E-Learning, 意即在线学习或网络化学习, 指主要通过因特网进行的学习与教学活动, 它充分利用现代信息技术所提供的、具有全新沟通机制与丰富资源的学习环境, 实现一种全新的学习方式;这种学习方式将改变传统教学中教师的作用和师生之间的关系, 从而根本改变教学结构和教育本质。E-Learning通过在交互式学习环境中为学习者提供网络课程、多媒体素材、多媒体课件、题库、案例等数字化内容, 从而有效促进学习者知识与能力的发展, 降低学习成本, 提高学习效率。传统的教学模式是完全基于课堂的一种教学模式, 以教师为中心, 系统授课, 学生作为学习者被动接受课堂信息, 在课堂上仅有时间内缺乏教师与学生有效性交流和互动, 教师对学生知识的掌握程度和综合运用能力也缺乏了解, 学生学习的主动性和创新思维的培养也会受到限制。而E-Learning通过由多媒体网络学习资源, 网上学习社区及网络技术平台这种全新的网络学习环境, 可以极大程度地弥补传统教学模式的缺陷, 因而近年来在发达国家的学校教育及企业人才培训等方面的发展突飞猛进。
E-Learning是我国高校教育信息化建设的重要组成部分, 是提高教学质量和效率的有效手段之一。利用E-Learning环境独有的交互性、超媒性、虚拟性、跟踪性、智能性、时效性、协作性等特点恰恰可以有效地促进和完善精品课程的建设与具体实施。我校生命科学院根据生物信息学这门学科理论概念与实践应用并重的特点, 将E-learning的现代化学习观念引入到生物信息学的教学应用中, 利用辽宁大学多媒体网络平台及公共网络平台, 经过5年的准备和实践, 取得了良好的效果。
生物信息学是生物学与计算机科学以及应用数学等学科相互交叉而形成的一门新兴学科。它通过对生物学实验数据的获取、加工、存储、检索与分析, 进而达到揭示数据所蕴含的生物学意义的目的。当前生物信息学发展的主要推动力来自分子生物学。生物信息学的研究主要集中在核苷酸和蛋白质序列的存储、分类、检索和分析等方面。目前, 生物信息学可以狭义定义为:将计算机科学和数学应用于生物大分子信息的获取、加工、存储、分类、检索与分析, 以达到理解这些生物大分子信息的生物学意义的交叉学科生物学意义的交叉学科, 并服务于人类健康事业——药物开发、基因诊断、治疗等。伴随着八九十年代以来计算机技术的迅猛发展, 生物信息学同时也发生着日新月异的巨大变化。国外一直非常重视生物信息学的教育和发展, 并且逐步尝试将E-Learning的理念和方法应用于生物信息学的教育教学中。近年来, 我国对生物信息学领域也越来越重视, 许多高等院校生物类专业也纷纷开设生物信息学课程, 然而由于生物信息学专业的发展速度, 各高校对生物信息学的学习内容和范围以及教学大纲尚未形成统一的认识。根据E-learning理论, 结合生物信息学学科特点, 在生物信息学教学中我们主要从以下几个方面准备和入手制作教学课件, 增加教学素材, 丰富教学模式, 以期达到最佳的课堂教学和网络学习效果。
1 多媒体课件的制作
根据生物信息学学科发展迅猛知识更新迅速的特点, 本着重视并跟踪生物信息学学习内容发展及更新的原则, 分别从以下几个环节精心准备多媒体课件。
1.1 数据的采集
生物信息学的研究主要集中在核苷酸和蛋白质序列的存储和分析等。然而与核苷酸与蛋白质等序列相关的生物学数据库有上千种, 在有限的教学时间内我们不可能全部讲授。因此在教学中我们主要选取了国际上GenBank、DDBJ及EMBL三大数据库, 以点带面, 其他数据库的学习则以课堂讲授过的数据库的共性为特点课下自学。对于数据库学习时所选实例, 以有关基础研究、药物开发及基因诊断等相关研究热点的标的基因为入选原则, 讲授时结合其研究背景, 明确生物信息学以该基因为目标基因的研究目的, 以调动学生的学习积极性, 避免枯燥乏味的教学气氛。
1.2 数据的处理
由不同领域的专家和教师组织设计知识模块及分析可能用到的生物信息学方法。担当本院生物信息学的教授和各级教师学缘结构广泛, 由专门从事基因芯片研究多年的生物信息学专家任首席主讲, 有从事细胞信号转导研究和新药开发的教师, 以及以分子生物制药学, 或者以微生物工程和食品科学等不同研究方向为主导的教师担任生物信息学的讲师等。不同研究领域的任课教师共同研究确定了授课模块, 包括介绍生物信息学中几种主要数据库的内容、注释、检索以及数据库搜索工具的使用方法, 以及在此基础上的两序列比对、多序列比对等, 并结合当今生物信息学领域的最新进展, 讨论上述各种方法在实际研究中的应用 (包括基因序列信息分析、基因预测、分子进化及系统发育树和蛋白质结构预测等重要问题) 。
1.3 文字的组织
将复杂繁琐的数据库及各种软件应用的方法的文字表述简洁化, 并辅之与使用标识出重点及使用顺序的图片来使表述内容直观化。
2 重视多媒体教学中的讲练结合
生物信息学课程是一门理论教学与实验操作紧密结合的课程。为培养与当代生物技术发展相适应的高素质人才, 我们同样重视实验课的教学。我们将生物信息学课程的授课直接设在学校的网络教学中心。在每模块的多媒体理论教学之后, 及时安排联网实践教学, 保证每人一机, 亲自动手操作, 使用互联网上的相关数据库和软件, 如GenBank序列数据库、ClustalW多序列比对程序等, 实践理论课知识, 并将实验操作情况记入期末总成绩。教师及时对学生实践过程中的优点予以鼓励, 并及时指出问题, 保证课堂内容课堂及时消化理解。
3 E-Learning学习环境的全面形成
3.1 网络教学平台的构建
我们已经根据以上原则精心设计制作了各个知识模块的多媒体课件, 并上传至辽宁大学网络教学平台。学生可以根据自己的学生密码登录教学平台, 根据教学进度随时下载课件学习, 并上传自己的作业以备教师检查。除此之外, 我们还将教学大纲、参考文献、思考题、自测题等以及相关的常用生物信息学软件上传到学校的网络教学平台, 使学生随时随地可以利用网络分享教学资源, 扩大课堂教学的信息量, 及时补充新知识。除生命科学院各专业学生可以凭学生密码下载课件学习外, 全校其他院系学生均可以登录, 并根据自己的兴趣及研究目的调阅相应课件学习, 极大地方便了本校同学的学习。
3.2 指导性作业设计与答疑系统
根据每个模块的授课内容, 在每个模块的末尾设计指导性作业, 并利用网络平台提交作业。教师根据作业的情况, 检查该模块的授课效果, 总结该模块教学中的成功和不足之处, 以利改进教学。并设定专门时间由教师在线值班, 利用在线解答或者电子邮件解决学生课下实践中遇到的问题。
3.3 学生互动性学习社区的形成
在传统的单机版计算机辅助教学中, 只有人与机器的交互, 但在网络学习环境中, 人可以透过机器, 进行人与人的交互, 组成学习伙伴, 形成一个网上学习群体。比如大家可以利用共同讨论区, 针对不同单元进行学习讨论。在合作又竞争的环境中可使学习者在认知学习的过程中, 相互模仿、支持与协助, 并以自己的语言去诠释、推敲他人的表现, 促进学习者使用新的方法探索、整合、评估学习活动, 增进元认知和策略。学习社群的运用在E-Learning环境中很重要, 它可以弥补计算机学习过于封闭, 或缺乏人际交互的缺陷。一般交互式的网络环境如:在线留言版、BBS讨论区、电子邮件、电子白板、网络电话、视频会议等信息技术, 都可运用于群或社区学习中。学生在E-Learing环境下进行知识学习、知识讨论和知识创新活动, 同时可以及时有效地向自己或教师反馈学习效果, 构成教与学的良性循环。
辽宁大学生命科学院的生物信息学本科教学课程在几年的教学建设中积累了丰富的教学经验, 结合E-Learning网络学习理念进行精品课课程建设, 课程被评为辽宁大学及辽宁省普通高校精品课程, 目前正积极申报国家级精品课程。我们目前正积极筹备拍摄各个模块教学的视频, 计划将所有课件视频上传, 制作成在线点播资源, 供学生课后自主学习。
E-Learning环境下的课程建设中课堂教学由于其直接性和指导性, 还是必要的。除此之外, 学生还可以不受时空限制基于网络进行主题探究学习、自主学习和小组在线协作学习。我们的实践证明, 精心制作的多媒体课件的运用、及时有效的以讲练结合为特征的课堂教学以及内容丰富的网络平台基础上的在线自主学习模式三个方面相结合, 在生物信息学教学中取得了良好的教学和学习效果。E-Learing学习环境的全面形成将有助于高校其他学科的建设, 在增强学生学习主动性, 培养创新型人才方面必将发挥更大的作用。
摘要：单纯的网络化学习和单纯的传统课堂学习都无法很好的达到教学目标。结合生物信息学学科特点, 我们在高校精品课建设过程中积极为学生构建E-Learning的学习环境, 并与课堂教学实践有机结合, 形成一种现代化的立体教学方式, 既兼顾网络化学习的优势又能将课堂学习的长处发扬光大。我们的经验为高校精品课程建设提供了良好的范例。
关键词：E-Learing,生物信息学,高校精品课建设
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