A. 幼儿园大班教案
作为一名专为他人授业解惑的人民教师，时常要开展教案准备工作，借助教案可以有效提升自己的教学能力。那么教案应该怎么写才合适呢？下面是我帮大家整理的幼儿园大班教案7篇，欢迎大家分享。
以“水”作为活动的依据(缘由)
对于大班幼儿而言，正处于一个各种能力逐步发展和提升的年龄段，其有意性行为开始发展，游戏活动中的表征水平逐步提高，对于事物的认识和认知都会有一个新的层次，他们会对我们日常见到的各种事物产生各种各样的想法，当有人问某个事物的一些知识时，他们会不自觉地表达他们所认为的别人所不知道的一些方面，以此来显示他们的聪明。这是小孩子普遍的一种心理行为。??
在我们的生活中，水是一种不接或缺的存在，它是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分，当然也是孩子们生活中最为熟悉的东西。把“水”作为一个活动的主题，能够使幼儿更深的了解“水”这一物质，通过水这一物质，不仅可以使幼儿感受大自然的奥秘，还可以以这一主题的进行，让他们拓宽思维，对于其他的东西也有更广泛、更深刻的见解，由此想到了“水的知识”这一主题。会不自觉地表达他们所认为的别人所不知道的一些方面，以此来显示他们的聪明。这是小孩子普遍的一种心理行为。
主题目标：
1、通过观察了解水的一些简单的物理性质，培养幼儿的观察能力和耐心。??
2、尝试联系以前学过的知识和生活中经常用到的知识，为“水”这一主题增添更多的语文知识，让幼儿们从小就养成不断积累知识的习惯。
3、培养幼儿与他人分享合作的社会品质及关心他人的情感。
4、愿意交流，清楚明白地表达自己的想法。
活动的的准备(环境、道具、资源等)
1、幼儿活动的地方：知识的讲授可以在教室里进行，团体活动可以在教室或者院子里或操场开展，实践体验就需要孩子们走出学校，到学校外进行实践。
2、开展这一主题活动要用到的道具有水、笔、纸、画板、钢琴或手风琴等乐器、活动过程中，孩子们有表演需要的道具时，可以自行准备。
3、在实践时，孩子们要在老师的带领下在公园或一些公众场合进行一系列的活动
主题活动的具体过程
“水的知识”这一主题活动主要分为三个部分即有关水的知授、有关水的团体游戏活动、涉及水的方面的一些实践活动。所以，活动的具体过程就需要三个步骤来完成。
首先，课堂的知识讲授是不会像传统老师上课那样，只是一上课就告诉孩子们水的一些知识。它是这样进行的：由老师带来一杯水，先让孩子们观察这杯水一两分钟左右，然后让他们说出他们就眼睛所看到的一些现象，再由老师根据孩子们说到的现象或词语，向孩子们传授一些简单浅显的的知识，如水的形成过程、分类、用途、对我们生活的影响等。接下来，老师可以就“水”这个字眼，让孩子们把知道的有关带“水”的词语、成语、神话故事等说出来，这个环节中，可以让孩子们进行抢答，训练孩子的反应能力和思维能力。再由老师进行补充孩子们不知道的一些知识，这样有利于幼儿们掌握更多的知识。除了以上这些外，老师还可以扩展一下孩子的思维，例如让孩子们说一下，看到水他们会联想到的到什么、水能用来做些什么、怎样的水不能喝等。老师做这些不仅可以是孩子们更多地了解水这一物质，更多的是让孩子们就这一简单的课，学会如何对生活中的常见事物进行细致的了解，有利于培养孩子的好奇心和获知欲望，可以是他们不仅仅可以“意会”，还能“言传”。另外，如果课堂条件允许的话，的动画片对水这一物质产生不同的见解。
对于美术这方面，需要孩子们充分发挥他们的想象力，他们还是按音乐那样分的小组，要进行小组画画。这个活动要在学校课堂上完成，老师会让孩子们自己小组内部进行分工，画出他们所认为的水或有关水的一些东西，任由孩子们发挥想象，老师不要进行干预，直到孩子们自己完成。当然不仅仅是完成一幅画而已，小组内可以出来一个同学对他们小组的这幅画做一描述，如果他们小组的其他同学还有要说的，也可以进行补充。老师和其他小组的孩子听完后，如果有要问的，也可以进行发问。这样做的主要目的是，先让孩子们通过图画来发挥他们的想象力，大班的孩子差不多都五六了，这个年龄的孩子已经有了他们的想法，对好多的事情都充满了好奇，以画画的方式使他们充分发挥想象力。这些孩子都还是很童真的，所谓“初生牛犊不怕虎”，他们很会大胆的想象，不会受到外界的干扰，所创作的图画是他们脑中真实的反映，有利于激发他们的想象潜力。进行图画的描述，有利于锻炼他们的语言能力，可以为他们以后的语言学习 提供一个好的基础。而提问环节也是至关重要的，提问者可以更好地了解别人的想法，知道一些别人能想到而自己想不到的，被提问者可以培养他的临时应答能力和反应能力，而这些能力的培养对孩子来说越早越好。所以这不单单是一堂美术课，更多的是培养孩子各方面的能力，让他们从小就具备这些能力，以后的学习会更加的得心应手。当然，活动结束后，老师也可以像音乐那样，对于集体认为好的小组发奖状进行鼓励。对于表现不是很好的孩子要进行语言或其他方面的鼓励，让他们再接再厉下次表现的更好。
活动反思
1.根据学生的特点进行教材调整
教材作为知识、情感的载体，是教学的主要课程资源，但不是唯一的资源，更不是教师、学生反复研讨和记诵的不容置疑的圣经。教师要根据不同学生的特点，对教材进行有计划地增、删和前后顺序的排列，让教学内容更适合学生，教学效果更显着。
本课原来的教学顺序是先利用气泡图进行水知识的汇总（是学生已有的知识的一种回顾），再让学生通过手摸的方法再一次验证水的特点，顺便理解固体、气体和液体概念。用这个顺序教学，虽然是从学生的前概念入手，但由于出示的方法过于平淡，学生参与的积极性不高，同时要对以前的知识进行空泛的 整理，回忆知识的难度过大。因此，我在设计教学过程时，把后面的教学内容――从不同的物体中通过感觉器官来寻找水作为本课的引入部分。（教学过程中的“谈话引入”和“分辨材料”两部分内容）
教师通过谈话，先让学生来猜猜里面是什么。如果不打开袋子，看看能用什么方法来区分。
简单的两个小问题，学生的注意力就很快地被吸引，探究的兴趣也被激发。同时有了这一部分的知识铺垫，为后面的说“水”做好了知识的准备，教学效果很好。
可见，在教学实践中，教师要根据教材和学生的不同特点，对教材进行有效的处理，才能达到事半功倍的效果。
2.有效地使用材料组织教学
材料是学生学习科学的物质基础。在学生进行科学探究时，教师应向学生 提供充足的材料，以供学生探究。在上课时，常常会因为材料而引起课堂纪律的混乱。不过，如果教师在分发材料时有效地进行一些调控，也能很好地组织教学。如：在本节课中，“哪一组坐得最好，老师就先给哪一组发材料。”教师通过最简单的一句话，就有效地组织了学生的课堂纪律，为下一步探究活动做好了铺垫，这可以说是材料的第二生命。
3.潜移默化的 思想教育
思想教育是每一学科最重要的一个教学目标，科学课也是如此。在科学课中，除了严谨的科学态度外，要进行其他方面的 思想教育，如同说教，效果不佳。在本节课，我进行了教材的处理，从教学内容入手进行了 思想教育的尝试：本课从“水的了解、水的重要、水的多少、水的污染”这四个对“水”的认识的逐步深入，特别是学生在看到水是如此的稀少，但还有如此多的浪费和污染，学生很自然地就会感觉到：我们应该怎么做?
整个教学过程完全地展示出了学生完整的 思想转变过程，最后通过教师一个水到渠成的问题，很好地对学生进行了 思想教育。
小网络：水，化学式为H?O，是由氢、氧两种元素组成的无机物，无毒，可饮用。在常温常压下为无色无味的透明液体，被称为人类生命的源泉。水是地球上最常见的物质之一，是包括无机化合、人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。
活动目标：
1、引导幼儿认识仙人掌和仙人球，激发幼儿兴趣。
2、通过各种感官观察仙人掌和仙人球，掌握两者的不同之处。
3、培养幼儿的探索能力和喜爱大自然的情感，学习坚强不屈的精神。。
活动准备：
仙人掌和仙人球若干。
活动过程：
一、讲述仙人掌的传说，激发幼儿的兴趣。
1、师：出示仙人掌，大家看我带来了什么？
幼：仙人掌！我家也有的。
师：今天我要讲一个有关仙人掌的故事：
很久以前，有一座山，叫猛虎山，因为山上有一只吃人的大老虎，吃了很多人，吓得大家连山腰也不敢去。猛虎山脚下，住着一对母子，母亲年纪很大了，儿子是个出了名的勇士，叫丁刚―――――皇帝死了，仙草被丢到皇宫外面，而丁刚也被砍了头。人们很感激丁刚，就把仙草偷偷捡回来，种在院子里。由于仙草的'叶子长的跟手掌一样大，又是仙人送的，所以大家替它取了个名字，叫“仙人掌”。
2、说一说，故事里的人物都有哪些？你们喜欢仙人掌吗？为什么？
幼：不喜欢 ，因为有很多刺。
幼：喜欢，虽然有很多刺但是它能在沙漠中成长，说明它很勇敢。
师：我们要学习仙人掌坚强不屈的精神。
（1）故事讲完了，你们见过仙人掌吗？我们去找一找！
（2）有小朋友说仙人掌和仙人球是一样的，我们来看看那里不同？
师：大家观察的真仔细，其实仙人掌和仙人球不同的，象球一样的叫仙人球。象手掌一样的叫仙人掌。
3、观察仙人掌的花卉，自主探索其各部位生长特点。
幼：快来看！这里有一盆好大的仙人掌！还开了黄颜色的花。
师：小朋友仔细观察吧！等一下告诉大家你观察到的结果！
二、如何做好仙人球和仙人掌的日常养护。
师：我们如何养护它们呢？
幼：仙人掌和仙人球都是生长在沙漠中的，因此，我们不需要给它们浇太多水。
师：没错，一周一次或者看到土干了再浇水，偶尔一个月忘记了也不要紧。
三、仙人掌和仙人球有哪些作用
仙人掌有食用仙人掌，可作为蔬菜出售。凉拌仙人掌，人掌炖排骨。
仙人球的环保作用(仙人球 - 抗辐射) 仙人球 - 天然氧吧。
【活动目标】
1、能在图标的帮助下熟练地朗诵绕口令。
2、练习发准易混淆的字音：宝.包.猫.叼。
3、喜欢说绕口令，体验说绕口令的乐趣。
【活动准备】
1、根据绕口令内容制作图标：小宝小猫包。
2、图片一：小宝小猫包
3、图片二：每一张都画有小宝包猫四张（排列顺序各不同）
4、幼儿用书
【指导要点】
1、活动要点：理解内容，学习背诵绕口令。
2、活动难点：准确发音，能快速朗诵绕口令。
3、指导要点：通过图标.游戏等方式引导幼儿学习绕口令并找出读音相近.容易混淆的字。
【活动过程】
1、图片激趣
出示图片一：小宝，小猫，包
提问：这是什么？它们之间到底发生什么有趣的事？（将绕口令《猫和包》以故事的形式将给幼儿听，帮助幼儿理解内容）
“有一天，小宝拿自己的包去逗这只小猫，小猫生气了把小宝的包叼走了，小宝去追小猫，小猫叼着包和小宝玩起了藏猫猫。
2、欣赏绕口令
（1）教师示范朗诵绕口令
（2）提问：“你听到了什么？”根据幼儿的回答将图标按照绕口令的格式摆放出来，回答问题的幼儿可以得到贴贴。
（3）带领幼儿练习绕口令
提问：‘你们有没有发现这个绕口令中有的字读音很相似呢？跟老师把这些读音相似的字念一遍（宝猫包叼）
3、练习读准相近音
击鼓传图标。（分好组后，第一位小朋友拿好图标，鼓声一响开始传图片，鼓声停以后图标在谁的手上谁就站起来大声念出来）
4、借助图标学习绕口令
（1）逐渐减少图标，帮助幼儿记忆绕口令内容。
（2）不使用图标学习
（3）看幼儿用书，练习朗诵。
5、绕口令比赛
（1）“小朋友们，下面要找几个小朋友跟着老师一边拍手一边念。”先找几个小朋友上来，一边念一遍加快速度。
（2）带领全班一起一边拍手一边念
评价要素
1、是否能准确发音，并能不间断地快速朗诵绕口令
2、能否积极.富有兴趣的投入到绕口令的游戏中。
活动建议
1、让幼儿自主利用图标自主练习或者继续比赛
2、引导幼儿寻找生活中还有哪些相似音：四是四十是十十四是十四四十是四十
目标：
1、通过复述故事中的角色对话以及运用对话中的句式，说出新的句子，进行续编。发展幼儿思维的跨越性和流畅性。
2、培养幼儿安静的进行倾听同伴讲述故事的良好习惯。
内容 ：续编故事《小猴子卖圆圆》
准备 ：手偶三只，商店背景图一张，需创编背景图一张。
过程：
一、利用一张有一个阴影圆的纸引发幼儿的兴趣。
请幼儿进行猜测：这张图上的圆形是什么？做什么用的？
二、请幼儿欣赏手偶剧表演《小猴子卖圆圆》
1、复述第一遍故事时请幼儿帮助解决故事中出现的问题。
2、完整复述第二遍故事。
三、出示最后一张图片。
请幼儿进行大胆猜测：小兔子想买什么？它是怎么说的？
四、请幼儿将自己的猜测。
五、集体舞《猜拳游戏舞》
六、结束
幼儿园大班语言教案《小猴子卖圆圆》
活动目标：
认真观察图片，理解故事的内容；
大胆想象并讲述故事内容；
乐意参与集体游戏。
活动准备 ：1幼儿在活动前对包粽子的材料及方法有所了解。
《粽子里的故事》ppt
活动重难点：
重点：通过观察小动物们的动作表情，大胆猜测故事内容。
难点：在看看说说猜猜中理解故事的情节，激发幼儿阅读兴趣。
活动过程：
一谜语导入，引出主题。
谜语：三角四楞长，珍珠里面藏，要吃珍珠肉，解带脱衣裳。
提问：猜猜是什么食物？小朋友你们吃过粽子吗?什么节日我们要吃粽子？（端午节）你喜欢吃什么味道的粽子？
师：今天老师给小朋友们带来了一个关于粽子的故事！故事中的粽子里面包的和你们吃过的都不一样，那它包着的是什么呢？让我们一起来看图书听故事吧，答案就在故事里。 教师出示ppt1，引导幼儿认识故事题目《粽子里的故事》。
二出示图片，幼儿观察图片内容，大胆讲述故事情节。
出示ppt2，师：老奶奶的肚子里装满了故事，她的故事可多啦！大家都喜欢听她的故事。
提问：有哪些小动物来听老奶奶讲故事啦？（小松鼠小狐狸小兔子小猴子小鸟） 这么好听的故事，大家听的怎么样？（认真专心致志）
出示ppt3，提问：
⑴老奶奶生了一场大病以后，不能大声讲话了，大家再也听不到好听的故事了。老奶奶很着急，那该怎么办呢？你有什么好办法吗？（鼓励幼儿自由发表自己的想法）
⑵师：小朋友们帮老奶奶想了这么多的办法，我们来看看老奶奶她是怎么做的呢。 出示ppt4，提问：
⑵上有哪些东西？（粽子叶糯米）
⑵老奶奶在干什么？（包粽子）她的表情是怎样的？
⑶教师小结：原来，老奶奶她有一个心愿，就是把故事包在粽子里，谁吃了粽子，谁就能讲出好多的故事。
出示ppt5
老奶奶把粽子做好了，谁会来吃呢?
提问：
⑴ppt5：谁来了？（小松鼠）吱吱吱，吱吱吱，来了一只小松鼠。吃吧吃吧，吃了粽子讲故事。
⑵ppt6：小松鼠吃了粽子讲出故事了吗？"（没有）
⑶师小结：小松鼠吃了粽子，肚子里马上有了故事，可小松鼠不会说话，一个 劲地叫："吱吱吱···"就是讲不出故事。接下来还会有谁来呢?
出示ppt78，提问：
⑴ppt7：谁又来了?(小狐狸) 哩哩哩，哩哩哩，来了一只小狐狸。吃吧吃吧，吃了粽子讲故事。
⑵ppt8：小狐狸吃了粽子能讲出故事来吗？(不能)
⑶ 教师小结：小狐狸吃了粽子，肚子里也有了故事，可小狐狸也不会说话，一个劲地叫："哩哩哩···"就是讲不出故事。
结合小松鼠小狐狸吃粽子的情景，鼓励幼儿大胆猜想其他小动物来吃粽子的情景。 ⑴除了小松鼠和小狐狸外，还有哪些小动物也来吃过粽子了？（小鸟小兔小猴） ⑵引导幼儿分别想象并讲述小鸟小兔小猴来吃粽子的情景。
① 师：你们能不能学着老师讲小松鼠和小狐狸来吃粽子的话说说其他小动物呢？ ② 它们都讲出故事了吗？
③这么多小动物吃了粽子，肚子里也有了故事，那为什么讲不出故事呢？ 7出示ppt9，提问：
⑴它们讲不出故事觉得怎么样？（很难过着急）引导幼儿观察小兔和小狐狸的表情以及小动物们周围的各种符号，大胆猜测小动物们的心理活动。他们之间会说些什么？
⑵小动物虽然吃了粽子，但它们不会讲话，讲不出故事，怎么办呢？真着急。你有什么办法吗？
⑷我们一起来看看小动物们想了一个什么办法？ 8出示ppt1011，提问： ⑴ppt10： 这个时候，谁来了？（小姑娘）小姑娘在干什么？（采蘑菇）
⑵师：原来，小动物们是想请小姑娘来帮助它们，为什么小动物们会请小姑娘来帮忙呢？（因为小姑娘会说话） ⑶小姑娘会答应帮它们吗？
⑷ppt11：小姑娘答应它们了吗？小姑娘为什么要逃跑呢？
⑸教师小结：小动物们高兴得一起冲过去，吱吱吱哩哩哩叽叽叽，叫个不停。小姑娘吓坏了，所以，小姑娘扔下竹篮拼命逃。 9出示ppt121314，提问：
⑴ppt12：小姑娘吓跑了，那该怎么办呢？
⑵ppt13：小动物们用了什么办法把小姑娘找回来？ ⑶ppt14：小姑娘回来了吗？她是怎样回来的？ 10出示ppt15161718：提问：
⑴ppt15：师：小姑娘采呀采，一直采到小房子跟前。老奶奶站在门口等着小姑娘，她看到小姑娘，会怎么说？（美丽的小姑娘，快来吃粽子，吃了粽子讲故事） ⑵ppt16：师：香喷喷的粽子真好吃，小姑娘吃了一个又一个。把故事全吃到肚子里去啦！
活动目标：
1、欣赏故事真实细腻的画面，感受动物的灵性和伟大的父母之爱。
2、在观察画面和动作模仿的情境中，体验动物的心情，尝试用恰当的、完整的语句创编对话。
3、联系身边人对自己的关爱，激起感恩之心，能有感情的表达内心的情感。
4、能自由发挥想象，在集体面前大胆讲述。
5、乐于与同伴一起想想演演，激发两人合作表演的兴趣。
活动准备：
课件、影片节选、视频、6张故事图片、小云朵图片、人手一个小盒子、彩纸、亮片纸、双面胶、背景音乐《亲亲我的宝贝》
活动过程：
一、课件导入，进行猜测。
1、出示帝企鹅部分身体画面，组织幼儿展开想象，进行猜测。
师：这是什么？这会是谁的脚呢？
二、欣赏影片《帝企鹅的故事》，理解故事内容。
1、完整的欣赏《帝企鹅的故事》节选
师：看了影片之后，你的心里是怎样的感受？哪个场景最让你感动？（幼儿回答，教师出示相应的图片，或请幼儿来选出自己说的图片）
2、分段欣赏——帝企鹅妈妈将蛋传给爸爸的场景
师：妈妈是怎样把蛋给爸爸的？看到这些，你心里是怎样想的？请幼儿模仿企鹅妈妈把蛋传给企鹅爸爸的情景。
3、分段欣赏——妈妈离开的画面
师：就要离开，爸爸会和妈妈说什么？（出示小云朵，将小云朵放在爸爸的嘴巴旁边）请你和身边的好朋友说一说！教师请两位幼儿在集体面前对话
4、分段欣赏——爸爸独自照顾蛋的情景
师：在爸爸身上发生了什么感人的事？你想对冰天雪地的企鹅妈妈说什么？
5、分段欣赏——重逢的一段
师：谁回来了？你心里开心吗？为什么？
三、情感迁移
1、幼儿回忆自己的爸爸妈妈为自己做的事情。
师：你想到你的爸爸妈妈了吗？你的爸爸妈妈为你们做了什么？你想对他们说些什么？
2、请幼儿选择一个小盒子，把自己的爱和感激放到盒子里。
3、幼儿操作，用彩纸条装饰盒子。
4、请幼儿跟着优美的音乐把自己有情感的话大声地说出来。
四、欣赏小企鹅长大的故事画面，结束活动。
活动延伸：
1、区域活动
把故事图片投放到语言区，让幼儿自由操作，讲述故事。
2、日常活动
让幼儿独立完成自己任务的同时，学会帮助爸爸妈妈做一些力所能及的事。教师适时组织幼儿进行集体分享和交流。
3、亲子活动
请家长来幼儿园，讲述自己在养育子女的过程中最让自己忘怀的事（比较艰辛的故事）。幼儿倾听父母感言并向父母表达爱，父母和孩子进行互动游戏，以延伸本次活动经验。
活动反思：
1、为了激发幼儿参与活动的热情，我将原来的看帝企鹅一家的图片调整为出示课件——观看帝企鹅部分身体部位，进行猜测、想象来调动幼儿的积极性。
2、部分段落的讲述对幼儿有一定困难，教师可将此段落的重点提出，指导幼儿重点练习。
3、教师的语言要符合大班孩子的年龄特点，尽量使用精练易懂的语言。
活动目标：
1、通过动手实践操作，让幼儿充分感知利用多种工具磨米粉的整个过程，会把操作中不同的结果真实地记录下来。
2、对磨米粉活动有兴趣，具有初步的观察、分析、思考的能力。
3、感受电磨给人们生活带来的方便，激发幼儿对科技新产品关注的兴趣。
活动准备：
1、活动前，幼儿已向家长了解有关磨米粉的经验；并在活动区域内尝试使用过小石臼、小石磨两种工具。
2、小石臼、小石磨、电磨若干，浸好的糯米，记录的纸（附后）、笔。
活动过程：
一、让幼儿品尝糯米粉做的圆子，知道糯米粉可以做成好多种人们喜爱的点心。
1、“你们吃的是什么？”（圆子）“它是用什么做的？”（糯米粉）“糯米粉还可以做出哪些好吃的点心？”（元宵、汤团、米糕等）
2、“糯米粉是由糯米磨出来的，你们知道糯米是怎样变成糯米粉的吗？”（幼儿根据已有生活经验，进行猜测、讲述。）
二、提供石臼、石磨，让幼儿在实践操作中，比较出两种工具磨米粉的异同。
1、提出第一次操作要求：“我们每个小朋友都有两个碗，两个碗里都有一样多的糯米，请你们先选择一种工具，把第一碗米粒磨成米粉。米粉磨好后，再把你使用的时间（磨好后向老师询问时间）记录在每人记录纸上相应的时间空格里。”
2、让幼儿在同一时间起，开始操作磨米粉（任选一件石臼或石磨工具），教师巡视指导，鼓励每个幼儿完成任务并记录。
3、同法，让幼儿使用另一种工具将第二碗米粒磨成米粉，并在记录纸上相应的时间空格内，记录所用的时间。
4、最后，让幼儿观察、比较，刚才用两种工具磨出的两碗米粉在粗细上的不同，并把结果记录在操作纸上相应的粗细空格里。
5、“小朋友，你们的米粉是怎样磨出来的？”“用了多长时间呢？你觉得用什么工具磨出的米粉比较细一些？”
（请幼儿根据自己操作纸上的结果，表述用两种不同工具磨米粉的过程、各自使用的时间和磨出米粉的粗细程度。）
幼儿操作后共同得出结论：用石臼磨米粉用的时间长，磨出的米粉比较粗一些；用石磨磨米粉用的时间短，磨出的米粉比较细一些。
三、提供电磨，让幼儿在实践操作中，充分感受电磨给人们生活带来的方便，激发幼儿对科技新产品关注的兴趣。
1、出示小型电动磨米粉机器，请幼儿比一比它与石臼、石磨在外形上的不同。
2、观看教师用电磨磨米粉的过程，并让幼儿表述操作的过程。
3、继续提供同样多的人手一份糯米，请幼儿分别操作电磨（在教师的帮助下按开关），并再次在记录纸上记录电磨磨米粉使用的时间、米粉粗细的结果。
幼儿操作记录后，进行交流讲述，最后得出三种工具磨米粉的不同结论：
石臼磨米粉--速度最慢，最费力，磨出的米粉较粗一些；
石磨磨米粉--速度稍快，少费力，磨出的米粉较细一些；
电磨磨米粉--速度最快捷、不费力，磨出的米粉最细腻。
师小结：电磨是人们发明的科技新产品，用电磨磨米粉又快、又省力、又卫生，带给人们很多的方便，是人们的好帮手。
4、请小朋友回去再找一找，在我们的日常生活中，还有哪些科技新产品也给人们的生活带来了方便。
活动延伸：
1、将幼儿磨出的米粉，和幼儿一起做成简单的小点心，让幼儿品尝。
2、请幼儿带一些小型的科技新产品来幼儿园，比如：削苹果机、豆浆机、榨汁机等，激发幼儿对科技新产品关注的兴趣。
活动建议：
受石臼、石磨、电磨的限制，本活动易采用8-10人分组教学。
B. 这几张图怎么看呀，哪位懂得生物信息学的帮忙看一下
这个图A不知道做的啥，所以看不出来。
图B，主要是分成九块，说实话光从heatmap上也看不出什么鬼
图C，可以看出Liver-F2的变化相对于其他两组是比较明显的。红色的点应该是特别选定的基因之类的。都是上调还是挺神奇的。
C. 生物信息学
一, 生物信息学发展简介
生物信息学是建立在分子生物学的基础上的,因此,要了解生物信息学,就
必须先对分子生物学的发展有一个简单的了解.研究生物细胞的生物大分子的结
构与功能很早就已经开始,1866年孟德尔从实验上提出了假设:基因是以生物
成分存在[1],1871年Miescher从死的白细胞核中分离出脱氧核糖核酸(DNA),
在Avery和McCarty于1944年证明了DNA是生命器官的遗传物质以前,人们
仍然认为染色体蛋白质携带基因,而DNA是一个次要的角色.
1944年Chargaff发现了着名的Chargaff规律,即DNA中鸟嘌呤的量与胞嘧
定的量总是相等,腺嘌呤与胸腺嘧啶的量相等.与此同时,Wilkins与Franklin
用X射线衍射技术测定了DNA纤维的结构.1953年James Watson 和Francis
Crick在Nature杂志上推测出DNA的三维结构(双螺旋).DNA以磷酸糖链形
成发双股螺旋,脱氧核糖上的碱基按Chargaff规律构成双股磷酸糖链之间的碱基
对.这个模型表明DNA具有自身互补的结构,根据碱基对原则,DNA中贮存的
遗传信息可以精确地进行复制.他们的理论奠定了分子生物学的基础.
DNA双螺旋模型已经预示出了DNA复制的规则,Kornberg于1956年从大
肠杆菌(E.coli)中分离出DNA聚合酶I(DNA polymerase I),能使4种dNTP连接
成DNA.DNA的复制需要一个DNA作为模板.Meselson与Stahl(1958)用实验
方法证明了DNA复制是一种半保留复制.Crick于1954年提出了遗传信息传递
的规律,DNA是合成RNA的模板,RNA又是合成蛋白质的模板,称之为中心
法则(Central dogma),这一中心法则对以后分子生物学和生物信息学的发展都起
到了极其重要的指导作用.
经过Nirenberg和Matthai(1963)的努力研究,编码20氨基酸的遗传密码
得到了破译.限制性内切酶的发现和重组DNA的克隆(clone)奠定了基因工程
的技术基础.
正是由于分子生物学的研究对生命科学的发展有巨大的推动作用,生物信息
学的出现也就成了一种必然.
2001年2月,人类基因组工程测序的完成,使生物信息学走向了一个高潮.
由于DNA自动测序技术的快速发展,DNA数据库中的核酸序列公共数据量以每
天106bp速度增长,生物信息迅速地膨胀成数据的海洋.毫无疑问,我们正从一
个积累数据向解释数据的时代转变,数据量的巨大积累往往蕴含着潜在突破性发
现的可能,"生物信息学"正是从这一前提产生的交叉学科.粗略地说,该领域
的核心内容是研究如何通过对DNA序列的统计计算分析,更加深入地理解DNA
序列,结构,演化及其与生物功能之间的关系,其研究课题涉及到分子生物学,
分子演化及结构生物学,统计学及计算机科学等许多领域.
生物信息学是内涵非常丰富的学科,其核心是基因组信息学,包括基因组信
息的获取,处理,存储,分配和解释.基因组信息学的关键是"读懂"基因组的核
苷酸顺序,即全部基因在染色体上的确切位置以及各DNA片段的功能;同时在
发现了新基因信息之后进行蛋白质空间结构模拟和预测,然后依据特定蛋白质的
功能进行药物设计[2].了解基因表达的调控机理也是生物信息学的重要内容,根
据生物分子在基因调控中的作用,描述人类疾病的诊断,治疗内在规律.它的研
究目标是揭示"基因组信息结构的复杂性及遗传语言的根本规律",解释生命的遗
传语言.生物信息学已成为整个生命科学发展的重要组成部分,成为生命科学研
究的前沿.
二, 生物信息学的主要研究方向
生物信息学在短短十几年间,已经形成了多个研究方向,以下简要介绍一些
主要的研究重点.
1,序列比对(Sequence Alignment)
序列比对的基本问题是比较两个或两个以上符号序列的相似性或不相似
性.从生物学的初衷来看,这一问题包含了以下几个意义[3]:
从相互重叠的序列片断中重构DNA的完整序列.
在各种试验条件下从探测数据(probe data)中决定物理和基因图
存贮,遍历和比较数据库中的DNA序列
比较两个或多个序列的相似性
在数据库中搜索相关序列和子序列
寻找核苷酸(nucleotides)的连续产生模式
找出蛋白质和DNA序列中的信息成分
序列比对考虑了DNA序列的生物学特性,如序列局部发生的插入,删除(前
两种简称为indel)和替代,序列的目标函数获得序列之间突变集最小距离加权
和或最大相似性和,对齐的方法包括全局对齐,局部对齐,代沟惩罚等.两个
序列比对常采用动态规划算法,这种算法在序列长度较小时适用,然而对于海
量基因序列(如人的DNA序列高达109bp),这一方法就不太适用,甚至采用算
法复杂性为线性的也难以奏效.因此,启发式方法的引入势在必然,着名的
BALST和FASTA算法及相应的改进方法均是从此前提出发的.
2, 蛋白质结构比对和预测
基本问题是比较两个或两个以上蛋白质分子空间结构的相似性或不相似性.
蛋白质的结构与功能是密切相关的,一般认为,具有相似功能的蛋白质结构一般
相似.蛋白质是由氨基酸组成的长链,长度从50到1000~3000AA(Amino Acids),
蛋白质具有多种功能,如酶,物质的存贮和运输,信号传递,抗体等等.氨基酸
的序列内在的决定了蛋白质的3维结构.一般认为,蛋白质有四级不同的结构.
研究蛋白质结构和预测的理由是:医药上可以理解生物的功能,寻找docking
drugs的目标,农业上获得更好的农作物的基因工程,工业上有利用酶的合成.
直接对蛋白质结构进行比对的原因是由于蛋白质的3维结构比其一级结构
在进化中更稳定的保留,同时也包含了较AA序列更多的信息.
蛋白质3维结构研究的前提假设是内在的氨基酸序列与3维结构一一对应
(不一定全真),物理上可用最小能量来解释.
从观察和总结已知结构的蛋白质结构规律出发来预测未知蛋白质的结构.同
源建模(homology modeling)和指认(Threading)方法属于这一范畴.同源建模用
于寻找具有高度相似性的蛋白质结构(超过30%氨基酸相同),后者则用于比较
进化族中不同的蛋白质结构.
然而,蛋白结构预测研究现状还远远不能满足实际需要.
3, 基因识别,非编码区分析研究.
基因识别的基本问题是给定基因组序列后,正确识别基因的范围和在基因组
序列中的精确位置.非编码区由内含子组成(introns),一般在形成蛋白质后被丢
弃,但从实验中,如果去除非编码区,又不能完成基因的复制.显然,DNA序
列作为一种遗传语言,既包含在编码区,又隐含在非编码序列中.分析非编码
区DNA序列目前没有一般性的指导方法.
在人类基因组中,并非所有的序列均被编码,即是某种蛋白质的模板,已
完成编码部分仅占人类基因总序列的3~5%,显然,手工的搜索如此大的基因序
列是难以想象的.
侦测密码区的方法包括测量密码区密码子(codon)的频率,一阶和二阶马尔
可夫链,ORF(Open Reading Frames),启动子(promoter)识别,HMM(Hidden
Markov Model)和GENSCAN,Splice Alignment等等.
4, 分子进化和比较基因组学
分子进化是利用不同物种中同一基因序列的异同来研究生物的进化,构建进
化树.既可以用DNA序列也可以用其编码的氨基酸序列来做,甚至于可通过相
关蛋白质的结构比对来研究分子进化,其前提假定是相似种族在基因上具有相似
性.通过比较可以在基因组层面上发现哪些是不同种族中共同的,哪些是不同的.
早期研究方法常采用外在的因素,如大小,肤色,肢体的数量等等作为进化
的依据.近年来较多模式生物基因组测序任务的完成,人们可从整个基因组的角
度来研究分子进化.在匹配不同种族的基因时,一般须处理三种情况:
Orthologous: 不同种族,相同功能的基因
Paralogous: 相同种族,不同功能的基因
Xenologs: 有机体间采用其他方式传递的基因,如被病毒注入的基因.
这一领域常采用的方法是构造进化树,通过基于特征(即DNA序列或蛋白
质中的氨基酸的碱基的特定位置)和基于距离(对齐的分数)的方法和一些传统
的聚类方法(如UPGMA)来实现.
5, 序列重叠群(Contigs)装配
根据现行的测序技术,每次反应只能测出500 或更多一些碱基对的序列,
如人类基因的测量就采用了短枪(shortgun)方法,这就要求把大量的较短的序列
全体构成了重叠群(Contigs).逐步把它们拼接起来形成序列更长的重叠群,直
至得到完整序列的过程称为重叠群装配.从算法层次来看,序列的重叠群是一个
NP-完全问题.
6, 遗传密码的起源
通常对遗传密码的研究认为,密码子与氨基酸之间的关系是生物进化历史上
一次偶然的事件而造成的,并被固定在现代生物的共同祖先里,一直延续至今.
不同于这种"冻结"理论,有人曾分别提出过选择优化,化学和历史等三种学说
来解释遗传密码.随着各种生物基因组测序任务的完成,为研究遗传密码的起源
和检验上述理论的真伪提供了新的素材.
7, 基于结构的药物设计
人类基因工程的目的之一是要了解人体内约10万种蛋白质的结构,功能,
相互作用以及与各种人类疾病之间的关系,寻求各种治疗和预防方法,包括药物
治疗.基于生物大分子结构及小分子结构的药物设计是生物信息学中的极为重要
的研究领域.为了抑制某些酶或蛋白质的活性,在已知其蛋白质3级结构的基础
上,可以利用分子对齐算法,在计算机上设计抑制剂分子,作为候选药物.这一
领域目的是发现新的基因药物,有着巨大的经济效益.
8, 其他
如基因表达谱分析,代谢网络分析;基因芯片设计和蛋白质组学数据分析等,
逐渐成为生物信息学中新兴的重要研究领域;在学科方面,由生物信息学衍生的
学科包括结构基因组学,功能基因组学,比较基因组学,蛋白质学,药物基因组
学,中药基因组学,肿瘤基因组学,分子流行病学和环境基因组学.
从现在的发展不难看出,基因工程已经进入了后基因组时代.我们也有应对
与生物信息学密切相关的如机器学习,和数学中可能存在的误导有一个清楚的认
识.
三, 生物信息学与机器学习
生物信息的大规模给数据挖掘提出了新课题和挑战,需要新的思想的加入.
常规的计算机算法仍可以应用于生物数据分析中,但越来越不适用于序列分析问
题.究竟原因,是由于生物系统本质上的模型复杂性及缺乏在分子层上建立的完
备的生命组织理论.
西蒙曾给出学习的定义:学习是系统的变化,这种变化可使系统做相同工作
时更有效[4].机器学习的目的是期望能从数据中自动地获得相应的理论,通过采
用如推理,模型拟合及从样本中学习,尤其适用于缺乏一般性的理论,"噪声"
模式,及大规模数据集.因此,机器学习形成了与常规方法互补的可行的方法.
机器学习使得利用计算机从海量的生物信息中提取有用知识,发现知识成为可能
[5].
机器学习方法在大样本,多向量的数据分析工作中发挥着日益重要的作用,
而目前大量的基因数据库处理需要计算机能自动识别,标注,以避免即耗时又花
费巨大的人工处理方法.早期的科学方法—观测和假设----面对高数据的体积,
快速的数据获取率和客观分析的要求---已经不能仅依赖于人的感知来处理了.因
而,生物信息学与机器学习相结合也就成了必然.
机器学习中最基本的理论框架是建立在概率基础上的,从某种意义来说,是
统计模型拟合的延续,其目的均为提取有用信息.机器学习与模式识别和统计推
理密切相关.学习方法包括数据聚类,神经网络分类器和非线性回归等等.隐马
尔可夫模型也广泛用于预测DNA的基因结构.目前研究重心包括:1)观测和
探索有趣的现象.目前ML研究的焦点是如何可视化和探索高维向量数据.一般
的方法是将其约简至低维空间,如常规的主成分分析(PCA),核主成分分析
(KPCA),独立成分分析(Independent component analysis),局部线性嵌套(Locally
Linear embedding).2)生成假设和形式化模型来解释现象[6].大多数聚类方法可
看成是拟合向量数据至某种简单分布的混合.在生物信息学中聚类方法已经用于
microarray数据分析中,癌症类型分类及其他方向中.机器学习也用于从基因数
据库中获得相应的现象解释.
机器学习加速了生物信息学的进展,也带了相应的问题.机器学习方法大多
假定数据符合某种相对固定的模型,而一般数据结构通常是可变的,在生物信息
学中尤其如此,因此,有必要建立一套不依赖于假定数据结构的一般性方法来寻
找数据集的内在结构.其次,机器学习方法中常采用"黑箱"操作,如神经网络
和隐马尔可夫模型,对于获得特定解的内在机理仍不清楚.
四, 生物信息学的数学问题
生物信息学中数学占了很大的比重.统计学,包括多元统计学,是生物信息
学的数学基础之一;概率论与随机过程理论,如近年来兴起的隐马尔科夫链模型
(HMM),在生物信息学中有重要应用;其他如用于序列比对的运筹学;蛋白质
空间结构预测和分子对接研究中采用的最优化理论;研究DNA超螺旋结构的拓
扑学;研究遗传密码和DNA序列的对称性方面的群论等等.总之,各种数学理
论或多或少在生物学研究中起到了相应的作用.
但并非所有的数学方法在引入生物信息学中都能普遍成立的,以下以统计学
和度量空间为例来说明.
1, 统计学的悖论
数学的发展是伴随悖论而发展的.对于进化树研究和聚类研究中最显着的悖
论莫过于均值了,如图1:
图1 两组同心圆的数据集
图1是两组同心圆构成的数据集,显然,两组数据集的均值均在圆点,这也
就说明了要采用常规的均值方法不能将这两类分开,也表明均值并不能带来更多
的数据的几何性质.那么,如果数据呈现类似的特有分布时,常有的进化树算法
和聚类算法(如K-均值)往往会得错误的结论.统计上存在的陷阱往往是由于
对数据的结构缺乏一般性认识而产生的.
2, 度量空间的假设
在生物信息学中,进化树的确立,基因的聚类等都需要引入度量的概念.举
例来说,距离上相近或具有相似性的基因等具有相同的功能,在进化树中满足分
值最小的具有相同的父系,这一度量空间的前提假设是度量在全局意义下成立.
那么,是否这种前提假设具有普适性呢
我们不妨给出一般的描述:假定两个向量为A,B,其中,
,则在假定且满足维数间线性无关的前提下,两个
向量的度量可定义为:
(1)
依据上式可以得到满足正交不变运动群的欧氏度量空间,这也是大多数生物信息
学中常采用的一般性描述,即假定了变量间线性无关.
然而,这种假设一般不能正确描述度量的性质,尤其在高维数据集时,不考
虑数据变量间的非线性相关性显然存在问题,由此,我们可以认为,一个正确的
度量公式可由下式给出:
(2)
上式中采用了爱因斯坦和式约定,描述了变量间的度量关系.后者在满足
(3)
时等价于(1),因而是更一般的描述,然而问题在于如何准确描述变量间的非线
性相关性,我们正在研究这个问题.
五, 几种统计学习理论在生物信息学中应用的困难
生物信息学中面对的数据量和数据库都是规模很大的,而相对的目标函数却
一般难以给出明确的定义.生物信息学面临的这种困难,可以描述成问题规模的
巨大以及问题定义的病态性之间的矛盾,一般从数学上来看,引入某个正则项来
改善性能是必然的[7].以下对基于这一思想产生的统计学习理论[8],Kolmogorov
复杂性[98]和BIC(Bayesian Information Criterion)[109]及其存在的问题给出简要介
绍.
支持向量机(SVM)是近来较热门的一种方法,其研究背景是Vapnik的统计
学习理论,是通过最大化两个数据集的最大间隔来实现分类,对于非线性问题则
采用核函数将数据集映射至高维空间而又无需显式描述数据集在高维空间的性
质,这一方法较之神经方法的好处在于将神经网络隐层的参数选择简化为对核函
数的选择,因此,受到广泛的注意.在生物信息学中也开始受到重视,然而,核
函数的选择问题本身是一个相当困难的问题,从这个层次来看,最优核函数的选
择可能只是一种理想,SVM也有可能象神经网络一样只是机器学习研究进程中
又一个大气泡.
Kolmogorov复杂性思想与统计学习理论思想分别从不同的角度描述了学习
的性质,前者从编码的角度,后者基于有限样本来获得一致收敛性.Kolmogorov
复杂性是不可计算的,因此由此衍生了MDL原则(最小描述长度),其最初只
适用于离散数据,最近已经推广至连续数据集中,试图从编码角度获得对模型参
数的最小描述.其缺陷在于建模的复杂性过高,导致在大数据集中难以运用.
BIC准则从模型复杂性角度来考虑,BIC准则对模型复杂度较高的给予大的
惩罚,反之,惩罚则小,隐式地体现了奥卡姆剃刀("Occam Razor")原理,近
年也广泛应用于生物信息学中.BIC准则的主要局限是对参数模型的假定和先验
的选择的敏感性,在数据量较大时处理较慢.因此,在这一方面仍然有许多探索
的空间.
六, 讨论与总结
人类对基因的认识,从以往的对单个基因的了解,上升到在整个基因组水平
上考察基因的组织结构和信息结构,考察基因之间在位置,结构和功能上的相互
关系.这就要求生物信息学在一些基本的思路上要做本质的观念转变,本节就这
些问题做出探讨和思索.
启发式方法:
Simond在人类的认知一书中指出,人在解决问题时,一般并不去寻找最优
的方法,而只要求找到一个满意的方法.因为即使是解决最简单的问题,要想得
到次数最少,效能最高的解决方法也是非常困难的.最优方法和满意方法之间的
困难程度相差很大,后者不依赖于问题的空间,不需要进行全部搜索,而只要能
达到解决的程度就可以了.正如前所述,面对大规模的序列和蛋白质结构数据集,
要获得全局结果,往往是即使算法复杂度为线性时也不能够得到好的结果,因此,
要通过变换解空间或不依赖于问题的解空间获得满意解,生物信息学仍需要人工
智能和认知科学对人脑的进一步认识,并从中得到更好的启发式方法.
问题规模不同的处理:
Marvin Minsky在人工智能研究中曾指出:小规模数据量的处理向大规模数
据量推广时,往往并非算法上的改进能做到的,更多的是要做本质性的变化.这
好比一个人爬树,每天都可以爬高一些,但要想爬到月球,就必须采用其他方法
一样.在分子生物学中,传统的实验方法已不适应处理飞速增长的海量数据.同
样,在采用计算机处理上,也并非依靠原有的计算机算法就能够解决现有的数据
挖掘问题.如在序列对齐(sequence Alignment)问题上,在小规模数据中可以采用
动态规划,而在大规模序列对齐时不得不引入启发式方法,如BALST,FASTA.
乐观中的隐扰
生物信息学是一门新兴学科,起步于20世纪90年代,至今已进入"后基因
组时代",目前在这一领域的研究人员均呈普遍乐观态度,那么,是否存在潜在
的隐扰呢
不妨回顾一下早期人工智能的发展史[11],在1960年左右,西蒙曾相信不出
十年,人类即可象完成登月一样完成对人的模拟,造出一个与人智能行为完全相
同的机器人.而至今为止,这一诺言仍然遥遥无期.尽管人工智能研究得到的成
果已经渗入到各个领域,但对人的思维行为的了解远未完全明了.从本质来看,
这是由于最初人工智能研究上定位错误以及没有从认识论角度看清人工智能的
本质造成的;从研究角度来看,将智能行为还原成一般的形式化语言和规则并不
能完整描述人的行为,期望物理科学的成功同样在人工智能研究中适用并不现
实.
反观生物信息学,其目的是期望从基因序列上解开一切生物的基本奥秘,从
结构上获得生命的生理机制,这从哲学上来看是期望从分子层次上解释人类的所
有行为和功能和致病原因.这类似于人工智能早期发展中表现的乐观行为,也来
自于早期分子生物学,生物物理和生物化学的成就.然而,从本质上来讲,与人
工智能研究相似,都是希望将生命的奥秘还原成孤立的基因序列或单个蛋白质的
功能,而很少强调基因序列或蛋白质组作为一个整体在生命体中的调控作用.我
们因此也不得不思考,这种研究的最终结果是否能够支撑我们对生物信息学的乐
观呢 现在说肯定的话也许为时尚早.
综上所述,不难看出,生物信息学并不是一个足以乐观的领域,究竟原因,
是由于其是基于分子生物学与多种学科交叉而成的新学科,现有的形势仍表现为
各种学科的简单堆砌,相互之间的联系并不是特别的紧密.在处理大规模数据方
面,没有行之有效的一般性方法;而对于大规模数据内在的生成机制也没有完全
明了,这使得生物信息学的研究短期内很难有突破性的结果.那么,要得到真正
的解决,最终不能从计算机科学得到,真正地解决可能还是得从生物学自身,从
数学上的新思路来获得本质性的动力.
毫无疑问,正如Dulbecco1986年所说:"人类的DNA序列是人类的真谛,
这个世界上发生的一切事情,都与这一序列息息相关".但要完全破译这一序列
以及相关的内容,我们还有相当长的路要走.
（来源 ------[InfoBio.org | 生物信息学研讨组]）http://www.infobio.org
生物信息学（Bioinformatics）是在生命科学的研究中，以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。它是当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一，同时也将是21世纪自然科学的核心领域之一。其研究重点主要体现在基因组学(Genomics)和蛋白学(Proteomics)两方面，具体说就是从核酸和蛋白质序列出发，分析序列中表达的结构功能的生物信息。
生物信息学是一门利用计算机技术研究生物系统之规律的学科。
目前的生物信息学基本上只是分子生物学与信息技术（尤其是因特网技术）的结合体。生物信息学的研究材料和结果就是各种各样的生物学数据，其研究工具是计算机，研究方法包括对生物学数据的搜索（收集和筛选）、处理（编辑、整理、管理和显示）及利用（计算、模拟）。
1990年代以来，伴随着各种基因组测序计划的展开和分子结构测定技术的突破和Internet的普及，数以百计的生物学数据库如雨后春笋般迅速出现和成长。对生物信息学工作者提出了严峻的挑战：数以亿计的ACGT序列中包涵着什么信息？基因组中的这些信息怎样控制有机体的发育？基因组本身又是怎样进化的？
生物信息学的另一个挑战是从蛋白质的氨基酸序列预测蛋白质结构。这个难题已困扰理论生物学家达半个多世纪，如今找到问题答案要求正变得日益迫切。诺贝尔奖获得者W. Gilbert在1991年曾经指出：“传统生物学解决问题的方式是实验的。现在，基于全部基因都将知晓，并以电子可操作的方式驻留在数据库中，新的生物学研究模式的出发点应是理论的。一个科学家将从理论推测出发，然后再回到实验中去，追踪或验证这些理论假设”。
生物信息学的主要研究方向： 基因组学 - 蛋白质组学 - 系统生物学 - 比较基因组学
姑且不去引用生物信息学冗长的定义，以通俗的语言阐述其核心应用即是：随着包括人类基因组计划在内的生物基因组测序工程的里程碑式的进展，由此产生的包括生物体生老病死的生物数据以前所未有的速度递增，目前已达到每14个月翻一番的速度。同时随着互联网的普及，数以百计的生物学数据库如雨后春笋般迅速出现和成长。然而这些仅仅是原始生物信息的获取，是生物信息学产业发展的初组阶段，这一阶段的生物信息学企业大都以出售生物数据库为生。以人类基因组测序而闻名的塞莱拉公司即是这一阶段的成功代表。
原始的生物信息资源挖掘出来后，生命科学工作者面临着严峻的挑战：数以亿计的ACGT序列中包涵着什么信息？基因组中的这些信息怎样控制有机体的发育？基因组本身又是怎样进化的？生物信息学产业的高级阶段体现于此，人类从此进入了以生物信息学为中心的后基因组时代。结合生物信息学的新药创新工程即是这一阶段的典型应用。