基于大数据分析应用的医学研究生分子生物学科研型课堂教学模式初探

钱绘 唐玉莲 李根亮

基金项目：2020年广西高等教育本科教学改革工程立项项目（2020JGA271）；2020年广西研究生教育创新计划项目（JGY2020164）

第一作者简介：钱绘，女，统计师，研究方向：教学研究。E-mail：2273006809@qq.com

通信作者：李根亮。E-mail：ligenliang@163.com

［本文引用格式］钱绘，唐玉莲，李根亮.基于大数据分析应用的医学研究生分子生物学科研型课堂教学模式初探［J］.右江医学，2024，52（3）：284-288.

【关键词】  大数据；医学研究生；分子生物学；科研型课堂教学模式

中图分类号：R-4；G643    文献标志码：B    DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2024.03.018

在当今科技飞速发展的信息化时代，大数据已成为各个领域分析应用不可或缺的基础资料。大数据任何时代都有，但大数据的应用却是这个时代的特色。生物信息学第二代和第三代高通量测序技术的快速发展为生命科学和医学科学研究提供了海量的大数据［1-2］。这些数据为解析生命活动的分子机制和临床精准医疗提供了丰富的科研素材和分析背景［3-4］。分子生物学是与之最相关的基础学科，这些大数据基本属于分子生物学范畴［5］。高等教育的对象，尤其是生命科学和医学相关的研究生，是科研和生物医学大数据分析的重要力量［6］。因此，研究生分子生物学课程教学是培养学生科研素养的重要环节，在研究生分子生物学教学过程中，能够通过分析生物大数据来培养学生的能力。据此，我们对研究生分子生物学课程教学进行了基于大数据分析应用的科研型课堂教学模式的改革实践研究。

1  對象与方法

1.1  研究对象

2020年10月至2021年6月，对右江民族医学院2020级学术型硕士研究生，共计60名学生实施了本教学研究。

1.2  研究目标

通过将科研素养提升训练融入研究生分子生物学教学中，让研究生了解科研素养的内涵及通过获取、分析和应用大数据提高研究生的科研能力。尤其通过生物大数据的分析，凝练科研选题、论文主题及构思和写作科研论文的技巧，培养研究生科学意识、科学精神、科学方法、协作精神、人际交往能力，以及通过获取、分析和应用生物大数据提高研究生的论文写作能力、科研实践和创新能力等，从而能够全方位地提高其科学素养和综合素质［7］。并在教学过程中形成“以大数据分析应用为载体的科研素养提升训练融入课堂教学”的教学理念，在研究生分子生物学教学中构建“基于大数据分析应用的科研型课堂教学”模式。

1.3  研究方法

（1）设立大数据背景下科研素养，提升相关的分子生物学教学目标和评价指标。①制订分子生物学课程学习目标：修订教学大纲，以适应新的教学要求。②小组学习教学目标：选择一些与大数据关系密切的内容作为教学专题，让学生明确专题的内容、价值和学习目标。（2）师生培训：针对该教学理念、教学模式和操作程序进行讲解，让参与的师生熟悉教学步骤。（3）组建学习小组，为协作完成大数据的检索和分析做准备。每组4～6人（要求男女都有），并通过民主的方式选定小组长。在组建小组时，原则上小组成员由学生自愿组成，教师可视情况进行协调，给予帮助。（4）教师根据课本编写教学目的、设置教学专题问题、更新课程内容，为开展教学做准备。（5）教学要求：①科研素养的内涵，研究生需要具备什么样的科研素养。②大数据的内涵，大数据对研究生的科研价值及研究生需要什么类型的大数据。③分子生物学相关数据库数据。④常用的分子生物学相关数据的分析软件及其使用方法。⑤从大数据到专业知识。⑥利用分子生物学相关数据凝练科学问题。⑦利用分子生物学相关数据进行实验设计。⑧利用分子生物学相关数据进行高质量论文写作。⑨探讨和总结“以大数据分析应用为载体的科研素养提升训练融入课堂教学”的教学理念，在研究生分子生物学教学中构建“基于大数据分析应用的科研型课堂教学”模式。

1.4  研究过程

（1）专题选择：教师提前5～7天，将教学专题内容结合教学大纲提出学习要求及问题。（2）课前分组学习：以成立的学习小组为单位，组内学生为完成一个共同目标，自学教材，查阅资料，进行交流、讨论，既可组内讨论，也可组间讨论，明确专题背景知识，做好相关专题的课前准备。（3）课堂学习：每个学习小组派代表发言，汇报专题背景知识的准备情况，然后教师讲解专题内容。（4）学生汇报学习成效：由每个学习小组整理学习内容，总结自己掌握的知识、技能及其他学习收获等，抽部分小组的代表进行汇报，检验学生整理归纳知识的能力和表达能力等。（5）课堂点评：教师当堂对各组专题学习收获汇报内容的透彻度、小组合作及陈述效果进行评述。肯定优点，指出不足，有利于学生学习提高。（6）课堂测验：本课结束前，当堂抽检学习内容和方法技巧的掌握效果。（7）教师总结、答疑：教师针对反馈的问题进行总结、解答，解决学生学习的困惑。（8）课后总结：教师根据学生学习效果，查漏补缺，课后及时反馈学生在学习中存在的问题，给予指导。

1.5  调查新教学模式对学生综述论文写作速度的影响

为了了解该教学模式是否能够促进学生综述论文写作（包括文献查阅过程）的速度，笔者对部分学生进行了抽样问卷调查，以分析该教学模式对学生论文写作速度的动态影响。笔者将对学生采用新的教学模式的过程等分成4个阶段，每个阶段2周。每个阶段给定一个主题，让学生按课堂讲授的方法查阅、分析相关文献和相关分子生物学大数据，完成一篇小综述论文的写作。小综述论文的写作给定评分指标，并要求达到80分为合格。小论文写作评价要求如下：（1）本小综述论文总分为100分。（2）语言：中文。（3）正文字数：900～1100（不包括参考文献和图表部分）。（4）参考文献：9～15篇，其中英文不少于10篇，且最近3年的不少于9篇。（5）平台或线上数据要标注网址。（6）英文符号首次出现时注明英文全称和中文名。（7）参考文献格式：作者（全部列出，不能用等）. 标题. 期刊缩写， 年， 卷（期）：页码.。（8）评分说明：要主题明确、逻辑清晰、论证合理。其中评分细节及格式为：①字数满足条件的作业得分系数为1，少于或多于规定的字数按多出或少出的比例相应扣分。②参考文献得分基数为10分，有1条文献引用不当或少于（多于）规定条数则扣5分。③正文得分基数为90分。④查重率不超过5%，否则本次得分为0。⑤排版格式说明：中文字体为宋体、英文为Times new roman；标题小四号，正文小五号，文献6号；单倍行距；段前段后0行。⑥表格采用三线格式；全表居中；表题位于表上方。⑦图片要清晰；图中文字采用Times new roman且字号合适；全图居中；图片环绕文字选用嵌入式；图题位于图下方。⑧表的标注（如果有的话）置于表下方；图注（如果有的话）置于图标题下方。

通过调查问卷（表1）统计分析各学习阶段包括文献检索、数据分析在内的论文写作所需的时间。在最后一次论文写作完成后，要求学生预测自己下一篇论文写作所需的时间。然后统计分析相邻两个阶段论文写作所需时间之间的差异情况，包括下一篇论文写作所需的预测时间与第4阶段论文写作所需时间之间的差异。

1.6  新教学模式对提高学生科研素养的影响

为了了解该教学模式是否能够提高学生的科研素养，笔者进行了抽样问卷调查，要求学生写出该教学模式对自己影响最大的前4个方面（其他为第5），以分析该教学模式对学生影响最大的科研素养是哪些方面。要求学生根据具体情况分别给各项能力指标达到程度的描述进行5个等级的量化打分，即5分、4分、3分、2分和1分分别表示对描述的极认同、认同、不确定、不认同和极不认同（表2）。

1.7  统计学方法

利用Graphpad 6.02软件通过配对t检验（双尾）进行数据分析，当计量资料符合正态分布时以（±s）表示，不符合正态分布时以中位数（Q1，Q3）表示，检验水准：α=0.05，双侧检验。

2  结  果

2.1  学习氛围和学习积极性

每一次课，即使教学的内容一样，但因课堂不拘泥于教材内容，因此每次课的具体讲解完全不同，包括科研创新点的挖掘、举一反三的事例、课程思政的延伸、科研思维的训练、逻辑思维的引导、前沿进展的文献等等，从而做到因材施教、因地制宜。本年度教改方法上课的学生学习的积极性、课后与老师交流、提问的热情都比往年高涨。当一个班级上完课后，在第二个平行班级进行同样授课时，前一个班的许多学生会主动再来听课。

2.2  对论文写作速度的影响

所有学生各小综述的成绩皆大于80分。笔者对这些学生发出了60份问卷，收回了60份有效问卷。结果显示，数据不符合正态分布，因此用中位数（Q1，Q3）表示；学生总体上平均写作一篇正文为1000字的小论文所需时间（包括查阅文献、分析数据）随着学习的进行越来越短。由第一阶段的约一周时间（6.500天。中位数，下同）缩短到了第四阶段的约2天时间（2.250天），而他们预期下一篇1000字小论文的写作时间也约为2.000天，大约为4个阶段所需平均时间（4.000天）的一半，也比第四阶段所需的时间略少0.250天（图1），且各阶段所需时间之间及预期时间与第四阶段所需时间之间都存在着统计学意义上的差异（表3）。

2.3  对科研素养的影响

研究对象在實施新教学模式过程中共完成了360篇小综述的写作，并于之后的半年内公开发表了10余篇相关论文。我们发出了60份问卷，共收回了58份有效问卷。对收回的问卷进行的统计分析显示，58位学生一共写了172个答项，共可分为11个类别（图2）。其中大多数学生认为新教学模式提高了自己查阅文献的能力（52个学生，占比89.66%。数字和百分数的含义下同），有将近一半的学生认为提高了自己的写作能力（27，46.55%）和阅读能力（26，44.83%）。也有一些学生认为提高了自己的实验设计和科研思维能力（14，24.14%）、分析归纳总结的能力（10，17.24%）、逻辑思维能力（9，15.52%）和创新能力（9，15.52%）等（图2）。

3  讨  论

高通量测序技术、生物芯片技术、生物信息学手段及通信和网络技术的高速发展，为生命科学和医学研究提供了海量，甚至可以说是无限的科研材料和分析背景［8-10］。而在这大数据的海洋中，隐藏着无尽的知识宝藏。如何挖掘这些宝藏，是当今科研工作者的挑战，也是当今工作者的机遇。而具有分析大数据的技能和手段，是挖掘宝藏的基础。在大数据环境下，教学顺应时代发展趋势是必然的要求［11］。大数据从思维和技术两个层面给学生带来了崭新的尝试，对教学也注入了新的能源与活力，对学生学习和能力提高可起到很好的促进作用［12-13］。我们在研究生分子生物学教学中实施了新的教学模式。新教学模式取得了一定的教学效果，包括学生对科研的了解更多了，对科研的兴趣更浓了，上课的积极性更高了，尤其让学生有深切体会的是文献查阅能力、论文写作能力、阅读能力、实验设计和科研思维能力、分析归纳总结的能力、逻辑思维能力、创新能力等科研素养的提升。笔者的统计分析也显示，第四阶段每篇1000字小论文的写作时间不到第一阶段的一半，说明通过新教学模式的教学，学生的写作速度（含文献阅读、分析等过程）有了显著的提高；而预期以后一篇小论文的写作时间比第四阶段的写作时间还少，而且二者之间的差异具有统计学意义，说明学生发自内心地感受到了新教学模式对自己论文写作具有极大的帮助作用，而且对自己在这方面能力的提高和进一步提高充满着极大的信心［11］。

本教学改革在实践基础上不断完善“以大数据分析应用为载体的科研素养提升训练融入课堂教学”的教学理念，在研究生分子生物学教学中构建了“基于大数据分析应用的科研型课堂教学”模式。通过在研究生分子生物学教学中实施大数据背景下科研素养提升融入课堂教学的教学理念，培养和提高了研究生的科研素养和综合素质，如论文写作能力、实验设计和科研思维能力、创新能力等［12］。通过实施基于大数据分析应用的科研型课堂教学，学生能够较好地掌握教学中培养的技能，并以所学知识技能写作和发表科技论文。如仅在最近不到一年的时间内，被指导的学生就公开发表了10余篇相关论文。可见，新教学模式对学生科研素养的提高是实实在在的。然而，在实施新教学模式过程中，笔者也深切体会到了学生对科学研究浓厚的兴趣和学生对科研素养提高的热切期盼，以及培养学生科研素养教师的教学实施中的匮乏。大数据背景下的教学，对教师的科研素养也提出了更高要求［14］，可以说科研素养型教师是教学改革成功的关键。大数据时代，教师科研素养的认知、信息的获取、数据的处理以及教授学生学习的方法等都十分重要［15］。另外，笔者的新教学模式也同时需要加以改进以简化教和学的过程，以便能够更高效地在教学过程中加以实施，也能够使更多的教师更易操作和实施该教学模式开展教学。这将是我们接下来努力的方向。

参  考  文  献

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［2］   韩娜，肖艳，安小平，等.《基于高通量测序的病原体筛查通用准则》团体标准解读［J］.中国病原生物学杂志，2021，16（6）：741-742.

［3］   朱晓丹，张玲华，欧妙玲，等.高通量测序技术在妊娠早期流产物染色体异常检测中的意义［J］.深圳中西医结合杂志，2021，31（8）：34-36.

［4］   杨振，张孝明，黄杰，等.加快建设高通量测序标准数据库，实现全民“精准医疗” 的标准化［J］.中国药事，2019，33（9）：1051-1057.

［5］   殷悦，王雅梅.高通量测序技术在白血病临床应用中的研究进展［J］.医学综述，2021，27（6）：1118-1123.

［6］   张大璐，李萍萍，潘子奇.生物医药大数据：发展现状与政策建议［J］.中国生物工程杂志，2019，39（12）：110-115.

［7］   吕丽华，韋程，王俊利.基于导师制培养医学检验专业本科生科研能力的效果评价——以右江民族医学院为例［J］.右江民族医学院学报，2016，38（3）：341-342.

［8］   阮陟，王泽宇，冯晔.医学生物信息学培养研究生科研思维初探［J］.基础医学教育，2021，23（1）：64-66.

［9］   徐飞.纳米芯片筑梦医疗——记北京航空航天大学生物与医学工程学院教授常凌乾［J］.中国高新科技，2019（17）：15-16.

［10］   钟苏婉.谈信息技术与科研工作［J］.大连教育学院学报，2020，36（4）：68-69.

［11］   崔海辰.大数据环境下医学分子生物学教学改革路径研究［J］.文化创新比较研究，2020，4（11）：139-140.

［12］   冯焱.大数据时代下的课堂教学诊断与改进研究［J］.现代职业教育，2021（35）：98-99.

［13］   丁发红.基于大数据技术的学习评价实施策略研究［J］.数字通信世界，2021（8）：134-135.

［14］   凌婉阳.大数据与数据密集型科研范式下的科研人员数据素养研究［J］.图书馆，2018（1）：81-87.

［15］   孙诺诺，汪涵，李会.大数据时代下财经类高校大学生科研素养能力提升研究［J］.大学教育，2020，9（12）：155-157.

（收稿日期：2023-01-28  修回日期：2023-07-06）

（编辑：梁明佩）