王小蘭 汪珍春 陳瓊?cè)A

摘要：生物信息學(xué)的快速發(fā)展已經(jīng)深入到計算機、數(shù)學(xué)和生命科學(xué)等學(xué)科，因此，學(xué)生掌握生物信息學(xué)對于以探索功能為主的功能基因組學(xué)、代謝組學(xué)的研究具有重要意義。本文探討了以多媒體為教學(xué)手段、課堂教學(xué)課時不變甚至減少的情況下，通過個性化習(xí)題及QQ群的應(yīng)用來促進學(xué)生對生物信息學(xué)知識的掌握和應(yīng)用的優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：個性化習(xí)題；生物信息學(xué)；QQ群

中圖分類號：G811.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）48-0171-02

生物信息學(xué)是生物學(xué)、計算機科學(xué)和信息技術(shù)等支持的，包括存儲、組織和生物數(shù)據(jù)檢索的一個現(xiàn)代交叉學(xué)科。隨著分子生物學(xué)和信息技術(shù)的不斷突破，各種生物數(shù)據(jù)的獲得變得非常容易，但是如何對這些數(shù)據(jù)進行組織、分析和處理，并從中發(fā)掘出能用于解決生物科學(xué)問題的信息，成為目前生命科學(xué)的難點和熱點。生物信息學(xué)因此應(yīng)運而生，其本身不僅是研究現(xiàn)代生物學(xué)，也是研究其對工業(yè)、醫(yī)療等重要領(lǐng)域影響的一門實踐性學(xué)科（Bloom，2001）。

一般認為，生物信息學(xué)主要滲透到統(tǒng)計數(shù)學(xué)、計算機和生命科學(xué)，尤其是生命科學(xué)的組學(xué)領(lǐng)域（郭麗等，2014），因此在教學(xué)中，生物信息學(xué)的教學(xué)內(nèi)容往往因?qū)W生背景不同而會有不同的側(cè)重。這就需要教師根據(jù)學(xué)生的背景及知識結(jié)構(gòu)的需求來合理安排教學(xué)。本文根據(jù)近年來對生物信息學(xué)教學(xué)的經(jīng)驗，從教學(xué)方法、個性化練習(xí)題對學(xué)生上機的促進及QQ群投票功能在教學(xué)中的應(yīng)用等方面進行了總結(jié)，對如何能夠提高生命科學(xué)學(xué)院的學(xué)生學(xué)習(xí)此門課程的興趣進行了探討。

一、現(xiàn)代教學(xué)方法的利與弊

隨著計算機科技的不斷進步，教學(xué)已經(jīng)從傳統(tǒng)的板書模式進入到現(xiàn)代多媒體教學(xué)模式中。多媒體技術(shù)應(yīng)用的初衷是提高學(xué)生的參與度，滿足教學(xué)手段更民主、多元化及個性化的教學(xué)目標，其優(yōu)點為表現(xiàn)力豐富，可以通過動畫、視頻、圖像、音頻等效果將抽象難懂的問題直觀化。其次，節(jié)省了大量的板書時間，同時教師可將教學(xué)的重點、難點鏈接，以益于學(xué)生直觀地了解并進行思維拓展（張林，2011）。多媒體最明顯的一個特點就是教學(xué)容量加大，但正是這些優(yōu)勢也伴隨相應(yīng)的問題：（1）重形式而忽視教學(xué)內(nèi)容。很多學(xué)校在進行教學(xué)管理及評價時，過分關(guān)注多媒體課件的形式以及學(xué)生的感受，導(dǎo)致有些教師過分注重多媒體的表現(xiàn)形式而忽視了教學(xué)的主要內(nèi)容。（2）教學(xué)容量和學(xué)生的吸收量之間反差較大。由于教學(xué)內(nèi)容和容量的增大，教師并沒有根據(jù)授課對象的具體情況合理安排和講授學(xué)科內(nèi)容，而被動的成了多媒體的播放員和解說員?？傊嗝襟w教學(xué)利大于弊，因而成為教學(xué)改革和發(fā)展的必然產(chǎn)物，雖有缺點，但不能因噎廢食，需通過其他方法來克服弊端才能達到完美的教學(xué)效果。

二、個性化習(xí)題是學(xué)生實踐提高的強力推動器

生物信息學(xué)是一門實踐性非常強的學(xué)科，為了加強學(xué)生的實踐能力，教師要綜合應(yīng)用啟發(fā)式、運用式及討論式等多種教學(xué)方法來激發(fā)學(xué)生的興趣。筆者在課堂實踐中，充分發(fā)揮個性化習(xí)題的作用，將教師的科研滲入到課堂，注重理論與實踐相結(jié)合，努力提高學(xué)生解決實際問題的綜合能力。比如，在講授第五章內(nèi)容電子克隆部分，此章節(jié)目的是通過一段表達序列標簽（EST），綜合應(yīng)用Blast、序列比對、步查法等方法查找各種數(shù)據(jù)庫，通過軟件的應(yīng)用進行拼接、預(yù)測、去除內(nèi)含子等方法，最終獲得可能的全長cDNA序列并加以注釋。在以往的教學(xué)練習(xí)中，全班同學(xué)的任務(wù)一樣，難以知道學(xué)生是否真正掌握所教授的內(nèi)容，為此，筆者將學(xué)生分組，每組自行通過閱讀文獻獲得一條其感興趣的EST序列，或者利用他們的畢業(yè)論文中涉及的EST序列去進行電子克隆練習(xí)，通過這種個性化習(xí)題的隨堂練習(xí)，能顯著強化學(xué)生的計算機應(yīng)用能力和實踐能力，同時也能提高學(xué)生在教學(xué)中的積極性、主動性和創(chuàng)新性。

三、發(fā)揮QQ群的投票功能在教學(xué)練習(xí)中的作用

生物信息學(xué)是一門交叉學(xué)科，對于非生物信息學(xué)專業(yè)的生命學(xué)院的學(xué)生而言，雖然教學(xué)大綱只要求學(xué)生掌握一些基本軟件的原理及數(shù)據(jù)庫的熟練使用。但是，這需要學(xué)生具有扎實的生物化學(xué)、遺傳學(xué)、細胞學(xué)及分子生物學(xué)的基礎(chǔ)知識。比如，在講授第三章“核酸序列的分析”時，會要求學(xué)生利用已知的EST序列去Blast查找與之有同源性的基因組序列，進行序列比對，預(yù)測并利用Bioedit軟件找出此基因的啟動子、終止子和剪接點。這首先要求學(xué)生必須明確這些分子生物學(xué)的概念，否則在有限的生物信息學(xué)課堂上，會變成分子生物學(xué)或遺傳學(xué)的復(fù)習(xí)課。而課外QQ群就起到了非常重要的交流促進作用。筆者在將QQ群的功能應(yīng)用到課外教學(xué)輔助平臺的基礎(chǔ)上，充分發(fā)掘QQ群的投票及評論功能為教學(xué)所用，例如教授第三章前，將課件放到QQ群的文件中，讓學(xué)生去預(yù)習(xí)。為激發(fā)學(xué)生預(yù)習(xí)的主動性，要求學(xué)生在評論中列出對本章的主要知識點或難點，并對課件中涉及的名詞進行解釋。為進一步加強理解，對投票功能進行設(shè)置，相應(yīng)的對投票選項1、2、3、4分別設(shè)置成A、B、C、D，這樣教師可根據(jù)需要將知識點轉(zhuǎn)化成練習(xí)題，以加強學(xué)生的學(xué)習(xí)。同時，也可鼓勵學(xué)生將一些新的感興趣的話題或問題置于QQ群。總之，QQ群的投票功能可以成為教師與學(xué)生課下交流的一扇窗口，成為生物信息學(xué)的一種及時且重要的學(xué)習(xí)工具。

四、建議與展望

生物信息學(xué)是一門新興學(xué)科，但我國無論是在對學(xué)科的重視還是發(fā)展程度上，與國外都存在一定的差距。在美國，計算生物學(xué)國際協(xié)會教育委員會一直致力于將生物信息學(xué)整合到高中生物教材中，學(xué)生在高中即接觸生物信息學(xué)，而且高校對高中生物信息學(xué)的教學(xué)提供相應(yīng)的培訓(xùn)課程和網(wǎng)上資源，生物信息學(xué)和其他分子生物學(xué)、植物學(xué)等一樣較早的深入到學(xué)生的知識體系中。而我國由于該學(xué)科產(chǎn)生的歷史較短，課程的開設(shè)集中在“985”、“211”重點院校的生物信息學(xué)專業(yè)，盡管近十年來，各大高校也意識到此學(xué)科的重要性，且課程也在逐步在開設(shè)，但由于學(xué)時短，很多教學(xué)僅限于學(xué)生掌握基本的數(shù)據(jù)庫的查詢。為使生物信息學(xué)能在普通院校的生命科學(xué)學(xué)院能很好的開展，各個高校應(yīng)建立合適的課程教學(xué)內(nèi)容。雖然近年“生物信息學(xué)”課程在各高校紛紛開設(shè)，但由于生物信息學(xué)是一門發(fā)展中的學(xué)科，它的理論及內(nèi)容尚在不斷完善與更新中（郭麗等，2014）。因此，對于教材的選擇，不能只追逐信息量充足、內(nèi)容新穎、知識選材前瞻性好的教材（楊娥等，2014）。作為普通院校的非生物信息學(xué)專業(yè)的本科生，想在較短的時間內(nèi)（36課時）很好掌握如此大信息量的知識較為困難（劉宏生等，2010）。因此，需要依據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)及院校的人才培養(yǎng)目標和現(xiàn)今生物信息學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀建立合理的課程內(nèi)容體系。另外，由于缺乏合適的專業(yè)人才，生物專業(yè)的生物信息學(xué)的師資力量薄弱，無法建成高水平的教學(xué)隊伍。因此，加大生物信息學(xué)教師的培養(yǎng)力度，建成一支專業(yè)的、年齡和知識結(jié)構(gòu)合理的師資隊伍，是提高本科院校生物信息學(xué)教學(xué)的關(guān)鍵問題之一。

參考文獻：

[1]Bloom，M. Biology in silico：The bioinformatics revolution[J]. The American Biology Teacher，2001，63（6）：397-403.

[2]郭麗，趙楊，婁冬華，等.生物信息學(xué)實踐課教學(xué)改革探索[J].南京醫(yī)科大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2014，（2）：165-167.

[3]張林，柴惠.現(xiàn)代教學(xué)手段在生物信息學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].新課程研究，2011，（219）：156-157.

[4]楊娥，徐紀茹，陳艷炯，等.醫(yī)學(xué)本科生生物信息學(xué)教學(xué)的探索與實踐[J].西北醫(yī)學(xué)教育，2014，22（5）：958-960.

[5]劉宏生，鄭方亮，艾海新，等.強化生物信息學(xué)實踐教學(xué)的探索與成果[J].生物信息學(xué)，2010，8（4）：368-377.