代表的生物大数据促动之下，生物信息学快速发展，已经成为生命科学研究的基本方法。通过生物数据分析，我们可以挖掘生命演化的信息，提炼生命状态的信息，解析控制生命活动的信息。本课程就是介绍生物信息学的基础理论和基本信息分析方法。

本课程从2004年开始建设，2005年出版教材《生物信息学基础》，同时我们也翻译出版了《生物信息学概论》，作为本课程的参考书。2019年、2020年我们分别在两次全国学术大会上介绍了生物信息学人才培养与课程建设的经验。该课程2020年被评为东南大学“课程思政”优秀示范课。

(1)知识目标：理解生物信息内涵和外延，掌握序列、结构、功能和进化分析的基本原理和方法，认识这些方法在生物与医学研究中的应用，了解生物信息前沿技术；

(2)能力目标：通过研讨课，全面提高学生的知识获取能力、发现问题和解决问题能力，培养探索精神和创新意识，提升团队合作精神；

(3)思政目标：将国家发展战略与专业使命感联系起来，使学生全面了解生物信息学相关领域的中国文化和时代楷模，提升民族自信心，树立人身榜样。

本课程是生物信息学专业最重要的一门主干课程，是引导生物信息学思想的关键才培养环节。在这门课的导论部分，需要从生物学和计算机科学两个不同的侧面论述生物信息的本质，阐明生命与信息的关系。从字面上理解生物信息学并不难，然而什么是“生物信息”？没有人给出明确的定义，我们将根据多年科研和教学的认识，给出明确的生物信息内涵和外延，同时说明生物信息学在生命科学领域中发挥的重要作用。

课程教学设计分为两条主线：一条是纵深专业知识教学，从生命信息理论的讲解、生物信息分析基本原理介绍，到生物信息学核心算法推导，到课外软件使用实践，使学生由浅入深，系统掌握课程知识体系；另一条主线是横向综合素质培养，通过“教-学互动”的研讨课教学模式、课程思政教学内容有机融入，培养学生创新意识和创新能力，提高学生的思想素质和文化底蕴。

在纵深专业知识教学方面，首先，论述“生命的本质是信息”，阐明“生物信息学”在生命科学领域中的重要地位，特别是对于健康中国发展战略和生物医学大数据技术的推动作用，激发学习热情。其次，突出基础。生物信息学的基础究竟是什么？我们归结为“一个核心，四个基本点”，其中，“序列比对”是核心基础，“进化分析”、“基因组信息挖掘”、“功能推断”和“结构预测”是面向生物学的应用基础。另外，强调课堂教学与课外实践相结合。本课程除了讲授生物信息学理论基础之外，要介绍各种生物信息学算法，为了使学生彻底掌握这些算法，不仅要求学生理解课堂上所介绍的算法原理，还需要课后进行实际操作，掌握相关软件的实用技术。

在横向综合素质培养方面，坚持以“讲授与研讨相结合”形式进行课程教学，实现“教-学互动”。研讨课设计的目的是在传授基础知识的同时，全面提高学生的素质，包括增强知识获取能力，培养创新意识，塑造敢于挑战的精神，提高解决复杂问题的能力。按照不同的教学目的，将研讨课分为“学习型研讨课”、“探究型研讨课”、“发挥型研讨课”及“综合型研讨课”。通过“学习型研讨课”，提高自主获取知识的能力；通过“探究型研讨课”，提高发现问题、解决问题的能力以及探索精神；通过“发挥型研讨课”，培养创新意识和挑战精神；通过“综合型研讨课”，提升团队合作精神和集成创新能力。

思政教育是横向素质培养的另一个侧面。我们将课程思政元素有机地融入到教学内容中。我们系统整理了“生物信息学基础”课程思政元素，并按“健康中国发展战略”、“专业使命感”、“民族自信”、“家国情怀”、“领域楷模”、“工匠精神”等主题分类归纳、提炼，力图在专业教学的同时提高学生的思想素质和文化底蕴。