基于信息素養(yǎng)的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)

杜 娟，米志寬，黃小勇，張 靜，殷松娜，趙菊梅

（延安大學(xué)醫(yī)學(xué)院，陜西 延安 716000）

基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究是研究主體通過客觀事實(shí)對(duì)生命和疾病現(xiàn)象本質(zhì)及其規(guī)律進(jìn)行的創(chuàng)新實(shí)踐探索活動(dòng)，其最終目標(biāo)是探究疾病的發(fā)生和發(fā)展規(guī)律，為疾病的預(yù)防和治療提供理論依據(jù)?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)研究過程中，研究生是除專職科研人員、高校教師之外的第三大醫(yī)學(xué)研究主體，其醫(yī)學(xué)知識(shí)水平、創(chuàng)新思維能力及實(shí)踐能力一方面能夠影響當(dāng)下醫(yī)學(xué)研究的進(jìn)展和水平，另一方面，還決定著未來基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究的水平和層次。因此，加強(qiáng)和提升基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生科研能力和科研素養(yǎng)的培養(yǎng)已成為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生教育核心內(nèi)容之一［1-2］。信息素養(yǎng)，即充分獲取、整合信息并將其加以科學(xué)合理利用的能力。自1990 年“人類基因組計(jì)劃”啟動(dòng)以來，人類基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組和代謝組等組學(xué)數(shù)據(jù)不斷暴增，NCBI（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/home/genes/）、TCGA （https：//tcga-data.nci.nih.gov/docs/publications/tcga/）、Ensembl（http：//grch37. ensembl. org/）、The hu‐man PROTEIN ATLAS（https：//www. proteinatlas. org/）、Genecards（https：//genecards.weizmann.ac.il/v3/）等數(shù)據(jù)庫不但存儲(chǔ)了大量核酸、蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)信息，還存儲(chǔ)了大量疾病和研究相關(guān)數(shù)據(jù)，ChEMBL（https：//www. ebi. ac. uk/chembl/）、TCMSP（https：//tcmsp-e.com/）、STITCH（http：//stitch. embl. de/）、BindingDB（http：//www. bindingdb. org/bind/index. jsp）等數(shù)據(jù)庫則將藥物、藥物靶點(diǎn)和疾病相互連接。這些數(shù)據(jù)庫的存在，一方面記錄了已有研究的方法和結(jié)果，為后續(xù)研究提供依據(jù)，另一方面也為世界范圍內(nèi)降低醫(yī)學(xué)研究成本、加快基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究進(jìn)程提供了便利［3-5］。目前，以大數(shù)據(jù)為背景的公共數(shù)據(jù)搜集和分析已逐漸成為包括基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)在內(nèi)的現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究的重要組成部分［6］，該過程的有效進(jìn)行不僅能夠充分?jǐn)U展學(xué)生的知識(shí)水平、調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，還可以提高學(xué)生基于客觀存在的創(chuàng)新思維及實(shí)踐能力，對(duì)提高基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生的科研創(chuàng)新能力具有重要的促進(jìn)作用?；诖?，本研究在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生教育過程中進(jìn)行了醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)培養(yǎng)的探究實(shí)踐活動(dòng)，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐認(rèn)為應(yīng)從主觀意識(shí)、基礎(chǔ)思維模式訓(xùn)練、實(shí)踐操作訓(xùn)練和信息更新四方面加強(qiáng)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生基于信息學(xué)素養(yǎng)的科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

1 主觀意識(shí)培養(yǎng)

研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)是一個(gè)激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主發(fā)現(xiàn)和自我實(shí)現(xiàn)的過程。醫(yī)學(xué)本科生以醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和臨床技能的培養(yǎng)為重點(diǎn)。然而，醫(yī)學(xué)基本知識(shí)體系龐大、復(fù)雜，學(xué)生在基本理論知識(shí)學(xué)習(xí)和實(shí)踐動(dòng)手操作練習(xí)之外的空閑時(shí)間相對(duì)較少，學(xué)生自主獲取課本之外內(nèi)容的活動(dòng)較少，表現(xiàn)為學(xué)生的最新研究前沿動(dòng)態(tài)知識(shí)更新慢、對(duì)生物醫(yī)學(xué)信息和技術(shù)的重視度低、醫(yī)學(xué)研究中信息利用率較低等現(xiàn)象［7］。針對(duì)以上問題，在研究生培養(yǎng)階段應(yīng)加強(qiáng)以下3方面的培養(yǎng)。

1.1 加強(qiáng)研究生信息搜集、文獻(xiàn)檢索能力的培養(yǎng)

通過文獻(xiàn)檢索、科技論文閱讀與寫作課程的教學(xué)，引導(dǎo)式進(jìn)行高質(zhì)量文獻(xiàn)解讀，幫助學(xué)生建立利用生物信息學(xué)技術(shù)輔助科學(xué)研究的意識(shí)——移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展使海量信息井噴式涌現(xiàn)，盡管信息檢索在一定范圍內(nèi)可以幫助研究者進(jìn)行有效信息的篩選。然而，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生初入研究大門信息獲取途徑少，文獻(xiàn)檢索能力較低，自發(fā)檢索所得有效資源常較少或無法獲得有效文獻(xiàn)，不利于研究生科研意識(shí)的形成?；诖?，應(yīng)結(jié)合所在學(xué)校研究生指導(dǎo)教師的研究領(lǐng)域，有針對(duì)性地對(duì)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生進(jìn)行相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫的介紹，培養(yǎng)其相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的文獻(xiàn)檢索和篩選能力。培養(yǎng)信息利用自主性，通過文獻(xiàn)實(shí)例了解基礎(chǔ)理論研究過程中生物信息與研究方法的結(jié)合，如進(jìn)化分析、轉(zhuǎn)錄因子-啟動(dòng)子結(jié)合預(yù)測、蛋白修飾預(yù)測、藥物-靶點(diǎn)預(yù)測、分子對(duì)接等，通過具體、可實(shí)操、便于學(xué)生理解的生物信息與基礎(chǔ)研究相結(jié)合的實(shí)例，加強(qiáng)學(xué)生利用生物醫(yī)學(xué)信息輔助基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究的內(nèi)在意識(shí)，形成信息利用的思維模式。

1.2 培養(yǎng)研究生利用信息學(xué)輔助基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究的信心

該過程可通過加強(qiáng)生物信息學(xué)的課堂和實(shí)踐教學(xué)來實(shí)現(xiàn)。信息技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是電腦程序的展示，自身較難實(shí)體化，對(duì)于非專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的生物醫(yī)學(xué)研究生來說較難理解和掌握。理論與實(shí)踐相結(jié)合的課堂教學(xué)模式可將無形的信息學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為實(shí)際的動(dòng)手操作，學(xué)生能夠通過實(shí)踐更直觀地理解生物信息學(xué)的基本理論依據(jù)和具體應(yīng)用，通過課堂實(shí)踐操作，對(duì)理論知識(shí)的驗(yàn)證能夠提升利用信息學(xué)內(nèi)容解決問題的信心，有助于利用信息學(xué)解決實(shí)際問題的創(chuàng)新思維模式培養(yǎng)。

1.3 培養(yǎng)研究生自主能動(dòng)的信息學(xué)利用能力

該過程可通過課程教學(xué)老師和導(dǎo)師的聯(lián)合引導(dǎo)，通過課題設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生自主實(shí)踐、探究信息學(xué)在自身課題完成中的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)。意識(shí)決定行為，推進(jìn)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究基于生物信息素養(yǎng)的創(chuàng)新能力，首先應(yīng)培養(yǎng)其信息學(xué)意識(shí)，以上“信息搜集篩選—信息利用思維模式—課堂實(shí)踐教學(xué)—自主設(shè)計(jì)利用”的培養(yǎng)模式，能夠從內(nèi)在意識(shí)形態(tài)培養(yǎng)上轉(zhuǎn)變基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生的現(xiàn)代創(chuàng)新研究觀念，使其構(gòu)建出由內(nèi)而外的信息檢索、利用能動(dòng)性。

2 思維模式訓(xùn)練

傳統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究以“疾病表型—模式選擇—標(biāo)志檢測—機(jī)制探索”為基本科研思維模式，疾病和表型是科學(xué)研究的基本要素。然而，21 世紀(jì)以來，生物醫(yī)學(xué)研究已經(jīng)進(jìn)入了分子生物醫(yī)學(xué)階段，疾病模型和研究數(shù)據(jù)空前共享，如何利用已知和已有的推動(dòng)生物醫(yī)學(xué)研究的成果成為時(shí)代話題。Meta 分析、數(shù)據(jù)挖掘已成為基礎(chǔ)研究項(xiàng)目、課題論證的重要組成部分。將傳統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究與現(xiàn)代生物信息學(xué)有效融合能夠在一定程度上可加快基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究的速率：生物信息學(xué)的多維數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析在總體上為基礎(chǔ)研究模式提供思路，促進(jìn)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)研究模式的邏輯推斷和時(shí)間檢驗(yàn)?zāi)軌蚋焖俚赝七M(jìn)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究的進(jìn)程。傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)研究獲得的結(jié)果可用于修正信息學(xué)算法，使其計(jì)算模式和精確度更接近事實(shí)，提高信息學(xué)在生物醫(yī)學(xué)研究應(yīng)用中的可靠性。基于此，加快生物信息學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的融合對(duì)生物醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究具有促進(jìn)作用，生物信息學(xué)與傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)研究的聯(lián)合應(yīng)用應(yīng)成為現(xiàn)階段基礎(chǔ)生物醫(yī)學(xué)研究的基本思維模式［8］。

基于以上內(nèi)容及實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，研究探索從指導(dǎo)老師和培養(yǎng)體系兩方面著手對(duì)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生進(jìn)行思維模式訓(xùn)練。首先，指導(dǎo)教師在研究生培養(yǎng)過程中占主導(dǎo)地位，其信息檢索和利用能力一定范圍內(nèi)決定了學(xué)生信息素養(yǎng)的高低。因此，要提高基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生的信息利用率，首先應(yīng)提高教師的自身信息素養(yǎng)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生信息學(xué)素養(yǎng)培訓(xùn)的意識(shí)。2018 年4 月，我國頒布實(shí)施了《教育信息化2.0 行動(dòng)計(jì)劃》，該計(jì)劃提出應(yīng)大力提升教師信息素養(yǎng)，高校教師信息素養(yǎng)的提升可為未來人才創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。教師自身信息素養(yǎng)的提高有助于學(xué)生信息素養(yǎng)的快速提升，使其重視信息素養(yǎng)在研究中的作用，對(duì)研究生整合、利用已有資源服務(wù)于基礎(chǔ)研究具有重要意義。其次，學(xué)生培養(yǎng)是一個(gè)連續(xù)進(jìn)行的過程，各個(gè)培養(yǎng)階段的連續(xù)、有效進(jìn)行是最佳培養(yǎng)模式的保障。因此，應(yīng)加強(qiáng)研究生培養(yǎng)全程中信息素養(yǎng)培育的滲透。具體實(shí)施可從以下3 個(gè)階段著手進(jìn)行。起始階段，在研究生初入校門之時(shí)，督促其進(jìn)行有效的文獻(xiàn)信息搜索整理、共享數(shù)據(jù)挖掘分析，培養(yǎng)其把握課題研究的前沿方向、輔助研究課題立項(xiàng)的能力；研究過程中，其科研思維正在形成，引導(dǎo)研究生將研究結(jié)果與已有研究數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，構(gòu)建信息輔助研究思路形成、研究促進(jìn)信息利用的思維和實(shí)踐模式；研究結(jié)果總結(jié)分析階段，通過大數(shù)據(jù)的融合分析可為后期研究方向的確定、研究內(nèi)容的實(shí)踐等給出線索。

研究生培養(yǎng)是連續(xù)、分階段進(jìn)行的過程，只有將信息學(xué)滲透在其培養(yǎng)過程中的每一個(gè)階段才能以“潤物細(xì)無聲”之勢促使學(xué)生建立基于信息學(xué)的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究思維模式?！笆谥贼~”不如“授之以漁”，學(xué)生信息素養(yǎng)在基礎(chǔ)研究中的滲透，可為不斷提高研究生發(fā)現(xiàn)、挖掘及探索未知的能力。

3 實(shí)踐操作訓(xùn)練

實(shí)踐出真知，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)最終需要實(shí)踐工作的檢驗(yàn)。信息學(xué)是統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和可視化技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)相結(jié)合的綜合性科學(xué)，其細(xì)節(jié)多、內(nèi)容抽象，整個(gè)過程跳躍性極大，僅從思想和理論知識(shí)入手無法將基于信息素養(yǎng)的創(chuàng)新能力與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究接軌［9］。為提高學(xué)生科研創(chuàng)新和實(shí)際工作接軌的實(shí)踐能力，應(yīng)該加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力。該過程可分階段逐步增加難度進(jìn)行：①初級(jí)階段以信息檢索、基礎(chǔ)知識(shí)、基礎(chǔ)軟件掌握和學(xué)生信心培養(yǎng)為主。實(shí)踐時(shí)，該階段可通過基于問題的教學(xué)模式在加強(qiáng)信息學(xué)課程內(nèi)容、數(shù)據(jù)庫功能介紹的同時(shí)進(jìn)行核酸和蛋白序列及結(jié)構(gòu)、藥物成分和靶點(diǎn)以及共享研究數(shù)據(jù)的提取、分析，培養(yǎng)學(xué)生能夠自主進(jìn)行簡單的序列、結(jié)構(gòu)、成分和研究數(shù)據(jù)的調(diào)取。同時(shí)，在此階段如能利用信息學(xué)篩選的序列配合引物設(shè)計(jì)、載體構(gòu)建、成分和靶點(diǎn)相互作用方式、位點(diǎn)的分析等實(shí)踐活動(dòng)，則可促進(jìn)學(xué)生建立信息學(xué)應(yīng)用的信心。②中間階段應(yīng)以信息學(xué)利用能力的提高為目標(biāo)。該階段可通過轉(zhuǎn)錄因子與DNA 結(jié)合結(jié)構(gòu)域、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)相互作用結(jié)構(gòu)域，靶點(diǎn)互作網(wǎng)絡(luò)的分析等促使學(xué)生從簡單的序列結(jié)構(gòu)分析上升到分子空間結(jié)構(gòu)及分子作用，逐步進(jìn)入生物分子相互作用的模擬中。同時(shí)，可使學(xué)生通過生物信息學(xué)預(yù)測實(shí)踐結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道佐證或自主研究驗(yàn)證等方式，在內(nèi)在心理上認(rèn)可信息學(xué)在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究中的作用、提高其對(duì)信息學(xué)利用率，為其構(gòu)建基于信息學(xué)的創(chuàng)新思維模式打下基礎(chǔ)。③高級(jí)階段應(yīng)以基于信息學(xué)的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究思維建立為目標(biāo)。該階段學(xué)生已經(jīng)有了基本信息學(xué)技術(shù)利用的技能，具備一定自主研究能力，可從數(shù)據(jù)庫調(diào)取組織、細(xì)胞、分子等實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù)，能夠熟練利用軟件從總體上分析不同條件下組織、細(xì)胞和分子的變化，疾病與分子變化的關(guān)系，條件與結(jié)果的關(guān)系等。這時(shí)可引導(dǎo)其進(jìn)行信息輔助研究思路形成，研究反向佐證、改進(jìn)信息利用，形成信息-研究互相促進(jìn)的創(chuàng)新思維模式。

大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代背景下，實(shí)驗(yàn)研究與信息技術(shù)的整合為生物醫(yī)學(xué)研究提供了新思路，有效的信息數(shù)據(jù)利用不僅能夠推進(jìn)研究進(jìn)程，還能夠拓展學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力［10］。因此，對(duì)培養(yǎng)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生基于信息素養(yǎng)的科研創(chuàng)新能力具有積極意義。

4 信息更新

目前，隨著智聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來和通信技術(shù)的不斷成熟，生物樣本檢測結(jié)果、研究數(shù)據(jù)共享程度激增，大量數(shù)據(jù)有待深度分析和解讀。而隨著交叉學(xué)科的興起，生物信息學(xué)等交叉學(xué)科的研究不斷深入，信息學(xué)算法不斷完善，信息軟件快速迭代更新。然而，教學(xué)用書內(nèi)容相對(duì)滯后，非計(jì)算機(jī)研究人員對(duì)計(jì)算機(jī)工作原理的理解常不夠到位，這成為生物醫(yī)學(xué)相關(guān)研究人員利用計(jì)算機(jī)分析科學(xué)問題的限制。為此，要加強(qiáng)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究人員基于已有信息的創(chuàng)新研究能力，不僅要增加已有信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、調(diào)用的硬件支持，還要增加計(jì)算機(jī)和生物醫(yī)學(xué)交叉學(xué)科知識(shí)交匯及傳遞的“軟件”支持。只有在硬件、軟件兼具的條件下才能滿足信息數(shù)據(jù)不斷增加、更新引起的信息數(shù)據(jù)深度分析、解讀需求。

基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生因其本科課程體系限制，常缺乏醫(yī)學(xué)-計(jì)算機(jī)交叉學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的更新、調(diào)用力度差，不能靈活利用計(jì)算機(jī)概念和計(jì)算機(jī)思維設(shè)計(jì)解決醫(yī)學(xué)研究中遇到的問題?；诖耍谘芯可囵B(yǎng)階段應(yīng)不斷增加交叉學(xué)科研究進(jìn)展的系列講座和學(xué)術(shù)交流，使其能夠通過學(xué)術(shù)交流活躍思維，了解最新生物醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)醫(yī)學(xué)等的研究進(jìn)展，提升計(jì)算機(jī)利用能力。同時(shí)，使其結(jié)合自身研究需求不斷加強(qiáng)生物醫(yī)學(xué)研究動(dòng)態(tài)追蹤，基于信息學(xué)算法分析和醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的解讀，發(fā)現(xiàn)并解決研究中遇到的問題。

5 結(jié)語

大數(shù)據(jù)背景下，基于信息素養(yǎng)的生物醫(yī)學(xué)研究對(duì)推進(jìn)醫(yī)學(xué)研究進(jìn)展具有重要的促進(jìn)作用?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生是醫(yī)學(xué)研究主體的重要組成部分，加強(qiáng)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生基于信息學(xué)素養(yǎng)的創(chuàng)新能力對(duì)推進(jìn)生物醫(yī)學(xué)研究具有重要促進(jìn)作用。結(jié)合基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生信息素養(yǎng)創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程中遇到的問題，研究認(rèn)為應(yīng)分階段，從主觀意識(shí)培養(yǎng)開始，逐步提高基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生基于信息素養(yǎng)的科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)。同時(shí)，在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生培養(yǎng)各階段，應(yīng)加強(qiáng)和提高培養(yǎng)教師的信息素養(yǎng)，從硬件、軟件和交叉學(xué)科等多方面著手完善、提高基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生培養(yǎng)的客觀條件，為推進(jìn)研究生基于信息素養(yǎng)的科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供客觀支撐。