“生物信息學(xué)”課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式探討

[摘 要] 該文探討了生物技術(shù)專業(yè)開展生物信息學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)過程中教學(xué)方式的選擇、教學(xué)方案的制定和教學(xué)效果的評(píng)判等，并總結(jié)了生物信息學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，以及如何有效的開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的策略。

[關(guān)鍵詞] 生物信息學(xué);網(wǎng)絡(luò)教學(xué);課程參與度

[基金項(xiàng)目] 2019年度內(nèi)蒙古科技大學(xué)優(yōu)秀青年創(chuàng)新基金項(xiàng)目（2019YQL01）

[作者簡介] 邢永強(qiáng)（1984—），男，內(nèi)蒙古人，博士，內(nèi)蒙古科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授，主要從事生物信息學(xué)研究。

[中圖分類號(hào)] G642.41 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）17-0242-02 ? ?[收稿日期] 2020-03-13

生物信息學(xué)（Bioinformatics）可以理解為生物學(xué)與數(shù)學(xué)、信息學(xué)等學(xué)科相互交叉融合而形成的一門新興工具性學(xué)科。GOLD數(shù)據(jù)庫顯示目前全球已經(jīng)完成的測序項(xiàng)目有19，163個(gè)，正在執(zhí)行的測序項(xiàng)目有102，539個(gè)，涉及373，480個(gè)物種。龐大的生物學(xué)數(shù)據(jù)必須通過生物信息學(xué)的方法進(jìn)行收集、整理和分析，才能挖掘數(shù)據(jù)背后隱藏的生物學(xué)信息和知識(shí)。生物信息學(xué)也因此深入到了生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，進(jìn)入了快速發(fā)展期。本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)（2018版）已將生物信息學(xué)納入生物技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課程體系。凸顯了生物信息學(xué)教育的重要性。生物信息學(xué)課程具有交叉性、前沿性、實(shí)踐性和新穎性等特點(diǎn)，本科生修讀該課程需要較扎實(shí)的生物學(xué)、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)。往年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)顯示學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)興趣仍有待提高。充分利用便捷的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，可能會(huì)有效提高學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而改善教學(xué)效果。下面以內(nèi)蒙古科技大學(xué)生物技術(shù)專業(yè)的生物信息學(xué)課程教學(xué)為例，探討生物信息學(xué)課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式。

一、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式的選擇

筆者所在學(xué)校生物信息學(xué)課程一直采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，通過課堂講授和多媒體投影演示相結(jié)合的方式完成教學(xué)內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實(shí)施是課堂教學(xué)的重要補(bǔ)充，也可以作為自然災(zāi)害、疫情疾病發(fā)生造成停課的情況下，課堂教學(xué)的替代措施。如何將生物信息學(xué)課程移到網(wǎng)上，并保證教學(xué)過程流暢是首要解決的難題。首先，選擇合適的在線授課方式。在線授課包括實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)兩種方式?？紤]到學(xué)生每天有多門課程需要通過實(shí)體課堂或網(wǎng)絡(luò)教學(xué)形式完成，為避免與授課時(shí)間得沖突，擬采用在線實(shí)時(shí)授課方式。其次，選擇穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。內(nèi)蒙古科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)綜合平臺(tái)、釘釘、騰訊會(huì)議、雨課堂、華為welink、ZOOM、企業(yè)微信等平臺(tái)均可實(shí)現(xiàn)與學(xué)生的實(shí)時(shí)教學(xué)互動(dòng)。目前，各種教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)和全國大、中、小學(xué)學(xué)生都經(jīng)常使用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的穩(wěn)定性和承載能力等提出了較高的要求，通過測試釘釘平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)授課的穩(wěn)定性較好，且兼有直播和會(huì)議室等多重功能。另外，在使用釘釘進(jìn)行直播過程中通過使用連麥功能，可以較好的實(shí)現(xiàn)師生的課中互動(dòng)。因此，擬選擇釘釘平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)授課。此外，內(nèi)蒙古科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)綜合平臺(tái)提供了教師上傳教案、課件、視頻材料、練習(xí)題等資料和學(xué)生上傳課堂筆記、課后作業(yè)等資料的友好界面。考慮到學(xué)生和教師資料的安全性，以及與實(shí)體課堂教學(xué)資料的共享優(yōu)勢(shì)，擬使用該平臺(tái)完成教學(xué)資料的共享和學(xué)生筆記、作業(yè)的批改。

二、教學(xué)方案的制定

制定合理的教學(xué)方案是達(dá)到良好網(wǎng)絡(luò)教學(xué)效果的前提。本學(xué)期的生物信息學(xué)課程共40學(xué)時(shí)，授課學(xué)生68人，涉及八章教學(xué)內(nèi)容：第1章-生物信息學(xué)引論、第2章-生物信息學(xué)資源、第3章-序列分析與序列比對(duì)、第4章-系統(tǒng)發(fā)生分析、第5章-基因組信息學(xué)、第6章-基因芯片數(shù)據(jù)分析、第7章-轉(zhuǎn)錄組信息學(xué)、第8章-系統(tǒng)生物學(xué)。擬將授課次序重新編排為第1章、第2章、第5章、第6章、第7章、第3章、第4章、第8章。通過對(duì)前面幾章內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生已具備一定的生物信息學(xué)基礎(chǔ)，將涉及較多數(shù)理推導(dǎo)內(nèi)容的序列比對(duì)和系統(tǒng)發(fā)生分析章節(jié)放置到教學(xué)周期的后半程講解，能夠提高學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的接受能力，且不易造成學(xué)生對(duì)該課程的畏懼感。為促進(jìn)與學(xué)生的互動(dòng)，每次課結(jié)束前預(yù)留十分鐘時(shí)間，通過釘釘會(huì)議室功能與學(xué)生共同探討課堂中講授的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題。

通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的屏幕共享功能可以充分演示GenBank、ENA、DDBJ、Ensembl、UCSC等常用數(shù)據(jù)庫的使用，以及常見的基因組信息分析工具的使用。芯片數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的分析和處理需要在部署Linux系統(tǒng)的服務(wù)器上進(jìn)行練習(xí)，為解決這一難題，擬購買一定容量的云服務(wù)器，并完成相關(guān)環(huán)境的部署，方便學(xué)生遠(yuǎn)程登錄完成相關(guān)訓(xùn)練。另外，中國大學(xué)MOOC平臺(tái)有山東大學(xué)開設(shè)的“生物信息”國家精品課和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)開設(shè)的“生物信息”網(wǎng)絡(luò)課程，教學(xué)內(nèi)容與我校的生物信息學(xué)課程有較大的重合度，將要求學(xué)生在課前搜集該精品課的教學(xué)資料，并收看相關(guān)教學(xué)視頻，進(jìn)一步促進(jìn)教學(xué)效果的提升。

三、教學(xué)效果的評(píng)判

通過三個(gè)星期（12個(gè)教學(xué)時(shí)）的教學(xué)過程，已形成一套較為成熟的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)教學(xué)模式。為保證學(xué)生的出勤率，除使用釘釘直播的收看率反饋表進(jìn)行考勤外，要求每位同學(xué)在課后通過內(nèi)蒙古科技大學(xué)綜合教務(wù)平臺(tái)提交課堂筆記，進(jìn)一步強(qiáng)化了學(xué)生的課堂參與深度。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，課堂出勤率均在98%以上。針對(duì)生物信息學(xué)前三周的教學(xué)效果等內(nèi)容，發(fā)起了一項(xiàng)問卷調(diào)查，學(xué)生參與度：95.6%，分值區(qū)間：0～10分。調(diào)查結(jié)果顯示全部學(xué)生認(rèn)為生物技術(shù)專業(yè)開設(shè)該課程很合理（平均得分9.34）;對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置很滿意（平均得分9.37）;對(duì)“釘釘+內(nèi)蒙古科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)綜合平臺(tái)”的線上教學(xué)方式（平均得分9.17）和教學(xué)效果（9.26分）很滿意。另外，學(xué)生一致認(rèn)為通過線上教學(xué)開展生物信息學(xué)課程有明顯的教學(xué)優(yōu)勢(shì)（平均得分8.89）。在問卷調(diào)查的意見一欄很多學(xué)生肯定了在線教學(xué)可直觀演示生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫和軟件的使用的優(yōu)勢(shì)，以及針對(duì)不懂的內(nèi)容可進(jìn)行教學(xué)視頻回放的優(yōu)勢(shì)。

盡管實(shí)時(shí)在線教學(xué)不能完全替代課堂教學(xué)，但通過生物技術(shù)專業(yè)的生物學(xué)信息學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、方式、效果等的調(diào)查，可以發(fā)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線教學(xué)可以達(dá)到令學(xué)生滿意的教學(xué)效果，彌補(bǔ)了課堂教學(xué)的不足，使二者相得益彰。生物信息學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)達(dá)到較理想的教學(xué)效果可歸因于如下幾點(diǎn)：（1）任課教師針對(duì)實(shí)際情況選擇了穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，并及時(shí)的調(diào)整了課堂教學(xué)方案。（2）生物信息學(xué)屬工具性課程，授課環(huán)節(jié)更加注重實(shí)際應(yīng)用，并進(jìn)行了案例演示，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。例如，以COVID-2019病毒為例講解了GenBank數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用;以學(xué)生撰寫本科畢業(yè)論文中需要查找的人類基因組特定基因和注釋文件為例介紹了Ensembl數(shù)據(jù)庫的使用;以研究生復(fù)試前調(diào)研導(dǎo)師的研究領(lǐng)域?yàn)槔?，講解了PubMed文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫的使用方法。（3）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中每位同學(xué)都可以通過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)操作，強(qiáng)化了學(xué)生的課程參與度。（4）對(duì)學(xué)生的課堂筆記和課后作業(yè)及時(shí)批閱，讓學(xué)生感受到了老師對(duì)課程和學(xué)生的負(fù)責(zé)任態(tài)度。

生物信息學(xué)課程較為滿意的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)效果給我們?nèi)缦聠⑹荆浩湟?，正常的生物信息學(xué)教學(xué)過程中，如果不具備在計(jì)算機(jī)機(jī)房授課的教學(xué)條件，可針對(duì)部分章節(jié)內(nèi)容，在教室進(jìn)行實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)授課，加強(qiáng)學(xué)生的課程參與度。其二，盡管不同的課程有不同的屬性，但通過縝密的課前安排和部署，多數(shù)課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)該可以達(dá)到較為理想的效果，能夠作為課堂教學(xué)的重要補(bǔ)充。

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[5]胡楊.“生物信息學(xué)”課程教學(xué)模式探討[J].生物信息學(xué)，2018，16（2）：72-75.

Abstract：The choice of teaching methods，making teaching plans and the evaluation of teaching effects ononline teachingof bioinformatics for biotechnology major were discussed.The advantages of online teaching in bioinformatics and the strategies foronline teaching were summarized.

Key words：Bioinformatics;Online Teaching;TeachingEffect