“計算生物化學”全英文本科生課程建設的探索

［摘 要］ 全英文課程建設是提高學生國際視野、增強學生國際競爭力的重要舉措。結合國家發展需求與人才培養方針，針對“計算生物化學”全英文課程建設中存在的問題與難點，提出針對全英文課程建設的建議，包括適當使用雙語教學，加強學生對專業英文術語的接受程度；精心挑選英文教材，每章內容由淺入深，層次分明；設計有利于英文交流的課堂內容和提問方式；本碩貫通，增加留學生比例，營造英語環境；考核方式適當傾斜，鼓勵學生以全英文方式完成考核。基于此，達到提高全英文課程水平、增強學生國際競爭力和開闊學生國際視野的課程目標。

［關鍵詞］ 全英文課程建設；計算生物化學；留學生

［基金項目］ 2022年度華中農業大學本科生全英文課程建設項目“計算生物化學——全英文授課示范課程”（QYW202134）

［作者簡介］ 劉 凌（1984—），女，湖北隨州人，碩士，華中農業大學信息學院本科教學秘書，主要從事教學運行與管理研究；王曉聰（1985—），男，湖北襄陽人，博士，華中農業大學信息學院講師，主要從事計算生物化學研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）52-0101-04 ［收稿日期］ 2023-10-19

一、課程簡介

計算生物化學是將計算機科學與生物化學相結合的學科，旨在通過構建模型的方法研究生物分子的結構、功能和相互作用。該領域包含多個方向，包括但不限于蛋白質結構預測、生物分子的動力學模擬、藥物設計、分子力學力場參數開發、分子模型和模擬軟件的開發等。

隨著近年來計算硬件性能的快速發展，尤其是計算顯卡在分子模型和模擬領域的廣泛應用，計算生物化學研究的硬件門檻迅速降低。同時，AlphaFold的問世為蛋白結構預測提供了一個廣泛認可的解決途徑，大大擴展了計算生物化學的應用場景，并受到相關領域科研人員的高度重視。

計算生物化學的研究方法已經被應用到生物化學研究的各個領域，與這些領域的融合與促進逐步加深。例如，蛋白結構的預測，從蛋白質的氨基酸序列出發，使用人工智能工具完成對蛋白三級結構的預測，極大地推動生物化學領域的研究，使得過去缺乏蛋白三維結構而無法進行的理論研究得以開展；在藥物設計中，使用大規模計算集群，對潛在的藥物分子進行篩選，獲得針對靶點的藥物分子的特性，為藥物設計提供理論的指導；在生物分子的可視化中，生物分子的3D模型為更加形象和準確地了解分子結構提供了強有力的工具，尤其是虛擬仿真技術的開發，為沉浸式觀察生物分子提供了平臺。

農林院校擁有較多的以生物為研究對象的學科和研究，計算生物化學已經成為必備的研究手段之一。大部分從事研究工作的研究生具有較好的生物學背景，但是卻缺乏計算方向的相關知識和經驗。為加強學生（尤其是本科生）的計算生物化學背景，提高其在后續研究工作中的競爭力，學院從2018年開始開設“計算生物化學”課程。“計算生物化學”從生物分子結構出發，講解如何從模型角度理解分子結構；從經典分子力學力場出發，介紹分子模型如何存在于計算中；通過Verlet算法講解分子動力學模擬的原理；以MM-GBSA方法講解生物分子的相互作用能的計算。同時，設置動手實驗環節，讓學生從熟悉Linux操作系統開始，完成同源建模和分子動力學模擬的實驗，并對模擬中所得的結構進行分析，增強學生的實際操作能力，加深其對理論學習的理解。作為一門前沿的交叉學科，其覆蓋的內容廣、概念多、難度大，給授課者提出了高要求，需要結合選課學生的背景做好課程設計，在授課過程中將復雜問題簡單化、抽象問題直觀化，理論知識的講解更要做到深入淺出。

二、課程全英文開設背景

推動高等教育國際化、培養具有全球視野和勝任力的創新型人才是黨的十九大報告和全國教育大會中對我國教育事業的重要部署［1］。如今全球形勢復雜多變，我國亟須培養高素質的國際化人才來維護世界的和平穩定。通曉國際規則、尊重多元文化、搭建溝通橋梁、占領創新制高點等，是國際化人才必須具備的能力，也是我國大國擔當的具體體現與有效的載體，能夠更好地推動國際經濟新秩序建設，并與其他國家開展國際合作［2］。因此，很多高校和一流專業正在開展全英文教學的專業和課程建設，以培養更多的國際化人才。我國高校學生普遍存在英語讀寫能力和專業英語交流溝通能力方面的欠缺，使得他們在參加國際會議、與國際專家交流或參與國際競賽和項目等方面存在溝通障礙。因此，為了適應學科與專業需求及發展的要求，在本科階段開設全英文課程，全面提升學生的國際競爭力勢在必行。與此同時，隨著2013年“一帶一路”倡議的提出，我國開始積極與“一帶一路”國家共建合作伙伴關系，共同打造政治互信、經濟融合、文化包容的利益共同體、命運共同體和責任共同體，促進我國與共建國家經濟的共同發展。在此背景下，越來越多的共建國家的學生在國家的資助下選擇到我國留學，留學生教育逐漸成為高校人才培養的重要組成部分。

三、課程建設目標

“計算生物化學”的全英文課程以講授經典分子力學的基礎理論知識、培養學生分子模型構建的動手能力，以及提高學生專業英語的聽說讀寫能力為目標，以英文教學、上機實驗、研討報告為主要教學手段，融英語教學、學科知識傳授和能力培養于一體，在實現計算生物化學的學科教學目標外，同時完成以下全英文的教學目標。

（一）培養學生的國際視野

在全球深度一體化的今天，具有國際化視野已經成為我國高校學生必備的素質之一。全英文課程有利于培養學生的國際意識、跨文化溝通能力和全球競爭力，使其具備在全球范圍內工作和交流的能力，同時具有用國際視角分析問題的能力，開闊學生在計算生物化學相關領域的思維寬度。

（二）鍛煉學生使用英語交流的能力

使用英語交流是進行國際交流的基礎，學生不僅需要能夠熟練地使用英語介紹自己的工作和表達自己的觀點，還需要掌握扎實的學科知識和專業術語，能夠在國際會議和各種國際交流機會中得體地進行工作匯報。我國高校學生英語普遍存在讀寫能力較強但聽說能力欠缺的問題。這與平時的鍛煉機會較少、沒有語言環境等因素不無關系。部分畢業后留學深造的學生，也常常受到語言表達能力欠缺所帶來的制約，影響研究的進展與科研成果的產出。

（三）提升學生的國際競爭力

當今世界無論是經濟還是政治都處于高度全球化的時代，也就要求我國的高等教育為培養具有國際競爭力的人才服務。本科階段是我國高校培養人才的國際競爭力的絕佳時期，將教學內容適當地進行全英文課程適配，并融入國際化背景，可以提升學生國際化意識，幫助學生用國際化思維思考問題，同時為提升國際競爭力提供教學環境。

四、課程建設過程中存在的問題

（一）教師單向全英文輸出給學生造成畏難情緒

筆者所在學校學生面對日常的英文的讀和寫尚能應對，但是，在課堂上有限的時間內，快速地完成從聽到理解的過程會有較大的難度。同時，課程中會遇到平常較少接觸到的計算生物化學的專業術語，這會導致學生理解困難。在新鮮感消失后，聽課過程中的迷茫，以及對內容無法理解后的氣餒，都會導致學生產生畏難情緒，而選擇退課。另外，很多計算生物化學和分子力學方面的原版教材都有上千頁，雖然內容詳盡，覆蓋的知識面全，是很好的參考教材，但是對于沒有較多英文閱讀經驗的本科生來說難度仍然較大，且容易引起學習過程中的疲勞感，加重畏難情緒。因此，全英文課程如果仍采用傳統的講授模式，由教師單向輸出，則很難取得理想的學習效果。

（二）學生英文水平參差不齊增加授課難度

筆者所在學院將“計算生物化學”課程開設在大二下學期，達到英語四級水平的學生占到一定比例，但是，達到英語六級水平的學生較少。以2023年春季學期的授課班級為例，共有35名學生接受問卷調查，全部達到英語四級的水平，而達到英語六級水平的學生僅為10名，不足30%。英語水平的參差不齊也導致授課過程中，學生在接受和理解內容上的步調不一致（表1），給授課過程帶來了一定難度。同時，英語四、六級的測試通常不涉及專業術語，因此，學生接觸到專業術語時，對于新詞匯的接受和理解程度不盡相同，部分學生英語能力強，通過PPT中的內容展示和教師的口語述說能夠快速地掌握并記住新的專業術語，不會給后續的內容理解造成困難；還有很多學生無法達到這一水平，很容易在理解專業術語時產生困難，影響后續的教學。

（三）學生英文交流互動的意愿不高

在正常的授課教學過程中，師生的交流互動是教學過程中重要的一環，是授課教師現場掌握教學效果的重要方法，是學生反饋理解程度的重要途徑，也是加深學生對課堂內容理解和記憶的重要手段。然而，相比起母語（漢語）交流的課堂，全英文的課堂學生交流互動的意愿相對較低。這與學生所處的語言環境密切相關，在沒有全天候的英文語言環境中，學生很少有機會用英文表達自己。即使需要用英文表達，也通常是先用母語想好意思，再將想表達的意思翻譯成英文，這個過程需要一定時間，不適合在具有規定時限的課堂上進行。這也就造成了全英文課堂中的互動意愿較低，有時甚至沒有。即使學生能夠回答授課教師的問題或者有問題想要提問，受限于英文表達的障礙，回答問題和提問的意愿都較低，給教學帶來了交流上的困難，影響教學效果。

五、課程建設過程中的措施

（一）適當地使用雙語進行教學

在教學過程中，不執著于全英文的“全”。筆者在2023年春季學期的授課過程中，首先用英文講授一遍課程內容，根據學生的反應和接受程度，適時地再用中文將重點部分，尤其是專業術語部分，仔細介紹一遍，并給學生短暫的時間與之前的英文講解進行對比和消化；然后，再用英文將內容的核心部分強調一遍，加深學生對英文內容的印象。兩遍講解中的中文部分可以消除學生的畏難情緒，讓學生在一開始能夠跟上學習的進度，理解講授內容。隨著課程的進行和深入，當學生適應全英文授課模式時，逐步減少中文講解的比例。全英文課程應該因地制宜，適度地使用中文講解，不應執著于“全”而犧牲教學效果。

（二）精心挑選全英文課程教材

全英文課程所采用的全英文教材應當適合學生。這就要求教材的語言應當適合初學者，生僻詞較少，句式層次較少，易于理解。同時，教材作為學生學習過程中的參考書，也應具備知識面全、覆蓋廣的特點。因此，需要在專業書籍中精心挑選，每個章節既要有針對入門者淺顯易懂的理論介紹和講解，所需的閱讀能力不能過高，內容易于學生課前預習與課后復習；也要有深入講解的內容，能夠覆蓋較多的內容，為學有余力的同學提供更多的學習空間。由淺入深的教材有利于學生掌握知識點，同時提升學生閱讀英文書籍和文獻的能力。

（三）精心設計課堂內容，有利于學生用英文交流

學生在課堂中用英文回答問題較為困難，既要思考，也要在短時間內組織語言，難度較大。針對這一客觀困難，筆者在每堂課開始時，將與本課堂內容相關問題提前提出，置于PPT中。學生提前獲得問題，在聽課的過程中，可以邊接受知識，邊組織語言。這樣的安排既能夠以問題為導向，幫助學生將注意力集中在課堂上，也能夠給學生充足的時間思考問題和組織語言。筆者在課堂上實施該舉措后，回答問題的學生明顯變多。將回答問題放在某一段知識點講解完成后，回答問題環節就可以作為對該段知識點的總結，同時，通過回答問題的方式調動課堂氣氛，一舉兩得。

（四）課程本碩貫通，引入留學生

專業課程，尤其是同時適合本科生和研究生的專業課程，在進行全英文課程建設時，可以進行本碩貫通。本碩貫通后，借助近年來越來越多的留學生來我國留學的趨勢，可以增加課堂中留學生的數量。由于多數留學生的交流僅依賴英語，可以增加課堂內外英語交流的機會和頻率。同時，留學生更加積極回答問題和自我表現，可以更好地調動課堂氣氛。留學生加入課堂，使得英語自然而然成為交流的第一選擇，而不是因為全英文課程建設而成為交流的方式，減少了學生在交流中的思想阻礙。

（五）考核方式向全英文傾斜

筆者在“計算生物化學”課程中采用課程報告和小組報告的形式對課程進行考核。對于本科生，使用全英文完成課程報告具有一定難度。如果要求所有學生都用全英文完成課程報告，會降低課程考核的質量，不利于課程的持續和改進。應當從實際出發，給予用英文完成報告的同學一定的獎勵，例如，在報告的分數上給予5%的加分。同時，對課堂中表現積極的同學給予一定的平時成績的加分。這一措施需要在課程的一開始就告知學生，讓學生有充足的準備時間。

結語

結合學生的實際情況，開展全英文課程建設，能夠在本科教育階段起到拓寬學生國際視野、提升學生的國際競爭力、提高學生英文交流的水平的作用。通過完成“計算生物化學”課程的全英文課程建設，學生能夠在學習計算生物化學知識的同時，提高英文的交流能力和國際思維能力。

參考文獻

［1］蔣鵬.“一帶一路”背景下河南省高等教育國際化政策優化研究：以《推進共建“一帶一路”教育行動計劃》為例［D］.貴陽：貴州大學，2021.

［2］張惠瑤.“雙一流”大學建設背景下高校國際化發展路徑研究［D］.南京：南京航空航天大學，2021.

Exploration of Teaching Computational Biochemistry in English to Undergraduate Students

LIU Ling， WANG Xiao-cong

（College of Informatics， Huazhong Agricultural University， Wuhan， Hubei 430070， China）

Abstract： Teaching a course in English is an important way of improving international perspectives and strengthening the abilities to participate in international competitions for students. Under the current national development and talent training policy， the present study analyzed the issues and difficulties in teaching Computational Biochemistry course in English and raised the following suggestions： teaching in both English and Chinese， which could improve the understandings of the professional English terminology; choosing suitable textbooks whose chapter is structured to progress from easy to challenging， with clear layers; designing relative contents and interactive questions in the class to promote communications in English; Conducting undergraduate-graduate continuation， allowing international graduate students to attend the class; giving extra credits for examinations in English. Based on this， these measures could help to improve the quality for teaching courses in English， strengthen students’ ability to participate in international competitions and improve their international perspectives.

Key words： teaching in English; Computational Biochemistry; international students