生物信息学本科学位课程发展思考张晓艳摘要：生物信息学是一个高度交叉的跨学科领域，正日益成为一门强大的现代新型学科。随着社会上对训练有素的生物信息学专业学生需求量的快速增加，开设生物信息学本科专业的学校也日益增多。由于高度交叉学科的特殊性，对生物信息学本科课程的开发面临诸多的挑战。同济大学是我国最早成立本科生物信息学专业的大学之一，本文对同济大学的生物信息学专业本科课程十几年的发展历程进行了回顾和展望。关键词：生物信息学；本科教育；跨学科；课程一、引言生物信息学是将生命科学与计算机科学和信息技术进行高度融合形成的一门具有独特优势的现代交叉学科。生物信息学运用开发和使用的先进信息学工具，把生物、医学、行为和健康数据，经过采集、存储、整理、集成、分析和挖掘等一系列工作，把数据转化为信息及知识，从而发现生命科学新见解，创建一个全局的视角重新认知生命科学的原则，以此来解决生物医学和临床医学方面的问题[1]。特别是随着测序成本的大幅度降低，由此产生的大规模基因组数据，开启了后基因组时代研究的新局面，从而给生命科学和相关领域带来了天翻地覆的变化。通过生物信息学手段在分子生物学、个性化医学和生物技术等领域获得的海量信息，用于预防、诊断、治疗遗传性等疾病，设计新的药物和疫苗，大大缩短了新药开发周期[2]，可以说基于生物信息学研究的方法有可能彻底改变21世纪生命医学领域的研究模式。随着各类市场和学术研究单位对生物信息学专业人才的需求不断增长[3]，对该专业的本科与研究生的培养迫在眉睫。本科院校普遍认识到建立此类课程的重要性，各大专院校开设生物信息学专业的意愿日益增强。二、国内外高校专业与课程对比分析通过对国外十所开设生物信息学或计算生物学专业的高校的学位课程和培养模式进行调研，对主要的课程模块及课程设置以及国内外高校生物信息学专业的培养模式进行了详细的分析。在基础课程的设置上，这些院校主要包含生物学、化学基础、数学及统计概率、计算机科学、算法及编程这几个方面的课程，少数高校还设置了丰富的物理课程；在学分分配上，生物学、化学、数学和计算机科学几个分类项的比例比较均衡（大致13～20学分）；在生物信息学专业课程的开设方面，各校侧重点各有不同，特色比较鲜明，兼顾学科和教师特点。国外高校化学、数学基础课程设置比例总体高于国内高校，说明国外高校的培养体系对于学科的基础知识还是相当重视的。生物信息学应用方面开设很多课程，侧重点各有不同，除了基础课程外，国外大学在进阶课程的设置上更加灵活，除了生物信息、算法、编程、数据库等相关的生物信息技术，会设置一系列的选修课程供学生自由选择；培养模式除了讲授课程以外，还提供更多的项目实践，一些课程通过完成完整的课题考察学生的学习情况，值得国内高校借鉴；本科生在前两年需要学习大量基础课程，之后才会接触到生物信息学理论、技术前沿、生物信息学应用的课程。从目前国内外高校的现状来看，生物信息学纳入现有本科专业课程存在三种情况。第一种是将生物信息学的观念“注入”到现有课程。例如，几乎所有生命科学专业的遗传学、分子生物学和生物化学课程主要讨论基因图谱、突变、基因表达、遗传疾病、生化途径以及核酸和蛋白质的结构和功能，生物信息学方法和数据库与这些概念密切相关，可以很容易地集成到这些课程中，可见生物信息学已成为现代生命科学的重要组成部分[4-6]。第二种是将生物信息学作为跨学科之间的“衔接课程”。例如，一个分子序列的比较或者一个蛋白质的三维结构可以连接到一个计算机程序设计课程，作为计算机程序在生物学应用中的一个切入点。这个做法的出发点是生物学问题，但解决方案是计算机程序，这就完成了跨学科知识的整合。也可以作为大学生的创新项目，鼓励学生组建生物和计算机科学的团队，实现跨学院之间合作。第三种是创建一套完整的生物信息学专业课程体系，打破原有学科的设置，精心设计新的核心课程，培养学生运用综合知识和技能来解决实际的生物学问题。这几种模式在学科发展的不同阶段，结合各个学院不同情况，可以同时并存，目的是解决学术和市场...