任务驱动教学法在生物信息学教学中的实践与思考

邹先琼　林军　廖锦锋

摘要：任务驱动教学法是将学生的学习活动与教学任务或问题相结合，以解决问题和完成任务来提高学生学习兴趣的教学法。生物信息学是一门以研究生物序列为主的实践性很强的课程。本文论述了任务驱动教学法在我院生物技术本科专业生物信息学课程教学中的实施及其效果，并对完善任务驱动教学法在生物信息学课程教学中的应用提出了思考。

关键词：任务驱动教学法；生物信息学；教学任务；实践与思考

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）28-0209-02

任务驱动教学法（TBL，Task-based Learning）是一种建立在建构主义学习理论的基础上，由教师根据教学要求提出“任务”，把教学内容隐含在每一个任务中，由教师引导学生自己提出问题、思考问题、解决问题，通过让学生完成一个个具体的任务来调动其学习主动性的教学方法[1，2]。它分为如下四个基本过程：一是确定教学任务，即教师分析教学目标，确定适当的教学任务；二是分析教学任务，即教师在课堂上向学生讲解教学任务，使学生明确教学任务的内容和要求，也包括讲解所需要的新知识；三是完成教学任务，是实施教学任务的过程，也是学生发现问题、解决问题、获取知识的过程；四是评价教学任务，包括展示学生的作品、总结评比，达到巩固知识、激励学生的目的[3，4]。

生物信息学是当今生命科学的前沿学科之一，它是随上世纪末人类基因组计划的实施而由多学科交叉发展起来的一门学科，目前已经渗透到生命科学的各个学科。但是由于生物信息学本身的综合性和快速发展的趋势，高校生物信息学的课程教学目前仍然处于探索阶段[5]。鉴于此，我们在我院2014级、2015级生物技术本科专业生物信息学课程教学中实施了任务驱动教学法，取得了良好的教学效果。

一、生物信息学课程教学中任务的设计

教学任务的设计是任务驱动教学法实施的关键。比如在生物信息数据库的教学时，我们设计了“在NCBI/EBI/DDBJ三大数据库中如何查找核酸蛋白序列”、“在NCBI/EBI/DDBJ三大数据库中查找某一核酸序列的直系同源序列”等任务。在核酸序列分析的教學时，我们设计了“如何确定测序获得的某一序列是表达的基因序列”、“如何确定测序获得的序列是新的基因序列”等教学任务。在进化分析的教学时，我们给出某一基因的序列，设计了“依据该基因的序列做出不同方法的进化树及分析其意义”、“依据某一基因的序列做出蛋白序列的进化树及分析其意义”等教学任务。在蛋白质序列分析教学时，我们设计了“根据BLAST分析来推测某一新的蛋白质序列的可能功能”、“依据结构域（Domain）/基元（Motif）分析某一新蛋白序列的可能功能”、“依据某一新的蛋白序列预测其二级结构、三级结构”等教学任务。在综合分析的教学时，我们设计了“如何寻找某一基因的启动子序列及可能的转录因子结合位点”、“依据3种以上不同的生物信息学软件作出某一蛋白序列及其直系同源蛋白的序列比对图”、“如何计算几种不同蛋白序列的相似性（Similarity）及一致性（Identity）值”等教学任务。

二、任务驱动教学法在生物信息学课程教学中的实施

我们在我院2014级、2015级生物技术本科专业的生物信息学课程教学中实施了任务驱动教学法。任务驱动教学法的实施全程在机房进行，机房内配置了高速上网的网络和常用的生物信息学分析软件。在教学前的准备阶段，需要根据上课的班级组建好不同的小组，同学们也先行修习过相关的理论课程，然后将设计好的一系列教学任务分发到不同小组的同学中，同时建议同学们查找一些相关的分析方法和资料；在课堂教学阶段，上课后教师会分析教学任务，任课教师也根据以前的教学内容给出一些线索，然后在不同的小组内进行讨论，最后根据不同的讨论结果让不同小组的同学在给出的时间内完成设计的教学任务。对于不同小组在完成教学任务过程中遇到的问题，教师需要适度地解释和引导，而不是完全地帮助解决和完成教学任务。在整个的教学过程中，要循序渐进，争取达到最好的教学效果。在教学任务初步完成后，教师要根据不同小组教学任务的完成情况，给予分析、点评和总结。上课的同学都希望自己完成任务的思路和线索得到肯定，对于完成教学任务较好的同学要给予正面的表扬，对于完成教学任务不太好的同学也要给予鼓励和关注，直到这部分同学也能独立、完整地完成全部的教学任务。

三、任务驱动教学法在生物信息学课程教学中的效果

为评价教学效果，我们对于实施任务驱动教学法和对照组的同学对于教学的满意度、学生的考试成绩等问题进行了问卷调查，并对调查结果进行了数据分析。同时，我们也对承担生物信息学课程教学任务的任课教师对于该课程的学习情况等进行了问卷调查和数据分析。根据调查结果，95%以上的同学认可任务驱动教学法在生物信息学课程教学中的实施，普遍认为任务驱动教学法在该课程中的实施能够显著提高学生学习的兴趣、团队协作精神的培养和对于理论知识的掌握。从考试的成绩来看，实施任务驱动教学法的同学考试综合成绩优良率（80分以上）达到50%以上，显著高于传统教学法同学成绩的优良率（30%左右）。从教师评学的情况看，任课教师普遍认为任务驱动教学法在生物信息学课程教学中的实施对于提高学生学习兴趣、增强学生的创新能力和掌握教学知识点等方面均显著高于实施传统教学法的对照组同学。这一结果表明，在实践性很强的生物信息学课程中实施任务驱动教学法相对于传统的教学模式具有明显的优势。

四、完善任务驱动教学法在生物信息学课程教学中应用的思考

生物信息学是一门以研究生物序列为主的实践性非常强的课程，具有教学知识点非常多、熟练掌握课程知识点相对较难等特点。我们在我院本科生物信息学课程中实施了任务驱动教学法，总体教学效果较好，同时我们也发现了任务驱动教学法在该课程教学中一些值得注意的问题。一是针对不同学生的特点，任务的设计要难度适宜，要有不同层次、不同难度任务的设计。在教学过程中，要适当精简教学内容，加强常用软件和程序的使用和练习；二是课程教学需要在电脑机房实施，需要较好的计算机配置和较高的网络连接速度，对学时的要求要更连贯，同时要鼓励学生在课后使用自己的计算机进一步练习和实践；三是在教学过程中要有更多的引导和示范，进行实例教学；四是在教学过程中需要小组内同学间更多的讨论和协商；五是对授课教师的专业知识和能力有更高的要求。生物信息学的课程教学实践性非常强，知识的更新也非常快，实施任务驱动教学法对于任课教师的专业知识和能力提出了更高的要求。为达到较好的教学效果，需要引进高水平的师资队伍，同时对已有的青年教师也要派出到高水平大学学习和培训。同时，在生物信息学课程中实施任务驱动法的教学，最好由两名以上专业教师同时实施教学。总之，任务驱动教学法在生物信息学课程中的应用既显示了较明显的成效，也还需要进一步的研究和实践。

參考文献：

[1]李佳楠，周世力，周理红.任务驱动教学法在生物技术大实验课程教学中的应用[J].科教导刊，2015，（11）：100-101.

[2]杨海秀.浅谈任务驱动模式在生物信息学专业教学中的推动作用[J].黑龙江科学，2016，（15）：100-101.

[3]胡云琴.本科多媒体技术及应用使用任务驱动教学法探讨[J].信息通信，2014，（136）：271-272.

[4]付欢欢.任务驱动教学法初探[J].西北成人教育学院学报，2015，（3）：60-62，73.

[5]刘念.案例教学法在《生物信息学》本科教学中的应用[J].考试周刊，2016，（78）：152-152.

Abstract：TBL（Task-based learning） is a teaching method which combines the learning activities of students with teaching tasks or problems，and it is a method to solve problems and complete tasks to improve students' interest in learning. Bioinformatics is a highly practical course based on the study of biological sequence. The implementation of TBL in the teaching of bioinformatics course in the undergraduates course of biotechnology in our college and its effect is discussed and thought to improve the application of TBL in bioinformatics course teaching is also proposed in this paper.

Key words：task-based learning；bioinformatics；teaching task；practice and thought