准确地说：自20世纪80年代以来，我们已是处在一个信息爆炸的时代、一个知识经济的时代。有人还更形象地说：这是一个一“网”情深的时代；一个“网”事如歌的时代；一个无“网”而不胜的时代。的确，进入20世纪的后期，我们已实实在在地处在了一个信息网络化的时代中。未来学家们又进一步预言说：21世纪将是生物科技的时代，或者说是生命科学的时代。因为生物技术和信息技术的迅猛发展已向人们展现出了更加诱人前景，并使得将生物学和信息学结合起来的生物信息学的研究成为可能。运用生物信息学的原理或机制去提示生命的奥秘，认识和探讨人类疾病的发生和发展及至康复等医学问题，将是一个全新的课题，并有望开启一个崭新医学时代。生物信息医学的时代。这是一个将“物质、能量和信息”三基元的思想用来指导医学的研究和发展的新阶段，是对现代医学仅从人体的物质结构和功能(能量)或者注重从生物物理和生物化学的角度去认识疾病和防治疾病方法的一种进步和完善。换句话说：我们将从生理、生化和生物信息三方面去看待机体和生命，去认识和防治疾病。这不正是我们传统中医学的“形、气、神”理论的现代体现吗?所以，我们认为，21世纪的医学发展趋势将是以生物信息为主导的医学新时代。
下面我想从4个方面来分析和探讨一下，我们所提出的“生物信息医学”形成的可能性或可行性。即：①现代高新科技发展所提供的时代科技背景；②信息时代新的哲学思想原则为之提供的认识论和方法论；③生物信息医学已存在的历史和发展现状；④生物信息医学未来的发展前景展望。
1生物信息医学形成的时代背景――现代高新科技
现代医学科学的每一个新进展都与当时的科学研究和技术的支持是分不开的，在当今蓬勃发展的医学背后有现代高新技术强有力的支撑。
现代高新科技来自现代尖端科学的研究，所谓尖端科学就是人类探索自然界规律，攀登科学知识高峰的前沿。当前，科学研究的最前沿主要可以归结为以下几个方面的问题，即物质的组成或结构，生命的本质和演化，人类生存的环境，宇宙的起源和人类智力的奥秘。正是对在这些问题探索研究的过程中，人们不断获取尖端科学知识，并应用这些知识，又进一步开发出了如下高新科学技术，即：①生命科学技术(或称生物科学技术)――对生命的本质和演化的探索；②信息科学技术――对人类智力的探索；③软科学技术(或称管理科学)――对人类智力的探索；④海洋科学技术――对生存环境的探索；⑤空间科学技术(或称航空航天技术)――对宇宙空间的探索；⑥环境科学技术――有益于环境的高新技术；⑦新材料科学技术――对物质的组成或结构的探索；⑧新能源和可再生能源科学技术――对物质的组成或结构的探索。
这高新技术中，其中信息科学技术、生命科学技术和软科学(管理科学)是与人的生命和智力的探索直接相关的。自然也是与医学是密切相关的科学和技术。海洋科学和空间科学及环境科学，主要研究人类生存空间的拓展和生存环境的保护，也是以人为本的。新材料科学和新能源及可再生能源科学则主要是为人类寻找更好的使用工具和动力资源，提高人类劳动效率和生存生活质量。同时，其新材料科学技术还将会为我们的医学提供更精细和精密的诊疗仪器或技术手段。例如：纳米技术可使我们造制出更加精细的检测仪器，如：纤维镜、胃镜等，也可提供更精细手术器械等。
在现代高新科学技术的基础上，现代医学科学研究方法的特点：一是研究更为深入，利用现代生物学先进技术，在核酸、蛋白质等生物大分子水平上阐述生命体的结构和功能特征，并且利用基因技术使人们能够设计和改变生物体特征；二是研究技术的综合应用，以往各学科单一的研究方法、系统正在被跨学科多水平的实验体系所取代，高水准的研究一般都在整体、离体组织、细胞、分子多种水平上证实一种论点；三是高新技术的发展完善，使得元损伤非侵入式研究越来越广泛被采用，不仅可以在实验动物上得出与人更接近的结果，还能直接用于人体的研究；四是信息科学技术又为现代医学科学的研究提供了新的思路和方法。它使我们对生命体的认识不再只考虑其物质结构和能量代谢两个方面的问题，而是将生命体内物质、能量和信息三个基本要素都考虑进来。目前，对于人体信息系统的组成、信号转导及有关的分子家族、信号转导过程、细胞内信号转导、细胞间通讯、神经信息的传递、大脑信息的加工、处理等有了前所未有的详细认识。
因此，在这里我将重点介绍一下信息科学技术和生物科学技术。因为，这两项技术与我所提出的生物信息医学是紧密相连的。
1．1信息科学技术
1．1．1信息的定义及本质的讨论：从20世纪中叶开始，对于信息的定义及其本质的问题在世界范围内已引起了非常广泛的讨论，但仍未有一个定论。
其实，信息现象十分古老，早在人类历史发端以前，信息已存在于物质世界。如阳光普照，星光灿烂，就是宇宙天体发出的信息，在人类社会诞生以后，信息不仅来自物质世界，而且来自精神领域。人类认识和改造客观世界的过程，实质上就是一个信息过程。所以，人类自诞生以来，一直是在不断地进行信息的加工、传递、交流和利用等过程。
人类虽然很早并一直在接触和利用信息，但对信息进行有意识的科学阐析，都是20世纪以后的事。在此之前，我们对信息的认识和理解，主要是指一些通知、报告、新闻消息、报道、情报、知识见闻、资料等，进一步指思想、事实、思维、意念、资讯等，在通信科学发展的时代中是指信号、指令、代码、数据、图像等等。这些都是我们的日常可能接触到的一些信息。。然而，从哲学的角度去深究信息的本质，是相当艰难的，在学术上也一直是争论不休的。这些争论，始终是围绕着信息同物质、能源的关系，同认识、意识的关系问题展开的。由于人们认识上的差异以及观察角度和采用方法的不同，各国学者在探索过程中，给“信息”下的定义已有四五十个之多，每种定义都有理性的面，但还没有一个是定义在世界范围内得到公认。不过，从这些讨论中可以肯定的是：信息与物质和能量一起共同构成了人类可利用的三大基本资源要素。换句话说：整个世界(包括人体)是由物质、能量和信息三大资源构成的。信息论的创始人之一，美国学者唯纳说过一句有名的话，他说：信息就是信息，它不是物质也是能量；不承认这一点的唯物论，在今天就不能存在下去。
随着信息科学和技术的发展与完善，相信人们一定会对信息的本质作出一个比较全面的科学阐析。目前，对信息的单位已确定了用“比特”来表示。所谓的信息流也就是比特流。美国麻省理工学院媒体实验室主任尼古拉•尼葛洛庞帝先生说过：信息社会的基本要素不是原子，而是比特。比特与原子遵循着不同的安全法则。比特没有重量，易于复制，可以以极快的速度传播。它在传播时，时空障碍完全消失。而原子只能由有限的人使用，使用的人越多其价值越高。尼葛洛庞帝还说：“我觉得我们的法律就仿佛在甲板上吧达吧达挣扎的鱼一样。这些垂死的鱼拼命喘着气，因为数字世界是个截然不同的地方。大多数法律都是为了原子的世界而不是比特的世界而制定的”。可见信息与物质和能量有着本质的不同。另外信息网络带来的挑战，可能会更超出我们所有人的想象。所有这些都将有助于我们对“信息”的进一步理解。对于信息的定义值得一提的有：《中国新闻实用大辞典》(人民日报出版社)从“实用”的角度，把“信息”表述为：一切事物的状态和特征的反映。它普遍存在于自然界、人类社会以及人们的认识和思维过程中。人类生活的世界是一个充满信息的世界。另有一个比较通俗的说法：即认为凡是人和动物通过眼睛、耳朵、鼻子、舌头、身体、大脑接受到的外界事物及其变化，统统都含有信息。如五彩滨纷的图画、火车的鸣叫、香水的芬芳、苹果的酸味、棒击的疼痛、灵感的触发等等。据专家统计，一般来说，人类通过视觉获得的信息占83％，通过听觉获得的信息占12％，而其余6％的信息通过嗅觉、触觉和味觉获得。然而，这些也只不过是指人体从外界接收或获取的体外信息，只是机体信息中一个方面。而另一方面在生物体内自身还有其信息的加工、处理、发出、传输、储存和利用等过程。如大脑的思维、心理活动、神经反射、激素调节、体液传导、遗传变异、气功意念、经络传感、细胞、组织的新陈代谢等等，都是一些重要的生物信息过程。可见，“生物信息”的过程要比现在我们了解的“电子信息”处理的过程更为复杂。
现代医学是建立在分子生物学、细胞学、组织胚胎学、解剖学、生理学和生物化学的基础上的。它注重的是机体不同部分之间的差异性，即每发现一个部分在结构和功能上的不同，就给予这个部分一个命名，就成为一种新发现。这也正是科学界历来所信奉的“结构决定功能”的理论观念。由于这种思想观念的指导，使人们对机体内部各个部分都有了深刻的研究和了解，便于得到各部分之间的结构方式和本质差别，进而了解其功能特征。然而，这种只从物质结构状态和功能(或能量)特征去认识机体是不全面的，它忽视了生物体不同部分之间还有其信息的联系和控制调节等特点，即生物体内的“信息调控机制”问题。因而，现代医学也就遇到了许多理论难题和临床疑点问题，这些问题也正是影响医学和生命科学全面发展的主要因素。因此，未来医学则必须是建立在生物物理学(物质结构功能，即分子生物学、细胞学、组织胚胎学、解剖学、生理学等)、生物化学(物质和能量代谢)和生物信息学的基础上。
1．1．2信息技术的发展历程：在人类诞生之初――即最原始的人类，其信息交流可能主要是靠叫声和动作手势，进而就有语言的产生，最后又有了文字符号，并进一步又有印刷术的出现。紧接着又有书报、信件、邮递员、信鸽等信息传播工具或媒体，这些是古代信息传播技术发展的一个基础过程。到了近代，随着电的发明和发展，利用电来传递信息的技术得以研究和发展。最初是电报、电传，到了1876年3月10日，贝尔运用电声转换技术发明了电话，随后又是有了无线电广播、电影、电视的发睨。这些使人类的信息传播技术产生的一个飞跃，是一次信息革命
进入20世纪后，电话、无线电广播、电影和电视得到了极大的发展和应用。更有意义的是：20世纪上半叶又有了电子计算机的出现，计算机改变了人类对信息储存、加工、处理和复制的基本方式，也使传统的印刷术发生了一场革命。使之告别了铅与火，代之以光和电。进入20世纪90年代以后，以Intemet为代表的计算机网络得到了飞速的发展。它从最初的教育科研网络，逐渐发展成为商业和民用网络，并正在改变着我们工作和生活的各个方面。可以毫不夸大地说，Intemet是自印刷术以来人类通信方面最大的变革。目前，Intemet与电话和电视并称为三大通信网络。从计算机网络(Intemet)的发展速度和趋势来看，有可能以它为核心将“三网合而为一”。
1993年9月15日，美国政府了一个在全世界引起很大反响的文件，其文题是“国家信息基础结构行动计划”。后来人们又通俗、生动而形象地把这个“行动计划”称作“信息高速公路”。紧接着全世界所有的工业发达国家和很多发展中国家都纷纷研究和制订本国建设信息基础结构的计划。这就使得计算机网络(Intemet)的发展进入了一个新的历史阶段。应该说，这正是我们进入信息化时代的一个标志。当然，这个时代是经历了由信息科学研究一信息技术革命一信息产业化、商品化一信息的社会化一信息化时代的过程，也差不多是经历了一个世纪的发展历程。
在这个信息化时代，我们所有的人都可以感受它给我们带来的快捷和便利。也更惊叹它的发展速度以及其社会变化竟是如此变幻莫测。有一个著名的定律是美国贝尔电话实验室的穆尔提出的，叫穆尔线性定律：他说一个硅片上的晶体管数量，按每18个月增加1倍的集成度的速度增长。目前，一块计算机芯片上晶体管的集成度已达几亿个以上。据估计，到2007年将达到2000亿个晶体管。所以，有些学者说，在信息化时代，我们只能预测到5年(最多10年)以内的发展情形，10年以后是很难以预料的，因其发展太快了。如果说20世纪末的信息时代是那么地变幻莫测，那么21世纪的生物科技时代，就更难以预测了。因为，21世纪人类的生存、生活、婚姻、家庭以及伦理、道德等方式都将有可能被重新定义或定位。你想想，可以将人进行复制，并使生命延续的克隆技术已予示着将打破一切条条框框(这正是下面我将要介绍的生物科学技术的发展及态势)。
1．2生物科学技术的发展态势：生物技术应该说不完全是一门新兴学科，它包括传统生物技术和现代生物技术两部分。传统的生物技术是旧有的制造酱油、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品等传统工艺。现代生物技术则是指20世纪70年代末80年代初发展起来的，以基因工程为核心，以DNA重组技术的建立为标志的新兴学科。目前我们所提的生物技术基本上是指现代生物技术。
现代生物技术包括：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程以及生化工程等。．不久的将来也许还将有生物信息工程的诞生。
1．2．1基因工程：1944年Averg等科学家阐明了DNA是遗传信息的携带者；1953年Wats。n和Crick提出了DNA的双螺旋结构模型，阐明了DNlA的半保留复制模式，从而开启了分子生物学研究的新纪元；1961年M•Nirenberg等破译了遗传密码，揭示了DNA编码的遗传信息如何传递给蛋白质这一秘密；1972年Berg首先实现了DNA体外重组技术，这标志着生物技术的核心技术――基因工程技术的开始，它向人们提供了一种全新的技术手段，使人们可以按照意愿在试管内切割DNA，分离基因，并经重组后导人其他生物或细胞，藉以改造农作物或畜牧品种；也可以直接导人人体内进行基因治疗。基因治疗主要包括制备正常基因取代遗传缺陷的基因，或者关闭异常表达的基因，或者降低异常基因的表达强度。这样可以对一些由于基因突变、缺失和异常表达所引起的疾病，如遗传病、恶性肿瘤等有望达到较理想的治疗效果。
根据基因工程技术而进行的基因工程药物的研究自20世纪70年末也已经开始，如人工胰岛素、干扰素、生长素类、白细胞介素类和肝炎疫苗等。一还有转基因技术对人工选育优良品种也取得了成功。其中克隆羊的成功为动物转基因研究揭示了广阔的前景(有关克隆技术在下面的细胞工程中介绍)。
1．2．2细胞工程技术：所谓的细胞工程是指以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖，或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而达到改变生物品种和创造新品种，加速繁育个体，或获得某种有用的物质的过程。在这里我重点介绍一下细胞核移植技术-克隆技术。进入20世纪90年代，利用幼胚细胞核克隆哺乳动物的技术接近成熟。世界上许多国家和地区，如美国、英国、新西兰、中国、台湾等纷纷报道成功克隆猴子、猪、绵羊、牛、山羊、兔等。不过最让生物学家和全世界震惊的重大突破是英国PPL生物技术公司罗斯林(R。slin)研究所的维尔穆特(Wilmut)博士于1997年2月27日在世界著名权威杂志《Nature》上宣布的用乳腺细胞的细胞核克隆出一只绵羊“多莉”(D。lly)的消息，“多莉”的诞生，既说明了体细胞核的遗传信息的全能性，也翻开了人类以体细胞核竟相克隆哺乳动物的新篇章。仅仅过了一年半，1998年7月5日，日本人就喜迎来了叫作“能都”和“加贺”的两头克隆牛犊的降生。它们是用母牛输卵管细胞的细胞核克隆成功的，几乎与此同时，一组科学家在美国檀香山宣布，他们已经采用卵泡细胞的细胞核克隆成功的小鼠“卡缪丽娜”再克隆出了下一代。祖孙三代22只克隆鼠组成的大家庭具有完全一致的遗传基因和信息。随后，德国和韩国的科学家也相继宣布用体细胞成功克隆出哺乳动物的消息。可见，几个世纪以来人类梦寐以求的快速、大量繁殖纯种动物的夙愿，在20世纪快要结束之前正在变成现实。
如果说1997年2月克隆“多莉”羊的新闻轰动了世界，一些人还是持怀疑态度的话，那么随着“能都”和“加贺”等多头克隆牛的问世以及克隆老鼠的再克隆成功，用体细胞而不是用早期胚胎细胞的细胞核克隆的哺乳动物，已经成了广为科学界和普通群众接受的事实。在此基础上，克隆人已经不再是科幻小说中的故事了。1998年初，美国哈佛大学的理查德•希德宣布了他的克隆人计划，立即招来了全世界一浪高过一浪的反对呼声，紧接着欧洲19国联合签署了禁止克隆人的协议，我国政府以及美、英、德、日也已明确表示反对。然而这位69岁的博士称：克隆人“只不过是人类生育的另一项先进技术”。他计划把自己的体细胞核与捐献者的卵相结合后，再将这个胚胎植入他妻子格洛丽亚的子宫中，以期生下他的复制品。目前全世界都以关切的目光注视着希德的举动和美国政府的一些反应。另据报道，韩国科学家已于最近克隆成功了人的早期胚胎，但摄于法律的约束，又主动将她销毁了。正象核能的开发具有截然相反的作用那样，人类对克隆自身已采取了十分慎重的严肃态度。
但是，科学的发展是无法阻挡，即便是法律最终也可能无能为力，它也只能为顺应科学的发展而变化或制订新的条文，以此来对新生事物加以规范或约束，强制阻挠是愚蠢的。正如信息时代一样对信息犯罪必须重新修订法律条文。所以，克隆人最终还是会变成现实的。据了解，目前在医学领域是允许可以克隆器官的，以便提供被人体易接受的一模一样的器官移植。
总之，这项技术必将对21世纪的医学科学、生命科学以及农学等诸多领域产生重大的影响和变革。如果一旦被允许可以克隆人时，那么，整个社会的形态，生存和生活的方式都将发生变化，人与人之间的关系、婚姻、家庭和伦理道德等概念都将会被重新改写或定义，因为，一种新的生育方式将改变这一切。因此，21世纪的生命科学时代的确是人们难以预料的。
1．2．3生物信息学的萌生：随着人类基因组计划等大型国际项目的实施，以及生物技术和信息科学技术的进一步研究和发展，一门新兴的边缘学科――生物信息学已应运而生。因为，生物科技和信息科技等高新技术的发展已为生物信息学的研究、开发和利用提供了可能，并已成为当前一个前沿领域和研究的热点。
生物信息学是以核酸(DNA分子)、蛋白质等生物大分子的信息密码；细胞间的通讯；脑科学和神经网络；内分泌激素的信使作用和免疫调节，以及中医的经络学说和精气神理论为主要研究对象。以数学、信息学、计算机科学和仿生学为主要手段，以计算机硬件、软件和通信网络为主要工具，对浩如烟海的原始数据和纷繁复杂的生命信息进行存储、管理、注释、加工、解读，使之成为具有明确生物意义的生物信息。通过对生物信息的查询、搜索、备份、比较、分析，从中获取基因编码、基因调控，核酸和蛋白质的翻译和其结构功能关系，大脑的信息加工、处理机制、神经信息的传输原理等等知识。在弄明白这些大量的生物信息的基础上，再结合已有的生理、生化知识去探索生命的起源、生物的进化、生命信息的传输调控机制、大脑的思维和神智；人类的疾病与康复，以及细胞、器官和个体的发生、发育、衰亡等生命科学中的重大问题，搞清楚它们的基本规律和内在联系，是完全可能的。因此，生物信息学对21世纪的医学科学和生命科学具有不可估量的奠基和推动作用。
高新技术的重要特征之一是学科的横向渗透、纵向加深、综合交错、发展迅速。所以，我们所提出的生物信息学也正是在现代多学科发展的基础上横向结合而产生的。它是生物学与信息学，信息学与生物医学工程学等学科之间的相互交叉、相互渗透的一门边缘学科。同样，生物信息学又将与生命科学和医学科学进行交叉和渗透，并进一步形成生物信息医学这门新兴分支学科。它将促进医学科学的发展，并有可能引发一场医学革命，使我们步入生物信息医学时代。虽然，我们目前尚不能作出一个比较完善的定义或解释，但是，今天我们大家大概都不会否认，信息过程是生物体(人体)的一个重要过程。这一过程从根本上来说，是个体为了适应机体内、外瞬息万变的各种环境。事实上，现代生物遗传工程、转基因技术、细胞工程学和克隆技术，还有现代医学的脑科学研究、神经生理学、内分泌激素、免疫学、心理医学和思维医学，以及我们祖国传统医学中的针灸学、经络学说、气功和推拿按摩学等等，这些都已不同程度地揭示了机体内的一些信息过程中内涵。这些探讨生命过程中的信息问题，对于了解生命的本质、演化以及疾病的发生、发展和转归等无疑是十分重要的。因此，我们有理由相信，生物信息医学将成为21世纪医学科学研究和发展的主流。
2信息时代的哲学思想原则与方法
19世纪和20世纪初，我们把它称为工业化的时代。在工业化时代，牛顿力学有力地支撑了对立统一的哲学思想原则，也使我国古代就已形成的“物生有两，体分左右，皆有二也”的朴素“二元论”辩证法观念找到了近代科学的解释。然而，牛顿力学观察的是两个物体之间的相互作用，是以质量和能量作为物质的两个本源特质的。人们很容易理解，任何事物都有正反两个方面，非此即彼，非我即敌的机械认识论观点就是这种思想方法的极端体现。
进入20世纪后半叶，现代科学技术发展把人们推进到了信息化时代，人们遇到的诸多问题已经不可能在牛顿力学的单一因果链的思维平台上获得满意的答案，除了对立双方之间的力学作用之外，还必须考虑介质或者环境变化的信息作用问题。对立双方长期斗争的结果并不总是一个吃掉另一个，而往往是两败俱伤，由第三者或第三态主导局面。因此，信息时代的哲学思想原则应该是至少要考虑三个最基本的要素而不是两个。比如：物质、能量和信息；元序、有序和自序；整体、局部和媒介；主体、对象和环境；正态、负态和零态；宏观、微观和中观等等。现已知晓：物质、能量和信息是人类可利用的三大基本的战略资源。整个世界包括我们的人体，是由物质、能量和信息三者所共同构成的。因此，一位美国科学家曾经说过这样一首诗，他说：“没有物质的世界是一个虚无的世界；没有能量的世界是一个死寂的世界；没有信息的世界则是一个混乱的世界”。可见，物质、能量和信息这三者是缺一不可。物质可以被加工成材料，为工具准备形体；能源可以被转换为动力，为工具注入活力，驱动机器运转；信息则可以被提炼成为知识和智慧，为工具和机器提供智能指令。在这三种资源之中，物质相对直观；信息资源相对抽象；而能量资源则介于两者之间：人类认识世界的规律是由直观而至抽象，这就决定了一个极为有趣的生产力发展进程。在农业时代，人们主要利用物质一种资源来制造人力工具(称为一维工具、死工具)，这种“物质”又全部取之于自然环境；在工业时代，人类进一步学会了高效地利用能量资源，并把它与材料结合起来制造动力工具(称为二维工具、活工具)物质和能量大显身手、大出了风头，使我们看到了电灯代替油灯，汽车代替了马车。到了信息化时代，人类又学会了利用信息资源，并把它与物质和能量结合起来制造智能工具(称为三维工具、聪明工具)，也使我们看到计算机代替生产线上的工人。也因此在信息时代，大量的下岗和失业是在所难免的。
由此可见，人类的生产活动，实际上是通过能源的开采、运输和变换，作用于各种物质，使之发生物理的和化学的种种变化，使之成为人们所需要的各种产品。这种能量流和物质流的结合程度，取决于信息流的注入程度。我们人类的医疗实践活动似乎也遵循了这一发展规律，在原始的农业时代，人们的医疗手段主要是靠自然医疗和天然药物医疗。那时只能凭借自然界的现有条件来同疾病作斗争。到了工业时代，人类也就掌握了运用化学药物和切开手术医疗手段来战胜疾病，这些正是将物质和能量的结合利用。那么，到了信息化时代，人类也将会把信息导入医疗实践活动，并把他作为一种新的诊断和治疗手段，或与药物和手术结合起来应用，使其医疗手段更加先进和完善。在工业化时代，人类对自然资源的过度开采和大量索取，造成了有些资源短缺、物种的灭绝和环境的严重污染或破坏等，已使人类饱偿大自然对人类的惩罚。同样，现代医学由于大量使用化学药物和手术切除或置换修补，致使药源性和医源性疾病的发生和泛滥。也使人们也偿到苦头，并感到了恐慌。把生物信息资源导入医疗实践，将很有可能改变这一不利局面。
我们知道，在生产力体系中，物质、能量为实体因素，而信息是非实体因素。信息对物质和能量起着结合和控制作用。没有信息的参与，物质和能量无法正常发挥作用，生产就混乱而无法进行，除了这种“结合”和“控制”作用外，信息还起到放大或倍增作用――即信息可以凭借它“携带”的科技和经济知识、管理智慧，使物质和能量十倍、百倍甚至千倍地产生效益。一旦人们掌握了新的技术信息和管理知识，就可以创造发明新的工具；利用新的能源，掌握控制先进的生产程序，就可以十倍、百倍地提高劳动生产率。同样的道理，将信息作为一种诊断和治疗手段或要素参与医疗实践，无疑将可以降低化学药物的用量和手术的创伤使疗效成倍的提高；甚至可以免去不必要的手术和化学药物的应用，使治疗效果更加稳定、可靠，副作用也更小。
总之，在信息时代，人们对信息的本质和作用的认识也越来越深刻。并受到广泛的重视，传统哲学的二元论思想原则已受到挑战。一种以“物质、能量和信息”三基元的哲学指导思想正在起着主导作用。这种新的哲学思想认为：任何事物都是由三个具有正交完备性的最基本的要素构成的，比如热力学有三定律，机械学有三定律，生物学也有三定律(遗传、变异、自然淘汰)，现代交叉科学有老三论(控制论、信息论、系统论)，新三论(协同论、突变论、耗散结构论)，马克思主义有三个基本原理，彩色电视中有三基色原理，任何事物可能都是由物质、能量和信息三个基本要素的完整体现，任何事物(包括机体)的组织形态也可能都存在着无序、有序和自序这三种极端模式等等。这种“三基元论”的哲学指导思想原则，无疑将改变我们对所有自然科学的研究方法和认识论观点。
我们知道，西方近、现代自然科学受英国启蒙科学家培根(R．Bac。n，1220～1292)的巨大影响，抛弃了古代科学家习惯使用的思辩方法，强调“实验方法”和“数学”的伟大作用，倡导一种直观形象的思维方法或模式，采用一种实证方法来进行验证。也就是我前面所提到的科学界所信奉的“结构决定功能”科学思想观念。因此，在18世纪以来，实验和观察成为所有自然科学的主要研究途径和人类认识客观世界的第一位的最重要实践活动。并进而将现代科学技术推进到一个很高的水平。
现代医学(西医)正是在这种哲学指导思想和科学发展的背景下得以取得了巨大发展的。其思维模式是以具体(个体)的形象思维为主导的，即将其分割后进行验证，运用形象的逻辑推理的方式，来找到或发现有可能的因果关系。因此现代医学(西医)较偏重于局部的组织结构和功能的研究，而对于整体的宏观信息调控的考虑则相对较少，如解剖学、细胞学、组织胚胎学、分子生物学、病理学、细菌学、生物化学等，这些学科都是从不同的角度，通过实验方式进行研究和观察。它注重和强调具体的人体物质结构和形态的存在形式。与此正好相反，我们传统的中医学却仍然坚守着古代哲学的思辩方法，即是从复杂的整体环境和现象中寻找规律，通过比类取象的方法，对物质世界进行一种抽象的概括或综合归纳。因此，中医学偏重于整体的宏观研究和经络信息网络的调节机能，是以整体的、运动的、辩证的观点在活的机体上来认识人体，依据“天人同理” 原理，采取比类取象的方法，以自然和社会的规律及现象来类比观察人体与疾病。如中医的阴阳五行学说、形气神理论、天人合一理论、五运六气和脏象学说等，都是我国劳动人民在长期的生产和生活实践中测天观地、比类取象，并引伸到人体的生老病死中，以整体的抽象思维方式概括而成的。同样，针灸学中的经络学说也是古人根据人体复杂的“气”感和穴位效应等机体信息变化现象而抽象概括描述出来的。
这两种不同的思维模式也就导致中西医两种截然不同的理论体系。现代医学因抛弃了抽象的思辩方法，因而在认识上就不够全面了，这也是现代医学不能完全取代传统中医学的原因。信息时代的“物质、能量和信息”三基元论的哲学指导思想原则将使我们重新调整对人体的认识方法和医学的研究方法。前面说过，物质是具体而形象，而信息相对抽象；能量则介于两者之间。因此，西医的形象思维和中医的抽象思维模式都只能是认识论的一个方面的，都有一定的片面性或局限性。如果将它们结合起来作为医学的一种新的认识研究方法，即形成第三种思维方法――维象思维模式，我想我们医学的发展就会有较大的突破，中西医两种医学也就可能真正结合到一起。我们所提出的生物信息医学正是以这种新的哲学指导思想原则和维象思维模式为指导，它将会使我们传统中医学的一些抽象理论和神奇的治疗方法得以挖掘和科学的阐析。因此可以说，信息科技时代将是我们传统中医学得以振兴和科学解析的时代。
3生物信息医学存在的历史和发展现状
3．1传统中医学中的信息医疗方法和思想：《灵枢•官能篇》日：“语徐而安静，手巧而心审谛者，可使行针艾……缓节柔筋而心和调者，可使导引、行气”。这就是说在传统的针灸和按摩治疗中，已体现出了一种朴素的信息医疗思想观念。它对从事针灸的施术者(医生)提出了要修心养性，语言和蔼，施术时要安静，注意意念集中，以便达到最佳的信息调节治疗效果。对从事气功推拿的要求是：应加强修炼，使动作柔缓、心理调和，这也是强调意念信息的调理作用。还有针灸针的针柄也给了我们一个很好启示，针柄上的“线圈”不应单单只是为提插捻转的方便而设计。这种金属“线圈”还当然具有接收和传导生物信息的功能，它可接收术者的意念信息或外界环境的某些信号并传导给被施术的病人体内。从而达到一种生物信息的调节治疗，因此针灸疗法实质上是一种信息刺激调节疗法。所以，我们可以这样来认为：药物治疗主要是给机体补充“能量”以增强机体的抗病能力，是一种“能量”治疗，而手术的切除、修补或置换是对机体物质结构形态的改变，是一种物质治疗方法。那么，针灸、推拿治疗则主要是运用信号刺激和传输而达到调节生物“信息”节律为目的的信息医疗思想和方法。这也正是这类疗法的抽象神奇之所在，因信息的调控机制尚未被揭示，所以，只知其然而暂时不知其所以然。尽管针灸早已引起世界各国科学家的关注并成为研究的热点，但从信息论的角度来研究还只是近几年的事。例如：随着山东大学张颖清教授对生物全息律的发现和全息生物学的创立。针刺疗法的信息映射传输反应也从一定的程度上得到一些提示和发展，随之也就有全息胚针灸学的出现。我们坚信，随着生物信息学的研究深入，针刺的治病和镇痛机制将会得到科学的解释和进一步的发展。
不仅仅如此，我国劳动人民在医疗养生保健活动中，还积累和创造了其它很多宝贵的“信息疗法”。如：心理疗法、思维疗法、物境疗法、生物钟疗法、生理饥饿疗法、睡眠疗法、想象疗法、信念疗法、静思疗法、善美疗法、阅读疗法、技艺疗法、音唱疗法、笑骂疗法、暗示疗法、音乐疗法、幽默疗法、认识行为疗法、精神分析疗法。还有在临床上经常使用的气功疗法、埋线疗法、刮痧疗法、灸法等等。另外，在中医诊断学中的切脉就是一种很抽象的“信息”诊断法，它是通过对脉搏的动态信息变化来进行分析、推测和辩证诊断的。在中药治疗学中，是很强调中药性味的归经和配伍的，其中药味的甘、辛、苦、寒，其实就是一种可以传输给机体的信息，并通过经络信息网络传递给所要治疗的脏腑器官。而现代的中成药几乎是完全去掉了中药的味，只取其性，因而其效果大打了折扣，所以对中药进行化学提纯或深加工，并不一定是很理想的选择。
中医的经络学说一直是科学界关注和广泛研究的课题，科学家一直试图想找到它的物质结构形态。可最终所得到的不是神经，就是血管，要不就是网织的胶原纤维组织，根本没有属于经络自身的物质结构或组织，其实，如果我们按照中医学“天人同理”思想，将经络与现代的信息网络类比，就不难明白，现代通信网络是由不同的地域(局域网)、系统网、有线网和元线网等通信子网互联而成的一个很大而且开放的通信网络。并且还有电信网、广播电视网和计算机网等三大异质网络系统。它们的传输途径和媒介有光纤传输、电缆传输、卫星传输、地面微波接力传递等等，还可以互相转换信号，如：模数或数模转换等。我们的神经系统、血液循环系统，就如同有线通信子网，机体还存在一个无线通信子网，如：内分泌激素、免疫系统等。这些机体通信子网的互联通讯就构成了一个人体完整的信息网络系统。所以，我们可以把经络系统理解为神经系统、血液循环系统、内分泌激素、免疫系统、细胞间的联系等组织、器官和系统的信息子网的互联，即人体信息的互联网络。
中医的相生相克理论认为，机体的五脏六腑、四肢百骸都存在着相互化生和相互制约的关系。中药的配伍也存在其相生相克的关系。世界的万事万物都存在着相生相克的关系。所以，机体(个体)与机体之间也有一个相生相克的关系。这种相生相克其实就是一种生物信息的相互生成或互相冲突(干预)。因而，在临床医疗过程中，我们可能会发现这样的一个现象：对同样一个人，两个针灸师采用的是同样的施针方法，选择的也是同样的穴位，可是达到的效果却不一样。这种情况一般认为是由于针灸师的临床经验不同而造成的。其实这里面也应该存在一个机体之间生物信息的相生相克机制问题。如果一个针灸师的生物信息场与病人的信息场是相克的关系，那么他对病人进行针刺信息调节治疗，其效果肯定是不理想，甚至可能还会加重病情。同样，施行气功导引和推拿的医师也存在这种现象。还有，同一名医师，他在不同的时期行医，也可能表现出在不同时期虽然采用的诊治方法一样，但临床诊治效果却不同。这可能是这名医师在不同时期，因自身的身体状况和精神因素变化而造成的生物信息动态变化所致。其一定时期的生物信息可能刚好与那些病人的生物信息场相生，所以治疗效果好。而另外某一个时期的生物信息场不好，正好与病人相克，所以治疗效果不佳。其实，这也反应了中医学要求行医者必需注意个人修练，保持心静、气调、神清的医德思想境界。
中医的脏象学说中的“象”是指什么?所谓“象”就是脏腑所表现出的动态的时空信息变化，即“时空信息花样”。中医学的“形、气、神”正好与我们所说“物质、能量和信息”是一一对应的。只是中医学缺乏对现代科学知识的引入，加之信息科学发展较晚，以致无法揭示“神志”的内涵致使中医学显得有些神秘摸测，甚至有的人还对他的科学性表示怀疑。随着生物信息学的研究和发展并逐步引入中医学的研究中，相信一定会使中医学重新大放光彩。
中国的气功科学尽管还有不少疑点，但确能强身治病，这是举世公认的。气功强调“调心”、“调神”、“调息”、“以意领气”、“意念观想”等。这可能都是强调用意念和精神因素来调节或控制神经、免疫、内分泌等信息经络系统，使其达到健身、治病和提高生活质量的目的。在气功文献和气功医学实践中，有迹象表明(当然还不是证实)大脑中想象的愿望、状态、图景、符号、口决、童趣，以及想象的动作、行为、刺激、过程等，都可通过经络信息系统的调控作用而影响人体生理活动，并可强身治病。这与西方医学和心理学中的“摸拟情绪”影响免疫和内分泌功能有着异曲同工之妙。
3．2现代医学中所体现出的信息医疗思想和方法：过去人们流行的观点是“生命在于运动”，并把死亡的标志确定为以呼吸的停止、心脏的停跳为标志。随着近几十年来脑科学的研究与发展，人们对于脑在整个机体中的重要地位的认识已日益深刻。脑是人体的信息中枢，人体的各个组织、器官和系统都受它的调节和控制。科学研究显示，人类大脑工作时，大脑的神经细胞会从大脑以外的细胞那里搜集信息，并把这些信息综合起来作出判断，然后再输出指令，让人体的某些部位做出相应的反应。对于端起一杯咖啡这一简单的动作，就需要几百万个神经细胞的协调工作。美国国立老年研究所使用计算机控制的电子显微镜测定，经常用脑的老年人脑细胞比一些中年人还多。国外学者通过调查5000名已故的运动员后发现，他们当中多数人的寿命短于一般人。美国学者马劳斯在研究不同职业者的寿命时也发现，超级球星和优秀拳击运动员的寿命比学术上有成就的学者、专家平均短8~83岁，究其原因是因为长时间进行剧烈运动会使人体的新陈代谢长期处于旺盛状态，缩短了人体细胞分裂的周期，从而加快了机体器官组织的磨损与衰老。而经常使用大脑的人，由于大脑的信息调控作用，使机体各部位的协调运动，保持动静平衡，进而达到延年益寿。据此，有人将“生命在于运动”的命题引伸为“生命在于脑运动”。并且现代医学对死亡标志作了新的认定，即脑死亡是人死亡的主要标志。因此，人体健康首先是应该脑的健康和运动。
现代医学也已充分地注意到了心理、精神和社会因素对健康和疾病的影响，例如：心理和精神因素对心脏病、高血压、胃溃疡、糖尿病和癌症等均有很大影响。于是，就有了心理医学、思维医学和身心医学的提法，并运用心理疗法来配合这些疾病的治疗。对癌症的病人一般不直接告知患者本人的患病情况，只告知其家人――这在医学上称为“善意的谎言”，目的是不要让患者的心理负担过重，否则，精神就会夸掉。身心医学就是研究社会、心理和精神等因素与疾病发生与发展关系的一门医学新学科。国外已有人证明，心理刺激可通过氧化自由基而损伤DNA。
人类文明在进步的同时也给人类带来了许多新的文明病。其中以“大脑信息”失控或失调所致的精神心理障碍性疾病最为突出。据世界卫生组织的统计数字，全世界约有5亿人患者有不同程度的精神错乱，有5200万人患有严重精神病，约有1．5亿人患神经官能症，3000万人患癫痫。加上患有精神过敏症和其它心理障碍的人数，估计已占到总人口的20％以上。对于这些精神心理性疾病，现代医学的药物或手术疗法已显得力不从心了，只能采用心理疗法或思维疗法等信息调适方法，也有人把目光投向传统的中医、针灸、气功等信息疗法。从而也使我们看到了这些朴素的信息医疗方法对于现代文明病的攻克，显示出了广阔的发展前景。
在现代医学的诊断学中，心电图和脑电图的检测技术，其实就是一种探触大脑和心脏动态信息的检测技术；现代分子生物学已揭示了基因遗传信息的编码和控制蛋白质合成的信息链板；脑科学的研究也从一定程度上揭示了大脑进行信息搜集、加工、分析、处理并发出信息指令的部分原理；神经生物学、内分泌和免疫学则揭示了一部分机体信息交换、传输和产生反应的机制。随着生物信息学的研究和发展，现代医学在上述这些研究领域一定会取得更大突破和进展。
4生物信息医学的发展前景
“电脑”是人们对电子计算机的俗称，表现了人们的一种愿望――使计算机像人类大脑一样工作。这种仿生技术的发展和应用，必将对脑科学和机体信息调控机制的研究产生巨大促进作用。
迄今为止，科学家们已经模拟出了神经系统的一连串的活动规律，并据此编制出了相应的计算机程序；美、英科学家已合作成功研制出了世界上第一个硅神经元――一种能够模仿生物大脑细胞信息处理功能的微型芯片。这种面积只有01平方毫米的芯片的工作速度，比同样大小的生物神经细胞的工作速度还要快l00万倍；与此同时，日本三菱电机公司也已开发出了每秒可达800亿次的神经元芯片，这一成果把神经元芯片记忆一个字符所需的时间缩短到了万分之三秒。神经细胞是神经系统的基本单元，它采用电子工作方式。硅神经元在模拟神经细胞时，其电子特性和神经细胞一样能够独立运行，有自己的“行为规范”，不受控制者的“指挥”。因此，从理论上说，几百万个芯片就可以组成一个功能强大的“人造大脑”，科学家还研制成了生物芯片，生物芯片传递信息的速度比人类大脑还要快l00万倍。同时，当芯片出现故障时，它可以自我修补，成为一种半永久性的器件。
神经元芯片和生物芯片的获得，为生物计算机――仿生电脑研究带来了勃勃生机。而与之相关的神经元网络研究上的突破，更使生物计算机的研究大大向前推进了一步。神经元网络是科学家们在神经科学、心理生理学研究的基础上发展的，它具有联想记忆、相似性识别和分类、误差较正、时序保留和概括等功能。当神经元网络之间高度连接时，会引起并行机制而使神经元集团具有独特的计算性质，如同人脑的一些高级思维和信息处理或控制功能。试想，生物计算机技术对揭示人类的大脑和生物信息节律的调控机制将会起到多么关键的作用，对于大脑疾病、神经官能症、精神和心理障碍以及癫痫等疾病的有效诊治，其为期难道还远吗?
如今人们常常是，“谈癌色变”因为癌症的确困扰医学很久了，尽管有了很多新药的研究开发以及手术的改进，但这些并非是医治癌症的良方或万全之策。在生物信息医学时代，我们很有可能找到医治它的良方，比如：依据生物信息原理，我们可以研究“修复”癌细胞缺损或变异的信息密码技术，也就是对癌细胞进行“重新教育”使之“改邪归正”，或者是恢复对癌症等病灶的正常生物信息指令控制。这就好比怎样平息一个“地区”的“独立判乱”一样，其武力解决(病灶切除)并非是上策，通过说服教育，使人心归顺，才能算得上对该地真正收复。另外，对于一些组织器官或系统的功能紊乱，可以使用模拟相应的生物信息(信息编程)仪器或电子信息药丸，并设法让它进入该信息系统进行调节控制，使之恢复其生物信息节律的平衡。这种同疾病作斗争的方式的确如同“现代战争”(大家可能看过电视剧《突出重围》……)。在现代战争中，“电子信息战”已越来越突出而重要，与常规武器和生化武器等的协同作用威力也是越来越大。《孙子兵法》中云：“不战而屈人之兵，乃上之上策也”。这不正是信息战的伟大之处吗。同样，我们未来的医疗实践，也必将是以生物信息调节为先导，或将信息调控、药物治疗及手术治疗结合起来以达到协同作战的最佳效果。所以，我们不难预想21世纪的医疗实践将是一个更加先进和完美的生物信息化的医疗时代，或者可以简称之为“信息医学”时代。
关键词：生物信息学；高素质应用型人才培养；不足
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）03-0156-02
21世纪是生命科学的世纪，应人类基因组计划（human genome project，HGP）和生物科学迅猛发展的要求，迅速兴起的生物信息学（Bioinformatics）成为生命科学浪潮中的弄潮儿。生物信息学是由林华安博士于1987年提出的，而它的起源可以追溯到20世纪50年代末计算机在生物研究中的应用。到20世纪末期，伴随着计算机技术和网络技术的革命性发展，生物信息也突飞猛进地发展起来。它的诞生和发展是应时所需，是历史的必然，已经悄然渗透到生物科学的每一个角落。生物信息学是一门交叉科学，它包含了生物信息的获取、加工、存储、分配、分析、解释等在内的所有方面，它综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具，来阐明和理解大量生物数据所包含的生物学意义。生物信息学现已迅速发展成为当今生命科学最具吸引力和重大的前沿领域，为生物学、计算机科学、数学、信息科学等专业的高素质人才提供了更广阔的发展天地。生物信息学不仅是一门新学科，更是一种重要的研究开发工具。从科学的角度来讲，生物信息学是一门研究生物和生物相关系统中信息内容与信息流向的综合系统科学。只有通过生物信息学的计算处理，人们才能从众多分散的生物学观测数据中获得对生命运行机制的系统理解。生物信息学专业是教育部1998年颁布的《普通高等学校本科专业目录》中新增的一个目录外专业，专业代码070403W，在今年教育部新颁的《普通高等学校本科专业目录（2012年）》中专业代码调整为071003，设在生物科学类。从2002年起，我国一些高等院校开始向教育部申请设立生物信息学本科专业，目前有武汉大学、西南交通大学、河北大学、同济大学、浙江大学、苏州大学、华中科技大学、太原理工大学、重庆邮电大学、山西农业大学、湖南农业大学、哈尔滨医科大学、福建农林大学、南方医科大学等14所高校学校先后获得批准。湖南农业大学是湖南省目前唯一经教育部批准设立生物信息学本科专业的学校。湖南农业大学生物信息学专业2004年获教育部批准成立，2005年正式开始招生。2005年招收65人，2006年招收46人，2007年招收55人，2008年招收45人，2009年招收47人，2010年招收45人，2011年招收51人，2012年招收48人，经过八年的建设，已经毕业四届学生，积累了一定的办学经验，对生物信息学的专业内涵、人才培养目标、教学内容、课程设置等有了较深刻的认识。具体地说，我们积极开展专业调研工作，学习和借鉴国内外高校专业建设的经验，根据本专业教学规范，制定和修订了较科学的教学计划、教学大纲和考试大纲。根据专业建设的需要，积极引进专业教师，师资队伍的规模逐步扩大、知识结构不断优化，专业培养目标基本明晰，教育管理水平得到提高。虽然通过大家的努力，我们在生物信息学的专业建设和人才培养方面取得了一定成绩，但在高素质应用型人才培养方面存在一些不足，主要表现在：
1.缺乏标准的生物信息学高素质应用型人才培养模式。由于设立生物信息学专业的高校有综合性大学、农业院校、医科大学、电子信息院校等，对生物信息学专业人才培养的认识各异，造成课程设置的侧重点存在较大差异。事实上，国外在生物信息学专业的课程设置方面也缺乏成功的经验，围绕“哪些是生物信息学专业的必修课程”和“生物信息学专业的本科生需要哪些基本背景”之类的问题争议颇多。我国高等教育的传统模式在创新性人才和交叉学科人才的培养方面本身就存在不少薄弱环节，如何通过生物信息学专业课程教学与实践加强学生的研究能力，从而加快培养不同专业背景的“复合型”人才是摆在我们面前的一项艰巨任务。
2.生物信息学专业实践教学平台建设有待进一步完善和加强。高等学校的教育目标是培养具有创新精神和实践能力的高素质人才。实践教学与理论教学共同担负着培养高素质人才的任务，在提高学生实践能力、培养应用型人才方面具有更重要的作用。随着知识经济的发展，素质教育的深入，高教质量工程的实施，实践教学改革的开展，打造、建设和优化生物信息学专业实践平台以培养高素质生物信息学专业人才显得极其迫切和极为重要。目前，我校关于生物信息学专业学生实践能力培养的专业实践平台还存在许多不足，主要表现为以下四个方面：（1）专业实验室建设明显滞后。目前与生物内容相关专业实验在植物科学部级实验教学中心的实验室开展；生物数据挖掘、生物软件开发和生物信息分析等相关专业实验在生物安全省级实践教学中心的计算机房开展；至今为止还没有一个真正意义上的生物信息学专业实验室，这对实验教学开展、学生科技活动进行与辅导、课程设计和毕业设计教学开展与辅导、教学科研工作的深入造成极为不利影响，并随着研究生的招生，实验室建设严重不足问题将更显突出。（2）课程教学体系系统性差。由于生物信息学是一个新兴学科，生物信息学专业在我国的创办时间不长，在生物信息学专业实践教学方面没有多少成功的经验值得借鉴，加上专业建设时间不长，这方面自身经验积累不足，许多想法和思路有待验证、改善和落实，实践教学内容设置、内容衔接和效果评估建设等方面还欠缺，传统性实验开展较多，开放性实验开展过少，最新技术方法（如：云计算）和社会对专业技术新要求在专业实验教学中融入还不够，内容还不成体系，系统性还存在许多不足。（3）开放型实践教学体系建设还是空白。目前高校对开放实验改革中进行的实践和探讨基本上停留在把少部分实验项目改革成了开放实验，开放实验内容单调简单、面窄浮浅、不成体系，系统性和创新性非常欠缺，效果往往达不到预期要求，也远不能满足不断学科发展和社会发展需要。我校生物信息学专业开放性实践教学体系建设也同样处于空白，关于生物信息学专业开放性实践教学体系建设需要紧急推动和落实。（4）实习基地建设还存在不足。目前，我校生物信息学专业还没有专门的校外实习基地，影响了学生实践动手能力的提高。
3.师资队伍需要进一步优化。教师队伍的素质、水平决定了专业建设的质量。生物信息学是一个交叉学科，生物信息学专业需要既熟悉生物学背景，又要熟悉信息类知识的专业课教师和学术带头人。目前，我校生物信息学系现有专职教师10人，其中教授5人，副教授2人，有博士学位的9人。听起来实力蛮雄厚，但真正科班出身、从事生物信息研究的老师并不多，很多是从原植物保护专业的师资调整过来的，有些是近年引进的，还没有形成稳定的学术梯队。还没有科研及教学成果奖，也没有主编规划教材出版，师资队伍的学术水平尚待进一步提高，师资队伍需要进一步优化。
4.教育教学改革需要进一步深化。生物信息学专业开办了八年，我们在教学改革建设方面也做了一些工作，但需要进一步深化；在人才培养模式、实验室建设、课程建设等方面做了一点探索，获得湖南农业大学教改项目4项，如2006年的《生物信息学专业建设及人才培养模式的探索》、《生物信息数据处理中心开放式实验室建设与服务模式研究》，修改了培养方案，发表了几篇教学教改论文。在教学手段上，本专业教师能够结合生物信息学学科特点，开展利用现代化手段进行辅助教学的教学改革探索，我们鼓励教师积极使用一些优秀的教学软件，也鼓励教师结合自己的教学经验，努力开发电子课件，对于学生的深入学习起到了重要的作用。我们在教学改革方面虽然做了一些工作，但远不能适应本专业的发展要求。
5.就业渠道拓展不够。由于生物信息学专业是新兴的专业，专门的产业尚没有完全成熟，目前主要分布在医药产业和信息产业之中，因此，就业渠道有待扩展。
当前，生物信息学在国内外的发展基本上都处于起步阶段，各国所拥有的条件也大体相同。因此，这是我国生物信息学研究赶超国际先进水平的极好机会。生物信息学研究投资少，见效快，可充分发挥我国基因信息资源丰富的优势，以及湖南农业大学在生物学领域，尤其是微生物基因组研究方面的特长，经过十几年或更长时间的努力，湖南农业大学的生物信息学专业有可能会成为湖南省的优势特色专业。
参考文献：
[1]李宏.我国生物信息学研究的发展策略[J].重庆工商大学学报（自然科学版），2005，22（2）：105-109.
[2]赵爱民.生物信息技术发展态势分析[J].中国生物工程杂志，2003，23（5）：101-103.
[3]陈锋，吴明晖.符合时展的高素质应用型人才培养体系的探索与实践[J].中国高教研究杂志，2011，（8）：32-35.
[4]舒坤贤，袁帅.生物信息学实践教学体系的构建与实践[J].湖南人文科技学院学报，2012，（2）：118-120.
基金项目：湖南省普通高等学校教改项目“生物信息学专业理论教学与教学方法改革”（2013-160）和湖南农业大学校级教改项目（A2013057）。
[关键词]大学物理 现代信息技术 改善教学
[作者简介]尹志会（1970- ），女，河北饶阳人，衡水学院物理与电子信息系，副教授，硕士，研究方向为物理教学、电磁场与电磁波。（河北 衡水 053000）
[课题项目]本文系河北省教育科学研究“十二五”规划2012年度专项课题“新课程背景下中学阶段有效开展综合科技实践活动，进行研究性学习的探究”的阶段性研究成果。（课题编号：1220248）
[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985（2014）05-0131-02
一、大学物理教学中引入现代信息技术的必要性
大学物理是我国高等院校理工科专业的基础必修课，教学目标是构架分析问题、解决问题的基本思路和方法，培养学生的科学素养，为后续专业课的学习打下扎实的理论基础。传统的大学物理教学主要依赖于教师的课堂讲授，学生课下自习完成作业。这种传授式的教学和接受式的学习弊端越来越明显，既不能提高学生的学习兴趣，也不能激发学生的学习热情，对培养学生的科学素养更是毫无益处。
现代信息技术主要是指以计算机为核心，以数字技术为基础，融合通信技术和传播技术，能处理、编辑、存储和呈现多种媒体信息的集成技术。21世纪信息技术日渐成熟，海量的信息通过互联网传播到世界的每个角落，在信息化高度发展的今天，信息技术已不应单纯地作为一门课程出现，它更应该成为学生学习的一种工具。对于求知欲强、精力旺盛的大学生而言，信息技术可以为大学物理教学和引导学生进行研究性学习提供有力的支持。
21世纪是知识经济时代，知识的更新速度之快使得终生学习成为必要，飞速发展的信息技术对人们的生活和学习的影响越来越大，使人们的生产、生活和学习方式都产生了巨大的变化。信息技术的主要作用在于：第一，能有效进行大量信息的储存与处理，使研究性学习过程更加方便、快捷、省时、省力；第二，信息技术作为以处理信息为中心的思维方式和操作工具已深深嵌入了人们的思维过程和认知过程中，使人们对学习的含义、性质和学习方式的认识都产生了质的变化；第三，信息技术也使得学习的课堂变成了开放式的大课堂，网络为我们构架了全球性的学习课堂和学习环境，可以足不出户地访问校外信息或与其他地域的人们进行交流。对大学物理而言，利用以计算机和网络为媒介的现代信息技术既能模拟物理过程和实验过程，又能使复杂的问题变得简单，使抽象的问题变得直观，使漫长或瞬时的物理过程变得可控和有序。这样既能增加物理内容的表现力，也能充分调动学生的学习积极性，激发学生的学习兴趣，还能帮助学生清晰地理解物理思想、物理方法、物理过程。所以，利用现代信息技术改善大学物理教学，促进学生进行研究性学习，对提高学生的学习主动性和积极性起到了良好的作用。同时，利用现代信息技术有助于实现分层次教学，为学生提供充足的选择学习内容的空间，尽可能地使每个学生根据自己的兴趣和爱好，利用自己的课余时间学习自己感兴趣的学科知识，也能给优秀的学生提供发展自己的机会。
二、现代信息技术在大学物理教学中发挥的作用
（一）增加课堂容量，丰富学习内容，提高学生对物理课程的学习兴趣
传统的教学过程中，教师经常要花较多的时间去板书，尤其是画图时用的时间则更多而且不准确，难以提高课堂效率。将信息技术结合到教学中就很容易解决这个难题。教师提前将与本节课教学内容相关的各种信息，如文本、公式、图片、视频、声音、动画等整理成教学课件，上课时鼠标一点就可清晰准确地显示出来，这样既能给学生多种感官刺激，提高学生的学习兴趣，又能使教师从许多重复的备课、教学工作中解脱出来，省出的时间可用来讨论教学重点、难点，补充相关的课外知识或本学科的前沿知识，开拓学生的视野。如在讲振动和波时，教师可以用学生学过的matlab仿真软件，利用其绘图功能很方便地展示出振动图形或波函数的形式，将很抽象难以描述的振动和波动直观地展示出来，比用语言描述要清晰得多。
（二）将抽象的物理概念形象化，帮助学生理解掌握
大学物理中的许多概念、定理、定律都比较抽象，生活中的经验容易理解，而将经验转化成抽象的物理术语却很难。比如惯性的概念，同学们都能理解汽车突然刹车时人为什么会向前倾，汽车突然加速时人为什么会向后仰，但抽象出惯性的概念却不容易接受。教学中可以先引入一段汽车启动或刹车的视频或动画，然后抽象为模型，再对模型进行受力分析。通过这种由抽象到具体的处理，学生很轻松就能理解并记住“惯性是物体保持原来运动状态不变的性质”，同时明白了“外力是改变物体运动状态的原因”。
又如，驻波的概念，驻波是由振幅、频率和传播速度都相同的两列相干波，在同一直线上沿相反方向传播时叠加而成的一种特殊形式的干涉现象。这个物理过程非常抽象，同学们很难想象出来，我们通过Flash演示这个干涉效果，非常直观，同学们一目了然；我们还用Matlab的绘图功能，由驻波的方程转化成直观的函数曲线，和前面的动画配合，同学们就很容易接受并理解这个过程。还有声音的传播、电场、磁场的分布等都可以通过Flas或Matlab仿真的形式直观反映在教学过程中，给学生以直观的视觉效果，教学效果比任何语言解释要来得更好。我们也鼓励学生自己动手做一些物理过程的仿真，增加了学生的学习兴趣，拓展了学生的空间想象力。
（三）建立开放式物理实验平台、模拟物理过程、仿真物理实验
随着高校招生规模的扩大，高等教育人才培养目标已经从精英教育转型为大众化教育，社会经济发展之快也需要能够尽快适应社会经济发展需求、具有扎实的理论和实践基础、富有创新能力和创新意识的复合型人才。这一转型对高校实验教学提出了新的挑战，实验教学工作成为衡量高校办学实力和人才培养质量的重要标志。为弥补实验教学资源的不足，为学生创造一个开放式的实验教学环境，可将信息技术手段与实验课程进行整合，从而提高学生学习的自主性和便捷性，这也是网络化教育的需求，是未来教学发展的方向。目前许多高校都在进行这方面的尝试，包括网络选课的实现、实验讲解录像的教学链接、教学资源库的建立、仿真软件的开发和使用等等。物理作为一门以观察和实验为基础的学科，通过与信息技术相结合，能够有效发展物理学的实验教学体系，加强物理实验的示范性，拓展实验教学空间。
中国地质大学（北京）物理实验中心将信息技术与实验物理课程整合，初步形成基于信息技术的课程教学链，努力提高开放式实验教学的质量。衡水学院物理与电子信息系已有两个开放实验室，为学生提供了实验和模拟仿真的平台，通过这个平台已有许多学生参加各种科技大赛并获得奖项。
（四）推动学生进行研究性学习，培养科学素养
21世纪是信息时代，知识的更新速度之快使得终身学习成为必要，所以能充分调动学生的学习兴趣和学习积极性的“研究性学习”成为一种很有效的学习方法。将现代信息技术应用于大学物理教学，既有利于激发学生的学习热情，又有利于培养学生大胆创新、百折不挠的创新意识和创新精神，更有利于培养学生的科学素养，形成积极的学习方法，为终身学习发展打下良好的基础。大学物理中的教学内容可以探究性学习形式引出，引导学生学习仿真软件，或让学生以小组的形式自己提出问题，自己完成对问题的仿真过程，这样的学习过程既增强了学生对物理知识的理解深度，又熟悉了学生对仿真软件的使用方法，学生通过自己查找、阅读、收集等环节，在自己提出问题又自主解决问题的过程中，既学到了知识又提高了自己的综合素质。
三、大学物理教学中引入现代信息技术应注意的问题
（一）提高物理教师的科学素养，发挥物理教师的创新思维
科学素养是指对科学知识、科学的研究过程和方法、科学技术对社会和个人所产生的影响达到基本的了解程度。创新思维是指以新颖独创的方法解决问题的思维过程，通过这种思维能突破常规思维的界限，以独特的视角去思考问题，提出与众不同的解决方案，从而产生新颖的、独到的、有社会意义的思维成果。只有提高了物理教师的科学素养，才能提高教师对信息技术的把控能力，充分发挥教师的创新思维，让信息技术成为辅助教学的良好方法和手段，丰富教学方法和形式，提高学生的学习兴趣，使枯燥的学习充满活力，使学生快乐积极地学习。
（二）提高物理教师的信息素养和信息技术操作技能
21世纪是信息时代，信息素养是每个公民生存和发展必备素养之一。信息素养是指一个人足够的元认知策略，能够指导其对信息的获取、评价和利用。只有提高了教师的信息素养，才能提高教师开发教学资源的能力，提高教师信息技术操作能力，熟练驾驭相关教学辅助软件，为创造灵活多样的教学氛围服务。对于新时期的物理教师，尤其要培养自身的信息素养，积极学习信息技术，灵活运用各种信息技术，不仅要掌握平时的常用的教学软件，学会制作各种电子教案和电子课件，使其服务于课堂教学以及实验教学，同时，还要积极运用网络技术，建立基于网络的物理教学。
（三）完善对物理教师的管理和培训机制
首先，将现代信息技术与物理和实验教学相结合不是一个简单组合拼凑，应该是一个优化、整合的过程，要做到统筹规划，建立完善的教学、实验管理体制。其次，要加强师资队伍建设，制订合理可行的学习和培训计划，提高教师的业务素质。最后，要加强教师教学监督工作，组成监督小组，随时随地参与到教学的各环节，经常听取学生和老师的意见，及时调整教学过程中出现的问题，以不断提高教学质量，高效合理地利用教学资源。
总之，在信息技术高度发展的今天，充分应用现代信息技术改善大学物理教学对物理教师和其他教育工作者来说既是机遇，又是挑战。现代信息技术为我们改善教学提供了丰富的操作空间，这就需要我们教育工作者主动学习现代信息技术，提高自身的信息素养和信息操作技能，只有这样才能优化教学资源，提高教学质量，把学生培养成具有科学素养、学习能力和创新能力的高素质人才。
[参考文献]
[1]章鸿.代教育技术中的现代信息技术应用[J].数字化用户，2013（11）.
[2]蒋芸，王亚芳.基于信息技术的实验物理开放式教学的探索与实践[J].中国地质教育，2013（1）.
[3]秦梅.应用信息技术创新高职物理实验教学[J].现代阅读，2012（9）.
[4]靳辉.初中信息技术教学之我见[J].现代阅读，2012（11）.
[5]高耀林.运用现代信息技术优化中学物理教学[J].信息化教学，2012（12）.
[6]谢红梅，蓝孝帅.运用现代信息技术，改革大学物理实验教学[J].考试周刊，2011（62）.
[7]孙秋华，赵言诚.互联网时代现代信息技术在基础教学中的应用[J].电化教育研究，2011（4）.
关键词：信息技术教育应用；物理新课程；课程整合
以计算机技术为核心的信息技术是当前影响最广泛的科学技术之一，信息技术日新月异的发展，必然会影响、带动教育从目的、内容、形式到方法的全面变革。而信息技术与其他学科的整合和相互渗透，已成为教育发展和改革的强大动力，传统的教和学的模式正在酝酿重大的突破，教育面临着有史以来最为深刻的变革。但是这种变革决不可能发生在朝夕之间，一蹴而就，而是要经过一定的摸索过程，通过多次探讨、反复实验，在改革中逐步完善。信息技术教育与学科课程的整合将对现存的教育思想、观念、模式、内容和方法产生深刻影响。
一、信息技术与学科课程
信息技术教育几乎渗透了教育的每一个环节，但信息技术不等于计算机技术，同样信息技术教育也不等于计算机教育，信息技术教育的内涵与外延相当广泛，是包括卫星通信、交互式电视等众多技术的综合技术。
虽然信息技术有时以学科课程的面貌出现，可它又不是单一的学科课程。信息技术既有自己的理论体系，又有与其他学科课程融合的部分，利用信息技术可以更有效的指导学科教学，而在学科课程的学习中又促进了信息技术的学习、应用和发展，可以说，信息技术与学科课程是相辅相成且密不可分的。
信息技术课程的教学目标明确提出：“掌握运用信息技术学习其他课程的方法，培养学生进行自主学习、探讨的能力等”，但在具体的课程模块中很少有实现以上目标的内容。这就需要我们在课程教学中加强信息技术课程与学科教学的融合程度，以促使信息技术与学科课程的融合发展。
二、整合中的信息技术
信息技术是影响最大、最广泛，涉及教育因素最多的技术。它不仅是一种理论、一种方法，更重要的是内容。信息技术与课程整合与学科的课程的性质有关，针对不同的学科将有不同深度与广度的整合，而物理学科的特点自然就造就它与信息技术有着天然的、密切的联系，是我中有你、你中有我相互依附的关系。
1、信息技术教学应注重对学生应用能力的培养：信息技术课程不是要把所有的学生培养成为计算机高手，而是要给学生一种思想，一种理念。信息技术教学应使学生知道，利用信息技术能够帮助他们解决什么问题，并在解决问题过程中培养各种能力。
2、信息技术应扩大课程内容的范围：当前的信息技术课程内容只限定在计算机技术上，具有一定的片面性。信息技术并不等于计算机技术，信息技术课程的教学内容应最大限度地覆盖信息技术的各项内容。如我们可以在屏幕上控制个别设备和观察物理变化；可以把一些我们实验室没有的物理设备放在屏幕上，通过设备上的按钮或开关，使某些事件发生变化；使用自动化程序控制一个屏幕对象或一个真实的模型，观察最终结果，使用传感器检测物理变化。总之，在信息技术教育与物理学科整合过程中，信息技术课程本身的整合应在整合中占据一个重要的位置。
3、信息技术是教师的教学手段，学生的学习工具：教师的很多教学过程如果借助信息技术的帮助，会起到良好的效果。物理的学习和其他学科一样，也需要学生的个别化学习、网络学习，协商学习、讨论学习、研究性学习，这些都可以通过信息技术手段来完成。
信息技术注定要融合到教学过程中的教学目标、媒体信息、教学对象、学习方法、学生能力发展等各个要素之中。
三、整合中的物理课程
课程的改革已经全面展开，物理学科应该突出学科特点，用科学的思想、先进的理念、全新的模式在本次改革中主动发挥其主导作用。
1、注重课程资源：课程资源的内涵极其丰富，课程标准、教材、教学用书等是构成一门课程的重要元素。但要使课程发挥更大的功能，教师在教学过程中，还需要经常运用挂图、模型、投影片、录象、录音、课件等来辅助教学，经常用到各种演示实验或组织学生实验。为了课程的有效实施，教师还要有意识地从各种科技图书、报刊、电视等中收集课程实施所需要的资源，而这些资源要的顺利、有效使用，很多都是通过信息技术处理、整合后实现的。
2、注重学科特点：物理学科是一门实验科学，学生对很多物理知识的认识、掌握、从感性到理性的升华都是通过实验获取的，而目前很多学校的实验器材和实验设置有一定的局限性，这就要借助物理虚拟实验室。把信息技术引入物理实验室，这样可以加快中学物理实验软件的开发与应用，完成很多物理实验，还可以通过计算机实时测量、处理实验分析结果等；可以利用计算机能精确、实时地测量并记录物理信息数据，可将抽象的过程具体化，微观的现象直观化。使学习者能看见原本使用传统仪器看不见、抓不住的现象。 还可以让学生利用提供数字信息技术平台，开展探究活动。利用信息技术实验仪器和软件，培养其基本的实验技能，锻炼学生逻辑思维和严谨的科学作风。
3.充分利用网络资源。
网络技术的发展大大丰富了物理课程资源。网络资源的利用最直接的是借助因特网进行检索，具有时效性强、快捷迅速和费用低等优点。可利用综合性教育网站和物理教育网站的资源信息， 从这些网站或搜索引擎可以找到大量的物理教育的资源。也可从中选择一些有用、有趣的物理知识，辅助新课程物理教学。
四、信息技术与物理新课程的整合
“生物信息学”是英文单词“bioinformatics”的中文译名，其概念是1956年在美国田纳西州gatlinburg召开的“生物学中的信息理论”讨论会上首次被提出的［1］，由美国学者lim在1991年发表的文章中首次使用。生物信息学自产生以来，大致经历了前基因组时代、基因组时代和后基因组时代三个发展阶段［2］。2003年4月14日，美国人类基因组研究项目首席科学家collins f博士在华盛顿隆重宣布人类基因组计划（human genome project，hgp）的所有目标全部实现［3］。这标志着后基因组时代（post genome era，pge）的来临，是生命科学史中又一个里程碑。生物信息学作为21世纪生物技术的核心，已经成为现代生命科学研究中重要的组成部分。研究基因、蛋白质和生命，其研究成果必将深刻地影响农业。本文重点阐述生物信息学在农业模式植物、种质资源优化、农药的设计开发、作物遗传育种、生态环境改善等方面的最新研究进展。
1.生物信息学在农业模式植物研究领域中的应用
1997年5月美国启动国家植物基因组计划（npgi），旨在绘出包括玉米、大豆、小麦、大麦、高粱、水稻、棉花、西红柿和松树等十多种具有经济价值的关键植物的基因图谱。国家植物基因组计划是与人类基因组工程（hgp）并行的庞大工程［4］。近年来，通过各国科学家的通力合作，植物基因组研究取得了重大进展，拟南芥、水稻等模式植物已完成了全基因组测序。人们可以使用生物信息学的方法系统地研究这些重要农作物的基因表达、蛋白质互作、蛋白质和核酸的定位、代谢物及其调节网络等，从而从分子水平上了解细胞的结构和功能［5］。目前已经建立的农作物生物信息学数据库研究平台有植物转录本（ta）集合数据库tigr、植物核酸序列数据库plantgdb、研究玉米遗传学和基因组学的mazegdb数据库、研究草类和水稻的gramene数据库、研究马铃薯的pomamo数据库，等等。
2.生物信息学在种质资源保存研究领域中的应用
种质资源是农业生产的重要资源，它包括许多农艺性状（如抗病、产量、品质、环境适应性基因等）的等位基因。植物种质资源库是指以植物种质资源为保护对象的保存设施。至1996年，全世界已建成了1300余座植物种质资源库，在我国也已建成30多座作物种质资源库。种质入库保存类型也从单一的种子形式，发展到营养器官、细胞和组织，甚至dna片段等多种形式。保护的物种也从有性繁殖植物扩展到无性繁殖植物及顽拗型种子植物等［6］。近年来，人们越来越多地应用各种分子标记来鉴定种质资源。例如微卫星、aflp、ssap、rbip和snp等。由于对种质资源进行分子标记产生了大量的数据，因此需要建立生物信息学数据库和采用分析工具来实现对这些数据的查询、统计和计算机分析等［7］。
3.生物信息学在农药设计开发研究领域中的应用
传统的药物研制主要是从大量的天然产物、合成化合物，以及矿物中进行筛选，得到一个可供临床使用的药物要耗费大量的时间与金钱。生物信息学在药物研发中的意义在于找到病理过程中关键性的分子靶标、阐明其结构和功能关系，从而指导设计能激活或阻断生物大分子发挥其生物功能的治疗性药物，使药物研发之路从过去的偶然和盲目中找到正确的研发方向。生物信息学为药物研发提供了新的手段［8，9］，导致了药物研发模式的改变［10］。目前，生物信息学促进农药研制已有许多成功的例子。itzstein等设计出两种具有与唾液酸酶结合化合物：4-氨基-neu5ac2en和4-胍基-neu5ac2en。其中，后者是前者与唾液酸酶的结合活性的250倍［11］。目前，这两种新药已经进入临床试验阶段。tang sy等学者研制出新一代抗aids药物saquinavir［12］。pungpo等已经设计出几种新型高效的抗hiv-1型药物［13］。杨华铮等人设计合成了十多类数百个除草化合物，经生物活性测定，部分化合物的活性已超过商品化光合作用抑制剂的水平［14］。
现代农药的研发已离不开生物信息技术的参与，随着生物信息学技术的进一步完善和发展，将会大大降低药物研发的成本，提高研发的质量和效率。
4.生物学信息学在作物遗传育种研究领域中的应用
随着主要农作物遗传图谱精确度的提高，以及特定性状相关分子基础的进一步阐明，人们可以利用生物信息学的方法，先从模式生物中寻找可能的相关基因，然后在作物中找到相应的基因及其位点。农作物的遗
传学和分子生物学的研究积累了大量的基因序列、分子标记、图谱和功能方面的数据，可通过建立生物信息学数据库来整合这些数据，从而比较和分析来自不同基因组的基因序列、功能和遗传图谱位置［15］。在此基础上，育种学家就可以应用计算机模型来提出预测假设，从多种复杂的等位基因组合中建立自己所需要的表型，然后从大量遗传标记中筛选到理想的组合，从而培育出新的优良农作物品种。
5.生物信息学在生态环境平衡研究领域中的应用
在生态系统中，基因流从根本上影响能量流和物质流的循环和运转，是生态平衡稳定的根本因素。生物信息学在环境领域主要应用在控制环境污染方面，主要通过数学与计算机的运用构建遗传工程特效菌株，以降解目标基因及其目标污染物为切入点，通过降解污染物的分子遗传物质核酸 dna，以及生物大分子蛋白质酶，达到催化目标污染物的降解，从而维护空气［16］、水源、土地等生态环境的安全。
美国农业研究中心（ars） 的农药特性信息数据库（ppd） 提供 334 种正在广泛使用的杀虫剂信息，涉及它们在环境中转运和降解途径的16种最重要的物化特性。日本丰桥技术大学（toyohashi university of technology） 多环芳烃危险性有机污染物的物化特性、色谱、紫外光谱的谱线图。美国环保局综合风险信息系统数据库（iris） 涉及 600种化学污染物，列出了污染物的毒性与风险评价参数，以及分子遗传毒性参数［17］。除此之外，生物信息学在生物防治［18］中也起到了重要的作用。网络的普及，情报、信息等学科的资源共享，势必会创造出一个环境微生物技术信息的高速发展趋势。
6.生物信息学在食品安全研究领域中的应用
食品在加工制作和存储过程中各种细菌数量发生变化，传统检测方法是进行生化鉴定，但所需时间较长，不能满足检验检疫部门的要求，运用生物信息学方法获得各种致病菌的核酸序列，并对这些序列进行比对，筛选出用于检测的引物和探针，进而运用pcr法［19］、rt-pcr法、荧光rt-pcr法、多重pcr［20］和多重荧光定量pcr等技术，可快速准确地检测出细菌及病毒。此外，对电阻抗、放射测量、elisa法、生物传感器、基因芯片等［21-25］技术也是未来食品病毒检测的发展方向。
转基因食品检测是通过设计特异性的引物对食品样品的dna提取物进行扩增，从而判断样品中是否含有外源性基因片段［26］。通过对转基因农产品数据库信息的及时更新，可准确了解各国新出现和新批准的转基因农产品，便于查找其插入的外源基因片段，以便及时对检验方法进行修改。目前由于某些通过食品传播的病毒具有变异特性，以及检测方法的不完善等因素影响，生物信息学在食品领域的应用还比较有限，但随着食品安全检测数据库的不断完善，相信相关的生物信息学技术将在食品领域发挥越来越重要的作用。 生物信息学广泛用于农业科学研究的各个领域，但是仅有信息资源是不够的，选出符合自己需求的生物信息就需要情报部门，以及信息中介服务机构提供相关服务，通过出版物、信息共享平台、数字图书馆、电子论坛等信息媒介的帮助，科研工作者可快速有效地找到符合需要的信息。目前我国生物信息学发展还很不均衡，与国际前沿有一定差距，这需要从事信息和科研的工作者们不断交流，使得生物信息学能够更好地为我国农业持续健康发展发挥作用。
参考文献：
［1］yockey hp，platzman rp，quastler h.symposium on information.theory in biology.pergamon press，new york，london，1958.
［2］郑国清，张瑞玲.生物信息学的形成与发展［j］.河南农业科学，2002，（11）：4-7.
［3］骆建新，郑崛村，马用信等.人类基因组计划与后基因组时代.中国生物工程杂志，2003，23，（11）：87-94.
［4］曹学军.基因研究的又一壮举——美国国家植物基因组计划［j］.国外科技动态，2001，1：24-25.
［5］michael b.genomics and plantcells：application ofgenomics strategies to arabidopsis cellbiology［j］.philostransr soc lond b bio sci，2002，357（1422）：731-736.
［6］卢新雄.植物种质资源库的设计与建设要求［j］.植物学通报，2006，23，（1）：119-125.
［7］guy d，noel e，mike a.using bioinformatics to analyse germplasm collections ［j］.spri
nger netherlands，2004：39-54.
［8］郑衍，王非.药物生物信息学，化学化工出版社，2004.1：214-215.
［9］俞庆森，邱建卫，胡艾希.药物设计.化学化工出版社，2005.1：160-164.
［10］austen m，dohrmann c.phenotype—first screening for the identification of novel drug targets.drug discov today，2005，10，（4）：275-282.
［11］arun agrawal，ashwini chhatre.state involvement and forest cogovernance：evidence from the indianhmi alayas.stcomp international developmen.t sep 2007：67-86.
［12］tang sy.institutionsand collective action：self-governance in irrigation ［m］.san francisco，ca：icspress，1999.
［13］pungpo p，saparpakorn p，wolschann p，et a.l computer-aided moleculardesign of highly potenthiv-1 rt inhibitors：3d qsar and moleculardocking studies of efavirenz derivatives［j］.sar qsar environres，2006，17，（4）：353-370.
［14］杨华铮，刘华银，邹小毛等.计算机辅助设计与合成除草剂的研究［j］.计算机与应用化学，1999，16，（5）：400.
［15］vassilev d，leunissen j，atanassov a.application of bioinformatics in plant breeding［j］.biotechnology & biotechnological equipment，2005，3：139-152.
［16］王春华，谢小保，曾海燕等.深圳市空气微生物污染状况监测分析［j］.微生物学杂志，2008，28，（4）：93-97.
［17］程树培，严峻，郝春博等.环境生物技术信息学进展［j］.环境污染治理技术与设备，2002，3，（11）：92-94.
［18］史应武，娄恺，李春.植物内生菌在生物防治中的应用［j］.微生物学杂志，2009，29，（6）：61-64.
［19］赵玉玲，张天生，张巧艳.pcr 法快速检测肉食品污染沙门菌的实验研究［j］.微生物学杂志，2010，30，（3）：103-105.
［20］徐义刚，崔丽春，李苏龙等.多重pcr方法快速检测4种主要致腹泻性大肠埃希菌［j］.微生物学杂志，2010，30，（3） ：25-29.
［21］索标，汪月霞，艾志录.食源性致病菌多重分子生物学检测技术研究进展［j］.微生物学杂志，2010，30，（6）：71-75
［22］朱晓娥，袁耿彪.基因芯片技术在基因突变诊断中的应用及其前景［j］.重庆医学，2010，（22）：3128-3131.
［23］陈彦闯，辛明秀.用于分析微生物种类组成的微生物生态学研究方法［j］.微生物学杂志，2009，29，（4）：79-83.
［24］王大勇，方振东，谢朝新等.食源性致病菌快速检测技术研究进展［j］.微生物学杂志，2009，29，（5）：67-72.
一、物理教学与信息技术整合的现状
发达国家对于信息技术的发展及课程整合是非常重视的.物理教学与信息技术的整合，不仅应当提供科学教学，还应该逐渐向信息技术的其他学科整合方向推进实施.信息产业和学科整合的调研，每一个国家的进展是不同的，提高信息产业的地位是21世纪教学改革的目的.当前中国的基本教育，尤其是在科学化和探究新教材使用情况、综合性实践活动的探究学习方面，急切需要集成信息技术与课程设置的整合，要对经验教学及该情况下支撑的课程和教学进行深入改革.我们国家十分重视信息技术与课程整合.在新课程融合相关信息技术的课程目标下，信息科技和教育整合的过程中，每一个阶段的发展都应该对前一阶段的缺点进行扬弃，对前一阶段的优点进行吸收或包含在后期阶段.伴随着信息技术与教育集成化程度越来越高，信息技术对物理教学的影响也变得越来越大.
二、物理教学与信息技术整合的影响
1.转变教学观念
在物理教学中，教师要转变观念，要以学生为主，培养学生自主学习的能力，激发学生的学习兴趣，提高学生学习物理的积极性.
随着网络化、信息化的发展，计算机技术逐渐被应用到教学中来，这极大地促进了教学中信息量的增加.以前教师通过黑板板书，知识量很有限.现在通过应用PPT、投影技术，使得在有限的时间内，让学生可以接收到更多的知识，扩宽了学生的知识面，学生的思想也越来越灵活，课堂效率自然就会提升.教师应该把信息的搜集和处理渗透到物理教学中.特别是现在人类进入了信息化时代，人们正在经历从生存方式到学习方式的历史性变革.丰富的信息和获取的便利成为当代生活的重大特征，一场基于信息技术的学习革命已兴起.培养学生搜集和处理信息的能力，是顺应潮流、应对挑战的重要举措.
2.改变学生的学习方式
新的理论课程体系改革的最重要的环节在于如何建立一种全新的教学模式，来促进学习模式转型.由于中国悠久的历史及文化传统，教学中基本上就是教师教导型教学模式，学生缺乏主动去探索，去发现，去探究.学生主动学习意识并不强，教学效率不高.我们的培养目标是开放性，应该提升学生的主体意识和创新本领，培育和发展学生的主体性，塑造和推进学生对主体人格的认识.这样，不仅能使学生成为教育活动和发展的真正主体，还能使学生在未来竞争中创造属于自己的天地.
信息技术的发展是学生自由探索的学习工具.在教学中，我们可以结合教学材料，引导学生自主学习使用各种网络知识的方法.如指导学生网上冲浪，在互联网上寻找相关的信息，包括了解物理学史上解决物理问题的思想及物理方法，在线答疑等，通过BBS、电子邮箱交流学习经验，将传统教学转变成研究型教学.
局部区域网络的开发，使学生的资源共享成为可能.通过这种方式，学生的学习兴趣会得到改善，同时加强了合作学习的信心，帮助学生构建知识体系，学生可以主动将信息转换成自己的认识，从而发展他们的能力，促进学生研究方式的转变.
3.促进课程内容可视化
关键词 信息技术 创新 跨学科 应用
中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.01.033
Application of Information Technology in Interdisciplinary Areas
MENG Qingjuan
Abstract IT application in interdisciplinary areas more and more widely， a single information technology and other science and technology to solve practical engineering problems is unrealistic， this paper from the background and development status of information technology interdisciplinary applications starting on IT the inter-specific disciplines were introduced to explain the current information technology in the field of interdisciplinary problems of the application process， and for the question put forward suggestions for improvement.
Key words information technology; innovation; interdisciplinary; application
1 信息技术发展的背景及现状
1.1 信息技术发展背景
信息技术是Information Technology的缩写，是管理以及处理信息的过程中所采用的技术的综合，该技术主要是以计算机技术以及通信技术为理论基础来设计、开发相应的信息管理以及信息处理系统，所以一般也将该技术称为是信息和通信技术。在各行业中或多或少都有一些数据或者是信息需要处理，所以信息技术在各个领域得到了非常广泛的应用，尤其是在科学研究领域及工程实践领域。
1.2 信息技术发展现状
相较于传统的基础科学领域的研究来讲，当前很多科学领域研究均面临着较为复杂的研究问题，现代跨学科研究涉及更大的跨越难度、类型复杂、规模巨大，在学科之间，学科界限越来越模糊，专一学科所涉及的内容增多，这不得不使得跨学科研究开展跨国合作，并越来越成为合作的趋势。因此，跨学科研究是社会科学研究的新模式，特别是当前信息技术的飞速发展为我们的社会经济文化带来了巨大的变化，社会各行业的发展使得信息技术领域成为跨学科研究的多样化特征，它的科技创新主要是结合不同的学科和不同领域的联系点上，因而滋生出了一部分前沿的新兴跨学科，例如当前较为火爆的生物信息工程学、医学信息学等，总之多数是在信息学基础之上加入其它学科的名称，演变成新的跨学科。
2 信息技术与不同学科的交叉应用
2.1 内交叉
物联网利用复杂的通信技术将一系列的物品和人员通过一种方式将彼此联系起来，使得人物、物物能够相联，从而实现网络通过远程控制进行管理，让网络管理更加智能化。然而，物联网能够兼容所有互联网中的应用，但比互联网更具私人化和个性化。世界各国都重视对物联网的应用开发，我国将物联网规划入新兴战略发展产业，由于其带来的经济性和科技性的变革，使得物联网成为世界第三信息产业革命。物联网技术囊括了通信、软件、感知及信息处理等技术，具有较大的融合性。如今，物联网研究正迅速发展中，其作为世界战略性新兴产业的新增长点，市场潜力和效益巨大，根据《2014-2018年中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》显示，物联网产业在2010年的中国市场规模总量为1330亿，次年为2600多亿，就在今年，物联网市场规模将超5000亿。2014年，我国的物联网电视电话会议召开，马凯主席强调，着力将物联网应用于各行业，加强对工、农业、商贸、能源环保、交通、生产、城市管理等领域进行物联网的示范性应用，推动物联网产业链的发展格局，加强对物联网相关法制建设，培养健全的多样化的人才机制。这些举措加快了物联网这类新兴学科发展进步。
2.2 信息领域与生命学科的交叉
当前，医疗电子和生物特征识别技术正被普遍应用于人们的生活中。随着物质生活的提高，世界各国都遇到同样的人口老龄化问题，传统医疗不能满足所有地区的医疗需求，新兴医疗电子为医疗带来变革，医疗电子走进千家万户，成为家用化的电子设备，对偏远地区的病例诊断带来极大的方便，有利于偏远地区、老人、重大疾病的医疗服务需求。现代医疗电子种类较多，例如助听器、血糖仪、脉冲仪、胰岛素注射笔、CT扫描仪等，很多微小型仪器已经家用化，成为家庭医疗护理设备。在生物识别方面，现在的识别技术种类较多，有指纹、语音、面部等特征的识别技术，由于这些识别技术为工作生活带来极大的方便，因而被广泛应用于安保、鉴别等需求。
2.3 信息与工程应用的交叉
当前很多重大工程如建筑工程、航空航天工程、核技术、机械工程、电力工程等，其计算设计和应用等都建立在计算机基础上，进行模拟操作，从而形成了一批新兴的IT交叉学科，使得以计算机技术为基础的研究推动着各行业大型工程的迅速发展。对汽车电子行业来讲，如今已经进入智能、网络化的计算领域，早期汽车是偏向机械的技术，随着计算机信息技术的发展，各工程领域进入了机电化时代，汽车就是一个较为明显的机电化领域，早期汽车修理是依据纯经验，现在的汽车修理较为复杂化，但修理较为简单，均是靠机械智能化的修理，汽车内部有多个电子元部件组成，汽车线路的修理由各部门分工协调合作完成。因此，早期汽车主要与能量转换有关，现今汽车主要是对整体电子元件的控制。例如汽车的点火装置，在较早的时候，汽车点燃是根据电磁感应原理，发明了将线圈制作的变压器进行电压点火，而这一技术原理仍用于现代汽车，然而现在已经变为多个电子元件组装构成。点火装置首先依据传感器所传送的数据作一个运算和分析判断，再次是点火和调节，最大限度地节省燃料，达到环保。另外，在最新型的发动机的电控装置中还有智能化的控制和诊断操作功能，有的发动机电子技术还能对其排出的废气进行搜集和循环利用，在怠速过程中进行节能控制，对多个汽车元件进行功能的自我诊断，从而发出警报和提示。在交通工程方面，铁路运输已进入了电气化时代，例如现代的地铁、高铁等工程的应用。
2.4 信息与环境地学的交叉
地理信息系统利用当前先进的卫星和移动通信技术的定位应用，通过发送信息，以定位终端设备用户确切的方位和经纬度数据，为用户提供定位需求服务。当前全球定位系统共由24颗卫星构成，分别位于6条不同的轨道上，以确保定位需求，该定位技术具有低成本、高效的特点，并且定位精确，具有良好的价值应用功能。各大通讯运营公司利用卫星定位技术的便捷，为移动用户增加了更多的增值服务，方便用户的生活出行。例如GPS定位查询、导航服务、智能交通服务、广告服务等。对于无线传感器来讲，其低消耗、微小的体积是最大的优点，利用无线通讯原理自组网络，能有效地探测多种数据，例如收集和探测地质信息、地下矿井和水文环境数据，为相关监管部门提供监测数据，以减少环境灾害对人类的危害。
2.5 信息与人文社会科学的交叉
信息技术的应用领域广泛，而与人文社科和教育等进行交叉更是平常，在生活工作和学习中随处可见，例如于管理、教育、经济等领域的交叉，形成信息管理学、信息教育、经济信息等领域的新兴学科，使得各基础学科之间的交叉更加联系紧密，各跨学科学习和研究更加平凡。就社会信息这一新兴学科来讲，是对社会上的信息问题进行研究分析，并归纳总结的一门学科，它基于社会发展的计算机化为对象，将计算机与信息政策、社会学等的部分理论联合，寻求共通之处结合成的新兴跨学科。
3 信息技术在跨学科中应用存在的问题
3.1 认识上存在差距
信息技术在跨学科领域中的应用最大的障碍就是认识上的问题，由于不论是从事信息技术领域的学者或者是工程技术人员，还是从事和信息技术领域交叉学科的相关的技术人员，在很大程度上都只是针对自己所从事的领域比较熟悉，而对于不属于自己认识的领域却存在着很大认识上的问题。一般来讲信息技术是一种处理其他领域中信息和数据的工具，利用这些信息技术对信息的处理能够得到一般规律性的东西，但是如果信息技术掌握不好或者是所要跨的学科掌握不好的话就会存在很大应用上的问题。
3.2 应用上存在差距
正是由于上述存在的对于自身不熟悉学科认识上的差距，所以才导致了信息技术在跨学科领域中的应用存在诸多方面的不足。在很多的领域都有信息技术的应用，但是受到其他领域人员对于信息技术掌握制约以及信息技术领域人员对于其他行业知识的不了解最终导致了信息技术在各个行业中的应用并不是很深入。
3.3 基础设施和运行机制不够完善
在各个行业中对信息技术的应用不到位还受到基础设施以及运行机制的制约。在各个行业中由于资金问题或者是相关部门领导的思想认识问题，使得很多学科中的信息技术的基础设施建设存在着很大的问题，很多单位没有认识到信息技术对于自身学科的作用，所以没有进行信息技术基础设施的建设，并且在其他学科中也没有设置相关的信息技术管理部门，这都是信息技术其他学科没有得到充分利用的关键因素。
3.4 人力不足
信息技术在新型跨学科领域中的应用所有的问题都可以归结为人才的问题，也就是缺乏既具有信息技术能力又具有行业背景知识的人才。只有充分具备这两个方面的技能才能够使得信息技术在跨学科领域中得到比较充分的应用。
4 促进信息技术与不同学科领域交叉融合的建议
如果要实现信息技术和不同学科领域之间的交叉和融合，最为关键的是在培养人才的过程中要考虑到信息技术的应用领域。首先，比如对于信息技术领域中的学生来讲，可以根据学生自己的研究兴趣选择相应的研究方向，并将信息技术领域应用于自己所感兴趣的研究方向。其次，对于其他新兴学科的学生培养来讲，可以在培养计划中设置信息技术相关的课程或辅修信息技术相关的第二专业，促成信息技术在本学科领域中的应用。第三，对于高校来讲，可进一步优化学科专业结构，拓展学科专业，加强专业群建设，努力推进与企业的融合发展。第四，对于企业来讲，可以结合实际工作开展的需要采取相应的措施对工程技术人员进行信息技术的培训，使得信息技术能够在各行业开花结果。
5 结语
社会在不断发展进步，需要不断地进行科学技术的开发和探索，而跨学科领域正好能填补一些空白科技领域，为其提供科学的理论依据，以加强不同学科领域之间的联系，从而开辟新的学科领域，为社会进步发展服务。科研创新研究只有将更多的学科领域连接在一起，才能探索更多有价值的问题。
参考文献
[1] 王念新，仲伟俊，梅姝娥.信息技术战略价值及实现机制的实证研究[J].管理科学学报，2011.14（7）.
[2] 陈思铭，刘长凤.信息技术与学科教学整合的应用研究探析[J].中国电化教育，2014（12）.
关键词：信息技术；高中生物；教学实践；举措
一、信息技术在新课程高中生物高效教学中运用的必要性
在教育领域内，信息技术在相当长的一段时间里，是一个比较落后的领域。相对于其他部门来说，教育在应用科学成就和进行技术革新方面是最缓慢的一个领域，尤其是在教学的具体实施过程中，仍旧停留在粉笔加黑板的水平上，教师和教学技术从过去到现代社会好像几乎没有什么变化。随着信息技术的发展，在教育领域内，不少致力于信息技术和教育改革的人对教学技术的落后状态提出了批评并积极倡导在教育领域加大对教育技术的投入和应用，以求教育借助于信息技术获得一个新的发展境界，从而为经济社会的发展提供智力支持。
在信息技术发展的影响下，传授知识和发展能力两者的辩证关系，其侧重点已经发生了变化，发展能力已经成了教育的重点，而发展能力需要跟上科技发展的步伐与其同步进行。而我们的教育系统还停留在传统的教育观念上，过于追求成绩和升学目标，严重忽视了对学生能力和素质的培养，仅仅把传播知识作为教育的唯一重要目标。单纯地发展传统教育无法适应时展潮流，更无法应付教育所面临的现代技术挑战。于是，有必要将现代教育技术应用于学科教学中。
生物学是一门和实际生活密切相关的科学，它涉猎的范围很广，有理论上的，有社会实践上的；有现象的，有本质的；有区域的，有系统的；有传统的，有现代的。因此，依靠传统的教育教学技术很难把生物知识的方方面面直观地、生动地、具体地展现在学生面前，让学生体会到生物学的魅力和探索生物的秘密所在。而现代教育技术恰恰以其独特的技术工具和平台呈现生动多彩的画面，交互综合界面和多媒体集成的优势。现代教育信息技术将文字、数据、图形、图像和音频等信息媒体结合在一起，多角度、多层次地把生命现象和生理过程铺展开来，创造多维度教学空间，使抽象深邃的生物学理论具体化和形象化，从而使复杂单调的生物学教学过程变得丰富多彩，也最大限度地调动了学生的主观能动性，为学生积极创新提供了多个学习平台，从而改变了传统僵化的教学模式，为实施新课程高效教学提供了机遇，为创新生物教学提供了有效的途径。
二、信息技术在新课程高中生物高效教学中运用的措施
信息技术运用在新课程高中生物教学过程中，就是以网络为渠道，集合图画、视频、投影和音频等多媒体方式进行高中生物教学实践活动。
1.创设生动的教学情境，提高课堂教学效率
学生的学习兴趣与学习动机来源于对知识的追求。而信息技术在高中生物教学中的运用可以使理论化具体形象化展示，最终可以提高课堂的效率。例如在学习“遗传过程”时教师可以使用投影画面创设遗传过程具体情境，并借助多媒体教学工具辅助教学，最终形成师生互动的教学模式，从而提高学生的自主性、创造性和能动性。
2.改变传统的教学方式，尊重和确认学生主体地位
传统的生物教学是以教师为主、学生为辅，教师一味地传授生物理论知识，而学生只是被动地接受知识，这一过程处于单线条状态。而把信息技术应用于生物教学过程中，就要求改变教学方式，以学生为主、教师为辅，尊重和确认学生的主体地位，让学生在现代信息教育技术的辅助下发挥主观能动性，积极地参与生物教学活动，树立创新思维，从而探索生物学的奥秘，最终喜欢上生物学，从而提高教学水平。
3.动态展示，突出教学重点与教学难点
在高中生物教学中运用信息技术可以设计与教材内容相应的动态画面并配上教师的简要文字解说，实现教学的动静协调、音像同步，教学内容将化难为易，突破教学重点与难点。如在学习“生物的光合作用”时，通过设计光合的动态运作过程，突出光合作用的重要因素和如何进行光合作用。
4.信息搜集使教学资源最大化
在教学过程中，单一地依靠课本或者配套资料为生物教学资源，难以把生物教学过程中的内容和形式展示出来，更难以对重点和难点问题进行分析和解惑。以网络为途径利用信息教育技术，可以搜集生物学相关的知识，实现资源的最大优化组合，从而使枯燥的生物教学活动开展生动化、形象化和具体化，由难转易。
总之，在我们所努力进行的教育改革中，要具有创新和全局意识，把信息技术应用到教育教学的全过程，从而提高教育技术水平，为教育朝着国际化和现代化发展注入新的动力，开拓教育发展的新境界，最终使我国的教育事业向纵深发展，实现我们为之奋斗的科教兴国和人才强国战略。
参考文献：
一、物理课程与信息技术整合的目的与意义
1.推进中学物理教育跨越式发展
现代教育不仅必须适应现代社会发展的需求,而且必须通过培养新型人才来促进现代社会的进步与发展。近年来,现代通讯、传感等高新技术迅猛发展,极大推动了以计算机为核心的网络、仿真、人工智能等技术的发展,进而为教育的信息化推进提供了可能。多媒体教学技术的应用、网络资源的积累和发展、数字化实验系统的开发和普遍使用,已经开始改变传统的中学物理课堂,大大拓展了学生研究的视界。
近年来,中共中央、国务院和教育部在其召开的全国教育工作会议与全国基础教育工作会议上,都反复强调:必须深化教育改革;必须全面推进素质教育;必须大力发展教育信息技术,利用信息技术推动教育的跨越式发展。因此,开展物理课程与信息技术的整合,目的是针对实施素质教育的对象学生这个重点,体现“以学生发展为本”的课程理念,充分发挥现代信息技术的优势,深化基础教育的改革、促进素质教育的实施、推进物理教育向现代化的跨越式发展。
2.促使中学物理教育革命性变化
《上海市中学物理课程标准(试行稿)》(以下简称《物理课程标准》)明确指出:物理课程必须与信息技术整合,构筑信息技术平台,建立数字化信息系统(Digital Information System,简称DIS)实验室;充分运用教学软件和计算机网络,实现信息共享和互动交流,增强在信息化环境下自主学习的意识和能力。在《物理课程标准》中,信息技术实际上已经成为物理课程的一个组织部分,也是物理课程改革的重要改革理念之一,其整合的成败关系到课程改革的推进。运用信息技术不仅是改进教学的手段,而且是改变学生的学习方式,进而促使学生自主学习,引发物理教育模式变革,为培养信息时代的接班人开辟了新的途径。只有物理课程与信息技术的整合,才能使物理课程符合时代的要求。
信息化是现代教育手段所具有的重要特征,它能为物理教育过程创设具有多元化特征的良好的学习环境,从而为在物理教育过程中实施现代教育理念提供了可能性。充分运用信息技术,培养学生信息意识,提高学生信息获取、处理和应用信息的能力,以适应学生在信息时代终身可持续发展的需求。在物理课堂教学中,利用DIS显示一些无法演示的物理过程,实时采集、处理数据,迅速得出结论;在探究性学习中,可利用网上资源优势,在网上进行交流评价;还可以通过网络进行人机之间、师生之间和学生之间的交流,使合作学习、个性化学习成为可能。
二、物理课程与信息技术整合的途径与方法
1.利用网络资源整合物理课程
国际互联网凝聚了全世界人类的智慧和奉献,其内容丰富程度和搜索的便捷程度是以前的人们难以想象的。网络资源对于中学物理教育来说,其价值不仅仅是指存在于各服务器内部的及其丰富的内容,还在于网络是一种交流与沟通的平台,平等、灵活、开放的特点,这对于教师和学习者来说显得尤为重要。有的教师和学生在互联网上建立了自己的网站,专门收集和物理教学资源,这个过程不仅促进了自己对物理教学和学习的自觉性与质量,更重要的是他们已经在教学和学习过程中创造了──为互联网增添了新资源,也就是为其他人的教学和学习提供了便利与知识。
2.利用多媒体教学手段整合物理课程
由于计算机与多媒体技术的迅速发展,越来越多的教师开始在课堂教学中应用最新的电脑科技及多媒体技术,很多地方和学校加强了对教师的应用技能培训及多媒体教学资源库的建设,并创造了大量动态、直观的优秀课件,这大大提高了课堂教学的效率,甚至在某种程度上已经开始改变传统的课堂教学模式。多媒体是一种特殊的教学载体和工具,提供了学生更多主动学习的机会。另外,由于多媒体教学的高效性,在课堂上学生将拥有更多的讨论、提问的时间等等。多媒体教学的出现在客观上能够使教师养成终身学习的习惯,促成教师、学生、教材、课件和媒体间的良好互动,更快实现教育向现代化迈进的步伐。
3.利用仿真实验整合物理课程
仿真实验是用计算机软件模拟物理过程,不同于一般的教学课件。之所以称其为实验,是因为它包含了一般实验的特点和主要过程,仿真实验甚至可以做真实实验无法做到的实验。由于可以调节观察的时间和空间,仿真实验可以使学生看清楚快速运动情况下物体的运动情况;也可以让学生看到很长时间的变化,或者看到很大范围或很微小的运动情况。虽然仿真实验不能替代真实的实验,但仿真实验是整个现代物理实验的一个组成部分,研究它对物理实验教学的作用是很有价值的。
4.利用机器人技术整合物理课程
机器人是集传感技术、控制技术、计算机技术和机械设计为一体的新技术。机器人在工业生产、科学研究和生活中得到越来越多的应用。在《物理课程标准》中引进了机器人要求,在新编的物理教材中也编入了“机器人学习包”。机器人教学内容已经成为新物理课程的一个部分。机器人制作和学习实际上是一个综合性的实践活动,通过对提供的模块进行熟悉和组装,并自行设计软件来控制相应的机械活动,达到寻迹、灭火、跳舞、声控等多种效果。这个过程对促进学生综合运用所学到的物理知识有很大的促进作用,同时也能让学生体会技术的一般过程,即需求、设计、制作和评价,体验科学、技术和社会之间的相互关系。
5.利用数字化实验系统(DIS)整合物理课程
数字化实验系统,是根据物理实验教学的实际需求,贯彻二期课改的理念,综合运用包括硬件、软件在内的信息技术手段构造的,集实验数据采集、显示、分析、处理等功能于一体的实时实验系统。它实际上已经成为新物理课程的重要内容,开创了一条信息技术与物理课程整合的新途径。由于引入DIS实验后,使物理实验的目的等都会发生变化,进一步突显物理实验教育的功能,从而大大加强物理实验教学,如,DIS技术应用于实验教学,使实验准备和数据处理时间大为缩短,为师生节省了大量时间,用于探索研究,实现了课改的理念。在物理课程中引入DIS技术,还具有方便、精确、细微化等优势,解决传统实验技术方法无法进行的或无法显示的实验或无法处理数据的实验,充分挖掘物理实验的资源价值,提高实验的探索性,使信息技术从学习对象转变为学习工具。运用信息技术不仅是改进教学的手段,而是改变学生的学习方式,进而促使学生自主学习,引发物理教学模式变革,为培养信息时代的接班人开辟了新的途径。
三、物理课程与信息技术整合的作用与效益
1.带动了教师教学方式的变革
物理课程与信息技术的整合,使得物理教师的备课,不仅仅是备教材、备学生,还应该备课堂教学与信息技术的结合。完美的结合能够给学习者带来美妙的享受,能够激发学生的学习热情,能够提高课堂教学效率;完美的结合还能够给教师带来成功的感触,能够激发教师的工作热情,能够提高教师专业水平。
在全国第七届中学物理青年教师大奖赛中,河南省开封市十四中学杨凯老师在《家庭电路》一课中,在教学中设计了认识家庭电路的组成、连接、试电笔的使用、触电与急救,安全用电常识和从物理走向社会等六个教学环节具体落实和评价三维目标,并利用信息技术将六个教学环节有机地组合在一起。新课教学时,利用课件展示了不同时代家庭电路中保护装置的图片,通过历史变迁的介绍,引导学生感悟到电路元件在不断的完善中变的更安全、更方便,感受到科技的进步;通过小组合作连接电路,给学生创造实践的机会,强化将科学技术应用于日常生活的意识,体会成功的快乐;在了解触电与急救环节,用模拟人演示触电的两种类型,帮助学生直观感受触电现象,建立自我保护意识,学会科学的救助方法。课的结束,以查阅资料、写小论文的形式布置作业,培养学生收集信息的能力,学以致用,体现“从物理走向社会”的理念。本节课是一堂体现新课程理念,实现教师教学方式改变和学生学习方式转变的成功课例。
2.带动了学生学习方式的变革
购物车(0)