“計(jì)算生物化學(xué)”全英文本科生課程建設(shè)的探索

［摘 要］ 全英文課程建設(shè)是提高學(xué)生國際視野、增強(qiáng)學(xué)生國際競(jìng)爭力的重要舉措。結(jié)合國家發(fā)展需求與人才培養(yǎng)方針，針對(duì)“計(jì)算生物化學(xué)”全英文課程建設(shè)中存在的問題與難點(diǎn)，提出針對(duì)全英文課程建設(shè)的建議，包括適當(dāng)使用雙語教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)英文術(shù)語的接受程度；精心挑選英文教材，每章內(nèi)容由淺入深，層次分明；設(shè)計(jì)有利于英文交流的課堂內(nèi)容和提問方式；本碩貫通，增加留學(xué)生比例，營造英語環(huán)境；考核方式適當(dāng)傾斜，鼓勵(lì)學(xué)生以全英文方式完成考核。基于此，達(dá)到提高全英文課程水平、增強(qiáng)學(xué)生國際競(jìng)爭力和開闊學(xué)生國際視野的課程目標(biāo)。

［關(guān)鍵詞］ 全英文課程建設(shè)；計(jì)算生物化學(xué)；留學(xué)生

［基金項(xiàng)目］ 2022年度華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生全英文課程建設(shè)項(xiàng)目“計(jì)算生物化學(xué)——全英文授課示范課程”（QYW202134）

［作者簡介］ 劉 凌（1984—），女，湖北隨州人，碩士，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院本科教學(xué)秘書，主要從事教學(xué)運(yùn)行與管理研究；王曉聰（1985—），男，湖北襄陽人，博士，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院講師，主要從事計(jì)算生物化學(xué)研究。

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-9324（2024）52-0101-04 ［收稿日期］ 2023-10-19

一、課程簡介

計(jì)算生物化學(xué)是將計(jì)算機(jī)科學(xué)與生物化學(xué)相結(jié)合的學(xué)科，旨在通過構(gòu)建模型的方法研究生物分子的結(jié)構(gòu)、功能和相互作用。該領(lǐng)域包含多個(gè)方向，包括但不限于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、生物分子的動(dòng)力學(xué)模擬、藥物設(shè)計(jì)、分子力學(xué)力場(chǎng)參數(shù)開發(fā)、分子模型和模擬軟件的開發(fā)等。

隨著近年來計(jì)算硬件性能的快速發(fā)展，尤其是計(jì)算顯卡在分子模型和模擬領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，計(jì)算生物化學(xué)研究的硬件門檻迅速降低。同時(shí)，AlphaFold的問世為蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)提供了一個(gè)廣泛認(rèn)可的解決途徑，大大擴(kuò)展了計(jì)算生物化學(xué)的應(yīng)用場(chǎng)景，并受到相關(guān)領(lǐng)域科研人員的高度重視。

計(jì)算生物化學(xué)的研究方法已經(jīng)被應(yīng)用到生物化學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域，與這些領(lǐng)域的融合與促進(jìn)逐步加深。例如，蛋白結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)，從蛋白質(zhì)的氨基酸序列出發(fā)，使用人工智能工具完成對(duì)蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)，極大地推動(dòng)生物化學(xué)領(lǐng)域的研究，使得過去缺乏蛋白三維結(jié)構(gòu)而無法進(jìn)行的理論研究得以開展；在藥物設(shè)計(jì)中，使用大規(guī)模計(jì)算集群，對(duì)潛在的藥物分子進(jìn)行篩選，獲得針對(duì)靶點(diǎn)的藥物分子的特性，為藥物設(shè)計(jì)提供理論的指導(dǎo)；在生物分子的可視化中，生物分子的3D模型為更加形象和準(zhǔn)確地了解分子結(jié)構(gòu)提供了強(qiáng)有力的工具，尤其是虛擬仿真技術(shù)的開發(fā)，為沉浸式觀察生物分子提供了平臺(tái)。

農(nóng)林院校擁有較多的以生物為研究對(duì)象的學(xué)科和研究，計(jì)算生物化學(xué)已經(jīng)成為必備的研究手段之一。大部分從事研究工作的研究生具有較好的生物學(xué)背景，但是卻缺乏計(jì)算方向的相關(guān)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。為加強(qiáng)學(xué)生（尤其是本科生）的計(jì)算生物化學(xué)背景，提高其在后續(xù)研究工作中的競(jìng)爭力，學(xué)院從2018年開始開設(shè)“計(jì)算生物化學(xué)”課程。“計(jì)算生物化學(xué)”從生物分子結(jié)構(gòu)出發(fā)，講解如何從模型角度理解分子結(jié)構(gòu)；從經(jīng)典分子力學(xué)力場(chǎng)出發(fā)，介紹分子模型如何存在于計(jì)算中；通過Verlet算法講解分子動(dòng)力學(xué)模擬的原理；以MM-GBSA方法講解生物分子的相互作用能的計(jì)算。同時(shí)，設(shè)置動(dòng)手實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生從熟悉Linux操作系統(tǒng)開始，完成同源建模和分子動(dòng)力學(xué)模擬的實(shí)驗(yàn)，并對(duì)模擬中所得的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際操作能力，加深其對(duì)理論學(xué)習(xí)的理解。作為一門前沿的交叉學(xué)科，其覆蓋的內(nèi)容廣、概念多、難度大，給授課者提出了高要求，需要結(jié)合選課學(xué)生的背景做好課程設(shè)計(jì)，在授課過程中將復(fù)雜問題簡單化、抽象問題直觀化，理論知識(shí)的講解更要做到深入淺出。

二、課程全英文開設(shè)背景

推動(dòng)高等教育國際化、培養(yǎng)具有全球視野和勝任力的創(chuàng)新型人才是黨的十九大報(bào)告和全國教育大會(huì)中對(duì)我國教育事業(yè)的重要部署［1］。如今全球形勢(shì)復(fù)雜多變，我國亟須培養(yǎng)高素質(zhì)的國際化人才來維護(hù)世界的和平穩(wěn)定。通曉國際規(guī)則、尊重多元文化、搭建溝通橋梁、占領(lǐng)創(chuàng)新制高點(diǎn)等，是國際化人才必須具備的能力，也是我國大國擔(dān)當(dāng)?shù)木唧w體現(xiàn)與有效的載體，能夠更好地推動(dòng)國際經(jīng)濟(jì)新秩序建設(shè)，并與其他國家開展國際合作［2］。因此，很多高校和一流專業(yè)正在開展全英文教學(xué)的專業(yè)和課程建設(shè)，以培養(yǎng)更多的國際化人才。我國高校學(xué)生普遍存在英語讀寫能力和專業(yè)英語交流溝通能力方面的欠缺，使得他們?cè)趨⒓訃H會(huì)議、與國際專家交流或參與國際競(jìng)賽和項(xiàng)目等方面存在溝通障礙。因此，為了適應(yīng)學(xué)科與專業(yè)需求及發(fā)展的要求，在本科階段開設(shè)全英文課程，全面提升學(xué)生的國際競(jìng)爭力勢(shì)在必行。與此同時(shí)，隨著2013年“一帶一路”倡議的提出，我國開始積極與“一帶一路”國家共建合作伙伴關(guān)系，共同打造政治互信、經(jīng)濟(jì)融合、文化包容的利益共同體、命運(yùn)共同體和責(zé)任共同體，促進(jìn)我國與共建國家經(jīng)濟(jì)的共同發(fā)展。在此背景下，越來越多的共建國家的學(xué)生在國家的資助下選擇到我國留學(xué)，留學(xué)生教育逐漸成為高校人才培養(yǎng)的重要組成部分。

三、課程建設(shè)目標(biāo)

“計(jì)算生物化學(xué)”的全英文課程以講授經(jīng)典分子力學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生分子模型構(gòu)建的動(dòng)手能力，以及提高學(xué)生專業(yè)英語的聽說讀寫能力為目標(biāo)，以英文教學(xué)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)、研討報(bào)告為主要教學(xué)手段，融英語教學(xué)、學(xué)科知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)于一體，在實(shí)現(xiàn)計(jì)算生物化學(xué)的學(xué)科教學(xué)目標(biāo)外，同時(shí)完成以下全英文的教學(xué)目標(biāo)。

（一）培養(yǎng)學(xué)生的國際視野

在全球深度一體化的今天，具有國際化視野已經(jīng)成為我國高校學(xué)生必備的素質(zhì)之一。全英文課程有利于培養(yǎng)學(xué)生的國際意識(shí)、跨文化溝通能力和全球競(jìng)爭力，使其具備在全球范圍內(nèi)工作和交流的能力，同時(shí)具有用國際視角分析問題的能力，開闊學(xué)生在計(jì)算生物化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的思維寬度。

（二）鍛煉學(xué)生使用英語交流的能力

使用英語交流是進(jìn)行國際交流的基礎(chǔ)，學(xué)生不僅需要能夠熟練地使用英語介紹自己的工作和表達(dá)自己的觀點(diǎn)，還需要掌握扎實(shí)的學(xué)科知識(shí)和專業(yè)術(shù)語，能夠在國際會(huì)議和各種國際交流機(jī)會(huì)中得體地進(jìn)行工作匯報(bào)。我國高校學(xué)生英語普遍存在讀寫能力較強(qiáng)但聽說能力欠缺的問題。這與平時(shí)的鍛煉機(jī)會(huì)較少、沒有語言環(huán)境等因素不無關(guān)系。部分畢業(yè)后留學(xué)深造的學(xué)生，也常常受到語言表達(dá)能力欠缺所帶來的制約，影響研究的進(jìn)展與科研成果的產(chǎn)出。

（三）提升學(xué)生的國際競(jìng)爭力

當(dāng)今世界無論是經(jīng)濟(jì)還是政治都處于高度全球化的時(shí)代，也就要求我國的高等教育為培養(yǎng)具有國際競(jìng)爭力的人才服務(wù)。本科階段是我國高校培養(yǎng)人才的國際競(jìng)爭力的絕佳時(shí)期，將教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行全英文課程適配，并融入國際化背景，可以提升學(xué)生國際化意識(shí)，幫助學(xué)生用國際化思維思考問題，同時(shí)為提升國際競(jìng)爭力提供教學(xué)環(huán)境。

四、課程建設(shè)過程中存在的問題

（一）教師單向全英文輸出給學(xué)生造成畏難情緒

筆者所在學(xué)校學(xué)生面對(duì)日常的英文的讀和寫尚能應(yīng)對(duì)，但是，在課堂上有限的時(shí)間內(nèi)，快速地完成從聽到理解的過程會(huì)有較大的難度。同時(shí)，課程中會(huì)遇到平常較少接觸到的計(jì)算生物化學(xué)的專業(yè)術(shù)語，這會(huì)導(dǎo)致學(xué)生理解困難。在新鮮感消失后，聽課過程中的迷茫，以及對(duì)內(nèi)容無法理解后的氣餒，都會(huì)導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，而選擇退課。另外，很多計(jì)算生物化學(xué)和分子力學(xué)方面的原版教材都有上千頁，雖然內(nèi)容詳盡，覆蓋的知識(shí)面全，是很好的參考教材，但是對(duì)于沒有較多英文閱讀經(jīng)驗(yàn)的本科生來說難度仍然較大，且容易引起學(xué)習(xí)過程中的疲勞感，加重畏難情緒。因此，全英文課程如果仍采用傳統(tǒng)的講授模式，由教師單向輸出，則很難取得理想的學(xué)習(xí)效果。

（二）學(xué)生英文水平參差不齊增加授課難度

筆者所在學(xué)院將“計(jì)算生物化學(xué)”課程開設(shè)在大二下學(xué)期，達(dá)到英語四級(jí)水平的學(xué)生占到一定比例，但是，達(dá)到英語六級(jí)水平的學(xué)生較少。以2023年春季學(xué)期的授課班級(jí)為例，共有35名學(xué)生接受問卷調(diào)查，全部達(dá)到英語四級(jí)的水平，而達(dá)到英語六級(jí)水平的學(xué)生僅為10名，不足30%。英語水平的參差不齊也導(dǎo)致授課過程中，學(xué)生在接受和理解內(nèi)容上的步調(diào)不一致（表1），給授課過程帶來了一定難度。同時(shí)，英語四、六級(jí)的測(cè)試通常不涉及專業(yè)術(shù)語，因此，學(xué)生接觸到專業(yè)術(shù)語時(shí)，對(duì)于新詞匯的接受和理解程度不盡相同，部分學(xué)生英語能力強(qiáng)，通過PPT中的內(nèi)容展示和教師的口語述說能夠快速地掌握并記住新的專業(yè)術(shù)語，不會(huì)給后續(xù)的內(nèi)容理解造成困難；還有很多學(xué)生無法達(dá)到這一水平，很容易在理解專業(yè)術(shù)語時(shí)產(chǎn)生困難，影響后續(xù)的教學(xué)。

（三）學(xué)生英文交流互動(dòng)的意愿不高

在正常的授課教學(xué)過程中，師生的交流互動(dòng)是教學(xué)過程中重要的一環(huán)，是授課教師現(xiàn)場(chǎng)掌握教學(xué)效果的重要方法，是學(xué)生反饋理解程度的重要途徑，也是加深學(xué)生對(duì)課堂內(nèi)容理解和記憶的重要手段。然而，相比起母語（漢語）交流的課堂，全英文的課堂學(xué)生交流互動(dòng)的意愿相對(duì)較低。這與學(xué)生所處的語言環(huán)境密切相關(guān)，在沒有全天候的英文語言環(huán)境中，學(xué)生很少有機(jī)會(huì)用英文表達(dá)自己。即使需要用英文表達(dá)，也通常是先用母語想好意思，再將想表達(dá)的意思翻譯成英文，這個(gè)過程需要一定時(shí)間，不適合在具有規(guī)定時(shí)限的課堂上進(jìn)行。這也就造成了全英文課堂中的互動(dòng)意愿較低，有時(shí)甚至沒有。即使學(xué)生能夠回答授課教師的問題或者有問題想要提問，受限于英文表達(dá)的障礙，回答問題和提問的意愿都較低，給教學(xué)帶來了交流上的困難，影響教學(xué)效果。

五、課程建設(shè)過程中的措施

（一）適當(dāng)?shù)厥褂秒p語進(jìn)行教學(xué)

在教學(xué)過程中，不執(zhí)著于全英文的“全”。筆者在2023年春季學(xué)期的授課過程中，首先用英文講授一遍課程內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)和接受程度，適時(shí)地再用中文將重點(diǎn)部分，尤其是專業(yè)術(shù)語部分，仔細(xì)介紹一遍，并給學(xué)生短暫的時(shí)間與之前的英文講解進(jìn)行對(duì)比和消化；然后，再用英文將內(nèi)容的核心部分強(qiáng)調(diào)一遍，加深學(xué)生對(duì)英文內(nèi)容的印象。兩遍講解中的中文部分可以消除學(xué)生的畏難情緒，讓學(xué)生在一開始能夠跟上學(xué)習(xí)的進(jìn)度，理解講授內(nèi)容。隨著課程的進(jìn)行和深入，當(dāng)學(xué)生適應(yīng)全英文授課模式時(shí)，逐步減少中文講解的比例。全英文課程應(yīng)該因地制宜，適度地使用中文講解，不應(yīng)執(zhí)著于“全”而犧牲教學(xué)效果。

（二）精心挑選全英文課程教材

全英文課程所采用的全英文教材應(yīng)當(dāng)適合學(xué)生。這就要求教材的語言應(yīng)當(dāng)適合初學(xué)者，生僻詞較少，句式層次較少，易于理解。同時(shí)，教材作為學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的參考書，也應(yīng)具備知識(shí)面全、覆蓋廣的特點(diǎn)。因此，需要在專業(yè)書籍中精心挑選，每個(gè)章節(jié)既要有針對(duì)入門者淺顯易懂的理論介紹和講解，所需的閱讀能力不能過高，內(nèi)容易于學(xué)生課前預(yù)習(xí)與課后復(fù)習(xí)；也要有深入講解的內(nèi)容，能夠覆蓋較多的內(nèi)容，為學(xué)有余力的同學(xué)提供更多的學(xué)習(xí)空間。由淺入深的教材有利于學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)提升學(xué)生閱讀英文書籍和文獻(xiàn)的能力。

（三）精心設(shè)計(jì)課堂內(nèi)容，有利于學(xué)生用英文交流

學(xué)生在課堂中用英文回答問題較為困難，既要思考，也要在短時(shí)間內(nèi)組織語言，難度較大。針對(duì)這一客觀困難，筆者在每堂課開始時(shí)，將與本課堂內(nèi)容相關(guān)問題提前提出，置于PPT中。學(xué)生提前獲得問題，在聽課的過程中，可以邊接受知識(shí)，邊組織語言。這樣的安排既能夠以問題為導(dǎo)向，幫助學(xué)生將注意力集中在課堂上，也能夠給學(xué)生充足的時(shí)間思考問題和組織語言。筆者在課堂上實(shí)施該舉措后，回答問題的學(xué)生明顯變多。將回答問題放在某一段知識(shí)點(diǎn)講解完成后，回答問題環(huán)節(jié)就可以作為對(duì)該段知識(shí)點(diǎn)的總結(jié)，同時(shí)，通過回答問題的方式調(diào)動(dòng)課堂氣氛，一舉兩得。

（四）課程本碩貫通，引入留學(xué)生

專業(yè)課程，尤其是同時(shí)適合本科生和研究生的專業(yè)課程，在進(jìn)行全英文課程建設(shè)時(shí)，可以進(jìn)行本碩貫通。本碩貫通后，借助近年來越來越多的留學(xué)生來我國留學(xué)的趨勢(shì)，可以增加課堂中留學(xué)生的數(shù)量。由于多數(shù)留學(xué)生的交流僅依賴英語，可以增加課堂內(nèi)外英語交流的機(jī)會(huì)和頻率。同時(shí)，留學(xué)生更加積極回答問題和自我表現(xiàn)，可以更好地調(diào)動(dòng)課堂氣氛。留學(xué)生加入課堂，使得英語自然而然成為交流的第一選擇，而不是因?yàn)槿⑽恼n程建設(shè)而成為交流的方式，減少了學(xué)生在交流中的思想阻礙。

（五）考核方式向全英文傾斜

筆者在“計(jì)算生物化學(xué)”課程中采用課程報(bào)告和小組報(bào)告的形式對(duì)課程進(jìn)行考核。對(duì)于本科生，使用全英文完成課程報(bào)告具有一定難度。如果要求所有學(xué)生都用全英文完成課程報(bào)告，會(huì)降低課程考核的質(zhì)量，不利于課程的持續(xù)和改進(jìn)。應(yīng)當(dāng)從實(shí)際出發(fā)，給予用英文完成報(bào)告的同學(xué)一定的獎(jiǎng)勵(lì)，例如，在報(bào)告的分?jǐn)?shù)上給予5%的加分。同時(shí)，對(duì)課堂中表現(xiàn)積極的同學(xué)給予一定的平時(shí)成績的加分。這一措施需要在課程的一開始就告知學(xué)生，讓學(xué)生有充足的準(zhǔn)備時(shí)間。

結(jié)語

結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，開展全英文課程建設(shè)，能夠在本科教育階段起到拓寬學(xué)生國際視野、提升學(xué)生的國際競(jìng)爭力、提高學(xué)生英文交流的水平的作用。通過完成“計(jì)算生物化學(xué)”課程的全英文課程建設(shè)，學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)計(jì)算生物化學(xué)知識(shí)的同時(shí)，提高英文的交流能力和國際思維能力。

參考文獻(xiàn)

［1］蔣鵬.“一帶一路”背景下河南省高等教育國際化政策優(yōu)化研究：以《推進(jìn)共建“一帶一路”教育行動(dòng)計(jì)劃》為例［D］.貴陽：貴州大學(xué)，2021.

［2］張惠瑤.“雙一流”大學(xué)建設(shè)背景下高校國際化發(fā)展路徑研究［D］.南京：南京航空航天大學(xué)，2021.

Exploration of Teaching Computational Biochemistry in English to Undergraduate Students

LIU Ling， WANG Xiao-cong

（College of Informatics， Huazhong Agricultural University， Wuhan， Hubei 430070， China）

Abstract： Teaching a course in English is an important way of improving international perspectives and strengthening the abilities to participate in international competitions for students. Under the current national development and talent training policy， the present study analyzed the issues and difficulties in teaching Computational Biochemistry course in English and raised the following suggestions： teaching in both English and Chinese， which could improve the understandings of the professional English terminology; choosing suitable textbooks whose chapter is structured to progress from easy to challenging， with clear layers; designing relative contents and interactive questions in the class to promote communications in English; Conducting undergraduate-graduate continuation， allowing international graduate students to attend the class; giving extra credits for examinations in English. Based on this， these measures could help to improve the quality for teaching courses in English， strengthen students’ ability to participate in international competitions and improve their international perspectives.

Key words： teaching in English; Computational Biochemistry; international students