1、 1 生物信息学专业本科教学质量国家标准 1. 概述 生物信息学是一门新兴的交叉学科， 其本质是研究生物信息从遗传信 息载体到各层次生命活动的传播过程和机制以及其在生命科学相关 领域的应用。 生物信息学的核心研究内容包括生物信息的采集、 处理、 存储、传播、分析、解释与转化应用，利用生物学、信息科学以及统 计学等来揭示海量生物大数据所蕴含的生命奥秘。 生物信息学正在深 刻影响和改变健康、环境、能源、生物以及食品等行业和领域。 生物信息学是一门迅猛发展的学科。 在其发展早期， 以基因组拼 接、 基因组注释和蛋白质序列的分析为代表的生物信息学研究， 为基 因组计划的顺利完成起到了决定性的贡献。 随
2、着新一代测序技术等各 类高通量生物技术的快速发展和转化医学及精准医疗研究的兴起， 生 物信息学研究的内涵和外延不断扩张和丰富， 生物信息学逐步从生物 学分离出来，成为一门独立的学科。进入新世纪以来，随着组学、系 统生物学、 合成生物学、 转化医学乃至精准医学等生命科学前沿的发 展， 生物信息学已经成为这些学科的关键核心领域， 在解决人类面临 的人口、健康、环境、粮食、资源、能源等诸多难题方面将发挥更加 重要的作用。 生物信息产业正在成为我国赶超世界发达国家生产力水 平， 实现后发优势和跨越式发展的重要领域， 将为国家经济转型和生 态文明型社会的发展做出重大贡献。 2 2适用专业范围 2.1 专
3、业类代码 0710 生物科学类 2.2 本标准适用的专业 071003 生物信息学专业 3.培养目标 3.1 生物信息学专业培养目标 生物信息学本科专业是生命科学与技术、数理科学、统计学、信 息科学与技术交叉的理工复合型专业。 本专业培养具有人文科学素养、 社会责任感和职业道德， 适应社会与经济发展需要， 掌握生命科学与 技术、 数理科学、 统计学、 信息科学与技术的基本理论、 知识和技能， 能在教学、科研、高新技术产业及其相关领域从事人才培养、科学研 究、技术开发、工程以及管理等方面的复合型人才。 3.2 学校制订专业培养目标的要求（新开办专业准入要求） 各高校应根据上述培养目标和自身办学定
4、位， 结合各自专业基础 和学科特色，在对生物信息学前沿、国家及区域发展需求、生物信息 学相关产业领域的行业特点以及学生未来发展需求进行充分调研和 系统分析的基础上， 以适应生物信息学以及国家和社会发展对多样化 人才培养需要为目标， 细化人才培养目标的内涵， 准确定位各高校生 物信息学的人才培养目标。 各高校还应根据科技及经济、 社会持续发展的需要， 对人才培养 3 质量与培养目标的吻合度进行定期评估， 建立适时调整专业发展定位 和人才培养目标的有效机制。 4. 培养规格 4.1 学制 学制 4 年。 4.2 授予学位 根据生物信息学本科培养方案的主修内容， 授予理学学士学位或 工学学士学位。
5、4.3 参考总学时或学分 一般要求总学分课程总学分（115）实践环节课程军训 工程技术技能训练+认知实习科研训练企业实习+毕业论文 （设计）25 学分140 学分。各校根据办学实际也可对学分与 学时适当调整。 对于各课程的最少学时数或实验时间， 各校应考虑课 堂讲授、上机操作以及科研实践等不同学习形式的差别而制定。 4.4 人才培养基本要求 按照知识、能力、综合素质全面协调发展的总体要求，本专业学生 主要学习数理科学、生物学、信息科学的基本理论和基本知识，接受 生物信息学理论和应用研究方面的科学思维培养和基本技能训练， 掌 握扎实的科学理论基础知识，具备一定的生物信息处理和研发能力。 毕业生应
6、具备以下几个方面的知识、能力和素质。 4.4.1 思想政治和德育方面 按照教育部统一要求执行。 4.4.2 业务方面 4 （1） 具有人文社会科学素养、社会责任感和职业道德； （2） 掌握数理科学、 生物学和信息科学等方面的基本知识和 理论； （3） 了解生物信息学的发展历史、学科前沿和发展趋势； （4） 掌握生物信息学相关技术， 具备解决生命科学相关领域 中面临的实际问题的初步能力； （5） 具有一定的科学思维能力； 具有适应社会需要、 继续深 造的潜能； （6） 具备一定的国际视野和跨文化交流、竞争和合作能力； 各高校可根据其定位和人才培养目标，结合学科特点、行业和 区域特色以及学生发展的
7、需要， 在上述业务要求的基础上， 强化或者 增加某些方面的知识、能力和素质要求，形成人才培养特色。 4.4.3 体育方面 掌握体育运动的一般知识和基本方法，形成良好的体育锻炼和 卫生习惯，达到国家规定的大学生体育锻炼合格标准。 5. 师资队伍 5.1 师资队伍数量和结构要求（新开办专业准入要求） 专任教师数量和结构满足本专业教学需要，生师比 18。 对于新开办专业，至少 8 名专任教师。 专任教师中具有硕士学位、博士学位的比例 60% 。 专任教师中具有高级职称教师占专任教师的比例 30% 。 35 岁以下专任教师应具有相关专业硕士或以上学位，实验技术 5 人员应具有相关专业本科或以上学历。
8、5.2 教师的职业素质要求 专业带头人具备高级专业技术职称， 有较强的教学组织能力， 有 从事生物信息学教学和科学研究经历。 专任教师具有生物信息学或相 关学科的教育背景， 准确把握高等教育的教育教学规律， 系统了解生 物信息学专业的专业知识和专业技能， 熟练运用现代教育理念和教学 技术，掌握生物信息学发展的最新动态。 教师应忠实履行教师岗位职责， 教书育人， 从严执教， 为人师表。 教师的课堂教学、 实践指导总体上能满足人才培养目标的要求， 教学 效果较好， 学生基本满意。 积极参与教学研究、 教学改革和课程建设， 积极参与教师专业发展。 熟练地运用现代教学手段， 并与传统教学方 法相结合，
9、 不断探索更新教学内容及其表现形式， 提高课堂教学效果； 重视对教学法的研究，提高授课水平。 积极参与科学研究，严谨治学，遵守学术道德规范，有较为稳定 的科研方向。并取得一定的科研成果，科研与教学紧密结合，科研促 教学成效明显。 5.3 教师发展制度环境 建立基层教学组织，健全教学研讨、老教师传帮带、集体备课和 教学难点重点研讨等机制， 并为教师提供良好的工作环境和工作条件。 加强教师专业职业资格和任职经历的培养， 实施教师上岗资格制 度、青年教师助教制度、青年教师任课试讲制度；确保正副教授必须 为本科生上课的制度； 实施青年教师培养计划， 建立高效的青年教师 专业发展机制， 使青年教师能够尽
10、快掌握教学技能， 传承学校优良教 6 学传统。 鼓励和支持教师开展教学研究与教学改革、 学术研究与交流以及 社会服务等工作。加强教育理念、教学方法和教学技术培训，提高专 任教师的教学能力和教学水平。 设置教学质量保证和监控体系， 促进教学管理的科学化和规范化， 建立科学合理的教学绩效考评机制。 6. 教学条件 6.1 教学设施要求（新开办专业准入要求） 6.1.1 基本办学条件 生物信息学专业的基本办学条件参照教育部相关规定执行。 6.1.2 生物信息学教学实验室 生物信息学专业教学实验室包括基础生物学系列实验室和生物 信息学专业教学机房。 基础生物学教学实验室建设及环保要求符合国家规范标准。
11、 每个 学生拥有的实验仪器设备数量、 专业实验室仪器设备的固定资产总额、 开设实验内容等，各校可根据自己的专业方向和具体情况有所侧重， 但必须符合基础生物学相关实验课程和生物信息学发展前沿的要求。 教学实验室必须能够开展基础生物学、微生物学、生物化学、细胞生 物学、遗传学、分子生物学、基因组学和蛋白质组学等相关实验课程 的教学。新建专业初期一次性投入应达到 200 万元以上，并随着学科 发展及物价水平的变化，适时增加必须的仪器设备及人均实验经费。 （1）所有教学实验室的生均使用面积必须不低于 2.5 平方米。 7 （2）保证教学实验室的照明、通风设施良好，水、电、气管道 及网络走线等布局安全、
12、合理，符合国家规范。生物学实验台应耐化 学腐蚀，并具有防水和阻燃性能。 （3） 生物教学实验室消防安全符合国家标准。 应配备防护眼罩， 装配喷淋器和洗眼器， 备有急救药箱和常规药品， 具有应急处理预案。 生物学教学实验室内化学品、生物制品、生化试剂的购置、存放和管 理符合国家有关规定。 实验室压力容器的使用和管理应符合国家标准。 （4）生物学教学实验室具有符合环保要求的三废收集和处理措 施。噪声低于 55 分贝，具有通风设备的实验室，噪声应控制在 70 分 贝以下。 （5）由于生物信息学网络资源分布在不同国家，生物信息学专 业教学机房需要满足生物信息学教学中的国际生物信息学网络资源 访问的要求
13、。 （6）生物信息学专业教学机房必须配备专业教学服务器，服务 器的配置必须符合教学内容设置， 除了安装必要的基础生物信息学教 学软件外， 各高校可根据自身的特点强化自身的特点， 如前沿的高性 能计算课程必须的 GPU、云平台等教学设施和大数据分析和开发相 关的框架和平台等。 6.1.3 生物信息学教学实验仪器 （1）基本要求： 生均占有教学科研仪器设备价值 5000 元以上； 基础实验仪器设 备配备 1 人 1 套，专业基础实验仪器设备配置 2 人 1 套，专业实验 仪器设备配置 4-5 人 1 套。 8 （2）运行要求： 仪器设备完好率要保证在 95以上，运行维护费要保证在仪器 设备总值的
14、5以上。 （3）更新要求： 一般情况下，机电设备平均年更新改造率要保证在 8以上，计 算机（包括教学服务器）20以上。 6.1.4 实验教师配备 每名教师同时指导学生实验人数不能超 32 人，并配备必要的教 辅人员和研究生助教。 6.1.5 实践基地 （1）实习与实训基地 各校应根据本校生物信息学专业特色和学生的就业去向， 与科研 院所、学校、行业、企业加强合作，建立相对稳定、具有特色的实习 与实训基地，满足本专业人才培养的需要。 （2）科技活动基地 建设大学生科技创新活动的基地， 开设一定数量因材施教、 开发 学生潜能、促进课程教学与实践的科技创新项目。 6.2 信息资源要求 6.2.1 基
15、本信息资源 通过手册或者网页等形式， 提供本专业的详细培养方案、 专业课 程的教学大纲、 教学要求、 考核要求， 毕业审核要求等基本教学信息。 6.2.2 教材及参考书 在教材的选用方面应当具有代表性，符合教学大纲或专业规范。 9 公共课、专业基础课、专业课教材及（上机）实验指导书可根据各校 学科优势和特色， 选择部分符合教学基本要求的自编教材或讲义， 以 及相应的实验实习指导书讲义。 有条件的学校可选择反映国际水平的 外文版教材， 积极稳妥地开展双语或全英语教学。 有条件的学校应该 积极组织高水平教师编写教材。 在重视纸质教材建设的同时， 加强多 媒体网络等教学资源建设。 6.2.3 图书信
16、息资源根据生物信息学专业建设、 课程建设和学科发展的需要， 加强图 书资料建设。 注重制度建设和规范管理， 保证图书资料采购经费的投 入，使之更好地为教学科研工作服务。图书资料应包括纸质、光盘、 声像、数据库等各种载体的中外文期刊和图书资料。 6.3 教学经费要求6.3.1 年生均教学运行费 按照教育部 2001 年 4 号文件的规定，学费不低于 20%直接用于 教学。根据培养目标，教学经费能够保障人才培养的需要，且随教育 事业经费的增长稳步增加。 6.3.2 新增教学科研仪器设备总值 平均每年新增教学科研仪器总值不小于设备总价值的 10%。 凡教 学、科研仪器设备总值超过 200 万元的专业
17、，平均每年新增教学科研 仪器设备不低于 20 万元。 上述数据需根据当年物体总水平适当调整。 6.3.3 新专业开办的仪器设备价值 新开办的生物信息学专业，教学仪器设备总值不低于 200 万元， 10 且生均教学仪器设备总值不低于 5000 元。 6.3.4 仪器设备维护费用 专业年均仪器设备维护费不低于仪器设备总值的 5。 7、质量保障体系 应在学校和依托学院相关规章制度、 质量监控体制机制建设的基 础上， 结合不同学校定位， 建立专业教学质量监控和学生学习状态及 发展跟踪机制。 7.1 教学过程质量监控机制要求 应对主要教学环节（包括理论课、实验室课等）建立质量监控机 制， 使主要教学环节
18、的实施过程处于有效监控状态； 各主要教学环节 应有明确的质量要求； 应建立对课程体系设置和主要教学环节教学质 量的定期评价机制，评价时应重视学生与校内外专家的意见。 对培养方案制定、教学大纲编制与教材选用、课堂教学、课程考 核、实验教学、专业实践与实习、毕业论文(设计)、学生课外科研训 练、 实验室建设以及校外专业实践与实习基地建设等主要教学环节与 教学场所， 以及教师的教风和学生的学风有明确的质量标准和教学要 求，监督和保障到位。 7.2 毕业生跟踪反馈机制要求 应建立毕业生跟踪反馈机制， 及时掌握毕业生就业去向和就业质 量、 毕业生职业满意度和工作成就感、 用人单位对毕业生的满意度等； 应
19、采用科学的方法对毕业生跟踪反馈信息进行统计分析， 形成分析报 告，作为进行质量改进的主要依据。 7.3 专业的持续改进机制要求 11 应建立持续改进机制， 针对教学质量存在的问题和薄弱环节， 采 取有效的纠正与预防措施，进行持续改进，不断提升教学质量。 定期举行学生评教和专家评教活动， 及时了解和处理教学中出现 的问题； 定期开展专业评估， 及时解决专业发展和建设过程中的问题； 定期举行毕业生、用人单位意见征求活动，吸纳行业、企业专家参与 专业教学指导工作，形成定期修订完善培养方案的有效机制。 12 附录一 生物信息学专业知识体系和核心课程体系建议 1. 专业类知识体系 1.1 知识体系 1.
20、1.1 通识类知识 除国家规定的教学内容外，人文和社会科学、外国语、计算机信 息技术、体育和艺术、学科导论等内容由各校根据办学定位和人才培 养目标确定。学科导论应讲授本专业发展史和现状。 1.1.2 学科基础知识 主要包括大学数学（含微积分、线性代数） 、统计学（概率论与 数理统计） 、 大学物理、 化学和大学计算机。 化学主要包括无机化学、 有机化学、生物化学等基础知识。计算机包括编程等基本技能。并设 置统计学在生物信息领域应用的内容，如生物统计学。 数学、统计学、物理学、化学和大学计算机的教学内容应不低于 教育部相关课程教学指导委员会制订的基本要求。 各高校可根据自身 人才培养定位提高数学
21、、物理学、化学、计算机科学以及统计学的教 学要求，以加强学生的相关基础。 1.1.3 专业知识 专业知识体系由知识领域、知识单元和知识点三个层次组成。一 个知识领域可以分解成若干个知识单元， 一个知识单元又包括若干个 知识点。知识领域（Area）代表一个特定的学科子领域。知识领域又 13 被分割成知识单元（Unit）,代表各个知识领域中的不同方向。知识 单元又分为核心知识单元和非核心知识单元。 核心知识单元是该专业 教学中必要的最基本知识单元； 非核心知识单元是核心知识单元的补 充和扩展。核心知识单元的选择是最基本的共性教学规范，非核心知 识单元的选择体现各校的优势与特色。 生物信息学专业核心
22、知识领域应包括生命科学基础； 信息科学与 技术；生物信息学的原理与应用等三个知识领域。三个知识领域课程 各占业专业核心课程的 1/3 左右学时。生命科学基础包括生物化学、 细胞与分子生物学以及遗传学； 信息科学与技术包括数据结构与算法、 数据库基础、数据挖掘等；生物信息学原理及应用包括生物统计学、 生物信息学算法以及基因组学等。 各知识领域所包含的知识单元见表 1。 表 1 生物信息学专业核心知识领域和知识单元【建议学时数】 知识领域 核心知识单元（共 432学时） 生命科学 基础 （144） 生命的化学基础：1 生命的基本化学分子；2 糖类 化学；3 脂类化学和生物膜；4 蛋白质化学；5 核
23、 酸化学；6 酶化学；7 维生素与辅酶；8 激素及其 受体介导的信息传导；9 生物能学及生物氧化；10 糖代谢；11 脂代谢；12 蛋白质分解代谢和氨基酸 代谢；13 核酸的分解代谢和核苷酸代谢；14 DNA 的复制；15 DNA的损伤与修复；16 DNA的重组； 14 知识领域 核心知识单元（共 432学时） 17 RNA的生物合成；18 转录后加工；19 蛋白质的 生物合成；20原核生物的基因表达调控；21真核生 物的基因表达调控 细胞的结构与功能： 1 细胞的统一性与多样性； 2 细 胞表面结构；3 动物细胞外基质；4 物质的跨膜运 输；5 真核细胞内膜系统；6线粒体与叶绿体；7 蛋 白
24、质分选和囊泡运输；8 细胞骨架；9 细胞核与染 色体；10 细胞连接与细胞内信号转导；11 细胞增 殖及其调控；12 细胞分化与凋亡 生物的遗传：1 孟德尔遗传学；2 基因概念与结构； 3 连锁、交换、基因突变；4 微生物遗传；5 核外 遗传；6 基因组；7发育的遗传调控；8分子进化 信息科学 与技术 (144） 数据结构与算法：1 常用数据结构（链表、栈、 队列、树等）及相关操作；2 排序和查找算法；3 算法设计；4 算法的时间和空间复杂度分析； 信息论：1 信息的度量；2 熵；3 信息量；4 霍 夫曼编码 数据库基础与数据挖掘：1.关系数据库；2. 数据 库设计；3 数据库编程；4. 数据
25、库查询与优化； 5 决策树；6.遗传算法；7. 贝叶斯分类；8 聚类 方法 15 知识领域 核心知识单元（共 432学时） 生物信息 学原理及 应用 （144） 生物统计学: 1 概率分布；2 参数估计；3 假设检 验；4 线性相关与回归；5 logistic 回归； 6 生 存分析； 7试验设计 基因组学: 1 序列比对；2 序列拼接；3 基因组 注释；4 基因组比较；5. 基因组数据资源 生物信息学：1 生物信息数据获取技术； 2 高通 量测序原理； 3 生物芯片原理； 4 动态规划；5 Smith-Waterman 序列比对；6 BLAST 序列比对；7 隐马尔科夫模型；8 多序列比对；
26、9 序列聚类； 10 进化树构建；11 调控网络构建；12 分子动力 学模拟 该知识领域及其知识单元,代表获得生物信息学专业学士学位必 须具备的知识。 核心知识单元是该专业知识体系和组建课程的最基本 要求。各校可以根据具体情况自行选择非核心知识单元。核心单元可 安排在本科阶段的专业基础课程中，也可安排在专业课(含专业选修 课)。核心的概念意味着必须具备的含义，而并不限定它必须安排在 哪些课程内。 对于表 1 中括弧内学时数表示以传统方式在课堂上授课的时间 （课时） ，应注意以下三点： 1) 不限定授课方式。 除了传统的课堂授课方式以外，在教育技 16 术与手段不断进步和教学资源信息化不断提高的
27、情况下， 应提倡研究 型探究式教学等方式。采取这些教学方式，不一定用学时来衡量。为 了便于统一与比较，本规范仍然采用学时作为单位。因此，学时与教 学方式没有直接关系。 2) 课时数不包含课外的时间，即不包含教师的准备时间和学生 花在课堂外的时间。 3) 建议每个知识单元的课时数为实现教学目标的基本课时数。 各校可以根据学校的特色等具体情况自行增减课时数。 1.1.4 主要实践性教学环节 主要包括专业类实践与实习、毕业论文（设计） 、科研训练和工 程训练等。 2专业类课程体系 2.1 课程体系构建原则 知识体系给出了生物信息学专业方向的知识框架， 框架内的知识 要通过课程教学传授给学生。 各学校
28、可根据本校的学科优势与实际情 况，依据学生知识、素质、能力的形成规律和学科的内在逻辑关系， 构建相应的课程体系，并形成各校办学特色。 课程教学包括理论教学和实验教学。 课程可以按知识领域进行设 置，也可以由一个以上知识领域构成一门课程，还可以从各知识领域 中抽取相关的知识单元组成课程， 但最后形成的课程体系应覆盖知识 体系的核心知识单元。 2.1.1 专业理论课程要求 17 专业类课程分为专业基础课、专业课二个层次。专业基础课程用 以奠定生物信息学专业基础； 专业课是在掌握专业基础知识的前提下， 根据本校所具有的特色与优势强化专业教育的课程， 可设置为必修或 选修。各核心知识单元应列入所修课程
29、之中。 生物信息学专业的课程中选修课学时数应达到25%以上。课程的 具体名称、教学内容、教学要求及相应的学时、学分等教学安排，由 各高校自主确定，并设置体现学校、地域或者行业特色的相关选修课 程。 2.1.2 实验与实践课程要求 各类实践类教学环节所占比例应25%。 实验课程如化学、 物理、 生物学、生物技术专业实验以及生物信息学实验等实验教学不少于 450 学时。实验教学中应加强实验室安全意识和安全防护技能教育， 注重培养学生的创新意识和实践能力。 实验教学中， 应构建基础实验综合实验研究性实验的多层次 实验教学体系， 其中综合性实验与研究性实验的学时不少于总实验学 时的 20%。经过实验、
30、实践教学的培养与训练，学生应具备独立完成 规定内容的操作能力。 欲获得生物信息学专业学士学位的学生， 须通过毕业论文 （设计） 的过程，形成从事科学研究工作或担负专门技术工作的初步能力。毕 业论文（设计）应安排在第4学年进行，原则上为 1个学期。 2.2 核心课程体系 18核心课程体系是实现专业人才培养目标的关键。各高校应根据 人才培养目标，将上述核心知识领域的内容组合成核心课程，并适当 增加本校研究或应用特色内容，形成专业核心课程体系。核心课程的 名称、学分、学时和教学要求及课程顺序等由各高校根据学科的内在 逻辑顺序和学生的知识、素质、能力形成的规律自主确定。 专业理论课程可以参照以下名称设
31、置： 专业基础核心课程： 普通生物学 （1） 、 生物化学与分子生物学 （2） 、 细胞生物学（3） 、遗传学（4） 、概率统计（5） 、算法与数据结构（6） 数据库基础（7） 。 专业核心课程：生物信息学导论（8） 、生物统计学（9） 、基因组 分析（10） 、大数据挖掘（11）等。 3. 人才培养多样化建议 本专业各办学学校应该根据生物信息学专业类型， 学校办学层次 和学生未来就业和发展的需要，明确人才培养理念，构建特色培养模 式，建立与之相适应的课程体系和教学内容，强化某些方面的知识、 素质和能力培养，以适应学生多样化发展的需要，能够胜任相关学科 和行业发展的需要。 19 附录二 有关名
32、词释义和数据计算方法 1 专任教师：是指从事生物信息学专业教学的全职教师。为生物 信息学专业承担数学、 物理学、 化学、 思想政治理论、 外国语、 体育、 通识教育等课程教学的教师， 以及为学校其他专业开设生物类公共课 的教师和担任专职行政工作（如辅导员、党政工作）的教师均不计算 在内。如果有兼职教师，计算教师总数时，每2名兼职教师折算成 1 名全职专任教师。 2 折合在校生数计算方法：折合在校生数=普通本、专科(高职) 生数+硕士生数1.5+博士生数2+留学生数3+预科生数+进修生 数+成人脱产班学生数+夜大(业余)学生数0.3+函授生数0.1。 3 生师比计算方法：生师比=折合在校生数/教师总数（教师总数 =专任教师数+聘请校外教师数0.5） 。 4 主讲教师：每学年给生物信息学专业本科生主讲课程的教师， 给其他层次的学生授课或者仅仅指导毕业论文（设计） 、实践教学等 的教师不计算在内。 5 学时与学分的折算办法：本标准的理论课程教学按 16-18 学 时折算 1 学分；实验课程教学按 32-36 学时折算 1 学分；实践性环 节、毕业论文（设计）环节按每周折算 1学分的方法参考计算。
