非洲生物信息学教育调查分析recite

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1、非洲生物信息学教育调查分析摘要 自从第一个基因组完全测序以来，生物信息学的学科发展迅速。并且，在过去的几十年中，高通量测序技术的发展确保了生物信息学的发展。如今，生物信息学已发展成为一门学科，并且在生命科学学科前沿起着重要作用。但是，生物信息学的教育在非洲大陆并不普及，造成这种情况的原因是多方面的。缺乏生物信息学专业知识对非洲各研究机构建立现代高通量测序项目产生了连锁反应，包括对非洲种群基因组进行全面和系统的分析。因此，生物信息学在非洲的教育具有重要意义。在本文中，我们讨论了在非洲的生物信息学教育的现状，并研究了部分大学的课程体系，同时也讨论了非洲目前在这方面教育的不足，有助于非洲生物信息学教

2、育的进一步深化与展开。关键词 生物信息学 教育 非洲1 引言生物信息学领域越来越依赖于科技的进步，依赖于计算工具的发展。而目前其必要的技能主要是由发达国家的研究人员所掌握。而在非洲，生物信息学的相关技能并不容易掌握，而且也缺少相应技能可供选择，因此非洲经常在外面寻求援助。目前非洲的生物信息学的发展现状很大程度上是基于非洲和国外一些组织的投入。而通过研究非洲本土的生物信息学的教育，有助于非洲提高自主研究能力，减少非洲对发达国家教育的依赖。本文概述了生物信息学教育在非洲的现状并对其原因做了分析。2 调查对象与方法2.1 调查对象的选取非洲生物信息学教育2.2 调查方法通过相关文献和相关机构官方网站

3、获取信息，进而进行整理，得出结论。2.3 调查内容非洲生物信息学现状，包括非洲的本科教育，硕士教育，博士教育及专业培训的学历教育和课程体系。2.4 调查时间2017 年 6 月 28 号至 2017 年 7 月 3 号3 结果与分析3.1 学历教育3.1.1 本科教育生物信息学作为一门新兴学科，自然而然，其教育的配套发展相对于其它计算机和生物学类别的学科而言是比较晚的。最早的生物信息学论文仅在 1998 年发表。【9】随着海量生物大数据的出现和高通量测序技术的发展，生物信息学的学术得以迅速发展。对于实施合适的生物信息学教育也成为了广为讨论的话题。最早生物信息学教育的尝试是为计算机和生物信息学相

4、关学科的本科生提供短期的培训教育项目，例如于 1998 年南非举办了第一次生物信息学短期课程培训。这些短期课程培训虽不授予学位，但也是生物信息学教育的重要组成部分。随后，正规的本科教育在非洲乃至全世界各地建立起立。【18】作为正规的学科教育，非洲的生物信息学教育在近十多年来得到了广泛承认。2005 年，ISCE 第一次将生物信息学教育列入其年会的主流会议。【14】H3ABioNet 成立了生物信息学学位授予部门研究室，领导建立了非洲生物信息学教育委员会的建立。该研究室致力于通过与 ISCB 和 GOBLET 的合作共同促进生物信息学学科发展。3.1.2 硕士教育现阶段，硕士教育是生物信息学学历

5、教育的主要组成部分。【10-13】在非洲，具有不同教育背景的学生选择接受生物信息学的硕士教育。硕士教育的内容涵盖如编程入门等计算机知识和分子生物学等生物知识。然而，这无论是对讲师还是学生而言，这都是一个不小的挑战。对于讲师而言，如何根据不同学生先前接受的计算机和生物学教育而进行传授生物信息学的专业知识是他们面临的棘手问题。同样，对于学生而言，他们也需面临因其它同学差异化、多样化教育背景带来的挑战，也许他们选择的导师并不是与他们自身的教育背景完全契合。这些挑战激起了生物信息学教育领域的讨论。在 2001 年，ISCB的教育委员会出台了一份文件建议生物信息学核心和支持学科作为硕士教育的主要内容。其

6、它教育组织和联盟也随后建立为生物信息学教育提供全球性的支撑网络。【17】3.1.3 博士教育生物信息学教育目前在非洲正通过诸如 H3ABioNet 等机构的倡议下实现振兴。一系列正规的生物信息学教育在非洲各大学术机构建立。2001 年，第一批生物信息学博士学位在南非授予。而且，许多大学学术机构都在建立当地系统的教学项目。例如：毛里求斯大学、科文纳特大学等大学均提供博士学位的培养计划。许多大学的博士学位授予要求学生在生物信息学家的监管与指导参与完成某些特定课题的研究。针对某些特定课题，非洲不同的研究所建立起相关合作机制使得这些分布在不同研究所所在大学的学生能够相互之间进行知识和机能的相互交流3.

7、1.4 专业培训目前，H3ABioNet 发起了师徒制来确保讲师和学生的专业知识和专业技能持续紧跟生物信息学的发展。为了提高讲师的专业技能，“Train-the-trainers”课程在非洲广为推广。这是一个使讲师不断跟进生物信息学发展并更好地教授学生专业知识的课程。该项课程为广大生物信息学教育的老师提供了锻炼提升的机会，也促进了生物信息学专业知识的发展和传播。3.2 课程体系分析生物科学、计算机科学、数学、统计学、生物信息学专业课程等进行分类统计各培养方案3.2.1 本科课程体系非洲生物信息学教育主要由泛非洲生物信息网（H3ABioNet）等组织带领，以培养在非洲科研人员的生物信息学能力为目

8、的而进行。目前开设本科生教育的有埃及的艾因夏姆斯大学，哈勒旺大学，尼日利亚的科文奈特大学及苏丹未来大学等。【引 18】3.2.2 硕士课程体系现阶段，生物信息学学历教育以硕士教育为主。硕士阶段的生物信息学教育主要有两种形式，分别是专业的课程讲授和系列讲座。这些硕士课程包括编程入门和分子生物学等，进而转入到生物信息学的专业技能学习中。但是，在非洲的大学中尚没有统一的生物信息学教育课程设置。以下面南非罗得斯大学的硕士课程体系为例，我们可以对其课程有一个大致了解课程课程内容内容课时课时Linux 入门1， Linux 操作系统及其软件 的安装2， Linux 系统的运用及其脚 本语言3， Linux

9、 系统在生物信息学 的应用20编程入门编程基础（Python）10生物信息学用 Python 语言1， Python 语言介绍及入门2， Biopython75数学基础1， 微积分复习 2， 线性代数复习15数学工具1， MATLAB 电脑运行环境， 脚本，图形输出，函数， 线性与非线性方程2， Bioinformatics Toolbox20的运用统计1， 统计入门2， R 语言（统计软件）25基因组学基础一1， 基因测序技术2， DNA 与蛋白质数据库， 数据库测序技术 3， 数据库和 API 4， 序列比对25基因组学基础二1， DNA 模板链发现及其特 征 2， 运用基因刷获取数据 3

10、， 运用网络服务和指令进 行序列分析25比对基因组学1， 成对及多重基因组学比 对入门 2， 种系基因组学 3， 基因进化及水平基因传 递 4， 新方法，技术与挑战25结构生物信息学一1， 蛋白质构象工程 2， 结构生物技术 3， 模板与非模板基础蛋白 质框架技术 4， 模板建模25结构生物信息学二1， NMR 2， 对比 3， 分子动力学25数据库1， 数据库介绍 2， 网络框架介绍3， MySQL；Django25神经式网络介绍，运用及发展25系统发生学介绍，运用及发展253.2.3 博士课程体系博士阶段的教育主要以学生参与导师及合作导师引导的某一方面的项目研究为主要教育方式。在某些案例中

11、，多个非洲研究机构在建立生物信息学部门方面达成了合作协议，并且让他们的学员参与进去。从而在他们单机构进行研究的时候能够让学员将合作机构之间的技术与信息共享。3.2.4 专业培训的知识内容非洲的专业培训主要由国外机构组织，主要针对于生物信息学科研人员进行。同时，在一些培训项目如 Train-the-trainers 中，会提供某一领域的动态更新。同时，Train-the-trainers 对于某些组织需要某一特定的专业技能或软件使用能力来说，也是一种节约成本的好途径。如泛非洲生物信息网 2013 年在肯尼亚举办的为期三周的 Train-the-trainers，培训了大量的生物信息学主题的内容，

12、包括 Python 语言，生物统计，高通量测序，全基因组关联分析等。4 讨论与结论生物信息学教育目前在非洲正通过诸如 H3ABioNet 等机构的倡议下实现振兴。在非洲各地，许多正规的教育体系已经逐步建立并完善。从学士学位、硕士学位再到博士学位，一系列大学提供了专门的培养项目。受生物大数据海量涌入的影响和阐述这些生物大数据意义的急迫性，其它还未有学历教育的大学也都表示出对设计开发生物信息学相关课程和建立学位培养项目的极大兴趣。目前现有的教育项目还不能满足生物信息学专业人才的需求。许多申请人不能申请到自己理想的生物信息学教育项目。【18】这其中的主要原因在于在非洲其它学术机构缺乏专业的生物信息学

13、教职员来公正地监管生物信息学科研项目。非洲现有的生物信息学教育依旧面临不少困难和挑战。不同教育背景的学生呈现的教育多样性和生物信息学学科领域处于生命学科和计算机学科的分布范围是两大主要问题。此外，生物信息学作为一门高速发展的学科要求生物信息学相关的科研人员和教学人员持续跟进学科前沿发展和掌握新的知识技能。受困于专业人才的稀缺和基础设施的落后，要实现以上同步对非洲生物信息学教育而言，有不少阻碍。针对这些困难和挑战，扩充教学容量和增强基础设施的投入是解决问题的主要途径。ASBCB 和 H3ABioNet 正在尝试通过推广导师责任制来提到受教育学生的知识水平和实践能力。一些跨机构的合作项目也在非洲得

14、以推广，这都有利于促进相关知识和技能的流通。而 eBiokits 等通过机构通过改善互联网连通性来提高受教育者使用互联网的权限。在基础设施建设方面，建立规范专业的生物信息学实验室也是一个重要方面。目前，非洲许多大学缺乏专业的生物信息学实验室或者实验室利用率低，导致受教育者缺乏实践经验。总而言之，非洲的相关学术机构在建立专门的生物信息学学历教育方面已迈出了一大步。尽管做出了这些努力，非洲的生物信息学与其他地区相比依旧有一定的弱势。这主要是由于基础设施和专业人士的缺乏所导致的。非洲正在逐步减小这方面的弱势，只有通过继续推行发展生物信息学学科教育和确保基因组领域的投入研究，才会保障非洲人民受到生物信息学从医疗和社会领域带来的巨大福利。