“生物信息學(xué)”課程在線教學(xué)資源庫的設(shè)計(jì)與構(gòu)建

李勃 倪雅詩 陶靖心

摘? ?要：為不斷加強(qiáng)“生物信息學(xué)”這門交叉學(xué)科的學(xué)習(xí)，提升生物學(xué)相關(guān)專業(yè)本科生的培養(yǎng)質(zhì)量，文章擬從課程講義、教學(xué)視頻、原理圖示和互動(dòng)交流等多方面收集課程講授過程中的相關(guān)資料，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并構(gòu)建重慶師范大學(xué)“生物信息學(xué)”課程在線教學(xué)資源庫。該教學(xué)資源庫的建立，將會(huì)彌補(bǔ)課程內(nèi)容難度大、課堂教學(xué)課時(shí)少等方面的不足，促進(jìn)學(xué)生的課外自主學(xué)習(xí)，加強(qiáng)教師與學(xué)生之間的交流互動(dòng)，進(jìn)而全方位地提高本門課程的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：“生物信息學(xué)”;教學(xué)資源庫;多媒體課件;課程講義

生物信息學(xué)是研究生物醫(yī)學(xué)資源中蘊(yùn)含的重要信息的學(xué)科，其核心是解決生物學(xué)問題[1]。作為一門由生物學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合產(chǎn)生的典型交叉學(xué)科，生物信息學(xué)主要通過研發(fā)并應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)海量生物數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、整合、分析、建模，從而解決重要的生物學(xué)問題，闡明新的生物學(xué)規(guī)律，獲得傳統(tǒng)生物學(xué)手段無法獲得的創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)。因此，做好在線“生物信息學(xué)”教學(xué)資源庫對(duì)提高生物信息學(xué)教學(xué)質(zhì)量水平具有重要的理論和實(shí)踐意義。

1? ? 材料與方法

1.1? “生物信息學(xué)”課程教學(xué)資料的整理與分析

首先，在閱讀的基礎(chǔ)上對(duì)收集到的資料進(jìn)行篩選，主要目的在于剔除與生物信息學(xué)無關(guān)、與課程教學(xué)關(guān)聯(lián)性不大的材料，只保留對(duì)生物信息學(xué)教學(xué)資料研究有參考價(jià)值的資料。收集材料包括：“生物信息學(xué)”課程教案、“生物信息學(xué)”幻燈片、課外閱讀材料、“生物信息學(xué)”部分精品視頻以及課外練習(xí)題。其次，對(duì)收集到的“生物信息學(xué)”課程的所有教學(xué)資料進(jìn)行分類歸納和匯總。

1.2? “生物信息學(xué)”課程在線教學(xué)資源庫的設(shè)計(jì)

本研究開發(fā)的“生物信息學(xué)”課程在線教學(xué)資源庫主要有問答、課件、視頻和簽到4個(gè)板塊。其中，問答板塊主要實(shí)現(xiàn)訪問者與老師在線互動(dòng)交流、解答困惑;課件板塊主要提供包含課堂教學(xué)幻燈片和教學(xué)教案資料;視頻板塊有生物信息學(xué)和R語言相關(guān)視頻資料;而簽到板塊主要是用于課堂簽到，同時(shí)可以用于收集學(xué)生對(duì)本門課程的有益建議和反饋。

1.3? “生物信息學(xué)”課程在線教學(xué)資源庫的開發(fā)與構(gòu)建

“生物信息學(xué)”課程在線教學(xué)資源庫的開發(fā)與其他數(shù)據(jù)庫或大型網(wǎng)站的開發(fā)類似，其架構(gòu)主要包括前端（客戶端，interface）和后端（服務(wù)器端，server）兩部分。前后端交互傳遞信息，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站的部署與動(dòng)態(tài)訪問。本課程在線教學(xué)資源庫的開發(fā)主要在可視化的開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行，前端采用React.js開發(fā)，而后端則用Drupal8開發(fā)。

（1）運(yùn)用React. JS進(jìn)行前端開發(fā)。React. JS是一種React環(huán)境下用于前端開發(fā)的一個(gè)開源JavaScript框架，其目的是創(chuàng)建引人入勝且豐富的Web應(yīng)用程序，可以用最少的編碼實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行。早些時(shí)候，Angular被認(rèn)為是開發(fā)單頁Web應(yīng)用程序的首選方案，但隨著React的引入，專注于各個(gè)組件的功能，開發(fā)人員發(fā)現(xiàn)其新開發(fā)的網(wǎng)頁呈現(xiàn)得更快。除了可以靈活地涵蓋大量使用測(cè)試以外，React還擁有龐大的教程基礎(chǔ)和開發(fā)人員社區(qū)，可以為新的開發(fā)人員以及經(jīng)驗(yàn)豐富的開發(fā)人員提供解決方案[2]。

（2）采用Drupal進(jìn)行后端開發(fā)。Drupal是由PHP語言編寫的一個(gè)開源內(nèi)容管理框架（Content Management Framework，CMF），由CMS和PHP開發(fā)框架（Framework）共同構(gòu)成[3]。由于其強(qiáng)大的功能和可擴(kuò)展性，已連續(xù)多年榮獲全球最佳CMS大獎(jiǎng)，是全球最著名基于PHP語言的Web應(yīng)用程序之一，目前的最新版本為Drupal8。

2? ? 效果分析

2.1? “生物信息學(xué)”在線教學(xué)資源庫架構(gòu)及教學(xué)資料匯總

“生物信息學(xué)”在線課程教學(xué)資源庫主要包括問答、課件、視頻和簽到4個(gè)部分。其中，問答部分主要收錄了概念辨析、應(yīng)用展示、方法原理、文獻(xiàn)解讀。課件部分主要收錄了教師授課過程的幻燈片等資料，內(nèi)容包括“生物信息學(xué)”課程教案，教案主要介紹了“生物信息學(xué)”課程的課時(shí)分配、每一章的教學(xué)目標(biāo)、重點(diǎn)與難點(diǎn)、課堂小結(jié)等。收錄的幻燈片有：第一章緒論，主要講述生物信息學(xué)含義、發(fā)展簡(jiǎn)史內(nèi)涵及應(yīng)用;第二章生物序列資源，講述主要的類數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)資源;第三章雙序列對(duì)比;第四章序列特征分析;第五章基因表達(dá)數(shù)據(jù)分析;第六章生物信息編程基礎(chǔ)-R;第七章生物大數(shù)據(jù)分析案例;第八章基因注釋與功能分類;第九章轉(zhuǎn)錄調(diào)控的信息學(xué)分析。而視頻版塊主要收錄了R編程入門視頻、部分課堂授課視頻以及部分組學(xué)數(shù)據(jù)分析視頻等。簽到部分包括課堂簽到和建議反饋。

2.2? 教學(xué)資源庫的展示

2.2.1? “生物信息學(xué)”在線課程用戶端展示

圖1展示了本研究構(gòu)建的“生物信息學(xué)”課程在線教學(xué)資源庫的主頁部分（手機(jī)端部分截圖展示），在線地址為http：//cqnu-class. qybee. com/。對(duì)學(xué)生來說，上網(wǎng)學(xué)習(xí)生物信息學(xué)是為了更高效地吸收知識(shí)和查缺補(bǔ)漏。盡管現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)查找知識(shí)很方便，但知識(shí)多而雜，從學(xué)習(xí)者角度考慮，更為重要的是在網(wǎng)上學(xué)習(xí)時(shí)能有交流溝通，可以和更多的專業(yè)人士通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)交換觀點(diǎn)，更加有效地獲取知識(shí)。線上學(xué)習(xí)相比線下學(xué)習(xí)，更大的優(yōu)勢(shì)在于學(xué)生在線學(xué)習(xí)“生物信息學(xué)”的同時(shí)，支持課后復(fù)習(xí)和鞏固。在線學(xué)習(xí)中的時(shí)間相對(duì)而言比較寬松，沒有太大的限制，對(duì)于時(shí)間的安排比較有利。平臺(tái)還支持專業(yè)學(xué)習(xí)者在線互動(dòng)、交流，及時(shí)解決疑難困惑，并適當(dāng)補(bǔ)充課外知識(shí)，拓展學(xué)生知識(shí)面與視野。

2.2.2? “生物信息學(xué)”在線課程后臺(tái)管理端的展示

本研究開發(fā)的“生物信息學(xué)”課程在線教學(xué)資源庫的后臺(tái)管理端主要包括控制臺(tái)、基礎(chǔ)設(shè)置、媒體庫、頁面設(shè)計(jì)和內(nèi)容頻道等板塊。控制臺(tái)可以看到總用戶數(shù)量、今日訪問量、訪問量統(tǒng)計(jì)，還可以進(jìn)入粉絲管理;基礎(chǔ)設(shè)置包括上傳站點(diǎn)LOGO圖片、修改賬號(hào)名稱、訪問地址、站點(diǎn)簡(jiǎn)介、背景圖等;媒體庫主要功能是管理圖片和音視頻等;頁面設(shè)計(jì)包括全局設(shè)置、首頁設(shè)計(jì)和欄目模板，其中全局設(shè)置主要設(shè)計(jì)主題顏色和底部導(dǎo)航樣式，而首頁設(shè)計(jì)可選取用戶進(jìn)入主頁樣式，欄目模板可設(shè)置名稱、圖標(biāo)和管理內(nèi)容;內(nèi)容頻道有問答管理、論壇管理、內(nèi)容管理等，其中問答管理包括問題列表、欄目管理與答主管理，論壇管理主要功能是管理討論列表和進(jìn)行社區(qū)分類;講堂管理主要對(duì)課堂視頻進(jìn)行編輯;表單列表進(jìn)行發(fā)布限時(shí)課堂簽到，編輯簽到頁面設(shè)計(jì)，可以查看或?qū)С龊灥浇Y(jié)果;活動(dòng)管理可創(chuàng)建活動(dòng)報(bào)名、在線課程報(bào)名。

3? ? 結(jié)語

當(dāng)前，隨著生物學(xué)海量數(shù)據(jù)的積累，專注于分析和挖掘蘊(yùn)含與數(shù)據(jù)背后的生物學(xué)規(guī)律的生物信息學(xué)越來越受到重視，于是高校生物學(xué)相關(guān)專業(yè)的“生物信息學(xué)”課程的教學(xué)變得更加重要。“生物信息學(xué)”在線教學(xué)平臺(tái)與資源的建立，彌補(bǔ)了課堂教學(xué)課時(shí)少，學(xué)生可以反復(fù)學(xué)習(xí)等方面的問題。構(gòu)建重慶師范大學(xué)在線“生物信息學(xué)”教學(xué)資源庫是長期、反復(fù)的過程，需要不斷在線及時(shí)更新。相信經(jīng)過不斷地努力建設(shè)與資料的補(bǔ)充，重慶師范大學(xué)“生物信息學(xué)”在線課程平臺(tái)會(huì)越來越完善，必將推動(dòng)本門課程課堂教學(xué)的繁榮，促進(jìn)教學(xué)過程向越來越好的方向發(fā)展，為生物學(xué)人才的培養(yǎng)作出應(yīng)有的重要貢獻(xiàn)。

[參考文獻(xiàn)]

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[2]張豐麒，王飛.ReactJS的新特性在Web開發(fā)中的應(yīng)用[J].移動(dòng)信息，2015（10）：71-72.

[3]夏翠娟，劉煒，趙亮，等.關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)發(fā)布技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)—以Drupal為例[J].中國圖書館學(xué)報(bào)，2012（1）：49-57.