基于計(jì)算思維的醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)探索

楊飛　陳浩強(qiáng)　劉方

基于計(jì)算思維的醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)探索

楊飛陳浩強(qiáng)劉方

計(jì)算思維作為人類科學(xué)發(fā)展的三種基本思維方式之一，在如今的信息時(shí)代網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中如何將計(jì)算思維融入到教育教學(xué)，已經(jīng)得到教育界的高度關(guān)注。近年來，相關(guān)院校已經(jīng)以科學(xué)思維、方法進(jìn)行計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的改革與實(shí)踐，重點(diǎn)加強(qiáng)計(jì)算思維在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的探索研究。本文將圍繞學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，對(duì)醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程進(jìn)行了初步探索與實(shí)踐，把思維訓(xùn)練融入到教學(xué)知識(shí)點(diǎn)中，增強(qiáng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

計(jì)算思維；教學(xué)改革；能力培養(yǎng)

計(jì)算思維是當(dāng)前計(jì)算機(jī)教育界研究的熱點(diǎn)。自從9所高校發(fā)表了《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》以來[1-3］，我國(guó)高校拉開了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革的大幕，探討如何將計(jì)算思維理念引入計(jì)算機(jī)教學(xué)環(huán)節(jié)中，如何使學(xué)生會(huì)用計(jì)算機(jī)思維方式去分析和解決問題，計(jì)算思維的引入對(duì)提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力有極其重要的意義。

1　計(jì)算思維

計(jì)算思維概念的提出對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程拓展了教學(xué)外延，并提出了新的挑戰(zhàn)：一方面破除原有的機(jī)械式技能操作，以計(jì)算思維為切入點(diǎn)更新現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容，另一方面明確計(jì)算機(jī)學(xué)科的思維方式，構(gòu)建有別于其它學(xué)科的課程體系。計(jì)算思維從理論教學(xué)角度，要把知識(shí)體系中具有本質(zhì)屬性的知識(shí)提煉出來，不再依賴于背景知識(shí)，從實(shí)踐教學(xué)角度，要把軟件操作中具有本質(zhì)屬性的操作抽象出來，不再受制于軟件本身[4-7］。

2　國(guó)外高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)與計(jì)算思維

美國(guó)高校一般把首門計(jì)算機(jī)課程稱為“入門課系列”，大部分高校以計(jì)算機(jī)科學(xué)原理作為授課內(nèi)容，與國(guó)內(nèi)對(duì)應(yīng)的是計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課程。國(guó)外關(guān)注更多的是對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)[8-9］。

卡內(nèi)基梅隆大學(xué)在2012年對(duì)其計(jì)算機(jī)入門課程系列進(jìn)行了改革，開設(shè)課程的名稱為計(jì)算機(jī)原理（principles of computing），教學(xué)15周，每周理論3課時(shí)，實(shí)踐5課時(shí)，課程改革主要包括引入計(jì)算思維的概念。

3　國(guó)內(nèi)醫(yī)學(xué)院校計(jì)算機(jī)課程現(xiàn)狀

從目前國(guó)內(nèi)醫(yī)學(xué)院校的教學(xué)現(xiàn)狀來看，主要存在以下問題：（1）工具論。部分醫(yī)學(xué)院校的教師及領(lǐng)導(dǎo)仍然認(rèn)為計(jì)算機(jī)就是一個(gè)工具，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)就是教會(huì)學(xué)生使用就行，別的沒多大用處。進(jìn)而出現(xiàn)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課教學(xué)學(xué)時(shí)被壓縮，教學(xué)資源配置不充分，課程不被重視，面臨被裁減的危機(jī)[10］。（2）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程五花八門，教程名稱也很多，諸如入門、文化等，內(nèi)容基本上是該領(lǐng)域知識(shí)的濃縮版，網(wǎng)絡(luò)講一點(diǎn)、信息安全講一點(diǎn)、人工智能、數(shù)據(jù)庫(kù)講一點(diǎn)、醫(yī)院管理也講一點(diǎn)，各個(gè)領(lǐng)域都有涉及，講解不能深入[11］。

4　醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革探索

4.1課程體系

新體系圍繞計(jì)算思維的培養(yǎng)，包含信息素養(yǎng)、思維訓(xùn)練、思維拓展三個(gè)層次。信息素養(yǎng)主要是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，是大學(xué)生必修課程，主要是培養(yǎng)學(xué)生使用能力和認(rèn)知能力，同時(shí)利用醫(yī)療設(shè)備、醫(yī)學(xué)成像、醫(yī)學(xué)檢測(cè)等視頻資料，介紹計(jì)算機(jī)在醫(yī)學(xué)專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，針對(duì)不同學(xué)科專業(yè)，講解和演示計(jì)算機(jī)在該專業(yè)領(lǐng)域的前沿應(yīng)用以及運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)思維解決醫(yī)學(xué)難題的案例；思維訓(xùn)練由學(xué)生根據(jù)專業(yè)需要和個(gè)人興趣進(jìn)行選修，以算法邏輯培養(yǎng)計(jì)算思維能力，借助面向過程或面向?qū)ο缶幊趟枷?，拓寬學(xué)生思維領(lǐng)域[12-14］。

4.2教學(xué)內(nèi)容與資源

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)比較枯燥，包括計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史、計(jì)算機(jī)組成、進(jìn)制與字符集等，這一章內(nèi)容非常重要，可以以故事的形式，引出圖靈測(cè)試、香農(nóng)定理、糾錯(cuò)編碼、人機(jī)交互等經(jīng)典問題，在故事中吸引學(xué)生的注意力，感受到計(jì)算機(jī)思維解決問題的趣與美；操作系統(tǒng)，辦公軟件等可以少講，主要講解數(shù)據(jù)表示，操作重構(gòu)等方法；根據(jù)醫(yī)學(xué)的不同專業(yè)可以講解數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)檢索、圖像處理、醫(yī)療設(shè)備等內(nèi)容；多媒體與網(wǎng)絡(luò)，講解醫(yī)學(xué)常用軟件及網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容；算法與問題求解，講解算法思想，構(gòu)建計(jì)算機(jī)學(xué)科思維能力[15］。

4.3實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

我校非常重視計(jì)算機(jī)教學(xué)，在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上投入大量的資金，組建了虛擬化平臺(tái)，虛擬化平臺(tái)提供了多樣化的軟件系統(tǒng)，滿足了我校公共基礎(chǔ)課實(shí)踐環(huán)境以及無紙化考試需要。基于開源軟件，我系自行搭建了網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生登陸平臺(tái)后可以自主學(xué)習(xí)、提交作業(yè)、實(shí)踐測(cè)試等操作。

5　結(jié)語

將“計(jì)算思維”納入計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)，是我們?cè)诮逃虒W(xué)改革中面臨的新挑戰(zhàn)，同時(shí)也是新機(jī)遇。以“計(jì)算思維”作為切入點(diǎn)，合理布局課程體系，更替教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)思維教育意識(shí)，在醫(yī)學(xué)專業(yè)領(lǐng)域能夠運(yùn)用計(jì)算思維的能力去分析解決問題，使計(jì)算思維成為新時(shí)期大學(xué)生的基本技能。

[1]付淼. 基于計(jì)算思維的醫(yī)學(xué)院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)模式研究[J］.數(shù)理醫(yī)藥學(xué)雜志，2013，28（3）：371-372.

[2]北京大學(xué)，清華大學(xué)，浙江大學(xué)，等. 九校聯(lián)盟（ C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明[J］. 中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2010，29 （9）：4.

[3]何欽銘，陸漢權(quán)，馮博琴. 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)是計(jì)算思維能力的培養(yǎng)[J］. 中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2010，29（9）：5-9.

[4]黃朝輝，陳志輝. 基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革探索[J］.宜春學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，35（3）：147-150.

[5]W ing JM. Computational Thinking[J］. Communications of the ACM，2006，49（3）：33-35.

[6]李廉. 計(jì)算思維——概念與挑戰(zhàn)[J］. 中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2012，31（1）：7-12.

[7]龔沛曾，楊志強(qiáng). 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的計(jì)算思維培養(yǎng)[J］.中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2012，31（5）：51-54.

[8]郭福亮， 崔良中，李永杰，等. 基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革探索[J］. 計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2014，36（S2）：162-164.

[9]李波. 計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)[J］. 中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2012，31 （7）：43-45.

[10]戰(zhàn)德臣，聶蘭順. 計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革的基本思路[J］.中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2013，32（2）：56-60.

[11]曹然，趙潔，蘇中濱. 基于計(jì)算思維的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)模式的探索[J］. 科教文匯旬刊，2013，25（7）：63-64.

[12]陸漢權(quán)，何欽銘，徐鏡春. 基于計(jì)算思維的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)[J］. 中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2012，31（9）：55-58.

[13]陳國(guó)良，董榮勝. 計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育[J］. 中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2011，30（1）：7-11，32.

[14]王移芝，魯凌云，周圍. 以計(jì)算思維為航標(biāo)，拓展計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革的新思路[J］. 中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2012，31（6）：39-41.

[15］ 王移芝，金一，周圍. 基于“計(jì)算思維” 能力培養(yǎng)的教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J］. 中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2014，33（3）：49-53.

Medical Com puter Basis Teaching Exploration Based on Com putational Thinking

YANG Fei CHEN HaoqiangLIU Fang Department of Computer Science，Public Basic College， Anhui Medical University， Hefei Anhui 230032， China

Computational Thinking as one of the three basic way of human science and the development of thinking， in today's information age network environment how computational thinking into the teaching， has been the attention of educational circles. In recent years， the related colleges and universities have already carried on the reform and practice of the teaching of computer basic course with scientific thinking and method. This article will focus on students calculate the cultivation of thinking ability， and made a prelim inary exploration and practice of basic computer course in medical，the thinking training into the teaching of know ledge， and enhance students' abilities of analyzing problems， problem-solving ability.

Computational thinking， Educational reform， Ability training

G642

A

1674-9308（2016）24-0010-02

10.3969/j.issn.1674-9308.2016.24.006

安徽醫(yī)科大學(xué)中青年學(xué)術(shù)骨干資助；安徽省高校省級(jí)優(yōu)秀青年人才項(xiàng)目（2012SQRL265）

安徽醫(yī)科大學(xué)公共基礎(chǔ)學(xué)院計(jì)算機(jī)系，安徽 合肥 230032