Cara efektif untuk mengajarkan bioinformatika kepada mahasiswa sarjana

Bioinformatika adalah bidang baru dan muncul yang menggunakan teknologi komputer untuk mengelola dan menganalisis informasi biologis. Penggunaan bioinformatika merupakan pergeseran dari metode penelitian tradisional di mana laboratorium telah digunakan. Bioinformatika menggunakan metode komputasi dan keterampilan untuk memecahkan pertanyaan biologis (Newman 2006). Pendekatan bioinformatika terutama digunakan dalam studi biologi molekuler dan seluler. Penggunaan bioinformatika di ruang kelas kontemporer tidak bisa dihindari, dan dengan demikian guru perlu memasukkan pendekatan ini di kelas biologi mereka. Ada banyak metode efektif yang dapat digunakan untuk mengajarkan bioinformatika kepada mahasiswa sarjana seperti yang akan dibahas di bawah ini.

Metode pertama yang diusulkan (Parke 2013) adalah penggunaan komputasi kinerja tinggi (HPC) yang melibatkan penggunaan komputer berkinerja tinggi atau cepat untuk memecahkan masalah ilmiah atau biologis. Contoh sistem High Performance Computing (HPC) adalah XSEDE, yang digunakan untuk komputasi dan berbagi data. HPC penting dalam pengajaran bioinformatika karena meningkatkan kemampuan untuk mengumpulkan data besar dan data harus dianalisis secara akurat dan cepat. Bioinformatika melibatkan analisis sejumlah besar data yang tidak dapat dicapai dengan komputasi biasa.

Dalam menentukan strategi pengajaran bioinformatika yang paling tepat, penting untuk mengetahui tingkat pengetahuan siswa. Memperkenalkan bioinformatika kepada siswa memerlukan penggunaan alat dan basis data khusus yang diajarkan oleh asisten guru di laboratorium bioinformatika waktu nyata (Neumann 2006). Untuk mahasiswa tingkat lanjut, alat dan database yang lebih kompleks dapat digunakan seperti Student Workbench (bioquest.org), alat berbasis web yang digunakan untuk analisis data molekuler.

Mahasiswa, seperti ilmuwan dan peneliti, adalah pengguna bioinformatika. Pengguna tidak hanya perlu belajar tentang bioinformatika, tetapi juga perlu pelatihan berkelanjutan agar mereka tetap up to date dengan teknologi yang berkembang. (Schneider 2010) menyarankan penggunaan pelatihan bioinformatika komprehensif yang memenuhi minat dan tujuan pembelajaran siswa (2). Pelatihan yang disarankan oleh Schneider et al. Berharga karena mengintegrasikan tantangan dalam pelatihan seperti perbedaan latar belakang peserta pelatihan dan kekurangan materi, dan memberikan solusi yang diperlukan untuk tantangan ini. (Wood dan Gebhardt 2013) menyarankan jenis pelatihan yang berbeda: Laboratorium Pembelajaran Eropa yang didedikasikan untuk Life Sciences (ELLS) LearningLAB yang memungkinkan pertukaran informasi baru secara lokal dan internasional, yang pada gilirannya membantu siswa mengakses dan memperoleh data biologis dunia nyata terkena metode penelitian kontemporer (4).

Form dan Lewitter menyarankan penggunaan pembelajaran berbasis inkuiri dalam pengajaran bioinformatika yang melibatkan pemecahan masalah dunia nyata dengan keterampilan modern (1). Pembelajaran berbasis inkuiri melibatkan penggunaan pertanyaan dan skenario daripada menyajikan fakta kepada siswa, dan ini membantu siswa mempelajari topik dengan cara mereka sendiri. Penulis mengusulkan aturan untuk mengajar bioinformatika yang mencakup pemberdayaan siswa, mengatasi gaya belajar yang berbeda, dan menghubungkan kegiatan dengan kurikulum sains yang sudah ada sebelumnya.

Siswa lebih memilih pembelajaran berbasis komputer daripada pembelajaran tradisional dan menemukan bahwa belajar bioinformatika lebih menarik ketika bekerja berpasangan atau kelompok (Machluf 2016). Meskipun siswa merasa lebih menarik dan atraktif menggunakan pembelajaran berbasis komputer, guru memainkan peran penting dalam hal memperkenalkan bioinformatika kepada siswa, dan bagaimana mereka membimbing siswa dalam memahami aktivitas dan umpan balik daripada umpan balik otomatis dari situs web bioinformatika (Makhlouf 2016).

Bioinformatika kolaboratif juga telah didukung oleh Goodman dan Dekhytar (2014) dalam apa yang saya sebut sebagai pendidikan sebaya interdisipliner atau bimbingan dalam konser (2): pembelajaran kolaboratif yang melibatkan siswa dalam jurusan ilmu kehidupan yang bekerja secara saling bergantung dengan siswa di komputer jurusan sains Untuk memecahkan masalah atau masalah bioinformatika.

Goodman dan Dekhtyar (2014) mengusulkan pendekatan instruksional sinkron untuk memperkenalkan siswa pada pemikiran komputasi melalui proyek kolaboratif yang menggunakan pengembangan perangkat lunak. Dengan demikian, mereka melihat pendekatan mereka sebagai fokus pada pengembangan komunikasi interdisipliner serta keterampilan kolaborasi untuk bioinformatika. Dalam pendekatan pengajaran simultan untuk bioinformatika, guru harus membangun kursus pemrograman pengantar dan melibatkan siswa dalam analisis masalah, implementasi, desain, dan evaluasi solusi. Kemudian guru berfokus pada proses pemecahan masalah, membuat pendekatan yang tepat untuk mengekspos siswa pada bioinformatika dengan keterampilan komputasi. Oleh karena itu, mahasiswa diajarkan dua mata kuliah yang berbeda, komponen lab umum dan kuliah khusus disiplin ilmu, secara terkoordinasi (Goodman & Dekhtyar, 2014).

Pendekatan ini melibatkan dua dosen yang menciptakan materi kuliah secara bersama-sama secara terkoordinasi meskipun mata kuliah diajarkan dari sudut pandang masing-masing guru. Selama tugas lab, siswa dari kedua kelas bekerja sama sehingga membawa keterampilan dan pengetahuan khusus untuk disiplin ilmu tersebut. Dengan demikian, pendekatan ini melibatkan upaya bersama dari dosen dan mahasiswa dari berbagai disiplin ilmu yang bekerja menuju tujuan bersama.

Selain itu, untuk memastikan bahwa bioinformatika diajarkan secara efektif kepada mahasiswa sarjana, guru dan siswa harus dilengkapi dengan kompetensi yang memungkinkan mereka menggunakan sumber daya dan data dengan cara yang konsisten dengan praktik penelitian saat ini. Instruktur harus memastikan bahwa siswa mengeksplorasi sumber daya bioinformatika berbasis web untuk meningkatkan literasi digital mereka dan dengan demikian mengurangi rasa takut untuk menghubungi sumber daya ilmiah, misalnya, alat analisis dan database.

LearningLABS sangat penting dalam memperkenalkan konsep dasar biologi komputasi serta memberikan kesempatan untuk berkumpul dari penelitian. Melalui LearningLABS, guru menunjukkan kepada siswa mereka hubungan antara penelitian mutakhir dan topik kurikuler, menghidupkan sains dan mengarahkan minat pada bioinformatika siswa. Guru harus merangsang partisipasi siswa untuk memastikan keterampilan mereka ditingkatkan.

Instruktur harus menyelaraskan konten kursus dengan topik yang relevan dengan kelas untuk memastikan bahwa konsep baru diterapkan, dan dengan demikian kursus berhasil. Selanjutnya, untuk memastikan siswa memahami apa yang diajarkan, penting untuk menggunakan materi, seperti presentasi PowerPoint yang dapat diunduh, dan rencana pelajaran untuk meningkatkan kemampuan guru dalam mengajarkan materi pelajaran.

Form dan Lewitter (2011) setuju bahwa teknologi yang tepat sangat penting untuk mengajarkan bioinformatika secara efektif kepada mahasiswa. Dengan demikian, alat komputasi, jika digunakan sejak dini, akan efektif dalam mendidik ahli biologi di masa depan. Program yang cocok untuk mengajar bioinformatika secara efektif termasuk fsBLAST, yang mirip dengan program BLAST untuk analisis data biologis. Melalui program ini, siswa belajar menganalisis struktur biologis melalui berbagai program komputer. Program-program ini menangani dan memproses sejumlah besar data dalam waktu singkat. Namun, guru harus memperkenalkan siswa pada mockup analisis data yang disederhanakan di atas kertas dan pensil. Latihan dapat mencakup perbandingan urutan protein untuk mencapai tingkat pengikatan sebelum menggunakan BLAST. Untuk membantu siswa memahami output BLAST, guru harus menyajikan informasi dalam berbagai cara, misalnya, antarmuka grafis berwarna, perataan urutan, dan daftar hasil format bagan.

Wood dan Gebhardt (2013) menunjukkan bahwa kursus pengajaran LearningLAB untuk instruktur memberikan pengalaman praktis dan pengetahuan teoretis dalam kaitannya dengan memberikan konsep bioinformatika kepada siswa. Dengan Lab Pembelajaran Ilmu Hayati Eropa, ELLS memastikan bahwa siswa berinteraksi langsung dengan instruktur dan dengan demikian mempersingkat waktu yang dibutuhkan untuk memberikan temuan ilmiah baru kepada siswa. Oleh karena itu, dosen berperan sebagai trafo ilmu dengan mengambil informasi dari sumbernya kepada mahasiswa sebagai ‘ilmu hidup’. Dengan demikian, para dosen memastikan bahwa mahasiswa mendapatkan minat dalam bioinformatika dan dengan demikian terinspirasi untuk menjadi ilmuwan masa depan.

Cara lain untuk mengajarkan bioinformatika kepada siswa adalah melalui teknologi virtual reality. Teknik-teknik ini diperlukan untuk memfasilitasi interaksi dengan lingkungan eksternal serta untuk menciptakan suasana buatan bagi siswa. Guru membayangkan informasi sebagai pengaturan koheren tiga dimensi untuk menciptakan minat siswa dan dengan demikian meningkatkan antarmuka pembelajaran. Teknologi realitas virtual membantu siswa memahami penerapan bioinformatika dan dengan demikian meningkatkan hasil belajar dalam terapi, biokimia, anatomi, dan farmakologi. Dengan demikian, siswa belajar tentang penyimpanan data dan alat pemindaian, yang penting dalam mengekstraksi data MRI serta mengidentifikasi korelasi hasil otak menggunakan perangkat lunak analitik.

Realitas virtual diperlukan untuk mendukung banyak pengguna pada saat yang sama dan dengan demikian mendorong pembelajaran kolaboratif dan interaktif. Oleh karena itu, teknologi realitas virtual, alih-alih pembelajaran murni oleh guru, meningkatkan inisiatif siswa untuk belajar. Pendidik juga harus merangkul kemajuan terkini dalam teknologi tablet dan seluler sebagai alat bantu pengajaran untuk menyediakan materi dan tautan pendidikan bagi siswa untuk mencapai hasil yang lebih baik.

Oleh karena itu, mahasiswa dapat memperdalam ilmu bioinformatika melalui paparan penalaran komputasional. Namun, identifikasi masalah dan kolaborasi guru memberikan tujuan pembelajaran utama untuk mengajar kursus dengan keahlian dari berbagai disiplin ilmu. Pengawasan guru sama pentingnya dalam pengajaran bioinformatika seperti halnya dalam pembelajaran berbasis komputer. Siswa dapat belajar bioinformatika melalui komputasi kinerja tinggi, yang menggunakan komputer cepat untuk memecahkan masalah biologis. Selanjutnya, pembelajaran berbasis inkuiri juga dapat membantu siswa memahami konsep bioinformatika secara efektif karena mereka akan terlibat dalam memecahkan masalah dunia nyata dengan keterampilan modern. Teknik lain yang berguna untuk mengajar bioinformatika termasuk teknologi realitas virtual, yang mempromosikan pembelajaran interaktif dan kolaboratif.

referensi

Model, David dan Fran Leuter. “Sepuluh Aturan Sederhana Pengajaran Bioinformatika di Tingkat Sekolah Menengah Atas”. PLoS Comput Biol 7.10 (2011): e1002243.

Goodman, Anya L. dan Alex Dakhtiar. Mengajar bioinformatika dalam konser. PLoS Comput Biol 10.11 (2014): e1003896.

Makhlouf, Yossi dkk. Menjadikan Sains Otentik Terjangkau – Manfaat dan Tantangan Mengintegrasikan Bioinformatika ke dalam Kurikulum Sains SMA. Pengarahan Bioinformatika (2016): 1-15. mesin cetak.

Neumann, Melody dan Nicholas Prouvart. Gunakan alat dan database khusus untuk mengajar bioinformatika dalam kursus biologi pengantar. Toronto, Ontario: Departemen Zoologi dan Departemen Botani, Universitas Toronto, 2006. Cetak.

Park, Tyler dkk. Menggunakan HPC untuk mengajar dan mempelajari perangkat lunak bioinformatika: manfaat dan tantangan. BMC Bioinformatics 14.Suppl 17 (2013): A18.

Schneider, M.V. dkk. Pelatihan bioinformatika: tinjauan tantangan, prosedur, dan persyaratan dukungan. Pengarahan dalam Bioinformatika 11.6 (2010): 544-551. web.

Wood, Louisa, dan Philip Gephardt. “Bioinformatika Goes to School – Cara Baru Mengajar Biologi Kontemporer”. PLoS Comput Biol 9.6 (2013): e1003089.

Leave a Reply

Comment
Name*
Mail*
Website*