“生物信息学”本科课程“互联网+”分段分级实践教学模式探索

蔡月凤 申欣

摘要党的十九大报告中的“实现高等教育内涵式发展”要求，应在把握高等教育时代使命的基础上，从价值、目标、动力、路径、精神、资源六个维度全方位推进高等教育教学过程，多方面分析“生物信息学”本科课程线上线下混合式教学实施的可行性，在多年教学过程中积累的有效经验基础上，构建“互联网+”分段分级式实践教学模式，阐述线上线下混合式实践环节的教学实施过程并提出对教学反思。

关键词 本科生实践课程 “互联网+”教学模式 分级分段实践

中图分类号：G424文献标识码：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

“生物信息学”具有强烈的学科交叉性，通过综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具，对生物信息进行获取、加工、存储、分配、分析和解释等，来阐明和理解大量生物数据所包含的生物学意义。[1]它是当今生命科学最具吸引力和重大的前沿领域，为生物学、计算机科学、数学、信息科学等专业的高素质人才开阔了更广阔的发展天地。

党的十九大报告中的“实现高等教育内涵式发展”要求，应在把握高等教育时代使命的基础上，从价值、目标、动力、路径、精神、资源六个维度全方位推进高等教育教学过程。[2]目前，“生物信息学”课程在许多高校本科生物类专业中开设。[3-5]不同于研究生教育阶段的课程要求，[6]面向本科生开设该课程的高层次教学目标是使学生在逻辑思维能力、抽象思维能力以及分析问题与解决问题的能力方面受到初步训练；使学生掌握基本生物信息学的分析方法；培养并帮助学生增强爱国主义观念并建立辩证唯物主义世界观、科学素质和科学思维方法。[7]

然而，结合笔者多年教学实践和分析其他高校教师的教学实践论文，“生物信息学”本科课程学习中普遍存在以下几个问题：概念性的知识点太难，没有记忆点；多媒体课件中展示的实操分析步骤是片段化的，重要环节模糊；课上讲的操作分析很快就会忘了；部分综合性的训练内容操作一遍后还是不会；学完课程后，遇问题仍然不会着手去做分析解决。究其原因，主要是由于國内“生物信息学”本科课程教学基本以讲授为主，缺少与学科本身交叉前沿性和实践性特点相结合的教学方法，导致学生学习积极性不高，变成简单的重复老师的实践演练操作，失去独立思考的能力。

为此，本文将更适宜的“互联网+”分段分级式实践教学模式[8]应用于“生物信息学”本科课程的教学实践中，结合课程本身特点，归纳出一套教学方法。

1“生物信息学”课程实施“互联网+”教学模式的可行性分析

1.1课程分析

“生物信息学”课程的操作步骤多，细节也多，且每一个操作终端（学生电脑）可能会遇到特异性问题，需要学生在操作学习中认真完成。对偶发问题的解决是否及时，直接影响整个实操过程和结果的正确性。在课堂教学中，教师“手把手”教学模式显然不适合。

据课程前期教学经验，学生认为线上教学模式下，特别是对于需要实操时，可清晰看到教师的每步操作。但是也有学生反映，全线上教学的话，学生与教师之间对操作难点沟通不及时，教师无法直接通过学生终端的实际情况适宜调整和及时解决问题，学生也碍于线上沟通不方便，不能及时地向教师反馈问题等。

1.2学情分析

“生物信息学”本科课程授课对象一般为生物类专业高年级（大三或大四）学生，具有良好的生物学专业背景，知识素养良好。高年级本科学生具有好学、好思、好问的特质，在学习中做到观察、思考、实践和领悟的辩证统一，注重问题的提出、猜疑和解疑的过程。

生物信息资源正被广泛用到社会生活和生产的各个领域，正确认识和分析运用它来解决科学问题，甚至民生问题，已成为全民关注的热点问题。因此，在学习科学知识的基础上，结合时代发展，引导学生正确认识生信分析技术和培育学生的开放共享、辩证统一、知行合一的时代精神，提升学生的社会责任感、历史使命感和人文精神。

1.3教学设备分析

通过本课程受教学生群体调查显示，现阶段学生均具有手提电脑或学习PAD，且本校的教室区域全覆盖校园无线网络，学生和学校教室的设备状况足以保障“互联网+”教学的实施。

1.4教学资源分析

“生物信息学”本科课程为高年级生物类专业必修课程，教学大纲要求学生重视实践操作动手能力的培养，目前本课程的实践操作内容及学时分配见表1。

在中国慕课、腾讯课堂等线上学习平台上都有“生物信息学”课程相关资源。但都不具针对性，缺少必要的师生互动，不适合整体的班级学生自学。因此，“互联网+”分段分级式线上线下混合式实践教学模式更利于学生学习课程的实践内容。

2“互联网+”分段分级式实践教学模式构建

在“生物信息学”本科课程中充分运用互联网资源，进行线上线下混合式教学，将课程中的重点难点的概念性知识点和部分创新性和综合性的实践训练内容，从线下课堂单一的讲授示范的教学方式转变成线上的实操过程录屏+教师讲解+分级实操演练+分级答疑的“互联网+”分段分级式实践教学模式。该模式下，课堂实践操作教学可以分为三个级别：学生互助组实操、学生助教式实操和教师辅教式实操，将课程不同难度系数的实操训练分级分类，再分阶段进行，对实操水平不同的学生提出不同级别的要求，组成互助实操小组，以团队的形式分工协作，充分尊重学生和调动学生的学习积极性，提升课堂教学的质量。

2.1“互联网+”实操互助组

将班级学生按照不同的方式进行划分小组，除去常规的按照班级名单顺序和宿舍成员成组的划分办法外，建议采用学生自行组队，让小组成员间相互青睐，一定程度上提升了实践练习的积极性。分组后，课堂实操练习和团队综合性实操训练时，小组内成员先进行组内互助，解决问题；对于小组内无法解决的问题，由小组负责人将问题进行汇总，并转交给学生助教。

2.2“互联网+”实操学生助教模式构建

学生助教由教师指定，或者让学习委员或课代表直接担任。课程开始前，教师应就课程实操内容对其进行课前实操培训，这里可以是一对一的模式。在课程的实操教学中，助教学生直接对接互助小组负责人，先去解决一般问题，对于无法解决的问题，再交给教师处理。

实操训练内容按照“普遍性问题、重点问题、难点问题”对实操问题进行分类，对于存在的共性问题，教师需要提前将其操作视频化，帮助学生学习训练。

2.3“互联网+”分段分级式实践教学模式构建

3“互聯网+”分段分级式实践教学实践过程

3.1课堂教学

教师提前整理每一章节的课程内容，将课堂讲解、个人训练、小组互助训练的相应内容提前向学生安排，尽量将需要集中讲解的概念性、基础性的知识点集中讲解，讲解做到简洁明了。讲解完成后，明确布置相应实操训练的内容。

3.2观看实操录屏

通过“录屏+实操”的方式进行实操训练的教学，比如进行15min观看视频录播，再进行30min的实操训练。在学生观看教师的录屏内容时，教师一定要结合必要步骤的讲解，提升学生观看视频的有效性。

针对重点问题和难点问题，可添加必要的课堂互动，教师可以给学生就一个实操问题提供多条解决途径，再在下一个重点问题处设置提问，启发学生扩展操作思路，增加尝试。

3.3安排实操训练

围绕阶段性的课程内容，联系当前学科、社会研究热点和学生的兴趣点，自编部分实践训练作业。让学生在课后训练中，更好的掌握课程知识，体会课程的实用性，践行知行合一。

3.4注重学生的学习动态

个体差异会严重影响教学效果和学习效果的产生。学生的动手能力高低不齐，学习进度、掌握情况就会不一致。课后，教师应留途径给相对困难的学生来针对性的答疑解惑。针对互助小组团队完成的训练内容，需要给学生提供提交分析结果的途径，汇报或PPT展示等，监测学生对于实操训练的掌握程度。

4教学反思

4.1教师对教学过程的反思

（1）实操训练满足教学要求即可，不宜过多，以免增加学生的课业负担。（2）散点式的实操训练内容适宜整合处理，改编成用以解决某一个实际分析问题，学生参与实操的积极性更大。（3）学生互助组分组过程中，教师还是需要适度干预，以免出现整个小组内的学生实践动手能力不足，延期或无法完成训练任务的现象。（4）录播视频短小精悍、针对性强。

4.2学生对课堂实践操作训练进行的反思内化

（1）对于课堂个人操作训练部分内容，学生需要自主操作，反刍教师的实操录屏内容，达到融会贯通，解决相关问题的能力。（2）遇到进行不下去或疑似错误的步骤时，不能直接忽略继续进行下步分析，需要积极主动的寻求解决办法，决不能不问，这直接导致后续分析全盘皆错。

5结语

实现高等教育内涵式发展，全方位推进高等教育教学过程，多方面分析“生物信息学”本科课程线上线下混合式教学实施的可行性，综合多年教学经验，构建“互联网+”分段分级式实践教学模式，对于该类实践操作性课程的线上授课依然需要高校教师录制视频进行操作演练，耐心解答学生的实操问题，才能更有助于学生实践内容的学习。

基金项目：江苏海洋大学高等教育教学改革研究课题（JGX2020045）；江苏海洋大学研究生精品课程建设课题（XJPKC2020-6）；江苏高校一流专业（海洋科学）

参考文献

[1]向昌盛，周建军.我国生物信息学的现状与展望[J].科技咨询导报， 2007，4（03）：234.

[2]邱水平.对新时代中国高等教育内涵式发展的几点思考[J].中国高等教育，2020，4（19）：12-16.

[3]朱柳村，李嘉睿.生物信息学创新教学模式的探究[J].安徽农学通报，2017，23（06）：179-181.

[4]余利红，欧阳永长，林方钦.针对不同专业特点的生物信息学课程教学设计改革[J].高校生物学教学研究（电子版）， 2020，10 （02）： 39-41.

[5]陈炼.师范院校生物信息学本科教学改革与实践[J].教育教学论坛，2016，4（36）：134-135.

[6]张健，孙湧，Huanmei Wu.美国高校生物信息学专业设置变革及其启示[J].深圳职业技术学院学报，2016，15（05）：80-84.

[7]薛玉.应试教育转变为素质教育的具体体现[D].河南大学，2014.

[8]马媛媛，胡星宇，孙全党.计算机专业软件类课程“互联网+”分段分级实验教学模式探索[J].计算机教育，2021（6）：24-27.