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生物信息学技术范文1
【摘要】
目的 应用生物信息学分析软件预测分析结核分支杆菌ESAT-6基因及相关蛋白的特性。方法 应用NCBI、Expasy等在线生物信息学网站及DNAstar、Rasmol等软件包分析ESAT-6并进行同源比对；预测二级、三级结构，以及预测主要抗原表位等。结果 结核分支杆菌重组抗原ESAT-6与已发表氨基酸序列同源性为90%。预测该蛋白分子质量约为9885.7Da，PI为4.6，4个抗原表位，其结构域位于56-87位。结论 生物信息学技术在结核分支杆菌ESAT-6重组抗原研究中有一定的理论和应用价值。
【关键词】 生物信息学；结核分支杆菌；ESAT-6；重组抗原
Abstract: Objective To predict the structure and function of recombinant antigen ESAT-6 of Mycobacterium tuberculosis using bioinformatics method. Methods By online analysis at bioinformatics websites such as NCBInibi.nlm.nih.gov/)and Expasy (cn.expasy. org/)， and employing software packages such as DNAstar and Rasmol to do multi-sequence homological alignment， secondary structure and tertiary structure，antigenic epitope analysis，etc. Results Compared with the amino acid sequence of ESAT-6 of Mycobacterium tuberculosis published ， the homologies was 90%. Analysis of the predicted protein indicated a molecular mass of 9885.7 KDa， PI was 4.6， function sites and four antigen pitope were found. Conclusion Bioinformatic is valuable to the study ESAT-6 of Mycobacterium tuberculosis.
Key words：bioinformatics； mycobacterium tuberculosis；ESAT-6；recombinant protein
生物信息学是在生命科学的研究中， 以计算机为工具对生物信息进行储存、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， 同时也是21 世纪包括临床医学在内的自然科学的核心领域之一。对于感染性疾病中病原体、生物传播媒介、宿主的整体基因信息分析， 抗感染药物的设计， 耐药机制的阐明， 疫苗的研发、个体化的预防策略等均有着日益重要的作用［1］。本文通过生物信息学方法对本室已获得的ESAT- 6( 6KDa Early Secretory Antigenic Target)基因进行进一步预测分析，希望从中尽可能多地搜索和了解该基因的特性及相关蛋白的结构与功能的信息，以便为结核病防治筛选新的诊断抗原分子，为实验研究和应用前景分析提供信息。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 ESAT-6 DNA序列
全长基因序列为本实验室从结核分支杆菌标准菌株H37Rv中通过PCR方法获得并亚克隆于pGEM-T中，经BamH I、Xohl I双酶切初步鉴定为阳性克隆菌株送往上海生物工程公司进行核苷酸测序。将克隆基因测序结果输入DNAStar /EditSeq，查找开放阅读框，并对其所编码的氨基酸序列用DNAStar /Protean软件进行分析。
1.1.2 分析软件
DNAStar（V5.01），下载网址：dnastar.com； RasMoL Windows2.7.3，下载网址：Berns tein-plus-so ns. Com/ software/ RasMol-2.7.3/。
1.2 方法
通过NCBI网站(ncbi.nlm.nih.gov/)ORF finder 以及Prot Param（ca.expasy.org/tools/protparam/html）对序列与GenBank中的序列进行在线比对、确定其完整编码序列并预测蛋白质理化性质。通过蛋白质分析专家系统Expasy（ca.expasy.org/）所提供的蛋白质组学和序列在线分析工具：PredictProtein (http:cubic.bioc. columbia. edu/predi ctprotein/)预测氨基酸序列的跨膜区和二级结构；通过SMART（http: //smart. embl-heidelberg.de/smart/show_motifs.pl）预测其结构域；通过Mobyle (mobyle. pasteur.fr/cgi-bin/portal. py?form= psort)进行亚细胞定位；利用SWISS-MODEL（swissmodel.expasy.org/）进行二级三级结构的预测分析，用Rasmol软件包中的三维分子视屏显示。
2 结果
2.1 ESAT-6核苷酸及编码的氨基酸序列及理化特性
ESAT-6基因序列由288个bp组成，编码95个氨基酸，氨基酸序列为：
MTEQQWNFAGIEAAASAIQGNVTSIHSLLDEG
KQSLTKLAAAWGGSGSEAYQGVQQKWDATATELN
NALQNLARTISEAGQAMASTEGNVAGMFA。用DNAStar软件及ExPASy Protemics Server protparam 预测氨基酸序列的分子质量、等电点、稳定性指数等。综合二者结果如下：ESAT-6分子质量单位为9885.7KDa，理论等电点为4.6，碱性氨基酸残基（Arg+Lys）百分比为4.3%，酸性氨基酸残基（Asp+Glu）百分比为9.5%，在哺乳动物、酵母、大肠埃希菌中的半衰期分别为30h（体外）、＞20h（体内）和＞10h（体内），不稳定指数为53.37，脂溶性指数为69.05，两亲性指数为-0.359。
2.2 ESAT-6氨基酸序列的同源性分析
与NCBI/GenBank上发表的ESAT-6（GenBank序列号：pdb|1WA8|B）氨基酸序列进行比较分析，结果发现同源性为90%（图1）。
2.3 ESAT-6二级结构预测
用DNAStar /Protean分析重组蛋白特性及二级结构见图2(封3)。结果显示ESAT-6的二级结构中含有较多的α-螺旋结构（占78%），β-片层、转角（Turn）、无规则卷曲（Coil）依次为1%、5%和16%。
2.4 ESAT-6的跨膜区域、结构域预测及亚细胞定位
跨膜区域如图3所示（封3），该蛋白位于细胞外，说明为分泌性蛋白。SMART预测结果显示ESAT-6的结构域位于56-87位（QKWDATATELNNALQNLARTISEAGQAMASTE）。存在于细胞核的可能性为26.1%，在线粒体上存在的可能性为39.1%，在胞浆的可能性为34.8%。
2.5 ESAT-6的亲水性及疏水性分析
根据ProtScale软件预测结果（分值越高，其疏水性越强，分值越低，亲水性越强），与跨膜区域的推测结果一致，其疏水性较强。就整体而言，亲水性氨基酸分布在整条链上，为两亲性蛋白，见图4（封3）。
2.6 ESAT-6的抗原表位肽段的预测
用Predicting Antigenic Peptides对ESAT-6抗原表位进行预测，结果表明该蛋白有4个抗原位点，见图5（封3），分别为：10-16（GIEAAAS）、18-30（IQGNVTSIHSLLD）、35-41（SLTKLAA）、50-56（AYQGVQQ）。
2.7 ESAT-6的三维结构预测
Internet/SW ISSMODEL /EXPASY/ swiss2spdbv37 sp5分析模拟ESAT-6重组蛋白质三维结构见图6（封3）。
3 讨论
近年来研究表明，重组蛋白抗原研究是结核病血清学诊断研究的热点。重组蛋白抗原的获得为结核病诊断提供了极大的方便。利用基因工程技术可获得质量更好，纯度更高的蛋白抗原，为结核病血清学诊断方法及蛋白质芯片检测技术的建立奠定了坚实的基础。目前发现的结核分枝杆菌蛋白抗原主要有14KD、16KD、38KD、mtb81和ESAT-6等［2-6］。其中，ESAT-6抗原是早期分泌抗原，是区别结核杆菌和非结核杆菌的最佳候选蛋白抗原，也是目前研究蛋白抗原中较为敏感和特异的一种较为理想的免疫诊断蛋白抗原。
传统生物学认为，蛋白质的序列决定了它的结构，也就决定了它的功能［7］。蛋白质的功能不仅取决于其氨基酸组成顺序决定的一级结构，在很大程度上生物学活性取决于其高级结构。然而通过实验方法获得蛋白质结构不仅成本高而且速度慢。因此，随着近10年来生物学分子序列信息的发展，目前已经可以用理论预测的方法获得大量的结构和功能信息，用生物信息学的方法，通过计算机模拟相关的辅助信息，可以用较低的成本和较快的时间就能获得可靠的结果［8］。DNAStar软件是一个常用的功能强大的基因和蛋白质综合分析软件。
本研究中我们利用生物信息学技术对获得的重组ESAT-6基因所编码蛋白分子在一级结构分析的基础上，又进行了蛋白特性及高级结构的初步分析。根据对ESAT-6蛋白氨基酸序列的一、二级结构分析预测， 我们对此新基因有了一定的了解：该基因开放阅读框长度为288bp，推导编码95个氨基酸，分子量约为9885.7Da，理论等电点为4.6，不稳定指数为53.37，脂溶性指数为69.05，两亲性指数为-0.359。同源性比对发现其基因序列与Genbank公共数据库检索出的ESAT-6基因序列的同源性比较发现，它们的基因几乎完全相同（同源性达99%）。提示该蛋白具有较好的遗传学稳定性，适合作为结核病诊断抗原研究的候选分子。一般来说，由于在有机体内部亲水性残基位于表面，因此蛋白质的亲水部位与蛋白质的抗原位点有密切的关系。而无规则卷曲区域除了决定蛋白质的功能外， 与抗原表位也有关［8］。经分析，该序列中α螺旋和无规则卷曲的比例为94%，提示该蛋白有很好的可塑性，可能与其功能有关。SMART预测结果显示ESAT-6的结构域位于56-87位。亚细胞定位表明该蛋白存在于细胞核的可能性为26.1%，在线粒体上存在的可能性为39.1%，在胞浆的可能性为34.8%。综合本研究的亲水性、疏水性、二级结构等预测结果发现：ESAT-6亲水性和可塑性较大、抗原性指数较高，这为ESAT-6抗原表位的确定提供有力的证据。此外，通过专业分析软件明确了ESAT-6蛋白抗原表位位点有4个，抗原表位的肽段序列的确定，为将来进一步开展的结核病诊断血清价值的研究提供理论依据，并为其他蛋白质抗原表位的分析提供了一种可借鉴的手段。ESAT-6重组蛋白的三级结构模拟能够直接提供更多的蛋白质立体构象信息，这对ESAT-6进一步的研究和应用提供很好的线索及数据平台。
对ESAT-6基因的生物信息学分析为研究该基因的功能和其在诊断、治疗及预防方面的应用价值研究提供了信息。
参考文献
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生物信息学技术范文2
一、运用课件直观展现教学内容
生物学教学的特点之一是要使学生尽可能多地从不同渠道，以不同形式接触和学习生物学知识。初中生物学教材有许多内容现实生活中无法展现，因此教学中，教师应尽可能地把学生置身于真实的环境中，让学生自然地接受生物学的熏陶，了解生物学和生活的密切联系，将生活和知识学习有机结合。为此，教师的教学设计应力求直观性。例如，在“生物的进化历程”教学过程中，我没有按教材的编排顺序来讲解，而是在网上下载了几段有关生物进化的短片制成课件让学生观看，短片再现了生物由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的进化过程。学生通过观看影片，很轻松地理解了生物进化的历程，并深深地印在脑海中。实践证明，直观、生动的生物学课件可以将大量的生物学知识与情景信息传输给学生，既增强了教学效果，又激发了学生学习生物学的兴趣。
二、运用影像资料创设教学情境
利用现代信息技术创设教学情境，既能使学生形象直观地学习知识，又能培养学生理解问题、解决问题的能力。同时，教师在创设教学情境时，一定要考虑学校的实际和当地的情况，以及学生现有的知识水平、生活经验，不要为情境而创设情境。另外，情境创设一定要紧扣教学内容，运用现代信息技术为学生提供学习的感知材料，引导学生对问题进行分析、综合、概括，使其思维向纵深发展，给课堂注入新的活力，从而激发学生的学习兴趣。例如，我在教学“生态系统”一课时，运用影像资料向学生呈现森林的自然美景：高大的树木，美丽的花草，各种小动物，微风吹过树叶沙沙作响，溪水淙淙……学生沉浸在大自然的美景中，这时屏幕上出现如下几个问题让他们分组讨论：如果没有阳光，森林会怎样？如果没有水会怎样？如果没有森林会怎样？如果没有动物会怎样……学生纷纷踊跃发言，各抒己见。经过讨论后，学生充分地认识到在森林中无论是非生物因素的变化，还是某种生物的数量发生变化，都会有许多生物受到影响。由此可知，生物与环境是一个整体，从而引入本课学习的课题——什么是生态系统。这样，学生通过观看影像资料和进行讨论，对有关生态系统抽象的知识就轻松地理解了。
三、利用互联网收集资料自主学习
新课程标准倡导探究性学习，力图改变学生的学习方式，引导学生主动参与，乐于探究，勤于动手，培养学生收集和处理信息的能力及获取新知识的能力。因此，教师不仅要传授学生知识，还要教会学生自主学习。例如，在教学“地球上生命的起源”一课时，课前我布置预习作业，让学生自己去网上查阅有关地球生命起源的假说，并做好笔记。上课时，我发现每个学生都做了充分的准备。我先让学生分组交流、讨论，说一说自己认为哪种假说最合理，并说出理由。然后每组选一名代表在班上汇报，最后进行总结。这一课我完全放手让学生自主去学习，教学中学生由被动接受知识转变为主动学习，学得很轻松，收到了良好的教学效果。
四、操作生物学实验模拟软件，体验实验的乐趣
生物信息学技术范文3
关键词：信息技术；探索；创新教育
中图分类号：G630 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2012）-10-0081-01
从2000年起，随着“农村中小学现代远程教育工程”“多媒体教室”等的建设和推广应用，信息技术有力地推动了基础教育领域的改革和创新。广大教师对信息技术从陌生到熟悉，从努力实践到积极创新，开发制作了大量适用于课堂教学的优质教育资源，进行了大胆的教育改革尝试与实践创新，形成了少许有价值的成果。实施信息资源的整合与创新教育的关键在于教师，因此，生物教师首先应树立创新教育理念，只有在创新教育理念的指导下，才会采用创新方法，培养创新人才。生物教学除传授学生生物基本知识以外，还必须教给学生各种能力，尤其是创新思维能力和利用信息资源能力。
单就基础教育而言，教育的根本目的就是培养学生为日后创新能力得以产生和发展的源初性的个性品质，如好奇心、求知欲、认识的独立性、自由思考、怀疑态度、探索精神等等。这些东西尽管还不是创新品质，但却是创新品质的源头活水。没有它们，或者它们受到过分的压抑，就不会有后来创新人才的成长。生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学，其知识点和教学手段无不蕴含着创新的素材和信息资源的运用。生物教师都要不囿成见，认真挖掘和利用这一优势，努力进行创新教育。
一、营造创新氛围，培养创新意识
创新思维是学生在最佳心态得以发展时出现的。这就需要我们在课堂上营造宽松、民主、愉悦、新奇的气氛，为学生形成“最佳心态”创造条件。学生认为老师是最完美的，课本是绝对正确的。为使学生得以改变这种观念，培养其善于发现问题创造自我的能力，在课堂上有意警示学生：本次讲课会出现几个问题，请同学们随时指出或课后指出，指出者为良，纠正者为优，并记入平时成绩。此法使学生课堂听课的注意力集中了，并有兴趣、有激情、有信心、有胆量质疑，培养了学生的创新意识。如在学习条件反射时，用课件展示 “望梅止渴”属于第一信号系统，还是第二信号系统？我讲是第一信号系统。但有一位同学提出异议：“望梅止渴”来自一个故事：曹操带兵走到一个缺水的地方，士兵渴得很。曹操就骗他们说：前面有一片梅林，梅子又甜又酸，可以解渴。士兵听了，都流出口水，不再嚷渴。实际上，“望梅止渴”并没有看到梅子，只是听说梅子，我们不能望文生义，所以“望梅止渴”应该属于第二信号系统。
二、增大课外阅读量，为创新蓄势
利用计算机及图书增大学生课外阅读量，是实现创新“蓄势”的重要途径。有了丰富的材料，扩大了知识面，思维才能活跃起来，才会最大可能的产生创造性思维。没有渊博的知识，就等于思维处于贫瘠的土壤，创造思维的形成便成了空中楼阁。生物知识包罗万象，老师应格外重视创设博采知识的氛围。基于此，在教学中我帮助学生制作各种课件，可以撑起生物教学的一片蓝天，而信息技术可以让学生利用各种工具和信息资源来达到自己的学习目标。
三、创新教育方法，更新教育手段
现代教育手段在当今教育和未来教育中应发挥特殊作用。现代教学媒体在生物教学中所起的重要作用是传统教学媒体所无法比拟的。它能增大教学容量，开阔学生视野，诱发学生思维；它使生物课堂更精彩、更生动、更能为学生所接受。在今后的生物教学中，教师要引进先进的教学手段，并对网上资源进行开发、利用，重视网络对教学的影响。
四、创设教学情景，培养学生想象思维
想象思维是创造力的源动力。爱因斯坦说过这样的一句话：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世上一切，推动着进步，并且是知识的源泉。”人类一旦失去想象力，创造力便随之枯竭了。因此，在教学过程中，我特别注重这一点，经常根据不同的知识点灵活点拨、拓展，培养学生的想象思维。如学习珊瑚虫后，我就引导学生想象：“珊瑚虫死了会怎么样？”学生回答：“形成珊瑚。”也有的加深一点“形成珊瑚礁。”“再大呢？”“形成珊瑚岛。”“然后呢？”“风化形成肥沃的土壤”。用课件展示过程，达到图文并茂，情景相生的直观画面，给学生以感性认识，把学生带入制作的作品中，感受大自然的杰作。当然，青少年的想象力往往是面广而不深入，情节简单而不稳定，夸张性大而创造性不强。对此我们绝然不能泼冷水，而应多鼓励、多赞扬，引导他们想他人之未想，做他人之未做。
五、强化实验观察，培养学生的创新技能
生物信息学技术范文4
的教育情境，以及协作学习、交互式的学习环境，能够培养学生的自主学
习能力、创新精神和协作能力，从而激发学生学习生物学科的兴趣。
关键词：信息技术 生物学教学 网络 多媒体
教学活动是借助于一定的手段、工具展开的。教学活动的具体过程、组织形式及质量效益等与教学手段、教学工具密切相关。以个人电脑、网络技术和多媒体为主要内容的现代信息技术（Information Technology，简称IT）的出现，为教学方式与教学模式的变革提供了新的物质基础。生物学是一门理论性、实践性、社会性很强的自然学科，所包含的知识内容非常广泛。现代信息技术与生物学教学结合起来，可将生物学知识的表达多媒体化，使知识呈现更加生动、形象、逼真，而这样既可以提高学生的学习兴趣，同时又提高了教学质量。更深层的意义还在于：可以充分利用各种生物教学资源，使生物学教师改进了教学方法和教学策略；有助于培养学生的创新能力、探究能力和协作能力，从而培养了学生的综合素质。
1 现代信息技术在生物学教学中的应用
1.1 网络资源在生物学教学中的应用
网络资源具有信息量大、链接丰富、实时性和互动性等特点。生物学教师可以利用Internet 资源进行备课、信息检索、资料收集、问题探讨和学术交流。在众多生物网站中，如 （生物学引擎网）、 Myrice.com(中学生物教学资源网)、（生物多媒体）、 (生物天堂)、（中学生物教与学）等等，教师可根据需要进行检索、下载任何有用的生物信息资料和现成的课件，稍经加工就可以用于课堂教学。在教学中遇到疑难问题也可以上网信息请教同行， 通过E—mail、BBS与同行们交换意见。教师的教学心得和制作的课件也可以发表 于网上进行学术交流和资源共享。学生则可根据教师在校园网上提供的相关链接，获得更多的生物学知识和观点。充分利用Internet资源，不仅可以节省教师搜集教学素材和制作课件的时间，而且大大地拓宽了师生的视野，同时也增强了师生的现代信息素养。
1.2 网络化教学在生物学教学中的应用
网络化教学是指利用文本书籍、光碟软件、网上资料等三大资源，以及学生自主探究式学习为主体的教学模式。这种教学模式为教师和学生之间提供了一个跨时间和空间的学习情境，有利于学生自主学习和协作学习。同时网络化教学也为学生之间，师生之间的交流提供了多种途径，如可以通过E－mail、聊天室、电子论坛、BBS等方式实现网上讨论、答疑、网上作业等学习形式。
基于对网络化教学模式的理解，再结合生物学科的特点，在生物学网络化教学过程中，可以选取教材中网上资源丰富又比较开放和新颖的部分（如遗传、生命起源、生态学和生物多样性等内容）作为学习内容来进行网络化教学。比如，在“生物多样性及保护”一节的教学过程中，首先利用网络与学生自主探究相结合的方法，帮助学生学习生物多样性的基本概念，建立起有关生物多样性及其保护的生物学知识体系；然后然后围绕学习主题——保护生物多样性来设计一些问题，让学生有选择地进行自主学习，在学习过程中可以通过多人协作，网上查阅资料等方式来解决相关问题，学生在网上所获得信息还可以通过网上传递进行交流；接着让学生对自己感兴趣的问题发表自己的意见，进行总结，教师再作总的评价，进行理论升华；最后对学生进行在线测试，针对及时反馈的信息，查漏补缺。在整个教学过程中，教师应作为学生学习的指导者、帮助者和促进者，而学生才是学习的主体。
转贴于 1.3多媒体课件在生物学教学中的应用
多媒体同传统的直观教具：标本、模型、挂图、幻灯、录像等相比具有表现力强、交互性好、信息量大等优点。教师在生物学教学过程中能从市场上或Internet获得一些现成的多媒体课件，但这不能完全满足教学的需要。这就要求教师能够应用相关软件（如Flash、Powerpoint、Photoshop、Authorware等）和平时积累的素材自己制作一些相应的多媒体课件。
教师根据教学内容的要求，精心设计和制作的，反映着自己教学意图、思路和观点的，形象、生动、具体的；融知识性和趣味性于一体的多媒体课件应用到教学中，既节省了教学时间、降低教学难度，又有利于提高学生的学习兴趣，加深对教材知识点的理解。此外，多媒体较高的交互性也可以在教师和学生之间进行更及时、更开放的交流，便于教师及时了解学生掌握知识的情况。比如，在讲授“减数分裂和有性生殖细胞的形成”这一节内容时，可以将和卵细胞的形成过程制作成flash动画来演示；把拍摄的在显微镜下观察到的减数分裂不同时期细胞的图片与教师画的示意图对照着呈现给学生；将受精部分内容通过播放生理卫生科普片的形式介绍给学生，辅助学生对重点、难点知识的理解。
2 生物学教学中现代信息技术应用应注意的问题
2.1生物学教学中信息技术的正确使用：
教学手段是由教学内容决定的，在教学过程中不可滥用信息技术而且在应用的过程中不可哗众取宠，为了应用而应用，流于形式。应该明确应用信息技术的重要意义在于充分恰当应用它来增强教学的有效性，提高教学质量，全面提高学生的综合素质。
2.2要与传统教学手段和方法相结合
尽管信息技术作为直观的教学工具，具有很大的优势，为学生的学习和发展提供了丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。但是传统的黑板、粉笔、挂图、模型等工具，录音机、幻灯机、放映机等电化教学手段仍有用武之地。只有把各种教学工具和教学手段充分结合使用才可得到最佳的教学效果。
2.3注意生物学科的特点
信息技术的应用可以帮助师生完成许多原先没法亲自动手完成的实践活动，可以通过影像等手段模拟各项生命活动，然而生命的活性是任何模拟图像无法取代的。而且生物学是一门实践性很强的学科，有些能让学生亲手完成的实践活动或实验就应该让学生亲自去做，因为“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，听来的忘的快、看到的记得住、动手做学的会。如有条件更应带学生走进大自然，去亲身感受、观察和热爱真实的生物。
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生物信息学技术范文5
现代信息技术不仅改变着我们的学习、工作和生活，而且改变着我们的课堂。随着新课改的不断深入，以多媒体技术和网络技术为核心的现代信息技术逐渐在课堂教学中推广使用。就拿生物课堂来说，体现在以下几点：
1.生物实验教学引入虚拟实验，解决了实验室条件差，课时安排不足的难题
尤其是对一些活体动物的实验，以及存在安全隐患的实验，采用虚拟实验软件模拟实际实验，既可以节约实验时间，又可以节约实验成本，同时激发了学生的学习兴趣，在娱乐中掌握了相关知识。中学生物虚拟实验运用比较广泛，可以用于真实实验前的指导，也可用于讲解实验教学内容的教学以及课后的复习。但是尽管如此，虚拟实验还不能完全代替传统实验室实验教学。但在一定程度上解决了教学中的实际问题。
2.动画技术与生物微观内容学习的整合
动画技术可以模拟两类生物现象的转换。第一类是变化过程快与慢的转换。例如，七年级生物上册中讲到花的开放过程是一个非常缓慢的过程，这些学习内容对学生来说很难在短时间内建立起系统的认知，运用动画技术，能够化慢为快，把持续几个小时、几天、几周，甚至更长时间的生物学过程运用动画在几分钟内播放出来。这为学生系统的构建知识提供了便利。第二类是变化微观与宏观现象的转换，生物学科是一门研究生命现象的科学。教科书中只能用静态的图片，苍白的文字来阐述知识点，这使得活生生的生命好像失去了生命力，而微观的生命活动由于受到教学条件的限制，抽象的知识无法直观展现。动画技术的应用恰好填补了这一缺陷。它使得生物学知识变得更加有趣味，拉近了生物与学生之间的距离，吸引了学生的注意力。把知识性、娱乐性、新颖性结合在一起。但是动画技术的应用与生物教学质量的提高并不是一个简单的因果关系，在实际讲课过程中，还要注重对课程体系、学科特点、教学方法、讲课艺术等方面的研究。只有根据学科教学需要和学科特点，合理利用动画技术多媒体手段，才能实现教学相长，打造高效课堂，提高教学质量。
3.图像技术美化了生物课堂
生命是绚丽多彩的，如何将生命科学的美丽在生物课堂中展现给学生，有一个非常有效的手段，那就是美丽的生物学图片。在教学中有效地应用插图教学，可以使重点知识更加直观化，激发学生学习兴趣，激起学生热爱生命科学，学习生命科学的激情，而图像技术的使用，使我们的生物教学图片变得更科学更美丽更适合我们的教学要求。
在我平时的教学中，我使用最多的是运用动画技术与学科知识结合，例如，我在讲七年级上册细胞的生活那一节内容时，我制作了物质进出细胞膜的过程演示动画。对细胞有用的物质和没有用的物质分别用不同颜色，不同大小的图形来表示这个动态过程，学生学习的比较轻松，理解也比较到位。另外，在制作课件过程中，利用图像美化技术美化图片，吸引学生的注意力和兴趣。在今后的实验课中，我将尝试引入虚拟实验教学。对于一些不具备实验条件的实验，耗时长，具有安全隐患的实验，采用虚拟实验来代替，达到事半功倍的效果。
人的思维是在感性认识的基础上形成的，多媒体的出现，可以丰富学生的感性认识，启发学生积极思维，培养其理解和分析的能力，逐步实现从应试教育向素质教育的转变。
虽然实验无法用其它形式代替的，但根据中国的国情，在可以开出实验的学校往往都是人满为患，学生无法一一动手做实验，而且生物科的许多实践也不是一天两天可以做完的，因此，模拟实验变得很实用了，我们可以在多媒体电脑上展现植物的生根发芽过程，展示生物的生理过程，模拟解剖动物、人体……
就像"细胞的有丝分裂"一节，我在电脑上给学生演示细胞有丝分裂过程中染色体的形态、数目变化过程，使课本上一个个平面图变成一个连续进行的生理过程，然后由学生自己概括出细胞有丝分裂过程中染色体的变化规律，再加以总结。把教学的重点、难点变得容易、有趣。
还有在"植物的水分代谢"这一节，我也是借助于多媒体电脑，把半透膜两边水分子的运动演示出来。一边是升高了的液面，一边是半透膜两边水分子的运动状况，看完之后，学生们自己就可以得出：半透膜两边的水分子都在运动，只是单位时间内从高浓度一边向低浓度一边运动的水分子多，所以漏斗内的液面会上升，这是一个动态的平衡。
充分展现多媒体教学的魅力，不但可以变枯燥的理论分析为真正的"理论联系实际"，培养了学生的理解和分析能力，使学生分析问题、解决问题的能力得到提高。
多媒体教学以独特的魅力正越受到老师们的注意，也越来越为学生所接受，但我们目前还是面临一个教学素材缺乏的问题，很多学校是有设备、无内容运行，或是学校组织老师自己开发，浪费了大量的人力、物力。
电脑与网络的发展，更要求集体的智慧，也使得不同地区共同工作变为可能，就象我们学校：一方面购买大量的教学素材，包括已经制作好的教学、复习课件；另一方面，也从网上寻找大量的有用素材，如"中国园丁网"的多媒体课堂提供了各科免费的课件，还有是国内刚刚兴起的老师的个人网站也可收集到一部分的教学素材。
这些东西虽然零乱，一经整理就变得非常有用，而且是一人一次整理，可以用几年，有些可以稍为修改更贴近教学，这都比自己一点一滴做来得容易，节省下来的时间可以是对这些课件的修改。
生物信息学技术范文6
一、声、像并茂,激发学生的学习兴趣
一幅生动的画面,一组动听的声音,一段动态的场景,一串跳动的文字,能够很好地吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣。爱因斯坦说:“兴趣是最好的老师”。利用多媒体课件声像并茂、视听结合、动静相宜、感染力强等优点,创设与教材相关的情景,能够极大地激发学生的学习兴趣和求知欲望,达到寓教于乐,寓学于乐的目的。它使学生在学习的过程中充满着新鲜、好奇、兴奋感,从而高度集中注意力,使思维聚焦在老师的控制之下,并深入到教学内容的深层。
由兴趣产生动机,由动机到探索,由探索到成功,在成功的喜悦中产生新的兴趣和动机,推动学习不断取得成功。在学习中,兴趣是积极性中最活跃的成分,它是渴望获得生物学知识并积极参与生物学探究活动的意向基础。
二、化难为易,化繁为简,化抽象为具体
生物学科的特点是细微、动态、抽象。比如人体的细胞、血液的流动、神经的传导、食物的消化等,这些均是教学中的难点、重点;但又看不见,摸不着,理解起来有一定的困难。比如,在讲授消化道的物理消化――蠕动的生理作用时,过去我用“讲述+板画”的形式讲授,以语言讲述为主,板画为辅,虽然也能强调重点,但缺陷是既不真实,也缺乏动感。如果应用现代化电教媒体――教学录像片演示这一生理过程,通过慢放、定格、特写等方法处理出来的镜头,既能真实、艺术地再现消化道蠕动的动态过程,使其具体形象,增强了学生的感性认识;又使枯燥乏味的生命运动现象变得新颖有趣。在演示录像过程中,我还通过暂停放映,教师解释,或边放边解释的方法,把两种教学媒体有机地结合起来。这样,学生在形象化、趣味化的接受知识的过程中,又得到教师适时适度的强化,使难于理解的知识变得易于接受。当过一段时间测验这一内容时,全班所有学生都准确地掌握了这一知识。这就启示我们:电教媒体的生动、直观,接近于现实;合理使用,则使知识进入学生头脑中的途径增多了,记忆加深了;若再与讲解结合,发现其形象化、趣味化与化难为易的效果,是单纯的讲述所无法达到的。
三、发挥学生的主体作用
教学工夫下在学生“学”上,现代教学观认为,在教学过程中要重视学生的主体作用,教师的教要着眼于、立足于学生的“学”,“教”要为“学”服务。教师的主要任务,就是要教会学生学习。在生物课堂课教学中,学生对有些概念、原理的学习理解是较困难的。而利用生动活泼、丰富多彩的电教媒体,就能帮助学生顺利解决这一问题。
训练培养学生的概括能力,也是我们的教学目的之一。以前用传统媒体讲授完一个原理或生理活动后,若让学生用简练的语言进行概括,学生感到非常吃力。而通过电影、录像等动态的画面,使学生有了诸如骨的生长、肌肉的收缩、腺体分泌等感性认识,并以此上升到理性认识,从而有效地训练了学生的概括能力。
四、扬长避短,适时适度
在教学中,要使每种媒体发挥出它的特长、优势,要想做到选择出最佳媒体或几种媒体最优组合,取得更好的教学效果,这里有一个适时适度的问题。
1.教师的讲述语言与电教媒体的结合,处理得当与否,至关重要。在讲授“消化系统”一节时,我曾采用语言跟电教媒体结合的两种方式,结果迥然不同。如先口授教材,然后放映消化系统生理录像片。在这种方式中,语言与电教媒体被分成了两块,在电教媒体中传授的知识,学生已通过教师的语言初步掌握,电教媒体在这里只起对教师的语言证实和具体化的作用。后来我利用语言指导学生观看录像,教师充当“解说员”“导游员”的角色。在这种方式中,电教媒体中介绍的、传授的知识,是学生自己从观察中获得的,而教师的语言起到的是强调、提示、点拨、点题的作用,是一言两语,但因是在关键处说出,无异于画龙点睛,给学生的印象是十分深刻的。而且,这种结合方式还能达到师与生、教与学“双边”活动的目的。教师通过一系列提示,为学生提供思路,启发学生去寻找答案,促使学生思维的活跃,在大脑皮层中引起强烈的定向――探究反射,提高了教学效果。
