“系統(tǒng)生物學(xué)”在線教學(xué)探索

倪志華 張玉明 管越強(qiáng)

[摘 要]按照教育部和學(xué)校“停課不停教、停課不停學(xué)”的部署，系統(tǒng)生物學(xué)課程進(jìn)行了線上教學(xué)的嘗試。該文就系統(tǒng)生物學(xué)課程進(jìn)行過(guò)程中的具體措施進(jìn)行簡(jiǎn)要回顧。首先，通過(guò)線上溝通，及時(shí)解決學(xué)生的實(shí)際困難，了解學(xué)生的思想動(dòng)態(tài)。第二，將專業(yè)知識(shí)與思政元素結(jié)合，把疫情防控與科普搬進(jìn)線上課堂。第三，通過(guò)線上平臺(tái)對(duì)教學(xué)效果的及時(shí)檢驗(yàn)。總之，系統(tǒng)內(nèi)生物學(xué)線上教學(xué)的嘗試基本實(shí)現(xiàn)了“標(biāo)準(zhǔn)不降低、質(zhì)量不打折”的目標(biāo)。線上教學(xué)是教學(xué)改革的一部分，可以全面推進(jìn)高效的教學(xué)改革與創(chuàng)新。

[關(guān)鍵詞]系統(tǒng)生物學(xué);在線教學(xué);互動(dòng)

[中圖分類號(hào)] G642[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）48-0-03[收稿日期] 2020-09-03

教學(xué)的形式多種多樣，包括面授式教學(xué)、函授教學(xué)和線上教學(xué)。目前面對(duì)面的教學(xué)方式仍然是各級(jí)各類學(xué)校的首選。隨著教育技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，線上教學(xué)方式被越來(lái)越多的教師采納和應(yīng)用。新年伊始的新型冠狀病毒肆虐，不僅嚴(yán)重影響了人們的正常生產(chǎn)和生活，也給教育造成了巨大困難。為積極應(yīng)對(duì)新冠病毒疫情，2020年1月27日，教育部發(fā)布了《教育部關(guān)于2020年春季學(xué)期延期開(kāi)學(xué)的通知》，要求各級(jí)學(xué)校推遲2020年春季學(xué)期開(kāi)學(xué)的時(shí)間，學(xué)生在沒(méi)有學(xué)校批準(zhǔn)的情況下，不得提前返回學(xué)校。針對(duì)2020年春學(xué)期的教學(xué)，教育部于1月29日又發(fā)布了“停課不停教、停課不停學(xué)”的通知。“停課”體現(xiàn)了黨和國(guó)家對(duì)全體教師和學(xué)生生命的尊重、關(guān)懷和愛(ài)護(hù)，體現(xiàn)了人民至上、生命至上的國(guó)家現(xiàn)代化治理理念[1];“不停教”“不停學(xué)”則明確了2020年春學(xué)期教學(xué)活動(dòng)中教師和學(xué)生的任務(wù)。由于地域的隔離、延遲開(kāi)學(xué)勢(shì)必會(huì)造成“師生分離”“師校分離”“生校分離”和“生生分離”[2]。在這種特殊的教學(xué)分離狀態(tài)下，在線教學(xué)方式成為教育活動(dòng)的首選。據(jù)教育部統(tǒng)計(jì)，截止到5月8日，全國(guó)1454所高校開(kāi)展在線教學(xué)，103萬(wàn)教師在線開(kāi)出了107萬(wàn)門課程，參加在線學(xué)習(xí)的大學(xué)生共計(jì)1775萬(wàn)人[3]。

系統(tǒng)生物學(xué)是在細(xì)胞、組織、器官和生物體水平上研究結(jié)構(gòu)和功能各異的生物分子及相互作用，并通過(guò)計(jì)算生物學(xué)定量闡明和預(yù)測(cè)生物功能、表型和行為的學(xué)科[4]。本課程是河北大學(xué)生物信息學(xué)專業(yè)的專業(yè)核心課，課程涉及系統(tǒng)生物學(xué)的基本原理、計(jì)算和軟件使用等內(nèi)容，具有專業(yè)性強(qiáng)，對(duì)其他課程依賴高的特點(diǎn)。該課程的教學(xué)對(duì)象是大三年級(jí)的學(xué)生，需要學(xué)生綜合運(yùn)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和生物信息學(xué)的知識(shí)去理解課程的基本理念，解決生命科學(xué)的前沿問(wèn)題。往年的系統(tǒng)生物學(xué)教學(xué)采取用教師多媒體授課為主，分組討論為輔的形式進(jìn)行課堂教學(xué)。

為了貫徹落實(shí)教育部關(guān)于新冠肺炎期間“停課不停學(xué)”的部署要求，系統(tǒng)生物學(xué)課程采用中國(guó)大學(xué)慕課平臺(tái)[5]與QQ群實(shí)時(shí)音頻/屏幕分享相結(jié)合的在線授課方式，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、資源共享。下面將從以下三個(gè)方面總結(jié)系統(tǒng)生物學(xué)課程的教學(xué)工作。

一、師生“云端”勤互動(dòng)

與傳統(tǒng)課堂教學(xué)相比，線上教學(xué)的授課方式和理念發(fā)生翻天覆地變化。教學(xué)地點(diǎn)由傳統(tǒng)的課堂變成了各類教學(xué)平臺(tái)[6]、QQ群、微信群;交流方式由傳統(tǒng)教學(xué)的面對(duì)面交流變成了在線的視頻、語(yǔ)音或文字的交流;教學(xué)方式由傳統(tǒng)教學(xué)教師為主體的啟發(fā)式變成了學(xué)生為主體的問(wèn)題式教學(xué)。因此，需要師生通過(guò)線上互動(dòng)來(lái)提出問(wèn)題和解決問(wèn)題。為方便師生交流，在開(kāi)學(xué)前，任課教師就建好了QQ群用于課程教學(xué)過(guò)程中的師生交流。

首先，延遲返校導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法拿到教材。為此，任課教師在開(kāi)學(xué)前就在網(wǎng)上搜索了相關(guān)資料并發(fā)到教學(xué)QQ群，鼓勵(lì)大家提前預(yù)習(xí)教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)線上教育規(guī)律與特點(diǎn)，任課教師通過(guò)列提綱輔導(dǎo)和答疑的方式與學(xué)生實(shí)時(shí)互動(dòng)交流，將學(xué)習(xí)討論與交流過(guò)程通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，最大限度地克服線上“隔空”教學(xué)存在的不足。

其次，由于不能面對(duì)面授課，學(xué)生的思想動(dòng)態(tài)不能及時(shí)掌握。為此，教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷調(diào)查了解學(xué)生的興趣點(diǎn)和學(xué)習(xí)中遇到的困難。如，利用問(wèn)卷星平臺(tái)[7]了解學(xué)生的是否可以參加網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，對(duì)于系統(tǒng)生物學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容有哪些期望。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，85%的學(xué)生網(wǎng)絡(luò)流量可以滿足網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，另有15%的學(xué)生由于流量不足和其他原因無(wú)法保證學(xué)習(xí)。對(duì)于流量不足的學(xué)生，教師及時(shí)匯總上報(bào)學(xué)院和學(xué)校對(duì)其進(jìn)行流量補(bǔ)貼申請(qǐng)。調(diào)研還發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生希望系統(tǒng)生物學(xué)課程中能夠了解和學(xué)習(xí)新型冠狀病毒的相關(guān)知識(shí)。針對(duì)此問(wèn)題，教師通過(guò)授課內(nèi)容調(diào)整，將新型冠狀病毒研究的新進(jìn)展和當(dāng)前學(xué)生們能夠?qū)嶋H進(jìn)行分析操作的內(nèi)容及時(shí)補(bǔ)充到課程中。此外，任課教師還組織學(xué)有余力的學(xué)生成立興趣小組進(jìn)行數(shù)據(jù)分析實(shí)踐并在QQ群中及時(shí)公布數(shù)據(jù)分析的結(jié)果。

第三，及時(shí)掌握學(xué)生的出勤情況。任課教師上課前10分鐘就在QQ群提醒學(xué)生通過(guò)群簽到的方式進(jìn)行出勤統(tǒng)計(jì)。教師在授課過(guò)程中，使用屏幕分享講授系統(tǒng)生物學(xué)的基本原理和知識(shí)。同時(shí)，教師使用QQ軟件平臺(tái)與學(xué)生保持交流，并通過(guò)不定時(shí)地發(fā)布思考題、搶答提問(wèn)等方式鼓勵(lì)學(xué)生參與互動(dòng)，活躍線上課堂氛圍。并且，教師通過(guò)QQ群的“在線人數(shù)”顯示，關(guān)注參加屏幕分享的學(xué)生人數(shù)，保證每位同學(xué)都能高質(zhì)量完成課上學(xué)習(xí)。

第四，根據(jù)在線教學(xué)的特點(diǎn)，每節(jié)課預(yù)留學(xué)生討論和提問(wèn)時(shí)間。課堂上，對(duì)于學(xué)生提出的問(wèn)題采取教師回答、同學(xué)回答和師生一起討論三種方式進(jìn)行解答。經(jīng)與學(xué)生了解發(fā)現(xiàn)，通過(guò)同學(xué)回答和師生討論所得到的知識(shí)，學(xué)生掌握得更加牢固。此外，教師根據(jù)學(xué)生的提問(wèn)情況調(diào)整授課安排和課后作業(yè)內(nèi)容，對(duì)多數(shù)學(xué)生均有疑問(wèn)的知識(shí)進(jìn)行著重的講解和鞏固復(fù)習(xí)。

二、思政元素與生命教育融入教學(xué)內(nèi)容

教育部號(hào)召教師強(qiáng)化愛(ài)國(guó)主義教育，堅(jiān)持立德樹(shù)人，為國(guó)家培養(yǎng)理想信念堅(jiān)定、專業(yè)知識(shí)過(guò)硬的高素質(zhì)人才。

系統(tǒng)生物學(xué)是研究生物系統(tǒng)的成分構(gòu)成（如核酸、蛋白質(zhì)、脂類等），以及在特定條件下這些組分間的相互關(guān)系的學(xué)科。生物系統(tǒng)自然也包括人類自身等微觀生物。因此，在教學(xué)過(guò)程中除了介紹課程的專業(yè)知識(shí)外，結(jié)合系統(tǒng)生物學(xué)的發(fā)展過(guò)程這一教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行詳細(xì)介紹，使學(xué)生在了解專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，又明確今后專業(yè)發(fā)展方向。在課程中適時(shí)加入思政教育，培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)黨愛(ài)國(guó)愛(ài)人民愛(ài)社會(huì)主義的思想情感。既能強(qiáng)化愛(ài)國(guó)主義教育引領(lǐng)，又能增強(qiáng)學(xué)生對(duì)本專業(yè)的認(rèn)同感，引導(dǎo)他們?cè)谏镝t(yī)學(xué)等領(lǐng)域?yàn)閲?guó)家、社會(huì)和人類做出貢獻(xiàn)的崇高使命感。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，穿插介紹鐘南山院士、李蘭娟院士的貢獻(xiàn)，介紹當(dāng)代醫(yī)生、學(xué)者的求真精神和奉獻(xiàn)精神。同時(shí)，號(hào)召學(xué)生結(jié)合自身生物知識(shí)，多向身邊人科學(xué)普及生物醫(yī)學(xué)常識(shí)，做一個(gè)傳播正能量的科普人。

在“生物演化和分子進(jìn)化模型構(gòu)建”章節(jié)課程教學(xué)中，除介紹生物演化的定義、研究現(xiàn)狀外，也告訴大家形形色色的物種是在演化過(guò)程中形成的，生態(tài)系統(tǒng)的每一個(gè)角色都有其存在意義。任課教師充分利用優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源，通過(guò)視頻、圖片等多媒體方式加深學(xué)生對(duì)生物演化的了解，告訴大家物種沒(méi)有高級(jí)和低級(jí)的分別，人類只是生物圈的普通一員，要保護(hù)野生動(dòng)物，要對(duì)自然抱有敬畏之心和欣賞之心。

系統(tǒng)生物學(xué)是一門通過(guò)數(shù)學(xué)模型來(lái)定量描述和預(yù)測(cè)生物功能、表型和行為的科學(xué)。課堂教學(xué)過(guò)程中，任課教師發(fā)揮自身生物信息學(xué)科研優(yōu)勢(shì)，注重科教融合，鼓勵(lì)學(xué)生去質(zhì)疑問(wèn)題，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲兴季S。號(hào)召大家不傳謠、不信謠，利用自己所學(xué)知識(shí)去分析和闡述問(wèn)題。學(xué)生主動(dòng)形成興趣小組，閱讀專業(yè)學(xué)術(shù)期刊文章。極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生相信科學(xué)、相信數(shù)據(jù)和不“人云亦云”的科學(xué)思維。

三、教學(xué)效果在線及時(shí)檢驗(yàn)

教學(xué)質(zhì)量是線上教學(xué)活動(dòng)的關(guān)鍵指標(biāo)[8]。線上“隔空”教學(xué)具有對(duì)學(xué)生監(jiān)管能力弱、教學(xué)效果評(píng)估困難的缺點(diǎn)。為了解決這一問(wèn)題，任課教師以多種方式廣泛參與學(xué)生線上學(xué)習(xí)指導(dǎo)、答疑，了解掌握學(xué)生的實(shí)際需求，分析研究存在的突出問(wèn)題，加深線上教育規(guī)律與特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，并且注重對(duì)教學(xué)效果的及時(shí)檢驗(yàn)。為保證教學(xué)效果，我們采用課程的滿意度和作業(yè)情況作為指標(biāo)對(duì)課程的教學(xué)進(jìn)行跟蹤與調(diào)整。

首先，借助網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，利用“問(wèn)卷星”平臺(tái)、“QQ公告”“QQ群作業(yè)”等方式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行追蹤，逐一排查學(xué)生線上學(xué)習(xí)條件上存在的實(shí)際困難和需要改進(jìn)的教學(xué)問(wèn)題。例如，通過(guò)“問(wèn)卷星”方式發(fā)布網(wǎng)頁(yè)鏈接，調(diào)查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和對(duì)課程的建議與意見(jiàn)。由于網(wǎng)絡(luò)調(diào)查不需要透露姓名，學(xué)生沒(méi)有壓力和顧慮，能夠真實(shí)地反映教學(xué)效果和存在的問(wèn)題。線上調(diào)查結(jié)果顯示，96.5%（55/57）的學(xué)生對(duì)系統(tǒng)生物學(xué)課程的教學(xué)“非常滿意”，1名學(xué)生認(rèn)為本課程“比較滿意”，1名學(xué)生認(rèn)為本課程“一般滿意”。根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，學(xué)生普遍關(guān)心的問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題，教師對(duì)相關(guān)章節(jié)教學(xué)內(nèi)容做出調(diào)整。

其次，通過(guò)QQ群布置群作業(yè)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)。QQ群作業(yè)可以方便遠(yuǎn)程批改，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生短板。因此，教師可根據(jù)作業(yè)情況“反饋調(diào)整”課程進(jìn)度，總結(jié)線上教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)與不足，有針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)調(diào)整。從QQ群作業(yè)的提交情況看所有學(xué)生都能夠完成作業(yè)，其中93%（53/57）的學(xué)生能夠及時(shí)提交課程作業(yè)，其余4名學(xué)生則因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)等原因?qū)е伦鳂I(yè)提交晚于規(guī)定時(shí)間。從作業(yè)的完成質(zhì)量看，98.2%（56/57）的學(xué)生能夠很好地掌握課上的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并能夠?qū)χR(shí)進(jìn)行綜合歸納。總之，作業(yè)完成情況的結(jié)果顯示，達(dá)到了系統(tǒng)生物學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)。

四、結(jié)語(yǔ)

線上教學(xué)突破了受眾的限制，不受時(shí)空限制，能夠高效、便捷、實(shí)時(shí)互動(dòng)是師生角色的全新變革，同時(shí)也客觀上推動(dòng)了線上教學(xué)的大發(fā)展。就系統(tǒng)生物學(xué)課程而言，通過(guò)在線教學(xué)，師生在足不出戶的情況下順利完成了既定的教學(xué)計(jì)劃。雖然線上教學(xué)過(guò)程中可能還有存在這樣那樣的問(wèn)題，如網(wǎng)絡(luò)擁堵、學(xué)生的肢體和表情語(yǔ)言無(wú)法被關(guān)注到等，線上教學(xué)無(wú)疑是我們一線教師以實(shí)際行動(dòng)踐行“停課不停教、停課不停學(xué)”的要求的最好方法。要實(shí)現(xiàn)教學(xué)“標(biāo)準(zhǔn)不降低、質(zhì)量不打折”的目標(biāo)還需要教師設(shè)計(jì)好課程的講授方法，加強(qiáng)師生互動(dòng)。

總之，線上教學(xué)正在改變教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)“應(yīng)急式”的線上教學(xué)成為“常態(tài)化”教學(xué)的一個(gè)組成部分，是深化高校教學(xué)改革、實(shí)現(xiàn)內(nèi)涵式發(fā)展、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量需要思考的重大問(wèn)題[9]。同時(shí)，線上教學(xué)也促進(jìn)了信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，進(jìn)而全面推進(jìn)教學(xué)改革與創(chuàng)新。

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