基于大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的醫(yī)學(xué)研究生分子生物學(xué)科研型課堂教學(xué)模式初探

錢(qián)繪 唐玉蓮 李根亮

基金項(xiàng)目：2020年廣西高等教育本科教學(xué)改革工程立項(xiàng)項(xiàng)目（2020JGA271）；2020年廣西研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目（JGY2020164）

第一作者簡(jiǎn)介：錢(qián)繪，女，統(tǒng)計(jì)師，研究方向：教學(xué)研究。E-mail：2273006809@qq.com

通信作者：李根亮。E-mail：ligenliang@163.com

［本文引用格式］錢(qián)繪，唐玉蓮，李根亮.基于大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的醫(yī)學(xué)研究生分子生物學(xué)科研型課堂教學(xué)模式初探［J］.右江醫(yī)學(xué)，2024，52（3）：284-288.

【關(guān)鍵詞】? 大數(shù)據(jù)；醫(yī)學(xué)研究生；分子生物學(xué)；科研型課堂教學(xué)模式

中圖分類(lèi)號(hào)：R-4；G643??? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B??? DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2024.03.018

在當(dāng)今科技飛速發(fā)展的信息化時(shí)代，大數(shù)據(jù)已成為各個(gè)領(lǐng)域分析應(yīng)用不可或缺的基礎(chǔ)資料。大數(shù)據(jù)任何時(shí)代都有，但大數(shù)據(jù)的應(yīng)用卻是這個(gè)時(shí)代的特色。生物信息學(xué)第二代和第三代高通量測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展為生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)科學(xué)研究提供了海量的大數(shù)據(jù)［1-2］。這些數(shù)據(jù)為解析生命活動(dòng)的分子機(jī)制和臨床精準(zhǔn)醫(yī)療提供了豐富的科研素材和分析背景［3-4］。分子生物學(xué)是與之最相關(guān)的基礎(chǔ)學(xué)科，這些大數(shù)據(jù)基本屬于分子生物學(xué)范疇［5］。高等教育的對(duì)象，尤其是生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)相關(guān)的研究生，是科研和生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)分析的重要力量［6］。因此，研究生分子生物學(xué)課程教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科研素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，在研究生分子生物學(xué)教學(xué)過(guò)程中，能夠通過(guò)分析生物大數(shù)據(jù)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的能力。據(jù)此，我們對(duì)研究生分子生物學(xué)課程教學(xué)進(jìn)行了基于大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的科研型課堂教學(xué)模式的改革實(shí)踐研究。

1? 對(duì)象與方法

1.1? 研究對(duì)象

2020年10月至2021年6月，對(duì)右江民族醫(yī)學(xué)院2020級(jí)學(xué)術(shù)型碩士研究生，共計(jì)60名學(xué)生實(shí)施了本教學(xué)研究。

1.2? 研究目標(biāo)

通過(guò)將科研素養(yǎng)提升訓(xùn)練融入研究生分子生物學(xué)教學(xué)中，讓研究生了解科研素養(yǎng)的內(nèi)涵及通過(guò)獲取、分析和應(yīng)用大數(shù)據(jù)提高研究生的科研能力。尤其通過(guò)生物大數(shù)據(jù)的分析，凝練科研選題、論文主題及構(gòu)思和寫(xiě)作科研論文的技巧，培養(yǎng)研究生科學(xué)意識(shí)、科學(xué)精神、科學(xué)方法、協(xié)作精神、人際交往能力，以及通過(guò)獲取、分析和應(yīng)用生物大數(shù)據(jù)提高研究生的論文寫(xiě)作能力、科研實(shí)踐和創(chuàng)新能力等，從而能夠全方位地提高其科學(xué)素養(yǎng)和綜合素質(zhì)［7］。并在教學(xué)過(guò)程中形成“以大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用為載體的科研素養(yǎng)提升訓(xùn)練融入課堂教學(xué)”的教學(xué)理念，在研究生分子生物學(xué)教學(xué)中構(gòu)建“基于大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的科研型課堂教學(xué)”模式。

1.3? 研究方法

（1）設(shè)立大數(shù)據(jù)背景下科研素養(yǎng)，提升相關(guān)的分子生物學(xué)教學(xué)目標(biāo)和評(píng)價(jià)指標(biāo)。①制訂分子生物學(xué)課程學(xué)習(xí)目標(biāo)：修訂教學(xué)大綱，以適應(yīng)新的教學(xué)要求。②小組學(xué)習(xí)教學(xué)目標(biāo)：選擇一些與大數(shù)據(jù)關(guān)系密切的內(nèi)容作為教學(xué)專題，讓學(xué)生明確專題的內(nèi)容、價(jià)值和學(xué)習(xí)目標(biāo)。（2）師生培訓(xùn)：針對(duì)該教學(xué)理念、教學(xué)模式和操作程序進(jìn)行講解，讓參與的師生熟悉教學(xué)步驟。（3）組建學(xué)習(xí)小組，為協(xié)作完成大數(shù)據(jù)的檢索和分析做準(zhǔn)備。每組4～6人（要求男女都有），并通過(guò)民主的方式選定小組長(zhǎng)。在組建小組時(shí)，原則上小組成員由學(xué)生自愿組成，教師可視情況進(jìn)行協(xié)調(diào)，給予幫助。（4）教師根據(jù)課本編寫(xiě)教學(xué)目的、設(shè)置教學(xué)專題問(wèn)題、更新課程內(nèi)容，為開(kāi)展教學(xué)做準(zhǔn)備。（5）教學(xué)要求：①科研素養(yǎng)的內(nèi)涵，研究生需要具備什么樣的科研素養(yǎng)。②大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，大數(shù)據(jù)對(duì)研究生的科研價(jià)值及研究生需要什么類(lèi)型的大數(shù)據(jù)。③分子生物學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)。④常用的分子生物學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)的分析軟件及其使用方法。⑤從大數(shù)據(jù)到專業(yè)知識(shí)。⑥利用分子生物學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)凝練科學(xué)問(wèn)題。⑦利用分子生物學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。⑧利用分子生物學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行高質(zhì)量論文寫(xiě)作。⑨探討和總結(jié)“以大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用為載體的科研素養(yǎng)提升訓(xùn)練融入課堂教學(xué)”的教學(xué)理念，在研究生分子生物學(xué)教學(xué)中構(gòu)建“基于大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的科研型課堂教學(xué)”模式。

1.4? 研究過(guò)程

（1）專題選擇：教師提前5～7天，將教學(xué)專題內(nèi)容結(jié)合教學(xué)大綱提出學(xué)習(xí)要求及問(wèn)題。（2）課前分組學(xué)習(xí)：以成立的學(xué)習(xí)小組為單位，組內(nèi)學(xué)生為完成一個(gè)共同目標(biāo)，自學(xué)教材，查閱資料，進(jìn)行交流、討論，既可組內(nèi)討論，也可組間討論，明確專題背景知識(shí)，做好相關(guān)專題的課前準(zhǔn)備。（3）課堂學(xué)習(xí)：每個(gè)學(xué)習(xí)小組派代表發(fā)言，匯報(bào)專題背景知識(shí)的準(zhǔn)備情況，然后教師講解專題內(nèi)容。（4）學(xué)生匯報(bào)學(xué)習(xí)成效：由每個(gè)學(xué)習(xí)小組整理學(xué)習(xí)內(nèi)容，總結(jié)自己掌握的知識(shí)、技能及其他學(xué)習(xí)收獲等，抽部分小組的代表進(jìn)行匯報(bào)，檢驗(yàn)學(xué)生整理歸納知識(shí)的能力和表達(dá)能力等。（5）課堂點(diǎn)評(píng)：教師當(dāng)堂對(duì)各組專題學(xué)習(xí)收獲匯報(bào)內(nèi)容的透徹度、小組合作及陳述效果進(jìn)行評(píng)述?？隙▋?yōu)點(diǎn)，指出不足，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)提高。（6）課堂測(cè)驗(yàn)：本課結(jié)束前，當(dāng)堂抽檢學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法技巧的掌握效果。（7）教師總結(jié)、答疑：教師針對(duì)反饋的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)、解答，解決學(xué)生學(xué)習(xí)的困惑。（8）課后總結(jié)：教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)效果，查漏補(bǔ)缺，課后及時(shí)反饋學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，給予指導(dǎo)。

1.5? 調(diào)查新教學(xué)模式對(duì)學(xué)生綜述論文寫(xiě)作速度的影響

為了了解該教學(xué)模式是否能夠促進(jìn)學(xué)生綜述論文寫(xiě)作（包括文獻(xiàn)查閱過(guò)程）的速度，筆者對(duì)部分學(xué)生進(jìn)行了抽樣問(wèn)卷調(diào)查，以分析該教學(xué)模式對(duì)學(xué)生論文寫(xiě)作速度的動(dòng)態(tài)影響。筆者將對(duì)學(xué)生采用新的教學(xué)模式的過(guò)程等分成4個(gè)階段，每個(gè)階段2周。每個(gè)階段給定一個(gè)主題，讓學(xué)生按課堂講授的方法查閱、分析相關(guān)文獻(xiàn)和相關(guān)分子生物學(xué)大數(shù)據(jù)，完成一篇小綜述論文的寫(xiě)作。小綜述論文的寫(xiě)作給定評(píng)分指標(biāo)，并要求達(dá)到80分為合格。小論文寫(xiě)作評(píng)價(jià)要求如下：（1）本小綜述論文總分為100分。（2）語(yǔ)言：中文。（3）正文字?jǐn)?shù)：900～1100（不包括參考文獻(xiàn)和圖表部分）。（4）參考文獻(xiàn)：9～15篇，其中英文不少于10篇，且最近3年的不少于9篇。（5）平臺(tái)或線上數(shù)據(jù)要標(biāo)注網(wǎng)址。（6）英文符號(hào)首次出現(xiàn)時(shí)注明英文全稱和中文名。（7）參考文獻(xiàn)格式：作者（全部列出，不能用等）. 標(biāo)題. 期刊縮寫(xiě)， 年， 卷（期）：頁(yè)碼.。（8）評(píng)分說(shuō)明：要主題明確、邏輯清晰、論證合理。其中評(píng)分細(xì)節(jié)及格式為：①字?jǐn)?shù)滿足條件的作業(yè)得分系數(shù)為1，少于或多于規(guī)定的字?jǐn)?shù)按多出或少出的比例相應(yīng)扣分。②參考文獻(xiàn)得分基數(shù)為10分，有1條文獻(xiàn)引用不當(dāng)或少于（多于）規(guī)定條數(shù)則扣5分。③正文得分基數(shù)為90分。④查重率不超過(guò)5%，否則本次得分為0。⑤排版格式說(shuō)明：中文字體為宋體、英文為T(mén)imes new roman；標(biāo)題小四號(hào)，正文小五號(hào)，文獻(xiàn)6號(hào)；單倍行距；段前段后0行。⑥表格采用三線格式；全表居中；表題位于表上方。⑦圖片要清晰；圖中文字采用Times new roman且字號(hào)合適；全圖居中；圖片環(huán)繞文字選用嵌入式；圖題位于圖下方。⑧表的標(biāo)注（如果有的話）置于表下方；圖注（如果有的話）置于圖標(biāo)題下方。

通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷（表1）統(tǒng)計(jì)分析各學(xué)習(xí)階段包括文獻(xiàn)檢索、數(shù)據(jù)分析在內(nèi)的論文寫(xiě)作所需的時(shí)間。在最后一次論文寫(xiě)作完成后，要求學(xué)生預(yù)測(cè)自己下一篇論文寫(xiě)作所需的時(shí)間。然后統(tǒng)計(jì)分析相鄰兩個(gè)階段論文寫(xiě)作所需時(shí)間之間的差異情況，包括下一篇論文寫(xiě)作所需的預(yù)測(cè)時(shí)間與第4階段論文寫(xiě)作所需時(shí)間之間的差異。

1.6? 新教學(xué)模式對(duì)提高學(xué)生科研素養(yǎng)的影響

為了了解該教學(xué)模式是否能夠提高學(xué)生的科研素養(yǎng)，筆者進(jìn)行了抽樣問(wèn)卷調(diào)查，要求學(xué)生寫(xiě)出該教學(xué)模式對(duì)自己影響最大的前4個(gè)方面（其他為第5），以分析該教學(xué)模式對(duì)學(xué)生影響最大的科研素養(yǎng)是哪些方面。要求學(xué)生根據(jù)具體情況分別給各項(xiàng)能力指標(biāo)達(dá)到程度的描述進(jìn)行5個(gè)等級(jí)的量化打分，即5分、4分、3分、2分和1分分別表示對(duì)描述的極認(rèn)同、認(rèn)同、不確定、不認(rèn)同和極不認(rèn)同（表2）。

1.7? 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

利用Graphpad 6.02軟件通過(guò)配對(duì)t檢驗(yàn)（雙尾）進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，當(dāng)計(jì)量資料符合正態(tài)分布時(shí)以（±s）表示，不符合正態(tài)分布時(shí)以中位數(shù)（Q1，Q3）表示，檢驗(yàn)水準(zhǔn)：α=0.05，雙側(cè)檢驗(yàn)。

2? 結(jié)? 果

2.1? 學(xué)習(xí)氛圍和學(xué)習(xí)積極性

每一次課，即使教學(xué)的內(nèi)容一樣，但因課堂不拘泥于教材內(nèi)容，因此每次課的具體講解完全不同，包括科研創(chuàng)新點(diǎn)的挖掘、舉一反三的事例、課程思政的延伸、科研思維的訓(xùn)練、邏輯思維的引導(dǎo)、前沿進(jìn)展的文獻(xiàn)等等，從而做到因材施教、因地制宜。本年度教改方法上課的學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、課后與老師交流、提問(wèn)的熱情都比往年高漲。當(dāng)一個(gè)班級(jí)上完課后，在第二個(gè)平行班級(jí)進(jìn)行同樣授課時(shí)，前一個(gè)班的許多學(xué)生會(huì)主動(dòng)再來(lái)聽(tīng)課。

2.2? 對(duì)論文寫(xiě)作速度的影響

所有學(xué)生各小綜述的成績(jī)皆大于80分。筆者對(duì)這些學(xué)生發(fā)出了60份問(wèn)卷，收回了60份有效問(wèn)卷。結(jié)果顯示，數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布，因此用中位數(shù)（Q1，Q3）表示；學(xué)生總體上平均寫(xiě)作一篇正文為1000字的小論文所需時(shí)間（包括查閱文獻(xiàn)、分析數(shù)據(jù)）隨著學(xué)習(xí)的進(jìn)行越來(lái)越短。由第一階段的約一周時(shí)間（6.500天。中位數(shù)，下同）縮短到了第四階段的約2天時(shí)間（2.250天），而他們預(yù)期下一篇1000字小論文的寫(xiě)作時(shí)間也約為2.000天，大約為4個(gè)階段所需平均時(shí)間（4.000天）的一半，也比第四階段所需的時(shí)間略少0.250天（圖1），且各階段所需時(shí)間之間及預(yù)期時(shí)間與第四階段所需時(shí)間之間都存在著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的差異（表3）。

2.3? 對(duì)科研素養(yǎng)的影響

研究對(duì)象在實(shí)施新教學(xué)模式過(guò)程中共完成了360篇小綜述的寫(xiě)作，并于之后的半年內(nèi)公開(kāi)發(fā)表了10余篇相關(guān)論文。我們發(fā)出了60份問(wèn)卷，共收回了58份有效問(wèn)卷。對(duì)收回的問(wèn)卷進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)分析顯示，58位學(xué)生一共寫(xiě)了172個(gè)答項(xiàng)，共可分為11個(gè)類(lèi)別（圖2）。其中大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為新教學(xué)模式提高了自己查閱文獻(xiàn)的能力（52個(gè)學(xué)生，占比89.66%。數(shù)字和百分?jǐn)?shù)的含義下同），有將近一半的學(xué)生認(rèn)為提高了自己的寫(xiě)作能力（27，46.55%）和閱讀能力（26，44.83%）。也有一些學(xué)生認(rèn)為提高了自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和科研思維能力（14，24.14%）、分析歸納總結(jié)的能力（10，17.24%）、邏輯思維能力（9，15.52%）和創(chuàng)新能力（9，15.52%）等（圖2）。

3? 討? 論

高通量測(cè)序技術(shù)、生物芯片技術(shù)、生物信息學(xué)手段及通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，為生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究提供了海量，甚至可以說(shuō)是無(wú)限的科研材料和分析背景［8-10］。而在這大數(shù)據(jù)的海洋中，隱藏著無(wú)盡的知識(shí)寶藏。如何挖掘這些寶藏，是當(dāng)今科研工作者的挑戰(zhàn)，也是當(dāng)今工作者的機(jī)遇。而具有分析大數(shù)據(jù)的技能和手段，是挖掘?qū)毑氐幕A(chǔ)。在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，教學(xué)順應(yīng)時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)是必然的要求［11］。大數(shù)據(jù)從思維和技術(shù)兩個(gè)層面給學(xué)生帶來(lái)了嶄新的嘗試，對(duì)教學(xué)也注入了新的能源與活力，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和能力提高可起到很好的促進(jìn)作用［12-13］。我們?cè)谘芯可肿由飳W(xué)教學(xué)中實(shí)施了新的教學(xué)模式。新教學(xué)模式取得了一定的教學(xué)效果，包括學(xué)生對(duì)科研的了解更多了，對(duì)科研的興趣更濃了，上課的積極性更高了，尤其讓學(xué)生有深切體會(huì)的是文獻(xiàn)查閱能力、論文寫(xiě)作能力、閱讀能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和科研思維能力、分析歸納總結(jié)的能力、邏輯思維能力、創(chuàng)新能力等科研素養(yǎng)的提升。筆者的統(tǒng)計(jì)分析也顯示，第四階段每篇1000字小論文的寫(xiě)作時(shí)間不到第一階段的一半，說(shuō)明通過(guò)新教學(xué)模式的教學(xué)，學(xué)生的寫(xiě)作速度（含文獻(xiàn)閱讀、分析等過(guò)程）有了顯著的提高；而預(yù)期以后一篇小論文的寫(xiě)作時(shí)間比第四階段的寫(xiě)作時(shí)間還少，而且二者之間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明學(xué)生發(fā)自內(nèi)心地感受到了新教學(xué)模式對(duì)自己論文寫(xiě)作具有極大的幫助作用，而且對(duì)自己在這方面能力的提高和進(jìn)一步提高充滿著極大的信心［11］。

本教學(xué)改革在實(shí)踐基礎(chǔ)上不斷完善“以大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用為載體的科研素養(yǎng)提升訓(xùn)練融入課堂教學(xué)”的教學(xué)理念，在研究生分子生物學(xué)教學(xué)中構(gòu)建了“基于大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的科研型課堂教學(xué)”模式。通過(guò)在研究生分子生物學(xué)教學(xué)中實(shí)施大數(shù)據(jù)背景下科研素養(yǎng)提升融入課堂教學(xué)的教學(xué)理念，培養(yǎng)和提高了研究生的科研素養(yǎng)和綜合素質(zhì)，如論文寫(xiě)作能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和科研思維能力、創(chuàng)新能力等［12］。通過(guò)實(shí)施基于大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的科研型課堂教學(xué)，學(xué)生能夠較好地掌握教學(xué)中培養(yǎng)的技能，并以所學(xué)知識(shí)技能寫(xiě)作和發(fā)表科技論文。如僅在最近不到一年的時(shí)間內(nèi)，被指導(dǎo)的學(xué)生就公開(kāi)發(fā)表了10余篇相關(guān)論文?？梢?jiàn)，新教學(xué)模式對(duì)學(xué)生科研素養(yǎng)的提高是實(shí)實(shí)在在的。然而，在實(shí)施新教學(xué)模式過(guò)程中，筆者也深切體會(huì)到了學(xué)生對(duì)科學(xué)研究濃厚的興趣和學(xué)生對(duì)科研素養(yǎng)提高的熱切期盼，以及培養(yǎng)學(xué)生科研素養(yǎng)教師的教學(xué)實(shí)施中的匱乏。大數(shù)據(jù)背景下的教學(xué)，對(duì)教師的科研素養(yǎng)也提出了更高要求［14］，可以說(shuō)科研素養(yǎng)型教師是教學(xué)改革成功的關(guān)鍵。大數(shù)據(jù)時(shí)代，教師科研素養(yǎng)的認(rèn)知、信息的獲取、數(shù)據(jù)的處理以及教授學(xué)生學(xué)習(xí)的方法等都十分重要［15］。另外，筆者的新教學(xué)模式也同時(shí)需要加以改進(jìn)以簡(jiǎn)化教和學(xué)的過(guò)程，以便能夠更高效地在教學(xué)過(guò)程中加以實(shí)施，也能夠使更多的教師更易操作和實(shí)施該教學(xué)模式開(kāi)展教學(xué)。這將是我們接下來(lái)努力的方向。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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［15］ ??孫諾諾，汪涵，李會(huì).大數(shù)據(jù)時(shí)代下財(cái)經(jīng)類(lèi)高校大學(xué)生科研素養(yǎng)能力提升研究［J］.大學(xué)教育，2020，9（12）：155-157.

（收稿日期：2023-01-28? 修回日期：2023-07-06）

（編輯：梁明佩）