高校开设科技论文绘图课程之设计和实践

2022-08-19姬盛路郝永伟万国运南文滨陈红丽井长勤

创新创业理论研究与实践 2022年14期

姬盛路，郝永伟，万国运，南文滨，陈红丽，井长勤

（新乡医学院生命科学技术学院，河南新乡 453003）

每到毕业季，毕业论文写作便成为应届毕业生的主要任务，做实验和撰写论文会耗费毕业生大量的时间和精力，论文写作与构思成为学生的首要关注点，而论文中所使用的图片经常被忽略。而且，很多学生选择考研，导致留给毕业设计的时间更少。由于缺乏系统的科技论文绘图培训，再加上科研任务繁重，不少学生选择付费参加为期几天的高密度科研绘图培训，不仅费用高昂，而且常因练习时间不足导致很快就忘记众多复杂的操作。因此，如果能在大学期间开设科技论文绘图课程，不仅能提高学生的毕业论文质量，而且可以为今后的科研助力，还有助于培养学生规范的图片处理意识。因此，在高校开设科技论文绘图课程具有必要性和迫切性。

目前部分高校没有相关的科技论文绘图课程，有主观和客观两方面原因。在主观方面，部分学校和学院不重视，没有相关的政策支持，任课教师也因需要花费大量时间收集资源、备课而缺乏积极性。在客观方面，没有专门的计算机机房供学生使用，制图软件费用高昂。当前，为响应国家疫情防控常态化的要求，减少人员接触，网上授课成为一种趋势。为了提高学校影响力，高校争相支持开设一批具有普适性的在线精品课程。科技论文绘图课程成了一个很好的选择，利用网上授课，学生自己在终端即可观看和完成练习，教师合理控制每款制图软件授课时长，学生选用试用版软件即可完成练习。

新乡医学院是较早开设科技论文绘图课程的高校，目前已开设3 学期，笔者将课程设计和实践经验进行了归纳总结，并分享授课心得和遇到的问题，方便各高校同行参考和探讨。

1 科技论文绘图的定义和授课范畴

科技论文绘图和科技论文写作类似，是一门旨在帮助大学生掌握基本的图表制作、图片处理、示意图绘制，并养成良好制图习惯的课程。简单来说，论文中只要是图表图片相关的，均是科技论文绘图课程的授课范畴。

2 科技论文绘图课程设计

我院作为医学类院校，有医学、药学和生物学等专业，学科间有共同性和差异性。在论文方面，有类似的荧光照片、电镜照片、Western blot 照片等的处理、统计和排版，亦有较为专业的医学插图、药物分子结构式、细胞信号通路图等。因此，在课程设计时为兼顾普适性和专业性，将课程分为5 部分：图片处理Photoshop（PS）篇、平面示意图Adobe illustrator（AI）篇、三维示意图3ds Max 篇、图表制作GraphPad Prism篇和结构式绘制ChemDraw 篇（见表1）。这样的课程划分具有从平面到三维、具体到抽象、入门到提高的优点。

表1 课程安排

2.1 图片处理PS 篇

图片的篡改，包括图片局部内容的删除、增加和修改，是论文遭到撤稿的一大原因[1,2]。因此，将论文撤稿案例放到该章节进行讲解，顺势讲解正确的图片处理规范，以及图片处理的基础理论知识（分辨率、色彩空间、RGB 三原色、位图和矢量图等）。然后，进行软件讲授，以让学生树立正确的图片处理观念。

在软件操作演示部分，授课教师提供练习素材，对图片的裁切、抠图、排版等技巧，以及通道叠加和提取、细胞计数，颗粒直径[3]、面积和周长计算等进行演示和讲解。以测量小鼠肠道长度为例，首先利用钢笔工具沿肠道绘制路径（见图1a）-选择画笔工具，设定画笔大小10 像素，硬度100%，前景色设为黑色-在路径面板，单击用画笔描边路径，得到黑色线条（见图1b）-切换到魔棒工具，点击黑色线条，建立选区（见图1c）-利用标尺工具测量1cm 对应多少像素-设定测量比例（见图1d）-在菜单栏，打开测量记录面板-单击测量记录，即可得到选区的周长（见图1e），除以2，得到小鼠肠道的近似长度。

图1 PS 测量小鼠肠道长度

2.2 平面示意图AI 篇

平面绘制软件众多，本课程采用和PS 具有类似操作体验的AI 进行讲解。AI 是绘图软件，一般为从零绘制，因此无须提供素材[4]。为了方便网课学习，笔者将文体提示和操作直接内置到演示文件中（见图2），避免PowerPoint 讲解和AI 软件间反复切换，影响效果。同时将内容分门别类置于演示文档的不同画板中，避免了需要打开多个演示文档的麻烦，保证课程讲解的连贯性。

图2 AI 文案和演示集于一体

采用基础+高级功能演示来依次讲解。在高级功能演示部分，重点讲解实用的技巧，通过赋予命令新的含义，让学生易于理解。如“Ctrl+D”本来含义为“再次变换”，在绘制一排血管内皮细胞时，引申为“重复上一次操作”，即绘制一个内皮细胞，按Alt+拖拽水平复制一个细胞，然后“Ctrl+D”即可快速复制一排细胞。同理，“Ctrl+D”也可用于旋转复制。再比如，“剪切蒙版”对新手而言是较难懂的一个概念，授课教师在讲解时，通过制作示意图局部放大来演示“剪切蒙版”的作用，让学生重点关注效果，而非操作命令（见图3）。

图3 AI 高级命令妙用

2.3 三维示意图3ds Max 篇

三维软件众多，3ds Max 是在我国普及较广的一款软件，操作简单，其中内置的复合对象、修改器是绘制三维示意图的一大利器。因此，本课程采用3ds Max来进行三维示意图绘制的讲解。首先讲解三维示意图常见的展示方法。同时，为了简化制图流程，采用视口预览效果-截图-PS 抠图和排版流程来制作三维示意图（见图4），不涉及学习灯光、材质、摄像机等复杂系统，大大减少学习成本。

图4 简化版3ds Max 制图流程

针对3ds Max，采用基础+高级功能演示来依次讲解，通过绘制大学生熟知的各种细胞器，让大学生掌握复合对象和修改器等功能，做到融会贯通。

2.4 图表制作Prism 篇

Prism 是一款对生物和医学方向科研工作者友好的作图软件，笔者提供样本数据，演示Prism 作图的方便性以及修改样式，得到个性化的图表。然而，统计方法不当导致结论不可靠也是导致毕业论文质量不高[5]，以及论文撤稿的重要原因[6]。因此，将基础的统计方法讲解作为本部分的重点（见图5），软件操作为次要内容。

图5 Prism 讲解重点

2.5 结构式绘制ChemDraw 篇

ChemDraw 是一款结构式绘制软件，在药学、化学化工专业应用广泛[7]。通过演示，让大学生掌握基本的绘制技巧。利用内置的Biopolymers 快速绘制多肽、DNA 或RNA，以及利用BioDraw 和Curve Styles 绘制简易的示意图。

3 课程考核方式和评价标准

考核方式为视频观看+作业提交，分值各占50%。视频观看部分，重点关注学生的完成度，只有观看完相关的视频，才能养成“图片处理时，我要注意不能学术不端”“这个示意图是用AI 软件做出来的”以及“这个图表用Prism 做更简单”的良好习惯和意识。作业提交部分，重点考查学生的动手能力和认真程度。

评价标准，视频观看部分，利用授课平台即可统计学生的学习时长和观看完成度；作业提交部分，除客观公正的打分外，还需注意学生间作业是否存在相互抄袭，特别是在示意图绘制方面，若出现几个学生提交的示意图完全相同，则这些学生作业均给零分，以使学生意识到图片重用和剽窃的危害。

4 建议

由于课程涉及软件较多，建议课程主要涵盖实用知识、软件和技巧，根据不同学科的特点，增加或减少授课内容，学时在18-32 之间较适宜；大学生利用试用版软件即可完成练习。针对网上授课，可以利用学习通，采用慕课的短视频形式，让学生自主学习。并利用钉钉、腾讯会议在线直播答疑，增强学生学习效果。也可采用直播实时讲授，利于教师和学生互动。同时，要特别强调学生提交作业雷同的问题，若出现图像相同的情况，建议直接对作业零分处理，以引起学生重视。