依托學(xué)科競賽的醫(yī)藥信息人才創(chuàng)新能力和工程素質(zhì)培養(yǎng)研究*

劉 偉 黃辛迪 梁 楊 丁長松 晏峻峰

(湖南中醫(yī)藥大學(xué) 長沙 410208)

1 引言

大學(xué)生學(xué)科競賽是面向高校大學(xué)生的群眾性科技創(chuàng)新活動，是培養(yǎng)大學(xué)生工程實(shí)踐能力、工程創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的重要手段，是傳統(tǒng)課堂教學(xué)的重要補(bǔ)充，是促進(jìn)新工科發(fā)展和建設(shè)以及教育教學(xué)改革的重要推動力[1]。2007年國家教育部和財政部頒布《關(guān)于實(shí)施“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”的意見》，明確指出繼續(xù)開展大學(xué)生競賽活動，重點(diǎn)資助在全國具有較大影響力和廣泛參與面的競賽活動，激發(fā)大學(xué)生的興趣和潛能，培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作意識和創(chuàng)新能力[2]。2017年12月14日中國高等教育學(xué)會“高校競賽評估與管理體系研究”專家工作組在杭州預(yù)發(fā)布“中國高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)暨學(xué)科競賽評估結(jié)果”，學(xué)科競賽的參賽水平和成績已成為檢驗(yàn)和評估高校綜合實(shí)力和創(chuàng)新人才培養(yǎng)效果的一項(xiàng)重要指標(biāo)，在后續(xù)的競賽評估中還將考慮學(xué)科競賽拓展、延伸的內(nèi)容，包括高校學(xué)科競賽類教學(xué)成果獎、學(xué)科競賽類教學(xué)改革論文等[3-4]。

為更好地發(fā)揮學(xué)科競賽在醫(yī)藥信息人才培養(yǎng)中的作用，湖南中醫(yī)藥大學(xué)開展一系列探索、改革和實(shí)踐。2015-2018年上半年湖南中醫(yī)藥大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院先后有300多名學(xué)生參與各項(xiàng)信息類學(xué)科競賽，累計獲得省部級三等獎及以上70項(xiàng)，主要包括中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“中國軟件杯”大學(xué)生軟件設(shè)計大賽、中國高校計算機(jī)大賽-團(tuán)體程序設(shè)計天梯賽、中國大學(xué)生計算機(jī)設(shè)計大賽、CCPC中國大學(xué)生程序設(shè)計競賽、ACM-ICPC亞洲區(qū)域賽、藍(lán)橋杯全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽、湖南省大學(xué)生計算機(jī)程序設(shè)計競賽、全國中醫(yī)藥院校大學(xué)生程序設(shè)計競賽等。同時也積極組織學(xué)生參加“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“創(chuàng)青春”全國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽和“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽等各項(xiàng)知名的大學(xué)生學(xué)科競賽活動。本文將從課程群建設(shè)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力訓(xùn)練、工程實(shí)踐能力培養(yǎng)等方面介紹依托學(xué)科競賽培養(yǎng)醫(yī)藥信息人才的探索和研究工作。

2 依托學(xué)科競賽的課程群建設(shè)及應(yīng)用

2.1 建設(shè)

課程群是由多門彼此獨(dú)立但又關(guān)系密切的課程所組成的集合，是為實(shí)現(xiàn)某一培養(yǎng)目標(biāo)由多門性質(zhì)和內(nèi)容相關(guān)或相近的子課程構(gòu)成的體系。基于湖南中醫(yī)藥大學(xué)所參加的主要信息類學(xué)科競賽，對課程群進(jìn)行合理優(yōu)化，根據(jù)應(yīng)用開發(fā)類和程序設(shè)計類大學(xué)生學(xué)科競賽特點(diǎn)，構(gòu)建程序設(shè)計類、應(yīng)用開發(fā)類兩大課程群，其所包含的核心課程及相關(guān)學(xué)科競賽，見表1。

表1 兩大課程群所包含的核心課程及相關(guān)學(xué)科競賽

2.2 應(yīng)用

2.2.1 學(xué)生 對課程進(jìn)行合理分類并分析相關(guān)學(xué)科競賽特點(diǎn)和能力要求，對人才培養(yǎng)方案進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整。一方面充分考慮課程先后順序，遵循人才培養(yǎng)規(guī)律，確保教學(xué)內(nèi)容體系的連續(xù)性和層次性，另一方面將一些關(guān)聯(lián)性和整體性較強(qiáng)的課程安排到同一個學(xué)期，要求學(xué)生綜合多門課程所學(xué)知識來實(shí)現(xiàn)一個綜合性的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。如將數(shù)據(jù)庫原理、Web技術(shù)、軟件工程等課程安排在同一學(xué)期，學(xué)生采用MS SQL Server數(shù)據(jù)庫和JSP、Servlet以及靜態(tài)網(wǎng)站開發(fā)技術(shù)構(gòu)建Web網(wǎng)站，采用軟件工程的流程對項(xiàng)目進(jìn)行需求分析、設(shè)計、實(shí)現(xiàn)與測試；將Java EE應(yīng)用開發(fā)、大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)、項(xiàng)目管理等課程開設(shè)在同一個學(xué)期，學(xué)生可以使用所學(xué)的Java EE框架技術(shù)和Oracle數(shù)據(jù)庫設(shè)計并開發(fā)規(guī)模較大的軟件系統(tǒng)，引入項(xiàng)目管理中的一些技術(shù)從成本、進(jìn)度、人力資源、軟件配置等方面進(jìn)行考慮。以課程群為單位，結(jié)合學(xué)科競賽賽題，可以更好地實(shí)施每個學(xué)期的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)和實(shí)踐更具層次性和系統(tǒng)性[5]。

2.2.2 教師 課程群的建設(shè)和優(yōu)化有助于更好地組建、指導(dǎo)教師團(tuán)隊，相關(guān)課程的任課教師可以從不同角度對參賽學(xué)生及團(tuán)隊進(jìn)行指導(dǎo)。如在程序設(shè)計類學(xué)科競賽的賽題中既包含簡單的字符串處理和基礎(chǔ)數(shù)學(xué)題，也會有考查棧、隊列、二叉樹、圖等的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)題，還會有考查分治算法、動態(tài)規(guī)劃、貪心算法、回溯法和分支限界法等經(jīng)典算法的賽題。因此在平時的集訓(xùn)和賽前輔導(dǎo)中，承擔(dān)C語言程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析與設(shè)計等課程教學(xué)任務(wù)的教師可以各自負(fù)責(zé)所擅長內(nèi)容部分的競賽輔導(dǎo)工作，充分利用已有的在線判題平臺(Online Judge,OJ)系統(tǒng)，更好地指導(dǎo)學(xué)生參加學(xué)科競賽并取得好成績[6]。

2.2.3 后續(xù)工作 進(jìn)一步建設(shè)嵌入式和智能硬件課程群和計算機(jī)前沿技術(shù)課程群，其中嵌入式和智能硬件課程群包括嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用技術(shù)、嵌入式操作系統(tǒng)、智能醫(yī)療儀器、數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)、醫(yī)學(xué)傳感技術(shù)等課程，計算機(jī)前沿技術(shù)課程群包括數(shù)據(jù)挖掘、云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能原理、物聯(lián)網(wǎng)原理與應(yīng)用等課程。在建設(shè)課程群的同時遴選與該課程群相關(guān)的主要學(xué)科競賽，依托學(xué)科競賽促進(jìn)和優(yōu)化課程群建設(shè)。

3 依托學(xué)科競賽的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力訓(xùn)練

3.1 程序設(shè)計類

廣泛采用問題驅(qū)動、比較等教學(xué)方法并利用在線判題平臺，結(jié)合程序設(shè)計類學(xué)科競賽，要求學(xué)生利用所學(xué)知識分析和解決問題。很多競賽題源于工作和生活實(shí)際問題，通過備賽和參賽，部分學(xué)生能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識，創(chuàng)新性地提出一些解決方法。在備賽過程中，鼓勵部分能力較強(qiáng)的學(xué)生個人命制賽題，在命題過程中將所學(xué)編程知識、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法等知識與具體問題相結(jié)合，很好地培養(yǎng)和提升學(xué)生創(chuàng)新和思維能力。

3.2 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類和應(yīng)用開發(fā)類

3.2.1 概述 在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類和應(yīng)用開發(fā)類學(xué)科競賽中通常提供兩種不同類型的競賽命題形式，即自主命題類和企業(yè)命題類。自主命題類競賽包括“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“創(chuàng)青春”全國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽和“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、湖南省大學(xué)生計算機(jī)程序設(shè)計競賽(應(yīng)用開發(fā)類)；企業(yè)命題類競賽包括“中國軟件杯”大學(xué)生軟件設(shè)計大賽、中國大學(xué)生計算機(jī)設(shè)計大賽和中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等。針對不同類型的競賽特點(diǎn)等對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，特別是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和能力的訓(xùn)練。在備賽過程中通過不斷的學(xué)習(xí)和思考，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)熱情。

3.2.2 企業(yè)命題類競賽 收集和整理歷屆賽題并加以分析和篩選，逐步構(gòu)建賽題庫并研發(fā)歷屆賽題管理系統(tǒng)。在備賽過程中，參賽團(tuán)隊在完成企業(yè)所要求的基本功能的基礎(chǔ)上，鼓勵學(xué)生多角度創(chuàng)新，從系統(tǒng)功能、技術(shù)路線和商業(yè)模式等角度對項(xiàng)目進(jìn)行深入剖析，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和思維，所完成的項(xiàng)目得到競賽評委的高度肯定和一致好評[7]。2016年湖南中醫(yī)藥大學(xué)曹幼儀等學(xué)生在第七屆中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中憑借“廠車管理系統(tǒng)”獲得企業(yè)命題類全國一等獎；2017年姜懷琛等學(xué)生在第十屆中國大學(xué)生計算機(jī)設(shè)計大賽軟件服務(wù)外包全國總決賽中憑借“基于混合交通的最佳出行方案規(guī)劃系統(tǒng)”獲得一等獎；2018年毛振等學(xué)生在第九屆中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中憑借“人工智能在企業(yè)培訓(xùn)中的應(yīng)用項(xiàng)目”獲得企業(yè)命題類全國一等獎。

3.2.3 自主命題類競賽 充分利用學(xué)校特色和優(yōu)勢，以醫(yī)藥信息化為切入點(diǎn)確定選題方向，鼓勵與其他專業(yè)和學(xué)院的學(xué)生聯(lián)合組隊參賽，吸引市場營銷、公共衛(wèi)生管理等專業(yè)學(xué)生作為團(tuán)隊成員，從產(chǎn)品策劃、產(chǎn)品研發(fā)、營銷推廣、項(xiàng)目管理等環(huán)節(jié)充分發(fā)揮個人特長和專業(yè)優(yōu)勢，明確分工、協(xié)同創(chuàng)新，從項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化等角度綜合考慮，全面提升學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。2015年研究生文毅在晏峻峰教授的指導(dǎo)下，與來自護(hù)理、藥學(xué)和營銷等專業(yè)的學(xué)生聯(lián)合組隊，以“‘優(yōu)護(hù)’O2O 健康陪護(hù)平臺”獲得首屆“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國總決賽銅獎；2017年李楠等學(xué)生在第十屆中國大學(xué)生計算機(jī)設(shè)計大賽軟件服務(wù)外包全國總決賽中憑借“中診小助手”獲得三等獎。學(xué)生通過參加學(xué)科競賽不僅可以鞏固所學(xué)專業(yè)知識，還有助于激發(fā)創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，提高綜合素質(zhì)和就業(yè)競爭力。

4 依托學(xué)科競賽的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)

4.1 學(xué)科競賽與實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在部分課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)選取歷年賽題作為實(shí)驗(yàn)練習(xí)。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析與設(shè)計等程序設(shè)計類課程中，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和相應(yīng)知識點(diǎn)，選取歷年程序設(shè)計競賽賽題作為實(shí)驗(yàn)練習(xí)題，要求學(xué)生實(shí)名注冊賬號，及時檢查學(xué)生的練習(xí)完成情況。在Web技術(shù)、Java EE應(yīng)用開發(fā)、移動應(yīng)用開發(fā)等應(yīng)用開發(fā)類課程中，選取歷年中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽(簡稱服創(chuàng)大賽)和中國大學(xué)生計算機(jī)設(shè)計大賽等大賽真題作為實(shí)例，優(yōu)先選擇與醫(yī)藥行業(yè)相關(guān)的項(xiàng)目，以真實(shí)項(xiàng)目為原型，進(jìn)行適當(dāng)簡化與裁剪[8]。如在Java EE應(yīng)用開發(fā)課程中選取醫(yī)療保健類電子商務(wù)平臺、醫(yī)療保險中心報銷系統(tǒng)、電子掛號服務(wù)系統(tǒng)、虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)、在線考試系統(tǒng)等真題，這些賽題都源于真實(shí)項(xiàng)目，而且大部分與醫(yī)藥行業(yè)相關(guān)。學(xué)生以小組為單位，以項(xiàng)目為主線，每位組員有明確的任務(wù)分工，最后整合成一個完整的項(xiàng)目。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，學(xué)生采用角色扮演的方式，分別扮演項(xiàng)目經(jīng)理、技術(shù)經(jīng)理、軟件工程師、產(chǎn)品經(jīng)理等，提前了解工程項(xiàng)目的開發(fā)和實(shí)施流程，加強(qiáng)工程素質(zhì)的培養(yǎng)和訓(xùn)練。

4.2 學(xué)科競賽與實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)

為提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)，信息類等工科專業(yè)通常設(shè)置實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。以湖南中醫(yī)藥大學(xué)信息類專業(yè)為例，實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)通常安排在每學(xué)期的最后1周，要求學(xué)生3～5人1組，通過合理分工，在實(shí)訓(xùn)教師的指導(dǎo)下完成較為完整的項(xiàng)目開發(fā)任務(wù)。通過探索與分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)科競賽中的一些賽題可作為實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，部分項(xiàng)目可根據(jù)實(shí)訓(xùn)時間和學(xué)生的實(shí)際水平進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，從歷屆服創(chuàng)大賽、“中國軟件杯”大學(xué)生軟件設(shè)計大賽、中國大學(xué)生計算機(jī)設(shè)計大賽等國家級賽事的企業(yè)命題中選取部分賽題作為實(shí)訓(xùn)的備選項(xiàng)目[8]。以移動應(yīng)用開發(fā)實(shí)訓(xùn)為例，在歷屆賽題中選取惠好制藥有限公司移動應(yīng)用系統(tǒng)、移動輸液系統(tǒng)、智能就醫(yī)預(yù)約系統(tǒng)、醫(yī)療信息移動應(yīng)用系統(tǒng)等項(xiàng)目，可以充分體現(xiàn)人才培養(yǎng)的特色，而且這些賽題均由IBM、華為、海爾、東軟等知名IT企業(yè)命題，具有較高的質(zhì)量。此外由于部分學(xué)科競賽賽題發(fā)布較早，可以鼓勵學(xué)生選擇當(dāng)年的賽題作為實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，推薦完成情況較好的學(xué)生參加對應(yīng)的競賽，將競賽融入實(shí)訓(xùn)，學(xué)生可以實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目參賽、助學(xué)，以賽促學(xué)，提升項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)質(zhì)量和效果。將學(xué)科競賽與實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)等環(huán)節(jié)相結(jié)合，使學(xué)生具備更加全面的工程知識基礎(chǔ)、實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識以及與他人溝通合作的能力，完善應(yīng)用型工程人才素質(zhì)培養(yǎng)體系，為學(xué)生將來從事相關(guān)工作奠定良好基礎(chǔ)。

5 實(shí)施成效

5.1 參賽人數(shù)及獲獎成果

在學(xué)校及學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的高度重視和廣大指導(dǎo)教師的全心投入下，湖南中醫(yī)藥大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院學(xué)生參與各項(xiàng)信息類學(xué)科競賽熱情高漲，在2015-2018年上半年年中取得一系列成績。湖南中醫(yī)藥大學(xué)目前有計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、醫(yī)學(xué)信息工程和信息管理與信息系統(tǒng)3個信息類專業(yè)，專業(yè)數(shù)量和招生規(guī)模在全國中醫(yī)藥院校中排名前列，參加各項(xiàng)信息類學(xué)科競賽的學(xué)生人數(shù)逐年增加，2015-2018年上半年參賽人數(shù)，見圖1。期間湖南中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)生參加各級各類信息類學(xué)科競賽累計獲得省部級三等獎及以上70項(xiàng)，其中國家級一等獎3項(xiàng)，包括2016年第七屆中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽2017年(第10屆)中國大學(xué)生計算機(jī)設(shè)計大賽和2018年第九屆中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽。2015-2018年上半年湖南中醫(yī)藥大學(xué)信息類學(xué)科競賽獲獎數(shù)量，見圖2。

圖1 2015-2018年上半年大學(xué)信息類學(xué)科競賽參賽學(xué)生人數(shù)

圖2 2015-2018年上半年信息類學(xué)科競賽獲獎數(shù)量

5.2 衍生成果

基于學(xué)生參加信息類學(xué)科競賽的優(yōu)秀作品，以湖南中醫(yī)藥大學(xué)名義登記計算機(jī)軟件著作權(quán)15項(xiàng)，申報發(fā)明專利1項(xiàng)，通過對參賽作品進(jìn)行深入研究和拓展，學(xué)生發(fā)表相關(guān)科研論文5篇，成功申報湖南省大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計劃項(xiàng)目兩項(xiàng)，校級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化基地兩個。此外2015-2017年均有優(yōu)秀參賽學(xué)生保送至中南大學(xué)、湖南大學(xué)等知名高校攻讀碩士研究生；參賽學(xué)生就業(yè)率達(dá)到100%，部分學(xué)生高薪就職于百度、騰訊等知名企業(yè)。學(xué)科競賽對學(xué)生綜合能力和素質(zhì)提升效果顯著，得到企業(yè)和兄弟院校的一致認(rèn)可。學(xué)科競賽指導(dǎo)團(tuán)隊教師近3年發(fā)表與學(xué)科競賽相關(guān)的教研教改論文10余篇，成功申報湖南中醫(yī)藥大學(xué)校級教學(xué)改革研究項(xiàng)目1項(xiàng)和湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革

研究項(xiàng)目1項(xiàng)。在2018版人才培養(yǎng)方案中，信息類3個專業(yè)將參加1項(xiàng)校級及以上學(xué)科競賽或項(xiàng)目作為學(xué)生綜合實(shí)踐課程的主要內(nèi)容并計2學(xué)分，將學(xué)科競賽作為人才培養(yǎng)方案中課外綜合素質(zhì)拓展的重要組成部分。

6 結(jié)語

對于醫(yī)藥院校信息人才的培養(yǎng)而言，如何結(jié)合學(xué)校和學(xué)科優(yōu)勢全面提升學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維和工程實(shí)踐能力非常重要。研究和實(shí)踐表明以學(xué)科競賽為推手，將創(chuàng)新能力、工程素質(zhì)培養(yǎng)與學(xué)科競賽相結(jié)合，通過參加學(xué)科競賽來提升醫(yī)藥信息人才的創(chuàng)新能力和工程素質(zhì)，能夠達(dá)到提升學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的目的，更好地將專業(yè)人才教育、工程教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相結(jié)合，優(yōu)化高校新工科人才培養(yǎng)教育體系。