生命科学保罗万象,相互联系又千差万别。咱们生命学院的专业选修课也同样是丰富多彩,馅料十足(舔舌头)。那专业课学些什么,培养什么能力,又是如何和科研产业相联系的呢?现在,就跟随我们的同学,来一探究竟吧!

  

学科交叉  科教融合

                                       ——《生物信息学》之我说

学生物信息学有必要吗?

学生物信息学有必要。Casey Bergman英国曼彻斯特大学的研究员,主要做计算和进化生物学)在他的“Top N Reasons To Do A Ph.D. or Post-Doc in Bioinformatics/Computational Biology”中提到:计算是21世纪生物学研究的核心技能生物正越来越变成一门定量的科学。在过去的三个世纪里,生物学从一门观察性科学转变为实验科学,并即将变为一门数据科学。直白一点说,就是简单的发现已经没有了,观察和实验能出重大发现已经越来越难。现在大家都去测序了,获得更大的数据量,希望能从这里挖出更多的东西来。所以为了适应海量的序列信息,构建新的分析方法就需要计算技能,这是不可逃避的现实。除此以外,我们还必须承认只有少数人能够当上PI,所以我们并不能排除完成学业后从事学术研究以外工作的可能,比别人多懂一点计算技能在就业上也会有一定的优势。

生物信息学会不会很难?

我相信很多对生物信息学有兴趣的同学们都在维基百科上看到过这样一段话:生物信息学利用应用数学、信息学、统计学和计算机科学的方法研究生物学的问题。生物信息学的研究材料和结果就是各种各样的生物学数据,其研究工具是计算机,研究方法包括对生物学数据的搜索(收集和筛选)、处理(编辑、整理、管理和显示)及利用(计算、模拟)。看上去是不是有点吓人?光是“数学”,“信息学”,“统计学”这样的字眼就足以劝退一批小伙伴了。但是我可以负责任地告诉你们,生物信息学入门对于数理知识的要求并不高。只要了解linux的基本操作和基础的python就可以开始了,所以说学过信息科学技术导论的优秀的你们都是没问题的。

生物信息学课程教些什么?

  生物信息学的教学分为两部分:在课堂上,张力烨老师侧重于讲解算法原理、每种统计分析方法的适用情况,帮助同学们梳理分析数据的思路,培养对于分析步骤必要性的判断力。在课下,同学们需要实践课上学到的知识,自学使用分析软件,编写脚本完成一项个人project张老师会提前联系乐意提供project的课题组,然后给出可供选择的project list。这些project涉及的研究方向多种多样,像今年就有RNA editingCRISPR,蛋白质组学,药物靶点筛选等。同学们可以选择一个感兴趣的project,然后联系相应的导师。

  张老师说过一个优秀的生信人会从头参与合作课题组的实验设计,了解实验流程,与相关实验人员交流并优化方案,而不是单纯地拿到数据然后按标准化流程输出结果。设置个人project的目的就是给同学们提供接触真实课题组的机会,让同学们深入了解课题背景和实验设计,锻炼自主设计和优化分析流程的能力。

  我认为project可以简化为三个问题。第一个问题:你要做什么?要回答这个问题,首先要与导师沟通,明确实验目的和实验假设。其次需要阅读文献及相应的软件使用说明,构建大致的分析思路。第二个问题:你做了什么?这是project的核心问题。张老师给同学们在期中和期末分别提供了两次presentation的机会。同学们可以利用这个机会系统地梳理分析流程,提升presentation的能力。分析流程中的漏洞很容易在整理过程和他人的提问中暴露出来,便于之后的优化。第三个问题:你得到了什么?一部分自然是最终得到的实验结果,更重要的另一部分则是在project中锻炼的能力。

  以我为例,我在生物信息学这门课程中获得了很多新的科学技能。首先,生物信息学惊人的数据量强制纠正了我关于数据收集和分析的传统观念。像做本科实验一样一个一个制备样本然后一个一个分析显然是不现实的,构建的分析方法必须具有可重复性。其次,我在project中接触到了很多分析软件,在摸索它们的正确使用方法的过程中,我对于代码的理解能力以及阅读操作说明的效率都有提升。最后,经过花式报错的历练后,我的实验逻辑变得更严谨了。在分析过程中我意识到了“复活点”和“检查点”的重要性。在刚开始建立分析流程的时候我忽略了重复检验的步骤,后面发现数据出现问题,向前找到可能出错的步骤有多个,这样我就不得不从排在最前面的步骤重新做起。后来我有意识地筛选出流程中重要的中间步骤作为“复活点”,在其前后设置相应的“检查点”,这样我在后面再遇到问题,就可以从最近的复活点读档,不用痛苦地从头开始了。将设置“检查点”和“复活点”的设计方法应用到平时的实验中也很有帮助,可以减少人为操作带来的批次问题,提高实验的效率。

最后的小广告

  生物信息学这门课程具有较大的挑战性,需要花费大量的时间和精力是不争的事实。在学习的过程中遇到独自解决不了的困难也是常有的事情。但是张老师和助教都非常乐意为同学们答疑解惑,而且提供project的课题组里的师兄师姐也很有耐心,有任何不懂的地方随时都可以去请教他们。更重要的是,尝试完成一项project可以帮助同学们树立更严谨的科研理念,点上许多新的科研技能点。所以,想要提升自己的小伙伴赶紧行动起来吧!生物信息学,你值得拥有。(生命学院15级本科生过晨玥

                                                      

  

生物信息学这门课,我推荐在大三及以后修读。如果一门课的最高得分是五分,我想给生信六分!为何我要给它如此高分呢?首先,它是一门硬课,虽然不及有些同学所言“一门生信等于五门其他课”这么夸张,但这门课确实需要你花很多时间去做。但需要花很多时间的课就一定是好课吗?未必。更重要的是第二点,你真的能在这门课上学到很多东西。

我在这门课上学到了很多,主要有三点:勇于发问、用生信的思维去思考问题、科教一体学以致用。

张力烨老师鼓励我们在课上即刻提问,有不懂的就问,问到懂为止。一开始我还比较羞涩不敢提问,但在同学们的带动下,我也能说出自己的疑惑,甚至当堂与老师展开讨论。这种打破砂锅问到底的精神,也被我带到其他课程当中,有不懂的就问,绝不“不懂装懂”。没有谁一开始什么都懂,在知识面前,人人平等,它不过来,我就过去。在求知欲的驱动下,本学期我学到了很多新知识,搞懂了很多问题。这其中相当一部分都要归功于“勇于发问”的精神。

何为“用生信的思维去思考问题”?要我说就是定量、对比、建模。要用数字去说明问题而不是感觉。考虑背景等因素使得对比的结果有实际意义。生物实验当中有大量的实验组与对照组的对比,对比的时候要考虑什么?这样比较有生物学意义吗?生信这门课会给你答案。当对现象有一个可能的解释以后就要建模了,去验证自己的猜想是不是正确的。虽然这部分生信涉及的不是很多,但也可以管中窥豹略知一二。

最后也是这门课最有特色的一点是科教一体学以致用。占生信总评45%的是每个人独立做一个课题。而这些课题都是上科大生命学院的教授们在科研中遇到的一些与生信相关的实际问题。没错,就是让同学们试着去解决一些没有确定结果的、充满未知的科研问题。当然不是一个特别困难、特别大的一个科研问题。往往是对湿实验的补充或者前奏,分析湿实验的数据之类的,是一个大的科研问题中的一个环节。但这个环节也十分重要,有些课题组由于卡在这个环节上甚至使课题停滞不前。这个时候生物信息学这门课适时地出现了,张老师收集各位教授所遇到的问题,选取比较合适的让我们当做project去完成。对于我来说,在生信课上做的这个project是我第一次真正参与到科研生活当中,是一个崭新的世界。我一共完成了两个课题,虽然都并不是很难,但也遇到了各种各样的问题。首先要强调一点:不要畏难,不要拖延!第一个课题是帮朱焕乎老师分析实验数据,这个课题去年没有人做,于是在今年到了我的手里。一开始我什么都不懂,生物的部分也是一知半解。但是Just do it! 等你觉得自己总算是准备好了,时间和机会也都悄悄溜走了。只要着手去做,困难会被一点一点消灭的!在花了两天看了相关论文,大致明白实验原理以后就开始生信的部分了。但理论是美好的,现实是严峻的。理论上的成功都是相似的,但现实当中的失败各有各的原因。安装软件、研究参数,在其中某一步需要一个目前软件上没有的功能的时候,自己用python或者linux来写脚本。逢山开道,遇水建桥。有困惑就和TA以及老师讨论。这种未知的东西在自己的努力下一点一点褪下神秘外衣的感觉真好!有时我甚至会写代码、写报告到四五点,但我是快乐的,因为第二天又有进展能和朱老师讨论了!就这样我的课题推进速度很快,趁着世博会调休,我在第七天的时候把大致的结果做了出来。当然后面也有一些缝缝补补,但大体的框架都完成了。你问我做完课题的感觉是什么?幸福!终于,我所学终于为我所用,那些课本上的知识,你只有做了相关课题才知道没有cartoon描述得那么简单,只有做了才能有更深刻的理解,实验为什么要这样设计,更合理的设计可能是什么样的。另外,在我的努力下生物的某一个领域的某一个地方,有一处小小的未知被我探索,有一个小小的空白被我填补!岂不快哉?!第二个课题是来自张力烨老师的,有了第一个课题的经验,我很快又完成了第二个。

总之,生物信息学这门课,你能学到很多东西!来吧!勇敢地选这门课吧!(生命学院16级本科生贺若霖

                                                    

  

以小窥大  由点及面

                                                           ——《果蝇生物学》

生命学院16级本科生励益岚

果蝇生物学课程中,你有机会:

学习并使用基于显微注射技术的 CRISPR-Cas9 基因编辑系统、和顶级的教学团队打成一片high 到不行、自己动手窥探细胞蛇的奥秘、见识一下全世界最强大的光学显微系统、并对果蝇产生美好的感情。真的,不骗你的,就是这么美好。

果蝇生物学课程讲究些什么?

果蝇生物学讲究的就是一个以小窥大,由点及面,可以说是生物学研究指导思想的一个良好体现。可这话又怎么说呢?众所周知,这果蝇作为咱们生物学研究的一个明星模式生物,对生物学方方面面林林总总的贡献可谓是功不可没,但它最初也只是一个简单的昆虫学研究对象,这之后才发展到遗传学研究,再延伸到分子生物学、发育生物学、细胞生物学、神经生物学、生物组学等等,最后果蝇所涉及的生物学研究才有现在这般无所不包。同样的,我们搞科学研究一样是从一个极为细小的现象入手,随着这个现象关联的线索去探索其背后的生命奥秘,这不正是和果蝇生物学从昆虫学为起点的蓬勃发展异曲同工吗?所以,学习果蝇生物学即是学习这小小的果蝇作为模式生物在几乎所有生物学领域中的应用、贡献与前景,学习用果蝇生物学家的哲学眼光去认识和改造生物学的浩瀚世界。

而把这样一门课程放在本科教学中,它讲究的就是一个培养兴趣、培养技能了。上科大的果蝇生物学课程开设的一大目的就是要让学生由衷地对果蝇和果蝇背后无垠的生物宇宙产生兴趣、让他们在心中埋下一颗小小的种子,把果蝇作为一个窥探生物世界的窗口。其次一点就是要教会学生怎么将这颗小小的种子浇灌长大:教会大家一些果蝇相关的基本实验操作,在手脑并用的学习中,逐渐巩固心中的兴趣,告诉大家你可以参与到你喜欢的事情之中,给学生提供一个在生物世界以小窥大、由点及面的基础和发展的动力。

当然所谓的培养技能并不只是培养实验技能而已,更重要的是培养一种交往的技能。在果蝇生物学课程的学习中,你会发现教授在培养兴趣和带领实验之外,还会教会你如何开口与别人分享乐趣、如何开口向他人讨教本领等等,即如何与人交往。为什么有的学生会对传统课程感到厌烦无聊,除去兴趣和技能方面的表层问题,关键在于缺少真正的、主动的、知心的交流,教授呱呱讲,学生呼呼睡,下课之后各回各家。

但这种问题绝对不会在果蝇生物学课程上发生。果蝇生物学课程能够培养兴趣、培养技能、打开心扉的根本原因在于:

果蝇生物学课程分为理论课与实验课两部分,而这两部分也是大有讲究:两个部分都分别由高冠军教授和刘冀珑院长轮流授课,另有两名博士生助教辅佐。一共十名学生参加了本次课程,因此本次师生比为 2:5.可以说阵容非常豪华,可谓小班中的小班,学生可以得到绝对充足的辅导和提问的机会,再加上理论与实践相结合的课程安排,学生不好好学习或者说学不到东西那都是不可能发生的事情。在这样的人员与课程安排之下,学生与老师的互动大大加强,当时每周四下午都会从教室里传出阵阵欢声笑语,啊,是果蝇生物学上课啦。

这种欢乐来自于同学们真心的交流、真心的付出,而不是什么没有营养的低级笑话。这门课不是水课。我们在理论课上当场根据学习内容拟定科研项目草案,分组竞标价值 96 颗费列罗的科研经费;一分钟生物脱口秀不单单是让我们巩固了知识,也是让我们认识到了自己的表演潜能;课后怼人作业逼迫我们鼓起勇气在听其他课的时候向主讲人开炮提问,事后就会发现这种思想的碰撞还挺爽的。这些都是突出一个交往技能的培养:解放自我,拥抱世界,感受真正的爱,给予心灵以震撼。当然这些课程安排可能会劝退不少想划水偷懒的朋友,但是,有句话怎么说:选自己的课,让别人去划,走着瞧。

而实验课部分则是更加讲究学生兴趣与技能的培养,毕竟这才是果蝇生物学培养学生以小见大、由点及面精神的根本。相比于理论课的走心,实验课是走脑。为了培养兴趣,两位老师非常熟练地利用实验课带给大脑的刺激与兴奋给学生留下深刻的印象,所以我们在课上学习和操作了大红大紫的CRISPR-Cas9 和显微注射技术、亲自对玄之又玄的细胞蛇进行染色、并在荧光显微镜下(原计划使用激光共聚焦显微镜,但当时有突发情况,遂计划变更)感受了细胞蛇带来的强大视觉冲击。


而对于学生的实验技能培养,则是讲究一丝不苟的严谨和细致入微的指导。首先课程会提供大量的耗材与设备、毫不吝惜地为学生实验技能的培养做好后勤保障;其次课程助教会与学生沟通、细心指导学生的实验操作、将宝贵的经验与秘诀传授给学生;另外课程则特别强调实验记录的规范性与实验室安全,培养学生最为基本的科研专业素养。这都是在培养兴趣的同时,把严谨与细致刻在学生的脑子里。

果蝇生物学课程与其说是一门生命科学课程,不如说是兴趣的孵化器,是一个窥探生物世界的窗口,是让学生重温对生命科学热情的机遇。有了小小的兴趣有了小小的热情,那才有可能能让学生去探寻庞大的未知。

果蝇生物学值得选修吗?

太值了!

                                                      



动精彩的体内世界——有趣又有用的免疫课

生命学院15级本科生王粱宇

《免疫学》课程是生命科学技术学院一门专业选修课,分为理论课和讨论课两部分,理论课是本研一起上的。与其他生院专业选修课的讨论课不同,《免疫学》的presentation频率特别高,达到了两周一次的频率。每次讨论课的主题都是老师根据理论课的相应知识点设计的,例如第一节课上老师介绍了流式细胞仪(FACS)及其原理,对应的讨论课上,王皞鹏老师就给出了一个非常具有挑战的project:让大家自己设计一台新的流式细胞仪。在讨论课上,王老师还请来了BD公司的技术员和高管等流式细胞仪制造行业的专家来对同学们的设计作出点评。这样的讨论才能让同学们真正深入了解了这个技术和行业。除了7次常规的讨论课,王皞鹏老师还设计了一次“project展销会”,请到了中科院的专家为同学们自己设计的肿瘤免疫疗法打分。每个小组需要制作一份poster来向评委们推荐自己的方案。这样的挑战为同学们在今后的科研道路上向其他学者介绍自己的课题打下坚实的基础,能够让大家提前就进入角色。

《免疫学》课程的特色教学模式,不仅体现在理论课与讨论课的相互呼应,还在于老师深入浅出的讲解和别具一格的PPT。例如在介绍各种免疫细胞的时候,王老师就将它们形容成漫威英雄们,每个细胞都有各自的特殊功能,但各种免疫细胞之间也会“配合作战”。拿巨噬细胞和T细胞来说,在结核分枝杆菌感染巨噬细胞的时候,T细胞就会过来帮忙攻击。T细胞与B细胞在获得性免疫应答时也普遍存在着“组合攻击”的现象。王皞鹏老师的PPT上出现的图片都是他精挑细选的,还特别设立了“名词解释”的版块,图片和文字的比例都正正好好,在预习的时候容易引起同学们的兴趣,在复习的时候也方便同学们找到重点。

《免疫学》课程之所以能够成为同学推荐的精品课程,光有生动的教学模式是不够的。它的精彩之处,更加在于同学们从这门课中收获良多。几乎所有上过《免疫学》课程的同学们都表示,这是他们在上科大“学到过最多知识的一门课程”,并且“真的感觉自己学到了东西”。例如有同学在一次讨论课的头脑风暴中灵机一动想出的idea真的在一个多月后登上了Nature。虽然是别的课题组的工作,但至少证明同学以他所学到的免疫学知识为基础,提出的想法是切实可行的。不少同学在学习免疫学课程后面对医院的血常规化验报告单可以一眼看出自己属于哪种病原体的感染,需不需要使用抗生素。这种和大家生活息息相关的“小惊喜”和“小进步”是我们向大家强烈推荐《免疫学》课程的源动力。

在平时的课程结束后,王皞鹏老师还建立了名为“免疫学兴趣小组(上科大非官方组织)”的微信群,向大家实时更新现在免疫学领域研究的动态。在群里,王老师还会和大家分享著名的生物向动漫《工作细胞》的观看心得,顺便科普一些有趣的免疫学知识。时时刻刻都提醒着大家,免疫与我们息息相关,免疫学是一个有趣的学科,值得大家更多地去探索。

                                                   

                                                                  (未完待续)


返回原图
/