生物信息学专业发展规划

生物信息学专业发展规划生物信息学（Bioinformatics）是在生命科学的研究中，以计算机为工具对生物数据进行储存、检索和分析的科学。它是当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一，同时也将是21世纪自然科学的核心领域之一。其研究重点主要体现在基因组学（Genomics）和蛋白质组学（Proteomics）两方面，具体说就是从核酸和蛋白质序列出发，分析序列中表达的结构功能的生物信息，而本学科从内容分类又可分为：1）收集、分析数据；2）各类数据库的建立和维护；3）研究生物大分子相关的信息。生物信息学作为一门新的学科领域，它是把基因组DNA序列信息分析作为源头，在获得蛋白质编码区的信息后进行蛋白质空间结构模拟和预测，然后依据特定蛋白质的功能进行必要的药物设计。基因组信息学，蛋白质空间结构模拟以及药物设计构成了生物信息学的3个重要组成部分。从生物信息学研究的具体内容上看，生物信息学应包括这3个主要部分：⑴新算法和统计学方法研究；⑵各类数据的分析和解释；⑶研制有效利用和管理数据新工具。生物信息学基本上只是分子生物学与信息技术（尤其是因特网技术）的结合体。生物信息学的研究材料和结果就是各种各样的生物学数据，其研究工具是计算机，研究方法包括对生物学数据的搜索（收集和筛选）、处理（编辑、整理、管理和显示）及利用（计算、模拟）。一、专业建设指导思想与基本原则深入贯彻落实科学发展观，贯彻教育思想，转变教育观念，在通识教育的基础上建立宽口径专业教育，注重交叉创新，坚持知识、能力与素质教育并重。努力建成基础扎实、专业口径宽、理工交叉、宽专结合、人文与科学交融的培养模式及相应的教学体系，为我国发展生物技术科技与产业提供强有力的人才支撑与保障。为了实现上述总的指导思想，培养具有高素质和创新精神的生物信息专业人才，将坚持六大原则，即方向性原则、增强适应性原则、科技与人文教育融合的原则、整体优化的原则、统一性与多样性原则以及因材施教的原则。二、专业培养目标本专业培养具有扎实的生命科学理论基础和计算机技术，系统的生物信息学方法和实验技能，能够适应生命科学领域与生物信息学相关产业的发展需要，在生物信息学数据的获得与挖掘、生物软件的开发与应用、生物数据库的建立与管理等方面具有交叉学科综合优势的基础研究和应用型人才。毕业生既能从事生物信息学、生物学、信息学及其相关领域的应用开发和研究工作，也可继续在国内外攻读本学科或相关专业硕士学位。三、专业学科建设现状我校于2001年成立的生物工程系（2014年更名为生命科学学院），生物信息专业于2011年获教育部批准招生，已经招收4届本专业本科生，目前在校生218人。本专业培养德、智、体、美全面发展，具有较好的分子生物学、计算机科学与技术、数学和统计学素养，掌握生物信息学基本理论和方法，立足生物信息学前沿，通过学习本学科相关基本理论知识和基本技能，并经过上机实验操作的基本训练，形成了以培养学生的“创新能力、实践能力和拓展能力”为核心，具备生物信息收集、分析、挖掘、利用等方面的基本能力，能在科研机构、高等学校、医疗医药、环境保护等相关部门与行业从事教学、科研、管理、疾病分子诊断、药物设计、生物软件开发、环境微生物监测等工作的高级科学技术人才。生物信息是郑州大学生命科学学院依据本科专业下设的三个系之一，学院现设有专业实验室：普通生物学实验室、微生物学实验室、细胞生物学实验室、遗传学实验室、生物化学实验室、植物组织培养室、细胞培养室和生物信息专业的机房等相关专业实验室，总面积15000平方米，实验教学用房总面积7000平方米，生均面积5平方米。学院的教学仪器设备总值近1600万元，生物信息专业的计算机工作站和终端机房，仪器设备总值约200万元。专业师资方面，学院目前有教职工78人。其中专任教师55人、双聘院士2人、博士生导师10人、教授18人、副教授17人；具有博士学位者50人，享受国务院特殊津贴3人，河南省学术带头人、河南省优秀党员、优秀专家4人，河南省特聘教授1人，河南省青年骨干教师7人，形成了一支高素质和高学历的团队。在当前大数据的时代背景要求下，依据郑州大学和生命科学学院的总体战略布局，紧密围绕生物信息专业建设的指导思想和办学要求，以培养在生物信息学数据的获得与挖掘、生物软件的开发与应用、生物数据库的建立与管理等方面具有交叉学科综合优势的基础研究和应用型人才为核心，在学科专业课程标准制定、支撑机构与学科建设、教学改革与人才培养方案修订、基础硬件和师资队伍建设、教学实习基地建设和学生科研训练等方面采取了一系列措施；同时认真对照本专业的建设方案与工作目标，紧贴学校实际情况与中原经济区建设的大局，想方设法创造条件，努力完成各项建设任务和工作承诺，使生物信息专业建设迈上了新的台阶。四、目前专业学科存在的突出问题（1）生命科学方面的教学资源和师资力量较为完善，可以满足目前的理论教学和实践、实验教学的要求，但计算机科学和生物信息专业的专业师资力量严重不足，大大影响本专业学生的教育质量；（2）实验教学设备不足，尤其是计算机系统，不能满足生物信息学教学和科研的需求；（3）本科生的实践教学不足，学生缺乏的科研训练较为薄弱，尤其是独立进行科学研究的能力还有待进一步加强。五、专业学科建设具体规划（一）积极推进教学改革生物信息本科专业在国内起步较晚，正处于高速发展阶段，国内各高校的培养目标和培养方案总体分为两大类型：基础研究型和应用型。前者注重培养学生的科学素养、学科理论基础，以理论研究为目标，重在为培养高端的理论人才打基础；后者以技术用于为目的，重在技术的培养，为当前的大数据的挖掘提供基本技术理论，核心是技术应用。我院的生物信息专业起步较晚，至今才培养一届本科生毕业生。参照国内先进高校的办学经验，有针对性地采取了3条改革措施：1、合理修订和完善人才培养方案。通过4年人才培养经验总结，在广泛调研的基础上，经过郑州大学生命科学学院专业建设工作领导小组论证和郑州大学教学指导委员会批准，2015年修订了生物技术专业的人才培养方案及教学计划。2、大力加强教学团队建设。通过政策导向和经费投入，调动教师参与教学团队建设的积极性，努力推动建成“普通生物学”、“计算机技术与应用”、“基因组学分析”和“药物信息学”等四个教学团队。争取各个团队在教材编写、教学改革项目申请与实施、精品课建设、MOOC建设、教学成果、学生考研训练、实践与实习等方面团结协作，形成各种的教学特色团体，充分利用现有的教学资源，整体提升本科教学质量。3、推进实验教学和实践教学改革。在实验教学方面，争取为每一门理论课程，尤其是计算机和生物信息方面需要编程实践的课程，配备了专门的实验设备进行实验教学，实行理论教学和实验教学一体化，“以理论带动实验，在实验中理解理论”，最后形成理论与技术的有机结合，为实践教学奠定基础技能和理论准备。在实践教学方面，利用学院的资源优势，和各个制药企业、测序分析公司、研究院所等单位进行联合，利用暑假选送2-3年级的部分本科生进场实践，主要在生物信息学数据的获得与挖掘、生物信息软件的开发与应用、生物数据库的建立与管理等方面进行基本的技术训练。（二）进一步改善办学条件为了加强生物信息专业的实验教学，并为学生生产实践创造条件，我院在改善生物信息专业办学条件等方面将采取以下措施：1、大力加强生物信息学实验教学建设。一是重点投入，高标准建设符合现代生物信息发展需要生物信息分析实验中心，建设成可满足现有所有生物信息本科学生上机实验要求的中型计算机系统和相关的软件系统，可实现基因组数据的分析、数据库管理、药物核心结构设计等方面，目前该项目已经设计招标完成，实验室正在建设，很快就会投入使用，届时，所有生物信息本科生都可以第一时间在该工作站中完成大数据的运算等工作。二是完善教学实验中心配套管理运行机制和网络化管理机制，中心实现电子化和网络化教学模式。2、拓展生物信息专业教学实习及服务功能。一方面，充分利用省级和校级重点学科和重点实验室等科研实验室作为生物信息专业学生的教学实习基地，另一方面，积极与校外科研院所、大型企业共建产学研基地。3、丰富生物技术图书文献资源库。我校是综合性大学，生物学、医学、计算机科学和信息科学等学科方向每年采购大量的书籍，看满足生物信息学的学科交叉的需要。同时，我院还将为学生建设生物学资料阅览室，购买大量原版优秀生物学教材，为学生提供一个生物学的图书文献资料源。4、加大经费投入力度。我院对生物信息专业的教学经费投入力度将逐年加大，同时，将不断完善教学实验、科研训练、野外实习、企业实践和毕业实习等教学活动的设施和条件，进一步为学生提供良好的学习条件。（三）加快师资队伍建设建设一支“素质高、业务强、结构合理”的师资队伍是保证生物信息专业人才培养的根本，我们采取的主要措施是：1、加大人才引进力度。生物信息系在学院的支持下，已从英国、荷兰、法国等国家和地区引进多名高层次人才和优秀青年教师。现在他们已经成为各学科教学和科研的带头人和学术骨干，并在生物信息专业的学生培养中发挥了重要作用。近3年，根据我院学科建设与发展需要，计划进一步引进海外高层次人次和优秀青年学者4-5人。2、加快青年教师培养。一是在政策、经费上鼓励和支持教师通过出国进修、国内脱产培训、在职攻读博士学位以及参加国内外学术活动等途径提高业务能力和教学水平。二是制定和实施人才激励导向政策，积极组织教师申报学术带头人和学术骨干的遴选、优秀教师和教学质量标兵的评选，优化教学质量评价制度、教学科研成果奖励制度等工作，以调动教师特别是青年教师的科研和教学积极性。3、加强教学团队建设。针对以往教学组织上的不足，鼓励设立课程小组，实行首席教师制，安排学术积累深厚和教学经验丰富的教师作为各课程建设的负责人，并指导和带动青年教师参与课程教学研究和教学改革实践；邀请校内外生命科学领域的长江学者、国家杰出青年基金获得者、教育部新世纪优秀人才等知名专家教授，为生物信息专业学生开设专题讲座或学术报告会；邀请生物信息相关企业主要负责人为学生开设创业实践课或创业报告会。近期拟邀请世界著名大学——荷兰的荷兰马斯特里赫特大学的教授来我院讲学。（四）强化学生早期科研训练坚实的科学研究是培养创新型、高素质人才的有力保障。为此，生物信息专业将进一步采取的以下措施：1、加强科学研究带动学生科研训练。近5年来（2011-2015），我院承担多项国家自然科学基金、国家863、973等重大科技项目。强有力的科研队伍及充足的科研项目和经费，为高层次生物技术基础研究人才的培养及学生科研训练提供了优越的条件。同时，我院进一步要求教师把相关科学研究与实践教学相结合，为培养研究型人才提供宝贵的教学资源。2、投入专项经费支持学生早期科研训练。由国家、学校、学院共同资助，通过申请立项，支持生物信息专业学生进行为期1-2年的科研能力训练，并由有丰富科研积累、承担国家和省部级科研项目的教师担任学生早期科研训练的指导教师，使学生的课程学习和科研训练有机结合起来，科研素质得到全面发展和提高。3、营造学术氛围促进科研训练。我院每年邀请大量国内外著名学者和企业人士为学生开设讲座或举办学术报告会，大大开阔了生物信息专业学生的视野，有利于学生及时了解到学科前沿、发展动态及市场前景，提高了他们对生物技术的认识、兴趣和学习动力。我系曾邀请华中科技大学生命科学学院的薛宇教授来我系讲学。以后计划每年的4-5月份召开河南省生物信息学教学与科研的研讨会，邀请国内知名专家和我省生物信息方面的专家进行学术交流。