“生物信息學(xué)”本科課程“互聯(lián)網(wǎng)+”分段分級實(shí)踐教學(xué)模式探索

蔡月鳳 申欣

摘要黨的十九大報(bào)告中的“實(shí)現(xiàn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展”要求，應(yīng)在把握高等教育時(shí)代使命的基礎(chǔ)上，從價(jià)值、目標(biāo)、動力、路徑、精神、資源六個(gè)維度全方位推進(jìn)高等教育教學(xué)過程，多方面分析“生物信息學(xué)”本科課程線上線下混合式教學(xué)實(shí)施的可行性，在多年教學(xué)過程中積累的有效經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”分段分級式實(shí)踐教學(xué)模式，闡述線上線下混合式實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)實(shí)施過程并提出對教學(xué)反思。

關(guān)鍵詞 本科生實(shí)踐課程 “互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)模式 分級分段實(shí)踐

中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.29.030

Exploration on the Practice Teaching Mode of Internet + in Bioinformatics Undergraduate Course

CAI Yuefeng， SHEN Xin

（College of Marine Science and Fisheries， Jiangsu Ocean University， Lianyungang， Jiangsu 222005）

AbstractAccording to the requirements of "realizing theconnotative development of highereducation" in the report of the 19th National Congress of the Communist Party of China， on the basis of grasping the mission of the era of higher education， we should promote the teaching process of higher education in an all-round way from the six dimensions of value，goal， power，path，spiritand resources，andanalyzethefeasibilityoftheimplementationofonlineand offlinehybrid teaching of undergraduate course of bioinformatics in many aspects. Based on the accumulated experience in teaching process， the "Internet plus" segmented and graded practice teaching mode is constructed， and the implementation process of online and offline mixed practice is expounded.

Keywordspractical courses； Internet+ teaching mode； grading and segmentation practice

前言

“生物信息學(xué)”具有強(qiáng)烈的學(xué)科交叉性，通過綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和生物學(xué)的各種工具，對生物信息進(jìn)行獲取、加工、存儲、分配、分析和解釋等，來闡明和理解大量生物數(shù)據(jù)所包含的生物學(xué)意義。[1]它是當(dāng)今生命科學(xué)最具吸引力和重大的前沿領(lǐng)域，為生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、信息科學(xué)等專業(yè)的高素質(zhì)人才開闊了更廣闊的發(fā)展天地。

黨的十九大報(bào)告中的“實(shí)現(xiàn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展”要求，應(yīng)在把握高等教育時(shí)代使命的基礎(chǔ)上，從價(jià)值、目標(biāo)、動力、路徑、精神、資源六個(gè)維度全方位推進(jìn)高等教育教學(xué)過程。[2]目前，“生物信息學(xué)”課程在許多高校本科生物類專業(yè)中開設(shè)。[3-5]不同于研究生教育階段的課程要求，[6]面向本科生開設(shè)該課程的高層次教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生在邏輯思維能力、抽象思維能力以及分析問題與解決問題的能力方面受到初步訓(xùn)練；使學(xué)生掌握基本生物信息學(xué)的分析方法；培養(yǎng)并幫助學(xué)生增強(qiáng)愛國主義觀念并建立辯證唯物主義世界觀、科學(xué)素質(zhì)和科學(xué)思維方法。[7]

然而，結(jié)合筆者多年教學(xué)實(shí)踐和分析其他高校教師的教學(xué)實(shí)踐論文，“生物信息學(xué)”本科課程學(xué)習(xí)中普遍存在以下幾個(gè)問題：概念性的知識點(diǎn)太難，沒有記憶點(diǎn)；多媒體課件中展示的實(shí)操分析步驟是片段化的，重要環(huán)節(jié)模糊；課上講的操作分析很快就會忘了；部分綜合性的訓(xùn)練內(nèi)容操作一遍后還是不會；學(xué)完課程后，遇問題仍然不會著手去做分析解決。究其原因，主要是由于國內(nèi)“生物信息學(xué)”本科課程教學(xué)基本以講授為主，缺少與學(xué)科本身交叉前沿性和實(shí)踐性特點(diǎn)相結(jié)合的教學(xué)方法，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，變成簡單的重復(fù)老師的實(shí)踐演練操作，失去獨(dú)立思考的能力。

為此，本文將更適宜的“互聯(lián)網(wǎng)+”分段分級式實(shí)踐教學(xué)模式[8]應(yīng)用于“生物信息學(xué)”本科課程的教學(xué)實(shí)踐中，結(jié)合課程本身特點(diǎn)，歸納出一套教學(xué)方法。

1“生物信息學(xué)”課程實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)模式的可行性分析

1.1課程分析

“生物信息學(xué)”課程的操作步驟多，細(xì)節(jié)也多，且每一個(gè)操作終端（學(xué)生電腦）可能會遇到特異性問題，需要學(xué)生在操作學(xué)習(xí)中認(rèn)真完成。對偶發(fā)問題的解決是否及時(shí)，直接影響整個(gè)實(shí)操過程和結(jié)果的正確性。在課堂教學(xué)中，教師“手把手”教學(xué)模式顯然不適合。

據(jù)課程前期教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生認(rèn)為線上教學(xué)模式下，特別是對于需要實(shí)操時(shí)，可清晰看到教師的每步操作。但是也有學(xué)生反映，全線上教學(xué)的話，學(xué)生與教師之間對操作難點(diǎn)溝通不及時(shí)，教師無法直接通過學(xué)生終端的實(shí)際情況適宜調(diào)整和及時(shí)解決問題，學(xué)生也礙于線上溝通不方便，不能及時(shí)地向教師反饋問題等。

1.2學(xué)情分析

“生物信息學(xué)”本科課程授課對象一般為生物類專業(yè)高年級（大三或大四）學(xué)生，具有良好的生物學(xué)專業(yè)背景，知識素養(yǎng)良好。高年級本科學(xué)生具有好學(xué)、好思、好問的特質(zhì)，在學(xué)習(xí)中做到觀察、思考、實(shí)踐和領(lǐng)悟的辯證統(tǒng)一，注重問題的提出、猜疑和解疑的過程。

生物信息資源正被廣泛用到社會生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，正確認(rèn)識和分析運(yùn)用它來解決科學(xué)問題，甚至民生問題，已成為全民關(guān)注的熱點(diǎn)問題。因此，在學(xué)習(xí)科學(xué)知識的基礎(chǔ)上，結(jié)合時(shí)代發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識生信分析技術(shù)和培育學(xué)生的開放共享、辯證統(tǒng)一、知行合一的時(shí)代精神，提升學(xué)生的社會責(zé)任感、歷史使命感和人文精神。

1.3教學(xué)設(shè)備分析

通過本課程受教學(xué)生群體調(diào)查顯示，現(xiàn)階段學(xué)生均具有手提電腦或?qū)W習(xí)PAD，且本校的教室區(qū)域全覆蓋校園無線網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生和學(xué)校教室的設(shè)備狀況足以保障“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)的實(shí)施。

1.4教學(xué)資源分析

“生物信息學(xué)”本科課程為高年級生物類專業(yè)必修課程，教學(xué)大綱要求學(xué)生重視實(shí)踐操作動手能力的培養(yǎng)，目前本課程的實(shí)踐操作內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配見表1。

在中國慕課、騰訊課堂等線上學(xué)習(xí)平臺上都有“生物信息學(xué)”課程相關(guān)資源。但都不具針對性，缺少必要的師生互動，不適合整體的班級學(xué)生自學(xué)。因此，“互聯(lián)網(wǎng)+”分段分級式線上線下混合式實(shí)踐教學(xué)模式更利于學(xué)生學(xué)習(xí)課程的實(shí)踐內(nèi)容。

2“互聯(lián)網(wǎng)+”分段分級式實(shí)踐教學(xué)模式構(gòu)建

在“生物信息學(xué)”本科課程中充分運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)資源，進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)，將課程中的重點(diǎn)難點(diǎn)的概念性知識點(diǎn)和部分創(chuàng)新性和綜合性的實(shí)踐訓(xùn)練內(nèi)容，從線下課堂單一的講授示范的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變成線上的實(shí)操過程錄屏+教師講解+分級實(shí)操演練+分級答疑的“互聯(lián)網(wǎng)+”分段分級式實(shí)踐教學(xué)模式。該模式下，課堂實(shí)踐操作教學(xué)可以分為三個(gè)級別：學(xué)生互助組實(shí)操、學(xué)生助教式實(shí)操和教師輔教式實(shí)操，將課程不同難度系數(shù)的實(shí)操訓(xùn)練分級分類，再分階段進(jìn)行，對實(shí)操水平不同的學(xué)生提出不同級別的要求，組成互助實(shí)操小組，以團(tuán)隊(duì)的形式分工協(xié)作，充分尊重學(xué)生和調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升課堂教學(xué)的質(zhì)量。

2.1“互聯(lián)網(wǎng)+”實(shí)操互助組

將班級學(xué)生按照不同的方式進(jìn)行劃分小組，除去常規(guī)的按照班級名單順序和宿舍成員成組的劃分辦法外，建議采用學(xué)生自行組隊(duì)，讓小組成員間相互青睞，一定程度上提升了實(shí)踐練習(xí)的積極性。分組后，課堂實(shí)操練習(xí)和團(tuán)隊(duì)綜合性實(shí)操訓(xùn)練時(shí)，小組內(nèi)成員先進(jìn)行組內(nèi)互助，解決問題；對于小組內(nèi)無法解決的問題，由小組負(fù)責(zé)人將問題進(jìn)行匯總，并轉(zhuǎn)交給學(xué)生助教。

2.2“互聯(lián)網(wǎng)+”實(shí)操學(xué)生助教模式構(gòu)建

學(xué)生助教由教師指定，或者讓學(xué)習(xí)委員或課代表直接擔(dān)任。課程開始前，教師應(yīng)就課程實(shí)操內(nèi)容對其進(jìn)行課前實(shí)操培訓(xùn)，這里可以是一對一的模式。在課程的實(shí)操教學(xué)中，助教學(xué)生直接對接互助小組負(fù)責(zé)人，先去解決一般問題，對于無法解決的問題，再交給教師處理。

實(shí)操訓(xùn)練內(nèi)容按照“普遍性問題、重點(diǎn)問題、難點(diǎn)問題”對實(shí)操問題進(jìn)行分類，對于存在的共性問題，教師需要提前將其操作視頻化，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)訓(xùn)練。

2.3“互聯(lián)網(wǎng)+”分段分級式實(shí)踐教學(xué)模式構(gòu)建

3“互聯(lián)網(wǎng)+”分段分級式實(shí)踐教學(xué)實(shí)踐過程

3.1課堂教學(xué)

教師提前整理每一章節(jié)的課程內(nèi)容，將課堂講解、個(gè)人訓(xùn)練、小組互助訓(xùn)練的相應(yīng)內(nèi)容提前向?qū)W生安排，盡量將需要集中講解的概念性、基礎(chǔ)性的知識點(diǎn)集中講解，講解做到簡潔明了。講解完成后，明確布置相應(yīng)實(shí)操訓(xùn)練的內(nèi)容。

3.2觀看實(shí)操錄屏

通過“錄屏+實(shí)操”的方式進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練的教學(xué)，比如進(jìn)行15min觀看視頻錄播，再進(jìn)行30min的實(shí)操訓(xùn)練。在學(xué)生觀看教師的錄屏內(nèi)容時(shí)，教師一定要結(jié)合必要步驟的講解，提升學(xué)生觀看視頻的有效性。

針對重點(diǎn)問題和難點(diǎn)問題，可添加必要的課堂互動，教師可以給學(xué)生就一個(gè)實(shí)操問題提供多條解決途徑，再在下一個(gè)重點(diǎn)問題處設(shè)置提問，啟發(fā)學(xué)生擴(kuò)展操作思路，增加嘗試。

3.3安排實(shí)操訓(xùn)練

圍繞階段性的課程內(nèi)容，聯(lián)系當(dāng)前學(xué)科、社會研究熱點(diǎn)和學(xué)生的興趣點(diǎn)，自編部分實(shí)踐訓(xùn)練作業(yè)。讓學(xué)生在課后訓(xùn)練中，更好的掌握課程知識，體會課程的實(shí)用性，踐行知行合一。

3.4注重學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)

個(gè)體差異會嚴(yán)重影響教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效果的產(chǎn)生。學(xué)生的動手能力高低不齊，學(xué)習(xí)進(jìn)度、掌握情況就會不一致。課后，教師應(yīng)留途徑給相對困難的學(xué)生來針對性的答疑解惑。針對互助小組團(tuán)隊(duì)完成的訓(xùn)練內(nèi)容，需要給學(xué)生提供提交分析結(jié)果的途徑，匯報(bào)或PPT展示等，監(jiān)測學(xué)生對于實(shí)操訓(xùn)練的掌握程度。

4教學(xué)反思

4.1教師對教學(xué)過程的反思

（1）實(shí)操訓(xùn)練滿足教學(xué)要求即可，不宜過多，以免增加學(xué)生的課業(yè)負(fù)擔(dān)。（2）散點(diǎn)式的實(shí)操訓(xùn)練內(nèi)容適宜整合處理，改編成用以解決某一個(gè)實(shí)際分析問題，學(xué)生參與實(shí)操的積極性更大。（3）學(xué)生互助組分組過程中，教師還是需要適度干預(yù)，以免出現(xiàn)整個(gè)小組內(nèi)的學(xué)生實(shí)踐動手能力不足，延期或無法完成訓(xùn)練任務(wù)的現(xiàn)象。（4）錄播視頻短小精悍、針對性強(qiáng)。

4.2學(xué)生對課堂實(shí)踐操作訓(xùn)練進(jìn)行的反思內(nèi)化

（1）對于課堂個(gè)人操作訓(xùn)練部分內(nèi)容，學(xué)生需要自主操作，反芻教師的實(shí)操錄屏內(nèi)容，達(dá)到融會貫通，解決相關(guān)問題的能力。（2）遇到進(jìn)行不下去或疑似錯誤的步驟時(shí)，不能直接忽略繼續(xù)進(jìn)行下步分析，需要積極主動的尋求解決辦法，決不能不問，這直接導(dǎo)致后續(xù)分析全盤皆錯。

5結(jié)語

實(shí)現(xiàn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展，全方位推進(jìn)高等教育教學(xué)過程，多方面分析“生物信息學(xué)”本科課程線上線下混合式教學(xué)實(shí)施的可行性，綜合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”分段分級式實(shí)踐教學(xué)模式，對于該類實(shí)踐操作性課程的線上授課依然需要高校教師錄制視頻進(jìn)行操作演練，耐心解答學(xué)生的實(shí)操問題，才能更有助于學(xué)生實(shí)踐內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

基金項(xiàng)目：江蘇海洋大學(xué)高等教育教學(xué)改革研究課題（JGX2020045）；江蘇海洋大學(xué)研究生精品課程建設(shè)課題（XJPKC2020-6）；江蘇高校一流專業(yè)（海洋科學(xué)）

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