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出版:课程教育研究杂志社
编  辑:课程教育研究杂志社
社  长:贾继贤
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我刊入选第二批学术期刊名单
期刊类别:纯教育、G4
国际标准刊号 ISSN 2095-3089
国内统一刊号 CN15-1362/G4
邮发代号:16-129
出版日期:每月25日

我刊投稿论文
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作者:王晓明 许盛宝 童维 史雪
  【摘要】随着大量数据的累积,目前生物学研究已进入大数据时代,熟练掌握生物信息学的基本方法,有助于在海量资源中挖掘信息和规律,因此生物信息学教学越来越受到高校的重视。基于学科特点和教学现状,总结目前教学过程中遇到的问题,调查可用的教学资源,设计新型的教学模式和针对性的教学方法,有助于提高生物信息学的教学质量。
  【关键词】移动教学 微课 翻转课堂 混合式教学 生物信息学
  【中图分类号】G642.3 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2017)52-0104-02
  生物信息学是20世纪80年代末随着人类基因组计划的启动而兴起的一门新的交叉学科。它以生物学研究中产生的数据为研究对象,综合运用计算机科学、统计学、数学和生物学等相关学科中的知识与方法,对研究数据进行获取、分析、加工与存储,揭示这些数据中所蕴含的生物学规律[1, 2]。近年来,随着测序技术的革新,产生了海量的基因组、转录组、蛋白组、代谢组、表观组等组学数据,以及序列和结构变异数据,生命科学研究者相应配套开发了大量的数据分析软件和数据库,有力推动了生命科学的发展。因此,开展生物信息学课程对生命科学相关专业的学生至关重要。
  为了更好地培养学生的科学素养,拓宽学生的就业方向,我国一些高等院校相继开设了生物信息学课程,有些高校还于近年设立了生物信息学专业,同时研究生的生物信息学训练也在日益加强[3]。但是由于该学科的发展日新月异,以及其交叉学科的特性,在教学过程中存在着教学大纲和学时不匹配、教材选择较困难、理论和实践教学脱节和学生重视程度不够等诸多问题[2],而这些问题在传统的教學模式中不能够很好地解决。近年来,得益于信息化的快速发展,各种类型的网络课程扩展了教学资源,增加了教师和学生间沟通的渠道,提高了有限课堂时间的教学效率,很好地弥补了传统教学模式的不足[4]。笔者根据学习及教学过程中遇到的问题,基于生物信息学的课程特点,拟探讨传统教学方法与网络平台资源有机结合的教学模式,为该课程的教学改革提供思路,并为提高教学效果提高方法和参考。
  一、传统教学模式及其存在的问题
  生物信息学是交叉学科,所涉及的基本概念广,所要求具备的基本技能多,所包含的知识更新速度快,同时注重培养学生解决相应实际问题的能力,具有明显的综合性、前沿性和应用性强等特点。在有限课时内让大部分学生理解当前生物信息学主要理论知识、熟悉各类数据库和软件的使用、掌握必要分析技能,这对于老师的讲述和学生的学习都是不小挑战。在生物信息学教学实践过程中我们发现以下四个方面的问题:
  1.课程要求和课时数不匹配
  生物信息学是近年来,应分析基因组等海量数据的迫切需求,而兴起的一门新兴交叉学科,要求学生不仅具备生物学的相关知识,而且还需具备计算机科学、数学、统计学等学科的相关知识。对于生命科学相关专业的学生,其信息科学背景知识薄弱,而且不同专业所讲述的生物学知识也不尽相同,这就要求更多的时间介绍相关基础知识。另外,生物信息学研究内容更新速度快,教学内容也需要更多的课时进行扩展和更新。但是多数专业的教学大纲中生物信息学课程的课时数非常有限,教学内容多与课时数少的矛盾非常突出。
  2.学生实际数据分析能力训练不够
  生物信息学是一门高度强调实际数据分析能力的学科,大多数学生此前没有接触过相关分析内容,尽管兴趣强烈,但是实验操作时间远远不能满足学生的需求。另外,学生毕业后不管是选择从事生物信息相关行业,还是选择在生物信息学领域继续深造,都需要具备足够的数据分析能力。教学过程中很难在有限的课时内提升实验分析强度,个性化地解决学生在实验分析中遇到的问题,帮助学生将强烈的学习兴趣转化为坚实的分析技能。
  3.教材更新速度过慢
  生物信息学研究内容更新速度快,新领域、新问题、新数据、新方法和新结论层出不穷。但是目前大部分生物信息学教材的主要讲述内容仍是基本的数据库搜索、核酸和蛋白质序列分析和序列比对等内容,而目前主要的研究内容涉及较少,例如基于序列和结构变异的群体遗传研究和全基因组关联分析研究。
  4.学生专业英语掌握不够
  生物信息学研究中绝大多数重要的数据库、软件说明、软件日志和报错信息、科研文献报道和教材等等都是英文表述。但是在教学过程中,一些数据库的说明和返回结果学生都表示理解起来很困难,自己动手查阅的主动性不够,导致教学效果大打折扣,也挫败了很多学生自主学习的主动性。
  二、 现存的网络资源
  1.微课
  微课源于美国北爱荷华大学的LeRoy A. McGrew教授,其主题和重点突出,内容短小精悍、交互性好,表现形式多样,短时间内有明确的教学目标,集中说明一个问题。微课允许学生利用碎片化的时间进行学习,提供了泛在学习的可行性,有利于培养学生的自主学习能力,是传统教学模式的有力补充[5]。目前各大高校都在提倡制作微课资源,并且公布与网络之上,可在教学过程中加以引进和应用。
  2.国家精品课程的网络资源
  国家精品课程是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程。国家精品课程资源网(http://www.jingpinke.com/)目前包括4000多门国家级精品课程,其中包括多个高校的生物信息学课程。学生可以课下利用便利的因特网和4G无线网络进行自主学习,不仅可以扩展知识面,还可以对课堂内容进行有效的复习和巩固。
  3.网络公开课
  网络公开课是指高校在网上提供课堂实录的录像,将优势教育资源呈现在全世界求知者前。目前网络公开课的资源非常丰富,不仅包括高校网站上的公开资源,例如北京大学高歌老师等主讲的生物信息学导论,还包括一些大型网站上的公开课资源,例如网易公开课、新浪公开课、MOOC网和央视网的中国公开课等等。另外,网络上也有一些国外高校的公开课程。

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