- 相關(guān)推薦
微課在生物信息學探究性教學中的探索和應(yīng)用
微課在生物信息學探究性教學中的探索和應(yīng)用
李廣林
（陜西師范大學生命科學學院，陜西西安710119）
摘要：探究式教學是適應(yīng)高等教育改革和發(fā)展的必然趨勢，如何在生物信息學教學中更好地實施探究式教學，是目前探究式教學模式在實踐環(huán)節(jié)面臨的重要問題。本文就如何在生物信息學探究性教學實踐中應(yīng)用“微課”教學手段提高探究性教學效果進行了探討。
關(guān)鍵詞：微課；探究式教學；生物信息學
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）28-0127-02
基金項目：2014年國家自然科學基金項目（31370329）；中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費（GK201403004）
作者簡介：李廣林（1973-），男（漢族），陜西寶雞人，博士，副教授，研究方向：生物信息學與功能基因組。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)和移動終端的快速發(fā)展，我們已進入“微信”、“微博”、“微電影”和“微課”的“微時代”�！拔⒄n”是指在5~10分鐘的時間內(nèi)，以視頻為主要載體，記錄教師在教學過程中圍繞某個知識點而開展的可視化、數(shù)字化的教學活動。由于微課可以通過智能手機、平板電腦等多種移動終端來制作、展現(xiàn)和學習交流，它已經(jīng)被越來越多的學生和教師接受。探究式教學是適應(yīng)高等教育改革和發(fā)展的必然趨勢，如何在教學中更好地實施探究式教學，是目前生物信息學探究式教學模式在實踐環(huán)節(jié)面臨的重要問題。本文就如何在生物信息學探究性教學實踐中應(yīng)用“微課”教學手段提高探究性教學效果進行了探討。
一、探究性教學是生物信息學教學的發(fā)展方向
探究式教學模式是指學生在教師的指導下，根據(jù)自身先前認知結(jié)構(gòu)中的相關(guān)經(jīng)驗，通過體驗、發(fā)現(xiàn)、探索、協(xié)作等方式主動獲取知識、解決問題的一種教學模式。區(qū)別于以教師為中心、以知識掌握為本、以知識結(jié)構(gòu)為驅(qū)動的傳統(tǒng)教學，探究性教學以學生為中心，以能力發(fā)展為本，以問題或任務(wù)為驅(qū)動開展教學活動。
1. 探究性教學是生物信息學教學改革的必然趨勢�！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》指出，要“遵循教育規(guī)律和人才成長規(guī)律，深化教育教學改革，創(chuàng)新教育教學方法，探索多種培養(yǎng)方式，形成各類人才輩出、拔尖創(chuàng)新人才不斷涌現(xiàn)的局面”。同時，《國家中長期生物技術(shù)人才發(fā)展規(guī)劃（2010—2020年）》指出，我國生物技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用總體水平與世界先進水平還有較大差距，在支撐我國生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中缺乏高層次創(chuàng)新型人才和優(yōu)秀創(chuàng)業(yè)型人才，需要增加人才資源開發(fā)投入，完善人才發(fā)展體制。綜合上述兩個綱要可以看出，未來迫切需要具有創(chuàng)新能力和素質(zhì)的生物專業(yè)人才，而創(chuàng)新人才培養(yǎng)的關(guān)鍵在教育。所以，以“自主、探究、合作”為主要特點的探究式教學，符合國家教育教學改革和生物人才的發(fā)展規(guī)劃，是生物信息學教學改革的必然趨勢。
2.探究性教學模式適于生物信息學交叉學科的教學。生物信息學是由生物學與數(shù)學、計算機科學等學科交叉形成的前沿學科，主要通過研發(fā)并應(yīng)用計算機技術(shù)及數(shù)學與統(tǒng)計方法，對生物數(shù)據(jù)進行管理、整合、分析、建模，從而解決重要的生物學問題，闡明新的生物學規(guī)律，獲得傳統(tǒng)生物學手段無法獲得的創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)。生物信息學人才培養(yǎng)的主要目標是具有創(chuàng)新能力和素質(zhì)的生物信息學專業(yè)人才，這就要求在生物信息學實踐中，當提出某一生物學問題時，可以借鑒和利用不同學科的思路和方法去探究。只要有利于揭示生物學規(guī)律的結(jié)果都可以保留，而不必拘泥于不同探究結(jié)果的同一性。這與探究性教學中以培養(yǎng)學生的能力發(fā)展為目標是一致的。
二、生物信息學探究性教學中存在的主要問題
目前生物信息學探究性教學應(yīng)用于教學實踐的時間不長，雖然取得了一定的成果，但在實踐環(huán)節(jié)還存在以下主要問題。
1.學生的基礎(chǔ)知識不扎實，導致探究性教學效果不好。生物信息學是生物、數(shù)學與計算機等學科形成的交叉學科，在進行探究性的教學過程中，涉及到數(shù)學與計算機方面的知識和技術(shù)比較多，而生物背景的學生在這方面的知識比較欠缺或者不強，所以在探究性問題的自主探究時，表現(xiàn)出參與的興趣不高、設(shè)計的方案較為單一、小組協(xié)作的效率較低等實際問題，從而導致探究性教學效果不好。
2.學生的動手實踐和創(chuàng)新能力不強，導致探究性教學沒有落到實處。在按照自主設(shè)計的探究方案進行上機實踐時，大部分學生的自主設(shè)計方案不能在上機時間內(nèi)完成。除過設(shè)計較為復雜的情況外，大部分原因是由于學生自身對計算機的linux操作系統(tǒng)、perl編程語言以及相關(guān)的操作技術(shù)不熟造成的，有些細節(jié)在他們的自主設(shè)計中沒有考慮到，所以總會碰到很多超乎其想象的問題。本來這些問題在課外時間學生可以繼續(xù)解決，但由于學生的學習科目很多，上機沒有完成的內(nèi)容很少有學生在課外繼續(xù)探究，導致探究性的上機實踐活動沒有落到實處。
3.教師的授課時間和水平限制，導致探究性教學的教師導向作用不明顯。教師能否提出啟發(fā)性的，適于進行探究性的問題是探究性教學能否取得成功的關(guān)鍵所在。但是由于課時和教學內(nèi)容的限制，很多提出的問題還是以教師為中心，學生沿著教師的思路向統(tǒng)一的結(jié)果或者答案靠攏，學生并沒有根據(jù)自身的知識結(jié)構(gòu)從多種途徑進行探索。
三、微課為生物信息學探究性教學的有效實施提供了新的思路和方法
微課是指以視頻為主要載體，記錄教師圍繞某個知識點或教學環(huán)節(jié)開展的簡短、完整的教學活動。其核心組成內(nèi)容包括微教學視頻以及與該教學主題相關(guān)的微教案、微課件、微練習、微反思、微點評、微反饋等輔助性教學資源。
微課的特點有三點：首先微課短小精悍，通過多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行教學內(nèi)容傳播，有利于學生利用碎片化時間進行學習；其次，微課的教學容量小，主題突出，內(nèi)容獨立精練，有利于學生查缺補漏，各取所需，能夠?qū)崿F(xiàn)教與學的個性化選擇。最后，微課的時間一般很短，通常限制在5~10分鐘之間。
為在短時間內(nèi)達到良好的學習效果，微課常采用問題式的、案例化的教學方法，微課有助于激發(fā)學習者的學習興趣，啟迪學習者進行思考，這與探究式教學模式所主張的體驗式學習、自主學習的思想是一致的。所以在探究性教學中可以使用微課。另外，微課有很大的靈活性，可以針對生物信息學探究性教學中的某一具體問題進行微課授課，微課為生物信息學探究性教學的有效實施提供了新的思路和方法。
四、微課在生物信息學探究性教學實踐中的應(yīng)用
按照生物信息學探究性教學的主要環(huán)節(jié)，微課可以分為課前預習類、課堂教學類、課后復習和拓展類。下面結(jié)合案例談?wù)勎⒄n在生物信息學探究性教學實踐中的應(yīng)用。
1.微課在課前預習中的應(yīng)用。生物信息學探究性教學授課內(nèi)容大多涉及一些數(shù)理統(tǒng)計和計算機知識，然而對于生物背景的大學生在這方面基礎(chǔ)較弱。所以，教師可以根據(jù)學生學習新知識所需的數(shù)理知識設(shè)計制作具有針對性的微課，讓學生在預習新課時根據(jù)自己的實際情況選擇性地觀看微課，為后續(xù)新課的探究性學習打好基礎(chǔ)。例如在講到序列對數(shù)據(jù)庫的檢索（Blast）一節(jié)內(nèi)容時，可以將Blast一節(jié)授課內(nèi)容中用到的正態(tài)分布、極值分布、統(tǒng)計學p值的顯著性檢驗等知識做成微課，供學生在課前預習。
2.微課在課堂教學中的應(yīng)用。在生物信息學探究性教學的課堂教學實踐中，教師應(yīng)該積極去引導和促進學生進行探究，過多使用微課的形式可能會讓學生失去探究的動力，形成對微課的依賴，所以在利用微課進行教學時，教學內(nèi)容應(yīng)該有所選擇，應(yīng)該主要針對教學中的重點和難點內(nèi)容制作微課，并上傳到相應(yīng)的課程學習網(wǎng)站上，以便學生在課堂學習外，還可以利用課外時間進行觀看和探究。例如在講到“序列對數(shù)據(jù)庫的檢索（Blast）”一節(jié)內(nèi)容時，在課堂教學中可以利用微課探究不同核酸或者蛋白打分矩陣的選擇對blast結(jié)果的影響，或者探究不同的E值對blast結(jié)果的影響。
3.微課在課后拓展中的應(yīng)用。由于學生自身的知識結(jié)構(gòu)和理解能力的差異，他們對同一知識和操作的理解和掌握程度會有所不同，而課堂教學不可能針對每一個學生進行探究式教學，因此，教師可以根據(jù)課堂教學的實施狀況和學生的實際能力，將具有拓展性的學習輔助材料（教學視頻、輔助性文檔等）設(shè)計制作成微課程，以滿足學有余力的學生利用課外時間繼續(xù)進行探究性學習。例如“序列對數(shù)據(jù)庫的檢索（Blast）”一節(jié)課的教學結(jié)束后，可以在課后拓展內(nèi)容中利用微課引入近年發(fā)生的“中東呼吸綜合征（MERS）”，然后引導學生利用blast工具探究引起“中東呼吸綜合征”的冠狀病毒（MERS-CoV）序列特征，并分析其進化趨勢。
五、結(jié)語
在生物信息學探究性教學實踐過程中運用微課，有助于學生自主學習和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不僅提高了探究性教學在課堂中的教學效果，而且可以使學生的探究性學習延伸到課外。微課作為一種新型的教學技術(shù)，隨著其在生物信息學探究性教學實踐中的廣泛應(yīng)用，必將促進生物信息學教學的改革和學生創(chuàng)新能力的發(fā)展。
參考文獻：
[1]胡鐵生，黃明燕，李民。我國微課發(fā)展的三個階段極其啟示[J].遠程教育雜志，2013，（4）：36-42.
[2]徐丹丹，偶志紅，畢小平。在藥學類專業(yè)教學中開展微課教學的嘗試[J].藥學教育，2014，30（2）：27-29.
[3]張林，柴惠，趙虹。生物信息學教學模式探討[J].新課程研究（中旬刊），2010，（06）。
[4]談松華。戰(zhàn)略機遇期中國高等教育改革走向[J].國家教育行政學院學報，2010，（02）。
[5]胡娜，常軍，徐玲。生物信息學教學改革與探索[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2010，（03）。
[6]夏錦文，程曉樵。研究性教學的理論內(nèi)涵與實踐要求[J].中國大學教學，2009，（12）。
[7]虢毅，胡德華，鄧昊。生物信息學課程“開放式、研究性”教學模式的探討[J].生物信息學，2009，（03）。
[8]吳曉茜。利用微課促進信息技術(shù)教學的有效途徑[J].課程教學研究，2013，（07）。
[9]羅剛淮。從“微課微型課題微型講座”例談教師的教學研究[J].學校黨建與思想教育，2012，（20）。
[10]胡鐵生“。 微課”：區(qū)域教育信息資源發(fā)展的新趨勢[J].電化教育研究，2011，（10）。
【微課在生物信息學探究性教學中的探索和應(yīng)用】相關(guān)文章：
微課在語文教學中的應(yīng)用08-18
探究性學習在數(shù)學教學中的應(yīng)用08-14
物理“微課”教學的實踐探索08-20
探究性教學法在農(nóng)村初中物理教學中的應(yīng)用08-15
探究性教學在數(shù)學教學的實踐探索08-17
微課在中小學語文教學中的應(yīng)用09-05
高中歷史教學探究性學習探索08-23