“系统生物学”在线教学探索

倪志华 张玉明 管越强

[摘 要]按照教育部和学校“停课不停教、停课不停学”的部署，系统生物学课程进行了线上教学的尝试。该文就系统生物学课程进行过程中的具体措施进行简要回顾。首先，通过线上沟通，及时解决学生的实际困难，了解学生的思想动态。第二，将专业知识与思政元素结合，把疫情防控与科普搬进线上课堂。第三，通过线上平台对教学效果的及时检验。总之，系统内生物学线上教学的尝试基本实现了“标准不降低、质量不打折”的目标。线上教学是教学改革的一部分，可以全面推进高效的教学改革与创新。

[关键词]系统生物学;在线教学;互动

[中图分类号] G642[文献标识码] A[文章编号] 1674-9324（2020）48-0-03[收稿日期] 2020-09-03

教学的形式多种多样，包括面授式教学、函授教学和线上教学。目前面对面的教学方式仍然是各级各类学校的首选。随着教育技术和信息技术的发展，线上教学方式被越来越多的教师采纳和应用。新年伊始的新型冠状病毒肆虐，不仅严重影响了人们的正常生产和生活，也给教育造成了巨大困难。为积极应对新冠病毒疫情，2020年1月27日，教育部发布了《教育部关于2020年春季学期延期开学的通知》，要求各级学校推迟2020年春季学期开学的时间，学生在没有学校批准的情况下，不得提前返回学校。针对2020年春学期的教学，教育部于1月29日又发布了“停课不停教、停课不停学”的通知。“停课”体现了党和国家对全体教师和学生生命的尊重、关怀和爱护，体现了人民至上、生命至上的国家现代化治理理念[1];“不停教”“不停学”则明确了2020年春学期教学活动中教师和学生的任务。由于地域的隔离、延迟开学势必会造成“师生分离”“师校分离”“生校分离”和“生生分离”[2]。在这种特殊的教学分离状态下，在线教学方式成为教育活动的首选。据教育部统计，截止到5月8日，全国1454所高校开展在线教学，103万教师在线开出了107万门课程，参加在线学习的大学生共计1775万人[3]。

系统生物学是在细胞、组织、器官和生物体水平上研究结构和功能各异的生物分子及相互作用，并通过计算生物学定量阐明和预测生物功能、表型和行为的学科[4]。本课程是河北大学生物信息学专业的专业核心课，课程涉及系统生物学的基本原理、计算和软件使用等内容，具有专业性强，对其他课程依赖高的特点。该课程的教学对象是大三年级的学生，需要学生综合运用细胞生物学、分子生物学和生物信息学的知识去理解课程的基本理念，解决生命科学的前沿问题。往年的系统生物学教学采取用教师多媒体授课为主，分组讨论为辅的形式进行课堂教学。

为了贯彻落实教育部关于新冠肺炎期间“停课不停学”的部署要求，系统生物学课程采用中国大学慕课平台[5]与QQ群实时音频/屏幕分享相结合的在线授课方式，以实现教学资源优势互补、资源共享。下面将从以下三个方面总结系统生物学课程的教学工作。

一、师生“云端”勤互动

与传统课堂教学相比，线上教学的授课方式和理念发生翻天覆地变化。教学地点由传统的课堂变成了各类教学平台[6]、QQ群、微信群;交流方式由传统教学的面对面交流变成了在线的视频、语音或文字的交流;教学方式由传统教学教师为主体的启发式变成了学生为主体的问题式教学。因此，需要师生通过线上互动来提出问题和解决问题。为方便师生交流，在开学前，任课教师就建好了QQ群用于课程教学过程中的师生交流。

首先，延迟返校导致学生无法拿到教材。为此，任课教师在开学前就在网上搜索了相关资料并发到教学QQ群，鼓励大家提前预习教学内容。根据线上教育规律与特点，任课教师通过列提纲辅导和答疑的方式与学生实时互动交流，将学习讨论与交流过程通过网络进行，最大限度地克服线上“隔空”教学存在的不足。

其次，由于不能面对面授课，学生的思想动态不能及时掌握。为此，教师通过网络问卷调查了解学生的兴趣点和学习中遇到的困难。如，利用问卷星平台[7]了解学生的是否可以参加网络学习，对于系统生物学课程的教学内容有哪些期望。经调研发现，85%的学生网络流量可以满足网络学习，另有15%的学生由于流量不足和其他原因无法保证学习。对于流量不足的学生，教师及时汇总上报学院和学校对其进行流量补贴申请。调研还发现大部分学生希望系统生物学课程中能够了解和学习新型冠状病毒的相关知识。针对此问题，教师通过授课内容调整，将新型冠状病毒研究的新进展和当前学生们能够实际进行分析操作的内容及时补充到课程中。此外，任课教师还组织学有余力的学生成立兴趣小组进行数据分析实践并在QQ群中及时公布数据分析的结果。

第三，及时掌握学生的出勤情況。任课教师上课前10分钟就在QQ群提醒学生通过群签到的方式进行出勤统计。教师在授课过程中，使用屏幕分享讲授系统生物学的基本原理和知识。同时，教师使用QQ软件平台与学生保持交流，并通过不定时地发布思考题、抢答提问等方式鼓励学生参与互动，活跃线上课堂氛围。并且，教师通过QQ群的“在线人数”显示，关注参加屏幕分享的学生人数，保证每位同学都能高质量完成课上学习。

第四，根据在线教学的特点，每节课预留学生讨论和提问时间。课堂上，对于学生提出的问题采取教师回答、同学回答和师生一起讨论三种方式进行解答。经与学生了解发现，通过同学回答和师生讨论所得到的知识，学生掌握得更加牢固。此外，教师根据学生的提问情况调整授课安排和课后作业内容，对多数学生均有疑问的知识进行着重的讲解和巩固复习。

二、思政元素与生命教育融入教学内容

教育部号召教师强化爱国主义教育，坚持立德树人，为国家培养理想信念坚定、专业知识过硬的高素质人才。

系统生物学是研究生物系统的成分构成（如核酸、蛋白质、脂类等），以及在特定条件下这些组分间的相互关系的学科。生物系统自然也包括人类自身等微观生物。因此，在教学过程中除了介绍课程的专业知识外，结合系统生物学的发展过程这一教学内容，进行详细介绍，使学生在了解专业知识的同时，又明确今后专业发展方向。在课程中适时加入思政教育，培养学生爱党爱国爱人民爱社会主义的思想情感。既能强化爱国主义教育引领，又能增强学生对本专业的认同感，引导他们在生物医学等领域为国家、社会和人类做出贡献的崇高使命感。结合教学内容，穿插介绍钟南山院士、李兰娟院士的贡献，介绍当代医生、学者的求真精神和奉献精神。同时，号召学生结合自身生物知识，多向身边人科学普及生物医学常识，做一个传播正能量的科普人。

在“生物演化和分子进化模型构建”章节课程教学中，除介绍生物演化的定义、研究现状外，也告诉大家形形色色的物种是在演化过程中形成的，生态系统的每一个角色都有其存在意义。任课教师充分利用优质网络资源，通过视频、图片等多媒体方式加深学生对生物演化的了解，告诉大家物种没有高级和低级的分别，人类只是生物圈的普通一员，要保护野生动物，要对自然抱有敬畏之心和欣赏之心。

系统生物学是一门通过数学模型来定量描述和预测生物功能、表型和行为的科学。课堂教学过程中，任课教师发挥自身生物信息学科研优势，注重科教融合，鼓励学生去质疑问题，培养严谨的科研思维。号召大家不传谣、不信谣，利用自己所学知识去分析和阐述问题。学生主动形成兴趣小组，阅读专业学术期刊文章。极大地激发了学生学习主观能动性，培养学生相信科学、相信数据和不“人云亦云”的科学思维。

三、教学效果在线及时检验

教学质量是线上教学活动的关键指标[8]。线上“隔空”教学具有对学生监管能力弱、教学效果评估困难的缺点。为了解决这一问题，任课教师以多种方式广泛参与学生线上学习指导、答疑，了解掌握学生的实际需求，分析研究存在的突出问题，加深线上教育规律与特点的认识，并且注重对教学效果的及时检验。为保证教学效果，我们采用课程的满意度和作业情况作为指标对课程的教学进行跟踪与调整。

首先，借助网络优势，利用“问卷星”平台、“QQ公告”“QQ群作业”等方式对学生的学习情况进行追踪，逐一排查学生线上学习条件上存在的实际困难和需要改进的教学问题。例如，通过“问卷星”方式发布网页链接，调查学生的学习情况和对课程的建议与意见。由于网络调查不需要透露姓名，学生没有压力和顾虑，能够真实地反映教学效果和存在的问题。线上调查结果显示，96.5%（55/57）的学生对系统生物学课程的教学“非常满意”，1名学生认为本课程“比较满意”，1名学生认为本课程“一般满意”。根据调查结果显示，学生普遍关心的问题，针对这些问题，教师对相关章节教学内容做出调整。

其次，通过QQ群布置群作业，对学生的学习效果进行及时检测。QQ群作业可以方便远程批改，及时发现学生短板。因此，教师可根据作业情况“反馈调整”课程进度，总结线上教学的经验与不足，有针对性地进行教学调整。从QQ群作业的提交情况看所有学生都能够完成作业，其中93%（53/57）的学生能够及时提交课程作业，其余4名学生则因为网络等原因导致作业提交晚于规定时间。从作业的完成质量看，98.2%（56/57）的学生能够很好地掌握课上的学习内容，并能够对知识进行综合归纳。总之，作业完成情况的结果显示，达到了系统生物学课程的教学目标。

四、结语

线上教学突破了受众的限制，不受时空限制，能够高效、便捷、实时互动是师生角色的全新变革，同时也客观上推动了线上教学的大发展。就系统生物学课程而言，通过在线教学，师生在足不出户的情况下顺利完成了既定的教学计划。虽然线上教学过程中可能还有存在这样那样的问题，如网络拥堵、学生的肢体和表情语言无法被关注到等，线上教学无疑是我们一线教师以实际行动践行“停课不停教、停课不停学”的要求的最好方法。要实现教学“标准不降低、质量不打折”的目标还需要教师设计好课程的讲授方法，加强师生互动。

总之，线上教学正在改变教师的教学方式和学生的学习方式，促进“应急式”的线上教学成为“常态化”教学的一个组成部分，是深化高校教学改革、实现内涵式发展、提高人才培养质量需要思考的重大问题[9]。同时，线上教学也促进了信息技术与教育教学深度融合，进而全面推进教学改革与创新。

参考文献

[1]朱益明.“停课不停学”与在线教学发展的审思[J].教育与教学研究，2020，34（03）：41-49.

[2]李芒，张华阳.抗疫之中话教学[J].中国电化教育，2020（04）：8-15.

[3]中华人民共和国教育部.在实践中创造高校在线教学高峰[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/fbh/live/2020/51987/mtbd/202005/t20200515_454622.html.

[4]张自立，王振英.系统生物学[M].北京：科学出版社，2009：7-9.

[5]中国大学慕课平台[EB/OL].https：//www.icourse163.org/.

[6]馮增喜，于军琪，韦娜，等.新冠病毒疫情期间网络在线教学实践与思考[J].教育教学论坛，2020（17）：338-340.

[7]问卷星平台[EB/OL].https：//www.wjx.cn/.

[8]戈晶晶，刘延申.教学质量是在线教育高质量发展的关键[J].中国信息界，2020（02）：12-16.

[9]邬大光.教育技术演进的回顾与思考—基于新冠肺炎疫情背景下高校在线教学的视角[J].中国高教研究，2020（04）：1-6+11.