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在过去的十年里，美国、英国和欧洲的高中生在STEM(科学、技术、工程和数学)相关领域有了更好的接触、招聘和培训。当然，编程、机器人和人工智能在媒体和新闻中占据了风头。然而，教育工作者也一直关注生物信息学这是一门植根于计算机科学、分子生物学、遗传学和数学的跨学科学科。

生物信息学是什么?

生物信息学是一个多学科领域，连接生物学、生物医学、蛋白质组学、基因组学、基因工程、数学和计算机科学。

生物信息学是一个现代的、不断发展的科学领域，由生物学、计算机科学和信息技术的交叉创造，以支持生物数据的存储、组织和检索。

从广义上看，生物信息学领域包括三个主要领域:1)基因组学，2)蛋白质组学，3)系统生物学。

生物信息学是STEM的核心领域

基于科学的复杂性，研究生物数据的全球方法包括不同的问题和生物学、物理学、数学、生物医学、计算机科学等专业之间的合作。生物信息学是指分析和比较下列事物的可能性:

基因组(某一特定生物体的全部遗传信息)
转录组(特定生物体的全部rna)
蛋白质组(特定生物体的全套蛋白质)

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生物信息学在现代医疗保健和医学中的重要性

21世纪的生物学正从单纯的实验室科学向信息辅助科学发展。

分子生物学和信息技术的最新发展使科学家和教育机构更容易获得生物数据，而不断增长的数据量为使用计算机组织、分析和处理这些信息创造了“绝对需求”。了解更多有关生物信息学在医学和生物技术中的应用．

生物信息学市场需求

2001年人类基因组计划和人类蛋白质组计划的完成，产生了大量的信息，为蛋白质组和基因组分析提供了一个新的维度。

由于对数据管理工具和平台、数据检索、序列比对、结构预测和其他生物信息学应用的需求不断增加，这些举措产生的信息推动了全球生物信息学市场的增长。

生物信息学市场的价值2017年730582万美元预计在2018-2023年预测期内，复合年增长率约为20.75%。

生物信息学的目的

生物信息学用于理解和治疗遗传条件，辨别进化关系，以及了解患病细胞和/或蛋白质(例如癌细胞)与正常细胞和/或蛋白质的区别。

根据NCBI”,该领域(生物信息学)的最终目标是使新的生物学见解得以发现，并创造一个全球视角，从这个视角可以辨别生物学的统一原则。”．

有了生物信息学，就有可能识别与疾病相关的基因;基因和遗传标记的鉴定;蛋白质三维结构预测与生物进化新药设计;数据共享。

高中课程中的生物信息学

自2000年以来，生物信息学一直在本科生和研究生阶段教授。但是，向高中生介绍生物信息学的努力直到2012 - 2013年才开始。

在美国，调查结果表明，生物信息学相关内容的代表性普遍较低，在不同的领域差异很大，其中人类基因组计划/基因组学和计算机使用是最低的(8%)，而进化是最高的(64%)州的科学框架。

这使得高中科学教育落后于前沿科学发现，而这些科学发现在支持学生理解科学、激发他们学习科学的兴趣和动机方面具有巨大潜力。

当前的限制

那么，为什么生物信息学很少被纳入生物课程呢?

根据朱迪Spitze(肯特-默里迪恩高中国家委员会认证的科学教师，在那里她教了8年的生物和IB生物)这主要是因为很少有老师知道从哪里开始。随着科学的快速发展，科学教师经常面临跟上时代的挑战。”

另一个因素是成本。蛋白质和基因是人类肉眼无法观察到的。需要昂贵的设备来观察这些分子。即使到那时，学生们是否能更好地理解过程和功能还有待观察。

基于计算机的方法更便宜，也可能更有帮助。使用3d软件，你将能够从不同的角度看到特定的蛋白质。你可以放大，翻转蛋白质，选择特定的氨基酸。蛋白质结构可以从蛋白质数据库下载。其他数据库使以科学的方式显示基因结构成为可能。你可以简单地放大一个基因，区分外显子、内含子和调控域。你甚至可以制作简单的系统发育树，或者直接观察与你感兴趣的蛋白质相关的蛋白质。