劉 艷， 朱瑞新， 錢(qián) 潔， 曹志偉

（同濟(jì)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，上海 200092）

數(shù)字化生物信息實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建和實(shí)踐

劉 艷， 朱瑞新， 錢(qián) 潔， 曹志偉

（同濟(jì)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，上海 200092）

生物信息學(xué)是一門(mén)知識(shí)量大、涉及學(xué)科廣的交叉學(xué)科，由于該學(xué)科迅猛發(fā)展導(dǎo)致高校的生物信息課程教學(xué)處于探索階段，還未形成一個(gè)完整的課程建設(shè)體系。為了能夠讓學(xué)生掌握好生物信息學(xué)相關(guān)知識(shí)，我院構(gòu)建數(shù)字化生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，整合以高速的網(wǎng)絡(luò)、多媒體機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、高性能計(jì)算集群、專業(yè)教學(xué)軟件為基礎(chǔ)平臺(tái)架構(gòu)，開(kāi)展生物信息學(xué)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)，構(gòu)建穩(wěn)定的數(shù)字化開(kāi)放平臺(tái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。通過(guò)數(shù)字化實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化生物信息教學(xué)管理模式，教師可以針對(duì)不同的學(xué)生個(gè)性特點(diǎn)因材施教，有利于建立良好的師生關(guān)系，有利于發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)自主性和能動(dòng)性。因此構(gòu)建數(shù)字化生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)對(duì)提高生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平起到至關(guān)重要的作用。

生物信息;數(shù)字化;實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)

0 引言

生物信息學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域一門(mén)新興并具有活力的交叉前沿學(xué)科，它以互聯(lián)網(wǎng)為媒介，蛋白質(zhì)和核酸數(shù)據(jù)庫(kù)為載體，綜合利用高等數(shù)學(xué)、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)知識(shí)，建立各種計(jì)算分子生物模型，以計(jì)算機(jī)為工具，來(lái)闡明和理解大量數(shù)據(jù)所包含的生物學(xué)意義，進(jìn)行生物信息的獲取、處理、儲(chǔ)存、分發(fā)、分析和解釋等在內(nèi)的所有方面［1］。它涵蓋了生物化學(xué)、分子生物學(xué)、表觀遺傳學(xué)、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)、生物物理學(xué)、微生物學(xué)、信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)科學(xué)等多種學(xué)科知識(shí)，是將不同領(lǐng)域高度集中的一門(mén)學(xué)科。自2002年起，我國(guó)一些高等院校先后設(shè)立生物信息學(xué)專業(yè)，全國(guó)已經(jīng)擁有生物信息學(xué)碩士、博士學(xué)位授予點(diǎn)達(dá)到18個(gè)，這也說(shuō)明了我國(guó)生物信息學(xué)學(xué)科正在蓬勃發(fā)展中［2］。正是由于生物信息學(xué)的迅猛發(fā)展和該學(xué)科的綜合性導(dǎo)致高校的生物信息課程教學(xué)處于探索階段，還未形成一個(gè)完整的課程建設(shè)體系。生物信息教學(xué)主要包含理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)。實(shí)踐教學(xué)也是本科教學(xué)的重要組成部分之一，包含了實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)方面，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建扎實(shí)全面的知識(shí)基礎(chǔ)、解決生物信息學(xué)分析問(wèn)題的技能以及自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考、綜合分析的能力和全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)具有重要意義，同時(shí)也是反映高校教學(xué)、科學(xué)研究和管理水平的重要標(biāo)志。

作為一門(mén)知識(shí)量大、涉及學(xué)科廣的交叉學(xué)科，生物信息學(xué)教學(xué)對(duì)不同的學(xué)科理論知識(shí)的學(xué)習(xí)提出了不同的要求。為了能夠讓學(xué)生更好的掌握生物信息學(xué)專業(yè)知識(shí)，各大高校在生物信息學(xué)教學(xué)方面進(jìn)行了大量的理論研究和實(shí)踐［3-11］。同濟(jì)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院在2009年設(shè)立生物信息學(xué)特色專業(yè)，并逐步在2008～2013年期間完成和升級(jí)生物信息學(xué)教學(xué)機(jī)房的建設(shè)和基于集群網(wǎng)格計(jì)算的大型儀器共享平臺(tái)。結(jié)合我院在生物信息實(shí)踐教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)生物信息專業(yè)課程做了深入分析后，我們探索以整合信息技術(shù)與生物信息專業(yè)課程教學(xué)為基礎(chǔ)創(chuàng)建數(shù)字化開(kāi)放平臺(tái)系統(tǒng)，不僅可以充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)自主性和能動(dòng)性，加強(qiáng)師生間的互動(dòng)交流，而且對(duì)提高生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平起到至關(guān)重要的作用。因此構(gòu)建數(shù)字化生物信息學(xué)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)是培養(yǎng)理論知識(shí)系統(tǒng)、具有更高實(shí)踐能力的生物信息學(xué)人才的關(guān)鍵。

圖1 數(shù)字化生物信息實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)示意圖

1 數(shù)字化實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建

生物信息實(shí)踐教學(xué)要求高速穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)、高性能的計(jì)算機(jī)硬件以及功能強(qiáng)大的專業(yè)軟件作為必備條件。因此在數(shù)字化生物信息學(xué)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的基礎(chǔ)架構(gòu)上(見(jiàn)圖1)，我們?cè)涸谛@網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上構(gòu)建了以50個(gè)學(xué)生機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和1套教師機(jī)的多媒體教學(xué)機(jī)房，1臺(tái)FTP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和1套16個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的高性能計(jì)算集群，將多媒體教學(xué)機(jī)房和FTP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和高性能計(jì)算集群通過(guò)校園網(wǎng)實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共享平臺(tái)，教師或?qū)W生可在任何地點(diǎn)安全訪問(wèn)教學(xué)資源。

1.1 高速穩(wěn)定的校園網(wǎng)

目前國(guó)內(nèi)高校都已建立校園網(wǎng)，其中大部分為千兆主干帶寬。我校校園網(wǎng)主干由5臺(tái)華為8016組成，每幢大樓使用華為3526實(shí)現(xiàn)匯聚，由華為3026或2403接入用戶。校區(qū)之間千兆互聯(lián)，千兆電信公網(wǎng)出口，300MB教科網(wǎng)出口。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)校園網(wǎng)絡(luò)也將逐步升級(jí)到萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò)，這些都為生物信息教學(xué)在高校開(kāi)設(shè)提供了良好的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

1.2 多媒體教學(xué)機(jī)房

多媒體教學(xué)機(jī)房的教師機(jī)和學(xué)生機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)通道互聯(lián)，每臺(tái)計(jì)算機(jī)獨(dú)享百兆帶寬。為充分發(fā)揮數(shù)字化生物信息實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教育潛能，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，我院建立一套以Lan Star多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件、網(wǎng)絡(luò)控制軟件和實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)為管理基礎(chǔ)的教學(xué)環(huán)境，這對(duì)建立師生互動(dòng)的教學(xué)課堂對(duì)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣、啟發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維、培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力起著重要的引導(dǎo)作用。

(1)Lan Star多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件。教師機(jī)安裝主控制端，學(xué)生機(jī)安裝被控制端。教師機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送指令給學(xué)生機(jī)，學(xué)生機(jī)的被控制端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把信息傳遞給教師機(jī)，通過(guò)這種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂管理。

(2)網(wǎng)絡(luò)控制軟件和實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。教師機(jī)安裝有聚生網(wǎng)管控制軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生機(jī)的精確顯示實(shí)時(shí)控制帶寬和流量，可以通過(guò)設(shè)置禁用非教學(xué)相關(guān)的程序控制學(xué)生機(jī)電腦，比如禁用網(wǎng)絡(luò)游戲、聊天工具等。多媒體教學(xué)機(jī)房安裝實(shí)時(shí)攝影監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控室通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取實(shí)時(shí)影像，一方面可以實(shí)時(shí)監(jiān)控多媒體教學(xué)機(jī)房的安全情況，另一方面可以監(jiān)控學(xué)生的操作電腦內(nèi)容，協(xié)助教師管理課堂紀(jì)律，及時(shí)糾正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。

(3)計(jì)算機(jī)雙操作系統(tǒng)。根據(jù)生物信息學(xué)專業(yè)課程教學(xué)的不同需求，計(jì)算機(jī)需要安裝Windows和Linux兩套操作系統(tǒng)。由于生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)課經(jīng)常用計(jì)算機(jī)跑運(yùn)算程序或搜索大量的數(shù)據(jù)庫(kù)而Windows 7操作系統(tǒng)本身的CPU資源消耗比較大［12］，我們統(tǒng)一安裝為Windows XP系統(tǒng)，Linux系統(tǒng)采用開(kāi)源免費(fèi)的桌面環(huán)境優(yōu)越的Ubuntu系統(tǒng)［13］，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序采用硬盤(pán)保護(hù)卡保護(hù)，也便于一旦計(jì)算機(jī)系統(tǒng)崩潰時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)克隆技術(shù)進(jìn)行還原系統(tǒng)。

1.3 FTP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器

生物信息教學(xué)FTP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器采用性能穩(wěn)定的IBM X3630機(jī)架式服務(wù)器，安裝穩(wěn)定的Redhat Linux 6.0操作系統(tǒng)，為生物信息專業(yè)課程配置了8TB硬盤(pán)容量，根據(jù)需要目前劃定5TB容量作為開(kāi)放的教育共享資源，師生可以在一定的權(quán)限下下載公共教學(xué)資源。FTP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器針對(duì)教師提供后臺(tái)管理帳戶和密碼，教師可以在后臺(tái)進(jìn)入相應(yīng)課程目錄進(jìn)行信息管理工作，如教師上傳電子講義、電子書(shū)、多媒體和混合式的資料視頻等優(yōu)秀的學(xué)習(xí)資料共享給學(xué)生。另外，服務(wù)器提供教學(xué)互動(dòng)討論區(qū)，學(xué)生不但可下載各種專業(yè)課程的電子教案、課件等，還可上傳電子作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、知識(shí)疑問(wèn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案等，便于學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，為師生提供一個(gè)統(tǒng)一的教學(xué)資源獲取、管理和服務(wù)平臺(tái)。為了幫助學(xué)生提供一個(gè)安全、基于角色的訪問(wèn)渠道，F(xiàn)TP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器為不同班級(jí)開(kāi)設(shè)獨(dú)立的學(xué)生賬號(hào)，讓學(xué)生安全使用教學(xué)資源。

1.4 高性能計(jì)算集群

高性能計(jì)算集群為學(xué)生在課堂外本科生開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和參與科研提供的實(shí)踐平臺(tái)。該套集群(見(jiàn)表1)理論浮點(diǎn)計(jì)算每秒達(dá)到1.9萬(wàn)億次，包含1個(gè)管理和登錄節(jié)點(diǎn)，16個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，2個(gè)IO節(jié)點(diǎn)，2臺(tái)48T存儲(chǔ)，共提供184個(gè)核和600G內(nèi)存的運(yùn)算能力。

表1 高性能計(jì)算集群組成和功能

為保障本科生開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和參與科研的計(jì)算資源，在實(shí)際操作中應(yīng)合理安排學(xué)生課內(nèi)、外的學(xué)習(xí)與科研活動(dòng)的時(shí)間，建立了本科生教學(xué)科研互動(dòng)發(fā)展的模式。高性能多節(jié)點(diǎn)計(jì)算集群共享平臺(tái)體現(xiàn)尊重學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科研創(chuàng)新意識(shí)，充分展示了以學(xué)生為主體，提高師生的科學(xué)素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。

1.5 功能強(qiáng)大的專業(yè)軟件

為了讓數(shù)字化實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)發(fā)揮最大作用，必須正確選擇實(shí)用的系統(tǒng)軟件降低系統(tǒng)資源耗費(fèi)，然后根據(jù)課程需要選擇生物信息學(xué)專業(yè)應(yīng)用軟件。

(1)系統(tǒng)安全軟件和辦公軟件。多媒體教學(xué)機(jī)房的計(jì)算機(jī)安裝了數(shù)據(jù)和系統(tǒng)保護(hù)功能軟件如殺毒軟件卡巴斯基。為快速、有效地獲得所需要的生物信息學(xué)信息，為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)與研究奠定基礎(chǔ)的常用辦公學(xué)習(xí)工具如微軟的Office 2007系統(tǒng)、Adobe閱讀軟件等。

(2)數(shù)據(jù)傳輸軟件。通過(guò)高性能計(jì)算集群計(jì)算產(chǎn)生的數(shù)據(jù)下載分析離不開(kāi)傳輸軟件。FTP和SSH是常用的文件傳輸協(xié)議，我們安裝了常見(jiàn)的SSH客戶端、FlashfXP、CuteFTP等。另外必須安裝配置好Window和Linux擴(kuò)展平臺(tái)操作分析工具Crywin，利用Cygwin對(duì)常用的生物信息學(xué)數(shù)據(jù)分析軟件如Sim4、Phred、EMBOSS、和 ClustalW 等進(jìn)行重新編譯計(jì)算［14］。

(3)圖形處理軟件。Windows下安裝常用的Photoshop、Origin、分子畫(huà)圖軟件 ChemOffice等，在Linux下常用的分子構(gòu)造軟件Gaussian View、蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)瀏覽軟件VMD用來(lái)顯示生物分子的微觀立體結(jié)構(gòu)，還可做出動(dòng)畫(huà)效果［15］.

(4)生物信息學(xué)專業(yè)分析軟件。為滿足生物信息學(xué)教學(xué)和本科生參與科研的需要，我們安裝了60多個(gè)生物信息學(xué)軟件，大部分為開(kāi)源免費(fèi)軟件如Python、Tophat、R等，還有一部分商業(yè)軟件如藥物設(shè)計(jì)軟件MOE、分子動(dòng)力學(xué)模擬軟件Amber和中藥化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)TCMdb等，以及本校生物信息學(xué)科研課題組自主研發(fā)的軟件，如 MACS［16］。

2 數(shù)字化實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的實(shí)踐

2.1 建立數(shù)字化實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)課程體系

目前我院在數(shù)字化實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)上開(kāi)設(shè)了19門(mén)生物信息學(xué)本科生專業(yè)課程，其中實(shí)驗(yàn)課主要包含生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)、機(jī)器學(xué)習(xí)理論與方法實(shí)驗(yàn)、計(jì)算基因組學(xué)實(shí)驗(yàn)等10門(mén)獨(dú)立設(shè)課實(shí)驗(yàn)課，以及生物信息學(xué)算法與實(shí)踐、分子進(jìn)化等5門(mén)非獨(dú)立設(shè)課實(shí)驗(yàn)，另外還有生物信息學(xué)、計(jì)算機(jī)藥物與蛋白質(zhì)輔助設(shè)計(jì)等理論專業(yè)課和系統(tǒng)生物學(xué)上機(jī)課。

2.2 開(kāi)展數(shù)字化實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)教學(xué)

開(kāi)課前任課教師將實(shí)驗(yàn)課的所需的實(shí)驗(yàn)資料上傳到生物信息學(xué)教學(xué)FTP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，學(xué)生可以通過(guò)學(xué)生專用的賬號(hào)和密碼在FTP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器下載本節(jié)課所需的資料。為避免學(xué)生受到外界的干擾，教師利用Lan Star多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件、網(wǎng)絡(luò)控制軟件和實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境控制學(xué)生上機(jī)行為，教師還可以利用Lan Star多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件進(jìn)行電子點(diǎn)名，學(xué)生的姓名顯示在教師機(jī)，教師可以清楚了解學(xué)生上課的出勤率。

首先教師開(kāi)啟多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)廣播教學(xué)功能，為學(xué)生詳細(xì)講解本次實(shí)驗(yàn)的目的、要求、內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)中需要注意的事項(xiàng)等內(nèi)容，并幫助學(xué)生解答對(duì)實(shí)驗(yàn)提出的疑問(wèn)。當(dāng)學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮砗?，就可以讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上利用互聯(lián)網(wǎng)資源和已安裝的生物信息學(xué)軟件獨(dú)立開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)操作實(shí)驗(yàn)及時(shí)與教師就實(shí)驗(yàn)中的疑問(wèn)等進(jìn)行互動(dòng)探討和交流。教師在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，總結(jié)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程的反饋，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生出現(xiàn)共性問(wèn)題，可以利用廣播教學(xué)或多媒體演示等形式及時(shí)解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的疑問(wèn)。

最后教師留出一定的時(shí)間作為集體討論和交流的時(shí)間，教師根據(jù)授課內(nèi)容提出更深入的問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)互動(dòng)交流、借助網(wǎng)絡(luò)和圖書(shū)館電子資料等工具查閱資料來(lái)完善自己的解決方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后學(xué)生遞交實(shí)驗(yàn)報(bào)告上傳FTP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成要求學(xué)生要根據(jù)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容來(lái)查閱更多的文獻(xiàn)資料回答教師提出的思考題，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)要求學(xué)生梳理解決問(wèn)題的思路，總結(jié)掌握的相關(guān)知識(shí)，鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言文字表達(dá)能力，提高學(xué)生的寫(xiě)作水平。同時(shí)學(xué)生還可以將課下的思考問(wèn)題以及自己的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上傳至FTP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，方便與老師、同學(xué)互動(dòng)交流探討

對(duì)基礎(chǔ)好的學(xué)生，允許在完成基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上增加自選實(shí)驗(yàn)，如設(shè)計(jì)性、開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)、科研訓(xùn)練等，除了開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。本科生可以申請(qǐng)科研項(xiàng)目，或者參與生物信息課題組的科研項(xiàng)目來(lái)進(jìn)一步的鞏固學(xué)到的生物信息實(shí)驗(yàn)知識(shí)，對(duì)于課外實(shí)踐和參與科研的本科生，可以申請(qǐng)高性能計(jì)算集群學(xué)生賬號(hào)來(lái)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)和參與科研。目前高年級(jí)本科生大部分同學(xué)已擁有自己的賬號(hào)在解決學(xué)習(xí)和科研遇到的問(wèn)題。

2.3 數(shù)字化實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)教學(xué)的特點(diǎn)

通過(guò)數(shù)字化實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)教師可以針對(duì)不同的學(xué)生個(gè)性特點(diǎn)因材施教，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)。比如教師在授課過(guò)程中，可以利用多媒體的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件的屏幕錄制、回放等功能將機(jī)屏幕變化錄制下來(lái)，同時(shí)可以記錄教師機(jī)的聲音制作成文件，可以反復(fù)播放給被選擇的學(xué)生機(jī)，方便不能及時(shí)掌握的學(xué)生學(xué)習(xí)。但對(duì)于基礎(chǔ)好的同學(xué)可以提出更深入的問(wèn)題思考或者增加自選實(shí)驗(yàn)來(lái)深入學(xué)習(xí)。

通過(guò)數(shù)字化實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化生物信息教學(xué)管理模式，為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)絕佳的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境，也更有利于建立良好的師生關(guān)系。比如在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師可以隨時(shí)掌握學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況，教師通過(guò)多媒體的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件的屏幕監(jiān)看功能了解學(xué)生當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)狀況，監(jiān)督學(xué)生，并通過(guò)遠(yuǎn)程管理接管學(xué)生機(jī)，通過(guò)短消息單獨(dú)文字交互，針對(duì)性地單獨(dú)進(jìn)行管理，不影響其他學(xué)生的正常實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。

這種開(kāi)放性的、數(shù)字化的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生具有了與他人、與環(huán)境相互適應(yīng)、交往和互動(dòng)的機(jī)會(huì)，讓數(shù)字化的教學(xué)環(huán)境可以進(jìn)一步鞏固和加深理解理論課學(xué)習(xí)的知識(shí)，還可以激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)并將實(shí)驗(yàn)過(guò)程和其他同學(xué)、老師探討，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和人際交流的互動(dòng)性。

3 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字化生物信息學(xué)實(shí)踐教學(xué)是生命科學(xué)教學(xué)的全新內(nèi)容，是生物信息學(xué)教學(xué)不可缺少的組成部分之一。對(duì)生物信息學(xué)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，通過(guò)數(shù)字化實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，不僅可以學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的生物信息學(xué)數(shù)據(jù)分析方法，還可以將復(fù)雜的生物信息計(jì)算與數(shù)據(jù)處理提交到高性能計(jì)算集群上進(jìn)行運(yùn)算、處理;不但可以充分利用服務(wù)器資源，讓學(xué)生學(xué)習(xí)高性能計(jì)算集群的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理，開(kāi)闊學(xué)生的視野，培養(yǎng)他們學(xué)習(xí)的興趣和愛(ài)好，還能讓學(xué)生參與一些科研項(xiàng)目，培養(yǎng)他們一定的獨(dú)立發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的能力。在今后的教學(xué)實(shí)踐中，隨著數(shù)字化技術(shù)日新月異的發(fā)展和教師能力的提升，數(shù)字化生物信息學(xué)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)將不斷地完善和發(fā)展，對(duì)培養(yǎng)多學(xué)科領(lǐng)域的人才起到不可替代的作用。

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Construction and Practice of a Digital Bioinformatics Practical Teaching Platform

LIU Yan，ZHU Rui-xin，QIAN Jie，CAO Zhi-wei
(School of Life Science and Technology，Toingji University，Shanghai 20092，China)

Bioinformatics is a field with a plenty of knowledge and strong interdiscipline with other fields.Because of fast development its courses have not formed an integrated system in teaching practice.In order to help students to master bioinformatics，our school constructs the Digital Bioinformatics Practical Teaching Platform which integrates highspeed internet，multimedia room，computer server，high performance computing cluster，and special teaching software into a digital opening teaching system.We find the platform makes the modern bioinformatics teaching mode come true.It plays a critical and promising role in individuation of teaching，forms good relationship between teacher and student，and develops self-initiative and self-dependent learning ability of the students.Therefore，constructing the Digital Bioinformatics Practical Teaching Platform has improved the level and quality of bioinformatics teaching practice.

bioinformatics;digital;practical teaching platform

Q-337

A

1006－7167(2014)05－0209－04

2013－07－11

同濟(jì)大學(xué)2013－2014年(兩年)教學(xué)改革研究與建設(shè)項(xiàng)目(2000104047)

劉 艷(1983－)，女，山東棗莊人，碩士，實(shí)驗(yàn)員，主要從事生物信息學(xué)相關(guān)的教學(xué)和科研工作

Tel.:021-65980769;E-mail:yanliu@#edu.cn

曹志偉(1973－)，女，江蘇徐州人，博士，教授，生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教學(xué)院長(zhǎng)。

Tel.:021-65980296;E-mail:zwcao@#edu.cn