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融合教学模式在生物信息处理课改中的应用
［摘 要］生物信息处理是一门较新的具有很强理论性和实践性的课程.将以团队为基础的学习、以案例为基础的学习和以问题为中心的学习等多种教学形式引入生物信息处理的课堂,就是借鉴软件工程项目团队建设、案例教学、问题学习的相关理论,将学生分成若干团队,给予相关的数据,配合激励政策和考核机制,在项目团队中让学生深入学习和体验种种生物信息处理中的案例和题目,使学生既可以得到软件项目管理的体验,又能得到数据处理的基本技能和基本技巧.融合教学模式深受学生欢迎,获得了一致好评.学生可以不会被艰深晦涩的理论所迷惑,直接进行数据分析,直接见到理论效果,有利于快速掌握理论体系的核心构成,但是要想深入了解算法的内涵,还需加强理论方面的教学.
［关键词］融合教学模式；生物信息学；课堂教改
［中图分类号］ Ｇ６４２ ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2017）11-0074-03
一、背景
大量的生物医学传感器和各类测量设备不断地产生出海量的人体生理和病理信息.随着数学化发展的进程,从定性研究逐渐走向定量研究是现代医学发展的趋势之一,而新的研究趋向是运用数学等理论方法来表示实际的医学问题,并在其本质和数量之间寻求相互关系的规律.[1]生物信息处理课程应运而生.
生物信息处理课程是一门较新的具有很强理论性和实践性的课程.强调理论体系和概念的理论介绍是传统教学的主要方式,其往往忽视具体实现步骤、基本的编程训练.这样很容易让学生形成理论概念较为抽象的印象,使得他们对理论的理解仅限于表面,难以体会到理论的实际应用效果.当面对现实的问题时,学生无法下手解决,更谈不上创新应用.为避免学生理论与实际脱节,造成在实践中无从下手的情况,计算机编程应进入该课程教授内容,让学生看到理论的实际应用效果,不能只进行理论介绍而忽略实现步骤.但另一方面,在课堂上花费大量的时间讲解复杂的程序框架下的具体实现代码也是不太现实的.吴晓明等人[2]利用网络组件技术,通过web浏览器运行Linux平台生物信息软件,增强了生物信息学教学中算法的实践环节.钱叶雄等人[3]在生物信息学教学中采用了“教、学、研”一体化的创新教学模式,在提高学生的学习积极性和能力方面取得了一定的教学效果.近年来,随着教育改革的不断深入,很多课程在传统的讲授式教学方法的基础上,出现了以团队为基础的学习（Team?鄄based Learning,TBL）、以案例为基础的学习（Case?鄄based learning,CBL）和以问题为中心的学习（Problem?鄄based learning,PBL）等多种教学模式, 这些都可以有效提高学生学习的主动性和学习效率.[4][5][6]
将TBL、CBL、PBL模式引入生物信息处理的课堂,就是借鉴软件工程项目团队建设、案例教学、问题学习的相关理论,根据学生的性别、学习特长和性格特点,将学生分成若干团队,依据各章相应的教学内容,给予有关数据,配合激励政策和考核机制,在项目团队中让学生深入学习和体验种种生物信息处理中的案例和题目,使得学生既可以得到软件项目管理的体验,又能获得相关数据处理的基本技巧和基本技能.一方面可以促使团队成员之间形成良好的教学和学习氛围,他们必须群策群力,互相帮助,取长补短,迎接学习团队之间的竞争与挑战,通过各展其长完成团队的学习任务,得到软件项目管理的亲身体会；另一方面通过数据、案例和问题获得数据处理的基本技能和基本技巧.
二、改革内容
为了能更好地实现新的教学模式融合,我校在教学理念、教学内容、教学方法、考核方式与评价机制等几个方面进行了改革.
(一)教学理念的改革
将PBL、CBL、TBL引入生物信息处理的课堂是一次重大的革新,需要从教学理念上做好转换准备.一方面需要从95后大学生的特点出发,分析影响其学习生物信息处理课程的动机、兴趣与热情等因素,告知新的上课模式的重要性与必要性；同时任课教师的角色要向导师、信息咨询者、团队协作者、课程开发者、案例设计者、问题提出者、学术顾问转化,帮助学生认识到数据处理知识对于专业、职业以及人生的重要作用,鼓励他们积极参与项目团队学习,使学生的能力通过团队合作共同完成任务的方法获得充分成长.
(二)教学内容的改革
在新的教学模式下,生物信息处理课程的教学内容需要重新梳理与安排.一方面要从总体上设计好教师理论讲授与学生团队自学内容的章节比例分配,另一方面要针对每一章节适度安排案例、设计问题、确定学生团队开放式讨论的内容与主题.
(三)教学方法改革
除了理论讲授之外,根据团队项目的特点,要适度引入软件项目管理模拟、软件工程模拟等教学方法.此外,要将教学空间延伸,注重课堂内外的结合,举办生物信息数据处理比赛,让学生以项目团队的形式深入实际,群策群力,探索发生在医学统计、生理功能的数字仿真、时间序列分析、生物信息学等领域中的信息处理问题,体验数据处理知识的重要性.
(四)考核方式与评价机制的改革
在新的教学模式下,需要设计相应的评分机制、激励措施以及考核方式,防止“大锅饭”、“搭便车”等现象的发生.这样的话,可以考虑将个人和团队综合考核相结合,将笔试与面试相结合,将形成性评价与范例展示评价相结合,让考核与评价更加全方位与立体化,鼓励学生不仅自己学好课程,还要与团队一起学好.
三、实施方案与实施方法
(一)实施方案
(二)实施方法
1.文献综述法：利用我校图书馆相关的外文数据库和中文数据库（如重庆维普、万方数据、中国期刊网）等全面收集“信息处理教学改革”与“TBL、CBL、PBL”等资料,概括出国内的相关课程总体情况和改革方向.
2.问卷调查法：在文献研究的基础上设计生物信息处理课程团队上课的问卷调查,从历届学生中抽样,分发问卷搜集数据.
3.访谈法：根据以往考试成绩的高低,选取高分、低分以及部分典型学生进行访谈,如了解考高分的学生平时的学习心得以及考低分的学生失利的原因等,以此总结现有教学方式的优缺点.
4.对比研究法：设立对照组与实践组,将传统教学与团队、案例、问题教学,团队、案例、问题考核与单人考核进行对比,了解各自的优缺点以便更好地取长补短,总结可借鉴做法.
在实施以上方法的基础上,我们确定了将以团队为基础的学习（Team?鄄based Learning, TBL）、以案例为基础的学习（Case?鄄based learning, CBL）和以问题为中心的学习（Problem?鄄based learning, PBL）等多种教学法模式引入生物信息处理课堂的融合教学模式.
四、实施总结
课题组从2014年开始,在2014-2015年第二学期、2015-2016年第二学期和2016-2017年第一学期共三个学期,选取试点专业进行了教学改革,对部分试点专业学生开展了PBL、CBL、TBL融合教学模式教学.根据三个学期的课题实施情况分析,由于充分考虑了专业特点及就业趋势,学生对课程的接受程度得到了提高,相应的课程成绩和通过率也得到了提高.在实施过程中也存在一些不够完善的地方.如表1所示,我们对参与了该教学改革实践课程的学生进行了匿名的问卷调查,收回有效问卷58份,其中,认为该教学方式优于原教学方式的学生接近2/3.
五、讨论与展望
我校在2012、2013、2014年级的信管专业学生中进行ＰＢＬ、ＣＢＬ、ＴＢＬ融合教学模式试点教学后效果良好,并推广到计算机专业,受益者是全体信管专业、计算机专业学生；再进一步推广到其他软件课程后,受益者更是覆盖了所有开有软件类课程的工科甚至医科学生.PBL、CBL、TBL融合教学模式将计算机基础理论知识、编程技能、软件工程知识、项目管理能力及具体的生物医学问题串联起来,培养学生在分析问题时,思维由单向向多向转变,学生学习的兴趣和主动性大大增加了,综合分析能力也得到了提高.同时这种教学模式对指导教师也提出了新的挑战,促进教师不断自我完善,达到教学相长的效果.在教学模式上和教材方面,固然这门课程已经在持续完善与发展中,但总体形式上还存在一些问题.加强以团队为基础的学习（Team?鄄based Learning,TBL）、以案例为基础的学习（Case?鄄based learning,CBL）和以问题为中心的学习（Problem?鄄based learning,PBL）等多种教学法, 确实是近年来能有效增强学生学习主动性和学习效果的现代课程教学模式,学习者可以不被枯涩难懂的理论所迷惑,直接进行数据分析,观察理论的结果,有利于快速掌握理论体系的核心构成,但是对于深入了解算法的内涵,还需加强理论方面的教学.国家建设需要培养高素质综合创新人才,而人才培养需要改革传统教育长期存在的重理论轻应用的观念,课堂教学模式中只介绍理论内容而忽视实现方法的现状需要改变.一方面,课堂教学中不能只介绍理论,使得学生学到的理论知识与实际情况相脱离,造成在实践中束手无策的状况；另一方面,课堂上也无法花费大量的时间讲授复杂的程序框架下的具体实现代码.这样,理论的分析推理、作用的阐述和基于理论的具体处理方法、编程代码及实例应用分析、对学生处理的思路影响和编程的技巧的形成,均需在课堂教学中涉及.未来我们将进一步加强实践的教学环节要求,实现TBL、CBL、PBL融合教学模式与理论教学模式相辅相成的架构.
［ 参 考 文 献 ］
［1］ 尚志刚,张建华,陈栋,李国文,编著.生物医学数据分析及其MATLAB实现［M］.北京：北京大学出版社,2009.
［2］ 昊晓明,杜建强,刘丽丽,王旭,祁长乐,张虎勤,王波.利用组件技术增强网络课件交互功能的探索［J］.现代教育技术,2009（2）：100-103.
［3］ 钱叶雄,朱国萍,聂刘旺,阚显照. 生物信息学课程“教、学、研”一体化创新教学模式探讨［J］.安徽农业科学,2013（6）：2812－2813.
［4］ 冯雯娟,雷宇,张敏.“TBL?鄄CBL?鄄PBL”教学法在心外科低年资护士心肺复苏培训中的应用［J］.护理教育,2016（9）：160-161.
［5］ 张占海.CBL、PBL、结合TBL教学法在心血管疾病临床实习中的应用［J］.中国社区医师,2015（15）：168-169.
［6］ 廖平,汪长亮,陈世鸿.LBL、CBL、PBL、TBL 教学法在军事理论课中的综合应用研究［J］.教育现代化,2016（3）：161-162.
［责任编辑：刘凤华］
生物信息论文范文结:
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