“计算生物化学”全英文本科生课程建设的探索

［摘 要］ 全英文课程建设是提高学生国际视野、增强学生国际竞争力的重要举措。结合国家发展需求与人才培养方针，针对“计算生物化学”全英文课程建设中存在的问题与难点，提出针对全英文课程建设的建议，包括适当使用双语教学，加强学生对专业英文术语的接受程度；精心挑选英文教材，每章内容由浅入深，层次分明；设计有利于英文交流的课堂内容和提问方式；本硕贯通，增加留学生比例，营造英语环境；考核方式适当倾斜，鼓励学生以全英文方式完成考核。基于此，达到提高全英文课程水平、增强学生国际竞争力和开阔学生国际视野的课程目标。

［关键词］ 全英文课程建设；计算生物化学；留学生

［基金项目］ 2022年度华中农业大学本科生全英文课程建设项目“计算生物化学——全英文授课示范课程”（QYW202134）

［作者简介］ 刘 凌（1984—），女，湖北随州人，硕士，华中农业大学信息学院本科教学秘书，主要从事教学运行与管理研究；王晓聪（1985—），男，湖北襄阳人，博士，华中农业大学信息学院讲师，主要从事计算生物化学研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）52-0101-04 ［收稿日期］ 2023-10-19

一、课程简介

计算生物化学是将计算机科学与生物化学相结合的学科，旨在通过构建模型的方法研究生物分子的结构、功能和相互作用。该领域包含多个方向，包括但不限于蛋白质结构预测、生物分子的动力学模拟、药物设计、分子力学力场参数开发、分子模型和模拟软件的开发等。

随着近年来计算硬件性能的快速发展，尤其是计算显卡在分子模型和模拟领域的广泛应用，计算生物化学研究的硬件门槛迅速降低。同时，AlphaFold的问世为蛋白结构预测提供了一个广泛认可的解决途径，大大扩展了计算生物化学的应用场景，并受到相关领域科研人员的高度重视。

计算生物化学的研究方法已经被应用到生物化学研究的各个领域，与这些领域的融合与促进逐步加深。例如，蛋白结构的预测，从蛋白质的氨基酸序列出发，使用人工智能工具完成对蛋白三级结构的预测，极大地推动生物化学领域的研究，使得过去缺乏蛋白三维结构而无法进行的理论研究得以开展；在药物设计中，使用大规模计算集群，对潜在的药物分子进行筛选，获得针对靶点的药物分子的特性，为药物设计提供理论的指导；在生物分子的可视化中，生物分子的3D模型为更加形象和准确地了解分子结构提供了强有力的工具，尤其是虚拟仿真技术的开发，为沉浸式观察生物分子提供了平台。

农林院校拥有较多的以生物为研究对象的学科和研究，计算生物化学已经成为必备的研究手段之一。大部分从事研究工作的研究生具有较好的生物学背景，但是却缺乏计算方向的相关知识和经验。为加强学生（尤其是本科生）的计算生物化学背景，提高其在后续研究工作中的竞争力，学院从2018年开始开设“计算生物化学”课程。“计算生物化学”从生物分子结构出发，讲解如何从模型角度理解分子结构；从经典分子力学力场出发，介绍分子模型如何存在于计算中；通过Verlet算法讲解分子动力学模拟的原理；以MM-GBSA方法讲解生物分子的相互作用能的计算。同时，设置动手实验环节，让学生从熟悉Linux操作系统开始，完成同源建模和分子动力学模拟的实验，并对模拟中所得的结构进行分析，增强学生的实际操作能力，加深其对理论学习的理解。作为一门前沿的交叉学科，其覆盖的内容广、概念多、难度大，给授课者提出了高要求，需要结合选课学生的背景做好课程设计，在授课过程中将复杂问题简单化、抽象问题直观化，理论知识的讲解更要做到深入浅出。

二、课程全英文开设背景

推动高等教育国际化、培养具有全球视野和胜任力的创新型人才是党的十九大报告和全国教育大会中对我国教育事业的重要部署［1］。如今全球形势复杂多变，我国亟须培养高素质的国际化人才来维护世界的和平稳定。通晓国际规则、尊重多元文化、搭建沟通桥梁、占领创新制高点等，是国际化人才必须具备的能力，也是我国大国担当的具体体现与有效的载体，能够更好地推动国际经济新秩序建设，并与其他国家开展国际合作［2］。因此，很多高校和一流专业正在开展全英文教学的专业和课程建设，以培养更多的国际化人才。我国高校学生普遍存在英语读写能力和专业英语交流沟通能力方面的欠缺，使得他们在参加国际会议、与国际专家交流或参与国际竞赛和项目等方面存在沟通障碍。因此，为了适应学科与专业需求及发展的要求，在本科阶段开设全英文课程，全面提升学生的国际竞争力势在必行。与此同时，随着2013年“一带一路”倡议的提出，我国开始积极与“一带一路”国家共建合作伙伴关系，共同打造政治互信、经济融合、文化包容的利益共同体、命运共同体和责任共同体，促进我国与共建国家经济的共同发展。在此背景下，越来越多的共建国家的学生在国家的资助下选择到我国留学，留学生教育逐渐成为高校人才培养的重要组成部分。

三、课程建设目标

“计算生物化学”的全英文课程以讲授经典分子力学的基础理论知识、培养学生分子模型构建的动手能力，以及提高学生专业英语的听说读写能力为目标，以英文教学、上机实验、研讨报告为主要教学手段，融英语教学、学科知识传授和能力培养于一体，在实现计算生物化学的学科教学目标外，同时完成以下全英文的教学目标。

（一）培养学生的国际视野

在全球深度一体化的今天，具有国际化视野已经成为我国高校学生必备的素质之一。全英文课程有利于培养学生的国际意识、跨文化沟通能力和全球竞争力，使其具备在全球范围内工作和交流的能力，同时具有用国际视角分析问题的能力，开阔学生在计算生物化学相关领域的思维宽度。

（二）锻炼学生使用英语交流的能力

使用英语交流是进行国际交流的基础，学生不仅需要能够熟练地使用英语介绍自己的工作和表达自己的观点，还需要掌握扎实的学科知识和专业术语，能够在国际会议和各种国际交流机会中得体地进行工作汇报。我国高校学生英语普遍存在读写能力较强但听说能力欠缺的问题。这与平时的锻炼机会较少、没有语言环境等因素不无关系。部分毕业后留学深造的学生，也常常受到语言表达能力欠缺所带来的制约，影响研究的进展与科研成果的产出。

（三）提升学生的国际竞争力

当今世界无论是经济还是政治都处于高度全球化的时代，也就要求我国的高等教育为培养具有国际竞争力的人才服务。本科阶段是我国高校培养人才的国际竞争力的绝佳时期，将教学内容适当地进行全英文课程适配，并融入国际化背景，可以提升学生国际化意识，帮助学生用国际化思维思考问题，同时为提升国际竞争力提供教学环境。

四、课程建设过程中存在的问题

（一）教师单向全英文输出给学生造成畏难情绪

笔者所在学校学生面对日常的英文的读和写尚能应对，但是，在课堂上有限的时间内，快速地完成从听到理解的过程会有较大的难度。同时，课程中会遇到平常较少接触到的计算生物化学的专业术语，这会导致学生理解困难。在新鲜感消失后，听课过程中的迷茫，以及对内容无法理解后的气馁，都会导致学生产生畏难情绪，而选择退课。另外，很多计算生物化学和分子力学方面的原版教材都有上千页，虽然内容详尽，覆盖的知识面全，是很好的参考教材，但是对于没有较多英文阅读经验的本科生来说难度仍然较大，且容易引起学习过程中的疲劳感，加重畏难情绪。因此，全英文课程如果仍采用传统的讲授模式，由教师单向输出，则很难取得理想的学习效果。

（二）学生英文水平参差不齐增加授课难度

笔者所在学院将“计算生物化学”课程开设在大二下学期，达到英语四级水平的学生占到一定比例，但是，达到英语六级水平的学生较少。以2023年春季学期的授课班级为例，共有35名学生接受问卷调查，全部达到英语四级的水平，而达到英语六级水平的学生仅为10名，不足30%。英语水平的参差不齐也导致授课过程中，学生在接受和理解内容上的步调不一致（表1），给授课过程带来了一定难度。同时，英语四、六级的测试通常不涉及专业术语，因此，学生接触到专业术语时，对于新词汇的接受和理解程度不尽相同，部分学生英语能力强，通过PPT中的内容展示和教师的口语述说能够快速地掌握并记住新的专业术语，不会给后续的内容理解造成困难；还有很多学生无法达到这一水平，很容易在理解专业术语时产生困难，影响后续的教学。

（三）学生英文交流互动的意愿不高

在正常的授课教学过程中，师生的交流互动是教学过程中重要的一环，是授课教师现场掌握教学效果的重要方法，是学生反馈理解程度的重要途径，也是加深学生对课堂内容理解和记忆的重要手段。然而，相比起母语（汉语）交流的课堂，全英文的课堂学生交流互动的意愿相对较低。这与学生所处的语言环境密切相关，在没有全天候的英文语言环境中，学生很少有机会用英文表达自己。即使需要用英文表达，也通常是先用母语想好意思，再将想表达的意思翻译成英文，这个过程需要一定时间，不适合在具有规定时限的课堂上进行。这也就造成了全英文课堂中的互动意愿较低，有时甚至没有。即使学生能够回答授课教师的问题或者有问题想要提问，受限于英文表达的障碍，回答问题和提问的意愿都较低，给教学带来了交流上的困难，影响教学效果。

五、课程建设过程中的措施

（一）适当地使用双语进行教学

在教学过程中，不执着于全英文的“全”。笔者在2023年春季学期的授课过程中，首先用英文讲授一遍课程内容，根据学生的反应和接受程度，适时地再用中文将重点部分，尤其是专业术语部分，仔细介绍一遍，并给学生短暂的时间与之前的英文讲解进行对比和消化；然后，再用英文将内容的核心部分强调一遍，加深学生对英文内容的印象。两遍讲解中的中文部分可以消除学生的畏难情绪，让学生在一开始能够跟上学习的进度，理解讲授内容。随着课程的进行和深入，当学生适应全英文授课模式时，逐步减少中文讲解的比例。全英文课程应该因地制宜，适度地使用中文讲解，不应执着于“全”而牺牲教学效果。

（二）精心挑选全英文课程教材

全英文课程所采用的全英文教材应当适合学生。这就要求教材的语言应当适合初学者，生僻词较少，句式层次较少，易于理解。同时，教材作为学生学习过程中的参考书，也应具备知识面全、覆盖广的特点。因此，需要在专业书籍中精心挑选，每个章节既要有针对入门者浅显易懂的理论介绍和讲解，所需的阅读能力不能过高，内容易于学生课前预习与课后复习；也要有深入讲解的内容，能够覆盖较多的内容，为学有余力的同学提供更多的学习空间。由浅入深的教材有利于学生掌握知识点，同时提升学生阅读英文书籍和文献的能力。

（三）精心设计课堂内容，有利于学生用英文交流

学生在课堂中用英文回答问题较为困难，既要思考，也要在短时间内组织语言，难度较大。针对这一客观困难，笔者在每堂课开始时，将与本课堂内容相关问题提前提出，置于PPT中。学生提前获得问题，在听课的过程中，可以边接受知识，边组织语言。这样的安排既能够以问题为导向，帮助学生将注意力集中在课堂上，也能够给学生充足的时间思考问题和组织语言。笔者在课堂上实施该举措后，回答问题的学生明显变多。将回答问题放在某一段知识点讲解完成后，回答问题环节就可以作为对该段知识点的总结，同时，通过回答问题的方式调动课堂气氛，一举两得。

（四）课程本硕贯通，引入留学生

专业课程，尤其是同时适合本科生和研究生的专业课程，在进行全英文课程建设时，可以进行本硕贯通。本硕贯通后，借助近年来越来越多的留学生来我国留学的趋势，可以增加课堂中留学生的数量。由于多数留学生的交流仅依赖英语，可以增加课堂内外英语交流的机会和频率。同时，留学生更加积极回答问题和自我表现，可以更好地调动课堂气氛。留学生加入课堂，使得英语自然而然成为交流的第一选择，而不是因为全英文课程建设而成为交流的方式，减少了学生在交流中的思想阻碍。

（五）考核方式向全英文倾斜

笔者在“计算生物化学”课程中采用课程报告和小组报告的形式对课程进行考核。对于本科生，使用全英文完成课程报告具有一定难度。如果要求所有学生都用全英文完成课程报告，会降低课程考核的质量，不利于课程的持续和改进。应当从实际出发，给予用英文完成报告的同学一定的奖励，例如，在报告的分数上给予5%的加分。同时，对课堂中表现积极的同学给予一定的平时成绩的加分。这一措施需要在课程的一开始就告知学生，让学生有充足的准备时间。