移動教學在生物信息學課程改革中的應用

陳  亮,童  維,胡銀崗

2016年12月07日09:12  來源:今傳媒
 

摘 要:針對移動網絡工具在大學校園的普及,課題組將移動網絡工具引入大學課堂教學,並以農業院校生物信息學教學試驗為例,評價移動教學的可行性和高效性。試驗表明,移動教學方法比傳統的教學模式更能吸引學生的注意力、激發學生的實踐興趣,同時加強了師生互動,並最終提升教學效果。這一教學模式為農業院校其他課程的教學改革提供了參考。

關鍵詞:移動教學﹔生物信息學﹔農業院校﹔教學試驗

一、引 言

手機、iPad等移動網絡工具的普及,使得大學課堂的教學產生了變化。變化之一,部分教師開始在課堂上三令五申,禁止學生課堂上翻看手機,必須關機。其次,部分教師開始思考新形勢下的教學模式,試圖將移動網絡工具引入課堂,尋找移動工具與課堂教學的交叉,將移動工具變成教學輔助素材。

目前,手機等網絡移動工具,成了大學生甚至是所有現代人形影不離的朋友。大學校園裡,無論是宿舍、餐廳、自習室、圖書館、校車上,或者是學術報告會場,甚至是課堂等任何地方、任何時段,都可以看到學生專心操作手機的情景。部分教師私下抱怨,課堂上玩手機的學生太多,甚至有的同學一節課都沒抬過頭,沒看過黑板,全程低頭玩手機,教學效果不好。所以,很多教師禁止上課看手機,必須關機,將手機視為課堂禁品。那麼,問題來了,不看手機,課堂效果就能提高嗎?顯然不是。在知識、信息、網絡高度發展的今天,手機不僅僅是玩樂的工具,更是一個查詢、溝通外部知識、信息的渠道。課堂上,學生可以利用手機快速查找一個陌生單詞的釋義、可以快速查找一個知識點的由來、可以快速查找一個專家的成果、可以快速查找一篇文獻的摘要,所以,手機不能簡單的被視為玩樂的工具、課堂的敵人。我們可以開發手機在獲取信息方面的價值,因勢利導,將手機用作課堂教學的輔助工具,讓學生光明正大的打開手機、利用手機參與到教學互動當中。這種將移動網絡工具用於教學的模式也被稱為移動教學,即在移動網絡設備的幫助下,能夠在任何時間任何地點進行的教學和學習﹔移動教學所使用的移動計算設備必須能夠有效地呈現學習內容並且提供教師與學習者之間的雙向交流[1-3]。在教師的引導下,學生根據自身的需要,利用無線網絡和移動學習設備進行互動和學習,並在這個過程中實現自己對知識的建構,使外部的信息內化為自身的知識,並最終提升教學效果。

生物信息學(Bioinformatics)是在生命科學的研究中,以計算機為工具對生物信息進行儲存、檢索和分析的科學,目的在於通過生物信息學手段,逐步認識生命的起源、進化、遺傳和發育的本質,為探索生命的奧秘提供合理和最有效的方法或途徑。將移動教學模式引入生物信息學教學,是機遇也是挑戰。

二、教學試驗與教學結果

下面是教學過程中的一次實踐:在此僅以生物信息學第四章“序列比較與數據庫搜索”的第三節“核酸序列的相似性搜索(BLAST)”為例,討論此次教學改革試驗。

方法:將兩個教學班分為A組和B組(各30人),A組採用傳統的教學模式和教學方法,B組採用以移動教學元素(手機或iPad等移動工具)為輔助手段的新教學模式,最后以問答或現場演示的方法檢驗教學效果。

A組為傳統教學方法:將所有的教學內容以幻燈片和板書的形式呈現給大家,課堂中涉及的網站使用和結果分析都以截圖形式展現,並演示網站使用、數據庫搜索的步驟。缺點:教師為課堂主導,雖然演示了數據庫搜索的步驟,但學生缺乏自己操作的實景感受,不能在短時間內學會數據庫搜索和相關軟件的使用方法。一味的講解如何操作,可能會引起枯燥感,降低學生的學習激情。

B組為移動教學:主要教學內容仍以幻燈片和板書形式呈現,但在網站使用和數據庫搜索的學習環節,不僅僅是幻燈演示,而是讓學生拿出自己的手機等移動信息工具,自己打開網站和數據庫,輸入查詢序列(需要時可提前通過微信群將待查序列發給大家),開展相關信息搜索,並分析自己獲得的數據結果。優點:改變了以往教師為課堂主導的模式,學生自己動手,參與到教學過程中,使用他們自己的移動工具,來體驗生物信息學的教學樂趣,加強他們的課堂成就感,提高課堂教學效果。

課堂部分內容:介紹完BLAST的基本思想和算法之后,帶領大家利用各自的手機等移動工具進入相關網站(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/),認識數據庫Blastn、Blastp、Blastx等Blast程序和界面,然后練習BLAST的搜索過程。學生們運行完Blast后,可以在手機上瀏覽三種形式的返回結果:(1)圖形化的搜索結果﹔(2)最佳匹配序列描述性結果﹔(3)相似性序列具體比對結果。而以往的教學僅僅是老師在投影儀上給大家展示這三種結果,學生並沒有親自運行出這些結果。

由於授課對象是農學專業的學生,所以課堂內容需要延伸到農學類數據庫的Blast應用。課堂選擇了小麥基因組序列數據庫(URGI)的BLAST搜索(http://wheat-urgi.versailles.inra. fr/Seq-Repository/BLAST)。同學們利用手機打開此網站,在老師的帶領下將待查序列輸入,選擇參數后開始運行。通過比對結果解讀,將待查序列定位到小麥的某個同源群上,並可下載相應的基因組序列。通過這個案例,同學們將普通的Blast擴展到了專業領域的Blast,加深了他們對Blast的認識。

在隨后的課堂提問和演示環節,A組同學僅有30%可以相對清晰的講出Blast的搜索過程,但很難自己去操作如何在線運行Blast程序,他們也沒有興趣去回答老師的問題,甚至害怕老師叫到自己,缺乏參與意識和成就感。相反,85%的B組同學可惜清晰的講出Blast的搜索類型和搜索過程,並可用手機在線演示出如何運行Blast及如何解讀所獲結果,並且多數同學願意主動給老師展示自己的搜索結果,他們表現出了一種向大家分享勞動成果的感覺和熱情或者是一種需要老師認可的情緒,這種效果也正是現在大學課堂所缺少的。

綜上,在此章節的教學試驗中,B組的教學效果明顯優於A組,這主要是因為將移動工具引入了課堂,變“玩”為“學”,將多數教師嚴厲禁止課堂上出現的東西,光明正大的引入教學,不怕學生貪玩,就怕他們不參與,沒有了參與意識和主動意識的學生,課堂講解也就失去了意義。

在整個學期的教學試驗中(共8周課,32學時),B組的教學效果也都優於A組,且A組學生的上課激情明顯低於B組,A組經常有同學缺課、遲到、有的則不交作業或抄襲作業。B組同學的缺課遲到率較低,課后交流發現,部分同學害怕因為缺課而錯過了手機新技能的掌握。同時,B組同學的課后作業完成率和准確率較高,多數同學還用手機截屏功能展示其運行的分析結果,整體表現出了一種探求知識與“炫耀”知識的情緒,這也說明B組的教學試驗是成功的、有效的。

三、討論與展望

1.與時俱進,探索教學模式改革

隨著智能手機、iPad、小型筆記本電腦等移動網絡工具的普及,及校園WiFi全覆蓋服務的提升,使得上網變得更加容易。大家隨時隨地可以通過網絡與朋友交流,或是搜索自己感興趣的任何話題,獲得各種信息。教學樓WiFi全覆蓋,使得部分教師的抱怨聲變得更大,課堂上很難杜絕學生翻看手機。那麼,在這個信息、網絡大爆炸的時代,我們隻能順應潮流、與時俱進,而不能一味的去禁止某些現象。因此,如何將學生的手機、iPad變成教學的輔助工具,才是我們要思考的問題。找到現代大學生的行為特點,就找到了大學課堂教學改革的重心。在這次生物信息教學改革中,研究組充分利用智能手機的搜索功能,將手機變成了教學輔助工具,學生甚至不用去電腦機房上實習課,就能完成實踐訓練。事實上,課堂教學本來就是多樣化的,應該是與時俱進的,這樣才能順應社會的發展,培養出卓越的創新型人才[4-5]。因此,不怕學生課堂翻看手機,而是怕他們不願拿出手機與你互動。如何讓學生樂於用自己的手機參與你的教學,才是我們課堂上關注的問題。

2.移動教學模式推廣展望

生物信息課有其特殊性,因為他需要計算機、軟件、專業網站等輔助其教學[6-7],所以,利用手機等移動工具輔助教學,變得“理所當然”。那麼,對於其他課程呢?比如農學專業的植物生理學、遺傳學或者田間試驗統計與分析等課程呢?我們認為,所有課程都可以找到自己與移動網絡工具的交叉點,一張圖片、一個概念或是一組數據分析,都可以利用網絡來解決。我們可以看植物根部吸水的模擬視頻、可以看染色體的顯微結構、可以用Excel分析數據等,網絡是大數據,隻要我們認真研究所授課程的特點,都可以找到課程教學與網絡的交匯點,都可以將手機等移動工具引入課堂教學,變“玩”為“學”,循勢引導,使網絡移動工具變為自己課堂教學的后備資源。

當前,慕課、微課、翻轉課堂、移動教學等多種教學模式都在進行探索和普及,究竟選擇哪種教學模式,還需與所授課程和專業相結合,找到二者的最佳結合,或是綜合運用多種教學方法,無論是慕課或是微課,隻要能提升教學效果就是好方法[8-9]。

參考文獻:

[1] 黃翦.基於移動學習的英語教學策略探究[J].信息化教學,2009(21):139-140.

[2] 郭奇.基於新媒體傳播技術的移動教學研究[J].中國校外教育,2014(12):69-71.

[3] 高蓉蓉,呂森林.基於手機的移動學習——教育技術研究的新熱點[J].現代教育技術,2006,16(6):13-15.

[4] 嵩天.大學教學改革中的科研方法與探索[J].中國大學教學,2015(1):15-19.

[5] 周統建,劉奕琳,高江勇.農林院校教育教學改革目標與訴求的思考[J].中國高等教育,2015(18):47-49.

[6] 張紀陽,劉偉,謝紅衛.生物信息學課程研究性教學的實踐與思考[J].高等教育研究學報,2011,34(4):51-53.

[7] 姚正培,張樺,代培紅,夏木斯亞.農業院校生物信息學教學模式探索[J].教育教學論壇,2014(20):214-215.

[8] 李紹軍,高梅,陳坤明,胡景江.農林綜合性院校細胞生物學教學改革及課程體系優化[J].高等農業教育,2014,7(7):54-57.

[9] 易慶竑.基於慕課的翻轉課堂及其教學結構研究[J].現代教育技術,2015,25(4):94-99. 

(責編:石思嘉(實習)、宋心蕊)

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