“生物信息學”課程的網絡教學方式探討

[摘 要] 該文探討了生物技術專業開展生物信息學網絡課程教學過程中教學方式的選擇、教學方案的制定和教學效果的評判等，并總結了生物信息學網絡教學的優勢，以及如何有效的開展網絡教學的策略。

[關鍵詞] 生物信息學;網絡教學;課程參與度

[基金項目] 2019年度內蒙古科技大學優秀青年創新基金項目（2019YQL01）

[作者簡介] 邢永強（1984—），男，內蒙古人，博士，內蒙古科技大學生命科學與技術學院副教授，主要從事生物信息學研究。

[中圖分類號] G642.41 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）17-0242-02 ? ?[收稿日期] 2020-03-13

生物信息學（Bioinformatics）可以理解為生物學與數學、信息學等學科相互交叉融合而形成的一門新興工具性學科。GOLD數據庫顯示目前全球已經完成的測序項目有19，163個，正在執行的測序項目有102，539個，涉及373，480個物種。龐大的生物學數據必須通過生物信息學的方法進行收集、整理和分析，才能挖掘數據背后隱藏的生物學信息和知識。生物信息學也因此深入到了生命科學的各個領域，進入了快速發展期。本科專業類教學質量國家標準（2018版）已將生物信息學納入生物技術專業的專業核心課程體系。凸顯了生物信息學教育的重要性。生物信息學課程具有交叉性、前沿性、實踐性和新穎性等特點，本科生修讀該課程需要較扎實的生物學、數學和計算機基礎知識。往年的教學經驗顯示學生對該課程的學習效果和學習興趣仍有待提高。充分利用便捷的網絡設施開展網絡教學，可能會有效提高學生對生物信息學課程的學習興趣，進而改善教學效果。下面以內蒙古科技大學生物技術專業的生物信息學課程教學為例，探討生物信息學課程的網絡教學方式。

一、網絡教學方式的選擇

筆者所在學校生物信息學課程一直采用傳統的課堂教學模式，通過課堂講授和多媒體投影演示相結合的方式完成教學內容。網絡教學的實施是課堂教學的重要補充，也可以作為自然災害、疫情疾病發生造成停課的情況下，課堂教學的替代措施。如何將生物信息學課程移到網上，并保證教學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。在線授課包括實時和非實時兩種方式。考慮到學生每天有多門課程需要通過實體課堂或網絡教學形式完成，為避免與授課時間得沖突，擬采用在線實時授課方式。其次，選擇穩定的網絡教學平臺。內蒙古科技大學網絡綜合平臺、釘釘、騰訊會議、雨課堂、華為welink、ZOOM、企業微信等平臺均可實現與學生的實時教學互動。目前，各種教育培訓機構和全國大、中、小學學生都經常使用網絡平臺進行教學活動，對網絡平臺的穩定性和承載能力等提出了較高的要求，通過測試釘釘平臺進行實時網絡授課的穩定性較好，且兼有直播和會議室等多重功能。另外，在使用釘釘進行直播過程中通過使用連麥功能，可以較好的實現師生的課中互動。因此，擬選擇釘釘平臺進行實時網絡授課。此外，內蒙古科技大學網絡綜合平臺提供了教師上傳教案、課件、視頻材料、練習題等資料和學生上傳課堂筆記、課后作業等資料的友好界面。考慮到學生和教師資料的安全性，以及與實體課堂教學資料的共享優勢，擬使用該平臺完成教學資料的共享和學生筆記、作業的批改。

二、教學方案的制定

制定合理的教學方案是達到良好網絡教學效果的前提。本學期的生物信息學課程共40學時，授課學生68人，涉及八章教學內容：第1章-生物信息學引論、第2章-生物信息學資源、第3章-序列分析與序列比對、第4章-系統發生分析、第5章-基因組信息學、第6章-基因芯片數據分析、第7章-轉錄組信息學、第8章-系統生物學。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。通過對前面幾章內容的學習，學生已具備一定的生物信息學基礎，將涉及較多數理推導內容的序列比對和系統發生分析章節放置到教學周期的后半程講解，能夠提高學生對相關知識的接受能力，且不易造成學生對該課程的畏懼感。為促進與學生的互動，每次課結束前預留十分鐘時間，通過釘釘會議室功能與學生共同探討課堂中講授的難點和熱點問題。

通過網絡平臺的屏幕共享功能可以充分演示GenBank、ENA、DDBJ、Ensembl、UCSC等常用數據庫的使用，以及常見的基因組信息分析工具的使用。芯片數據和轉錄組數據的分析和處理需要在部署Linux系統的服務器上進行練習，為解決這一難題，擬購買一定容量的云服務器，并完成相關環境的部署，方便學生遠程登錄完成相關訓練。另外，中國大學MOOC平臺有山東大學開設的“生物信息”國家精品課和華中農業大學開設的“生物信息”網絡課程，教學內容與我校的生物信息學課程有較大的重合度，將要求學生在課前搜集該精品課的教學資料，并收看相關教學視頻，進一步促進教學效果的提升。

三、教學效果的評判

通過三個星期（12個教學時）的教學過程，已形成一套較為成熟的網絡實時教學模式。為保證學生的出勤率，除使用釘釘直播的收看率反饋表進行考勤外，要求每位同學在課后通過內蒙古科技大學綜合教務平臺提交課堂筆記，進一步強化了學生的課堂參與深度。統計結果顯示，課堂出勤率均在98%以上。針對生物信息學前三周的教學效果等內容，發起了一項問卷調查，學生參與度：95.6%，分值區間：0～10分。調查結果顯示全部學生認為生物技術專業開設該課程很合理（平均得分9.34）;對課程的教學內容設置很滿意（平均得分9.37）;對“釘釘+內蒙古科技大學網絡綜合平臺”的線上教學方式（平均得分9.17）和教學效果（9.26分）很滿意。另外，學生一致認為通過線上教學開展生物信息學課程有明顯的教學優勢（平均得分8.89）。在問卷調查的意見一欄很多學生肯定了在線教學可直觀演示生物信息學數據庫和軟件的使用的優勢，以及針對不懂的內容可進行教學視頻回放的優勢。

盡管實時在線教學不能完全替代課堂教學，但通過生物技術專業的生物學信息學網絡教學的教學內容、方式、效果等的調查，可以發現實時在線教學可以達到令學生滿意的教學效果，彌補了課堂教學的不足，使二者相得益彰。生物信息學網絡教學達到較理想的教學效果可歸因于如下幾點：（1）任課教師針對實際情況選擇了穩定的網絡教學平臺，并及時的調整了課堂教學方案。（2）生物信息學屬工具性課程，授課環節更加注重實際應用，并進行了案例演示，增加了學生的學習積極性。例如，以COVID-2019病毒為例講解了GenBank數據庫的應用;以學生撰寫本科畢業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數據庫的使用;以研究生復試前調研導師的研究領域為例，講解了PubMed文獻數據庫的使用方法。（3）網絡教學過程中每位同學都可以通過計算機實時操作，強化了學生的課程參與度。（4）對學生的課堂筆記和課后作業及時批閱，讓學生感受到了老師對課程和學生的負責任態度。

生物信息學課程較為滿意的網絡教學效果給我們如下啟示：其一，正常的生物信息學教學過程中，如果不具備在計算機機房授課的教學條件，可針對部分章節內容，在教室進行實時網絡授課，加強學生的課程參與度。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，多數課程的網絡教學應該可以達到較為理想的效果，能夠作為課堂教學的重要補充。

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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