“生物信息學”本科課程“互聯網+”分段分級實踐教學模式探索

蔡月鳳 申欣

摘要黨的十九大報告中的“實現高等教育內涵式發展”要求，應在把握高等教育時代使命的基礎上，從價值、目標、動力、路徑、精神、資源六個維度全方位推進高等教育教學過程，多方面分析“生物信息學”本科課程線上線下混合式教學實施的可行性，在多年教學過程中積累的有效經驗基礎上，構建“互聯網+”分段分級式實踐教學模式，闡述線上線下混合式實踐環節的教學實施過程并提出對教學反思。

關鍵詞 本科生實踐課程 “互聯網+”教學模式 分級分段實踐

中圖分類號：G424文獻標識碼：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”具有強烈的學科交叉性，通過綜合運用數學、計算機科學和生物學的各種工具，對生物信息進行獲取、加工、存儲、分配、分析和解釋等，來闡明和理解大量生物數據所包含的生物學意義。[1]它是當今生命科學最具吸引力和重大的前沿領域，為生物學、計算機科學、數學、信息科學等專業的高素質人才開闊了更廣闊的發展天地。

黨的十九大報告中的“實現高等教育內涵式發展”要求，應在把握高等教育時代使命的基礎上，從價值、目標、動力、路徑、精神、資源六個維度全方位推進高等教育教學過程。[2]目前，“生物信息學”課程在許多高校本科生物類專業中開設。[3-5]不同于研究生教育階段的課程要求，[6]面向本科生開設該課程的高層次教學目標是使學生在邏輯思維能力、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練；使學生掌握基本生物信息學的分析方法；培養并幫助學生增強愛國主義觀念并建立辯證唯物主義世界觀、科學素質和科學思維方法。[7]

然而，結合筆者多年教學實踐和分析其他高校教師的教學實踐論文，“生物信息學”本科課程學習中普遍存在以下幾個問題：概念性的知識點太難，沒有記憶點；多媒體課件中展示的實操分析步驟是片段化的，重要環節模糊；課上講的操作分析很快就會忘了；部分綜合性的訓練內容操作一遍后還是不會；學完課程后，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“生物信息學”本科課程教學基本以講授為主，缺少與學科本身交叉前沿性和實踐性特點相結合的教學方法，導致學生學習積極性不高，變成簡單的重復老師的實踐演練操作，失去獨立思考的能力。

為此，本文將更適宜的“互聯網+”分段分級式實踐教學模式[8]應用于“生物信息學”本科課程的教學實踐中，結合課程本身特點，歸納出一套教學方法。

1“生物信息學”課程實施“互聯網+”教學模式的可行性分析

1.1課程分析

“生物信息學”課程的操作步驟多，細節也多，且每一個操作終端（學生電腦）可能會遇到特異性問題，需要學生在操作學習中認真完成。對偶發問題的解決是否及時，直接影響整個實操過程和結果的正確性。在課堂教學中，教師“手把手”教學模式顯然不適合。

據課程前期教學經驗，學生認為線上教學模式下，特別是對于需要實操時，可清晰看到教師的每步操作。但是也有學生反映，全線上教學的話，學生與教師之間對操作難點溝通不及時，教師無法直接通過學生終端的實際情況適宜調整和及時解決問題，學生也礙于線上溝通不方便，不能及時地向教師反饋問題等。

1.2學情分析

“生物信息學”本科課程授課對象一般為生物類專業高年級（大三或大四）學生，具有良好的生物學專業背景，知識素養良好。高年級本科學生具有好學、好思、好問的特質，在學習中做到觀察、思考、實踐和領悟的辯證統一，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的各個領域，正確認識和分析運用它來解決科學問題，甚至民生問題，已成為全民關注的熱點問題。因此，在學習科學知識的基礎上，結合時代發展，引導學生正確認識生信分析技術和培育學生的開放共享、辯證統一、知行合一的時代精神，提升學生的社會責任感、歷史使命感和人文精神。

1.3教學設備分析

通過本課程受教學生群體調查顯示，現階段學生均具有手提電腦或學習PAD，且本校的教室區域全覆蓋校園無線網絡，學生和學校教室的設備狀況足以保障“互聯網+”教學的實施。

1.4教學資源分析

“生物信息學”本科課程為高年級生物類專業必修課程，教學大綱要求學生重視實踐操作動手能力的培養，目前本課程的實踐操作內容及學時分配見表1。

在中國慕課、騰訊課堂等線上學習平臺上都有“生物信息學”課程相關資源。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生自學。因此，“互聯網+”分段分級式線上線下混合式實踐教學模式更利于學生學習課程的實踐內容。

2“互聯網+”分段分級式實踐教學模式構建

在“生物信息學”本科課程中充分運用互聯網資源，進行線上線下混合式教學，將課程中的重點難點的概念性知識點和部分創新性和綜合性的實踐訓練內容，從線下課堂單一的講授示范的教學方式轉變成線上的實操過程錄屏+教師講解+分級實操演練+分級答疑的“互聯網+”分段分級式實踐教學模式。該模式下，課堂實踐操作教學可以分為三個級別：學生互助組實操、學生助教式實操和教師輔教式實操，將課程不同難度系數的實操訓練分級分類，再分階段進行，對實操水平不同的學生提出不同級別的要求，組成互助實操小組，以團隊的形式分工協作，充分尊重學生和調動學生的學習積極性，提升課堂教學的質量。

2.1“互聯網+”實操互助組

將班級學生按照不同的方式進行劃分小組，除去常規的按照班級名單順序和宿舍成員成組的劃分辦法外，建議采用學生自行組隊，讓小組成員間相互青睞，一定程度上提升了實踐練習的積極性。分組后，課堂實操練習和團隊綜合性實操訓練時，小組內成員先進行組內互助，解決問題；對于小組內無法解決的問題，由小組負責人將問題進行匯總，并轉交給學生助教。

2.2“互聯網+”實操學生助教模式構建

學生助教由教師指定，或者讓學習委員或課代表直接擔任。課程開始前，教師應就課程實操內容對其進行課前實操培訓，這里可以是一對一的模式。在課程的實操教學中，助教學生直接對接互助小組負責人，先去解決一般問題，對于無法解決的問題，再交給教師處理。

實操訓練內容按照“普遍性問題、重點問題、難點問題”對實操問題進行分類，對于存在的共性問題，教師需要提前將其操作視頻化，幫助學生學習訓練。

2.3“互聯網+”分段分級式實踐教學模式構建

3“互聯網+”分段分級式實踐教學實踐過程

3.1課堂教學

教師提前整理每一章節的課程內容，將課堂講解、個人訓練、小組互助訓練的相應內容提前向學生安排，盡量將需要集中講解的概念性、基礎性的知識點集中講解，講解做到簡潔明了。講解完成后，明確布置相應實操訓練的內容。

3.2觀看實操錄屏

通過“錄屏+實操”的方式進行實操訓練的教學，比如進行15min觀看視頻錄播，再進行30min的實操訓練。在學生觀看教師的錄屏內容時，教師一定要結合必要步驟的講解，提升學生觀看視頻的有效性。

針對重點問題和難點問題，可添加必要的課堂互動，教師可以給學生就一個實操問題提供多條解決途徑，再在下一個重點問題處設置提問，啟發學生擴展操作思路，增加嘗試。

3.3安排實操訓練

圍繞階段性的課程內容，聯系當前學科、社會研究熱點和學生的興趣點，自編部分實踐訓練作業。讓學生在課后訓練中，更好的掌握課程知識，體會課程的實用性，踐行知行合一。

3.4注重學生的學習動態

個體差異會嚴重影響教學效果和學習效果的產生。學生的動手能力高低不齊，學習進度、掌握情況就會不一致。課后，教師應留途徑給相對困難的學生來針對性的答疑解惑。針對互助小組團隊完成的訓練內容，需要給學生提供提交分析結果的途徑，匯報或PPT展示等，監測學生對于實操訓練的掌握程度。

4教學反思

4.1教師對教學過程的反思

（1）實操訓練滿足教學要求即可，不宜過多，以免增加學生的課業負擔。（2）散點式的實操訓練內容適宜整合處理，改編成用以解決某一個實際分析問題，學生參與實操的積極性更大。（3）學生互助組分組過程中，教師還是需要適度干預，以免出現整個小組內的學生實踐動手能力不足，延期或無法完成訓練任務的現象。（4）錄播視頻短小精悍、針對性強。

4.2學生對課堂實踐操作訓練進行的反思內化

（1）對于課堂個人操作訓練部分內容，學生需要自主操作，反芻教師的實操錄屏內容，達到融會貫通，解決相關問題的能力。（2）遇到進行不下去或疑似錯誤的步驟時，不能直接忽略繼續進行下步分析，需要積極主動的尋求解決辦法，決不能不問，這直接導致后續分析全盤皆錯。

5結語

實現高等教育內涵式發展，全方位推進高等教育教學過程，多方面分析“生物信息學”本科課程線上線下混合式教學實施的可行性，綜合多年教學經驗，構建“互聯網+”分段分級式實踐教學模式，對于該類實踐操作性課程的線上授課依然需要高校教師錄制視頻進行操作演練，耐心解答學生的實操問題，才能更有助于學生實踐內容的學習。

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

參考文獻

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[8]馬媛媛，胡星宇，孫全黨.計算機專業軟件類課程“互聯網+”分段分級實驗教學模式探索[J].計算機教育，2021（6）：24-27.