BioZendium: een activerende elektronische leeromgeving voor het opleidingsonderdeel Bio-informatica I met een wiki als digitaal kennisbestand

leermiddelen
Voorbeeld
Instelling: 
Universiteit Gent

Algemene info

Opleiding: 
Master Cel - en genbiotechnologie
Opleidingsonderdeel: 
Bio-informatica I
Studiepunten: 
5
Contacturen: 
30u theorie (verplicht), 30u practica (vrijblijvend)
Aantal studenten: 
30
Aantal begeleiders: 
3

In het opleidingsonderdeel Bio-informatica I (academiejaar 2007- 2008) maken studenten kennis met een vakgebied dat steunt op (moleculaire) biologie, informatica en wiskunde (algoritmes). Degelijke basiskennis van het vakjargon en inzichtelijk programmeren van interfaces zijn belangrijk. Door gebruik te maken van verschillende didactische werkvormen stimuleert de docent de ontwikkeling van competenties zoals het krijgen van inzicht in de opbouw van interfaces, het deselecteren van informatie en het autonoom beantwoorden van reële vragen.

Naast de hoorcolleges en practica bouwen studenten zelfstandig kennis op aan de hand van opdrachten. Hierbij maken ze gebruik van de wiki, video- en audiofragmenten, die beschikbaar zijn op de elektronische leeromgeving BioZendium.

Doelstellingen

In dit opleidingsonderdeel Bio-informatica I  maakt de docent naast de hoorcolleges en practica gebruik van een wiki als digitaal kennisbestand waar de studenten hun bijdrage toe leveren. Na het volgen van dit opleidingsonderdeel hebben studenten een degelijke basiskennis van het instrumentarium en kunnen ze inzichtelijk interfaces programmeren.

Onderstaande doelstellingen worden vooropgesteld.

  • Inzicht hebben in de opbouw/structuur van databanken binnen de Bio-informatica.
  • Autonoom de geschikte ontwikkelingsomgeving selecteren bij het opzetten van een eigen databank al dan niet in een web-omgeving.
  • Zich bewust zijn dat reële probleemstellingen uit het toepassingsgebied van de Bio-informatica niet altijd oplosbaar zijn.
  • Benoemen van het instrumentarium van de Bio-informatica.
  • Bij onoplosbare probleemstellingen binnen de Bio-informatica een goede vraagstelling formuleren.
  • Herkennen van verbanden tussen theoretische concepten uit de cursus Bio-informatica I.
  • Theoretische concepten uit de cursus Bio-informatica I kritisch toepassen in reële contexten.
  • Informatie uit wetenschappelijke artikels over Bio-informatica synthetiseren.
  • Een onderdeel van de leerinhouden van de cursus Bio-informatica I zelfstandig uitwerken.
  • De verschillende domeinen binnen de Bio-informatica kunnen onderscheiden.
  • Actief zoeken naar oplossingen voor reële problemen uit de Bio-informatica.
  • Kritische houding hebben ten aanzien van grootschalige data-analyse en de gevaren van overinterpretatie onderkennen.
  • Computers gebruiken bij het generen van nieuwe experimenteel falsifieerbare hypothesis.

Aangeboden leerinhouden

Tijdens het opleidingsonderdeel Bio-informatica I worden volgende leerinhouden behandeld:

  1. Biologische databanken
    • Het relationale datamodel
    • Data normalisatie
    • SQL structured query language
    • BioSQL/Chado: een biologische datamodel
    • Object georiënteerde databanken
    • Biologische databanken
    • Biologische databank integratie
    • Ditributed annotation systems (DAS)
    • Hierachische en frame gebaseerde (kennis)systemen (XML, DAML+OIL)
  2.  Heterogene databank integratie
    • (Applicatie) integratie frameworks
    • Analyse methodes: koppeling databank en statistiek
    • Niet conventioneel gestructureerde data integratie (LWP, Bots & Spiders)
    • Text ontginning
    • Alternatieve zoeksystemen
  3. Computer infrastructuur
    • Basis computer architectuur
    • Linux
    • Paketten en Biolinux
    • Netwerk (local, wan, protocols)
    • Hardware integratie
    • High Performance Computer infrastructuren
Werkvormen en leermiddelen

In de cursus Bio-informatica I voeren studenten verschillende activiteiten uit. Naast de wekelijkse hoorcolleges en practica schrijven studenten een artikel, geven presentaties en lossen praktische vragen op. Het elektronische leerplatform BioZendium gebruiken ze intensief.

Onderstaande werkvormen worden.

Hoorcollege

De studenten krijgen 10 hoorcolleges van 3 uur. Daarbij wordt gebruik gemaakt van een PowerPoint- voorstelling. De lessen worden ondersteund via het elektronisch leerplatform. Daarop vinden de studenten al het studiemateriaal en de slides van elke les.

Tijdens hoorcolleges maken studenten kennis met theoretische concepten. Door het oplossen van de wekelijkse opdrachten, die aan het einde van elk hoorcollege worden meegegeven, krijgen ze inzicht in de leerstof.

Zelfstudiemateriaal

Na elk hoorcollege krijgen de studenten een opdracht mee naar huis. De vragen moeten opgelost worden door gebruik te maken van het internet. Om na te gaan of het antwoord correct is kan de student naar een screencast (digitale video- opname van de processen doorlopen op een computerscherm) kijken. Daarin wordt de oefening stap voor stap gemaakt. Dit biedt de student inzicht in een mogelijk oplossingsproces. Het grote voordeel van deze screencasts is dat de student ze zo vaak kan bekijken als hij zelf wenst. Daarenboven is de student actief met de leerstof bezig.

De opdracht wordt op het net gezet na elk hoorcollege. De verantwoordelijkheid om deze oefening te maken ligt volledig bij de student. Het is aan te raden eerst de oefening te maken en dan pas naar de screencast te kijken, maar niets verplicht hem deze werkwijze daadwerkelijk te hanteren. Er is geen face-to-face begeleiding voorzien voor deze oefeningen en ze worden ook niet geëvalueerd. Het enige doel is met andere woorden het zich verdiepen in de leerstof en het verwerven van inzicht. Deze inzichten zullen vruchten afwerpen tijdens de practica.

Practica

Naast het volgen van hoorcolleges en het oplossen van opdrachten kunnen studenten (vrijwillig) deelnemen aan practica. Elke donderdag wordt er toegepast wat in het theoretische hoorcollege op dinsdag gezien werd. Als inleiding wordt de geziene leerstof kort herhaald. Daarna gaat de docent onmiddellijk naar de toepassingen. Vanaf de eerste les kunnen studenten iets programmeren in een grafische omgeving. Dit motiveert hen en daagt hen uit. De studenten werken per twee aan opdrachten. Ze corrigeren elkaar en sturen bij waar nodig. De kennis die de student vergaard heeft tijdens de zelfstudie kan hier toegepast worden.

Wiki

De eerste opdracht die studenten krijgen is het schrijven van een artikel rond een kernconcept uit de Bio-informatica. De docent stelt een lijst van concepten op waaruit ze kunnen kiezen. Dit maakt dat het onderwerp aansluit bij hun interesse. De studenten gaan de kennis die ze opgedaan hebben tijdens de hoorcolleges integreren en toepassen.
De studenten krijgen instructies over het schrijven van een goed artikel of recensie. Door in het Engels te schrijven kan het artikel gepubliceerd worden op het elektronisch leerplatform en opengesteld worden voor een breed publiek..
Alle artikels verschijnen op de website (www.bioinformatics.be) in een beveiligde omgeving die enkel toegankelijk is met een login en paswoord. Kwalitatief goede artikels plaatst men in de gegevensbank die voor iedereen toegankelijk is, dus zonder login.

Op de beveiligde site is een discussieforum voorzien voor elk artikel. Daar kunnen studenten, al dan niet anoniem, en geheel vrijwillig discussiëren. Aanvullend krijgt elke student feedback van een medestudent. Ze hebben van de docent een handleiding gekregen die duidelijk aangeeft hoe ze feedback moeten geven, ze weten dus dat het verder gaat dan het opsporen van schrijffouten. Na aanpassing van het artikel stelt hij het voor in de klasgroep. Gedurende vijf minuten lichten ze toe wat ze geschreven hebben en hoe ze dat aangepakt hebben. Medestudenten kunnen vragen stellen.

Bij de tweede opdracht krijgen studenten het skelet van de cursus. Het is de bedoeling dat ze een stuk van de theorie uitschrijven in het Engels. Ze bundelen informatie uit de theoretische lessen, de podcasts, de cursus en de practica. Deze oefening biedt hen ervaring om informatie te synthetiseren en in een tekst te gieten.

Beide opdrachten worden geheel zelfstandig uitgevoerd door de tweede masterstudenten. Ze hebben elk een eigen kernconcept waarrond ze schrijven. Hierdoor wordt vermeden dat studenten samen schrijven. Het schrijven van een artikel heeft tot doel het stimuleren van de kritische geest en het verwerken van de leerinhouden.

Programming Challenge

Studenten die dit wensen kunnen deelnemen aan een (interne) programmeerwedstrijd met een uitstaande vraag, opgesteld door de docent. Het is bedoeld om de geïnteresseerde studenten een uitdaging te bieden, vandaar de naam Programming Challenge. De jury, die bestaat uit mensen vanuit de vakgroep Moleculaire biotechnologie, is op voorhand bepaald en er ligt een deadline vast tegen wanneer het probleem moet opgelost zijn. De studenten krijgen een probleemstelling aangeboden die zo nauw mogelijk aansluit bij de praktijk. Dit is een integratie van problemen waarbij er niet één goede oplossing is. Er wordt van de student verwacht dat hij goed nadenkt over een goede en zinvolle vraagstelling in plaats van het zoeken naar correcte antwoorden. Dit is immers één van de belangrijkste vaardigheden van een bio-informaticus.

Deze wedstrijd heeft geen invloed op de evaluatie van de student. Het dient enkel tot doel de geïnteresseerde student uit te dagen.

Feedback & begeleiding

De docent neemt de theoretische lessen en het begeleiden van de practica voor zijn rekening. Bij de practica wordt hij ondersteund door twee doctoraatsstudenten.

Voor het oplossen van de wekelijkse opdracht worden de studenten begeleid door middel van het materiaal op de digitale leeromgeving, zoals de screencast.

Als begeleiding bij het schrijven van het artikel kunnen studenten, al dan niet anoniem, en geheel vrijwillig discussiëren op een digitaal forum. Aanvullend krijgt elke student feedback van een medestudent. Ze hebben van de docent een handleiding gekregen die duidelijk aangeeft hoe ze feedback moeten geven, ze weten dus dat het verder gaat dan het opsporen van schrijffouten.

Evaluatievorm

De eindscore van de studenten voor het opleidingsonderdeel Bio-informatica I bestaat uit drie deelscores:

Mondeling examen

De theoretische kennis wordt mondeling getoetst en telt mee voor de 44 van de punten. Op het examen krijgen de studenten twee vragen.
Voor de eerste vraag krijgen de studenten vooraf de kans om een artikel te kiezen en voor te bereiden. Het artikel moet inhoudelijk aansluiten bij de cursus. Het is de bedoeling dat de studenten kennismaken met wat er omgaat in recent Bio-informatica gerelateerd onderzoek. Daarenboven moeten ze voor zichzelf uitmaken waar hun interesse ligt. Met deze eerste vraag peilt de docent naar de motivatie van de student en zijn vaardigheden om kritisch na te denken over praktische toepassingen van theoretische concepten.
De tweede vraag heeft onmiddellijk met de cursus te maken. Hij toetst de basiskennis door de studenten een toepassing te laten maken in concrete contexten en te laten aantonen dat ze de theoretische kennis begrijpen.

Schriftelijk examen

Dit onderdeel telt mee voor 44 van de punten. Tijdens het schriftelijk examen evalueert men de vaardigheden die studenten hebben opgedaan tijdens de practica. Ze krijgen een open probleemstelling die aansluit bij een reële context uit de toekomstige beroepssituatie. De moeilijkheid schuilt in het kiezen van de juiste oplossingsmethodiek: studenten kiezen in welke taal ze programmeren. Bij dit openboekexamen mogen de studenten gebruik maken van hun lesnotas, cursus en het internet. Het accent ligt voornamelijk op het proces dat ze doorlopen. Het enige dat niet is toegestaan, is communicatie met de buitenwereld of medestudenten. De studenten krijgen vier uur de tijd om dit examen individueel af te leggen.

Taken

Voor dit opleidingsonderdeel moeten studenten doorheen het jaar een artikel en een stuk cursus schrijven én feedback geven op elkaars artikel. Dit wordt in de evaluatie opgenomen en telt mee voor 12 van de punten.

Met betrekking tot de taak worden volgende aspecten geëvalueerd: het artikel zelf (inhoudelijk en de kritische visie ten aanzien van het onderwerp) en de voorstelling van het artikel aan de medestudenten van het opleidingsonderdeel.
Maar ook de kwaliteit van de feedback die studenten op producten van hun collegae geven wordt gequoteerd en telt mee voor dit aspect van de evaluatie.

Reflectie

Reflectie BV medewerkers

Het is positief dat men via de Programming Challenge inspeelt op de diversiteit van studenten.

Reflecties Docent

  • Tijdens de practica passen studenten theoretische kennis toe in concrete programmeeroefeningen. Naar de toekomst toe wil men bij de practica een vorm van peer assessment doorvoeren. Met dit laatste hoopt men het inzicht dat de student verwerft in de basisconcepten te vergroten.
  • De meeste studenten nemen deel aan de practica en het is bijgevolg niet mogelijk om een verschil in resultaat te zien tussen zij die wel en zij die niet deelnemen. Er is evenwel een lineair verband tussen het aantal bijdragen op het forum (naast de practica) en de finale score op het examen. Dit zou er kunnen op wijzen dat betrokkenheid (gemeten door het aantal bijdragen) een belangrijke indicator is voor het bepalen van de slaagkansen van studenten. Hieruit besluit de docent dat de practica zinvol zijn en georganiseerd moeten blijven worden.
  • De opdracht om een deel van de cursus uit te schrijven zal op een gegeven moment moeten vervangen worden door een nieuwe opdracht.
  • Op lange termijn wil de docent de informatie die verzameld staat op de wiki gebruiken voor het ontwikkelen van bijkomend studiemateriaal.
  • Voor de Programming Challenge, de programmeerwedstrijd, wil men op termijn externen mee vragen laten opstellen. Daarenboven zou men de jury graag willen uitbreiden met externen.
  • Voor een van de opdrachten moeten de studenten een artikel schrijven dat op de site geplaatst wordt. Er wordt bewust geopteerd voor een beperkt toegankelijke site. Op deze manier wil men studenten beschermen. Dit maakt het voor toekomstige werkgevers onmogelijk om bepaalde, kwalitatief minder goede, artikels van een oud-student door te lezen. Dit zou immers een vertekend beeld kunnen geven van zijn kwaliteiten. Indien de artikels van uitmuntende kwaliteit zijn worden ze online geplaatst op de openbare site.
Type hoger onderwijs: 
universiteit
Studiegebied: 
wetenschappen en toegepaste wetenschappen
Groepsgrootte: 
5 tot 20
Doelstellingen: 
integratie kennis, vaardigheden en attitudes
taalvaardigheden
Leermiddelen: 
digitale leeromgeving
Werkvormen: 
practicum/werkcollege/oefening
discussie
Evaluatievormen: 
schriftelijk product
Feedback & begeleiding: 
peer2peer
random