將現(xiàn)代信息技術(shù)融入微生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)探討

韓國民

摘要 本科生所掌握的現(xiàn)代信息技術(shù)與真正的科研應(yīng)用差距較大，體現(xiàn)在本科論文答辯時(shí)圖表、參考文獻(xiàn)不規(guī)范等。結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，筆者將文獻(xiàn)管理、信息追蹤、圖表制作、生物信息學(xué)軟件使用等多種技能融入微生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，顯著增強(qiáng)了本科生論文寫作的規(guī)范性，并初步培養(yǎng)了生物相關(guān)專業(yè)本科生科學(xué)素養(yǎng)及綜合能力。

關(guān)鍵詞 微生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)；文獻(xiàn)管理；信息追蹤；圖表制作；生物信息學(xué)軟件

中圖分類號(hào) G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）16-0276-02

Teaching Discussion on Comprehensive Experimental of Microbiology Integrated with Modern Information Technology

HAN Guo-min

（School of Life Sciences，Anhui Agricultural University，Hefei Anhui 230036）

Abstract There is a big gap between the modern information technology mastered by undergraduate students and the application of real science research，refflecting in non-standard charts and references and so on in the undergraduates′ thesis.Combined with teaching experience for many years，many skills were integrated into microbiology comprehensive experiment teaching，such as reference management，information tracking，chart production and application of bioinformatics software，which could significantly enhance the standardization of undergraduate thesis writing，and preliminarily cultivate scientific literacy and comprehensive capability of biology-related undergraduates.

Key words comprehensive experimental of microbiology；reference management；information tracking；chart production；bioinformatics software

隨著人類基因組計(jì)劃的進(jìn)一步發(fā)展，近年來許多生物學(xué)新技術(shù)，如基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、代謝組、表觀基因組、微生物組等各種高通量組學(xué)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)發(fā)展十分迅速[1-4]。然而，在本科生、研究生教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，在畢業(yè)論文答辯中，大多數(shù)學(xué)生的基本信息技能薄弱，大多數(shù)畢業(yè)論文存在參考文獻(xiàn)格式雜亂、圖表不規(guī)范、圖像不清晰等問題。如何改變這種狀況，提升學(xué)生在科研及其他領(lǐng)域中現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用能力是擺在高校教育工作者面前的重要課題。

前幾年結(jié)合本科生開設(shè)的綜合實(shí)驗(yàn)，合理利用空閑時(shí)間向?qū)W生介紹文獻(xiàn)管理、信息追蹤、圖表制作工具、優(yōu)秀生物信息學(xué)分析軟件等知識(shí)。目前，已有將Excel、Endnote單獨(dú)引入教學(xué)或本科畢業(yè)論文的報(bào)道[5-7]，但還未見將多種工具融入綜合實(shí)驗(yàn)或開放性實(shí)驗(yàn)的報(bào)道。經(jīng)過幾年探索及實(shí)踐，初步總結(jié)出對(duì)多數(shù)本科生較實(shí)用的工具軟件及網(wǎng)絡(luò)技能，并不斷在實(shí)踐中對(duì)該綜合技術(shù)加以補(bǔ)充，顯著提升了本科生畢業(yè)論文的寫作規(guī)范，初步培養(yǎng)了生物相關(guān)專業(yè)本科生的科學(xué)素養(yǎng)及綜合能力。

1 實(shí)施方法

在本科三年級(jí)下學(xué)期或四年級(jí)上學(xué)期開設(shè)的綜合實(shí)驗(yàn)中，如枯草芽孢桿菌產(chǎn)胞外淀粉酶高產(chǎn)菌株的選育，食用菌菌絲分離、原生質(zhì)體制備與再生等[8]，利用實(shí)驗(yàn)中等待滅菌或其他空閑時(shí)間，及時(shí)補(bǔ)充現(xiàn)代信息技術(shù)相關(guān)技能，一般以0.5 h以上的空閑時(shí)間較適宜?，F(xiàn)代信息技術(shù)主要包括文獻(xiàn)管理、信息追蹤技能、圖表制作技能和生物信息學(xué)軟件使用。

1.1 文獻(xiàn)管理

本科生一般能夠利用知網(wǎng)、維普等中文數(shù)據(jù)庫查閱文獻(xiàn)，而對(duì)外文文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫的查閱方法知之甚少。因此，從查閱外文文獻(xiàn)開始入手，首先簡單介紹生物學(xué)主要的外文文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫，包括Science Citation Index（Web of Knowledge）、Springer、ScienceDirect、Wiley Online Library、PubMed等，同時(shí)介紹不同數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)系以及應(yīng)用范圍，并以Web of Knowledge和PubMed為主進(jìn)行簡單的檢索演示。其次介紹國外的文獻(xiàn)管理軟件Endnote和支持中英文的國產(chǎn)文獻(xiàn)管理軟件Noteexpress。通過文獻(xiàn)管理軟件聯(lián)網(wǎng)檢索及本地保存功能，展示文獻(xiàn)管理軟件在文獻(xiàn)基本信息保存、全文自動(dòng)下載等方面的功能。最后再介紹一般論文引言寫作模式，邊簡單介紹及寫作，邊插入?yún)⒖嘉墨I(xiàn)，展示文獻(xiàn)管理軟件在自動(dòng)生成不同格式參考文獻(xiàn)時(shí)的便捷功能。

1.2 信息追蹤技能

利用空閑時(shí)間演示如何追蹤新發(fā)表的文獻(xiàn)或其他感興趣的信息。主要向?qū)W生介紹RSS訂閱功能，利用PubMed或其他可反饋RSS源的搜索引擎進(jìn)行關(guān)鍵詞訂閱，利用Feedly網(wǎng)站集合這些源，以自動(dòng)獲取目標(biāo)信息。訂閱后，打開Feedly網(wǎng)站，觀看自動(dòng)獲取集合的便捷功能。對(duì)于興趣濃厚的學(xué)生，推薦其進(jìn)一步學(xué)習(xí)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)開設(shè)的文獻(xiàn)管理與信息分析免費(fèi)網(wǎng)絡(luò)公開課。

值得注意的是，考慮到大部分學(xué)生剛開始看科技文獻(xiàn)，閱讀英文摘要可能存在障礙，演示時(shí)可使用瀏覽器插件功能，利用有道翻譯插件在線全文翻譯或部分翻譯提示個(gè)別較難單詞，以提升學(xué)生閱讀外文文獻(xiàn)的效率和信心。

微信、微博已成為很多人生活、學(xué)習(xí)的一部分，課堂上還可以演示如何通過微信、微博訂閱生物學(xué)相關(guān)新技術(shù)、信息進(jìn)展等，鼓勵(lì)學(xué)生關(guān)注高通量測序、生物信息分析、醫(yī)療基因檢測等相關(guān)的公司信息，在獲取新技術(shù)、新知識(shí)的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生提前了解就業(yè)信息。

1.3 圖表制作技能

本科生一般能夠利用Excel制作簡單圖表，但是如果不經(jīng)過專門培訓(xùn)，很難制作出符合高水平期刊格式要求的圖表。圖表制作可以利用綜合實(shí)驗(yàn)獲得的結(jié)果（或提前準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)），如不同稀釋度獲得一系列的菌落數(shù)結(jié)果。首先利用這些獲得的數(shù)據(jù)，通過Excel演示達(dá)到期刊發(fā)表要求的圖表修飾過程。其次演示如何利用其他軟件，如sigmaplot，更加方便、高效地制作、修改和組合圖表。最后簡要介紹科研中大數(shù)據(jù)分析及制圖工具，對(duì)R語言進(jìn)行簡單介紹，演示復(fù)雜圖表制作，以開闊學(xué)生的視野及對(duì)科學(xué)前沿技術(shù)的了解。

1.4 生物信息學(xué)工具的使用

部分學(xué)生剛接觸分子生物學(xué)研究，生物信息學(xué)實(shí)際分析技能較差，如不了解如何去除測序序列中的T載體序列。在綜合實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)學(xué)生從環(huán)境樣品分離到一些真菌或細(xì)菌時(shí)，經(jīng)過形態(tài)學(xué)初步鑒定后，介紹利用分子生物學(xué)鑒定技術(shù)進(jìn)一步鑒定物種，包括利用PCR擴(kuò)增、載體連接及測序，演示如何去除測序序列中的T載體序列以及如何從NCBI下載近緣物種序列，繪制系統(tǒng)發(fā)育樹。向?qū)W生介紹優(yōu)秀的生物信息學(xué)軟件，如geneious，以指導(dǎo)學(xué)生初步掌握常見的DNA序列分析技能。由于實(shí)驗(yàn)課空隙時(shí)間較短，其間講解及演示的速度較快，學(xué)生很難完全掌握。因此，可在演示時(shí)，利用錄屏軟件將演示內(nèi)容錄制下來，方便學(xué)生課下自學(xué)。

1.5 考核

學(xué)生在撰寫綜合實(shí)驗(yàn)論文時(shí)，要求其按照論文發(fā)表格式進(jìn)行撰寫。參考文獻(xiàn)、圖表是否規(guī)范是考核得分的部分依據(jù)，該部分分值占30%，以督促學(xué)生課下練習(xí)所學(xué)技能。

2 實(shí)施效果

在補(bǔ)充技能實(shí)施之前，絕大多數(shù)本科生畢業(yè)論文答辯規(guī)范凌亂。在綜合實(shí)驗(yàn)中，為安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生物技術(shù)、生物科學(xué)、應(yīng)用生物科學(xué)專業(yè)學(xué)生介紹及演示上述主要軟件工具及網(wǎng)絡(luò)工具，培養(yǎng)了學(xué)生的文獻(xiàn)管理和信息追蹤技能、高效獲取最新信息和制作規(guī)范圖表的技能，提高了學(xué)生的生物信息學(xué)分析技術(shù)。經(jīng)過在綜合實(shí)驗(yàn)中補(bǔ)充上述技能后，大多數(shù)學(xué)生的畢業(yè)論文圖表、參考文獻(xiàn)格式明顯規(guī)范。

通過增加該部分內(nèi)容，不僅能夠培養(yǎng)本科生計(jì)算機(jī)技術(shù)在科研中初步運(yùn)用的技能，提升本科生高效獲取資料、獲取信息的能力，也能激發(fā)一部分學(xué)生的科研興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。經(jīng)過這些技能訓(xùn)練后，一些本科生進(jìn)入研究生階段，能夠高效、快速地獲取所需信息，為研究生階段的科學(xué)研究打下了良好的基礎(chǔ)。

3 展望

雖然通過補(bǔ)充上述技能，激發(fā)了很多學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但是仍有一部分學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性較差，需要通過課程考核體系加強(qiáng)督促，才能達(dá)到較理想的效果。

在大眾創(chuàng)新、萬眾創(chuàng)業(yè)的時(shí)代，如何將本科生培養(yǎng)成為具有創(chuàng)新能力的高級(jí)專門人才，一直是高等教育工作者追求的目標(biāo)之一。然而，在生物學(xué)各種新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的今天，如何引導(dǎo)學(xué)生趕上時(shí)代步伐，培養(yǎng)學(xué)生科研素養(yǎng)和綜合能力是教育工作者亟待思考和解決的難題之一。這需要教育工作者在不斷提升自身綜合技能的同時(shí)，革新各項(xiàng)教育方法，以達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型專門人才的目的。

近年來，筆者通過互聯(lián)網(wǎng)自學(xué)Linux、R語言、Perl編程語言等生物信息學(xué)相關(guān)的技術(shù)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今高校開設(shè)的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)課程與當(dāng)前科研發(fā)展需求相差甚遠(yuǎn)。改變這種現(xiàn)狀主要有以下2條途徑：一是修改教學(xué)大綱或增設(shè)對(duì)科研較實(shí)用的計(jì)算機(jī)課程作為選修課，這是較好的解決問題之道，然而這需要反復(fù)論證，周期較長；二是在現(xiàn)有課程體系中融合新的技能，操作起來更容易，但實(shí)施前期要求教育工作者在教學(xué)工作中不斷提升自身綜合技能，革新各項(xiàng)教育方法。無論哪種解決途徑，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)和學(xué)習(xí)的本領(lǐng)，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高級(jí)專門人才的關(guān)鍵所在。

4 參考文獻(xiàn)

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