個性化習題及QQ群對生物信息學教學實踐的促進

王小蘭 汪珍春 陳瓊?cè)A

摘要：生物信息學的快速發(fā)展已經(jīng)深入到計算機、數(shù)學和生命科學等學科，因此，學生掌握生物信息學對于以探索功能為主的功能基因組學、代謝組學的研究具有重要意義。本文探討了以多媒體為教學手段、課堂教學課時不變甚至減少的情況下，通過個性化習題及QQ群的應(yīng)用來促進學生對生物信息學知識的掌握和應(yīng)用的優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：個性化習題；生物信息學；QQ群

中圖分類號：G811.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）48-0171-02

生物信息學是生物學、計算機科學和信息技術(shù)等支持的，包括存儲、組織和生物數(shù)據(jù)檢索的一個現(xiàn)代交叉學科。隨著分子生物學和信息技術(shù)的不斷突破，各種生物數(shù)據(jù)的獲得變得非常容易，但是如何對這些數(shù)據(jù)進行組織、分析和處理，并從中發(fā)掘出能用于解決生物科學問題的信息，成為目前生命科學的難點和熱點。生物信息學因此應(yīng)運而生，其本身不僅是研究現(xiàn)代生物學，也是研究其對工業(yè)、醫(yī)療等重要領(lǐng)域影響的一門實踐性學科（Bloom，2001）。

一般認為，生物信息學主要滲透到統(tǒng)計數(shù)學、計算機和生命科學，尤其是生命科學的組學領(lǐng)域（郭麗等，2014），因此在教學中，生物信息學的教學內(nèi)容往往因?qū)W生背景不同而會有不同的側(cè)重。這就需要教師根據(jù)學生的背景及知識結(jié)構(gòu)的需求來合理安排教學。本文根據(jù)近年來對生物信息學教學的經(jīng)驗，從教學方法、個性化練習題對學生上機的促進及QQ群投票功能在教學中的應(yīng)用等方面進行了總結(jié)，對如何能夠提高生命科學學院的學生學習此門課程的興趣進行了探討。

一、現(xiàn)代教學方法的利與弊

隨著計算機科技的不斷進步，教學已經(jīng)從傳統(tǒng)的板書模式進入到現(xiàn)代多媒體教學模式中。多媒體技術(shù)應(yīng)用的初衷是提高學生的參與度，滿足教學手段更民主、多元化及個性化的教學目標，其優(yōu)點為表現(xiàn)力豐富，可以通過動畫、視頻、圖像、音頻等效果將抽象難懂的問題直觀化。其次，節(jié)省了大量的板書時間，同時教師可將教學的重點、難點鏈接，以益于學生直觀地了解并進行思維拓展（張林，2011）。多媒體最明顯的一個特點就是教學容量加大，但正是這些優(yōu)勢也伴隨相應(yīng)的問題：（1）重形式而忽視教學內(nèi)容。很多學校在進行教學管理及評價時，過分關(guān)注多媒體課件的形式以及學生的感受，導致有些教師過分注重多媒體的表現(xiàn)形式而忽視了教學的主要內(nèi)容。（2）教學容量和學生的吸收量之間反差較大。由于教學內(nèi)容和容量的增大，教師并沒有根據(jù)授課對象的具體情況合理安排和講授學科內(nèi)容，而被動的成了多媒體的播放員和解說員?？傊嗝襟w教學利大于弊，因而成為教學改革和發(fā)展的必然產(chǎn)物，雖有缺點，但不能因噎廢食，需通過其他方法來克服弊端才能達到完美的教學效果。

二、個性化習題是學生實踐提高的強力推動器

生物信息學是一門實踐性非常強的學科，為了加強學生的實踐能力，教師要綜合應(yīng)用啟發(fā)式、運用式及討論式等多種教學方法來激發(fā)學生的興趣。筆者在課堂實踐中，充分發(fā)揮個性化習題的作用，將教師的科研滲入到課堂，注重理論與實踐相結(jié)合，努力提高學生解決實際問題的綜合能力。比如，在講授第五章內(nèi)容電子克隆部分，此章節(jié)目的是通過一段表達序列標簽（EST），綜合應(yīng)用Blast、序列比對、步查法等方法查找各種數(shù)據(jù)庫，通過軟件的應(yīng)用進行拼接、預(yù)測、去除內(nèi)含子等方法，最終獲得可能的全長cDNA序列并加以注釋。在以往的教學練習中，全班同學的任務(wù)一樣，難以知道學生是否真正掌握所教授的內(nèi)容，為此，筆者將學生分組，每組自行通過閱讀文獻獲得一條其感興趣的EST序列，或者利用他們的畢業(yè)論文中涉及的EST序列去進行電子克隆練習，通過這種個性化習題的隨堂練習，能顯著強化學生的計算機應(yīng)用能力和實踐能力，同時也能提高學生在教學中的積極性、主動性和創(chuàng)新性。

三、發(fā)揮QQ群的投票功能在教學練習中的作用

生物信息學是一門交叉學科，對于非生物信息學專業(yè)的生命學院的學生而言，雖然教學大綱只要求學生掌握一些基本軟件的原理及數(shù)據(jù)庫的熟練使用。但是，這需要學生具有扎實的生物化學、遺傳學、細胞學及分子生物學的基礎(chǔ)知識。比如，在講授第三章“核酸序列的分析”時，會要求學生利用已知的EST序列去Blast查找與之有同源性的基因組序列，進行序列比對，預(yù)測并利用Bioedit軟件找出此基因的啟動子、終止子和剪接點。這首先要求學生必須明確這些分子生物學的概念，否則在有限的生物信息學課堂上，會變成分子生物學或遺傳學的復習課。而課外QQ群就起到了非常重要的交流促進作用。筆者在將QQ群的功能應(yīng)用到課外教學輔助平臺的基礎(chǔ)上，充分發(fā)掘QQ群的投票及評論功能為教學所用，例如教授第三章前，將課件放到QQ群的文件中，讓學生去預(yù)習。為激發(fā)學生預(yù)習的主動性，要求學生在評論中列出對本章的主要知識點或難點，并對課件中涉及的名詞進行解釋。為進一步加強理解，對投票功能進行設(shè)置，相應(yīng)的對投票選項1、2、3、4分別設(shè)置成A、B、C、D，這樣教師可根據(jù)需要將知識點轉(zhuǎn)化成練習題，以加強學生的學習。同時，也可鼓勵學生將一些新的感興趣的話題或問題置于QQ群?？傊?，QQ群的投票功能可以成為教師與學生課下交流的一扇窗口，成為生物信息學的一種及時且重要的學習工具。

四、建議與展望

生物信息學是一門新興學科，但我國無論是在對學科的重視還是發(fā)展程度上，與國外都存在一定的差距。在美國，計算生物學國際協(xié)會教育委員會一直致力于將生物信息學整合到高中生物教材中，學生在高中即接觸生物信息學，而且高校對高中生物信息學的教學提供相應(yīng)的培訓課程和網(wǎng)上資源，生物信息學和其他分子生物學、植物學等一樣較早的深入到學生的知識體系中。而我國由于該學科產(chǎn)生的歷史較短，課程的開設(shè)集中在“985”、“211”重點院校的生物信息學專業(yè)，盡管近十年來，各大高校也意識到此學科的重要性，且課程也在逐步在開設(shè)，但由于學時短，很多教學僅限于學生掌握基本的數(shù)據(jù)庫的查詢。為使生物信息學能在普通院校的生命科學學院能很好的開展，各個高校應(yīng)建立合適的課程教學內(nèi)容。雖然近年“生物信息學”課程在各高校紛紛開設(shè)，但由于生物信息學是一門發(fā)展中的學科，它的理論及內(nèi)容尚在不斷完善與更新中（郭麗等，2014）。因此，對于教材的選擇，不能只追逐信息量充足、內(nèi)容新穎、知識選材前瞻性好的教材（楊娥等，2014）。作為普通院校的非生物信息學專業(yè)的本科生，想在較短的時間內(nèi)（36課時）很好掌握如此大信息量的知識較為困難（劉宏生等，2010）。因此，需要依據(jù)學生基礎(chǔ)及院校的人才培養(yǎng)目標和現(xiàn)今生物信息學發(fā)展的現(xiàn)狀建立合理的課程內(nèi)容體系。另外，由于缺乏合適的專業(yè)人才，生物專業(yè)的生物信息學的師資力量薄弱，無法建成高水平的教學隊伍。因此，加大生物信息學教師的培養(yǎng)力度，建成一支專業(yè)的、年齡和知識結(jié)構(gòu)合理的師資隊伍，是提高本科院校生物信息學教學的關(guān)鍵問題之一。

參考文獻：

[1]Bloom，M. Biology in silico：The bioinformatics revolution[J]. The American Biology Teacher，2001，63（6）：397-403.

[2]郭麗，趙楊，婁冬華，等.生物信息學實踐課教學改革探索[J].南京醫(yī)科大學學報（社會科學版），2014，（2）：165-167.

[3]張林，柴惠.現(xiàn)代教學手段在生物信息學教學中的應(yīng)用[J].新課程研究，2011，（219）：156-157.

[4]楊娥，徐紀茹，陳艷炯，等.醫(yī)學本科生生物信息學教學的探索與實踐[J].西北醫(yī)學教育，2014，22（5）：958-960.

[5]劉宏生，鄭方亮，艾海新，等.強化生物信息學實踐教學的探索與成果[J].生物信息學，2010，8（4）：368-377.