生物信息學(xué)的基本概念精選(九篇)

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第1篇：生物信息學(xué)的基本概念范文

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；生物信息學(xué)；教學(xué)探索

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）29-0210-02

一、引言

生物信息學(xué)是由生物學(xué)與數(shù)學(xué)、計(jì)算科學(xué)交叉形成的前沿學(xué)科，主要通過研發(fā)并應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)海量生物數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、整合、分析、建模，從而解決重要的生物學(xué)問題，闡明新的生物學(xué)規(guī)律，獲得傳統(tǒng)生物學(xué)手段無法獲得的創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)。生物信息學(xué)是當(dāng)今生命科學(xué)和自然科學(xué)的重大前沿領(lǐng)域之一，是多學(xué)科之間的交叉領(lǐng)域。因此，做好生物信息學(xué)教學(xué)工作對(duì)提高生物信息學(xué)研究水平具有重要的理論和實(shí)踐意義。

隨著高通量測(cè)序數(shù)據(jù)的大量出現(xiàn)，生命科學(xué)已經(jīng)進(jìn)入到大數(shù)據(jù)時(shí)代，生物信息學(xué)研究的重點(diǎn)將轉(zhuǎn)移到組學(xué)的研究上。相應(yīng)地，生物信息學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)也要從單個(gè)基因的分析轉(zhuǎn)向多個(gè)基因甚至在組學(xué)水平的分析。在生物大數(shù)據(jù)背景下，對(duì)生物信息學(xué)專業(yè)的人才需求也將越來越大。本文結(jié)合生物大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勀壳吧镄畔W(xué)教學(xué)中存在的問題，并針對(duì)這些問題提出自己的建議和方法。

二、生物大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

“大數(shù)據(jù)”一詞最初起源于互聯(lián)網(wǎng)和IT行業(yè)，它具有數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)多樣化、高速、有價(jià)值等特點(diǎn)。生物大數(shù)據(jù)不僅帶有“大數(shù)據(jù)”的特點(diǎn)，而且具有生物數(shù)據(jù)自身的特性，具體表現(xiàn)在：

1.數(shù)據(jù)量大：全球每年生物數(shù)據(jù)總量已經(jīng)達(dá)到EB量級(jí)，完整的人體基因組有約30億個(gè)堿基對(duì)，個(gè)體化基因組差異達(dá)6百萬堿基。同時(shí)由于高通量測(cè)序成本的下降，目前大量的生物物種得以全基因組范圍的基因組從頭測(cè)序、重測(cè)序以及轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，積累了大量的生物數(shù)據(jù)。

2.數(shù)據(jù)種類多：由于測(cè)序儀器種類繁多，產(chǎn)生的測(cè)序數(shù)據(jù)格式也各不相同。除高通量測(cè)序產(chǎn)生的基因組和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)外，另外還有蛋白組、代謝組、表型組、相互作用組的序列數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。

3.數(shù)據(jù)增速快：這主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的急劇增長(zhǎng)速度上，幾乎每一周都有關(guān)于某一物種的全基因組或者轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的信息。尤其是隨著新一代測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，更大數(shù)量級(jí)的基因組數(shù)據(jù)產(chǎn)出日漸增加――每臺(tái)高通量的測(cè)序儀每天可產(chǎn)生約100GB的數(shù)據(jù)。

4.數(shù)據(jù)價(jià)值高：隨著生物信息學(xué)的發(fā)展，越來越多有價(jià)值的信息可從生物數(shù)據(jù)中挖掘出來，這些價(jià)值不僅體現(xiàn)在生物科研領(lǐng)域，而且已應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

三、大數(shù)據(jù)背景下生物信息學(xué)教學(xué)中存在的問題

經(jīng)過多年的發(fā)展，生物信息學(xué)教學(xué)雖然有了一定的提高和改善，但還存在一些問題，主要表現(xiàn)在：

（一）課程設(shè)置不合理

生物信息學(xué)是由生物學(xué)與數(shù)學(xué)、計(jì)算科學(xué)交叉形成的前沿學(xué)科，對(duì)生物背景的學(xué)生來說，需要掌握計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)特別是統(tǒng)計(jì)學(xué)方面的知識(shí)和技能。但由于受課程設(shè)置的影響，很多學(xué)校只把C語言作為計(jì)算機(jī)的必修課，而沒有在大一或者大二年級(jí)開設(shè)概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，并且生物統(tǒng)計(jì)學(xué)等課程也只是在大三或者大四才作為選修課或者限定選修課來開設(shè)的，造成部分開課專業(yè)學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)比較薄弱，因此在后續(xù)學(xué)習(xí)中存在一定的困難。

（二）教材內(nèi)容不夠全面

由于生物信息學(xué)發(fā)展日新月異，各種分析生物大數(shù)據(jù)的算法、方法和軟件層出不窮，并且其更新?lián)Q代是非?？斓?，而國(guó)內(nèi)外相關(guān)教材的內(nèi)容不夠全面，并且其更新速度較慢，不能緊跟生物信息學(xué)的最新發(fā)展，造成教師在授課時(shí)要綜合多本生物信息學(xué)教材的內(nèi)容，不利于學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)內(nèi)容的全面掌握，從而制約了生物信息學(xué)教學(xué)的發(fā)展。

（三）教師的教學(xué)方法單一

生物信息學(xué)課程目前雖然在很多院校已經(jīng)開設(shè)，但由于該學(xué)科對(duì)教師的授課水平和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力要求較高，目前多數(shù)學(xué)校對(duì)于生物信息學(xué)的授課方式還是以教師講授為主的填鴨式教學(xué)方式。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，傳統(tǒng)的教學(xué)方式和方法遠(yuǎn)不能滿足生物信息學(xué)教學(xué)的需要。

四、生物大數(shù)據(jù)背景下生物信息學(xué)教學(xué)的建議和方法

為了適應(yīng)大數(shù)據(jù)背景下生物信息學(xué)的教學(xué)形勢(shì)，針對(duì)目前教學(xué)中存在的問題，作者結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，建議從以下5個(gè)方面改進(jìn)和提高生物信息學(xué)教學(xué)。

（一）合理設(shè)置基礎(chǔ)課，強(qiáng)化基礎(chǔ)理論

生物信息學(xué)是一門交叉性很強(qiáng)的學(xué)科，以復(fù)雜而強(qiáng)大的理論體系作為支撐，所涉及的內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)編程、信息檢索以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)等。為了讓學(xué)生學(xué)好生物信息學(xué)這門課程，各院校可以合理設(shè)置生物信息學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課，將生物信息學(xué)課程定位在大三或者大四年級(jí)學(xué)生，在大一、大二年級(jí)做好高等數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)庫原理以及Perl語言等與之相關(guān)課程的教學(xué)工作，這些學(xué)生在掌握了一些與生物信息學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)后，其對(duì)生物信息學(xué)的學(xué)習(xí)能力和理解能力才會(huì)有較大的提高。此外，學(xué)校要鼓勵(lì)學(xué)生了解國(guó)內(nèi)外有關(guān)大數(shù)據(jù)和生物信息學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，并推薦有代表性且通俗易懂的文章和書籍，以強(qiáng)化學(xué)生的基礎(chǔ)理論體系，為生物信息學(xué)的學(xué)習(xí)提供必要的知識(shí)儲(chǔ)備

（二）培養(yǎng)大數(shù)據(jù)意識(shí)，加強(qiáng)對(duì)大數(shù)據(jù)分析的科學(xué)素養(yǎng)

生命科學(xué)研究已經(jīng)進(jìn)入到大數(shù)據(jù)時(shí)代，生物大數(shù)據(jù)的挖掘已經(jīng)在農(nóng)林科學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的效益，所以我們要培養(yǎng)學(xué)生樹立大數(shù)據(jù)思維意識(shí)，全面認(rèn)識(shí)生物大數(shù)據(jù)帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。生物信息學(xué)以生物數(shù)據(jù)為對(duì)象展開分析，它同時(shí)具備具體性和抽象性的特點(diǎn)。具體性是指以數(shù)據(jù)為對(duì)象挖掘出的生物學(xué)知識(shí)是客觀存在的，其對(duì)生物學(xué)規(guī)律的解釋性較強(qiáng)；抽象性是針對(duì)生物信息學(xué)中的理論和方法而言的，一般要求學(xué)生具有一定的生物信息學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)。在進(jìn)行生物信息學(xué)教學(xué)時(shí)，要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的大數(shù)據(jù)意識(shí)，規(guī)范學(xué)生對(duì)大數(shù)據(jù)分析的基本方法?？梢酝ㄟ^實(shí)例，讓學(xué)生參與到具體的生物信息學(xué)分析中去，以便理解生物信息學(xué)數(shù)據(jù)分析的基本操作流程，并在業(yè)余時(shí)間開展生物大數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)成功應(yīng)用的案例調(diào)查，以便激發(fā)學(xué)生利用生物信息學(xué)手段分析大數(shù)據(jù)的熱情。

（三）優(yōu)化教材內(nèi)容，精心安排教學(xué)內(nèi)容

鑒于目前生物信息學(xué)發(fā)展速度快，而國(guó)內(nèi)外相關(guān)教材的更新速度較慢，所以要求在生物信息學(xué)教材的選取方面要下大力氣，并且在授課時(shí)整合各個(gè)教材的優(yōu)點(diǎn)。一般在生物信息學(xué)授課中整合以下三本書的內(nèi)容：David W. Mount編寫的《Bioinformatics Sequence and Genome Analysis》、李霞主編的《生物信息學(xué)》以及陳銘編寫的《生物信息學(xué)》。

在教學(xué)過程中，為了使學(xué)生在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)掌握生物信息學(xué)課程的主要內(nèi)容，首先要優(yōu)化課程教學(xué)體系，統(tǒng)籌安排教學(xué)內(nèi)容，在生物信息授課中要抓住以下兩條主線：序列―結(jié)構(gòu)―功能―進(jìn)化；基因組―轉(zhuǎn)錄組―蛋白組―相互作用組―代謝組，多組學(xué)貫穿。同時(shí)針對(duì)不同專業(yè)的特點(diǎn)與人才培養(yǎng)目標(biāo)要求，合理分配各章節(jié)的教學(xué)課時(shí)，做到突出與專業(yè)密切相關(guān)的內(nèi)容重點(diǎn)精講。如在生物技術(shù)專業(yè)中，增加課時(shí)講授分子藥物設(shè)計(jì)章節(jié)，不僅要讓學(xué)生了解生物信息學(xué)與分子藥物設(shè)計(jì)的關(guān)系，而且要讓學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)的理論方法以及軟件操作。因此，以生物信息學(xué)教學(xué)內(nèi)容的兩條主線為依托，緊密圍繞各專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，做到理論聯(lián)系實(shí)際，構(gòu)建的教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容既能讓學(xué)生掌握學(xué)科的知識(shí)理論體系，又有利于培養(yǎng)學(xué)生理解、分析、運(yùn)用學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

（四）合理選用教學(xué)方法，提高教學(xué)效果

實(shí)踐表明，不同的教學(xué)內(nèi)容采用不同的教學(xué)方法授課可以收到良好的教學(xué)效果。為實(shí)現(xiàn)生物信息學(xué)課堂教學(xué)目標(biāo)，完成相應(yīng)的教學(xué)任務(wù)，教師要根據(jù)每堂課的教學(xué)內(nèi)容，采用合適的教學(xué)方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高課堂教學(xué)效果?？梢詮慕鉀Q問題的角度出發(fā)進(jìn)行理論教學(xué)。在理論課教學(xué)中，如果仍沿用傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式，肯定達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。課堂教學(xué)還可以根據(jù)需要，適時(shí)融入案例教學(xué)、問卷調(diào)查、多媒體展示、影片教學(xué)等方法，提高實(shí)際教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新思考能力。

上機(jī)實(shí)習(xí)注重發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。生物信息學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，上機(jī)實(shí)習(xí)是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，它不但能夠幫助學(xué)生更好地理解理論課所學(xué)知識(shí)，而且能夠提高學(xué)生運(yùn)用生物信息學(xué)的理論和方法解決實(shí)際問題的能力，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力、觀察能力、動(dòng)手能力起著重要作用，更是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑。

（五）理論和實(shí)踐相結(jié)合，注重考核的靈活化

生物信息學(xué)是一門融合了多個(gè)學(xué)科的實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，對(duì)應(yīng)的考核方式應(yīng)該與其他專業(yè)課程有所區(qū)別，其最終的成績(jī)不應(yīng)該只以理論課考試的成績(jī)?yōu)闇?zhǔn)。理論知識(shí)的考核注重學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)基本概念、分析流程和主要分析算法的掌握情況，主要以試卷考核的方式為主，采用統(tǒng)一考核方式和評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于上機(jī)技能的考核，主要強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生對(duì)不同類型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)應(yīng)掌握的相關(guān)軟件使用技能的考查，也應(yīng)納入到學(xué)生的成績(jī)考核中，我們認(rèn)為理論考試占70分、實(shí)習(xí)成績(jī)占30分是一個(gè)好的評(píng)價(jià)方式。

五、結(jié)束語

大數(shù)據(jù)背景下對(duì)生物信息學(xué)的教學(xué)提出了新的更高的要求。本文針對(duì)《生物信息學(xué)》教學(xué)中存在的問題，結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)歷對(duì)改進(jìn)生物信息學(xué)教學(xué)和方法進(jìn)行了一些探討。本文認(rèn)為要做好大數(shù)據(jù)時(shí)代的生物信息學(xué)教學(xué)，要從強(qiáng)化基礎(chǔ)理論、培養(yǎng)大數(shù)據(jù)意識(shí)、精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法和改革考核評(píng)價(jià)體系等五個(gè)方面來開展和抓好生物信息學(xué)教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

第2篇：生物信息學(xué)的基本概念范文

關(guān)鍵詞： 離散數(shù)學(xué) 簡(jiǎn)介 應(yīng)用

1.離散數(shù)學(xué)的簡(jiǎn)介

離散數(shù)學(xué)是現(xiàn)代數(shù)學(xué)的一個(gè)重要分支，是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的重要課程。它以研究離散量的結(jié)構(gòu)及相互間的關(guān)系為主要目標(biāo)，研究對(duì)象一般是有限個(gè)或可數(shù)個(gè)元素，因此離散數(shù)學(xué)可以充分描述計(jì)算機(jī)學(xué)科離散性的特點(diǎn)。它是傳統(tǒng)的邏輯學(xué)、集合論（包括函數(shù)）、數(shù)論基礎(chǔ)、算法設(shè)計(jì)、組合分析、離散概率、關(guān)系理論、圖論與樹、抽象代數(shù)、布爾代數(shù)，計(jì)算模型（語言與自動(dòng)機(jī)）等匯集起來的一門綜合學(xué)科。該課程主要介紹離散數(shù)學(xué)的各個(gè)分支的基本概念、基本理論和基本方法。這些概念、理論及方法大量地應(yīng)用于數(shù)字電路、編譯原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、算法的分析與設(shè)計(jì)、人工智能、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等專業(yè)課程中；同時(shí)，該課程提供的訓(xùn)練有益于學(xué)生概括抽象能力、邏輯思維能力、歸納構(gòu)造能力的提高，有利于學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、完整、規(guī)范的科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)。

2.離散數(shù)學(xué)在其他學(xué)科的應(yīng)用

2.1數(shù)理邏輯在人工智能中的應(yīng)用

人工智能是計(jì)算機(jī)學(xué)科一個(gè)非常重要的方向。離散數(shù)學(xué)在人工智能中的應(yīng)用，主要是數(shù)理邏輯部分在人工智能中的應(yīng)用，包括命題邏輯和謂詞邏輯。命題邏輯就是研究以命題為單位進(jìn)行前提與結(jié)論之間的推理，而謂詞邏輯就是研究句子內(nèi)在的聯(lián)系。人工智能共有兩個(gè)流派：連接主義流派和符號(hào)主義流派。在符號(hào)主義流派里，他們認(rèn)為現(xiàn)實(shí)世界的各種事物可以用符號(hào)的形式表示出來，其中最主要的就是人類的自然語言可以用符號(hào)進(jìn)行表示。語言的符號(hào)化就是數(shù)理邏輯研究的基本內(nèi)容，計(jì)算機(jī)智能化的前提就是將人類的語言符號(hào)化成機(jī)器可以識(shí)別的符號(hào)，這樣計(jì)算機(jī)才能進(jìn)行推理，才能具有智能。由此可見，數(shù)理邏輯中重要的思想、方法及內(nèi)容貫穿人工智能的整個(gè)學(xué)科。

2.2圖論在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

離散數(shù)學(xué)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，主要是圖論部分在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，其中樹在圖論中占著重要的地位。樹是一種非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)實(shí)生活中可以用樹來表示某一家族的家譜或某公司的組織結(jié)構(gòu)，也可以用它來表示計(jì)算機(jī)中文件的組織結(jié)構(gòu)，樹中二叉樹在計(jì)算機(jī)科學(xué)中有著重要的應(yīng)用。二叉樹中三種遍歷方法：前序遍歷法、中序遍歷法和后序遍歷法，均與離散數(shù)學(xué)中的圖論有密不可分的關(guān)系。

2.3離散數(shù)學(xué)在生物信息學(xué)中的應(yīng)用

生物信息學(xué)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)一個(gè)嶄新的分支，是計(jì)算機(jī)科學(xué)與生物學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。目前，美國(guó)有一個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，主要進(jìn)行組合編碼理論和密碼學(xué)的研究，該機(jī)構(gòu)在美國(guó)和國(guó)際學(xué)術(shù)界有很高的地位。另外，由于DNA是離散數(shù)學(xué)中的序列結(jié)構(gòu)，美國(guó)科學(xué)院院士，近代離散數(shù)學(xué)的奠基人Rota教授預(yù)言，生物學(xué)中的組合問題將成為離散數(shù)學(xué)的一個(gè)前沿領(lǐng)域。而且IBM公司將成立一個(gè)生物信息學(xué)研究中心。在1994年，美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)家阿德勒曼公布了DNA計(jì)算機(jī)的理論，并成功地運(yùn)用DNA計(jì)算機(jī)解決了一個(gè)有向哈密爾頓路徑問題，這一成果迅速在國(guó)際產(chǎn)生了巨大反響，同時(shí)引起了國(guó)內(nèi)學(xué)者的關(guān)注。DNA計(jì)算機(jī)的基本思想是：以DNA堿基序列作為信息編碼的載體，利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)，在試管內(nèi)控制酶作用下的DNA序列反應(yīng)，作為實(shí)現(xiàn)運(yùn)算的過程；這樣，以反應(yīng)前DNA序列作為輸入的數(shù)據(jù)，反應(yīng)后的DNA序列作為運(yùn)算的結(jié)果，DNA計(jì)算機(jī)幾乎能夠解決所有的NP完全問題。

2.4離散數(shù)學(xué)在門電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在數(shù)字電路中，離散數(shù)學(xué)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在數(shù)理邏輯部分的使用。在數(shù)字電路中，廣于使用的邏輯代數(shù)即為布爾代數(shù)。邏輯代數(shù)中的邏輯運(yùn)算與、或、非、異或與離散數(shù)學(xué)中的合取，析取、否定、異或（排斥或）相對(duì)應(yīng)。數(shù)字電路的學(xué)習(xí)重點(diǎn)在于掌握電路設(shè)計(jì)技術(shù)，在設(shè)計(jì)門電路時(shí)，要求設(shè)計(jì)者根據(jù)給出的具體邏輯問題，求出實(shí)現(xiàn)這一邏輯功能的邏輯電路。

總之，離散數(shù)學(xué)無處不在，它的主要應(yīng)用就是在各種復(fù)雜關(guān)系中找出最優(yōu)的方案。離散數(shù)學(xué)完全可以看成是一門量化的關(guān)系學(xué)，一門量化了的運(yùn)籌學(xué)，一門量化了的管理學(xué)?，F(xiàn)在我國(guó)每一所大學(xué)的計(jì)算機(jī)專業(yè)都開設(shè)離散數(shù)學(xué)課程，正是由于離散數(shù)學(xué)在計(jì)算機(jī)科學(xué)中的重要應(yīng)用，因此可以說沒有離散數(shù)學(xué)就沒有計(jì)算機(jī)理論，也就沒有計(jì)算機(jī)科學(xué)。所以應(yīng)努力學(xué)習(xí)離散數(shù)學(xué)，推動(dòng)離散數(shù)學(xué)的研究，使它在計(jì)算機(jī)中有著更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱家義，苗國(guó)義，等.基于知識(shí)關(guān)系的離散數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)教育，2010（18）：98-100.

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[3]陳敏，李澤軍.離散數(shù)學(xué)在計(jì)算機(jī)學(xué)科中的應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2009，5（1）：251-252.

第3篇：生物信息學(xué)的基本概念范文

蒙語授課“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)有能力建設(shè)課程系列教材菊林花教授自1982年就用蒙漢雙語講授“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”、“生物統(tǒng)計(jì)附試驗(yàn)設(shè)計(jì)”、“試驗(yàn)設(shè)計(jì)”等課程。多次出國(guó)學(xué)習(xí)，積累了30年的豐富經(jīng)驗(yàn)，在2012被評(píng)為校級(jí)名師。金鳳副教授自1985年開始用蒙漢雙語講授“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”、“生物統(tǒng)計(jì)附試驗(yàn)設(shè)計(jì)”、“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”等課程，已有28年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。自1988年開始自編、參編、主編多部教材的豐富經(jīng)驗(yàn)。2009～2010年在日本京都大學(xué)農(nóng)學(xué)部統(tǒng)計(jì)教研室與佐佐木教授共同研究完成了“地方品種遺傳參數(shù)估計(jì)模型”。玉榮講師自2004年以來用蒙漢雙語講授"生物統(tǒng)計(jì)附試驗(yàn)設(shè)計(jì)"、"試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析"等課程。2010年到中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研修學(xué)習(xí)，積累了可喜的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。教材是有效補(bǔ)充課堂內(nèi)容的工具、技術(shù)手冊(cè)，要及時(shí)關(guān)注本領(lǐng)域科學(xué)發(fā)展的前沿動(dòng)向生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是一門探討如何從事生物學(xué)研究的設(shè)計(jì)、取樣、分析、資料整理與推論的科學(xué)，它作為邊緣交叉學(xué)科，已經(jīng)在生態(tài)環(huán)境保護(hù)、生物資源保護(hù)與利用、畜禽生態(tài)學(xué)研究、分子生物學(xué)研究、高科技農(nóng)業(yè)研究、生物制藥技術(shù)、流行病規(guī)律研究與探索、畜禽數(shù)量遺傳學(xué)研究、畜禽遺傳繁育、生物信息學(xué)研究等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前基因組學(xué)，蛋白質(zhì)組學(xué)與生物信息學(xué)的蓬勃發(fā)展，使得“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”在這些突破性生物科技領(lǐng)域上扮演著不可或缺的角色。在課程建設(shè)中，隨時(shí)注意增加生物統(tǒng)計(jì)在前沿領(lǐng)域研究應(yīng)用的內(nèi)容，增強(qiáng)課程的活力，提高教師和學(xué)生面向生物產(chǎn)業(yè)時(shí)的解決實(shí)際問題的能力。傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)模式主要以課堂講授為主，以教師為主體和中心，教師是主講者，學(xué)生被動(dòng)接受，教學(xué)效果主要取決于教師的課堂組織能力與語言表達(dá)能力。從我講授蒙漢語“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程28年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)看，課堂上老師講授，學(xué)生做筆記的教學(xué)模式存在一定的缺陷，阻礙了學(xué)生獨(dú)立分析與解決實(shí)際問題能力，影響了學(xué)生真正掌握統(tǒng)計(jì)分析的方法。因此，我們?cè)谏锝y(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)過程中結(jié)合高校自主學(xué)習(xí)為主的教育特點(diǎn)，充分利用學(xué)生課余時(shí)間，將傳授知識(shí)和提高素質(zhì)有機(jī)結(jié)合起來，摸索出一套對(duì)教學(xué)內(nèi)容有效補(bǔ)充作用的教材，同時(shí)可作為少數(shù)民族地區(qū)科技工作者從事科學(xué)研究的工具。

蒙語授課“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”教學(xué)團(tuán)隊(duì)主編、參編的蒙漢雙語系列教材

1．金鳳、菊林花主編的蒙文版教材《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》2000年由內(nèi)蒙古大學(xué)出版發(fā)行。是根據(jù)1999年修訂的全國(guó)高等農(nóng)林院校本科教學(xué)大綱，依據(jù)同年11月召開的全國(guó)農(nóng)林院校教材會(huì)議上討論的動(dòng)物科學(xué)、動(dòng)物醫(yī)學(xué)專業(yè)教材編寫大綱編寫的。是動(dòng)物科學(xué)、動(dòng)物醫(yī)學(xué)專業(yè)的本科生必修課程教材。當(dāng)時(shí)在內(nèi)容的編排上也相應(yīng)照顧到了生物工程、食品工程等專業(yè)的需要，將案例和例題略加增刪或改動(dòng)，并對(duì)個(gè)別專題內(nèi)容加以補(bǔ)充。因此，本教材在2008年前一直作為生物工程、食品工程試用教材。教材的編寫，保持本學(xué)科的系統(tǒng)性和科學(xué)性的前提下，力求做到內(nèi)容的先進(jìn)性與針對(duì)性的統(tǒng)一，循序漸進(jìn)、簡(jiǎn)明易懂，特別注重了對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力的培養(yǎng)。各章都有明確的教學(xué)目標(biāo)，介紹本課程中的基本概念、著重對(duì)基本分析方法的詳細(xì)介紹，每一種分析方法都有相應(yīng)的例題，其過程詳細(xì)，步驟完整。每章后配有習(xí)題，供讀者實(shí)踐。一直用作為畜牧獸醫(yī)專業(yè)成人教育、自學(xué)考試教材。2004年，該選題被內(nèi)蒙古大中專蒙古文教材編審委員會(huì)審批為“普通高等教育‘十一五’規(guī)劃教材”。為了使其成為名副其實(shí)的規(guī)劃教材，以及貫徹落實(shí)教育部有關(guān)教改精神，進(jìn)一步提高教材質(zhì)量，使“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程教材符合新形勢(shì)下的教學(xué)要求及國(guó)家教委新制訂的課程教學(xué)基本要求，在廣泛征求兄弟院校如內(nèi)蒙古大學(xué)、內(nèi)蒙古民族大學(xué)的相關(guān)老師的意見基礎(chǔ)上，總結(jié)以往成功經(jīng)驗(yàn)，采納有關(guān)兄弟院校師生的建議，并針對(duì)使用中存在的問題，對(duì)《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》教材進(jìn)行了全面修訂。2．金鳳、何金山(內(nèi)蒙古大學(xué))主編的蒙文版教材《生物統(tǒng)計(jì)附試驗(yàn)設(shè)計(jì)》2004年由內(nèi)蒙古大學(xué)出版社出版發(fā)行。本教材在2008年內(nèi)蒙古大中專蒙古文教材評(píng)比中獲優(yōu)秀獎(jiǎng)。與《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》教材相比較，新版教材保證了學(xué)科的系統(tǒng)性、完整性和實(shí)用性，突出體現(xiàn)了本課程的先進(jìn)性、技能性與前沿性。具體內(nèi)容如下:對(duì)第一章、第二章的內(nèi)容做了次序上的調(diào)整。第三章“平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)偏差、變異系數(shù)”改為“數(shù)據(jù)特征值”。第四章補(bǔ)充了二項(xiàng)分布應(yīng)用案例。第五章“兩個(gè)樣本平均數(shù)差異顯著性檢驗(yàn)”改為“假設(shè)檢驗(yàn)”。第六章方差分析的第四節(jié)中增加了兩個(gè)因素系統(tǒng)分組方差分析方法。第七章第二節(jié)中增加了檢驗(yàn)是否符合某種分布的案例題。第八章第四節(jié)增加了直線相關(guān)與直線應(yīng)用案例。第九章第三節(jié)增加了案例分析。第十章第十一章分別增加了對(duì)應(yīng)案例。第十二章試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理與常用方法(新增)。第十三章常用統(tǒng)計(jì)應(yīng)用程序簡(jiǎn)介(新增)。該教材及時(shí)引入了現(xiàn)代運(yùn)算工具，將常用的設(shè)計(jì)與分析方法與優(yōu)秀統(tǒng)計(jì)應(yīng)用軟件融為一體，使統(tǒng)計(jì)知識(shí)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了方便與快捷的手段。已經(jīng)連續(xù)8學(xué)年在10多個(gè)專業(yè)1000多人中使用，被相關(guān)專業(yè)師生廣泛采用，反響良好，已多次印刷，為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的提高做出了積極貢獻(xiàn)。目前，本教材已被列入自治區(qū)規(guī)劃教材。它的出版不僅解決了內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)蒙語授課“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程學(xué)生和內(nèi)蒙古民族大學(xué)畜牧專業(yè)蒙語授課學(xué)生的資料問題，而且可作為牧區(qū)畜牧獸醫(yī)技術(shù)工作者、動(dòng)物科學(xué)研究者、動(dòng)物醫(yī)學(xué)研究者及相關(guān)專業(yè)研究生、博士生用來進(jìn)行整理分析復(fù)雜的生產(chǎn)一線數(shù)據(jù)并找出數(shù)據(jù)潛在的規(guī)律提供參考書。3．金鳳、成格爾、玉榮主編的全國(guó)高等學(xué)校蒙文版教材《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析方法》2008年由內(nèi)蒙古大學(xué)出版社出版發(fā)行。隨著科學(xué)事業(yè)的發(fā)展，“統(tǒng)計(jì)學(xué)”已大步跨進(jìn)了一個(gè)又一個(gè)相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域，而每個(gè)學(xué)科領(lǐng)域在其自身發(fā)展過程中都會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，需分析揭示其內(nèi)在規(guī)律。統(tǒng)計(jì)學(xué)作為分析方法，食品科技工作者越來越清醒地認(rèn)識(shí)到其重要性，開設(shè)“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析方法”課程。目前為止，蒙文版教材《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析方法》是唯一的一個(gè)專門給蒙語授課食品科學(xué)專業(yè)學(xué)生所使用的“統(tǒng)計(jì)學(xué)”類教材。同時(shí)也是那些從事相關(guān)專業(yè)的技術(shù)工作者的理想?yún)⒖加脮?．金鳳參編國(guó)家十一五規(guī)劃教材《食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析》(漢文，第二版)，2010年由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社出版發(fā)行。承擔(dān)第七章的編寫，該教材為目前我校食品科學(xué)各專業(yè)課程教材。5．金鳳參編國(guó)家十一五規(guī)劃教材《生物統(tǒng)計(jì)附試驗(yàn)設(shè)計(jì)》(漢，第四版)，2008年由中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社出版發(fā)行。它榮獲全國(guó)高等農(nóng)業(yè)院校優(yōu)秀教材獎(jiǎng)。承擔(dān)第三章、第四章的編寫，該教材為目前我校動(dòng)物科學(xué)、動(dòng)物醫(yī)學(xué)、生物工程等院系課程教材。6．金鳳參編全國(guó)統(tǒng)編教材《田間試驗(yàn)與統(tǒng)計(jì)分析》(漢文，第二版)，2008年由科技出版社出版發(fā)行。承擔(dān)第十一章的編寫，該教材為目前我校農(nóng)學(xué)、生態(tài)環(huán)境等學(xué)院課程教材。7．金鳳參編面向21世紀(jì)教材《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》(漢文)，2005年由內(nèi)蒙古大學(xué)出版社出版發(fā)行。承擔(dān)第六章的編寫，該教材為內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)(生物制藥)、內(nèi)蒙古大學(xué)、內(nèi)蒙古師范大學(xué)相關(guān)課程教材。8．金鳳參編國(guó)家十一五規(guī)劃教材《生物統(tǒng)計(jì)附試驗(yàn)設(shè)計(jì)》(漢文，第三版)，2002年由農(nóng)業(yè)出版社出版發(fā)行。承擔(dān)第四章編寫，該教材為2008年前我校動(dòng)物科學(xué)、動(dòng)物醫(yī)學(xué)、生物工程等院系課程教材。9．金鳳主編校級(jí)教材《統(tǒng)計(jì)分析SAS應(yīng)用上機(jī)指導(dǎo)書》(漢文)，2010年內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)出版。該教材為目前我校動(dòng)物科學(xué)、動(dòng)物醫(yī)學(xué)、生物工程、食品科學(xué)各專業(yè)學(xué)生的上機(jī)實(shí)踐教材。

本系列教材主要解決的教學(xué)問題

1．“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”是數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法在生物學(xué)中的應(yīng)用。我們編寫教材時(shí)不僅保持本學(xué)科的系統(tǒng)性，知識(shí)性，而且注重了與現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。因此解決了蒙漢雙語授課學(xué)生因認(rèn)知差異引起的教學(xué)效果有差異的問題。2．雖然電子課件因其信息量大而受到大家好評(píng)，但是學(xué)生上課時(shí)更多的時(shí)間忙于抄課件，忽略了教師的講解，而教材恰可彌補(bǔ)多媒體教學(xué)的這些不足。有了教材學(xué)生通過閱讀教材可獲得試驗(yàn)設(shè)計(jì)模板與方法、經(jīng)典分析案例的詳細(xì)步驟、顯著性檢驗(yàn)臨界值等。3．本系列教材在輔助科研水平提升的同時(shí)，促進(jìn)了科研成果進(jìn)一步支撐統(tǒng)計(jì)分析案例教學(xué)，解決了今后修訂教材時(shí)的實(shí)際案例問題，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)研究與結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析相互輔助的良性循環(huán)。蒙漢雙語《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》系列教材編寫過程中不僅突出了“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”是方法論、工具論的特色，而且顧及到了蒙漢雙語授課學(xué)生的認(rèn)知差異，及地區(qū)特色，內(nèi)容編排上多為草原畜牧業(yè)案例，從而促進(jìn)了他們的學(xué)習(xí)興趣。

教學(xué)效果及社會(huì)效益

第4篇：生物信息學(xué)的基本概念范文

【關(guān)鍵詞】科技傳播；計(jì)算主義；信息

一、計(jì)算主義視角簡(jiǎn)介

對(duì)于意識(shí)的認(rèn)識(shí)是長(zhǎng)久以來一直困擾人們的問題。意識(shí)的本質(zhì)究竟是什么？意識(shí)的運(yùn)行機(jī)制是什么？這些問題一直沒有解決。無論是哲學(xué)，心理學(xué)，自然科學(xué)，都為解決意識(shí)問題進(jìn)行了深刻而持久的研究。隨著科技手段的進(jìn)步，意識(shí)問題的自然科學(xué)研究取向逐漸成為主流，而其中，計(jì)算主義的研究取向，是認(rèn)知科學(xué)研究最基本的方向。

計(jì)算主義取向是伴隨著當(dāng)代計(jì)算機(jī)科學(xué)迅猛發(fā)展而出現(xiàn)的一種新的研究范式，計(jì)算主義的基本思想是將意識(shí)、心智的本質(zhì)以及行為與計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行類比，提出“認(rèn)知的本質(zhì)就是計(jì)算”這樣的基本假說，當(dāng)前信息、算法和計(jì)算這些計(jì)算主義的基本概念已成為當(dāng)前理解人的生命及意識(shí)本質(zhì)的重要概念。[1]

這種思潮，隨著人工智能、生物信息學(xué)、量子計(jì)算、元胞自動(dòng)機(jī)理論等的產(chǎn)生和發(fā)展，開始廣泛的滲透到各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域，繼而發(fā)展為一種哲幾乎遍及所有科學(xué)和哲學(xué)領(lǐng)域的超范式，即構(gòu)成物質(zhì)世界的基本要素是計(jì)算或信息流，世界的全部?jī)?nèi)容是信息從一個(gè)部分傳遞到另一個(gè)部分的過程。

計(jì)算主義實(shí)際上已經(jīng)滲透到宇宙學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)乃至經(jīng)濟(jì)學(xué)和社會(huì)科學(xué)等諸多領(lǐng)域。計(jì)算或者算法不僅成為人們認(rèn)識(shí)自然、生命、思維和社會(huì)的一種普適的觀念和方法,而且成為一種新的世界觀。[2]

科技傳播是基于傳播學(xué)而集中研究科學(xué)技術(shù)傳播的學(xué)科，以計(jì)算主義的視角，對(duì)科技傳播進(jìn)行認(rèn)識(shí)和研究，在一定程度上，可以拓展和加深對(duì)科技傳播的最根本的理解。

二、科技傳播的四個(gè)要素

傳播是人類社會(huì)廣泛存在的現(xiàn)象，可以說，自人類出現(xiàn)，傳播就一直存在于人類社會(huì)之中。傳播現(xiàn)象也許是人類認(rèn)識(shí)索要面對(duì)的最為復(fù)雜的對(duì)象之一。以傳播為研究對(duì)象的傳播學(xué)是20世紀(jì)出現(xiàn)的社會(huì)科學(xué)，傳播學(xué)的研究范圍十分廣泛，經(jīng)過多年發(fā)展，傳播相關(guān)的歷史研究，心理學(xué)研究，社會(huì)學(xué)研究，乃至傳播方式的物理學(xué)研究以及上升到哲學(xué)高度的語言哲學(xué)研究等，與傳播相關(guān)的領(lǐng)域的研究幾乎已經(jīng)面面俱到，而科技傳播的研究因?yàn)榫窒抻趥鞑タ萍贾R(shí)，較人類的一般傳播要簡(jiǎn)單一些，雖然科技傳播具有不同于傳播學(xué)研究領(lǐng)域的特殊性，但是作為一種傳播的過程，傳播學(xué)的基本理論還是適用的。

人類的傳播是一種交流和交換信息的行為。一個(gè)基本的傳播過程由傳播者、傳播內(nèi)容、傳播渠道與傳播媒體和受傳者四個(gè)要素構(gòu)成。[3]信息在四要素之中的傳遞，構(gòu)成了一個(gè)傳播的過程。對(duì)這四大要素的分析是認(rèn)識(shí)、理解和研究科技傳播活動(dòng)和科技傳播現(xiàn)象的出發(fā)點(diǎn)。而如果要做一個(gè)最根本的認(rèn)識(shí)，需要先對(duì)信息進(jìn)行解讀。

在人類的社會(huì)傳播過程中，信息是符號(hào)和意義的統(tǒng)一體。符號(hào)簡(jiǎn)要的說，是信息的外在形式和物質(zhì)載體，而意義本身是抽象和無形的，但可以通過如語言及其他符號(hào)得到表達(dá)和傳遞，一個(gè)符號(hào)和其攜帶的意義構(gòu)成信息。人類最基本和最主要的符號(hào)，就是語言。

語言是一套完整和較完善的符號(hào)體系。在計(jì)算主義的視角下，可以這樣認(rèn)為，語言的符號(hào)體系是一種人類意識(shí)可以理解的算法，人類實(shí)際上通過這樣一種算法，來理解和處理信息所包含的意義。而只有在這樣一種人類可以理解的算法內(nèi)，意義才得以存在。比如一個(gè)徹底陌生的自然物，我們不妨利用數(shù)學(xué)的方式定義為x，對(duì)于人類而言，在認(rèn)識(shí)它的形狀和與外界的作用之前，它毫無意義，而認(rèn)識(shí)它并認(rèn)識(shí)它與外界的作用，實(shí)際上經(jīng)歷了將這些關(guān)系編譯為人類可以理解的形式，比如，稱之為“費(fèi)米子凝聚態(tài)”，這不僅是一個(gè)單純的符號(hào)，這個(gè)符號(hào)承載了對(duì)應(yīng)物的信息，也就是人類對(duì)它的認(rèn)識(shí)。這個(gè)過程發(fā)生的，可以說是人類建立了一套算法，來認(rèn)知這個(gè)東西。同樣的，所有的信息，只有經(jīng)過人類可理解的算法處理之后，才具有對(duì)人類而言的意義。為什么經(jīng)過這樣的過程，信息就可以被理解？傳播學(xué)中，認(rèn)為語言的理解是一種語義契約，基于這種達(dá)成的共識(shí)，語言得以被普遍理解。這其實(shí)可以理解為一種算法?？梢越栌糜?jì)算機(jī)領(lǐng)域的一個(gè)常見術(shù)語，格式化。在計(jì)算機(jī)中，硬盤經(jīng)過格式化才能作系統(tǒng)識(shí)別，這一過程，與人類的認(rèn)知過程有些類似。

那么，傳播的四個(gè)要素，分別在這種理解中是怎樣的呢？

傳播者是指信息的提供者，亦即向受眾傳播信息的一方。在科技傳播中，傳播者的地位極其特殊，尤其是科技知識(shí)最初的發(fā)現(xiàn)或發(fā)明者，這個(gè)角色的特殊在于，他首先使對(duì)本對(duì)人類毫無意義的東西，進(jìn)入到人類的可理解的范圍中，也可以說，是建立了一種新的算法，將信息進(jìn)行了編碼。

科技傳播中的傳播者一般分為兩種基本類型，職業(yè)化的傳播者和非職業(yè)化的傳播者。本文認(rèn)為，傳播者可以分為兩種，傳播內(nèi)容的首創(chuàng)者和首創(chuàng)者之外的傳播者。二者的區(qū)別將在后面闡述。

傳播內(nèi)容是流動(dòng)在科技傳播過程中的科技知識(shí)信息。在本文中可以理解為包含了科技知識(shí)意義的算法。

傳播渠道與傳播媒體涉及到傳播的具體過程和傳播媒介，實(shí)際上，是可以認(rèn)為是信息的等價(jià)變換，后文將闡述。

受傳者又稱為受眾，是與傳播者相對(duì)的信息接受者。受傳者最重要的特點(diǎn)是學(xué)習(xí)能力。在本文的語境中，學(xué)習(xí)能力是指解碼的能力，通過對(duì)符號(hào)的解碼，得到符號(hào)所攜帶的意義。

一個(gè)科技傳播的過程，具體是怎樣發(fā)生的呢？

三、科學(xué)傳播的模式

對(duì)于傳播的模式，在傳播學(xué)史上，學(xué)者們?cè)⒘撕芏喾N模式。但這些模式都是基于上述四個(gè)要素的。本文結(jié)合拉斯韋爾的5w模式、奧斯古德與施拉姆的循環(huán)模式和賴?yán)驄D的系統(tǒng)模式提出一種稍作改進(jìn)的模式，見圖1。

最初的傳播者將沒有意義的信息進(jìn)行編碼，也就是從無意義進(jìn)入到人類語言中，使之變?yōu)樵谌祟惖恼Z言契約下能夠理解的形式，這一過程實(shí)際是一中算法的等價(jià)變換，換句話說，這些信息的意義，也就在于傳播者進(jìn)行了怎樣的編碼。

在語義契約的約束下，傳播內(nèi)容傳遞給了受眾，如果受眾繼續(xù)傳播，那么他就是其他傳播者，所謂的職業(yè)傳播者，也就是專職負(fù)責(zé)再次傳遞信息的受眾，他們的信息來源于最初的傳播者。受眾在接觸到信息后，實(shí)際上是用語義契約進(jìn)行了一個(gè)解碼，提取了其中的意義。[4]而其他傳播者可以將接受到的信息原封不動(dòng)的傳播出去，但是，由于他們的專業(yè)背景，認(rèn)識(shí)能力，和理解程度，尤其是職業(yè)傳播者，面對(duì)特定的受眾，通常會(huì)將接受的信息進(jìn)行新的編碼，再次傳播。所謂新的編碼并沒有脫離語義契約。語言系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。由于人們的教育程度，認(rèn)識(shí)能力，專業(yè)領(lǐng)域的區(qū)別，往往趨向于形成在語義契約內(nèi)的子系統(tǒng)。比如一個(gè)經(jīng)濟(jì)學(xué)者和一個(gè)化學(xué)學(xué)者，他們雖然都處于一個(gè)大的語義契約下，但是由于專業(yè)原因，對(duì)于對(duì)方專業(yè)領(lǐng)域的信息往往接觸不多，這使得他們的專業(yè)相對(duì)封閉。那么，經(jīng)濟(jì)學(xué)者們要了解某一項(xiàng)化學(xué)成果，往往需要進(jìn)行多次的編碼解碼，使最初的專業(yè)化的信息變得能夠被他們?nèi)菀椎睦斫狻?/p>

這個(gè)傳播的過程是如此繼續(xù)下去的，直到受眾不再傳播。當(dāng)然，這里的受眾和其他傳播者，并不是指單一的個(gè)體，而是符合定義的人或組織的集合。

傳播的媒介，是得到傳播學(xué)著重研究的領(lǐng)域，媒介起到一個(gè)信息傳遞中介的作用，信息無論是以文字還是聲音還是圖像的形式得到傳播，其目的是使最初的信息能夠有效的傳播，但是，從最初的信息到媒介所包含的信息再到受眾接收到攜帶信息的媒介，這一個(gè)過程需要經(jīng)過多次的解碼和編碼，由于傳播者和受眾的原因，信息也許會(huì)發(fā)生變化，其含義與最初的含義可能不同，如何確保信息的失真度最低，是科學(xué)傳播研究的問題之一。[5]

四、總結(jié)

上述分析著重強(qiáng)調(diào)了在科技傳播中編碼和解碼的重要作用。從計(jì)算主義的視角，對(duì)科技傳播中“科技知識(shí)信息通過跨越時(shí)空的擴(kuò)散而在不同個(gè)性間實(shí)現(xiàn)知識(shí)共享”[4]這樣一個(gè)最核心的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。通過上述分析，可以看到，由于科技研究事業(yè)相對(duì)于人類社會(huì)來說，是相對(duì)較小和相對(duì)封閉的系統(tǒng)，即使是科技研究事業(yè)內(nèi)部，不同領(lǐng)域和專業(yè)也相對(duì)封閉，這使得科技傳播的過程，需要更多的努力才能成為有效的傳播，在本文的語境中，也就是需要更多的算法的變換或編碼解碼的過程。本文試圖從最根本的層次上分析知識(shí)、信息、共享、傳播這些概念的含義，以及在科技傳播過程中它們的意義，雖然可能這種努力現(xiàn)在還是有些粗糙和簡(jiǎn)陋，但是在科技傳播研究的方法上，希望能夠提供一種新的角度。

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第5篇：生物信息學(xué)的基本概念范文

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)教育;教學(xué)模式;分科教學(xué);綜合教學(xué);學(xué)習(xí)效率

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1002-2589（2011）36-0250-06

引言

數(shù)學(xué)和其他任何科學(xué)一樣，都是伴隨著生產(chǎn)和其他科學(xué)技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生和發(fā)展的。在古代社會(huì)中，由于生產(chǎn)的需要，人們已經(jīng)開始重視事物之間量與量的關(guān)系，這是數(shù)學(xué)產(chǎn)生的必然?，F(xiàn)今無論是社會(huì)科學(xué)還是自然科學(xué)、數(shù)學(xué)都起著重要的作用。事實(shí)上，其他自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的發(fā)展也促進(jìn)和影響著數(shù)學(xué)的發(fā)展，并為數(shù)學(xué)的發(fā)展提出新的挑戰(zhàn)。數(shù)學(xué)教育改革的開創(chuàng)者、英國(guó)數(shù)學(xué)家J?彼利（J.Perry1850―1920）認(rèn)為：數(shù)學(xué)的本質(zhì)在于其實(shí)踐性，不只是說教一些技巧[1]，應(yīng)當(dāng)從自然現(xiàn)象或社會(huì)現(xiàn)象中去認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)，由實(shí)踐去發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)的內(nèi)在本質(zhì)。

就古代而言，數(shù)學(xué)是沒有分科的。例如在唐朝期間整理的《算經(jīng)十書》，是對(duì)生產(chǎn)和生活中計(jì)算問題的經(jīng)驗(yàn)和技巧的總結(jié)。即使是西方的數(shù)學(xué)巨著、歐幾里德的《幾何原本》的前幾章也包含著代數(shù)的內(nèi)容。由此可見，數(shù)學(xué)無論從其起源還是中外古代數(shù)學(xué)著作都沒有分科的跡象。事實(shí)上，數(shù)學(xué)從綜合走向分科只是近代數(shù)學(xué)的事情，這是數(shù)學(xué)發(fā)展的必然，但不是終結(jié)。數(shù)學(xué)各科的獨(dú)立發(fā)展是數(shù)學(xué)發(fā)展的必由之路，也是數(shù)學(xué)科學(xué)由直觀走向抽象的過程。數(shù)學(xué)從綜合走向分科獨(dú)立發(fā)展并不意味著數(shù)學(xué)各科之間的聯(lián)系越來越少，而只能說明數(shù)學(xué)的內(nèi)容越來越豐富。

然而在我國(guó)高等院校的數(shù)學(xué)教學(xué)中，無論是數(shù)學(xué)專業(yè)還是非專業(yè)的學(xué)生的數(shù)學(xué)教學(xué)都是分學(xué)科進(jìn)行的。由于每門課程有著大量的內(nèi)容，且教學(xué)時(shí)間比較短，教師只能給學(xué)生講解一些基本概念和基本方法，沒有時(shí)間作深入的探索；再者很多學(xué)生從功利、擇業(yè)的角度看待數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)，認(rèn)為“能過關(guān)就行”。這樣教學(xué)的直接后果就是孤立、割裂地看待數(shù)學(xué)各個(gè)學(xué)科之間的聯(lián)系，讓學(xué)生感到不同課程都是為解決特定問題而設(shè)計(jì)的方法，忽略了數(shù)學(xué)各科之間的聯(lián)系；另外分科教學(xué)模式難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，把數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)變成了一種純粹的負(fù)擔(dān)；更為嚴(yán)重的是，教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用相脫離，削弱了數(shù)學(xué)的實(shí)踐性，不能有效提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

基于以上情況和問題，我們提出一個(gè)改革的思路，作為數(shù)學(xué)教學(xué)改革的一個(gè)探索。本文內(nèi)容安排如下：引言部分簡(jiǎn)述了目前的大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)情況和存在的問題；第二部分分析高等院校數(shù)學(xué)教育的原則和目的；第三部分包括四方面的內(nèi)容：分科教學(xué)的不利影響、綜合教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，在教學(xué)中提出融合各科數(shù)學(xué)知識(shí)的教學(xué)思路；最后一部分對(duì)全文作了總結(jié)和對(duì)未來研究的展望。

一、大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)原則和目的

我國(guó)現(xiàn)代數(shù)學(xué)家和數(shù)學(xué)教育家，中國(guó)科學(xué)院院士陳建功先生在他的《對(duì)二十世紀(jì)的數(shù)學(xué)教育》中指出：支配數(shù)學(xué)教育的目標(biāo)、材料和方法，有三大原則：實(shí)用性原則、論理的原則和心理的原則[1]。我們認(rèn)為如今的大學(xué)數(shù)學(xué)教育也應(yīng)該遵循這三個(gè)原則。

第一個(gè)是“實(shí)用性原則”。陳先生說：“數(shù)學(xué)在日常生活中已見其有使用價(jià)值，不但如此，數(shù)學(xué)也是物質(zhì)支配和社會(huì)組織之一武器，對(duì)于自然科學(xué)、產(chǎn)業(yè)技術(shù)、社會(huì)科學(xué)的理解、研究和進(jìn)展，都是需要數(shù)學(xué)的。假如數(shù)學(xué)沒有實(shí)用，它就不應(yīng)列入于教科之中”[1]，這和我們通常說的‘?dāng)?shù)學(xué)是科學(xué)的語言’道理一樣。每位大學(xué)教師都很清楚數(shù)學(xué)是很多學(xué)科學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，是其它科學(xué)分析問題解決問題不可或缺的工具，而且很多科學(xué)研究到一定深度以后，都可以歸結(jié)為某類數(shù)學(xué)問題。例如在近年來興起的新興交叉學(xué)科‘生物信息學(xué)’中，許多難以解決的問題最終可以歸結(jié)為某個(gè)數(shù)學(xué)的問題[5]。反過來，數(shù)學(xué)之所以向前發(fā)展恰恰就是其它科學(xué)在發(fā)展過程中對(duì)數(shù)學(xué)提出的挑戰(zhàn)，為數(shù)學(xué)的發(fā)展提供了經(jīng)久不息的動(dòng)力。因此數(shù)學(xué)在為其他學(xué)科提供工具的同時(shí)也為自身的發(fā)展不斷拓展了道路，這就是數(shù)學(xué)存在和發(fā)展的意義。有關(guān)數(shù)學(xué)發(fā)展與其應(yīng)用性的例子很多，其中美國(guó)運(yùn)籌學(xué)會(huì)的刊物《OperationsResearch》在創(chuàng)刊50周年紀(jì)念特刊上的文章[14]就很能說明這個(gè)問題。

第二個(gè)數(shù)學(xué)教育的原則是“論理的原則”。我國(guó)中學(xué)教育已經(jīng)十分重視學(xué)生數(shù)學(xué)推理能力的培養(yǎng)[15]，大學(xué)教育是中學(xué)教育的繼續(xù)，教育價(jià)值也有其內(nèi)在的連續(xù)性。因此，在大學(xué)數(shù)學(xué)教育中，培養(yǎng)大學(xué)生的推理能力和邏輯能力是必要的，這不僅是‘論理的原則’教育價(jià)值的具體體現(xiàn)，也是大學(xué)生走向工作崗位所必備的素質(zhì)。陳建功先生指出：數(shù)學(xué)具有邏輯推理的教育價(jià)值，稱之為論理的價(jià)值，忽視數(shù)學(xué)教育論理性的原則，無異于數(shù)學(xué)教育的自殺[1]。我們從中不難看出，在大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)當(dāng)十分重視學(xué)生的邏輯推理能力。本文之所以在這里重提數(shù)學(xué)推理的教育價(jià)值，就是由于數(shù)學(xué)具有這種特殊性。數(shù)學(xué)思維可以概括為三個(gè)基本范疇：?jiǎn)栴}解決的技能、表征技能和推理技能[16]。然而在實(shí)際教學(xué)中，教師往往將教學(xué)重點(diǎn)放在數(shù)學(xué)結(jié)論的推理上，而忽略數(shù)學(xué)思維的前兩個(gè)技能；更有甚者，有的教師將教學(xué)的重點(diǎn)放在結(jié)論的應(yīng)用和做題的技巧上，這無異于讓學(xué)生‘丟了西瓜，撿了芝麻’。英國(guó)著名的管理學(xué)大師查爾斯?漢迪在其名著《思想者》中指出：“好的教師只管講故事、提問題，而尋找答案則是學(xué)生自己應(yīng)該做的事情。教師只能指點(diǎn)方向，給出建議?！盵19]

“心理的原則”是數(shù)學(xué)教育的第三個(gè)原則。大學(xué)的數(shù)學(xué)教育應(yīng)該站在學(xué)生的立場(chǎng)，順應(yīng)其心理發(fā)展，才能滿足他們的真實(shí)感覺。不注重‘心理原則’的教學(xué)方式是沒有教育價(jià)值的。多數(shù)認(rèn)知心理學(xué)家和數(shù)學(xué)教育家都認(rèn)為：知識(shí)是通過認(rèn)知主體的積極構(gòu)建而獲得的，而不僅僅是通過傳遞而實(shí)現(xiàn)的；而且知識(shí)的獲得涉及到重新構(gòu)建[17]。哈塔諾（Hatano）還發(fā)現(xiàn)無論是在科學(xué)史上還是認(rèn)知過程中對(duì)觀念的變化尤其值得關(guān)注，這也許因?yàn)榛居^念的變化可能是最激進(jìn)的智力重構(gòu)[9]12-16。由此可見，學(xué)生獲得知識(shí)和其自身知識(shí)結(jié)構(gòu)以及學(xué)生認(rèn)知事物的基本觀念有著重要的關(guān)系?；菊J(rèn)知觀念決定知識(shí)重組的結(jié)構(gòu)和獲得知識(shí)的效率。而學(xué)生一定時(shí)期的認(rèn)知心理決定著他們此時(shí)認(rèn)識(shí)事物的基本觀念，因此在大學(xué)教學(xué)中也應(yīng)該順應(yīng)學(xué)生的心理發(fā)展。在現(xiàn)實(shí)教育體制下，剛剛步入大學(xué)校園的新生，從心理上來說，往往還沒有擺脫高中階段的心理結(jié)構(gòu)。說得更直接一點(diǎn)，我國(guó)的高中教育是高考導(dǎo)向的教學(xué)方式，學(xué)生的學(xué)習(xí)心理、學(xué)習(xí)方式、生活方式、知識(shí)結(jié)構(gòu)都是為高考這個(gè)目標(biāo)服務(wù)的，這種教學(xué)模式的直接后果就是學(xué)生的動(dòng)手能力、思維的遷移能力較差。然而，大學(xué)教育是素質(zhì)導(dǎo)向的教學(xué)方式，這種方式以提高學(xué)生的個(gè)人技能、展現(xiàn)學(xué)生個(gè)性為目的，讓學(xué)生在大學(xué)的校園里能夠蓬勃發(fā)展、茁壯成長(zhǎng)，將來成為對(duì)社會(huì)和國(guó)家有用的人才。由此可見，中學(xué)教育和大學(xué)教育在這個(gè)層面上不具有連續(xù)性，而這種斷層使得剛剛步入大學(xué)校園的新生無所適從，需用一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)段來磨平這兩種心理的鴻溝。這樣就要求大學(xué)教師在教學(xué)中要注意學(xué)生的心理變化和知識(shí)結(jié)構(gòu)，在教學(xué)中考慮學(xué)生的心理發(fā)育階段和對(duì)大學(xué)數(shù)學(xué)的接受能力，用合理的方式來揭示深?yuàn)W的、有趣的數(shù)學(xué)思想。

這三個(gè)原則是統(tǒng)一的，而不是對(duì)立的。大學(xué)里的數(shù)學(xué)教師應(yīng)該讓學(xué)生感到數(shù)學(xué)是來自生活、生產(chǎn)，易于理解且具有使用價(jià)值，然后再向理論的層面深入。“心理性和實(shí)用性應(yīng)該是論理性的向?qū)А盵1]。數(shù)學(xué)教育應(yīng)該是使學(xué)生知道數(shù)學(xué)的發(fā)展，這里的發(fā)展包含兩個(gè)方面：一個(gè)是來自客觀世界，另一個(gè)是數(shù)學(xué)自身的發(fā)展。在數(shù)學(xué)教學(xué)過程中切不可將理論和應(yīng)用割裂，然后再將理論應(yīng)用到實(shí)際，這樣的教學(xué)方式使學(xué)生只能生硬地接受所學(xué)的內(nèi)容，其結(jié)果必然是喪失學(xué)習(xí)的興趣。恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式應(yīng)該是把數(shù)學(xué)的概念和方法應(yīng)用于實(shí)際問題的分析和解決，這樣學(xué)生自然會(huì)產(chǎn)生索取理論和知識(shí)的欲望，使學(xué)生能夠主動(dòng)地學(xué)習(xí)。

進(jìn)入二十一世紀(jì)以后，人類對(duì)許多事物的看法都在發(fā)生著潛移默化的變化，物理、天文、化學(xué)等科學(xué)已經(jīng)取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，目前最為復(fù)雜的生命現(xiàn)象也受到了人們的廣泛關(guān)注，這些科學(xué)的進(jìn)展對(duì)數(shù)學(xué)提出了更大的挑戰(zhàn)，同時(shí)對(duì)數(shù)學(xué)教育也提出了更高的要求。在當(dāng)今這個(gè)高速發(fā)展的時(shí)代，學(xué)生未來要成長(zhǎng)為對(duì)社會(huì)和國(guó)家有意義的工作者，必須具備理解自然和洞察社會(huì)的能力，這就是數(shù)學(xué)教育要培養(yǎng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展和通識(shí)教育[13]25-28。所以必須讓學(xué)生養(yǎng)成有利于這種能力發(fā)展的思想和習(xí)慣，這就是所謂的教育。數(shù)學(xué)對(duì)于學(xué)生是必需的知識(shí)，無論在思想上還是在方法上都是十分有用的工具。不但如此，理解和分析數(shù)量與空間的關(guān)系也是數(shù)學(xué)的特征，因此這是數(shù)學(xué)教育特有的任務(wù)。從廣義來講就是讓學(xué)生能夠?qū)?shù)學(xué)有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，了解數(shù)學(xué)文化發(fā)展的規(guī)律，了解什么是數(shù)學(xué)的嚴(yán)格性和邏輯性及其所追求的目標(biāo)，了解數(shù)學(xué)思想和數(shù)學(xué)方法的具體的呈現(xiàn)方式，了解數(shù)學(xué)的來龍去脈[10]5-6。

數(shù)學(xué)教育的目的是培養(yǎng)學(xué)生能夠理解自然和洞察社會(huì)的能力，以及培養(yǎng)對(duì)這種能力所不可或缺的習(xí)慣，使學(xué)生可持續(xù)發(fā)展，用健全的心智來迎接未來社會(huì)的挑戰(zhàn)。所以對(duì)于那些與養(yǎng)成這種能力無關(guān)的事情、方法、練習(xí)等等必須置于數(shù)學(xué)教學(xué)之外。用具體的事實(shí)、實(shí)際問題抓住數(shù)學(xué)的概念、方法、原理是大學(xué)數(shù)學(xué)教育的全部，是重點(diǎn)，是根本，是教師在教學(xué)中應(yīng)該努力的方向。

二、融合各科數(shù)學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生數(shù)學(xué)能力

數(shù)學(xué)的本質(zhì)在于其實(shí)踐性，不是計(jì)算技巧和數(shù)學(xué)方法的簡(jiǎn)單堆積；從自然現(xiàn)象或社會(huì)現(xiàn)象，去發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)的本質(zhì)，從實(shí)踐中認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)的法則。無論從數(shù)學(xué)的起源還是去向，數(shù)學(xué)都是一個(gè)有機(jī)整體。事實(shí)上，歐幾里德的《幾何原本》十三卷中，有三卷是算術(shù)；牛頓全集中的數(shù)學(xué)和物理也是融會(huì)貫通的。數(shù)學(xué)發(fā)展到一定時(shí)期，許多學(xué)者將數(shù)學(xué)分科，認(rèn)為各有各的方法，各科從理論上展開頗有價(jià)值和興趣。數(shù)學(xué)不僅在學(xué)術(shù)上分了科，且在教學(xué)上也按分科教學(xué)，使各科陷入割裂的局面。事實(shí)上，對(duì)于數(shù)學(xué)分科教學(xué)的弊端早有學(xué)者提出，其中最為著名的就是法國(guó)的布爾巴基學(xué)派，他們提出數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)主義的理念，在這一理念的指導(dǎo)下，《數(shù)學(xué)原本》誕生了，這本7000多頁的書是有史以來最大的數(shù)學(xué)巨著。

在我國(guó)數(shù)學(xué)教育仍然采用分科教學(xué)的模式，然而分科教學(xué)有著諸多的弊端，下面就這個(gè)問題加以討論，并且給出在當(dāng)前條件下如何在教學(xué)中克服分科教學(xué)產(chǎn)生的不利影響。

1.分科教學(xué)模式的不利影響

數(shù)學(xué)分科教學(xué)具有那些不利影響呢？下面我們就來討論之。

第一，分科教學(xué)模式在某種程度上不符合前面提到的教學(xué)原則。首先在一定程度上不符合陳建功先生提出的‘實(shí)用性原則’。前面我們談到，數(shù)學(xué)來源于實(shí)踐，應(yīng)用于實(shí)踐，為解決各種實(shí)際問題而促使科學(xué)家不斷地在數(shù)學(xué)方法上創(chuàng)新，是數(shù)學(xué)發(fā)展不竭動(dòng)力。數(shù)學(xué)應(yīng)用分為兩個(gè)方面，一個(gè)解決工程技術(shù)中的問題，另一個(gè)是理論方面的應(yīng)用。要使學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)產(chǎn)生興趣一個(gè)重要的因素就是其在實(shí)際中的應(yīng)用。然而分科教學(xué)會(huì)使教師不自覺地追求數(shù)學(xué)本身的完美而忽略數(shù)學(xué)自身存在的意義。另外，分科教學(xué)使得教科書在編寫上盡力使該科目自成體系，突出本學(xué)科的作用，忽略與其他學(xué)科的聯(lián)系，限制了學(xué)生思維的發(fā)展。再加上我國(guó)的數(shù)學(xué)教師自身在讀書期間往往過分重視邏輯推理方面的修養(yǎng)，而其所掌握的數(shù)學(xué)在解決實(shí)際問題方面的案例少之又少，所以在教學(xué)過程中往往將數(shù)學(xué)的應(yīng)用放在一個(gè)次要的地位，這就更加重了分科教學(xué)給教學(xué)結(jié)果帶來的不利影響。其次，分科教學(xué)在一定程度上也不符合數(shù)學(xué)教學(xué)的‘心理的原則’。大學(xué)生已經(jīng)步入成年，其思維可以分析和綜合已知的信息得出自己的結(jié)論，然而分科教學(xué)使得學(xué)生被迫直線思考，斷裂和其他知識(shí)的聯(lián)系。一個(gè)典型現(xiàn)象就是學(xué)生只會(huì)利用現(xiàn)學(xué)的數(shù)學(xué)方法來做課后的題目，而不會(huì)思考其他的方法。

第二，分科教學(xué)在一定程度上削弱了數(shù)學(xué)教育的教學(xué)目的。數(shù)學(xué)教育的教學(xué)目的，從大的方面講是培養(yǎng)學(xué)生理解自然和洞察社會(huì)的能力；具體而言是培養(yǎng)學(xué)生具有分析和理解“數(shù)量與空間”的能力。數(shù)學(xué)作為一門最為古老的科學(xué)，無論其如何發(fā)展，如何蔓延都有其自身的研究方法和研究目標(biāo)，就其本身而言應(yīng)該是一個(gè)整體。然而分科教學(xué)削弱了數(shù)學(xué)的這種整體性，致使學(xué)生每次只能從一個(gè)側(cè)面來理解數(shù)學(xué)。從系統(tǒng)的角度來看，這種教學(xué)方法無法使學(xué)生全面地理解數(shù)學(xué)的整體面貌，只能片面或者是分塊地理解數(shù)學(xué)的結(jié)構(gòu)，其結(jié)果必然是削弱學(xué)生分析和理解“數(shù)量與空間”的能力，無法達(dá)到數(shù)學(xué)教學(xué)的目的。

第三，分科教學(xué)不利于學(xué)生將來從事科學(xué)研究工作。

在當(dāng)今科學(xué)突飛猛進(jìn)的時(shí)代，數(shù)學(xué)作為科學(xué)的語言和工具，對(duì)各個(gè)學(xué)科的發(fā)展起著重要的作用。數(shù)學(xué)不僅為其他科學(xué)的發(fā)展起到了工具的作用，同時(shí)其他科學(xué)的進(jìn)展也給數(shù)學(xué)的研究不斷提出新的挑戰(zhàn)。這就是說，數(shù)學(xué)與其他科學(xué)的發(fā)展是相輔相承的，其他科學(xué)中有數(shù)學(xué)，數(shù)學(xué)中也是有其他科學(xué)的內(nèi)容，這樣的數(shù)學(xué)才是有血有肉的。所以在科學(xué)研究中，用數(shù)學(xué)作為工具或者武器的時(shí)候，常常需要數(shù)學(xué)的全般知識(shí)。如果學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中已經(jīng)理解并且掌握了數(shù)學(xué)的統(tǒng)一性，將來在走向科研工作崗位時(shí)必然對(duì)數(shù)學(xué)用的得心應(yīng)手，方便快捷。例如在經(jīng)濟(jì)學(xué)中，幾乎我們所知道的數(shù)學(xué)知識(shí)都有應(yīng)用，這方面大家可以參閱《新帕爾格雷夫經(jīng)濟(jì)學(xué)大辭典》[3]。再如在生物信息學(xué)中，數(shù)學(xué)更是表現(xiàn)的淋漓盡致，不僅古典數(shù)學(xué)，就連近年來興起的隱馬氏模型、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)、小波分析、信息熵論都在生物信息中發(fā)揮著重要的作用[4]。

2.綜合數(shù)學(xué)的教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)

綜合數(shù)學(xué)是相對(duì)分科數(shù)學(xué)而言的。綜合數(shù)學(xué)將數(shù)學(xué)看作一個(gè)有機(jī)的整體，從統(tǒng)一的原則來看待數(shù)學(xué)。很多學(xué)者認(rèn)為可以將函數(shù)的概念用作統(tǒng)一的原則。著名的德國(guó)數(shù)學(xué)家克萊因就曾說過：以函數(shù)概念做中心，將它作為一切數(shù)學(xué)的核心，有計(jì)劃的集中，就得綜合的數(shù)學(xué)。他還認(rèn)為：“在幾何學(xué)形式的函數(shù)概念，是數(shù)學(xué)教育的魂魄”[1]。從大的方面講，有人提出用代數(shù)的思維來貫穿數(shù)學(xué)的整體，同時(shí)將這種代數(shù)的思維延伸到幾何和概率等領(lǐng)域[16]8-1，使數(shù)學(xué)各科不再是支離破碎片斷和沒有意義的符號(hào)，提倡“各種觀點(diǎn)的綜合和關(guān)聯(lián)”，最終達(dá)到成熟的程度[18]。

綜合數(shù)學(xué)的教學(xué)模式就是將數(shù)學(xué)作為一個(gè)有機(jī)的整體呈現(xiàn)給學(xué)生，使學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)有一個(gè)整體全面的了解，而不是將數(shù)學(xué)按照分科教學(xué)的模式傳授給學(xué)生。綜合數(shù)學(xué)的教學(xué)模式有如下的優(yōu)點(diǎn)：

第一，避免學(xué)生片面地理解數(shù)學(xué)，使其更加系統(tǒng)地掌握數(shù)學(xué)體系。分科教學(xué)的模式導(dǎo)致學(xué)生只有在學(xué)完各個(gè)分支，且對(duì)數(shù)學(xué)的理解達(dá)到一定程度之后，才能領(lǐng)悟到數(shù)學(xué)的本來面目。

第二，綜合數(shù)學(xué)的教學(xué)模式要求以學(xué)生為核心，教師與學(xué)生共同參與，合作學(xué)習(xí)。這種教學(xué)模式注重過程學(xué)習(xí)，是開放式的教學(xué)[8]78-81。同時(shí)還可以避免學(xué)習(xí)相同的內(nèi)容，達(dá)到事半功倍之效。

第三，能夠“愛護(hù)和保護(hù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性”[7]35-37。相對(duì)于分科數(shù)學(xué)教學(xué)注重抽象訓(xùn)練來說，綜合數(shù)學(xué)的教學(xué)模式更注重發(fā)生在“真實(shí)的情景”之中的直觀教學(xué)，注重?cái)?shù)學(xué)與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合。在具體的數(shù)學(xué)教育教學(xué)實(shí)踐中，更致力于數(shù)學(xué)邏輯推理和演繹推理，以本質(zhì)的、真實(shí)的和現(xiàn)實(shí)的問題為基礎(chǔ)，建立數(shù)學(xué)模型或模式的直觀[12]7-10。

第四，符合數(shù)學(xué)教學(xué)的“三個(gè)原則”，即“實(shí)用性原則，論理的原則和心理的原則”。綜合數(shù)學(xué)首先肯定數(shù)學(xué)的產(chǎn)生與歸宿是其實(shí)踐性，即數(shù)學(xué)來自實(shí)踐，用于實(shí)踐。這種模式下，可以使學(xué)生快速理解所學(xué)內(nèi)容的來龍去脈，自然地將所學(xué)的理論應(yīng)用于實(shí)踐，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，縮短學(xué)習(xí)與應(yīng)用的時(shí)間間隔。綜合數(shù)學(xué)的教學(xué)模式還可以提高學(xué)生的推理能力，擴(kuò)大學(xué)生的思維空間，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。另外，綜合數(shù)學(xué)的教學(xué)模式也符合學(xué)生的認(rèn)知觀念，即符合“心理的原則”。綜合數(shù)學(xué)的教學(xué)模式使學(xué)生全面系統(tǒng)地理解整個(gè)數(shù)學(xué)，呈現(xiàn)在學(xué)生面前的是一個(gè)完整的科學(xué)體系；而分科教學(xué)割裂學(xué)生的認(rèn)知習(xí)慣，使學(xué)生被迫片面地理解數(shù)學(xué)，增加了數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)難度。

第五，有利于學(xué)生未來的科研工作。在科學(xué)的研究當(dāng)中，數(shù)學(xué)是一種不可或缺的工具，往往需要多科數(shù)學(xué)知識(shí)，如果學(xué)生事先對(duì)數(shù)學(xué)整體有了全般的理解、有了統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，工作起來就方便多了。

陳建功先生還指出“代數(shù)學(xué)中不用幾何，幾何學(xué)中不用代數(shù)、三角，如是獨(dú)立門戶，究有何益！”，他認(rèn)為綜合數(shù)學(xué)的教學(xué)模式不但可以使學(xué)生避免重復(fù)學(xué)習(xí)相同的內(nèi)容，學(xué)習(xí)省時(shí)省力，而且可以使學(xué)生自然地理解生動(dòng)的數(shù)學(xué)體系[1]。這可能是綜合數(shù)學(xué)教學(xué)模式的最大優(yōu)點(diǎn)。

三、漸進(jìn)融合各科數(shù)學(xué)知識(shí)是提高學(xué)生數(shù)學(xué)修養(yǎng)的有效途徑

數(shù)學(xué)分科教學(xué)是現(xiàn)今高等院校采用的主要模式。在分科教學(xué)中，教師往往只是重視所授課程的內(nèi)容，不自覺地忽略它與其他相關(guān)課程的聯(lián)系，誤導(dǎo)學(xué)生以為數(shù)學(xué)處于各科分割的情形。前面我們已經(jīng)分析，綜合數(shù)學(xué)的教學(xué)模式有諸多好處，那么現(xiàn)今教育是否可以采用這種模式呢？然而由于分科教學(xué)由來已久，且和數(shù)學(xué)分科研究有著天然的歷史淵源，在當(dāng)今的高等教育中占據(jù)統(tǒng)治地位，所以要直接改為綜合數(shù)學(xué)教學(xué)模式不是很現(xiàn)實(shí)。首先，綜合數(shù)學(xué)教學(xué)模式目前沒有成熟的教學(xué)體系和教科書，有待進(jìn)一步研究和開發(fā)；另外，教學(xué)模式的改變必然給教育結(jié)構(gòu)和教師提出新的挑戰(zhàn)，勢(shì)必帶來一定的阻力。那么在現(xiàn)有的教學(xué)模式條件下，該如何降低分科教學(xué)不利影響，突顯綜合數(shù)學(xué)教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)呢？現(xiàn)在我們提出一種折中的辦法，那就是“漸進(jìn)融合各科數(shù)學(xué)知識(shí)”以便提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。下面內(nèi)容將詳細(xì)討論這一教學(xué)思路，并以一個(gè)數(shù)學(xué)例子加以說明。

漸進(jìn)融合各科數(shù)學(xué)知識(shí)就是在分科教學(xué)條件下，隨著學(xué)生學(xué)習(xí)各門數(shù)學(xué)知識(shí)，任課教師要有目的地加強(qiáng)所教課程與學(xué)生已學(xué)課程的聯(lián)系，有意在教學(xué)內(nèi)容上突出數(shù)學(xué)的整體性，突出數(shù)學(xué)的實(shí)用性。這也是著名幾何大師克萊因所提倡的“多學(xué)實(shí)際之例，熟練空間的知識(shí)和數(shù)學(xué)計(jì)算”[1]。

在教學(xué)中要融合各科數(shù)學(xué)知識(shí)，有以下幾個(gè)要點(diǎn)：

第一，教師的教育理念、數(shù)學(xué)修養(yǎng)是至關(guān)重要的[11]。不僅要求教師對(duì)所授課程有充分掌握，更需要教師對(duì)數(shù)學(xué)的體系及各門課程有全面的認(rèn)識(shí)和理解，否則無法達(dá)到讓學(xué)生融合各科數(shù)學(xué)知識(shí)、提高數(shù)學(xué)能力的目的?？梢钥闯?，該教學(xué)模式對(duì)教師提出較高的要求，要求教師對(duì)各門數(shù)學(xué)知識(shí)有很好的理解，要有不斷學(xué)習(xí)、勤于思考的習(xí)慣，不僅要不斷地去學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)中的新理論和新方法，關(guān)注本學(xué)科的研究和進(jìn)展，同時(shí)也要關(guān)心其他學(xué)科的進(jìn)展。

第二，在教學(xué)中加強(qiáng)幾何直觀對(duì)教學(xué)的積極作用。直觀是思維的基礎(chǔ)，抽象思維是建立在大量直觀的基礎(chǔ)之上的。在數(shù)學(xué)教育中，幾何直觀扮演著重要的角色，常常起到啟發(fā)學(xué)生思考的作用，是將學(xué)生引向深層次思維的鑰匙。很多抽象的定義、定理、等式、不等式都有著明確的幾何意義，如果引導(dǎo)學(xué)生能夠通過思考建立幾何直觀，無論是對(duì)知識(shí)的理解還是對(duì)知識(shí)的應(yīng)用都有事半功倍的效果。因此，幾何直觀不僅提高學(xué)生的邏輯推理能力，還提高學(xué)生的應(yīng)用能力。

第三，在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力和勤于思考的習(xí)慣。分科教學(xué)往往割裂數(shù)學(xué)的各門知識(shí)。在學(xué)生的頭腦中，數(shù)學(xué)的各門知識(shí)總處于割據(jù)的狀態(tài)，沒有一個(gè)統(tǒng)一的形式。為了改變這一狀態(tài)，我認(rèn)為應(yīng)該加強(qiáng)學(xué)生所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力和培養(yǎng)學(xué)生勤于思考的習(xí)慣。對(duì)知識(shí)的應(yīng)用不只包含課后練習(xí)，還要能夠解決實(shí)際問題。這樣的問題沒有既成的方法，需要對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，學(xué)生必須深入思考、反復(fù)試驗(yàn)才可能得到比較理想的解決方法。

第四，在教學(xué)中注重?cái)?shù)學(xué)的整體性。分科破壞了數(shù)學(xué)的整體性，削弱了學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)整體性的認(rèn)識(shí)，從而削弱了學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的理解和應(yīng)用，所以應(yīng)該在教學(xué)中重視學(xué)生數(shù)學(xué)整體性的培養(yǎng)。如同第一條所述，這就要求教師首先對(duì)數(shù)學(xué)的理解比較深刻，對(duì)數(shù)學(xué)有著全局的把握，而且在平時(shí)也要加強(qiáng)這方面的思考。

第五，建議數(shù)學(xué)教師要注重計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用，最好能夠熟練掌握一種以上計(jì)算機(jī)編程語言和計(jì)算軟件的應(yīng)用。由于計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，很多以前無法解決的數(shù)學(xué)應(yīng)用問題得到了解答[5]，或者為很多問題的解決帶來了希望，在數(shù)學(xué)教育領(lǐng)域也不例外，它對(duì)教育技術(shù)提高的作用是不可估量的。在我們提出的教學(xué)模式中提倡要十分重視計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，因?yàn)橛?jì)算機(jī)不僅可以將數(shù)學(xué)可視化，變得更為直觀，而且方便了數(shù)學(xué)思維和方法的模擬操作，能夠增強(qiáng)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的理解水平和應(yīng)用能力。在教學(xué)實(shí)踐中，必須考慮到二者結(jié)合可能出現(xiàn)的問題與風(fēng)險(xiǎn)，以保證對(duì)教學(xué)過程起到促進(jìn)作用，有利于師生的教與學(xué)[6]89-92。

結(jié)論和未來研究

目前的高等院校數(shù)學(xué)教育分科教學(xué)的現(xiàn)狀，在一定程度上是使學(xué)生喪失對(duì)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，降低學(xué)生分析問題和解決問題能力的原因。本文分析了高等院校數(shù)學(xué)教育的原則和目的，指出數(shù)學(xué)分科教學(xué)對(duì)數(shù)學(xué)教育的不利影響和綜合數(shù)學(xué)教學(xué)模式的積極作用，并提出在當(dāng)今條件下，采用“漸進(jìn)融合各科數(shù)學(xué)知識(shí)”的教學(xué)思路可以避免分科教學(xué)的不利影響，提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣和學(xué)習(xí)效率。

大學(xué)數(shù)學(xué)教育和中學(xué)數(shù)學(xué)教育具有一定的連續(xù)性，也應(yīng)該遵循“實(shí)用性原則、論理的原則和心理的原則”，其教學(xué)目的是讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)能夠具有認(rèn)識(shí)自然和洞察社會(huì)的能力，以及為達(dá)到這種能力而在行動(dòng)上養(yǎng)成良好習(xí)慣。分科教學(xué)在一定程度上違反了數(shù)學(xué)教育的原則和目的，另外它還在某種程度上削弱了數(shù)學(xué)的工具作用，割裂了數(shù)學(xué)的整體性和實(shí)踐性，從而降低了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。雖然綜合數(shù)學(xué)的教學(xué)模式相對(duì)分科教學(xué)具有較大的優(yōu)勢(shì)，然而由于當(dāng)前對(duì)綜合數(shù)學(xué)教育模式缺乏系統(tǒng)的研究，沒有現(xiàn)成的教育體系和切實(shí)可行的教科書，直接在高等院校內(nèi)實(shí)行綜合教學(xué)模式有相當(dāng)?shù)睦щy。因此我們提出了在教學(xué)中漸進(jìn)融合各科數(shù)學(xué)知識(shí)的教學(xué)思路，一方面可以降低分科教學(xué)的不利影響，另一方面可以突出綜合數(shù)學(xué)教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極作用。同時(shí)我們還指出要實(shí)現(xiàn)這一教學(xué)形式需要注意的事項(xiàng)。為了更為簡(jiǎn)明地說明這一教學(xué)形式，我們還給出一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，表明在教學(xué)中融合各科數(shù)學(xué)知識(shí)不僅使問題得到解決，而且加深對(duì)概念、方法和數(shù)學(xué)思想的理解，更為關(guān)鍵的是對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)更為深刻，有利于激發(fā)了學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，提高他們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、理解數(shù)學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力。

本文提出的在教學(xué)過程中“漸進(jìn)融合各科數(shù)學(xué)知識(shí)”的教學(xué)形式，雖然從理論角度進(jìn)行了較為詳盡的分析，也舉例說明了這一教學(xué)思路的積極作用，但是由于作者并沒有采集到實(shí)際數(shù)據(jù)，使得本文略顯不足。我們希望通過實(shí)踐的摸索與檢驗(yàn)，在未來對(duì)這一教學(xué)形式作更為深入的研究和討論，探索這一教學(xué)思路對(duì)大學(xué)數(shù)學(xué)教育的影響。

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