將現代信息技術融入微生物學綜合實驗的教學探討

韓國民

摘要 本科生所掌握的現代信息技術與真正的科研應用差距較大，體現在本科論文答辯時圖表、參考文獻不規范等。結合多年教學經驗，筆者將文獻管理、信息追蹤、圖表制作、生物信息學軟件使用等多種技能融入微生物學綜合實驗教學中，顯著增強了本科生論文寫作的規范性，并初步培養了生物相關專業本科生科學素養及綜合能力。

關鍵詞 微生物學綜合實驗；文獻管理；信息追蹤；圖表制作；生物信息學軟件

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 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

隨著人類基因組計劃的進一步發展，近年來許多生物學新技術，如基因組、轉錄組、蛋白質組、代謝組、表觀基因組、微生物組等各種高通量組學技術、大數據分析技術發展十分迅速[1-4]。然而，在本科生、研究生教學中發現，在畢業論文答辯中，大多數學生的基本信息技能薄弱，大多數畢業論文存在參考文獻格式雜亂、圖表不規范、圖像不清晰等問題。如何改變這種狀況，提升學生在科研及其他領域中現代信息技術應用能力是擺在高校教育工作者面前的重要課題。

前幾年結合本科生開設的綜合實驗，合理利用空閑時間向學生介紹文獻管理、信息追蹤、圖表制作工具、優秀生物信息學分析軟件等知識。目前，已有將Excel、Endnote單獨引入教學或本科畢業論文的報道[5-7]，但還未見將多種工具融入綜合實驗或開放性實驗的報道。經過幾年探索及實踐，初步總結出對多數本科生較實用的工具軟件及網絡技能，并不斷在實踐中對該綜合技術加以補充，顯著提升了本科生畢業論文的寫作規范，初步培養了生物相關專業本科生的科學素養及綜合能力。

1 實施方法

在本科三年級下學期或四年級上學期開設的綜合實驗中，如枯草芽孢桿菌產胞外淀粉酶高產菌株的選育，食用菌菌絲分離、原生質體制備與再生等[8]，利用實驗中等待滅菌或其他空閑時間，及時補充現代信息技術相關技能，一般以0.5 h以上的空閑時間較適宜。現代信息技術主要包括文獻管理、信息追蹤技能、圖表制作技能和生物信息學軟件使用。

1.1 文獻管理

本科生一般能夠利用知網、維普等中文數據庫查閱文獻，而對外文文獻數據庫的查閱方法知之甚少。因此，從查閱外文文獻開始入手，首先簡單介紹生物學主要的外文文獻數據庫，包括Science Citation Index（Web of Knowledge）、Springer、ScienceDirect、Wiley Online Library、PubMed等，同時介紹不同數據庫之間的關系以及應用范圍，并以Web of Knowledge和PubMed為主進行簡單的檢索演示。其次介紹國外的文獻管理軟件Endnote和支持中英文的國產文獻管理軟件Noteexpress。通過文獻管理軟件聯網檢索及本地保存功能，展示文獻管理軟件在文獻基本信息保存、全文自動下載等方面的功能。最后再介紹一般論文引言寫作模式，邊簡單介紹及寫作，邊插入參考文獻，展示文獻管理軟件在自動生成不同格式參考文獻時的便捷功能。

1.2 信息追蹤技能

利用空閑時間演示如何追蹤新發表的文獻或其他感興趣的信息。主要向學生介紹RSS訂閱功能，利用PubMed或其他可反饋RSS源的搜索引擎進行關鍵詞訂閱，利用Feedly網站集合這些源，以自動獲取目標信息。訂閱后，打開Feedly網站，觀看自動獲取集合的便捷功能。對于興趣濃厚的學生，推薦其進一步學習中國科學技術大學開設的文獻管理與信息分析免費網絡公開課。

值得注意的是，考慮到大部分學生剛開始看科技文獻，閱讀英文摘要可能存在障礙，演示時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別較難單詞，以提升學生閱讀外文文獻的效率和信心。

微信、微博已成為很多人生活、學習的一部分，課堂上還可以演示如何通過微信、微博訂閱生物學相關新技術、信息進展等，鼓勵學生關注高通量測序、生物信息分析、醫療基因檢測等相關的公司信息，在獲取新技術、新知識的同時，引導學生提前了解就業信息。

1.3 圖表制作技能

本科生一般能夠利用Excel制作簡單圖表，但是如果不經過專門培訓，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驗獲得的結果（或提前準備的數據），如不同稀釋度獲得一系列的菌落數結果。首先利用這些獲得的數據，通過Excel演示達到期刊發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據分析及制圖工具，對R語言進行簡單介紹，演示復雜圖表制作，以開闊學生的視野及對科學前沿技術的了解。

1.4 生物信息學工具的使用

部分學生剛接觸分子生物學研究，生物信息學實際分析技能較差，如不了解如何去除測序序列中的T載體序列。在綜合實驗中，當學生從環境樣品分離到一些真菌或細菌時，經過形態學初步鑒定后，介紹利用分子生物學鑒定技術進一步鑒定物種，包括利用PCR擴增、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，繪制系統發育樹。向學生介紹優秀的生物信息學軟件，如geneious，以指導學生初步掌握常見的DNA序列分析技能。由于實驗課空隙時間較短，其間講解及演示的速度較快，學生很難完全掌握。因此，可在演示時，利用錄屏軟件將演示內容錄制下來，方便學生課下自學。

1.5 考核

學生在撰寫綜合實驗論文時，要求其按照論文發表格式進行撰寫。參考文獻、圖表是否規范是考核得分的部分依據，該部分分值占30%，以督促學生課下練習所學技能。

2 實施效果

在補充技能實施之前，絕大多數本科生畢業論文答辯規范凌亂。在綜合實驗中，為安徽農業大學生物技術、生物科學、應用生物科學專業學生介紹及演示上述主要軟件工具及網絡工具，培養了學生的文獻管理和信息追蹤技能、高效獲取最新信息和制作規范圖表的技能，提高了學生的生物信息學分析技術。經過在綜合實驗中補充上述技能后，大多數學生的畢業論文圖表、參考文獻格式明顯規范。

通過增加該部分內容，不僅能夠培養本科生計算機技術在科研中初步運用的技能，提升本科生高效獲取資料、獲取信息的能力，也能激發一部分學生的科研興趣，調動學生學習的積極性和主動性。經過這些技能訓練后，一些本科生進入研究生階段，能夠高效、快速地獲取所需信息，為研究生階段的科學研究打下了良好的基礎。

3 展望

雖然通過補充上述技能，激發了很多學生的學習興趣，但是仍有一部分學生的學習主動性較差，需要通過課程考核體系加強督促，才能達到較理想的效果。

在大眾創新、萬眾創業的時代，如何將本科生培養成為具有創新能力的高級專門人才，一直是高等教育工作者追求的目標之一。然而，在生物學各種新技術不斷涌現的今天，如何引導學生趕上時代步伐，培養學生科研素養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，革新各項教育方法，以達到培養創新型專門人才的目的。

近年來，筆者通過互聯網自學Linux、R語言、Perl編程語言等生物信息學相關的技術發現，現今高校開設的傳統計算機課程與當前科研發展需求相差甚遠。改變這種現狀主要有以下2條途徑：一是修改教學大綱或增設對科研較實用的計算機課程作為選修課，這是較好的解決問題之道，然而這需要反復論證，周期較長；二是在現有課程體系中融合新的技能，操作起來更容易，但實施前期要求教育工作者在教學工作中不斷提升自身綜合技能，革新各項教育方法。無論哪種解決途徑，培養學生主動獲取知識和學習的本領，是培養具有創新能力的高級專門人才的關鍵所在。

4 參考文獻

[1] BYRD A L，BELKAID Y，SEGRE J A.The human skin microbiome[J].Nat Rev Microbiol，2018，16（3）：143-155.

[2] DEKKER J，BELMONT A S，GUTTMAN M，et al.The 4D nucleome proj-ect[J].Nature，2017，549（7671）：219-226.

[3] ELKON R，AGAMI R.Characterization of noncoding regulatory DNA in the human genome[J].Nat Biotechnol，2017，35（8）：732-746.

[4] KARCZEWSKI K J，SNYDER M P.Integrative omics for health and dise-ase[J].Nat Rev Genet，2018，19（5）：299-310.

[5] 李江濱，林煜燕，余彩瑤，等.利用Microsoft Excel改進臨床生物化學檢驗實驗教學[J].科教導刊，2016（24）：94-96.

[6] 王路，張思琪，程翠林，等.Endnote軟件教學優化高校學生論文撰寫過程中的文獻管理水平[J].黑龍江教育學院學報，2014，33（1）：59-60.

[7] 吳學棟，王忠良.用EndNote提高輕化工程專業學生科技寫作質量及效率的教學實踐[J].黑龍江造紙，2013（1）：61-62.

[8] 蔡永萍，江海洋.生物學綜合實驗技術[M].北京：中國農業大學出版社，2016.