生物信息学论文论文题目PBL教学法在生物信息学课程教学中的应用与实践指导老师：**学生姓名：***学号： ***********院系：生命科学学院专业：生物科学撰写时间：2014年4月摘要：PBL Problem-Based Leaming)，即基于问题学习，是由美国神经病学教授Barrows首创并于1969年在加拿大的麦克马斯特大学医学院试行的一种新的教学方法。

PBL 的基本特点是以教师为引导，以学生为中心，通过解决问题来学习，与传统的以学科为基础，以教师为中心的教学方法相比有很大的不同。

本论文通过对照PBL 教学理念和生物信息学课程理论，来探究PBL 教学法在生物信息学课程教学中应用与实践，为提高生物信息学课程教学质量提供一种可行方法。

关键词：PBL 教学法，生物信息学，应用与实践1 前言生物信息学是20世纪90年代由多种学科知识相互渗透、融合而兴起的一门用数理和信息科学的观点、理论以及方法去研究生命现象、组织和分析呈现指数增长的生物医学数据的一门学科，具有开放性、发展性、交叉性、综合性、应用性等特点。

鉴于此，尽管国内的生物信息学科学研究开展得如火如荼，但由于受到师资、教材、授课对象、教学条件、教学法等因素限制，开设该课程的高校尚未真正形成一套成熟的、科学的教学体系。

目前, 国内的生物信息学教学基本沿用以“教师讲授为主”的传统教学模式。

以课堂为中心、以理论教学为主, 进行“满堂灌”式教育, “照本宣读”的方式也比较常见。

缺乏与生物信息学交叉前沿性特点相适应的型教学模式。

同时，实验教学比较单一, 常以验证性为目的, 有些甚至成为了“文献检索”课程, 缺乏和专相适应的综合性、设计性实验。

现代教学改革与实践证明，在教学过程中必须要突出“学生是教学活动的主体”，既要注意张扬学生“个性”，更要强化学生团队合作意识及创新、创业能力培养，以保证人才培养质量。

在这种情况下，传统的教学模式已与当前社会快速发展的局面格格不入，迫切需要变革。

因此，为激发学生的学习积极性和教学参与热情，探索先进的教学法以革新生物信息学的教学内容及考核方式等显得尤为重要。

其中，以PBL 为例的教学法在生物信息学课程教学应用与实践中取得了良好的课程教学效果。

2 PBL 教学法的优势2.1 PBL 教学顺应时代的发展当今社会是信息时代, 生物学不断发展, 知识不断更新, 老师要讲的内容越来越多, 学生要读的书越来越厚, 授课内容与课时不相适应的矛盾非常突出, 且教学双方负担过重, 教学效果难以保证, 这种填鸭式的传统教学越来越无法适应信息社会的要求, 这就要求学生在接受人类已有的科学知识基础上, 着重培养创造能力, 学会自己寻找知识和创造知识的本领。

而PBL 教学模式能明显减少说教式教学和学习负担, 既能加强学生独立学习，又能减轻教师的教学负担，顺应了时代的发展。

2.2 有利于培养学生主动学习的能力和形成双向交流传统的教学模式是以学科为基础, 教师课堂讲解为主, 教学内容进度和方法均由老师决定，其对象是学生整体, 容易忽视单一个体的学习兴趣、能力及个性特征, 学生始终处于被动地接受知识的地位, 不利于主动学习能力的培养。

而PBL 教学法打破传统的界限, 采取以“学生为中心、问题为核心”的教育方式。

在教师的整体把握和指导下, 学生充分运用现代化科技手段如教材、图书馆、录像、模型、文献检索系统、电脑学习软件、网络以及多媒体等多种形式进行自学。

课堂上,PBL模式强调学生主动参与学习, 从而大大提高学习效果和长期记忆的形成。

从教学的角度来看, 指导老师长期与同一小组学生接触,了解学生的兴趣和个性特点, 重视学生的个体差异, 更便于在学习过程中做到有的放矢的指导, 形成双向交流的新型师生关系。

2.3 解决理论与实际脱节的矛盾，注重实用性知识的传播传统的教学模式对每一单门课程的教学均有较大的深度和广度,由于是以纵向知识体系展开教学, 特定学科的知识结构相对全面和系统, 这是比PBL 模式优越的地方。

但是,传统的教学模式难以调动学生将该门学科和关系密切的相关学科进行横向联系学习, 导致基础理论学习和实际操作学习脱节。

而且, 传统模式下学习被动, 倾向于形成短期记忆, 随着时间延长, 内容消退, 导致进行实际操作时, 必需得把既往相关知识重新温习。

PBL 模式侧重于实用性知识的传授和能力的培养, 更好地在实际中进行操作和应用。

2.4 注重团队精神和协作能力的培养传统模式下的大堂授课，教师和每个学生是互相独立的教学关系，学生之间是相对独立的学习个体，学生对课堂传授内容的掌握程度，很大程度上取决于学员本身学习的积极性和学习能力，学生之间无协作学习的必要性。

然而生物信息学教育是实践性很强的学科教育，在实践过程中，大多数的实际操作需要组员配合方能完成。

PBL 模式下，小组学习是主要的学习环境和教学形式, 以学生小组为单位进行小组学习, 教师在传授知和技能后, 学生相互切磋学习, 然后共同探讨分析学习任务，教师点评小组作业成果，带领学生分析问题。

通过上述学习互动过程, 潜移默化培养了学生的团队学习理念, 并且有助于学生建立协作的集体观念, 而且在学习过程中互相更正或纠正有助于引导出教学模块所包涵的科学性, 也就是让学生知其然的同时亦知其所以然, 做到纠正一个错误, 全部学员受益。

2.5 评估体系科学，能准确评估教学绩效传统的教学模式是在整门课程进行的中段及结束后进行统一考试，由于授课过程较长，有的课程甚至是跨学期教学，学生在这种模式下养成短期记忆习惯，易造成学生学了后面忘前面，于是考试前临时抱佛脚，不利于正确评价学生的真实水平。

而PBL 模式的考核, 可根据每次讨论会上学生发言的次数、质量及资料复习、书面报告进行综合评估, 从基本概念、解决问题的能力、方法、思路以及讨论活跃程度等方面考查, 在一个学习模块结束后, 进行客观的学习水平考核。

这种分散的主题考试和最终的综合考试相结合、主观和客观以及定性和定量相结合的评估体系, 科学地判断了PBL 教学绩效, 与课程的进行形成良性循环，激励学生在下一个主题模块的学习中更加投入，从而进一步加强学习效果。

3 PBL 教学法在生物信息学教学中的实际应用3.1 建立学生学习小组小组学习是PBL 教学模式的重要环节, 生物信息学实验课主要在计算机上进行实际操作, 且需要网络环境支持, 所访问的生物学网站和使用的软件工具都是英文的, 学生需具有一定专业英语水平和计算机操作能力。

为了达到主动合作的学习目的, 我们根据学生自愿的原则, 同时考虑学生英语和计算机能力, 选择能力互补、有共同兴趣的学生, 组成不同的学习小组, 一般以三四人为一组，使学生们协作完成学习任务。

3.2 明确教学目标，布置实质性任务在每一单元开始学习前, 教师明确学习目标, 对学生提出具体要求, 使学生明白有关的基本概念及专业术语, 随之布置实质性的学习任务,目的是让学生通过完成任务来掌握所学的知识点及其在实际操作中的应用。

根据生物信息学一般教学内容，可把学习任务分成四个板块来完成：“生物数据库识别与理解”、“通过Entrez 和SRS 系统进行生物数据的检索利用”、“blast 序列比对”、“clustalw 多序列比对”。

这类问题并无现成答案, 学生须根据小组内组员的兴趣和特点，分配不同的任务，通过查阅资料、进行归纳分析、确定实验步骤、完成任务。

例如, 对于“新基因的发现与鉴定”这项任务, 最终可由如下步骤组成: 利用EST数据库获得基因重叠群, 新基因的拼接获得, 所得基因的性质分析, 启动子分析, 编码区分析, 新基因的人工翻译, 所得蛋白质的功能分析。

这些步骤和每一步的实现方法都由学生在已有的知识基础上, 通过查找文献、互相讨论、探索获得, 同时教师可给予适当的指导，让学生最终完成该项任务并写出任务报告。

3.3 成果汇报和教师评价、反馈任务完成后，教师安排学生进行集中汇报：一是对任务期间所做的工作、获得的结果进行报告, 二是对所遇到的问题进行互相交流。

之后由指导教师对任务完成过程及结果进行点评，对学生掌握知识的程度及学生的科研、应用能力进行评价, 并对疑难问题作出提示和建议，提出进一步的提高方向。

除此之外，鉴于生物信息学都是在临近毕业时进行的教学, 对于有兴趣的学生，教师可引导他们把探究性任务扩展成毕业设计, 进行模块化分流教学，这样不仅能加深学生对生物信息学的学习内容的理解，还能充分发挥学生的劳动成果，减轻学生的负担。

4 PBL 教学法在生物信息学实践教学中存在的问题及解决办法4.1 部分学生不适应新教学模式部分学生不适应新教学模式，缺乏主动学习和协作精神，学习信息获取能力及综合分析能力尚有待进一步。

此外，PBL 教学模式在我国高校的应用还不是很普及，学生仍习惯于传统的教育方式，学习中缺乏主动发现问题和解决问题的积极性和能力。

此外，由于PBL 教学模式要求学生本身具有较高的知识水平和实际操作能力，部分学生拿到问题后不知从何下手，不能充分有效地利用网络等媒体资源；另外一部分学生因计算机操作和英语能力有限, 对PBL 教学模式产生畏难情绪；还有许多学生觉得PBL 教学模式太花费时间, 不能直接地快速地得出问题的答案, 从而对PBL 产生抵触情绪而不予以合作；更有学生为了快速完成任务, 过分依赖参考书及教师课后总结，而不进行认真仔细讨论仅抓住表面现象, 仅仅对问题的某些细节开展肤浅的讨论。

因此，PBL 教学模式的应用有赖于我国教学改革的深入, 学校应改革传统的教学方法, 注重培养学生主动学习,合作学习的能力, 提高学生计算机和专业英语水平, 帮助学生克服畏难情绪。

4.2 学校缺乏与PBL 模式匹配的学习资源许多学校虽然开展了生物信息学的课程，但却没有同时提供足够的与PBL 模式相匹配的生物信息学教案、教材、教学评估体系等学习资源。

而PBL 教学模式要求学生必须参考大量的文献资料, 除了传统的图书馆内纸质资料, 还需要越来越多的网络信息资源。

因此，建立与PBL 教学模式相匹配的教案、教材、教学评估体系以满足生物信息学课程教学的需求显得尤其重要。

国外许多大学在线课程学习资源极为丰富, 以荷兰奈梅亨大学生物信息中心( CMBI )为例, 与生物信息学教学相关的一整套系统的电子课件、学习材料及课程辅导材料、上机实习的练习题等均在网上, 通过该中心的局域网获得许可的注册学生随时可以上网学习, 部分学习材料甚至在网上是公开的。

除此之外, 教师还考虑到学生不同的兴趣和能力, 设计了不同的实践问题供学生选择。

目前我国高校中系统的有针对性的网络电子教学资源还十分匾乏, 尚没有与PBL 教学模式相匹配的教案、教材、教学评估体系, 这就要求任课教师花费大量的时间和精力设计、制作与课程学习相关的网络学习资料, 以保障正常教学秩序的顺利进行。