“生物信息学”课程的网络教学方式探讨
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作者:邢永强
[摘 要] 该文探讨了生物技术专业开展生物信息学网络课程教学过程中教学方式的选择、教学方案的制定和教学效果的评判等，并总结了生物信息学网络教学的优势，以及如何有效的开展网络教学的策略。
[关键词] 生物信息学;网络教学;课程参与度
[基金项目] 2019年度内蒙古科技大学优秀青年创新基金项目（2019YQL01）
[作者简介] 邢永强（1984—），男，内蒙古人，博士，内蒙古科技大学生命科学与技术学院副教授，主要从事生物信息学研究。
[中图分类号] G642.41 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2020）17-0242-02 [收稿日期] 2020-03-13
生物信息学（Bioinformatics）可以理解为生物学与数学、信息学等学科相互交叉融合而形成的一门新兴工具性学科。GOLD数据库显示目前全球已经完成的测序项目有19，163个，正在执行的测序项目有102，539个，涉及373，480个物种。庞大的生物学数据必须通过生物信息学的方法进行收集、整理和分析，才能挖掘数据背后隐藏的生物学信息和知识。生物信息学也因此深入到了生命科学的各个领域，进入了快速发展期。本科专业类教学质量国家标准（2018版）已将生物信息学纳入生物技术专业的专业核心课程体系。凸显了生物信息学教育的重要性。生物信息学课程具有交叉性、前沿性、实践性和新颖性等特点，本科生修读该课程需要较扎实的生物学、数学和计算机基础知识。往年的教学经验显示学生对该课程的学习效果和学习兴趣仍有待提高。充分利用便捷的网络设施开展网络教学，可能会有效提高学生对生物信息学课程的学习兴趣，进而改善教学效果。下面以内蒙古科技大学生物技术专业的生物信息学课程教学为例，探讨生物信息学课程的网络教学方式。
一、网络教学方式的选择
笔者所在学校生物信息学课程一直采用传统的课堂教学模式，通过课堂讲授和多媒体投影演示相结合的方式完成教学内容。网络教学的实施是课堂教学的重要补充，也可以作为自然灾害、疫情疾病发生造成停课的情况下，课堂教学的替代措施。如何将生物信息学课程移到网上，并保证教学过程流畅是首要解决的难题。首先，选择合适的在线授课方式。在线授课包括实时和非实时两种方式。考虑到学生每天有多门课程需要通过实体课堂或网络教学形式完成，为避免与授课时间得冲突，拟采用在线实时授课方式。其次，选择稳定的网络教学平台。内蒙古科技大学网络综合平台、钉钉、腾讯会议、雨课堂、华为welink、ZOOM、企业微信等平台均可实现与学生的实时教学互动。目前，各种教育培训机构和全国大、中、小学学生都经常使用网络平台进行教学活动，对网络平台的稳定性和承载能力等提出了较高的要求，通过测试钉钉平台进行实时网络授课的稳定性较好，且兼有直播和会议室等多重功能。另外，在使用钉钉进行直播过程中通过使用连麦功能，可以较好的实现师生的课中互动。因此，拟选择钉钉平台进行实时网络授课。此外，内蒙古科技大学网络综合平台提供了教师上传教案、课件、视频材料、练习题等资料和学生上传课堂笔记、课后作业等资料的友好界面。考虑到学生和教师资料的安全性，以及与实体课堂教学资料的共享优势，拟使用该平台完成教学资料的共享和学生笔记、作业的批改。
二、教学方案的制定
制定合理的教学方案是达到良好网络教学效果的前提。本学期的生物信息学课程共40学时，授课学生68人，涉及八章教学内容：第1章-生物信息学引论、第2章-生物信息学资源、第3章-序列分析与序列比对、第4章-系统发生分析、第5章-基因组信息学、第6章-基因芯片数据分析、第7章-转录组信息学、第8章-系统生物学。拟将授课次序重新编排为第1章、第2章、第5章、第6章、第7章、第3章、第4章、第8章。通过对前面几章内容的学习，学生已具备一定的生物信息学基础，将涉及较多数理推导内容的序列比对和系统发生分析章节放置到教学周期的后半程讲解，能够提高学生对相关知识的接受能力，且不易造成学生对该课程的畏惧感。为促进与学生的互动，每次课结束前预留十分钟时间，通过钉钉会议室功能与学生共同探讨课堂中讲授的难点和热点问题。
通过网络平台的屏幕共享功能可以充分演示GenBank、ENA、DDBJ、Ensembl、UCSC等常用数据库的使用，以及常见的基因组信息分析工具的使用。芯片数据和转录组数据的分析和处理需要在部署Linux系统的服务器上进行练习，为解决这一难题，拟购买一定容量的云服务器，并完成相关环境的部署，方便学生远程登录完成相关训练。另外，中国大学MOOC平台有山东大学开设的“生物信息”国家精品课和华中农业大学开设的“生物信息”网络课程，教学内容与我校的生物信息学课程有較大的重合度，将要求学生在课前搜集该精品课的教学资料，并收看相关教学视频，进一步促进教学效果的提升。
三、教学效果的评判
通过三个星期（12个教学时）的教学过程，已形成一套较为成熟的网络实时教学模式。为保证学生的出勤率，除使用钉钉直播的收看率反馈表进行考勤外，要求每位同学在课后通过内蒙古科技大学综合教务平台提交课堂笔记，进一步强化了学生的课堂参与深度。统计结果显示，课堂出勤率均在98%以上。针对生物信息学前三周的教学效果等内容，发起了一项问卷调查，学生参与度：95.6%，分值区间：0～10分。调查结果显示全部学生认为生物技术专业开设该课程很合理（平均得分9.34）;对课程的教学内容设置很满意（平均得分9.37）;对“钉钉+内蒙古科技大学网络综合平台”的线上教学方式（平均得分9.17）和教学效果（9.26分）很满意。另外，学生一致认为通过线上教学开展生物信息学课程有明显的教学优势（平均得分8.89）。在问卷调查的意见一栏很多学生肯定了在线教学可直观演示生物信息学数据库和软件的使用的优势，以及针对不懂的内容可进行教学视频回放的优势。 尽管实时在线教学不能完全替代课堂教学，但通过生物技术专业的生物学信息学网络教学的教学内容、方式、效果等的调查，可以发现实时在线教学可以达到令学生满意的教学效果，弥补了课堂教学的不足，使二者相得益彰。生物信息学网络教学达到较理想的教学效果可归因于如下几点：（1）任课教师针对实际情况选择了稳定的网络教学平台，并及时的调整了课堂教学方案。（2）生物信息学属工具性课程，授课环节更加注重实际应用，并进行了案例演示，增加了学生的学习积极性。例如，以COVID-2019病毒為例讲解了GenBank数据库的应用;以学生撰写本科毕业论文中需要查找的人类基因组特定基因和注释文件为例介绍了Ensembl数据库的使用;以研究生复试前调研导师的研究领域为例，讲解了PubMed文献数据库的使用方法。（3）网络教学过程中每位同学都可以通过计算机实时操作，强化了学生的课程参与度。（4）对学生的课堂笔记和课后作业及时批阅，让学生感受到了老师对课程和学生的负责任态度。
生物信息学课程较为满意的网络教学效果给我们如下启示：其一，正常的生物信息学教学过程中，如果不具备在计算机机房授课的教学条件，可针对部分章节内容，在教室进行实时网络授课，加强学生的课程参与度。其二，尽管不同的课程有不同的属性，但通过缜密的课前安排和部署，多数课程的网络教学应该可以达到较为理想的效果，能够作为课堂教学的重要补充。
参考文献
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[5]胡杨.“生物信息学”课程教学模式探讨[J].生物信息学，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
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