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双创教改背景下生物信息学课程考核方式改革和实践
［摘 要］生物信息学是一门新兴的交叉学科,以往期末采用的闭卷笔试考核方式存在诸多弊端.在“双创”教改背景下,基于混合式课程教学模式,课程组综合利用现代教育技术,重点讲授应用性较强的生物信息学实践分析方法,将生物信息学课程的考核方式改为课程大作业,学生一人一题独立完成课程大作业,显著提升了学生生物信息学分析技能及创新创业能力.文章还规划了未来3 年生物信息学课程考核方式的新目标.
［关键词］生物信息学；创新创业；课程考核；改革与实践
［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2018）11-0101-03
20世纪80年代末,伴随着人类基因组计划的启动和实施,生物信息学这门交叉学科应运而生［1］.基于“厚基础、宽口径、重实践、求创新”的人才培养指导思想,我校自2006年起在生物科学、生物技术等专业中开设了生物信息学课程,目的是培养本科生生物信息学上机实践操作的技能,提升其创新创业能力,以使其适应未来工作和学习的需要.生物信息学课程开设初期,课程考核采用了期末闭卷笔试的方式,题型主要为名词解释、填空、选择、简答、问答及计算题等.课程组经过多年实践发现,闭卷笔试这种考核方式的弊端越来越突出,其考核结果无法真实地反映出学生掌握生物信息学上机实践操作技能的优劣程度,亟待进行课程考核方式的改革与实践.
2015 年5 月4 日,国务院印发了国办发［2015］36号文件,即《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》,提出高等学校创新创业教育改革的9项任务和措施,其中一项任务为改革教学方法和考核方式.在“大众创业、万众创新”教育改革的浪潮下,革新生物信息学课程考核方式,培养本科生的实践操作能力和创新创业能力,势在必行.课程组为此对生物信息学课程考核方式进行了改革,经过连续3年的改革与实践,获得了较好的教学效果.
一、生物信息学课程闭卷考核方式的弊端
生物信息学课程考核由期末考试和平时考查两部分组成.期末考试采用闭卷笔试方式,比重为总成绩的70%；平时考查成绩占总成绩的30%,其中出勤情况、作业情况和上机操作各占10%.教学实践证明闭卷笔试考核存在多种弊端［2］.
第一,根据布鲁姆的分类法［3］,认知教学目标有六项即知识、理解、应用、分析、综合、评价（图1）.闭卷考试题型为名词解释、填空、选择、简答、问答及计算题,考核内容以概念、原理、推理等知识和理解为主,考核没有上升到应用、分析和综合及评价层次.
第二,闭卷考核延续了旧有的应试教育模式,导致学生只重视分数而不重视能力,出现“高分低能”现象,影响了学生综合能力和素质的提高,这与“双创”的人才培养目标是极度不符的.
第三,闭卷考试仅仅强调了课程考核的评价功能,而忽视了教与学过程中两方面的相互促进功能,无法及时地反馈教学过程进而提升教学的效果.
第四,由于采用了终结性考核方式,容易造成学生平时学习松懈,到期末搞突击,考试结束后学生很容易遗忘靠死记硬背的知识,不利于学生实践操作能力及创新创业能力的培养.
二、生物信息学课程大作业考核方式的改革举措课程考核方式改革应能促进学生自主学习,有利于学生创新能力的培养,反过来还可以促进教学方法的改革,从而充分调动教师和学生两方面的主动性和积极性.课程组对生物信息学课程考核方式的改革主要围绕如何培养学生的学习能力及创新能力来进行.
生物信息学是理论实践性都很强的课程,二者结合十分紧密［4］.在生物信息学课程讲授过程中,主讲教师重点培养学生的生物信息学分析技能,提升学生的创新创业能力.为了全面考查学生的生物信息学分析技能,课程组将生物信息学课程的考核方式由期末闭卷笔试改为课程作业方式.
在每学期开课之初,主讲教师将大作业布置给学生,要求学生综合应用所掌握的生物信息学分析技能对所分析的序列进行综合的生物信息学分析.为了防止学生之间相互抄袭,要求每名学生分析互不相同的一条核酸及其编码的蛋白质序列,若发现2名学生分析的序列相同,二者的大作业成绩均被判为0分.
生物信息学实践教学相对于理论教学更具直观性、验证性、综合性、启发性和创新性［4］.为了分阶段逐步培养本科生的生物信息学实践操作能力,课程组将大作业分析内容分割成5个独立的上机实践操作小作业,在每个章节学习完成后,将小作业布置给学生,学生独立完成后提交至课程网络平台,教师批改后实时反馈给学生.
三、生物信息学教学内容的革新
课程组选用了英文原版教材Bioinformatics ForDummies,结合主讲教师承担的科研课题及提升本科生创新创业能力的培养目标,每年更新并优化教学内容.生物信息学课程涉及的分析方法、分析技术与分子生物学的理论、实践紧密相关,再加上在线的生物信息学分析界面均为英文,因而学生在学习过程中普遍存在畏难情绪.问卷调查显示,32.1%和64.2%的学生认为该课程“特别难”或“有点难”；77.4%的学生的学习困难在于“生物信息学分析界面为英文,不太理解分析结果的英文含义”,而37.7%的学生的学习困难在于“生物学基础较差,不太理解分析结果的生物学含义”.课程组通过激发学生的学习兴趣,着重提升学生的分子生物学理论基础及专业英语阅读技能,帮助学生逐步建立起学习的兴趣和自信心［5］.为了培养学生的生物信息学上机实践操作能力和综合分析技能,在教学过程中课程组重点演示了应用性较强的生物信息学实践分析技能,如核酸和蛋白质序列数据库、蛋白质3D结构数据库、PubMed文献数据库的格式及查询方法,核酸及蛋白序列BLAST分析,核酸和蛋白质双序列比对、分子系统进化树的构建,mRNA序列的ORF预测、DNA序列外显子—内含子预测、启动子顺式元件在线预测、核酸序列BanKIt在线提交方法,蛋白物理化学特性及3D结构的预测等.另外还重点讲授了PCR引物设计软件Primer Premier 5.0、核酸序列离线提交软件Sequin、分子系统进化树构建软件MEGA 5.0的使用方法等,培养学生应用生物信息学分析软件的技能.
四、生物信息学开展混合式课程教学
为了应对生物信息学课程大作业考核方式的变革,课程组摒弃了传统的灌输式教学方法,采用启发式、讨论式等教学方法,开展了混合式课程的教学改革与实践［6］,全面提升教学效果.基于我校网络教学中心提供的硬件和软件技术支持,在专业技术人员的指导下,课程组搭建了生物信息学课程网络平台,为混合式课程教学改革奠定了较好的基础.目前已上传课件PPT、生物信息分析软件、课程讲授过程中分析应用的序列材料、课程视频、专业英语词汇、作业参考模板、英文文献等共约152份教学材料.经过3年的建设和应用,生物信息学课程网站（http：//wljxzx.haust.edu.cn/meol/jpk/course/layout/newpage/index.jsp?courseId等于14584）点击量接近2万次,排行我校所有课程第1名（图2）.学生通过课前的在线学习、课堂听讲、课后登录课程网站对照视频完成课程作业并在线提交,教师在线批改作业后学生可及时获取作业的完成情况,学生对照教师的反馈信息对作业进行完善.通过训练,逐步提升了学生生物信息学上机实践操作和综合分析的技能.
五、现代教育技术在教学过程中的应用
课程开设初期,由于教室内电脑无法接入外部互联网,主讲教师在讲解核酸和蛋白质序列数据库查询、BLAST分析、核酸序列Bankit在线提交、蛋白质物理化学性质预测、蛋白质3D结构预测等在线生物信息学分析时,只能采用静态演示的方式,学生无法直观地观看生物信息学分析的流程.近年来,学校对多媒体教室的教学设备进行了更新和完善,教室内的电脑可以直接接入外部互联网,在教学过程中通过教师的操作和实时分析,应用多媒体设备可将序列查询、BLAST分析、蛋白质三维空间结构预测等生物信息学分析过程动态地展示,有利于学生课后独立地上机操作.
目前,很多课堂都面临着“低头族”的难题,问卷调查显示,当对老师讲授的内容不感兴趣时,35.9%的学生会选择“在课堂上看手机”消磨时间.提高课堂效率是提升教学效果的关键.智慧教学工具雨课堂软件安装简便,利用PPT和微信APP即可让师生产生更多互动,教与学更加便捷.教师应用雨课堂软件可将PPT课件提前推送到学生手机；课堂上学生通过弹幕进行师生互动并可实时答题.雨课堂覆盖了课前、课上、课后的每一个教学环节,较之填鸭式单向的教学方式,更有利于有效提高教与学之间的互动性.
在教学过程中,主讲教师指导学生组建了课程学习小组,通过微信群学习小组成员之间可以进行交流并分享课程的疑问和理解,变被动学习为主动学习,打破了教师讲学生听的旧有教学模式.
六、生物信息学课程考核方式改革的教学效果
2016-2017学年第2学期生物科学专业大作业成绩分布柱状图见图3,其中优秀率达21.0%,良好率达16.1%,中等率达19.3%,及格率为32.3%,而不及格率为11.3%.这表明56.4%的学生较好地掌握了生物信息学上机实践操作能力和综合分析的技能,而11.3%的学生尚未掌握课程相关技能,总评后有2名学生的成绩未达60分,需要重修该课程.尽管生物信息学课程采用了大作业的考核方式,但其考核标准并未下降,学生平时不认真完成小作业或者临时拼凑提交课程大作业并不能“混”到课程学分.
问卷调查显示,98.1%的学生认为“生物信息学课程培养的是生物信息学分析技能,大作业考核方式更加合理”,表明学生非常认可生物信息学课程大作业考核的方式.采用大作业这种考核方式,一方面,学生在学习过程中不必花大量时间去死记硬背概念性和理解性的知识,而把重点放在了生物信息学实践操作技能的提高上,有效地提高了学生的动手分析能力和创新能力；另一方面,也促使教师在教学过程中,注重从创新创业能力培养的角度进行课堂教学的设计,不断提升生物信息学课程的教学质量和水平.据不完全统计,通过学习生物信息学课程,3年来生物科学、生物技术专业有近50名学生的毕业论文与生物信息学相关,有20余名学生考上了中科院、“985”“211”高校生物信息学领域的研究生,10余名学生到生物信息学领域的公司就职.3年来,课程组通过生物信息学课程考核方式的改革与实践,教学效果得到进一步提高,显著提升了学生创新创业的能力.
七、生物信息学课程考核方式改革深化规划
生物信息学课程考核方式改革虽然取得了阶段性的研究成果,但还存在诸多问题.未来3年课程组将对生物信息学课程考核方式进一步改革,改革的具体目标如下：
1.基于我校网络教学中心提供的硬件网络设施和软件环境,搭建生物信息学在线开放课程平台［7］,制定学生学习过程的考核标准,大规模上线视频教学资源,基于学生登录在线开放课程网站的次数、观看视频的时间及回答问题的具体情况,确定学生的学习过程成绩.
2.搭建生物信息学在线测试评价平台.在每一章节学习完成后,在线测试学生对知识的掌握和理解情况.
3.优化生物信息学小作业测试评价平台.在每一章节学习完成后,布置上机实践操作小作业,学生完成后在线提交作业、教师在线批改小作业,考核学生生物信息学分析技能的掌握情况.
4.与时俱进,优化生物信息学课程大作业的考核内容.基于生物信息学学科的发展动态,每年对生物信息学课程大作业进行适当优化和更新.鼓励对生物信息学有浓厚兴趣的学生,基于完成的大作业撰写学术论文,经指导教师修改后投稿至相关期刊发表.
5.开展生物信息学总评成绩构成及权重研究,构建适合于我校生物科学和生物技术专业生物信息学课程的考核方式.
课程组下一步将基于建立的课程大作业考核方式,应用搭建的在线开放课程平台,采用启发式、讨论式等教学方法,侧重生物信息学实践操作分析的讲解,引导学生注重平时的学习过程,开展生物信息学毕业论文的设计和训练［8］,重点培养学生生物信息学上机实践操作技能,从而提升学生创新创业的能力和素养.
生物信息学论文范文结:
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