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翻转课堂模式在生物信息学教学的应用

时间:2019-02-18 08:30 阅读:105 来源:互联网

生物信息学(Bioinformatics)是一门新兴的交叉学科,综合运用生物科学、数学和计算机科学等工具对各种生物信息进行处理和分析,旨在阐明大量数据中所包含的生物学意义[1]。其主要研究内容包括:DAN和蛋白质序列比较、编码区分析、基因注释、基因表达谱网络分析等。目前,生物信息学已广泛应用于医学、生命科学、农林、环境和食品等领域的研究,并在各个层次发挥重要作用[2][3]。生物信息学现已成为生物学研究中一种重要且不可替代的工具。基于生物信息学在生命科学研究中的地位和重要性,几乎所有生命科学高等院校均开设了生物信息学课程[4][5]。由于生物信息学涵盖生物学、数学以及计算机科学等多个学科内容,多种知识相互交叉,所以在教学过程中教学理论知识较多,而在实际中运用理论知识解决生物问题,“供”与“需”之间存在矛盾,从而导致教学效果不理想[6]。本文根据生物信息学课程教学过程中存在的主要问题,总结出了一种较好的教学方法,并应用于生物信息学课堂教学中,取得了初步成果。

1生物信息学教学现状及问题

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[7]。现今几乎所有生命科学高等院校均开设了生物信息学课程,逐步提高学生对生物信息学的认识和相关技能掌握[8]。然而,目前生物信息学的教学主要运用传统的教学方法,学生学习以教师为中心被动地接受知识,造成学生学习主动性和积极性不高,不能深刻理解所学到的知识,导致所学的知识不能灵活应用。从而使学生对该课程逐渐失去兴趣,教学效果不理想。针对上述问题,在生物信息学教学过程中改变传统的以讲述为主的教学模式,将适用于实践教学的PBL(Problem-BasedLearning)教学法和新兴的翻转课堂(FlippepClassroom)有机结合至生物信息学的教学之中,改变了传统的课上以多媒体教学为主,学生课下学习为辅的教学模式。为改善学生学习态度、提高学生学习成绩,提供了一套具有实践指导性意义的教学实施方案。

2PBL教学模式的概念与特点

PBL教学法(Problembasedlearning,PBL)是指“以问题为中心”的教学模式,由美国的神经病学教授Barrows首创[9-10]。经过几十年的不断发展,已被许多国家所接受,并取得了一定的教学效果。传统的课堂教学模式主要是以教师为主体,学生被动接受知识。而PBL教学法以学生为中心,教师根据教学内容提出问题,学生根据问题查阅相关资料,寻找方法解决问题。以学生为主体,教师为引导,提高学生的学习积极性。学生通过主动学习,形成自己解决问题的思路和方法,最后通过分组讨论的方式相互交流、相互学习。这种教学法有利于提高学生学习的主动性和积极性。

3基于PBL的翻转课题模式的生物信息学教学

基于翻转课堂教学模式,学生需课前预习具体内容。教师通过互联网媒介为学生提供相关学习资料。学生通过教师提供的资料进行课前预习,整理理解不充分的知识点,课上与教师探讨。例如,在学习如何通过生物信息学方法对植物查尔酮异构酶的核酸序列进行分析这个问题时,学生通过课前预习掌握生物数据库的使用、序列比对和分析等。这样可解决因课时不足而无法完成教学内容的问题。课堂上以学生为主体,围绕“如何通过生物信息学方法查找查尔酮异构酶基因”这个核心问题,将学生分为两组,在课上对所准备的问题进行讨论。在教师的指导下制定技术路线。最后,教师对技术路线实施过程中遇到的问题进行点评,并与学生讨论。通过课上对实际生物问题的演练,使学生更好地掌握并运用所学知识点,提高学生的实践能力。

4PBL教学法在生物信息学教学中的优点

在生物信息学教学过程中,传统的教学模式无法满足学生的实际需求,从而预期教学效果不佳。基于PBL的翻转课堂教学模式极大地提高了学生的综合实践能力,让学生在解决问题的同时掌握大量知识。在翻转课堂模式下,将学生变为学习的主导者,实现了从“教师教为中心到”“学生学为中心”的转变,从而达到良好的教学效果。在这种情况下,将PBL与翻转课堂相结合,开辟了一条新的教学路径,并成功运用到生物信息学课程的教学中,提高学生自主学习效率。

5小结

生物信息学作为生命科学的重要组成部分,是生命科学领域研究的重要工具和载体。由于国内生物信息学课程开设时间较短,教学的方法和模式还在不断的探索和改进之中[11]。基于PBL的翻转课堂模式在传统教学模式基础上拓展和创新。这种教学模式不但加深了学生对知识的理解,并且提高学生对知识的掌握程度,增强学习兴趣。同时,该教学法需要学生积极主动学习,体现了“以学生为主体”的教学理念。基于PBL的翻转课堂模式在提高教学质量的同时,也将更好地提升学生的应用与创新能力,有助于培养学生多元化知识结构。

作者:孙会改 朱若嘉 刘钊 宋军娜 韩晓伟 吴兰芳 马东来 严玉平 单位:河北中医学院


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