“系統生物學”在線教學探索

倪志華 張玉明 管越強

[摘 要]按照教育部和學?！巴Ｕn不停教、停課不停學”的部署，系統生物學課程進行了線上教學的嘗試。該文就系統生物學課程進行過程中的具體措施進行簡要回顧。首先，通過線上溝通，及時解決學生的實際困難，了解學生的思想動態。第二，將專業知識與思政元素結合，把疫情防控與科普搬進線上課堂。第三，通過線上平臺對教學效果的及時檢驗?？傊?，系統內生物學線上教學的嘗試基本實現了“標準不降低、質量不打折”的目標。線上教學是教學改革的一部分，可以全面推進高效的教學改革與創新。

[關鍵詞]系統生物學;在線教學;互動

[中圖分類號] G642[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）48-0-03[收稿日期] 2020-09-03

教學的形式多種多樣，包括面授式教學、函授教學和線上教學。目前面對面的教學方式仍然是各級各類學校的首選。隨著教育技術和信息技術的發展，線上教學方式被越來越多的教師采納和應用。新年伊始的新型冠狀病毒肆虐，不僅嚴重影響了人們的正常生產和生活，也給教育造成了巨大困難。為積極應對新冠病毒疫情，2020年1月27日，教育部發布了《教育部關于2020年春季學期延期開學的通知》，要求各級學校推遲2020年春季學期開學的時間，學生在沒有學校批準的情況下，不得提前返回學校。針對2020年春學期的教學，教育部于1月29日又發布了“停課不停教、停課不停學”的通知?！巴Ｕn”體現了黨和國家對全體教師和學生生命的尊重、關懷和愛護，體現了人民至上、生命至上的國家現代化治理理念[1];“不停教”“不停學”則明確了2020年春學期教學活動中教師和學生的任務。由于地域的隔離、延遲開學勢必會造成“師生分離”“師校分離”“生校分離”和“生生分離”[2]。在這種特殊的教學分離狀態下，在線教學方式成為教育活動的首選。據教育部統計，截止到5月8日，全國1454所高校開展在線教學，103萬教師在線開出了107萬門課程，參加在線學習的大學生共計1775萬人[3]。

系統生物學是在細胞、組織、器官和生物體水平上研究結構和功能各異的生物分子及相互作用，并通過計算生物學定量闡明和預測生物功能、表型和行為的學科[4]。本課程是河北大學生物信息學專業的專業核心課，課程涉及系統生物學的基本原理、計算和軟件使用等內容，具有專業性強，對其他課程依賴高的特點。該課程的教學對象是大三年級的學生，需要學生綜合運用細胞生物學、分子生物學和生物信息學的知識去理解課程的基本理念，解決生命科學的前沿問題。往年的系統生物學教學采取用教師多媒體授課為主，分組討論為輔的形式進行課堂教學。

為了貫徹落實教育部關于新冠肺炎期間“停課不停學”的部署要求，系統生物學課程采用中國大學慕課平臺[5]與QQ群實時音頻/屏幕分享相結合的在線授課方式，以實現教學資源優勢互補、資源共享。下面將從以下三個方面總結系統生物學課程的教學工作。

一、師生“云端”勤互動

與傳統課堂教學相比，線上教學的授課方式和理念發生翻天覆地變化。教學地點由傳統的課堂變成了各類教學平臺[6]、QQ群、微信群;交流方式由傳統教學的面對面交流變成了在線的視頻、語音或文字的交流;教學方式由傳統教學教師為主體的啟發式變成了學生為主體的問題式教學。因此，需要師生通過線上互動來提出問題和解決問題。為方便師生交流，在開學前，任課教師就建好了QQ群用于課程教學過程中的師生交流。

首先，延遲返校導致學生無法拿到教材。為此，任課教師在開學前就在網上搜索了相關資料并發到教學QQ群，鼓勵大家提前預習教學內容。根據線上教育規律與特點，任課教師通過列提綱輔導和答疑的方式與學生實時互動交流，將學習討論與交流過程通過網絡進行，最大限度地克服線上“隔空”教學存在的不足。

其次，由于不能面對面授課，學生的思想動態不能及時掌握。為此，教師通過網絡問卷調查了解學生的興趣點和學習中遇到的困難。如，利用問卷星平臺[7]了解學生的是否可以參加網絡學習，對于系統生物學課程的教學內容有哪些期望。經調研發現，85%的學生網絡流量可以滿足網絡學習，另有15%的學生由于流量不足和其他原因無法保證學習。對于流量不足的學生，教師及時匯總上報學院和學校對其進行流量補貼申請。調研還發現大部分學生希望系統生物學課程中能夠了解和學習新型冠狀病毒的相關知識。針對此問題，教師通過授課內容調整，將新型冠狀病毒研究的新進展和當前學生們能夠實際進行分析操作的內容及時補充到課程中。此外，任課教師還組織學有余力的學生成立興趣小組進行數據分析實踐并在QQ群中及時公布數據分析的結果。

第三，及時掌握學生的出勤情況。任課教師上課前10分鐘就在QQ群提醒學生通過群簽到的方式進行出勤統計。教師在授課過程中，使用屏幕分享講授系統生物學的基本原理和知識。同時，教師使用QQ軟件平臺與學生保持交流，并通過不定時地發布思考題、搶答提問等方式鼓勵學生參與互動，活躍線上課堂氛圍。并且，教師通過QQ群的“在線人數”顯示，關注參加屏幕分享的學生人數，保證每位同學都能高質量完成課上學習。

第四，根據在線教學的特點，每節課預留學生討論和提問時間。課堂上，對于學生提出的問題采取教師回答、同學回答和師生一起討論三種方式進行解答。經與學生了解發現，通過同學回答和師生討論所得到的知識，學生掌握得更加牢固。此外，教師根據學生的提問情況調整授課安排和課后作業內容，對多數學生均有疑問的知識進行著重的講解和鞏固復習。

二、思政元素與生命教育融入教學內容

教育部號召教師強化愛國主義教育，堅持立德樹人，為國家培養理想信念堅定、專業知識過硬的高素質人才。

系統生物學是研究生物系統的成分構成（如核酸、蛋白質、脂類等），以及在特定條件下這些組分間的相互關系的學科。生物系統自然也包括人類自身等微觀生物。因此，在教學過程中除了介紹課程的專業知識外，結合系統生物學的發展過程這一教學內容，進行詳細介紹，使學生在了解專業知識的同時，又明確今后專業發展方向。在課程中適時加入思政教育，培養學生愛黨愛國愛人民愛社會主義的思想情感。既能強化愛國主義教育引領，又能增強學生對本專業的認同感，引導他們在生物醫學等領域為國家、社會和人類做出貢獻的崇高使命感。結合教學內容，穿插介紹鐘南山院士、李蘭娟院士的貢獻，介紹當代醫生、學者的求真精神和奉獻精神。同時，號召學生結合自身生物知識，多向身邊人科學普及生物醫學常識，做一個傳播正能量的科普人。

在“生物演化和分子進化模型構建”章節課程教學中，除介紹生物演化的定義、研究現狀外，也告訴大家形形色色的物種是在演化過程中形成的，生態系統的每一個角色都有其存在意義。任課教師充分利用優質網絡資源，通過視頻、圖片等多媒體方式加深學生對生物演化的了解，告訴大家物種沒有高級和低級的分別，人類只是生物圈的普通一員，要保護野生動物，要對自然抱有敬畏之心和欣賞之心。

系統生物學是一門通過數學模型來定量描述和預測生物功能、表型和行為的科學。課堂教學過程中，任課教師發揮自身生物信息學科研優勢，注重科教融合，鼓勵學生去質疑問題，培養嚴謹的科研思維。號召大家不傳謠、不信謠，利用自己所學知識去分析和闡述問題。學生主動形成興趣小組，閱讀專業學術期刊文章。極大地激發了學生學習主觀能動性，培養學生相信科學、相信數據和不“人云亦云”的科學思維。

三、教學效果在線及時檢驗

教學質量是線上教學活動的關鍵指標[8]。線上“隔空”教學具有對學生監管能力弱、教學效果評估困難的缺點。為了解決這一問題，任課教師以多種方式廣泛參與學生線上學習指導、答疑，了解掌握學生的實際需求，分析研究存在的突出問題，加深線上教育規律與特點的認識，并且注重對教學效果的及時檢驗。為保證教學效果，我們采用課程的滿意度和作業情況作為指標對課程的教學進行跟蹤與調整。

首先，借助網絡優勢，利用“問卷星”平臺、“QQ公告”“QQ群作業”等方式對學生的學習情況進行追蹤，逐一排查學生線上學習條件上存在的實際困難和需要改進的教學問題。例如，通過“問卷星”方式發布網頁鏈接，調查學生的學習情況和對課程的建議與意見。由于網絡調查不需要透露姓名，學生沒有壓力和顧慮，能夠真實地反映教學效果和存在的問題。線上調查結果顯示，96.5%（55/57）的學生對系統生物學課程的教學“非常滿意”，1名學生認為本課程“比較滿意”，1名學生認為本課程“一般滿意”。根據調查結果顯示，學生普遍關心的問題，針對這些問題，教師對相關章節教學內容做出調整。

其次，通過QQ群布置群作業，對學生的學習效果進行及時檢測。QQ群作業可以方便遠程批改，及時發現學生短板。因此，教師可根據作業情況“反饋調整”課程進度，總結線上教學的經驗與不足，有針對性地進行教學調整。從QQ群作業的提交情況看所有學生都能夠完成作業，其中93%（53/57）的學生能夠及時提交課程作業，其余4名學生則因為網絡等原因導致作業提交晚于規定時間。從作業的完成質量看，98.2%（56/57）的學生能夠很好地掌握課上的學習內容，并能夠對知識進行綜合歸納。總之，作業完成情況的結果顯示，達到了系統生物學課程的教學目標。

四、結語

線上教學突破了受眾的限制，不受時空限制，能夠高效、便捷、實時互動是師生角色的全新變革，同時也客觀上推動了線上教學的大發展。就系統生物學課程而言，通過在線教學，師生在足不出戶的情況下順利完成了既定的教學計劃。雖然線上教學過程中可能還有存在這樣那樣的問題，如網絡擁堵、學生的肢體和表情語言無法被關注到等，線上教學無疑是我們一線教師以實際行動踐行“停課不停教、停課不停學”的要求的最好方法。要實現教學“標準不降低、質量不打折”的目標還需要教師設計好課程的講授方法，加強師生互動。

總之，線上教學正在改變教師的教學方式和學生的學習方式，促進“應急式”的線上教學成為“常態化”教學的一個組成部分，是深化高校教學改革、實現內涵式發展、提高人才培養質量需要思考的重大問題[9]。同時，線上教學也促進了信息技術與教育教學深度融合，進而全面推進教學改革與創新。

參考文獻

[1]朱益明.“停課不停學”與在線教學發展的審思[J].教育與教學研究，2020，34（03）：41-49.

[2]李芒，張華陽.抗疫之中話教學[J].中國電化教育，2020（04）：8-15.

[3]中華人民共和國教育部.在實踐中創造高校在線教學高峰[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/fbh/live/2020/51987/mtbd/202005/t20200515_454622.html.

[4]張自立，王振英.系統生物學[M].北京：科學出版社，2009：7-9.

[5]中國大學慕課平臺[EB/OL].https：//www.icourse163.org/.

[6]馮增喜，于軍琪，韋娜，等.新冠病毒疫情期間網絡在線教學實踐與思考[J].教育教學論壇，2020（17）：338-340.

[7]問卷星平臺[EB/OL].https：//www.wjx.cn/.

[8]戈晶晶，劉延申.教學質量是在線教育高質量發展的關鍵[J].中國信息界，2020（02）：12-16.

[9]鄔大光.教育技術演進的回顧與思考—基于新冠肺炎疫情背景下高校在線教學的視角[J].中國高教研究，2020（04）：1-6+11.