任務驅動教學法在生物信息學教學中的實踐與思考

鄒先瓊　林軍　廖錦鋒

摘要：任務驅動教學法是將學生的學習活動與教學任務或問題相結合，以解決問題和完成任務來提高學生學習興趣的教學法。生物信息學是一門以研究生物序列為主的實踐性很強的課程。本文論述了任務驅動教學法在我院生物技術本科專業生物信息學課程教學中的實施及其效果，并對完善任務驅動教學法在生物信息學課程教學中的應用提出了思考。

關鍵詞：任務驅動教學法；生物信息學；教學任務；實踐與思考

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）28-0209-02

任務驅動教學法（TBL，Task-based Learning）是一種建立在建構主義學習理論的基礎上，由教師根據教學要求提出“任務”，把教學內容隱含在每一個任務中，由教師引導學生自己提出問題、思考問題、解決問題，通過讓學生完成一個個具體的任務來調動其學習主動性的教學方法[1，2]。它分為如下四個基本過程：一是確定教學任務，即教師分析教學目標，確定適當的教學任務；二是分析教學任務，即教師在課堂上向學生講解教學任務，使學生明確教學任務的內容和要求，也包括講解所需要的新知識；三是完成教學任務，是實施教學任務的過程，也是學生發現問題、解決問題、獲取知識的過程；四是評價教學任務，包括展示學生的作品、總結評比，達到鞏固知識、激勵學生的目的[3，4]。

生物信息學是當今生命科學的前沿學科之一，它是隨上世紀末人類基因組計劃的實施而由多學科交叉發展起來的一門學科，目前已經滲透到生命科學的各個學科。但是由于生物信息學本身的綜合性和快速發展的趨勢，高校生物信息學的課程教學目前仍然處于探索階段[5]。鑒于此，我們在我院2014級、2015級生物技術本科專業生物信息學課程教學中實施了任務驅動教學法，取得了良好的教學效果。

一、生物信息學課程教學中任務的設計

教學任務的設計是任務驅動教學法實施的關鍵。比如在生物信息數據庫的教學時，我們設計了“在NCBI/EBI/DDBJ三大數據庫中如何查找核酸蛋白序列”、“在NCBI/EBI/DDBJ三大數據庫中查找某一核酸序列的直系同源序列”等任務。在核酸序列分析的教學時，我們設計了“如何確定測序獲得的某一序列是表達的基因序列”、“如何確定測序獲得的序列是新的基因序列”等教學任務。在進化分析的教學時，我們給出某一基因的序列，設計了“依據該基因的序列做出不同方法的進化樹及分析其意義”、“依據某一基因的序列做出蛋白序列的進化樹及分析其意義”等教學任務。在蛋白質序列分析教學時，我們設計了“根據BLAST分析來推測某一新的蛋白質序列的可能功能”、“依據結構域（Domain）/基元（Motif）分析某一新蛋白序列的可能功能”、“依據某一新的蛋白序列預測其二級結構、三級結構”等教學任務。在綜合分析的教學時，我們設計了“如何尋找某一基因的啟動子序列及可能的轉錄因子結合位點”、“依據3種以上不同的生物信息學軟件作出某一蛋白序列及其直系同源蛋白的序列比對圖”、“如何計算幾種不同蛋白序列的相似性（Similarity）及一致性（Identity）值”等教學任務。

二、任務驅動教學法在生物信息學課程教學中的實施

我們在我院2014級、2015級生物技術本科專業的生物信息學課程教學中實施了任務驅動教學法。任務驅動教學法的實施全程在機房進行，機房內配置了高速上網的網絡和常用的生物信息學分析軟件。在教學前的準備階段，需要根據上課的班級組建好不同的小組，同學們也先行修習過相關的理論課程，然后將設計好的一系列教學任務分發到不同小組的同學中，同時建議同學們查找一些相關的分析方法和資料；在課堂教學階段，上課后教師會分析教學任務，任課教師也根據以前的教學內容給出一些線索，然后在不同的小組內進行討論，最后根據不同的討論結果讓不同小組的同學在給出的時間內完成設計的教學任務。對于不同小組在完成教學任務過程中遇到的問題，教師需要適度地解釋和引導，而不是完全地幫助解決和完成教學任務。在整個的教學過程中，要循序漸進，爭取達到最好的教學效果。在教學任務初步完成后，教師要根據不同小組教學任務的完成情況，給予分析、點評和總結。上課的同學都希望自己完成任務的思路和線索得到肯定，對于完成教學任務較好的同學要給予正面的表揚，對于完成教學任務不太好的同學也要給予鼓勵和關注，直到這部分同學也能獨立、完整地完成全部的教學任務。

三、任務驅動教學法在生物信息學課程教學中的效果

為評價教學效果，我們對于實施任務驅動教學法和對照組的同學對于教學的滿意度、學生的考試成績等問題進行了問卷調查，并對調查結果進行了數據分析。同時，我們也對承擔生物信息學課程教學任務的任課教師對于該課程的學習情況等進行了問卷調查和數據分析。根據調查結果，95%以上的同學認可任務驅動教學法在生物信息學課程教學中的實施，普遍認為任務驅動教學法在該課程中的實施能夠顯著提高學生學習的興趣、團隊協作精神的培養和對于理論知識的掌握。從考試的成績來看，實施任務驅動教學法的同學考試綜合成績優良率（80分以上）達到50%以上，顯著高于傳統教學法同學成績的優良率（30%左右）。從教師評學的情況看，任課教師普遍認為任務驅動教學法在生物信息學課程教學中的實施對于提高學生學習興趣、增強學生的創新能力和掌握教學知識點等方面均顯著高于實施傳統教學法的對照組同學。這一結果表明，在實踐性很強的生物信息學課程中實施任務驅動教學法相對于傳統的教學模式具有明顯的優勢。

四、完善任務驅動教學法在生物信息學課程教學中應用的思考

生物信息學是一門以研究生物序列為主的實踐性非常強的課程，具有教學知識點非常多、熟練掌握課程知識點相對較難等特點。我們在我院本科生物信息學課程中實施了任務驅動教學法，總體教學效果較好，同時我們也發現了任務驅動教學法在該課程教學中一些值得注意的問題。一是針對不同學生的特點，任務的設計要難度適宜，要有不同層次、不同難度任務的設計。在教學過程中，要適當精簡教學內容，加強常用軟件和程序的使用和練習；二是課程教學需要在電腦機房實施，需要較好的計算機配置和較高的網絡連接速度，對學時的要求要更連貫，同時要鼓勵學生在課后使用自己的計算機進一步練習和實踐；三是在教學過程中要有更多的引導和示范，進行實例教學；四是在教學過程中需要小組內同學間更多的討論和協商；五是對授課教師的專業知識和能力有更高的要求。生物信息學的課程教學實踐性非常強，知識的更新也非常快，實施任務驅動教學法對于任課教師的專業知識和能力提出了更高的要求。為達到較好的教學效果，需要引進高水平的師資隊伍，同時對已有的青年教師也要派出到高水平大學學習和培訓。同時，在生物信息學課程中實施任務驅動法的教學，最好由兩名以上專業教師同時實施教學。總之，任務驅動教學法在生物信息學課程中的應用既顯示了較明顯的成效，也還需要進一步的研究和實踐。

參考文獻：

[1]李佳楠，周世力，周理紅.任務驅動教學法在生物技術大實驗課程教學中的應用[J].科教導刊，2015，（11）：100-101.

[2]楊海秀.淺談任務驅動模式在生物信息學專業教學中的推動作用[J].黑龍江科學，2016，（15）：100-101.

[3]胡云琴.本科多媒體技術及應用使用任務驅動教學法探討[J].信息通信，2014，（136）：271-272.

[4]付歡歡.任務驅動教學法初探[J].西北成人教育學院學報，2015，（3）：60-62，73.

[5]劉念.案例教學法在《生物信息學》本科教學中的應用[J].考試周刊，2016，（78）：152-152.

Abstract：TBL（Task-based learning） is a teaching method which combines the learning activities of students with teaching tasks or problems，and it is a method to solve problems and complete tasks to improve students' interest in learning. Bioinformatics is a highly practical course based on the study of biological sequence. The implementation of TBL in the teaching of bioinformatics course in the undergraduates course of biotechnology in our college and its effect is discussed and thought to improve the application of TBL in bioinformatics course teaching is also proposed in this paper.

Key words：task-based learning；bioinformatics；teaching task；practice and thought