移动教学在生物信息学课程改革中的应用

陈  亮,童  维,胡银岗

2016年12月07日09:12  来源:今传媒
 

摘 要:针对移动网络工具在大学校园的普及,课题组将移动网络工具引入大学课堂教学,并以农业院校生物信息学教学试验为例,评价移动教学的可行性和高效性。试验表明,移动教学方法比传统的教学模式更能吸引学生的注意力、激发学生的实践兴趣,同时加强了师生互动,并最终提升教学效果。这一教学模式为农业院校其他课程的教学改革提供了参考。

关键词:移动教学;生物信息学;农业院校;教学试验

一、引 言

手机、iPad等移动网络工具的普及,使得大学课堂的教学产生了变化。变化之一,部分教师开始在课堂上三令五申,禁止学生课堂上翻看手机,必须关机。其次,部分教师开始思考新形势下的教学模式,试图将移动网络工具引入课堂,寻找移动工具与课堂教学的交叉,将移动工具变成教学辅助素材。

目前,手机等网络移动工具,成了大学生甚至是所有现代人形影不离的朋友。大学校园里,无论是宿舍、餐厅、自习室、图书馆、校车上,或者是学术报告会场,甚至是课堂等任何地方、任何时段,都可以看到学生专心操作手机的情景。部分教师私下抱怨,课堂上玩手机的学生太多,甚至有的同学一节课都没抬过头,没看过黑板,全程低头玩手机,教学效果不好。所以,很多教师禁止上课看手机,必须关机,将手机视为课堂禁品。那么,问题来了,不看手机,课堂效果就能提高吗?显然不是。在知识、信息、网络高度发展的今天,手机不仅仅是玩乐的工具,更是一个查询、沟通外部知识、信息的渠道。课堂上,学生可以利用手机快速查找一个陌生单词的释义、可以快速查找一个知识点的由来、可以快速查找一个专家的成果、可以快速查找一篇文献的摘要,所以,手机不能简单的被视为玩乐的工具、课堂的敌人。我们可以开发手机在获取信息方面的价值,因势利导,将手机用作课堂教学的辅助工具,让学生光明正大的打开手机、利用手机参与到教学互动当中。这种将移动网络工具用于教学的模式也被称为移动教学,即在移动网络设备的帮助下,能够在任何时间任何地点进行的教学和学习;移动教学所使用的移动计算设备必须能够有效地呈现学习内容并且提供教师与学习者之间的双向交流[1-3]。在教师的引导下,学生根据自身的需要,利用无线网络和移动学习设备进行互动和学习,并在这个过程中实现自己对知识的建构,使外部的信息内化为自身的知识,并最终提升教学效果。

生物信息学(Bioinformatics)是在生命科学的研究中,以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学,目的在于通过生物信息学手段,逐步认识生命的起源、进化、遗传和发育的本质,为探索生命的奥秘提供合理和最有效的方法或途径。将移动教学模式引入生物信息学教学,是机遇也是挑战。

二、教学试验与教学结果

下面是教学过程中的一次实践:在此仅以生物信息学第四章“序列比较与数据库搜索”的第三节“核酸序列的相似性搜索(BLAST)”为例,讨论此次教学改革试验。

方法:将两个教学班分为A组和B组(各30人),A组采用传统的教学模式和教学方法,B组采用以移动教学元素(手机或iPad等移动工具)为辅助手段的新教学模式,最后以问答或现场演示的方法检验教学效果。

A组为传统教学方法:将所有的教学内容以幻灯片和板书的形式呈现给大家,课堂中涉及的网站使用和结果分析都以截图形式展现,并演示网站使用、数据库搜索的步骤。缺点:教师为课堂主导,虽然演示了数据库搜索的步骤,但学生缺乏自己操作的实景感受,不能在短时间内学会数据库搜索和相关软件的使用方法。一味的讲解如何操作,可能会引起枯燥感,降低学生的学习激情。

B组为移动教学:主要教学内容仍以幻灯片和板书形式呈现,但在网站使用和数据库搜索的学习环节,不仅仅是幻灯演示,而是让学生拿出自己的手机等移动信息工具,自己打开网站和数据库,输入查询序列(需要时可提前通过微信群将待查序列发给大家),开展相关信息搜索,并分析自己获得的数据结果。优点:改变了以往教师为课堂主导的模式,学生自己动手,参与到教学过程中,使用他们自己的移动工具,来体验生物信息学的教学乐趣,加强他们的课堂成就感,提高课堂教学效果。

课堂部分内容:介绍完BLAST的基本思想和算法之后,带领大家利用各自的手机等移动工具进入相关网站(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/),认识数据库Blastn、Blastp、Blastx等Blast程序和界面,然后练习BLAST的搜索过程。学生们运行完Blast后,可以在手机上浏览三种形式的返回结果:(1)图形化的搜索结果;(2)最佳匹配序列描述性结果;(3)相似性序列具体比对结果。而以往的教学仅仅是老师在投影仪上给大家展示这三种结果,学生并没有亲自运行出这些结果。

由于授课对象是农学专业的学生,所以课堂内容需要延伸到农学类数据库的Blast应用。课堂选择了小麦基因组序列数据库(URGI)的BLAST搜索(http://wheat-urgi.versailles.inra. fr/Seq-Repository/BLAST)。同学们利用手机打开此网站,在老师的带领下将待查序列输入,选择参数后开始运行。通过比对结果解读,将待查序列定位到小麦的某个同源群上,并可下载相应的基因组序列。通过这个案例,同学们将普通的Blast扩展到了专业领域的Blast,加深了他们对Blast的认识。

在随后的课堂提问和演示环节,A组同学仅有30%可以相对清晰的讲出Blast的搜索过程,但很难自己去操作如何在线运行Blast程序,他们也没有兴趣去回答老师的问题,甚至害怕老师叫到自己,缺乏参与意识和成就感。相反,85%的B组同学可惜清晰的讲出Blast的搜索类型和搜索过程,并可用手机在线演示出如何运行Blast及如何解读所获结果,并且多数同学愿意主动给老师展示自己的搜索结果,他们表现出了一种向大家分享劳动成果的感觉和热情或者是一种需要老师认可的情绪,这种效果也正是现在大学课堂所缺少的。

综上,在此章节的教学试验中,B组的教学效果明显优于A组,这主要是因为将移动工具引入了课堂,变“玩”为“学”,将多数教师严厉禁止课堂上出现的东西,光明正大的引入教学,不怕学生贪玩,就怕他们不参与,没有了参与意识和主动意识的学生,课堂讲解也就失去了意义。

在整个学期的教学试验中(共8周课,32学时),B组的教学效果也都优于A组,且A组学生的上课激情明显低于B组,A组经常有同学缺课、迟到、有的则不交作业或抄袭作业。B组同学的缺课迟到率较低,课后交流发现,部分同学害怕因为缺课而错过了手机新技能的掌握。同时,B组同学的课后作业完成率和准确率较高,多数同学还用手机截屏功能展示其运行的分析结果,整体表现出了一种探求知识与“炫耀”知识的情绪,这也说明B组的教学试验是成功的、有效的。

三、讨论与展望

1.与时俱进,探索教学模式改革

随着智能手机、iPad、小型笔记本电脑等移动网络工具的普及,及校园WiFi全覆盖服务的提升,使得上网变得更加容易。大家随时随地可以通过网络与朋友交流,或是搜索自己感兴趣的任何话题,获得各种信息。教学楼WiFi全覆盖,使得部分教师的抱怨声变得更大,课堂上很难杜绝学生翻看手机。那么,在这个信息、网络大爆炸的时代,我们只能顺应潮流、与时俱进,而不能一味的去禁止某些现象。因此,如何将学生的手机、iPad变成教学的辅助工具,才是我们要思考的问题。找到现代大学生的行为特点,就找到了大学课堂教学改革的重心。在这次生物信息教学改革中,研究组充分利用智能手机的搜索功能,将手机变成了教学辅助工具,学生甚至不用去电脑机房上实习课,就能完成实践训练。事实上,课堂教学本来就是多样化的,应该是与时俱进的,这样才能顺应社会的发展,培养出卓越的创新型人才[4-5]。因此,不怕学生课堂翻看手机,而是怕他们不愿拿出手机与你互动。如何让学生乐于用自己的手机参与你的教学,才是我们课堂上关注的问题。

2.移动教学模式推广展望

生物信息课有其特殊性,因为他需要计算机、软件、专业网站等辅助其教学[6-7],所以,利用手机等移动工具辅助教学,变得“理所当然”。那么,对于其他课程呢?比如农学专业的植物生理学、遗传学或者田间试验统计与分析等课程呢?我们认为,所有课程都可以找到自己与移动网络工具的交叉点,一张图片、一个概念或是一组数据分析,都可以利用网络来解决。我们可以看植物根部吸水的模拟视频、可以看染色体的显微结构、可以用Excel分析数据等,网络是大数据,只要我们认真研究所授课程的特点,都可以找到课程教学与网络的交汇点,都可以将手机等移动工具引入课堂教学,变“玩”为“学”,循势引导,使网络移动工具变为自己课堂教学的后备资源。

当前,慕课、微课、翻转课堂、移动教学等多种教学模式都在进行探索和普及,究竟选择哪种教学模式,还需与所授课程和专业相结合,找到二者的最佳结合,或是综合运用多种教学方法,无论是慕课或是微课,只要能提升教学效果就是好方法[8-9]。

参考文献:

[1] 黄翦.基于移动学习的英语教学策略探究[J].信息化教学,2009(21):139-140.

[2] 郭奇.基于新媒体传播技术的移动教学研究[J].中国校外教育,2014(12):69-71.

[3] 高蓉蓉,吕森林.基于手机的移动学习——教育技术研究的新热点[J].现代教育技术,2006,16(6):13-15.

[4] 嵩天.大学教学改革中的科研方法与探索[J].中国大学教学,2015(1):15-19.

[5] 周统建,刘奕琳,高江勇.农林院校教育教学改革目标与诉求的思考[J].中国高等教育,2015(18):47-49.

[6] 张纪阳,刘伟,谢红卫.生物信息学课程研究性教学的实践与思考[J].高等教育研究学报,2011,34(4):51-53.

[7] 姚正培,张桦,代培红,夏木斯亚.农业院校生物信息学教学模式探索[J].教育教学论坛,2014(20):214-215.

[8] 李绍军,高梅,陈坤明,胡景江.农林综合性院校细胞生物学教学改革及课程体系优化[J].高等农业教育,2014,7(7):54-57.

[9] 易庆竑.基于慕课的翻转课堂及其教学结构研究[J].现代教育技术,2015,25(4):94-99. 

(责编:石思嘉(实习)、宋心蕊)

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