基于教学科研一体化的R语言程序设计在医学专业教学模式探索研究

赵红颖+王理+李晶+肖云

【中图分类号】G642.4 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）03-0023-02

随着新一代测序科技的飞速发展，大规模多维组学医学大数据不断涌现，使得医学院校医学相关专业的学生在大规模的海量数据的数据处理、分析和理解，从复杂的数据中提取关键的信息等方面面临着巨大的挑战。R语言程序设计作为数据分析和可视化于一体的开源软件，其强大的交互式数据分析并集成大量的数据包，为医学专业学生的数据处理、统计分析和数据可视化提供了强有力的工具。因此，医学专业学生掌握R语言程序设计的基本数据结构之外，培养学生应用计算机语言解决医学相关的实际问题显得尤为重要。基于教学科研一体化的R语言程序设计教学模式的研究，目的是培养学生灵活地运用计算机程序设计语言解决医学专业相关的实际问题。

一、医学专业R语言程序设计教学中存在的问题

1.医学专业的学生对R语言程序设计课程的学习难度较大

生物医学领域中数据的高通量俨然成为一种趋势，R语言编程技术可以对高通量的数据进行处理、统计、绘制图形显示等，是一种非常实用的编程技术。本课程主要是以R语言编程技术为主线来展开，旨在让学生了解生物医学相关的基本处理命令，包括R语言的安装、包的加载，对数据的处理和转换，概率统计计算以及各种图形的展示，为生物医学相关数据的处理、图形的展示、以及后续的分析提供有效的技术和工具。在实际的教学中发现绝大多数的医学专业学生没有计算机程序语言的基础，此外R語言编程技术的课程内容较多，学生学习和应用起来具有一定的难度，使得实际的教学效果不够理想。

2.医学专业学生对R语言编程技术的实际操作能力较差

R语言编程技术对于没有计算机语言编程基础的学生具有一定的难度，理论课程包括R语言软件的安装、包的加载，基本命令，R语言数据结构、数据处理和转换，数据的概率统计计算、回归或方差的分析，图形的绘制等。传统的实验课的内容往往是理论课程的重复训练，实验内容与生物医学相关性不大。使得传统的R语言编程技术教学模式往往注重传授计算机程序语言的基本知识，却忽略了培养学生应用R语言编程技术在医学相关专业的实际问题的应用能力。学生往往掌握了基本知识和方法，却不能灵活地应用计算机程序设计语言解决医学领域的实际问题。

二、基于教学科研一体化的R语言程序设计的教学模式探索

1.基于多媒体辅助教学的教学模式

多媒体辅助教学是现代信息技术飞速发展的产物，作为一种现代化的教学手段在教育中的应用日益广泛。多媒体教学是将网络信息技术手段融入到R语言程序设计教学课堂中，将抽象晦涩的程序编程语言用丰富多彩的多媒体形象地演示出来，一方面促进学生的理解并加深学生的记忆，另一方面使复杂的R语言程序编码简单化和生动化，而且能够提高课堂的教学效果。

2.基于教学科研一体化的教学模式探索

R语言程序设计这门课程的开展，从基础的R语言软件的安装、包的加载，基本命令，数据处理和转换，数据的概率统计计算、回归或方差的分析，图形的绘制，编程的技巧等各个方面入手，由浅入深，能够引导同学在面对生物医学领域中大量高通量数据时，可以独立运用编程命令进行数据的处理，也可根据实际问题分析的需要，利用R语言技术绘制相关图形，极大增强了学生在生物医学领域处理和分析数据的能力。在具体的课程讲授过程中，本文提倡科研走入课堂式教育方法，这种教学模式对授课教师的科研水平具有一定的要求，授课教师将与医学专业的相关问题提炼出来，通过组织学生组成科研实践小组的形式充分发挥学生分析问题、提出解决问题的方案以及应用R语言编程技术实现问题的求解，不仅能够充分地调动学生的学习兴趣、激发学生的学习热情，还能够促进培养学生的团队合作，熏陶科研思维，为以后的专业学习实践以及科研工作奠定良好的计算机编程语言基础。例如，FDA批准一种曲妥珠单抗类似物（ado—trastuzumabemtansine，Kadcyla，ATE）是靶向上皮生长因子受体（HER2）的单克隆抗体，用于治疗HER2阳性晚期（转移）乳腺癌患者。在实际的临床治疗中发现ATE是曲妥珠单抗治疗的大部分患者在一年内呈现疾病进展，请分组设计方案并应用R编程语言用于完成曲妥珠单抗药物抵抗的相关因素的识别，并基于结果谈论曲妥珠单抗药物抵抗的机制。

参考文献

[1]（美）蒂特|译者：李洪成，《R语言经典实例》，机械工业出版社，2013。

[2]（美）RobertI.Kabacoff|译者：王小宁，《R语言实战（第二版）》，人民邮电出版社，2016。

[3]Tormo，Eduardo，et al.The role of miR-26a and miR-30b in HER2+ breast cancer trastuzumab resistance and regulation of the CCNE2 gene.Scientific reports 7 （2017）.

[4]Goel，Shom，et al.Overcoming therapeutic resistance in HER2-positive breast cancers with CDK4/6 inhibitors.Cancer cell 29.3 （2016）：255-269.

[5]Berns，Katrien，et al.A functional genetic approach identifies the PI3K pathway as a major determinant of trastuzumab resistance in breast cancer.Cancer cell 12.4 （2007）：395-402.endprint