生物信息学的基本概念精选(九篇)
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第1篇：生物信息学的基本概念范文
关键词：大数据；生物信息学；教学探索
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）29-0210-02
一、引言
生物信息学是由生物学与数学、计算科学交叉形成的前沿学科，主要通过研发并应用计算机技术及数学与统计方法，对海量生物数据进行管理、整合、分析、建模，从而解决重要的生物学问题，阐明新的生物学规律，获得传统生物学手段无法获得的创新发现。生物信息学是当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一，是多学科之间的交叉领域。因此，做好生物信息学教学工作对提高生物信息学研究水平具有重要的理论和实践意义。
随着高通量测序数据的大量出现，生命科学已经进入到大数据时代，生物信息学研究的重点将转移到组学的研究上。相应地，生物信息学教学的重点也要从单个基因的分析转向多个基因甚至在组学水平的分析。在生物大数据背景下，对生物信息学专业的人才需求也将越来越大。本文结合生物大数据的特点和教学经验，谈谈目前生物信息学教学中存在的问题，并针对这些问题提出自己的建议和方法。
二、生物大数据的特点
“大数据”一词最初起源于互联网和IT行业，它具有数据量大、数据多样化、高速、有价值等特点。生物大数据不仅带有“大数据”的特点，而且具有生物数据自身的特性，具体表现在：
1.数据量大：全球每年生物数据总量已经达到EB量级，完整的人体基因组有约30亿个碱基对，个体化基因组差异达6百万碱基。同时由于高通量测序成本的下降，目前大量的生物物种得以全基因组范围的基因组从头测序、重测序以及转录组测序，积累了大量的生物数据。
2.数据种类多：由于测序仪器种类繁多，产生的测序数据格式也各不相同。除高通量测序产生的基因组和转录组数据外，另外还有蛋白组、代谢组、表型组、相互作用组的序列数据和结构数据。
3.数据增速快：这主要体现在数据的急剧增长速度上，几乎每一周都有关于某一物种的全基因组或者转录组测序的信息。尤其是随着新一代测序技术的发展，更大数量级的基因组数据产出日渐增加――每台高通量的测序仪每天可产生约100GB的数据。
4.数据价值高：随着生物信息学的发展，越来越多有价值的信息可从生物数据中挖掘出来，这些价值不仅体现在生物科研领域，而且已应用于农业和医学等领域。
三、大数据背景下生物信息学教学中存在的问题
经过多年的发展，生物信息学教学虽然有了一定的提高和改善，但还存在一些问题，主要表现在：
（一）课程设置不合理
生物信息学是由生物学与数学、计算科学交叉形成的前沿学科，对生物背景的学生来说，需要掌握计算机和数学特别是统计学方面的知识和技能。但由于受课程设置的影响，很多学校只把C语言作为计算机的必修课，而没有在大一或者大二年级开设概率论和数理统计，并且生物统计学等课程也只是在大三或者大四才作为选修课或者限定选修课来开设的，造成部分开课专业学生的数理基础比较薄弱，因此在后续学习中存在一定的困难。
（二）教材内容不够全面
由于生物信息学发展日新月异，各种分析生物大数据的算法、方法和软件层出不穷，并且其更新换代是非常快的，而国内外相关教材的内容不够全面，并且其更新速度较慢，不能紧跟生物信息学的最新发展，造成教师在授课时要综合多本生物信息学教材的内容，不利于学生对生物信息学内容的全面掌握，从而制约了生物信息学教学的发展。
（三）教师的教学方法单一
生物信息学课程目前虽然在很多院校已经开设，但由于该学科对教师的授课水平和学生的学习能力要求较高，目前多数学校对于生物信息学的授课方式还是以教师讲授为主的填鸭式教学方式。随着大数据时代的到来，传统的教学方式和方法远不能满足生物信息学教学的需要。
四、生物大数据背景下生物信息学教学的建议和方法
为了适应大数据背景下生物信息学的教学形势，针对目前教学中存在的问题，作者结合自己的教学实践，建议从以下5个方面改进和提高生物信息学教学。
（一）合理设置基础课，强化基础理论
生物信息学是一门交叉性很强的学科，以复杂而强大的理论体系作为支撑，所涉及的内容包括计算机编程、信息检索以及数据库技术等。为了让学生学好生物信息学这门课程，各院校可以合理设置生物信息学的专业基础课，将生物信息学课程定位在大三或者大四年级学生，在大一、大二年级做好高等数学、数据库原理以及Perl语言等与之相关课程的教学工作，这些学生在掌握了一些与生物信息学相关的基础理论知识后，其对生物信息学的学习能力和理解能力才会有较大的提高。此外，学校要鼓励学生了解国内外有关大数据和生物信息学技术的发展趋势，并推荐有代表性且通俗易懂的文章和书籍，以强化学生的基础理论体系，为生物信息学的学习提供必要的知识储备
（二）培养大数据意识，加强对大数据分析的科学素养
生命科学研究已经进入到大数据时代，生物大数据的挖掘已经在农林科学、医学等领域产生巨大的效益，所以我们要培养学生树立大数据思维意识，全面认识生物大数据带来的机遇和挑战。生物信息学以生物数据为对象展开分析，它同时具备具体性和抽象性的特点。具体性是指以数据为对象挖掘出的生物学知识是客观存在的，其对生物学规律的解释性较强；抽象性是针对生物信息学中的理论和方法而言的，一般要求学生具有一定的生物信息学专业基础。在进行生物信息学教学时，要激发学生的学习兴趣，逐渐培养学生的大数据意识，规范学生对大数据分析的基本方法。可以通过实例，让学生参与到具体的生物信息学分析中去，以便理解生物信息学数据分析的基本操作流程，并在业余时间开展生物大数据在农业和医药行业成功应用的案例调查，以便激发学生利用生物信息学手段分析大数据的热情。
（三）优化教材内容，精心安排教学内容
鉴于目前生物信息学发展速度快，而国内外相关教材的更新速度较慢，所以要求在生物信息学教材的选取方面要下大力气，并且在授课时整合各个教材的优点。一般在生物信息学授课中整合以下三本书的内容：David W. Mount编写的《Bioinformatics Sequence and Genome Analysis》、李霞主编的《生物信息学》以及陈铭编写的《生物信息学》。
在教学过程中，为了使学生在有限的课堂教学时间内掌握生物信息学课程的主要内容，首先要优化课程教学体系，统筹安排教学内容，在生物信息授课中要抓住以下两条主线：序列―结构―功能―进化；基因组―转录组―蛋白组―相互作用组―代谢组，多组学贯穿。同时针对不同专业的特点与人才培养目标要求，合理分配各章节的教学课时，做到突出与专业密切相关的内容重点精讲。如在生物技术专业中，增加课时讲授分子药物设计章节，不仅要让学生了解生物信息学与分子药物设计的关系，而且要让学生掌握计算机辅助药物设计的理论方法以及软件操作。因此，以生物信息学教学内容的两条主线为依托，紧密围绕各专业的培养目标，做到理论联系实际，构建的教学体系和教学内容既能让学生掌握学科的知识理论体系，又有利于培养学生理解、分析、运用学科知识解决实际问题的能力。
（四）合理选用教学方法，提高教学效果
实践表明，不同的教学内容采用不同的教学方法授课可以收到良好的教学效果。为实现生物信息学课堂教学目标，完成相应的教学任务，教师要根据每堂课的教学内容，采用合适的教学方法，调动学生学习的积极性和主动性，提高课堂教学效果。可以从解决问题的角度出发进行理论教学。在理论课教学中，如果仍沿用传统的灌输式教学模式，肯定达不到预期的教学效果。课堂教学还可以根据需要，适时融入案例教学、问卷调查、多媒体展示、影片教学等方法，提高实际教学效果，培养学生的综合素质和创新思考能力。
上机实习注重发挥学生的主观能动性。生物信息学是一门实践性很强的课程，上机实习是教学的重要环节，它不但能够帮助学生更好地理解理论课所学知识，而且能够提高学生运用生物信息学的理论和方法解决实际问题的能力，对培养学生独立思考能力、观察能力、动手能力起着重要作用，更是培养学生创新能力的重要途径。
（五）理论和实践相结合，注重考核的灵活化
生物信息学是一门融合了多个学科的实践性很强的课程，对应的考核方式应该与其他专业课程有所区别，其最终的成绩不应该只以理论课考试的成绩为准。理论知识的考核注重学生对生物信息学基本概念、分析流程和主要分析算法的掌握情况，主要以试卷考核的方式为主，采用统一考核方式和评判标准。对于上机技能的考核，主要强调的是学生对不同类型数据进行分析时应掌握的相关软件使用技能的考查，也应纳入到学生的成绩考核中，我们认为理论考试占70分、实习成绩占30分是一个好的评价方式。
五、结束语
大数据背景下对生物信息学的教学提出了新的更高的要求。本文针对《生物信息学》教学中存在的问题，结合自己的教学经历对改进生物信息学教学和方法进行了一些探讨。本文认为要做好大数据时代的生物信息学教学，要从强化基础理论、培养大数据意识、精心设计教学内容、创新教学方法和改革考核评价体系等五个方面来开展和抓好生物信息学教学。
参考文献：
第2篇：生物信息学的基本概念范文
关键词： 离散数学 简介 应用
1.离散数学的简介
离散数学是现代数学的一个重要分支，是计算机类专业的重要课程。它以研究离散量的结构及相互间的关系为主要目标，研究对象一般是有限个或可数个元素，因此离散数学可以充分描述计算机学科离散性的特点。它是传统的逻辑学、集合论（包括函数）、数论基础、算法设计、组合分析、离散概率、关系理论、图论与树、抽象代数、布尔代数，计算模型（语言与自动机）等汇集起来的一门综合学科。该课程主要介绍离散数学的各个分支的基本概念、基本理论和基本方法。这些概念、理论及方法大量地应用于数字电路、编译原理、数据结构、操作系统、数据库系统、算法的分析与设计、人工智能、计算机网络等专业课程中；同时，该课程提供的训练有益于学生概括抽象能力、逻辑思维能力、归纳构造能力的提高，有利于学生严谨、完整、规范的科学态度的培养。
2.离散数学在其他学科的应用
2.1数理逻辑在人工智能中的应用
人工智能是计算机学科一个非常重要的方向。离散数学在人工智能中的应用，主要是数理逻辑部分在人工智能中的应用，包括命题逻辑和谓词逻辑。命题逻辑就是研究以命题为单位进行前提与结论之间的推理，而谓词逻辑就是研究句子内在的联系。人工智能共有两个流派：连接主义流派和符号主义流派。在符号主义流派里，他们认为现实世界的各种事物可以用符号的形式表示出来，其中最主要的就是人类的自然语言可以用符号进行表示。语言的符号化就是数理逻辑研究的基本内容，计算机智能化的前提就是将人类的语言符号化成机器可以识别的符号，这样计算机才能进行推理，才能具有智能。由此可见，数理逻辑中重要的思想、方法及内容贯穿人工智能的整个学科。
2.2图论在数据结构中的应用
离散数学在数据结构中的应用，主要是图论部分在数据结构中的应用，其中树在图论中占着重要的地位。树是一种非线性数据结构，在现实生活中可以用树来表示某一家族的家谱或某公司的组织结构，也可以用它来表示计算机中文件的组织结构，树中二叉树在计算机科学中有着重要的应用。二叉树中三种遍历方法：前序遍历法、中序遍历法和后序遍历法，均与离散数学中的图论有密不可分的关系。
2.3离散数学在生物信息学中的应用
生物信息学是现代计算机科学一个崭新的分支，是计算机科学与生物学相结合的产物。目前，美国有一个国家实验室Sandia国家实验室，主要进行组合编码理论和密码学的研究，该机构在美国和国际学术界有很高的地位。另外，由于DNA是离散数学中的序列结构，美国科学院院士，近代离散数学的奠基人Rota教授预言，生物学中的组合问题将成为离散数学的一个前沿领域。而且IBM公司将成立一个生物信息学研究中心。在1994年，美国计算机科学家阿德勒曼公布了DNA计算机的理论，并成功地运用DNA计算机解决了一个有向哈密尔顿路径问题，这一成果迅速在国际产生了巨大反响，同时引起了国内学者的关注。DNA计算机的基本思想是：以DNA碱基序列作为信息编码的载体，利用现代分子生物学技术，在试管内控制酶作用下的DNA序列反应，作为实现运算的过程；这样，以反应前DNA序列作为输入的数据，反应后的DNA序列作为运算的结果，DNA计算机几乎能够解决所有的NP完全问题。
2.4离散数学在门电路设计中的应用
在数字电路中，离散数学的应用主要体现在数理逻辑部分的使用。在数字电路中，广于使用的逻辑代数即为布尔代数。逻辑代数中的逻辑运算与、或、非、异或与离散数学中的合取，析取、否定、异或（排斥或）相对应。数字电路的学习重点在于掌握电路设计技术，在设计门电路时，要求设计者根据给出的具体逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的逻辑电路。
总之，离散数学无处不在，它的主要应用就是在各种复杂关系中找出最优的方案。离散数学完全可以看成是一门量化的关系学，一门量化了的运筹学，一门量化了的管理学。现在我国每一所大学的计算机专业都开设离散数学课程，正是由于离散数学在计算机科学中的重要应用，因此可以说没有离散数学就没有计算机理论，也就没有计算机科学。所以应努力学习离散数学，推动离散数学的研究，使它在计算机中有着更广泛的应用。
参考文献：
[1]朱家义，苗国义，等.基于知识关系的离散数学教学内容设计[J].计算机教育，2010（18）：98-100.
[2]方世昌.离散数学.西安电子科技大学出版社，1985.
[3]陈敏，李泽军.离散数学在计算机学科中的应用[J].电脑知识与技术，2009，5（1）：251-252.
第3篇：生物信息学的基本概念范文
蒙语授课“生物统计学”课程教学团队有能力建设课程系列教材菊林花教授自1982年就用蒙汉双语讲授“生物统计学”、“生物统计附试验设计”、“试验设计”等课程。多次出国学习，积累了30年的丰富经验，在2012被评为校级名师。金凤副教授自1985年开始用蒙汉双语讲授“生物统计学”、“生物统计附试验设计”、“试验设计与统计分析”等课程，已有28年教学经验。自1988年开始自编、参编、主编多部教材的丰富经验。2009～2010年在日本京都大学农学部统计教研室与佐佐木教授共同研究完成了“地方品种遗传参数估计模型”。玉荣讲师自2004年以来用蒙汉双语讲授"生物统计附试验设计"、"试验设计与统计分析"等课程。2010年到中国农业大学研修学习，积累了可喜的教学经验。教材是有效补充课堂内容的工具、技术手册，要及时关注本领域科学发展的前沿动向生物统计学是一门探讨如何从事生物学研究的设计、取样、分析、资料整理与推论的科学，它作为边缘交叉学科，已经在生态环境保护、生物资源保护与利用、畜禽生态学研究、分子生物学研究、高科技农业研究、生物制药技术、流行病规律研究与探索、畜禽数量遗传学研究、畜禽遗传繁育、生物信息学研究等领域有着广泛的应用。目前基因组学，蛋白质组学与生物信息学的蓬勃发展，使得“生物统计学”在这些突破性生物科技领域上扮演着不可或缺的角色。在课程建设中，随时注意增加生物统计在前沿领域研究应用的内容，增强课程的活力，提高教师和学生面向生物产业时的解决实际问题的能力。传统的统计学教学模式主要以课堂讲授为主，以教师为主体和中心，教师是主讲者，学生被动接受，教学效果主要取决于教师的课堂组织能力与语言表达能力。从我讲授蒙汉语“生物统计学”课程28年的教学实践经验看，课堂上老师讲授，学生做笔记的教学模式存在一定的缺陷，阻碍了学生独立分析与解决实际问题能力，影响了学生真正掌握统计分析的方法。因此，我们在生物统计学教学过程中结合高校自主学习为主的教育特点，充分利用学生课余时间，将传授知识和提高素质有机结合起来，摸索出一套对教学内容有效补充作用的教材，同时可作为少数民族地区科技工作者从事科学研究的工具。
蒙语授课“生物统计学”教学团队主编、参编的蒙汉双语系列教材
1．金凤、菊林花主编的蒙文版教材《生物统计学》2000年由内蒙古大学出版发行。是根据1999年修订的全国高等农林院校本科教学大纲，依据同年11月召开的全国农林院校教材会议上讨论的动物科学、动物医学专业教材编写大纲编写的。是动物科学、动物医学专业的本科生必修课程教材。当时在内容的编排上也相应照顾到了生物工程、食品工程等专业的需要，将案例和例题略加增删或改动，并对个别专题内容加以补充。因此，本教材在2008年前一直作为生物工程、食品工程试用教材。教材的编写，保持本学科的系统性和科学性的前提下，力求做到内容的先进性与针对性的统一，循序渐进、简明易懂，特别注重了对学生的动手能力的培养。各章都有明确的教学目标，介绍本课程中的基本概念、着重对基本分析方法的详细介绍，每一种分析方法都有相应的例题，其过程详细，步骤完整。每章后配有习题，供读者实践。一直用作为畜牧兽医专业成人教育、自学考试教材。2004年，该选题被内蒙古大中专蒙古文教材编审委员会审批为“普通高等教育‘十一五’规划教材”。为了使其成为名副其实的规划教材，以及贯彻落实教育部有关教改精神，进一步提高教材质量，使“生物统计学”课程教材符合新形势下的教学要求及国家教委新制订的课程教学基本要求，在广泛征求兄弟院校如内蒙古大学、内蒙古民族大学的相关老师的意见基础上，总结以往成功经验，采纳有关兄弟院校师生的建议，并针对使用中存在的问题，对《生物统计学》教材进行了全面修订。2．金凤、何金山(内蒙古大学)主编的蒙文版教材《生物统计附试验设计》2004年由内蒙古大学出版社出版发行。本教材在2008年内蒙古大中专蒙古文教材评比中获优秀奖。与《生物统计学》教材相比较，新版教材保证了学科的系统性、完整性和实用性，突出体现了本课程的先进性、技能性与前沿性。具体内容如下:对第一章、第二章的内容做了次序上的调整。第三章“平均数、标准偏差、变异系数”改为“数据特征值”。第四章补充了二项分布应用案例。第五章“两个样本平均数差异显著性检验”改为“假设检验”。第六章方差分析的第四节中增加了两个因素系统分组方差分析方法。第七章第二节中增加了检验是否符合某种分布的案例题。第八章第四节增加了直线相关与直线应用案例。第九章第三节增加了案例分析。第十章第十一章分别增加了对应案例。第十二章试验设计原理与常用方法(新增)。第十三章常用统计应用程序简介(新增)。该教材及时引入了现代运算工具，将常用的设计与分析方法与优秀统计应用软件融为一体，使统计知识与计算机应用有机结合，为生物统计学技术的实际应用提供了方便与快捷的手段。已经连续8学年在10多个专业1000多人中使用，被相关专业师生广泛采用，反响良好，已多次印刷，为生物统计学课程教学质量的提高做出了积极贡献。目前，本教材已被列入自治区规划教材。它的出版不仅解决了内蒙古农业大学蒙语授课“生物统计学”课程学生和内蒙古民族大学畜牧专业蒙语授课学生的资料问题，而且可作为牧区畜牧兽医技术工作者、动物科学研究者、动物医学研究者及相关专业研究生、博士生用来进行整理分析复杂的生产一线数据并找出数据潜在的规律提供参考书。3．金凤、成格尔、玉荣主编的全国高等学校蒙文版教材《试验设计与统计分析方法》2008年由内蒙古大学出版社出版发行。随着科学事业的发展，“统计学”已大步跨进了一个又一个相关学科领域，而每个学科领域在其自身发展过程中都会产生大量的数据，需分析揭示其内在规律。统计学作为分析方法，食品科技工作者越来越清醒地认识到其重要性，开设“食品试验设计与统计分析方法”课程。目前为止，蒙文版教材《试验设计与统计分析方法》是唯一的一个专门给蒙语授课食品科学专业学生所使用的“统计学”类教材。同时也是那些从事相关专业的技术工作者的理想参考用书。4．金凤参编国家十一五规划教材《食品试验设计与统计分析》(汉文，第二版)，2010年由中国农业大学出版社出版发行。承担第七章的编写，该教材为目前我校食品科学各专业课程教材。5．金凤参编国家十一五规划教材《生物统计附试验设计》(汉，第四版)，2008年由中国农业出版社出版发行。它荣获全国高等农业院校优秀教材奖。承担第三章、第四章的编写，该教材为目前我校动物科学、动物医学、生物工程等院系课程教材。6．金凤参编全国统编教材《田间试验与统计分析》(汉文，第二版)，2008年由科技出版社出版发行。承担第十一章的编写，该教材为目前我校农学、生态环境等学院课程教材。7．金凤参编面向21世纪教材《生物统计学》(汉文)，2005年由内蒙古大学出版社出版发行。承担第六章的编写，该教材为内蒙古农业大学(生物制药)、内蒙古大学、内蒙古师范大学相关课程教材。8．金凤参编国家十一五规划教材《生物统计附试验设计》(汉文，第三版)，2002年由农业出版社出版发行。承担第四章编写，该教材为2008年前我校动物科学、动物医学、生物工程等院系课程教材。9．金凤主编校级教材《统计分析SAS应用上机指导书》(汉文)，2010年内蒙古农业大学出版。该教材为目前我校动物科学、动物医学、生物工程、食品科学各专业学生的上机实践教材。
本系列教材主要解决的教学问题
1．“生物统计学”是数理统计分析方法在生物学中的应用。我们编写教材时不仅保持本学科的系统性，知识性，而且注重了与现代计算技术的有机结合。因此解决了蒙汉双语授课学生因认知差异引起的教学效果有差异的问题。2．虽然电子课件因其信息量大而受到大家好评，但是学生上课时更多的时间忙于抄课件，忽略了教师的讲解，而教材恰可弥补多媒体教学的这些不足。有了教材学生通过阅读教材可获得试验设计模板与方法、经典分析案例的详细步骤、显著性检验临界值等。3．本系列教材在辅助科研水平提升的同时，促进了科研成果进一步支撑统计分析案例教学，解决了今后修订教材时的实际案例问题，实现了科学研究与结果统计分析相互辅助的良性循环。蒙汉双语《生物统计学》系列教材编写过程中不仅突出了“生物统计学”是方法论、工具论的特色，而且顾及到了蒙汉双语授课学生的认知差异，及地区特色，内容编排上多为草原畜牧业案例，从而促进了他们的学习兴趣。
教学效果及社会效益
第4篇：生物信息学的基本概念范文
【关键词】科技传播；计算主义；信息
一、计算主义视角简介
对于意识的认识是长久以来一直困扰人们的问题。意识的本质究竟是什么？意识的运行机制是什么？这些问题一直没有解决。无论是哲学，心理学，自然科学，都为解决意识问题进行了深刻而持久的研究。随着科技手段的进步，意识问题的自然科学研究取向逐渐成为主流，而其中，计算主义的研究取向，是认知科学研究最基本的方向。
计算主义取向是伴随着当代计算机科学迅猛发展而出现的一种新的研究范式，计算主义的基本思想是将意识、心智的本质以及行为与计算机程序进行类比，提出“认知的本质就是计算”这样的基本假说，当前信息、算法和计算这些计算主义的基本概念已成为当前理解人的生命及意识本质的重要概念。[1]
这种思潮，随着人工智能、生物信息学、量子计算、元胞自动机理论等的产生和发展，开始广泛的渗透到各个科学领域，继而发展为一种哲几乎遍及所有科学和哲学领域的超范式，即构成物质世界的基本要素是计算或信息流，世界的全部内容是信息从一个部分传递到另一个部分的过程。
计算主义实际上已经渗透到宇宙学、物理学、生物学乃至经济学和社会科学等诸多领域。计算或者算法不仅成为人们认识自然、生命、思维和社会的一种普适的观念和方法,而且成为一种新的世界观。[2]
科技传播是基于传播学而集中研究科学技术传播的学科，以计算主义的视角，对科技传播进行认识和研究，在一定程度上，可以拓展和加深对科技传播的最根本的理解。
二、科技传播的四个要素
传播是人类社会广泛存在的现象，可以说，自人类出现，传播就一直存在于人类社会之中。传播现象也许是人类认识索要面对的最为复杂的对象之一。以传播为研究对象的传播学是20世纪出现的社会科学，传播学的研究范围十分广泛，经过多年发展，传播相关的历史研究，心理学研究，社会学研究，乃至传播方式的物理学研究以及上升到哲学高度的语言哲学研究等，与传播相关的领域的研究几乎已经面面俱到，而科技传播的研究因为局限于传播科技知识，较人类的一般传播要简单一些，虽然科技传播具有不同于传播学研究领域的特殊性，但是作为一种传播的过程，传播学的基本理论还是适用的。
人类的传播是一种交流和交换信息的行为。一个基本的传播过程由传播者、传播内容、传播渠道与传播媒体和受传者四个要素构成。[3]信息在四要素之中的传递，构成了一个传播的过程。对这四大要素的分析是认识、理解和研究科技传播活动和科技传播现象的出发点。而如果要做一个最根本的认识，需要先对信息进行解读。
在人类的社会传播过程中，信息是符号和意义的统一体。符号简要的说，是信息的外在形式和物质载体，而意义本身是抽象和无形的，但可以通过如语言及其他符号得到表达和传递，一个符号和其携带的意义构成信息。人类最基本和最主要的符号，就是语言。
语言是一套完整和较完善的符号体系。在计算主义的视角下，可以这样认为，语言的符号体系是一种人类意识可以理解的算法，人类实际上通过这样一种算法，来理解和处理信息所包含的意义。而只有在这样一种人类可以理解的算法内，意义才得以存在。比如一个彻底陌生的自然物，我们不妨利用数学的方式定义为x，对于人类而言，在认识它的形状和与外界的作用之前，它毫无意义，而认识它并认识它与外界的作用，实际上经历了将这些关系编译为人类可以理解的形式，比如，称之为“费米子凝聚态”，这不仅是一个单纯的符号，这个符号承载了对应物的信息，也就是人类对它的认识。这个过程发生的，可以说是人类建立了一套算法，来认知这个东西。同样的，所有的信息，只有经过人类可理解的算法处理之后，才具有对人类而言的意义。为什么经过这样的过程，信息就可以被理解？传播学中，认为语言的理解是一种语义契约，基于这种达成的共识，语言得以被普遍理解。这其实可以理解为一种算法。可以借用计算机领域的一个常见术语，格式化。在计算机中，硬盘经过格式化才能作系统识别，这一过程，与人类的认知过程有些类似。
那么，传播的四个要素，分别在这种理解中是怎样的呢？
传播者是指信息的提供者，亦即向受众传播信息的一方。在科技传播中，传播者的地位极其特殊，尤其是科技知识最初的发现或发明者，这个角色的特殊在于，他首先使对本对人类毫无意义的东西，进入到人类的可理解的范围中，也可以说，是建立了一种新的算法，将信息进行了编码。
科技传播中的传播者一般分为两种基本类型，职业化的传播者和非职业化的传播者。本文认为，传播者可以分为两种，传播内容的首创者和首创者之外的传播者。二者的区别将在后面阐述。
传播内容是流动在科技传播过程中的科技知识信息。在本文中可以理解为包含了科技知识意义的算法。
传播渠道与传播媒体涉及到传播的具体过程和传播媒介，实际上，是可以认为是信息的等价变换，后文将阐述。
受传者又称为受众，是与传播者相对的信息接受者。受传者最重要的特点是学习能力。在本文的语境中，学习能力是指解码的能力，通过对符号的解码，得到符号所携带的意义。
一个科技传播的过程，具体是怎样发生的呢？
三、科学传播的模式
对于传播的模式，在传播学史上，学者们曾建立了很多种模式。但这些模式都是基于上述四个要素的。本文结合拉斯韦尔的5w模式、奥斯古德与施拉姆的循环模式和赖利夫妇的系统模式提出一种稍作改进的模式，见图1。
最初的传播者将没有意义的信息进行编码，也就是从无意义进入到人类语言中，使之变为在人类的语言契约下能够理解的形式，这一过程实际是一中算法的等价变换，换句话说，这些信息的意义，也就在于传播者进行了怎样的编码。
在语义契约的约束下，传播内容传递给了受众，如果受众继续传播，那么他就是其他传播者，所谓的职业传播者，也就是专职负责再次传递信息的受众，他们的信息来源于最初的传播者。受众在接触到信息后，实际上是用语义契约进行了一个解码，提取了其中的意义。[4]而其他传播者可以将接受到的信息原封不动的传播出去，但是，由于他们的专业背景，认识能力，和理解程度，尤其是职业传播者，面对特定的受众，通常会将接受的信息进行新的编码，再次传播。所谓新的编码并没有脱离语义契约。语言系统是一个复杂的系统。由于人们的教育程度，认识能力，专业领域的区别，往往趋向于形成在语义契约内的子系统。比如一个经济学者和一个化学学者，他们虽然都处于一个大的语义契约下，但是由于专业原因，对于对方专业领域的信息往往接触不多，这使得他们的专业相对封闭。那么，经济学者们要了解某一项化学成果，往往需要进行多次的编码解码，使最初的专业化的信息变得能够被他们容易的理解。
这个传播的过程是如此继续下去的，直到受众不再传播。当然，这里的受众和其他传播者，并不是指单一的个体，而是符合定义的人或组织的集合。
传播的媒介，是得到传播学着重研究的领域，媒介起到一个信息传递中介的作用，信息无论是以文字还是声音还是图像的形式得到传播，其目的是使最初的信息能够有效的传播，但是，从最初的信息到媒介所包含的信息再到受众接收到携带信息的媒介，这一个过程需要经过多次的解码和编码，由于传播者和受众的原因，信息也许会发生变化，其含义与最初的含义可能不同，如何确保信息的失真度最低，是科学传播研究的问题之一。[5]
四、总结
上述分析着重强调了在科技传播中编码和解码的重要作用。从计算主义的视角，对科技传播中“科技知识信息通过跨越时空的扩散而在不同个性间实现知识共享”[4]这样一个最核心的研究内容进行了简单的分析。通过上述分析，可以看到，由于科技研究事业相对于人类社会来说，是相对较小和相对封闭的系统，即使是科技研究事业内部，不同领域和专业也相对封闭，这使得科技传播的过程，需要更多的努力才能成为有效的传播，在本文的语境中，也就是需要更多的算法的变换或编码解码的过程。本文试图从最根本的层次上分析知识、信息、共享、传播这些概念的含义，以及在科技传播过程中它们的意义，虽然可能这种努力现在还是有些粗糙和简陋，但是在科技传播研究的方法上，希望能够提供一种新的角度。
参考文献：
[1]李西林,霍涌泉.当前意识研究的自然科学取向及其意义[J].东南大学学报(哲学社会科学版).2007(01).
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[5]郭庆光.传播学教程[M].中国人民大学出版社.1999.
第5篇：生物信息学的基本概念范文
关键词：数学教育;教学模式;分科教学;综合教学;学习效率
中图分类号：G424 文献标志码：A 文章编号：1002-2589（2011）36-0250-06
引言
数学和其他任何科学一样，都是伴随着生产和其他科学技术发展而产生和发展的。在古代社会中，由于生产的需要，人们已经开始重视事物之间量与量的关系，这是数学产生的必然。现今无论是社会科学还是自然科学、数学都起着重要的作用。事实上，其他自然科学和社会科学的发展也促进和影响着数学的发展，并为数学的发展提出新的挑战。数学教育改革的开创者、英国数学家J・彼利（J.Perry1850―1920）认为：数学的本质在于其实践性，不只是说教一些技巧[1]，应当从自然现象或社会现象中去认识数学，由实践去发现数学的内在本质。
就古代而言，数学是没有分科的。例如在唐朝期间整理的《算经十书》，是对生产和生活中计算问题的经验和技巧的总结。即使是西方的数学巨著、欧几里德的《几何原本》的前几章也包含着代数的内容。由此可见，数学无论从其起源还是中外古代数学著作都没有分科的迹象。事实上，数学从综合走向分科只是近代数学的事情，这是数学发展的必然，但不是终结。数学各科的独立发展是数学发展的必由之路，也是数学科学由直观走向抽象的过程。数学从综合走向分科独立发展并不意味着数学各科之间的联系越来越少，而只能说明数学的内容越来越丰富。
然而在我国高等院校的数学教学中，无论是数学专业还是非专业的学生的数学教学都是分学科进行的。由于每门课程有着大量的内容，且教学时间比较短，教师只能给学生讲解一些基本概念和基本方法，没有时间作深入的探索；再者很多学生从功利、择业的角度看待数学的学习，认为“能过关就行”。这样教学的直接后果就是孤立、割裂地看待数学各个学科之间的联系，让学生感到不同课程都是为解决特定问题而设计的方法，忽略了数学各科之间的联系；另外分科教学模式难以激发学生的学习兴趣，把数学学习变成了一种纯粹的负担；更为严重的是，教学与实际应用相脱离，削弱了数学的实践性，不能有效提高学生分析问题和解决问题的能力。
基于以上情况和问题，我们提出一个改革的思路，作为数学教学改革的一个探索。本文内容安排如下：引言部分简述了目前的大学数学教学情况和存在的问题；第二部分分析高等院校数学教育的原则和目的；第三部分包括四方面的内容：分科教学的不利影响、综合教学的优势，在教学中提出融合各科数学知识的教学思路；最后一部分对全文作了总结和对未来研究的展望。
一、大学数学教学原则和目的
我国现代数学家和数学教育家，中国科学院院士陈建功先生在他的《对二十世纪的数学教育》中指出：支配数学教育的目标、材料和方法，有三大原则：实用性原则、论理的原则和心理的原则[1]。我们认为如今的大学数学教育也应该遵循这三个原则。
第一个是“实用性原则”。陈先生说：“数学在日常生活中已见其有使用价值，不但如此，数学也是物质支配和社会组织之一武器，对于自然科学、产业技术、社会科学的理解、研究和进展，都是需要数学的。假如数学没有实用，它就不应列入于教科之中”[1]，这和我们通常说的‘数学是科学的语言’道理一样。每位大学教师都很清楚数学是很多学科学习的基础，是其它科学分析问题解决问题不可或缺的工具，而且很多科学研究到一定深度以后，都可以归结为某类数学问题。例如在近年来兴起的新兴交叉学科‘生物信息学’中，许多难以解决的问题最终可以归结为某个数学的问题[5]。反过来，数学之所以向前发展恰恰就是其它科学在发展过程中对数学提出的挑战，为数学的发展提供了经久不息的动力。因此数学在为其他学科提供工具的同时也为自身的发展不断拓展了道路，这就是数学存在和发展的意义。有关数学发展与其应用性的例子很多，其中美国运筹学会的刊物《OperationsResearch》在创刊50周年纪念特刊上的文章[14]就很能说明这个问题。
第二个数学教育的原则是“论理的原则”。我国中学教育已经十分重视学生数学推理能力的培养[15]，大学教育是中学教育的继续，教育价值也有其内在的连续性。因此，在大学数学教育中，培养大学生的推理能力和逻辑能力是必要的，这不仅是‘论理的原则’教育价值的具体体现，也是大学生走向工作岗位所必备的素质。陈建功先生指出：数学具有逻辑推理的教育价值，称之为论理的价值，忽视数学教育论理性的原则，无异于数学教育的自杀[1]。我们从中不难看出，在大学数学教学中应当十分重视学生的逻辑推理能力。本文之所以在这里重提数学推理的教育价值，就是由于数学具有这种特殊性。数学思维可以概括为三个基本范畴：问题解决的技能、表征技能和推理技能[16]。然而在实际教学中，教师往往将教学重点放在数学结论的推理上，而忽略数学思维的前两个技能；更有甚者，有的教师将教学的重点放在结论的应用和做题的技巧上，这无异于让学生‘丢了西瓜，捡了芝麻’。英国著名的管理学大师查尔斯・汉迪在其名著《思想者》中指出：“好的教师只管讲故事、提问题，而寻找答案则是学生自己应该做的事情。教师只能指点方向，给出建议。”[19]
“心理的原则”是数学教育的第三个原则。大学的数学教育应该站在学生的立场，顺应其心理发展，才能满足他们的真实感觉。不注重‘心理原则’的教学方式是没有教育价值的。多数认知心理学家和数学教育家都认为：知识是通过认知主体的积极构建而获得的，而不仅仅是通过传递而实现的；而且知识的获得涉及到重新构建[17]。哈塔诺（Hatano）还发现无论是在科学史上还是认知过程中对观念的变化尤其值得关注，这也许因为基本观念的变化可能是最激进的智力重构[9]12-16。由此可见，学生获得知识和其自身知识结构以及学生认知事物的基本观念有着重要的关系。基本认知观念决定知识重组的结构和获得知识的效率。而学生一定时期的认知心理决定着他们此时认识事物的基本观念，因此在大学教学中也应该顺应学生的心理发展。在现实教育体制下，刚刚步入大学校园的新生，从心理上来说，往往还没有摆脱高中阶段的心理结构。说得更直接一点，我国的高中教育是高考导向的教学方式，学生的学习心理、学习方式、生活方式、知识结构都是为高考这个目标服务的，这种教学模式的直接后果就是学生的动手能力、思维的迁移能力较差。然而，大学教育是素质导向的教学方式，这种方式以提高学生的个人技能、展现学生个性为目的，让学生在大学的校园里能够蓬勃发展、茁壮成长，将来成为对社会和国家有用的人才。由此可见，中学教育和大学教育在这个层面上不具有连续性，而这种断层使得刚刚步入大学校园的新生无所适从，需用一个很长的时段来磨平这两种心理的鸿沟。这样就要求大学教师在教学中要注意学生的心理变化和知识结构，在教学中考虑学生的心理发育阶段和对大学数学的接受能力，用合理的方式来揭示深奥的、有趣的数学思想。
这三个原则是统一的，而不是对立的。大学里的数学教师应该让学生感到数学是来自生活、生产，易于理解且具有使用价值，然后再向理论的层面深入。“心理性和实用性应该是论理性的向导”[1]。数学教育应该是使学生知道数学的发展，这里的发展包含两个方面：一个是来自客观世界，另一个是数学自身的发展。在数学教学过程中切不可将理论和应用割裂，然后再将理论应用到实际，这样的教学方式使学生只能生硬地接受所学的内容，其结果必然是丧失学习的兴趣。恰当的教学方式应该是把数学的概念和方法应用于实际问题的分析和解决，这样学生自然会产生索取理论和知识的欲望，使学生能够主动地学习。
进入二十一世纪以后，人类对许多事物的看法都在发生着潜移默化的变化，物理、天文、化学等科学已经取得了相当大的进展，目前最为复杂的生命现象也受到了人们的广泛关注，这些科学的进展对数学提出了更大的挑战，同时对数学教育也提出了更高的要求。在当今这个高速发展的时代，学生未来要成长为对社会和国家有意义的工作者，必须具备理解自然和洞察社会的能力，这就是数学教育要培养学生的可持续发展和通识教育[13]25-28。所以必须让学生养成有利于这种能力发展的思想和习惯，这就是所谓的教育。数学对于学生是必需的知识，无论在思想上还是在方法上都是十分有用的工具。不但如此，理解和分析数量与空间的关系也是数学的特征，因此这是数学教育特有的任务。从广义来讲就是让学生能够对数学有一个整体的认识，了解数学文化发展的规律，了解什么是数学的严格性和逻辑性及其所追求的目标，了解数学思想和数学方法的具体的呈现方式，了解数学的来龙去脉[10]5-6。
数学教育的目的是培养学生能够理解自然和洞察社会的能力，以及培养对这种能力所不可或缺的习惯，使学生可持续发展，用健全的心智来迎接未来社会的挑战。所以对于那些与养成这种能力无关的事情、方法、练习等等必须置于数学教学之外。用具体的事实、实际问题抓住数学的概念、方法、原理是大学数学教育的全部，是重点，是根本，是教师在教学中应该努力的方向。
二、融合各科数学知识，提高学生数学能力
数学的本质在于其实践性，不是计算技巧和数学方法的简单堆积；从自然现象或社会现象，去发现数学的本质，从实践中认识数学的法则。无论从数学的起源还是去向，数学都是一个有机整体。事实上，欧几里德的《几何原本》十三卷中，有三卷是算术；牛顿全集中的数学和物理也是融会贯通的。数学发展到一定时期，许多学者将数学分科，认为各有各的方法，各科从理论上展开颇有价值和兴趣。数学不仅在学术上分了科，且在教学上也按分科教学，使各科陷入割裂的局面。事实上，对于数学分科教学的弊端早有学者提出，其中最为著名的就是法国的布尔巴基学派，他们提出数学结构主义的理念，在这一理念的指导下，《数学原本》诞生了，这本7000多页的书是有史以来最大的数学巨著。
在我国数学教育仍然采用分科教学的模式，然而分科教学有着诸多的弊端，下面就这个问题加以讨论，并且给出在当前条件下如何在教学中克服分科教学产生的不利影响。
1.分科教学模式的不利影响
数学分科教学具有那些不利影响呢？下面我们就来讨论之。
第一，分科教学模式在某种程度上不符合前面提到的教学原则。首先在一定程度上不符合陈建功先生提出的‘实用性原则’。前面我们谈到，数学来源于实践，应用于实践，为解决各种实际问题而促使科学家不断地在数学方法上创新，是数学发展不竭动力。数学应用分为两个方面，一个解决工程技术中的问题，另一个是理论方面的应用。要使学生对数学产生兴趣一个重要的因素就是其在实际中的应用。然而分科教学会使教师不自觉地追求数学本身的完美而忽略数学自身存在的意义。另外，分科教学使得教科书在编写上尽力使该科目自成体系，突出本学科的作用，忽略与其他学科的联系，限制了学生思维的发展。再加上我国的数学教师自身在读书期间往往过分重视逻辑推理方面的修养，而其所掌握的数学在解决实际问题方面的案例少之又少，所以在教学过程中往往将数学的应用放在一个次要的地位，这就更加重了分科教学给教学结果带来的不利影响。其次，分科教学在一定程度上也不符合数学教学的‘心理的原则’。大学生已经步入成年，其思维可以分析和综合已知的信息得出自己的结论，然而分科教学使得学生被迫直线思考，断裂和其他知识的联系。一个典型现象就是学生只会利用现学的数学方法来做课后的题目，而不会思考其他的方法。
第二，分科教学在一定程度上削弱了数学教育的教学目的。数学教育的教学目的，从大的方面讲是培养学生理解自然和洞察社会的能力；具体而言是培养学生具有分析和理解“数量与空间”的能力。数学作为一门最为古老的科学，无论其如何发展，如何蔓延都有其自身的研究方法和研究目标，就其本身而言应该是一个整体。然而分科教学削弱了数学的这种整体性，致使学生每次只能从一个侧面来理解数学。从系统的角度来看，这种教学方法无法使学生全面地理解数学的整体面貌，只能片面或者是分块地理解数学的结构，其结果必然是削弱学生分析和理解“数量与空间”的能力，无法达到数学教学的目的。
第三，分科教学不利于学生将来从事科学研究工作。
在当今科学突飞猛进的时代，数学作为科学的语言和工具，对各个学科的发展起着重要的作用。数学不仅为其他科学的发展起到了工具的作用，同时其他科学的进展也给数学的研究不断提出新的挑战。这就是说，数学与其他科学的发展是相辅相承的，其他科学中有数学，数学中也是有其他科学的内容，这样的数学才是有血有肉的。所以在科学研究中，用数学作为工具或者武器的时候，常常需要数学的全般知识。如果学生在学习过程中已经理解并且掌握了数学的统一性，将来在走向科研工作岗位时必然对数学用的得心应手，方便快捷。例如在经济学中，几乎我们所知道的数学知识都有应用，这方面大家可以参阅《新帕尔格雷夫经济学大辞典》[3]。再如在生物信息学中，数学更是表现的淋漓尽致，不仅古典数学，就连近年来兴起的隐马氏模型、人工神经网络、支持向量机、小波分析、信息熵论都在生物信息中发挥着重要的作用[4]。
2.综合数学的教学模式的优势
综合数学是相对分科数学而言的。综合数学将数学看作一个有机的整体，从统一的原则来看待数学。很多学者认为可以将函数的概念用作统一的原则。著名的德国数学家克莱因就曾说过：以函数概念做中心，将它作为一切数学的核心，有计划的集中，就得综合的数学。他还认为：“在几何学形式的函数概念，是数学教育的魂魄”[1]。从大的方面讲，有人提出用代数的思维来贯穿数学的整体，同时将这种代数的思维延伸到几何和概率等领域[16]8-1，使数学各科不再是支离破碎片断和没有意义的符号，提倡“各种观点的综合和关联”，最终达到成熟的程度[18]。
综合数学的教学模式就是将数学作为一个有机的整体呈现给学生，使学生对数学有一个整体全面的了解，而不是将数学按照分科教学的模式传授给学生。综合数学的教学模式有如下的优点：
第一，避免学生片面地理解数学，使其更加系统地掌握数学体系。分科教学的模式导致学生只有在学完各个分支，且对数学的理解达到一定程度之后，才能领悟到数学的本来面目。
第二，综合数学的教学模式要求以学生为核心，教师与学生共同参与，合作学习。这种教学模式注重过程学习，是开放式的教学[8]78-81。同时还可以避免学习相同的内容，达到事半功倍之效。
第三，能够“爱护和保护学生的学习兴趣，启发学生学习的积极性”[7]35-37。相对于分科数学教学注重抽象训练来说，综合数学的教学模式更注重发生在“真实的情景”之中的直观教学，注重数学与现实相结合。在具体的数学教育教学实践中，更致力于数学逻辑推理和演绎推理，以本质的、真实的和现实的问题为基础，建立数学模型或模式的直观[12]7-10。
第四，符合数学教学的“三个原则”，即“实用性原则，论理的原则和心理的原则”。综合数学首先肯定数学的产生与归宿是其实践性，即数学来自实践，用于实践。这种模式下，可以使学生快速理解所学内容的来龙去脉，自然地将所学的理论应用于实践，提高学生的实践能力，缩短学习与应用的时间间隔。综合数学的教学模式还可以提高学生的推理能力，扩大学生的思维空间，培养学生的发散思维。另外，综合数学的教学模式也符合学生的认知观念，即符合“心理的原则”。综合数学的教学模式使学生全面系统地理解整个数学，呈现在学生面前的是一个完整的科学体系；而分科教学割裂学生的认知习惯，使学生被迫片面地理解数学，增加了数学的学习难度。
第五，有利于学生未来的科研工作。在科学的研究当中，数学是一种不可或缺的工具，往往需要多科数学知识，如果学生事先对数学整体有了全般的理解、有了统一的认识，工作起来就方便多了。
陈建功先生还指出“代数学中不用几何，几何学中不用代数、三角，如是独立门户，究有何益！”，他认为综合数学的教学模式不但可以使学生避免重复学习相同的内容，学习省时省力，而且可以使学生自然地理解生动的数学体系[1]。这可能是综合数学教学模式的最大优点。
三、渐进融合各科数学知识是提高学生数学修养的有效途径
数学分科教学是现今高等院校采用的主要模式。在分科教学中，教师往往只是重视所授课程的内容，不自觉地忽略它与其他相关课程的联系，误导学生以为数学处于各科分割的情形。前面我们已经分析，综合数学的教学模式有诸多好处，那么现今教育是否可以采用这种模式呢？然而由于分科教学由来已久，且和数学分科研究有着天然的历史渊源，在当今的高等教育中占据统治地位，所以要直接改为综合数学教学模式不是很现实。首先，综合数学教学模式目前没有成熟的教学体系和教科书，有待进一步研究和开发；另外，教学模式的改变必然给教育结构和教师提出新的挑战，势必带来一定的阻力。那么在现有的教学模式条件下，该如何降低分科教学不利影响，突显综合数学教学模式的优点呢？现在我们提出一种折中的办法，那就是“渐进融合各科数学知识”以便提高学生分析问题和解决问题的能力。下面内容将详细讨论这一教学思路，并以一个数学例子加以说明。
渐进融合各科数学知识就是在分科教学条件下，随着学生学习各门数学知识，任课教师要有目的地加强所教课程与学生已学课程的联系，有意在教学内容上突出数学的整体性，突出数学的实用性。这也是著名几何大师克莱因所提倡的“多学实际之例，熟练空间的知识和数学计算”[1]。
在教学中要融合各科数学知识，有以下几个要点：
第一，教师的教育理念、数学修养是至关重要的[11]。不仅要求教师对所授课程有充分掌握，更需要教师对数学的体系及各门课程有全面的认识和理解，否则无法达到让学生融合各科数学知识、提高数学能力的目的。可以看出，该教学模式对教师提出较高的要求，要求教师对各门数学知识有很好的理解，要有不断学习、勤于思考的习惯，不仅要不断地去学习数学中的新理论和新方法，关注本学科的研究和进展，同时也要关心其他学科的进展。
第二，在教学中加强几何直观对教学的积极作用。直观是思维的基础，抽象思维是建立在大量直观的基础之上的。在数学教育中，几何直观扮演着重要的角色，常常起到启发学生思考的作用，是将学生引向深层次思维的钥匙。很多抽象的定义、定理、等式、不等式都有着明确的几何意义，如果引导学生能够通过思考建立几何直观，无论是对知识的理解还是对知识的应用都有事半功倍的效果。因此，几何直观不仅提高学生的逻辑推理能力，还提高学生的应用能力。
第三，在教学中培养学生对所学知识的应用能力和勤于思考的习惯。分科教学往往割裂数学的各门知识。在学生的头脑中，数学的各门知识总处于割据的状态，没有一个统一的形式。为了改变这一状态，我认为应该加强学生所学知识的应用能力和培养学生勤于思考的习惯。对知识的应用不只包含课后练习，还要能够解决实际问题。这样的问题没有既成的方法，需要对所学知识的综合应用，学生必须深入思考、反复试验才可能得到比较理想的解决方法。
第四，在教学中注重数学的整体性。分科破坏了数学的整体性，削弱了学生对数学整体性的认识，从而削弱了学生对数学的理解和应用，所以应该在教学中重视学生数学整体性的培养。如同第一条所述，这就要求教师首先对数学的理解比较深刻，对数学有着全局的把握，而且在平时也要加强这方面的思考。
第五，建议数学教师要注重计算机技术的使用，最好能够熟练掌握一种以上计算机编程语言和计算软件的应用。由于计算机的出现，很多以前无法解决的数学应用问题得到了解答[5]，或者为很多问题的解决带来了希望，在数学教育领域也不例外，它对教育技术提高的作用是不可估量的。在我们提出的教学模式中提倡要十分重视计算机技术的应用，因为计算机不仅可以将数学可视化，变得更为直观，而且方便了数学思维和方法的模拟操作，能够增强学生对数学的理解水平和应用能力。在教学实践中，必须考虑到二者结合可能出现的问题与风险，以保证对教学过程起到促进作用，有利于师生的教与学[6]89-92。
结论和未来研究
目前的高等院校数学教育分科教学的现状，在一定程度上是使学生丧失对数学的学习兴趣，降低学生分析问题和解决问题能力的原因。本文分析了高等院校数学教育的原则和目的，指出数学分科教学对数学教育的不利影响和综合数学教学模式的积极作用，并提出在当今条件下，采用“渐进融合各科数学知识”的教学思路可以避免分科教学的不利影响，提高学生学习数学的兴趣和学习效率。
大学数学教育和中学数学教育具有一定的连续性，也应该遵循“实用性原则、论理的原则和心理的原则”，其教学目的是让学生通过学习数学能够具有认识自然和洞察社会的能力，以及为达到这种能力而在行动上养成良好习惯。分科教学在一定程度上违反了数学教育的原则和目的，另外它还在某种程度上削弱了数学的工具作用，割裂了数学的整体性和实践性，从而降低了学生分析问题和解决问题的能力。虽然综合数学的教学模式相对分科教学具有较大的优势，然而由于当前对综合数学教育模式缺乏系统的研究，没有现成的教育体系和切实可行的教科书，直接在高等院校内实行综合教学模式有相当的困难。因此我们提出了在教学中渐进融合各科数学知识的教学思路，一方面可以降低分科教学的不利影响，另一方面可以突出综合数学教学对学生学习数学的积极作用。同时我们还指出要实现这一教学形式需要注意的事项。为了更为简明地说明这一教学形式，我们还给出一个简单的例子，表明在教学中融合各科数学知识不仅使问题得到解决，而且加深对概念、方法和数学思想的理解，更为关键的是对客观事物的认识更为深刻，有利于激发了学生对数学的学习兴趣，提高他们学习数学、理解数学和应用数学的能力。
本文提出的在教学过程中“渐进融合各科数学知识”的教学形式，虽然从理论角度进行了较为详尽的分析，也举例说明了这一教学思路的积极作用，但是由于作者并没有采集到实际数据，使得本文略显不足。我们希望通过实践的摸索与检验，在未来对这一教学形式作更为深入的研究和讨论，探索这一教学思路对大学数学教育的影响。
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