高校開設科技論文繪圖課程之設計和實踐

姬盛路，郝永偉，萬國運，南文濱，陳紅麗，井長勤

（新鄉醫學院生命科學技術學院，河南新鄉 453003）

每到畢業季，畢業論文寫作便成為應屆畢業生的主要任務，做實驗和撰寫論文會耗費畢業生大量的時間和精力，論文寫作與構思成為學生的首要關注點，而論文中所使用的圖片經常被忽略。而且，很多學生選擇考研，導致留給畢業設計的時間更少。由于缺乏系統的科技論文繪圖培訓，再加上科研任務繁重，不少學生選擇付費參加為期幾天的高密度科研繪圖培訓，不僅費用高昂，而且常因練習時間不足導致很快就忘記眾多復雜的操作。因此，如果能在大學期間開設科技論文繪圖課程，不僅能提高學生的畢業論文質量，而且可以為今后的科研助力，還有助于培養學生規范的圖片處理意識。因此，在高校開設科技論文繪圖課程具有必要性和迫切性。

目前部分高校沒有相關的科技論文繪圖課程，有主觀和客觀兩方面原因。在主觀方面，部分學校和學院不重視，沒有相關的政策支持，任課教師也因需要花費大量時間收集資源、備課而缺乏積極性。在客觀方面，沒有專門的計算機機房供學生使用，制圖軟件費用高昂。當前，為響應國家疫情防控常態化的要求，減少人員接觸，網上授課成為一種趨勢。為了提高學校影響力，高校爭相支持開設一批具有普適性的在線精品課程。科技論文繪圖課程成了一個很好的選擇，利用網上授課，學生自己在終端即可觀看和完成練習，教師合理控制每款制圖軟件授課時長，學生選用試用版軟件即可完成練習。

新鄉醫學院是較早開設科技論文繪圖課程的高校，目前已開設3 學期，筆者將課程設計和實踐經驗進行了歸納總結，并分享授課心得和遇到的問題，方便各高校同行參考和探討。

1 科技論文繪圖的定義和授課范疇

科技論文繪圖和科技論文寫作類似，是一門旨在幫助大學生掌握基本的圖表制作、圖片處理、示意圖繪制，并養成良好制圖習慣的課程。簡單來說，論文中只要是圖表圖片相關的，均是科技論文繪圖課程的授課范疇。

2 科技論文繪圖課程設計

我院作為醫學類院校，有醫學、藥學和生物學等專業，學科間有共同性和差異性。在論文方面，有類似的熒光照片、電鏡照片、Western blot 照片等的處理、統計和排版，亦有較為專業的醫學插圖、藥物分子結構式、細胞信號通路圖等。因此，在課程設計時為兼顧普適性和專業性，將課程分為5 部分：圖片處理Photoshop（PS）篇、平面示意圖Adobe illustrator（AI）篇、三維示意圖3ds Max 篇、圖表制作GraphPad Prism篇和結構式繪制ChemDraw 篇（見表1）。這樣的課程劃分具有從平面到三維、具體到抽象、入門到提高的優點。

表1 課程安排

2.1 圖片處理PS 篇

圖片的篡改，包括圖片局部內容的刪除、增加和修改，是論文遭到撤稿的一大原因[1,2]。因此，將論文撤稿案例放到該章節進行講解，順勢講解正確的圖片處理規范，以及圖片處理的基礎理論知識（分辨率、色彩空間、RGB 三原色、位圖和矢量圖等）。然后，進行軟件講授，以讓學生樹立正確的圖片處理觀念。

在軟件操作演示部分，授課教師提供練習素材，對圖片的裁切、摳圖、排版等技巧，以及通道疊加和提取、細胞計數，顆粒直徑[3]、面積和周長計算等進行演示和講解。以測量小鼠腸道長度為例，首先利用鋼筆工具沿腸道繪制路徑（見圖1a）-選擇畫筆工具，設定畫筆大小10 像素，硬度100%，前景色設為黑色-在路徑面板，單擊用畫筆描邊路徑，得到黑色線條（見圖1b）-切換到魔棒工具，點擊黑色線條，建立選區（見圖1c）-利用標尺工具測量1cm 對應多少像素-設定測量比例（見圖1d）-在菜單欄，打開測量記錄面板-單擊測量記錄，即可得到選區的周長（見圖1e），除以2，得到小鼠腸道的近似長度。

圖1 PS 測量小鼠腸道長度

2.2 平面示意圖AI 篇

平面繪制軟件眾多，本課程采用和PS 具有類似操作體驗的AI 進行講解。AI 是繪圖軟件，一般為從零繪制，因此無須提供素材[4]。為了方便網課學習，筆者將文體提示和操作直接內置到演示文件中（見圖2），避免PowerPoint 講解和AI 軟件間反復切換，影響效果。同時將內容分門別類置于演示文檔的不同畫板中，避免了需要打開多個演示文檔的麻煩，保證課程講解的連貫性。

圖2 AI 文案和演示集于一體

采用基礎+高級功能演示來依次講解。在高級功能演示部分，重點講解實用的技巧，通過賦予命令新的含義，讓學生易于理解。如“Ctrl+D”本來含義為“再次變換”，在繪制一排血管內皮細胞時，引申為“重復上一次操作”，即繪制一個內皮細胞，按Alt+拖拽水平復制一個細胞，然后“Ctrl+D”即可快速復制一排細胞。同理，“Ctrl+D”也可用于旋轉復制。再比如，“剪切蒙版”對新手而言是較難懂的一個概念，授課教師在講解時，通過制作示意圖局部放大來演示“剪切蒙版”的作用，讓學生重點關注效果，而非操作命令（見圖3）。

圖3 AI 高級命令妙用

2.3 三維示意圖3ds Max 篇

三維軟件眾多，3ds Max 是在我國普及較廣的一款軟件，操作簡單，其中內置的復合對象、修改器是繪制三維示意圖的一大利器。因此，本課程采用3ds Max來進行三維示意圖繪制的講解。首先講解三維示意圖常見的展示方法。同時，為了簡化制圖流程，采用視口預覽效果-截圖-PS 摳圖和排版流程來制作三維示意圖（見圖4），不涉及學習燈光、材質、攝像機等復雜系統，大大減少學習成本。

圖4 簡化版3ds Max 制圖流程

針對3ds Max，采用基礎+高級功能演示來依次講解，通過繪制大學生熟知的各種細胞器，讓大學生掌握復合對象和修改器等功能，做到融會貫通。

2.4 圖表制作Prism 篇

Prism 是一款對生物和醫學方向科研工作者友好的作圖軟件，筆者提供樣本數據，演示Prism 作圖的方便性以及修改樣式，得到個性化的圖表。然而，統計方法不當導致結論不可靠也是導致畢業論文質量不高[5]，以及論文撤稿的重要原因[6]。因此，將基礎的統計方法講解作為本部分的重點（見圖5），軟件操作為次要內容。

圖5 Prism 講解重點

2.5 結構式繪制ChemDraw 篇

ChemDraw 是一款結構式繪制軟件，在藥學、化學化工專業應用廣泛[7]。通過演示，讓大學生掌握基本的繪制技巧。利用內置的Biopolymers 快速繪制多肽、DNA 或RNA，以及利用BioDraw 和Curve Styles 繪制簡易的示意圖。

3 課程考核方式和評價標準

考核方式為視頻觀看+作業提交，分值各占50%。視頻觀看部分，重點關注學生的完成度，只有觀看完相關的視頻，才能養成“圖片處理時，我要注意不能學術不端”“這個示意圖是用AI 軟件做出來的”以及“這個圖表用Prism 做更簡單”的良好習慣和意識。作業提交部分，重點考查學生的動手能力和認真程度。

評價標準，視頻觀看部分，利用授課平臺即可統計學生的學習時長和觀看完成度；作業提交部分，除客觀公正的打分外，還需注意學生間作業是否存在相互抄襲，特別是在示意圖繪制方面，若出現幾個學生提交的示意圖完全相同，則這些學生作業均給零分，以使學生意識到圖片重用和剽竊的危害。

4 建議

由于課程涉及軟件較多，建議課程主要涵蓋實用知識、軟件和技巧，根據不同學科的特點，增加或減少授課內容，學時在18-32 之間較適宜；大學生利用試用版軟件即可完成練習。針對網上授課，可以利用學習通，采用慕課的短視頻形式，讓學生自主學習。并利用釘釘、騰訊會議在線直播答疑，增強學生學習效果。也可采用直播實時講授，利于教師和學生互動。同時，要特別強調學生提交作業雷同的問題，若出現圖像相同的情況，建議直接對作業零分處理，以引起學生重視。

5 結語

最后，科技論文繪圖課程涉及醫學插圖、生命科學類示意圖、材料化學類示意圖以及圖片處理和數據作圖等內容，大學生、研究生以及科研工作者均有必要學習。科技論文繪圖課程是重要的基礎課程，目前，本課程已開設多期，選修過該課程的學生，其圖片處理水平和圖片規范處理能力均有顯著提升，為后續的科研生涯打下良好基礎。