《生物信息學》一種新的考試方式

摘要：為適應《生物信息學》課程特點，筆者構建了生物信息學網絡考試系統。該考試系統具有試題庫容量較大、隨機自動組題、自動閱卷和人工閱卷相結合、考試時間倒計時等特點，能克服傳統考試的弊端，達到客觀公正評價學生考試成績的目的。

關鍵詞：生物信息學；考試；網絡

生物信息學（Bioinformatics）是建立在分子生物學的基礎上，隨著20世紀90年代人類基因組計劃的實施以及高通量自動化測序技術的應用而誕生的。生物信息學是以DNA和蛋白質序列等數據為核心，綜合運用高等數學、計算機科學和生物學工具，通過數據庫的建立、生物學數據的檢索、生物學數據的處理、生物學數據的利用（計算生物學）等，以達到詮釋數據中的生物學意義的目的。目前生物信息學的主要的研究方向有：序列比對、基因識別、基因重組、蛋白質結構預測、基因表達、蛋白質反應的預測，以及建立進化模型等。[1，2]生物信息學作為一門新型交叉學科，我國很多高校先后在生物科學、生物技術和基礎醫學等專業開設了生物信息學課程。此外，北京大學、清華大學和浙江大學等部分高校還在高校招生中增設了生物信息學專業。按照教學規律，生物信息學是在學生掌握生物化學、遺傳學、分子生物學以及計算機應用等相關知識的基礎上開設的。通過生物信息學課程的學習，不僅可以加深對分子生物學和基因工程等課程的理解，而且可以為進一步學習基因組學（Genomics）和蛋白質組學（Protemics）奠定基礎。[3]我校在國內較早地涉足該課程的教學工作，筆者于2007年開始在生物技術和生物科學專業本科生中開設了生物信息學課程，其中生物技術專業作為必修課程，生物科學專業列為選修課程。對本科生而言，通過該課程的學習，要求獲得如下生物信息學的知識和技能：（1）熟練掌握和使用生物信息學中的相關數據庫，包括DNA序列數據庫、蛋白質序列和結構數據庫、已測定全序列的動植物和微生物的完整基因組數據庫以及國內外文獻數據庫。（2）熟練掌握DNA和蛋白質序列的同源性比較和分析。（3）能分析DNA序列轉錄翻譯成氨基酸序列的結構和功能。（4）熟練掌握生物信息學常用的分析軟件。實際操作能力是生物信息學教學過程中需要重點培養的能力。另一方面，考試是對學生知識和能力的一種測量，它的功能是量化學生的知識和能力，以及通過考試促進學生的知識和能力的增長提高。考試是教學過程中的一個重要的環節，是檢查學生對所學知識的掌握程度、應用所學知識的綜合能力及衡量教師教學效果的主要形式，它可以督促學生全面系統地復習和鞏固所學的知識和技能，是評定學生成績的有效手段。科學、合理的考試，可以使學生明了學習的差距，自動調節學習方向，充分發揮學生學習的主觀能動性，教師亦可通過考試了解教學效果，調節和改進教學內容和教學方法，充分發揮考試的導向作用，提高教學質量。[4，5]

一、常規考試方法在生物信息學課程考試中存在的問題

常規傳統的考試方式是每位學生使用同一份完全同的試卷，在同一時間中進行考試。對于生物信息學課程來說，由于其課程的特點所限，在考試整個過程中，為了完成試卷中操作題的解答，需要使用聯網的計算機，因此，生物信息學課程常規的考試方式是每位學生發給考題完全相同的紙質試卷，學生將答案寫在紙質的考卷上，其中操作題利用聯網的計算機完成操作后將答案寫在紙質的試卷上。我們自2007年開始經過5年的教學實踐發現，常規傳統的考試方法存在一些亟待解決的問題。由于參加考試的每位學生是同一份完全相同的試卷，同時考試過程中必須使用聯網的計算機，根據考試結果中出現少量完全雷同的卷面顯示，雖然考試過程中有監考教師的嚴格監督和巡查，依然有少量的學生通過計算機聯網的及時在線信息系統，如：QQ、MSN、e-mail等，相互傳遞試題的答案并進行比對，因此，在客觀上難以徹底杜絕考試作弊現象。鑒于這種情況，迫切需要探索一種新的考試方式，克服傳統考試方式的局限性，以適應生物信息學課程的特點和需要，達到更加客觀、科學、公正地評價學生考試和課程成績的目的。

二、新的考試方法的探索——網絡考試系統的構建

為解決上述生物信息學課程考試中出現的問題，筆者構建了生物信息學網絡考試系統，以便替代傳統的考試方法（圖1）。本考試系統具有以下特點：

第一，建立較大容量的試題庫。試題庫中題型包括選擇題、判斷題、簡答題和操作題等四種題型，分別含有500、100、50和50道題。每套完整的試題滿分為100分，其中設置為選擇題50分（每題1分，共50小題）、判斷題10分（每題1分，共10題）、簡答題20分（每題5分，共4題）、操作題20分（每小題10分，共2題），每套試卷也可以根據考試需要重新設置每種題型的分值和題目數量。試題庫題目主要以《基礎生物信息學及其應用》和《簡明生物信息學》等教材為依據。[6，7]題庫中的題目考核內容涵蓋教材的所有章節和主要知識點，其中的操作題目覆蓋課程的重點教學內容。

第二，自動隨機組卷。隨機組題方式設置2種，一是全體參加考試的學生試卷中所有試題都相同，但每道題目的題號前后順序有別；二是每位學生的試卷中不僅試題的題號順序不同，而且試題也不完全相同。兩種組題方式各有利弊，前者能保證每位學生的試卷難度系數完全相同，但只是學生的試卷中試題的順序不同，題目依然還是相同的；后者則能保證徹底杜絕參加考試的學生通過互聯網比對試題答案的可能，但由于每位學生的試題不同，因此可能導致不同的學生之間的試題難度系數存在一定的差異。兩種不同的組題方式還有待在今后的教學實踐中進行比較和科學選擇。

第三，自動閱卷和人工閱卷方式相結合。閱卷方式中設置客觀試題（包括選擇題和判斷題）自動閱卷和自動評分，主觀題（包括簡答題和操作題）采用在計算機上人工閱卷。同時也留有全部設置為人工閱卷的后臺操作系統。

第四，考試時間設置倒計時?？梢园凑諏W校的考試時間安排，設置固定時長的考試時間，考試開始后設置的固定時長開始倒計時，到點后自動保存試卷和答案并關閉考試系統。參加考試的學生也可以點擊按鈕保存試卷和答案提前交卷。此外，考試系統主界面還設置了課程的一些相關信息（如授課教師、學校名稱、課程簡介等），并設置將來將考試系統轉入網絡課程一部分的鏈接，為將來進一步改進和發展該考試系統提供了窗口。

科學、合理、公正的考試，對課程教學可以起積極促進作用，激發學生學習的積極性，培養學生的創新能力，有利于學生個性的發展；反之，則不僅不利于教學，而且會挫傷學生學習的積極性和自尊心，阻礙學生創造力和個性的發展。筆者構建的網絡自動組題的生物信息學考試系統能較好地實現生物信息學課程的客觀公正的考試，在客觀上徹底杜絕考試作弊現象的發生，達到科學檢測學生對生物信息學課程基礎知識和操作能力掌握的情況，客觀公正地評價學生的考試成績和課程成績。

參考文獻：

[1]戴凌燕，姜述君，高亞梅.《生物信息學》課程教學方法探索與實踐[J].生物信息學，2009，7（4）：311-313，319.

[2]張紀陽，劉偉，謝紅衛.生物信息學課程研究性教學的實踐與思考[J].高等教育研究學報，2011，34（4）：51-53，57.

[3]向太和.我國現有《生物信息學》教材和網絡資源的分析[J].杭州師范學院學報（自然科學版），2006，5（6）：495-498.

[4]趙晴.考試方法改革的研究與實踐[J].中山大學學報論叢，2001，21（1）：144-146.

[5]高艷陽，張峰.高?？荚嚪椒ǜ母镅芯烤C述[J].理工高教研究，2003，22（6）：100-101.

[6]蔣彥，王小行，曹毅，等.基礎生物信息學及其應用[M].北京：清華大學出版社，2003.

[7]鐘揚，張亮，趙瓊.簡明生物信息學[M].北京：高等教育出版社，2001.

基金項目：杭州師范大學“本科教學創一流工程”項目資助

作者簡介：向太和（1965-），男，教授，博士，主要從事基因工程和生物信息學方向的教學和研究。