生物学习论文大全11篇

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医学细胞生物学是一门以细胞生物学和分子生物学为基础，探索研究人体细胞发生、发育、增殖、衰老、死亡以及细胞结构与功能的异常与人类疾病关系的学科［1］。医学细胞生物学是临床医学、检验医学、口腔医学、预防医学等医学专业的一重要基础课，同时也是生理学、病理学、免疫学、组织胚胎学、药理学等医学基础课程以及后续临床课程的基础［2］。学习医学细胞生物学的基本理论知识有助于医学专业学生从分子细胞层面理解人体生命活动规律和疾病发生发展进程，为专业课学习和后续的科研工作奠定坚实的理论基础［3］。医学细胞生物学是一门实验操作性极强的学科，实验教学是这门课程教学工作中的重要实践环节，在培养学生动手能力、实践探索能力和科学创新能力等方面具有重要作用［4-6］。传统的教学理念和教学方法已经不能满足新时代的需要，如何能在有限的时间内，让学生系统掌握医学细胞生物学的基础理论知识，并熟练掌握基本实验操作技术，是新形势下医学细胞生物学教学改革的一项重要内容［7-8］。本文结合郑州大学基础医学院的实际情况，对医学细胞生物学理论课及实验课教学中存在的问题及改革策略进行探讨并提出建议，以提高医学细胞生物学教学质量。

1提高医学细胞生物学理论课教学质量的建议

1．1理论课教学内容的改革

首先，针对不同专业，因材施教。临床医学、检验医学、法医学、临床药学、预防医学等专业均需要开设医学细胞生物学。任课教师应该结合教学大纲并根据教材内容，为不同专业的学生制定相应的教学计划和授课内容，按照学校的课程设置，多方面、多角度、多层次因材施教，提高医学细胞生物学的课堂教学效果。其次，注重基础理论，由浅入深。注重教学内容的基础性，构建并完善由细胞基本结构及其功能、细胞重大生命活动现象及本质等所组成的理论教学体系，加强学生对基本理论知识及基础实验技术的理解。授课教师应该以真核细胞的结构与功能为教学重点，使学生对细胞的主要结构及其功能等有系统、全面的了解和认识。然后，精炼教材内容，突出重点。医学细胞生物学课程的内容较多，但课时有限，所以，任课教师应精炼教材内容，有的放矢授课。该门课程的必修内容是认识人类自身生命活动的基础，也是认识疾病发生、发展的理论基础。授课教师在授课过程中要注意精练授课内容，突出重点章节，同时，课后需要对本节课的内容进行归纳总结。

1．2理论课教学方法的改革

首先，使用启发式教学。授课教师应该在课堂上开展启发式教学，实现教师与学生的课堂互动。启发式教学相比传统单纯由教师讲课的教学方式更具有优势，可以更加有效地激发学生的学习兴趣。启发式教学不但注重知识的传授，更注重能力培养，因此，启发式教学可提高学生的思维能力和创新能力。其次，使用多媒体教学。医学细胞生物学课程中有很多细胞结构图和分子机制图需要制作成动画，以使复杂抽象的内容变得直观有趣，调动学生的学习主动性，增强学生的学习兴趣。同时，任课教师可以充分利用网络资源，搜集医学细胞生物学的视频课件资料并运用到课堂教学中。这样既可以拓展学生的学术视野，又可以提高学生的综合素质。然后，使用案例式教学。案例教学是在事实案例基础上的一种开放式、互动式的新型教学方式。医学专业学生不仅要掌握细胞的结构、功能，还应该熟悉细胞的病理改变与疾病发生发展的关系。但是由于医学细胞生物学课程的理论性强、内容抽象，所以任课教师应该积极探索案例式教学，以激发学生的学习兴趣，提高医学细胞生物学的教学质量。

1．3理论课考试方式的改革建议

首先，优化考试内容。任课教师可以通过以下几点优化理论课程的考试内容:(1)建立和完善理论课程的考试题库，保证理论课程考试的有效性;(2)根据本院开设的临床医学、检验医学、预防医学等专业设置相对应的考试题目;(3)指导学生撰写综述性论文或科研标书，以培养医学专业学生良好的思维能力和创新意识。其次，优化考试形式。任课教师可以通过以下方法优化理论课程的考试方式:(1)构建综合丰富的考试方式。建立平时成绩和期末考试成绩相结合的考试体系;(2)增加创新能力考试的比重。任课教师让学生按照要求写出科研标书并进行打分;(3)增加平时表现考试的比重。平时表现考试主要是在课堂上对学生回答问题的情况予以评分并记录。然后，优化评价方案。任课教师可以通过调整期末闭卷考试及平时表现考试优化评价方案。理论课考试中的期末闭卷考试成绩占理论课总成绩的70%，试题从考试题库中随机抽取。同时理论课考试中也包含学生的平时成绩，这一部分占总成绩的30%，包括学生的出勤情况、课堂上回答问题的情况以及学生完成综述性论文的情况。

2提高医学细胞生物学实验课教学质量的建议

2．1实验课教学内容的改革建议

首先，优化实验教学大纲。由于受到课堂学时及硬件条件等方面的制约，很多院校的医学细胞生物学课程的实验课内容仅仅局限在一些验证性和基础性的实验。任课教师需要调整教学内容，增开一些与理论课程密切相关并且与学科前沿紧密联系的综合设计实验。这样可以激发学生的学习兴趣，更好地发挥学生的积极性和主观能动性。其次，培养学生创新能力。任课教师可以在基础性实验之外开设一些探索性及创新性较强的综合实验，例如细胞融合实验、细胞凋亡实验、细胞免疫组织化学实验和免疫荧光实验等。培养并提高学生的实际操作能力以及分析问题和解决问题的能力，使学生初步具备进行设计性实验的能力，提高学生的科研素质和创新能力。然后，设置开创综合实验。任课教师应当结合理论课内容及相关临床应用，修改完善实验课教学大纲，科学设置实验内容，培养学生的实验操作能力，以增强学生的科研兴趣为重点，在实验课教学中适当增加一些开放性强且创新性强的综合实验，让学生运用已掌握的知识与技术进行更深入的研究设想，培养独立科研工作的能力。

2．2实验课教学方法的改革建议

首先，应用启发式教学。与传统的实验课教学相比，在启发式的实验课教学中，任课教师应该在讲解实验目的和原理后，鼓励学生根据所学的知识设计实验过程，然后分析研究最后得到的实验结果以探索实验原理。采用启发式教学可以培养学生的思维能力，引导学生积极思考，启发学生从不同的角度考虑问题，期提高学生的综合科研素质。其次，使用多媒体教学。在医学细胞生物学的实验课教学中，多媒体技术的应用能够极大地方便课堂教学工作。多媒体教学形象生动、易于理解，可以方便地解决一些不容易讲解或者难以开展的实验。另外对于某些受条件所限而不便亲自操作的实验，学生可以观看教学演示片，全面了解这些前沿实验仪器的结构、性能和用途。然后，开展研究型教学。医学细胞生物学的实验课程与科研工作相结合可以提高学生的学习兴趣和科研热情。任课教师在实验课堂上采用开放式的研究型教学可以激发学生的求知欲，让学生学会分析问题和解决问题。开放式研究型的实验课教学，让学生经历严格的科研训练，为以后申报、参与以及实施各种创新性科研项目奠定基础。

2．3实验课考试方式的改革建议

首先，优化考试内容。为全面、科学地考察学生的实际动手能力以及科研创新能力，改革后的医学细胞生物学实验课的考试内容应该以核学生的实验操作水平为主，以考试学生的理论知识水平为辅。这种改革模式，可以培养学生在实验操作过程中分析问题、解决问题的能力，并拓宽学生对实验操作技术在临床应用中的思考。其次，优化考试形式。建立完善的成绩评定体系是保证实验教学质量的关键。实验课程的考试应是一个全方位、多角度、全时段的综合评测，包括平时课堂考试及综合实验考试，平时课堂考试包括出勤情况、课堂回答问题情况和实验操作情况、实验报告完成情况，综合实验考试包括实验理论考试、实验操作考试、开放性及探索性实验考试等。然后，优化评价方案。实验课的考察应该以考察学生运用实验技术的能力为主，包括以下几点:(1)考察学生的平时成绩，包括出勤情况、实验报告完成情况等，占实验课总成绩的20%;(2)考查学生的理论水平，包括实验基本原理、实验技术手段、实验操作方法等，占实验课总成绩的20%;(3)考察学生的实验操作，占实验课总成绩的60%。综上所述，医学细胞生物学的教学是教师与学生共同学习、教学相长的过程。在这个过程中，首先任课教师需要不断提高自身素质，认真做好科研工作并积极学习本课程最先进的理论知识与最前沿的实验技术。其次，任课教师也需要精心把握课程内容，不断总结教学经验，比较各种教学方法的优劣，并将各种教学方法有机结合、交叉运用。同时，任课教师可以根据学生的不同专业方向，改进传统教学模式中教案和课件的内容，在上课时适量引入案例教学，从而调动学生的学习兴趣，提高学生的综合素质。另外，任课教师也需要加强实验课教学的比重，改革实验教学内容，完善实验教学条件，采用多种教学手段，建立完善评价体系，并不断探索研究新实验，使实验课堂更富有学术气氛。以上这些举措是提高医学细胞生物学的教学质量，培养适应现代社会发展的具有较强的综合能力和科研素质，具有独立发现问题、思考问题、分析问题及解决问题能力的创新型医学专业人才。

作者:郑皓 单位:郑州大学基础医学院医学遗传与细胞生物学系

参考文献:

［1］杨宏新，王妍，李晓丹，等．医学院校细胞生物学教学实践与探讨［J］．内蒙古医科大学学报，2015，36(10):933-936．

［2］丁童．医学细胞生物学本科教学特点与教学模式改革［J］．基础医学教育，2013，15(6):559-560．

［3］蔡丽希，陈小萍，许桂芬．医学细胞生物学课堂教学模式创新研究与实践［J］．赣南医学院学报，2014，34(5):696-697．

［4］付燕燕，陈彦，吴健，等．医学细胞生物学实验教学改革的几点思考［J］．基础医学教育，2015，17(2):135-136．

［5］唐历波，李栎，肖憬．临床专业医学细胞生物学实验课程改革的几点建议［J］．治学之法，2014(6):178-179．

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多学科的交叉使它不同于那些经典的学科，也有别于生物医学和纯粹的工程学科。现在的生物医学工程在疾病的预防、诊断、治疗、康复等方面起着巨大作用，世界各主要国家均将它列入高技术领域，重点投资、优先发展。

[1-2]计算机网络诞生于20世纪60年代，目前已成为一个重要的研究和学习领域。

计算机信息网络为医学信息交本论文由整理提供流、资源共享、了解医学动态等提供了快捷便利的手段，为医疗事业的发展带来了无限机遇和严峻挑战，未来医疗界的竞争将是医疗高科技信息的竞争。因此，对计算机网络的学习是非常有必要的。

而要学好这门课程，不仅要学习一些概念，掌握计算机网络的基本原理，还要掌握一些技能，具备实际操作的能力。作为非计算机专业的学生，在教学内容和教学方法上都应与计算机专业的学生有所区别，以体现出专业特色。

笔者提出构建“面向应用的生物医学工程特色”的计算机网络教学体系建设，注重培养大学生的科学发展观和自主学习的意识、方法及创新能力，将信息技术基础教育紧密结合本专业、本学科未来的应用方向，科学合理地培养大学生的IT知识结本论文由整理提供构，使学生毕业后能够适应专业工作中对信息技术和数字化技术的要求，成为适应未来社会的合格人才。本文就其教学过程中的教学内容谈一点体会。

一、注重教学内容的不断更新计算机网络是当今发展最为迅速的学科之一，每天都有新的发展和应用，教师只有在教学过程中不断更新教学内容，才能跟上时代的步伐

[3]俗话说：你要给学生一勺水，那么你自己就要准备一桶水。要教好这门课，教师需要大量的阅读文献、资料和国内外教科书，对这门课程主要技术的发展背景、关键技术要有深入准确地把握，同时还必须通过承担相关的科学研究，能够通过自己的工作，理论联系实际，真正理解和掌握核心技术，了解技术发展的动态和学术前沿。还需要在教学的过程中不断地向学生学习，了解他们对问题的一些新的认识、解决的思路以及初学者对哪些问题不容易掌握和它的原因。

针对网络技术发展的不断更新，在教学内容上应安排一些基础的理论内容，比如网络的拓扑结构、数据通信基本原理等，便于同学本论文由整理提供们今后能够在此基础上自学。比如在讲述网络七层协议时，可以参考西安交通大学的计算机网络精品课程内容，以乘飞机的过程举例，提出协议、服务和层次的概念，以此类比，可以让学生更好地理解网络的层次划分。由于本专业的学生没有开设数据通信方面的课程，因此课程安排上要逐步加入通信技术的有关知识，使得学生只要具有物理学方面的基础，就能很好地接受这些知识，而不需要专门去补习这门课程。

二、注重学生实际操作能力的培养在计算机课程的教学中，要紧密结合专业的需要，克服过于偏理论的倾向，以能力培养为导向、以实践为目的的教学思想，调动学生的积极性

例如，在讲授网络技术内容时，可以结合学校校园网或者医院局域网的建设来贯穿整个教学，从物理层直到应用层，同时覆盖网络设备内容。在医院信息系统的讲授过程中，可以以学校校医院的信息系统为例，从整体上了解医院信息系统（HIS）的内容，学生通过在医院本论文由整理提供的实习可以全面了解医院信息的流程和医院管理模式，为学生毕业设计打下坚实的基础。在医院信息系统安装、调试技能实习过程中，以企业研发的主要产品——医院信息系统(HIS)和医学图像存档传输系统(PACS)作为该门课程中的重要内容，突出了课程的实用性和应用性。从专业和非专业的角度来谈教学侧重点，应强调要放在应用上。

因此，在设计教学内容上可以参考西安交通大学的精品课程，强调知识点、技能点，从教学方法上进行改革，比如多种方法的使用、多种手段的使用以及考试评定方法的改革等。虽然在笔者的课堂上也使用过一些教学方法，但还缺少互动讨论，其实对于小班的学生，这种方式更好推广，而且还能很好地调动学生学习的积极性。强调工程应用能力结合理论知识、自上向下地安排教学内容，这和笔者之前的安排完全不同，在教学过程中会出现学生不理解网络有什么用的现象，而采取西安交大的这种方式，可以带着问题进行教学，通过案例，引导学生用理论知识解决实际应用问题，提高学生的学习兴趣。

三、注重课堂气氛的调节对于知识量大的课堂，在安排时不妨在灌输理论知识的同时，合理增加常识性的内容，这样一方面能够重点突出，另一本论文由整理提供方面可以缓解学生的疲惫状态，对一些初学者是一个很好的知识补充

比如在讲传输介质时，前面的大部分时间讲述了关于通信原理的基础知识，有些是非常晦涩难懂的理论，同学们已经显出倦态，因而剩余的小部分时间可以用多媒体的形式播放一段关于双绞线制作的视频。

对于晦涩难懂的教学内容，应该注重学生的反映，通过举手的方式来了解学生理解的程度，比如在讲曼彻斯特编码技术的时候，先让一名同学画出波形图，然后让学生自己判断是否正确，通过了解可以看出学生的掌握情况，然后再进行讲解，反复几次，可以达到良好的教学效果。概念的强调和解释可以用生活中的例子来说明，比如服务和协议，就可以用生活中的例子来解释；而对于有关的、好理解的内容，可以以自学的方法来学习，也可以在课堂教学中省略这方面的内容。超级秘书网

四、注重因材施教应该因材施教，针对理解力强的学生，可以把一些难点让他来讲述，以引发他的兴趣，比如以太网时间槽的概本论文由整理提供念，可以留下疑问到下堂课让他来讲述；针对一般大多数同学，可以在他讲的基础上再讲一遍，用通俗易懂的语言来加深对概念的理解

教学过程应该把重点和难点讲出来，然后由学生组织讨论的方式来理解教学内容，教师不必把所有的点都讲到，知识性的内容不用讲得太详细，因为大学生有这方面的素质，尤其小班上课，可以充分调动学生的积极性来投入到教学中，年轻教师不必拘泥于固有的模式，而应该创造自己的教学方式。尤其讲到分层原理时，可以拿一个例子来讲述整个过程，因为专业的学生有电路的知识和软件的知识，可以理解得比较透彻。

同时配合Flas来进行教学，可以取得更好地教学效果。随着卫生信息化的迅速发展，各院校各个层次学生的信息技术教育都要与未来实际应用相结合，从而形成面向应用的专业特色IT课程教学体系。随着网络技术、数字化医疗技术的发展，本论文由整理提供数字化医院、远程医疗等都建立在网络基础之上，熟练掌握网络应用已成为学生将来必备的能力。

参考文献：

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传统中国医学的系统决定着通过支队提取有效成分的方法，通过治疗的单一效果，对传统中药或者复方研究疗效进行评估，无法得到其本身所具有的本质属性。因此，传统中国医学的物理化学性质和生物活性，不单纯需要单一的药物与化合物，还需要进一步研究目标系统的反应规律之间的化学成分，以及人类的相关影响和协同的方法。在西方，研究中药的方法常常是拆迁测试，即通过解剖麻雀来发现活性成分的明显作用，但是却无法反映中药方剂在配伍方面的规则。因此，中国传统医学要想得到持续发展，不能仅仅局限在“全面”上，也不能单纯停留在提取活性成分的水平、纯化分离等层面，而是应该立足于中医理论，与研究现代生物医学的方法相结合，对于中国医药进行系统研究，以期建立起现代中医学理论体系。

传统中药复方充分体现了中医特有的整体观念和辨证治疗的整体理论，以君臣配伍理论为基础，通过药物的精选，全面调节平衡身体机能，发挥祛邪、标本兼治的功效。中国医药复方是传统中国医学的精华，传统中药的复合成分同人体之间呈现出复杂的非线性函数关系。中药复方的作用机理和整体评估兼容性的特性，必须要全面准确把握复合效应的整体性，传统中国医学与人体这两个复杂系统的相互作用，促成了一个更为先进系统的形成。传统中国医学理论只有在这一理念的指导下，与现代科学技术相结合，并发挥二者的相互作用，才能全面阐述中医的理论、作用机理以及治疗的物质基础。

传统中药复方具有对于各种有效成分进行协调的作用，针对器官、治疗目标、机体的生理和病理的不同，进行综合调控，发挥中药复方的综合作用。因此，研究传统中药复方应该从整体上进行，从而构建中国复合药品质量评价体系，这是很有必要的。因此，笔者基于化学基团理论，阐述复方中药的物质基础和分子作用机制，因为这样能够阐明兼容性的规则，有利于相应的中医辨证研究的开展。

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1.2统计学方法应用SPSS17.0进行分析，采用非参数Kraskal-Wallis、Dunnet-t检验、χ2检验和应用生存分析。

2结果

2.1HSP70蛋白的分布与表达HSP70阳性物质呈棕色颗粒状，位于胶质细胞瘤的胞核和胞质中，以灶状或颗粒点状分布，不同病理分级HSP70免疫组化图片，见图1。HSP70在正常脑组织中呈基础分布，HSP70计数值平均为5.60±1.82，各级星形胶质肿瘤细胞中HSP70分布呈逐级上升趋势，经Spearman秩相关分析，肿瘤分级与HSP70分布呈正相关(r=0.685，P＜0.001)，具体分布情况，见表1。以正常脑组织为参照，肿瘤Ⅲ、Ⅳ级脑细胞中HSP70计数值分别为38.11±16.75、55.17±24.96，明显高于正常脑组织(P＜0.01)。肿瘤Ⅰ、Ⅱ级HSP70计数值分别为15.2±7.58、24.38±14.40。

2.2HSP70表达与星形胶质细胞瘤临床病理特点的关系62例星形胶质细胞瘤患者中，21例HSP70表达增高，与正常脑组织有差异(P＜0.05);HSP70表达情况与性别、年龄无关(P＞0.05);胶质瘤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期中表达阳性率。见表1。

2.3生存率比较随访观察患者5年生存率，HSP70阳性组5年生存率(36.1%)明显低于HSP70阴性组(61.5%)(P=0.029)。生存曲线图，见图2。

3讨论

HSPs是机体应激反应性蛋白质，其作为一种“分子伴侣”参与细胞的生长、分化、基因转录，帮助胞内蛋白折叠、组装和转运，并具备免疫保护作用。在HSPs的大家族中，HSP70为高度保守的ATP酶，在细胞应急或非应急状态下蛋白质的代谢及调控中起重要作用，其表达水平的改变可以反映细胞老化状态，还可以作为判断细胞应激能力和生理状态的指标。除了分子伴侣功能外，HSP70在肿瘤免疫中的重要作用近年来也备受关注。HSP70表达增强往往与肿瘤细胞的低分化、淋巴结转移、肿瘤耐药等密切相关，可能参与肿瘤细胞的某些生物活动;另一方面又能诱导和增强机体抗肿瘤免疫反应，抑制肿瘤生长。研究报道，HSP70参与了肿瘤细胞周期的调控和表型改变，肿瘤细胞的异质性使HSP70在与其相结合时成为肿瘤抗原多肽的靶载体，协助机体免疫系统对抗原肽识别，从而诱导特异性的抗肿瘤免疫反应;HSP70能够与肿瘤细胞内的肿瘤特异性抗原多肽结合形成复合物，通过与巨噬细胞、树突细胞等抗原提呈细胞的表面受体特异的结合而激活特异性抗肿瘤免疫，而主要组织相容性复合体Ⅰ类分子如CD91、CD40、趋化因子、TLR4等参与介导途径。HSP70可通过调整Th1/Th2调整机体免疫状态或直接活化TCRγδT细胞或自然杀伤(NK)细胞参与非特异的抗肿瘤免疫作用。

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Klingler(Lncytepharmaceuticals,PaloAlto,CA,USA)强调基因组学正推动制药业进入信息时代。随着不断增加的序列、表达和作图数据的产生，描述和开发这些数据的信息工具变得对实现基因组研究的任务至关重要。他谈到了Incytepharmaceuticals对大规模基因组数据和生物信息学的贡献。

Lipshutz(Affymetrix,Santaclara,CA,USA)描述了一种利用DNA探针阵列进行基因组研究的方法，其原理是通过更有效有作图、表达检测和多态性筛选方法，可以实现对人类基因组的测序。光介导的化学合成法被应用于制造小型化的高密度寡核苷酸探针的阵列，这种通过软件包件设计的寡核苷酸探针阵列可用于多态性筛查、基因分型和表达检测。然后这些阵列就可以直接用于并行DNA杂交分析，以获得序列、表达和基因分型信息。Milosavljevic(CuraGen,Branford,CT,USA)介绍了一种新的基于专用定量表达分析方法的基因表达检测系统，以及一种发现基因的系统GeneScape。为了有效地抽样表达，特意制作片段模式以了解特定基因的子序列的发生和冗余程度。他在酵母差异基因表达的大规模研究中对该技术的性能进行了验证，并论述了技术在基因的表达、生物学功能以及疾病的基础研究中的应用。

二、基因的功能分析

Overton(UniversityofPennsylvaniaSchoolofMedicine,Philadelphia,PA,USA)论述了人类基因组计划的下一阶段的任务——基因组水平的基因功能分析。这一阶段产生的数据的分析、管理和可视性将毫无疑问地比第一阶段更为复杂。他介绍了一种用于脊椎动物造血系统红系发生的功能分析的原型系统E-poDB，它包括了用于集成数据资源的Kleisli系统和建立internet或intranet上视觉化工具的bioWidget图形用户界面。EpoDB有可能指导实验人员发现不可能用传统实验方法得到的红系发育的新的药物靶，制药业所感兴趣的是全新的药物靶，EpoDB提供了这样一个机会，这可能是它最令人激动的地方。

Sali(Rockefelleruniversity,NewYork,NY,USA)讨论了同源蛋白质结构模建。比较蛋白质模建（comparativeproteinmodeling）也称为同源模建（homologymodeling），即利用实验确定的蛋白质结构为模式（模型）来预测另一种具有相似氨基酸序列的蛋白质（靶）的构象。此方法现在已经具有了足够的精确性，并且被认为效果良好，因为蛋白质序列的一个微小变化通常仅仅导致其三维结构的细微改变。

Babbitt(UniversityofCalifornia,SanFrancisco,CA,USA)讨论了通过数据库搜索来识别远缘蛋白质的方法。对蛋白质超家族的结构和功能的相互依赖性的理解，要求了解自然所塑造的一个特定结构模板的隐含限制。蛋白质结构之间的最有趣的关系经常在分歧的序列中得以表现，因而区分得分低（low-scoring）但生物学关系显著的序列与得分高而生物学关系较不显著的序列是重要的。Babbit证明了通过使用BLAST检索，可以在数据库搜索所得的低得分区识别远缘关系（distantrelationship）。Levitt(Stanforduniveersity,PaloAlto,CA,USA)讨论了蛋白质结构预测和一种仅从序列数据对功能自动模建的方法。基因功能取决于基因编码的蛋白质的三级结构，但数据库中蛋白质序列的数目每18个月翻一番。为了确定这些序列的功能，结构必须确定。同源模建和从头折叠（abinitiofolding）方法是两种现有的互为补充的蛋白质结构预测方法；同源模建是通过片段匹配（segmentmatching）来完成的，计算机程弃SegMod就是基于同源模建方法的。

三、新的数据工具

Letovsky(JohnshopkinsUniversity,Baltimore,MD,USA)介绍了GDB数据库，它由每条人类染色体的许多不同图谱组成，包括细胞遗传学、遗传学、放射杂交和序列标签位点（STS）的内容，以及由不同研究者用同种方法得到的图谱。就位置查询而言，如果不论其类型（type）和来源（source），或者是否它们正好包含用以批定感兴趣的区域的标志（markers），能够搜索所有图谱是有用的。为此目的，该数据库使用了一种公用坐标系统（commoncoordinatesystem）来排列这些图谱。数据库还提供了一张高分辨率的和与其他图谱共享许多标志的图谱作为标准。共享标志的标之间的对应性容许同等于所有其它图谱的标准图谱的分配。

Markowitz(LawrenceberkeleyLaboratory,Berkeley,CA,USA)讨论了分布式数据库与局部管理的关系，以及用基于工具的方法开发分子生物学数据库（MDBs）的问题。许多方案当前正在促进搜索多种不同来源MDBs的数据，包括建立数据仓库；这要求对各种MDBs的组合有一种全局观，并从成员MDBs中装填数据入中心数据库。这些方案的主要问题是开发整体视图（globalviews），构建巨大的数据仓库并使集成的数据库与不断发展中的成员MDBs同步化的复杂性。Markowitz还讨论了对象协议模型（objectprotocolmodel,OPM），并介绍了支持以下用途的工具：建立用于文本文件或者关系MDBs的OPM视图；将MDBs作成一个数据库目录，提供MDB名称、定位、主题、获取信息和MDB间链接等信息；说明、处理和解释多数据库查询。Karp(SRIinternational,MenloPark,CA,USA)解释了Ocelot,一种能满足管理生物学信息需求的面向对象知识陈述系统（一种面向对象系统的人工智能版）。Ocelot支持略图展开（schemaevolution）并采用一种新的最优化并行控制机制（同时进行多项访问数据的过程），其略图驱动图形编辑器提供了交互式浏览和编辑功能，其注释系统支持数据库开发者之间的结构通讯。

Riley(MarinebiologicalLaboratory,WoodsHole,MA,USA)在讨论大肠杆菌蛋白质的功能同时，特别提到了GPEC数据库，它包括了由实验确定的所有E.coli基因的功能的信息。该数据库中最大比例的蛋白质是酶，其次则为转运和调控蛋白。

Candlin(PEappliedBiosystems,FosterCity,CA,USA)介绍了一种新的存储直接来自ABⅠPrismdNA测序仪的数据的关系数据库系统BioLIMS。该系统可以与其它测序仪的数据集成，并可方便地与其它软件包自动调用，为测序仪与序列数据的集成提供了一种开放的、可扩展的生物信息学平台。

Glynais(NetGenics,Cleveland,OH,USA)认为生物信息学中最关键的问题之一是软件工具和数据库缺乏灵活性。但是，软件技术的发展已得到了其它领域如金融业和制造业的发展经验的借鉴，可以使来自不同软件商的运行于各种硬件系统的软件共同工作。这种系统的国际标准是CORBA，一种由250多个主要软件和硬件公司共同合作开发的软件体系。联合使用CORBA和Java可以开发各种通过一个公用用户界面访问任何种类的数据或软件工具的网络应用软件，也包括生物信息学应用软件。Overton不同意Glynias的这种想法，他强调说CORBA仅对软件集成有用，不兼容的数据库软件可能是计算生物学所面临的最困难问题，一些制药公司和数据库仓库最近资助了一项用OCRBA链接不同的数据库的计划[2,3]。

四、制药先导的发现

Burgess(Sturcturalbioinformatics,SanDiego,CA,USA)讨论了填补基因组学和药物设计之间鸿沟的蛋白质结构中的计算问题。在缺乏主要疾病基因或药物靶的精确描述数据的情况下，药物设计者们不得不采用大规模表达蛋白质筛选方法；而结构生物信息学则采用一种更为实用有效的计算方法直接从序列数据中确定靶蛋白质的活性位点的精细结构特征，它利用一种集成专家系统从现实的或虚拟的化学文库中进行迅速的计算筛选，可以达到一个很大的规模。

Elliston(Genelogic,Columbia,MD,USA)讨论了治疗药物开发中发现新的分子靶的过程，着重讨论了基因发现方法。他认为，随着日益临近的人类基因组测序的完成，几乎全部基因的特征将在序列水平得到揭示。但是，对基因的认识将有赖于更多的信息而不仅仅是序列，需要考虑的第一类信息是转录表达水平信息，而Genelogic公司的GeneExpress就是一个由mRNA表达谱、转录因子位点、新基因和表达序列标签组成的数据库。

Liebman(Vysis,Downessgrove,IL,USA)介绍了Vysis公司开发的计算和实验方法，这些主法不仅用于管理序列数据，而且被用于以下用途：分析临床数据库和自然—突变数据库；开发新的算法以建立功能同源性（区别于序列同源性）模拟生物学通路以进行风险评估；药物设计的靶评估；联系复杂的通路特性以便识别副作用；开发疾病发展的定性模型并解释临床后果。

随着发现的新基因的日益增多，这个问题显得格外重要：基因的功能是什么？Escobedo(Chirontechnologies,Emeryville,CA,USA)提出了这个问题的一种方法：将分泌蛋白质的基因的功能克隆与筛选这些克隆（可能的药物靶）结合起来。在这种方法中，在微粒体cDNA文库池中进行体外翻译避免了劳动密集的克隆、表达和纯化步聚，对文库池中的翻译产物在细胞水平进行筛选，测试其在细胞增殖和分化中的作用。例如，在用这种方法识别的111个克隆中，56个属于已知的分泌蛋白质，25个为膜相关蛋白，另外30个功能未知，可能是新的蛋白质。一种相似的方法在转移到小鼠模型系统中的基因传导载体中构建分泌蛋白质的cDNA文库来克隆特定的功能基因。

Ffuchs(Glaxowellcome,ResearchTrianglePark,NC,USA)讨论了生物信息学更为广义的影响：它不仅影响到新药物靶基的发现，还对改善药物开发的临床前期和临床期的现状极具重要性。众所周知，涉汲数以千计病人的临床试验（可能是药物开发最为花钱的部分）的设计不论多么仔细，也不能为正确的药物选择正确的病人。而在基因组水平划分病人群体的方法可以大大改善发现新药的效率。Fuchs介绍了一种将病人的基因型和表型标志结合起来以改善临床前期和临床期药物开发过程的系统GeneticinformationSystem.他强调将遗传学和生物信息学数据同化学、生物化学、药理学和医学数据连接起来的集成信息管理和分析方法是极其重要的。

Green(HumanGenomeSciences,Rockville,MD,USA)介绍了他的测序工作中采用的数据管理工具。基于EST的测序方法所面临的挑战是，在对几百个cDNA克复测序之后，产生的数据堆积如山。由于大多数人类基因都是用这种方法发现并在么有数据库中分类编排的，面临的识别开放读框、重叠序列的重叠图谱、组织特异表达和低丰度mRNA基因的任务是令人生畏的。HumangenomeSciences公司开发了一些可用户化数据库工具，在同一个数据库中可包括以下功能：WWW上访问和检索数据，序列拼接，临视潜在药物靶基因的研究进展等。这些能够管理多项任务——从注释基因序列到成功开发基因产物进入药物发现的流程——的软件工具，极其可望从一种基于基因组知识的药物发现方法中得到新的药物靶。

Summer-Smith(Base4bioinformatics,Mississauga,Ontario,Canada)描述了一种相关的策略。药物发现阶段中所要求的软件工具的任务是多样化的，要能注释基因，并阐明它的生理和病理功能及其商业潜质。对这样多种来源的信息的集成与分析，在派生的、项目取向的数据库（project-specificdatabase,PSD）中可以很好完成。由于项目贯穿于发现到开发全过程，其间又不断加入背景的成员，PSD在项目的管理与发展中成为一种关键性的资源。

按照Smith(Bostonuniversity,Boston,MA,USA)的观点[2]，我们并不需要更快捷的计算机或更多的计算机科学家，而是需要更的生物学家和生物化学家来解释序列的功能。这对有些软件或硬件专家来说是个打击，但生物学系统的复杂性是令人生畏的，并且对基因功能的认识可能需要生物学方法和计算方法的结合。探索基因的功能很可能要花费生物学家们数十年的时间，本次会议表明没有任何单一的方法可以得出一个答案；但是，将计算生物学同大规模筛先结合起来识别一种化学靶物（hit）是一种产生化学工具来探索基因功能的方法，这些化学工具接下来就可以用作理解基因功能的“探针”。这种方法在Butt(GeneTranscriptionTechnologies,Philadelphia,PA,USA)的描述中，既是一种检查基因功能的简单方法，也是为潜在的药物靶发现化学先导物的简单方法，他描述了一种可以在酵母中重建人类基因功能的酵母大规模筛选系统。在此系统中，可以迅捷地在一个化学文库中发现配基。这种技术的重要特征是它不仅仅是发现一种药物靶的配基的筛板（screen），相反，由于该系统的高速度，它也是发现先导靶基因的一种筛板。过去，世界上的制药公司通常在某一时间内仅能对有限数目（约20多个）的药物靶基因进行工作，鉴于此，我们需要根本不同的方法如基因组学来打开通向“新”生物学的通路。由于机器人和合成化学的进步，药物发现中最关键的问题不再是得到一种先导化合物（leadcompound），而是得到导向靶基因。此次会议为从计算和实验方法中发展出的新生物学迈出很好的一步。

参考文献

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二、解决信息技术与生物教学整合问题的办法

1．明确整合的意义，确立正确方向

信息技术与生物教学整合的意义在于利用信息技术把枯燥、复杂、抽象的生物学知识生动、活泼、具体地呈递出来，创造一种新型的教学环境去启发学生的思维，减轻学生的学习负担，提高学生的学习兴趣，从而达到提高教学效率的目的。教师必须明确信息技术与生物教学整合的意义，以确立正确的整合方向。

2．加强理论学习，将整合落实

在信息技术与生物教学的整合过程中，要充分加强教法、教育心理学、教学论等理论的学习指导，把这些教学理论融入信息技术与生物教学的整合过程中，依据建构主义学习理论，结合生物学科的特点，构建易于实现生物教学与信息技术整合的新型教学模式。

3．结合生物学特点，进行科学整合

现行高中生物教材，并不是每一节课的内容都适合用信息技术来完成的。比如“细胞器”“遗传的分子基础”“生态系统”等用实物或投影演示，效果会很好。因此我们应该从具体的教学内容和目标出发，明确信息技术教学用在什么地方，什么时候用，怎么用，期望收到什么效果，以真正达到“信息技术与生物教学的科学整合”。信息技术与生物教学的整合应科学合理，其地位是“辅助”而不是“替代”。

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1　“问题解决模式”的一般程序

??“问题解决模式”的程序可分为：创设问题情境提供（收集）科学事实探求解决问题方法得出科学结论运用新知识解决新问题。

2　“问题解决模式”在研究性生物教学中的应用

??“影响生物的生态因素”这部分内容涉及面较广，传统的教学方式往往是先讲生态因素的概念、种类，接着讲不同生态因素对生物的影响，并举例说明，最后练习巩固。在这种教学模式下，教师会列举许多事实，可能讲得绘声绘色，学生听得津津有味，但学生也只能是被动的接受。而“问题解决模式”创设问题情境，使学生主动思考，主动寻找解决问题的方法，充分发挥学生的主体性。

“问题解决模式”中的问题不能过于直接，如光照时间长短是否影响生物繁殖?可创设问题情境，培养学生剖析问题能力。如：

在瑞士，银灰狐是在每年的1月至2月进行的，有人将银灰狐于12月初从瑞士运到南美的阿根廷饲养，发现银灰狐要到第二年的8月开始和繁殖。

为什么在不同的国度里银灰狐和繁殖的时间存在差异呢?

??在回答中，学生一般都认为，阿根廷8月的气候与瑞士1月至2月的气候相似。这样的回答应该是对的，但这种回答跟这节课的关系不大，不过它体现了问题的隐蔽性。如何与生态因素联系起来呢?

到底是生态因素中的什么因素呢?这一问促使学生主动的阅读课文内容。他们首先要搞清楚什么是生态因素，接着探讨不同生态因素对生物的影响。这样，把本来教师要讲的内容，转变成学生主动学习的对象。学生掌握一定基础知识以后，小组讨论，一起解决问题。最后，各小组派代表阐述其观点。回答过程中，有的认为温度对银灰狐的繁殖有很大影响；有的则认为是光照时间对银灰狐的繁殖有很大的影响。随着月份变化，温度和光照都在不断的变化。

如何分析是温度还是光照对生物的繁殖有重要影响呢?

引导学生对问题进行分析、探索，经过假设、讨论、归纳等一系列再发现的认知操作过程，找到解决问题的关键，这一步在教学过程中，可以设计一系列相关的问题来展开讨论，设计的问题要遵循学生实现再发现的认知规律。

问题1　假如把银灰狐终年饲养在恒温（瑞士七八月份的气温）的空调房中，光照自然变化，它还能繁殖吗?反过来，假如人工给予银灰狐固定的光照时间（瑞士七八月份的光照长度），温度自然变化，繁殖情况又将如何呢?

这一问题的设计，主要是引导学生研究事物，可以通过假设来进行分析，以便帮助学生迅速摆脱无所适从的思维状态，尽快找到解决问题的“门路”。让学生领悟到，一个恰到好处的假设可以成为解决问题的良好开端，从中也学到了开展问题研究的一般方法：问题发现，提出问题解决问题（假设—实验设计—结果分析—讨论）结论的运用。

实验设计是一个比较复杂的过程，具体的实验操作过程更难。因此，这个环节放在课堂上让学生来完成不太现实，而且完全没有必要。教师可以让学生收集相关材料进行分析，也可以提供实验结果让学生分析讨论。如银灰狐在恒温的空调房里繁殖，在固定的光照时间（瑞士七八月份的光照长度）没有繁殖。这说明光照时间对生物的繁殖有重要影响。其实在瑞士，每年的1月至2月白昼开始延长，而在阿根廷，白昼开始延长时间是8月，因此银灰狐和繁殖是需要在日照开始延长的条件下进行的。由此可见，光周期对生物繁殖起了很大的作用。

学生通过分析讨论，获取知识，然后应用知识。学生举例，如人们可以通过人工延长（给予人工光照）或缩短光照（放在黑暗中处理）来改变生物的繁殖时间。开花需要在短日照的条件下进行，为了使在夏天开花，就可将它每天放在黑暗中处理一段时间。

问题2　除了光周期外，温度对繁殖没有一点影响吗?这个问题的设计，目的在于引导学生考虑问题要全面，不要知道了光周期对生物繁殖有重要影响，而忽略了温度等其他因素的综合作用。

在这个问题的解决过程中，学生不仅习得了生态学的基本知识，而且领悟到了生物实验中常用的对照实验法（此实验中，恒温中的银灰狐、固定光照下的银灰狐、自然条件下的银灰狐）。学生掌握这一实验方法，有利于解决一系列问题，如雷鸟的换羽，影响雷鸟换羽的生态因素是光照还是温度。

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（2）让教师与学生能够共同学习，一起研究生物学科。在传统的中学生物教学模式中，教师只注重理论知识的学习，一味地对学生进行知识点的灌输，忽略了他们的创造和研究能力，而研究性学习的过程就是让学生们能够自己动手进行研究，并在过程中发现问题，最后在实验中得出结果，找出问题的症结方法，这种教学方式能够很好地锻炼学生的自学能力和研究能力，能够与教师一起学习，共同进行研究，培养师生之间的感情，拉近距离的同时还在学习效率上得到了提升。

（3）增强了学生在生活中对于生物学知识的运用能力。学生在研究性学习中学到的生物知识都是从实践中得来的，从生物学科在生活中的运用以及日常的实验中，学习到学科知识的规律和在生活中的作用，与传统的生物教学方式相比较，研究性学习更能够提高学生对生物学科在生活中的运用能力，能够做到学以致用，实现学科本身的使用价值。

2.研究性学习的模式

（1）实验探索型。所谓的实验探索型就是从实验着手，教师针对学科知识点进行有目的有针对性的实验。

（2）情景创设型。教师针对于当天所学的内容，为学生创造一定的情景，引导学生进行学习。其中包括许多环节，比如列举出背景资料，延伸对知识的阐述，提出相关的问题，展开相应的学生研究活动等。

（3）调查研究型。所谓调查研究型，就是教师根据本节课学习的需要，找出要解决的问题，与学生共同进行探讨，明确研究的方向，然后共同进行调查研究，利用调查中所获取的资料，再进行一定的实验与讨论，最终找出解决问题的方法。

（4）社会课题型。教师针对学过的学科知识对学生进行指导，引导学生将其与现代的科技知识结合起来，并运用到日常的生活中去，社会型的教学模式旨在加强各个学科之间的综合和联系，加强学科知识与日常生活的联系。

3.初中生物实行研究性学习的实例

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随着教育理念的不断深化改革，新的课程标准已经把自主学习、终身学习作为硬性要求，旨在培养创新型的人才．《基础教育改革纲要》中改革的具体目标强调“改变课程过于注重知识传授的倾向，强调形成积极主动的学习态度，使获得基础知识与基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程”．这使自主学习成为改革的亮点．

2．学生自身能力的培养

自主学习是一种教育的理念．同时，对于学生来说，自主学习是一种能力，它代表的是学生在独立的情况下，可以自主地去发现问题、探索问题的答案．所以自主学习能力的培养，还代表了学生解决问题的能力．

3．物理学科本身的特点

学习初中物理的目的并不是使学生掌握多少知识，而是引导学生关心周围的事物，让学生知道生活中有物理，了解物理在生活实际中的应用，使他们的视野从课本中学到的有限的知识得以开阔，从而提高学生的科学素养．

二、培养学生的物理自主学习能力

1．结合心理学的理论知识，调动学生自主学习的积极性

初中生都是青春期的少男少女，自我约束能力差、对学习保持新鲜的时间短以及情绪容易出现较大的波动是其固有的特点．教师要根据心理学的相关知识对学生进行分析，采用适合的方法帮助学生提高学习的积极性．特别是物理学科，因为物理是一门实践性以及动手性都非常强的学科，所以学生对于刚刚接触的物理都是抱有极大的学习兴趣的，如何把这份兴趣保持下去，就是教师需要做的事情．

2．结合物理学科的特点，调动学生的学习兴趣

初中物理的内容大多是与人们的生活经验有关，物理学科是极易引发初中生兴趣的学科，初中物理是比较侧重观察物理现象的学科，教师可以从这些方面来引导学生学会自主学习．在初中物理教学中，除了安排学生做好探究实验，教师还可以适时随机地把演示实验变为学生实验，让学生自主、自愿地探求知识，充分发挥学生的积极性、主动性．教师也可以紧密结合教学内容，适时组织相应的课外实验，充分调动学生的学习兴趣．

3．营造宽松的学习环境，调动学生的思维

根据心理学的研究，人类在一个宽松的氛围中学习比在一个压抑的环境中更能使大脑兴奋，从而人的思维会处于一个兴奋的状态．物理是一门创造性比较强的学科，教师营造一个轻松的环境，对于学生来说是很有必要的．

4．重视对教学方法的反思，不断改进教学方法

物理是一门拓展性比较强的学科，仅仅学习课堂上的知识对于学生来说是远远不够的，教师要教会学生如何在课后自主学习．同时，教师要不断地对自己的教学行为进行反思，行之有效的方法就是根据学生的课堂反应进行改进，学生在课堂上积极发言就说明这一次的教学实践是成功的．如果学生普遍表示提不起兴趣或者在课堂上开小差，那就说明这次的教学实践还需要再改进．就是在这样的反复实践中，找到行之有效的教学方法．

5．重视培养学生正确的学习方法，提高学生的学习效率

“授之以鱼不如授之以渔”．在教学活动中，教师一定要注意对学生学习方法的引导．在物理教学中，学生不仅仅是在学习知识，也是在学习如何更好地学习．所以，教师要有目的地引导学生参与教学活动，鼓励学生独立思考，使自己的教学实践更加贴合学生的思维方式，通过对教学过程的合理化设计，使学生独立地去思考和学习．

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2教学方式的改革

兴趣是学习最好的老师，但是现在单的教学方式往往使学生处于被动地位。因此，改变学生的学习地位，配合多元化的教学方式来调动学生学习的积极性成为亟待解决的问题。

2.1变被动学习为主动学习

中国当前的教育模式几乎仍是填鸭式教学，而实验课的教授更是老师讲解为主，学生完全处于被动地位。许多学生在实验过程中不知前因后果，只是草率结束实验，课后将实验内容抛之脑后，一无所知。为调动学生的主观能动性，在实验开始前，只是简单介绍相关的知识，提出实验目标。然后由学生在课下预习实验内容，查找资料，熟悉每一个实验步骤的原理、所需试剂的作用及配备方法，做好充足的准备工作。在实验结束后，分组讨论在实验过程中出现的问题，及对结果的多样性进行分析，鼓励大家畅所欲言，探讨该次实验内容能够用于解决哪些实际的问题。最后，要求学生认真整理出一份实验报告。在整个实验过程中，老师只起到引导、鼓励及评价的作用，而使学生处于主动地位。突然之间的角色转变使很多同学学习起来有些吃力，但是坚持一学期下来，发现学生的自主学习能力明显提高，这正是“授之以鱼，不如授之以渔”。

2.2变传统教学为多元化教学

现在一些高校的实验课教学方式仍为传统的板书讲解，这种教学方式早已不符合时代的发展。为使学生更直观生动的了解实验过程，将实验过程制作成录像，上课前通过多媒体播放教学示范录像。例如，对于原代培养细胞实验，前期的准备工作繁琐，耗时长，不可能每个同学都参与，这时通过播放教学示范录像[6]，使学生深刻了解整个实验的来龙去脉。另外，在实验课上由“老师讲”变为“学生讲”。课前要求学生预习实验目的、原理及注意事项等，上课时随机挑选学生为大家讲解，其他同学对讲解的内容进行补充和纠正。在显微镜的使用实验课中，将学生分为2～3人的小组，小组中的每位同学分别操作显微镜，其他同学在旁观看，指出这位同学在操作过程中存在的问题，进而加深学生对显微镜使用方法及注意事项的印象。

3考核方法的改革

随着对实验课的重视程度提高，实验课成绩在总成绩中所占比例也相应增加。实验课的考核不再只依靠实验报告，而在于对学生实验原理的掌握及实验操作能力的评价。通过课前提问形式，了解学生的预习情况并给予一定评分。在实验课结束时，随机抽取部分学生，考核其对该次实验中关键技术的掌握，如显微镜、离心机、天平等仪器的正确使用及临时装片的制备，并叙述在操作过程中的注意事项等，从而对学生的操作技能进行测试。另外，在批改实验报告时，主要依据学生对实验数据的分析及总结程度给予评分，强化学生的分析思考能力。

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推荐系统(RecommenderSystem)[1]是个性化信息服务的主要技术之一，它实现的是“信息找人，按需服务”；通过对用户信息需要、兴趣爱好和访问历史等的收集分析，建立用户模型，并将用户模型应用于网上信息的过滤和排序，从而为用户提供感兴趣的资源和信息。生物信息学(Bioinformatics)[2,3]是由生物学、应用数学和计算机科学相互交叉所形成的一门新型学科；其实质是利用信息科学的方法和技术来解决生物学问题。20世纪末生物信息学迅速发展，在信息的数量和质量上都极大地丰富了生物科学的数据资源，而数据资源的急剧膨胀需要寻求一种科学而有力的工具来组织它们，基于生物信息学的二次数据库[4]能比较好地规范生物数据的分类与组织，但是用户无法从大量的生物数据中寻求自己感兴趣的部分（著名的生物信息学网站NCBI(美国国立生物技术信息中心)，仅仅是小孢子虫(Microsporidia)的DNA序列就达3399种），因此在生物二次数据库上建立个性化推荐系统，能使用户快速找到自己感兴趣的生物信息。特别是在当前生物信息数据量急剧增长的情况下，生物信息学推荐系统将发挥强大的优势。

1推荐系统的工作流程

应用在不同领域的推荐系统，其体系结构也不完全相同。一般而言，推荐系统的工作流程[5]如图1所示。

(1)信息获取。推荐系统工作的基础是用户信息。用户信息包括用户输入的关键词、项目的有关属性、用户对项目的文本评价或等级评价及用户的行为特征等，所有这些信息均可以作为形成推荐的依据。信息获取有两种类型[6]，即显式获取(Explicit)和隐式获取(Implicit)，由于用户的很多行为都能暗示用户的喜好，因此隐式获取信息的准确性比显式高一些。

(2)信息处理。信息获取阶段所获得的用户信息，一般根据推荐技术的不同对信息进行相应的处理。用户信息的存储格式中用得最多的是基于数值的矩阵格式，最常用的是用m×n维的用户—项目矩阵R来表示，矩阵中的每个元素Rij=第i个用户对第j个项目的评价，可以当做数值处理，矩阵R被称为用户—项目矩阵。

(3)个性化推荐。根据形成推荐的方法的不同可以分为三种，即基于规则的系统、基于内容过滤的系统和协同过滤系统。基于规则的推荐系统和基于内容过滤的推荐系统均只能为用户推荐过去喜欢的项目和相似的项目，并不能推荐用户潜在感兴趣的项目。而协同过滤系统能推荐出用户近邻所喜欢的项目，通过用户与近邻之间的“交流”，发现用户潜在的兴趣。因此本文所用的算法是基于协同过滤的推荐算法。

(4)推荐结果。显示的任务是把推荐算法生成的推荐显示给用户，完成对用户的推荐。目前最常用的推荐可视化方法是Top－N列表[7]，按照从大到小顺序把推荐分值最高的N个事物或者最权威的N条评价以列表的形式显示给用户。

2生物信息学推荐系统的设计

综合各种推荐技术的性能与优缺点，本文构造的生物信息学推荐系统的总体结构如图2所示。

生物信息学推荐系统实现的主要功能是在用户登录生物信息学网站时，所留下的登录信息通过网站传递到推荐算法部分；推荐算法根据该用户的用户名从数据库提取出推荐列表，并返回到网站的用户界面；用户访问的记录返回到数据库，系统定时调用推荐算法，对数据库中用户访问信息的数据进行分析计算，形成推荐列表。

本系统采用基于近邻的协同过滤推荐算法，其结构可以进一步细化为如图3所示。算法分为邻居形成和推荐形成两大部分，两部分可以独立进行。这是该推荐系统有别于其他系统的优势之一。由于信息获取后的用户—项目矩阵维数较大，使得系统的可扩展性降低。本系统采用SVD矩阵降维方法，减少用户—项目矩阵的维数，在计算用户相似度时大大降低了运算的次数，提高了推荐算法的效率。

(1)信息获取。用户对项目的评价是基于用户对某一个项目(为表示简单，以下提及的项目均指网站上的生物物种)的点击次数来衡量的。当一个用户注册并填写好个人情况以后，系统会自动为该用户创建一个“信息矩阵”，该矩阵保存了所有项目的ID号以及相应的用户评价，保存的格式为：S+编号+用户评价，S用于标记项目，每个项目编号及其评价都以“S”相隔开；编号是唯一的，占5位；用户评价是用户点击该项目的次数，规定其范围是0~100，系统设定当增加到100时不再变化。这样做可防止形成矩阵时矩阵评价相差值过大而使推荐结果不准确。(2)信息处理。信息处理是将所有用户的信息矩阵转换为用户—项目矩阵，使用户信息矩阵数值化，假设系统中有M个用户和N个项目，信息处理的目的就是创建一个M×N的矩阵R，R[I][J]代表用户I对项目J的评价。

(3)矩阵处理。协同过滤技术的用户—项目矩阵的数据表述方法所带来的稀疏性严重制约了推荐效果，而且在系统较大的情况下，它既不能精确地产生推荐集，又忽视了数据之间潜在的关系，发现不了用户潜在的兴趣，而且庞大的矩阵增加了计算的复杂度，因此有必要对该矩阵的表述方式做优化，进行矩阵处理。维数简化是一种较好的方法，本文提出的算法应用单值分解(SingularValueDecomposition，SVD)技术[8]，对用户—项目矩阵进行维数简化。

(4)相似度计算。得到降维以后的用户矩阵US，就可以寻找每个用户的近邻。近邻的确定是通过两个用户的相似度来度量的。本文采用Pearson相关度因子[9]求相似度。(5)计算用户邻居。该方法有两种[10]，即基于中心的邻居(Center－BasedNeighbor)和集合邻居(AggregateNeighbor)。本系统采用了第一种方法，直接找出与用户相似度最高的前N个用户作为邻居，邻居个数N由系统设定，比如规定N＝5。

(6)推荐形成。推荐形成的前提是把当前用户的邻居ID号及其与当前用户的相似度保存到数据库中，而在前面的工作中已找出各用户的邻居以及与用户的相似度，推荐形成部分只需要对当前登录用户进行计算。推荐策略是：对当前用户已经访问过的项目不再进行推荐，推荐的范围是用户没有访问的项目，其目的是推荐用户潜在感兴趣的项目；考虑到系统的项目比较多，用户交互项目的数量很大，所以只筛选出推荐度最大的N个项目，形成Top－N推荐集，设定N＝5。

3生物信息学推荐系统的实现

生物信息学推荐系统的实现可以用图4来表示。数据库部分主要存储用户信息和项目信息，用SQLServer2000实现。

数据访问层实现了与用户交互必需的存储过程以及触发器，也使用SQLServer2000，主要完成以下功能：初始化新用户信息矩阵；插入新项目时更新所有用户的信息矩阵；用户点击项目时更新该用户对项目的评价；删除项目时更新所有用户的信息矩阵。用户访问层主要涉及网页与用户的交互和调用数据访问层的存储过程，在这里不做详细的介绍。

推荐算法完成整个个性化推荐的任务，用Java实现。(1)数据连接类DataCon。该类完成与SQLServer2000数据库的连接，在连接之前必须要下载三个与SQLServer连接相关的包，即msutil.jar、msbase.jar和mssqlserver.jar。

(2)数据操作类DataControl。该类负责推荐算法与数据库的数据交换，静态成员Con调用DataCon.getcon()获得数据库连接，然后对数据库进行各种操作。把所有方法编写成静态，便于推荐算法中不创建对象就可以直接调用。

(3)RecmmendSource与CurrentUserNeighbor。这两个类作为FCRecommand类的内部类，RecmmendSource用于保存当前用户的推荐列表，包括推荐项目号和推荐度；CurrentUserNeighbor用于保存邻居信息，包括邻居ID号、相似度及其访问信息。

(4)协同过滤推荐算法FCRecommand。该类实现了整个推荐算法，主要分为邻居形成方法FCArithmetic和推荐形成方法GenerateRecommend。

下面给出方法FCArithmetic的关键代码：

Matrixuser_item=this.User_Item_Arry();//获取用户—项目矩阵

user_item=this.SVD_Calculate(user_item);//调用SVD降维方法

Vectorc_uservector=newVector();//当前用户向量

Vectoro_uservector=newVector();//其他用户向量

Vectorc_user_correlate_vector=newVector();

//当前用户与其他用户之间相似度向量

for(inti=0;ifor(intj=0;jc_uservector.addElement(user_item.get(i,j));

//1.获得当前用户向量

for(intk=0;ko_uservector.clear();

for(intl=0;lo_uservector.addElement(user_item.get(k,l));

//2.获得其他用户的向量

//3.计算当前用户与其他用户的相似度

usercorrelativity=this.Correlativity(c_uservector,o_uservector);

c_user_correlate_vector.addElement(usercorrelativity);

}

//4.根据当前用户与其他用户的相似度，计算其邻居

this.FindUserNeighbor(i,c_user_correlate_vector);

}

根据邻居形成方法FCArithmetic，可以得到每个用户的邻居。作为测试用例，图6显示用户Jack与系统中一部分用户的相似度，可以看出它与自己的相似度必定最高；并且它与用户Sugx访问了相同的项目，它们之间的相似度也为1，具有极高的相似度。

4结束语

在传统推荐系统的基础上，结合当前生物信息学网站的特点，提出一个基于生物信息平台的推荐系统，解决了传统生物信息网站平台信息迷茫的缺点，为用户推荐其感兴趣物种的DNA或蛋白质序列。

优点在于协同过滤的推荐算法能发现用户潜在的兴趣，能促进生物学家之间的交流；推荐算法的邻居形成与推荐形成两部分可以单独运行，减少了系统的开销。进一步的工作是分析生物数据的特点及生物数据之间的关系，增加用户和项目数量，更好地发挥推荐系统的优势。

参考文献：

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