案例教學(xué)法聯(lián)合文獻(xiàn)閱讀的教學(xué)模式在醫(yī)學(xué)信息分析技術(shù)與應(yīng)用教學(xué)中的探索

曾萍 韋杰

摘? 要： 基于醫(yī)學(xué)信息分析技術(shù)與應(yīng)用的現(xiàn)有教學(xué)模式及課程特點(diǎn)，探索在教學(xué)過(guò)程中采用案例教學(xué)法聯(lián)合文獻(xiàn)閱讀的綜合教學(xué)模式展開(kāi)教學(xué)，設(shè)計(jì)了案例教學(xué)的開(kāi)展過(guò)程，提出了文獻(xiàn)閱讀的教學(xué)方式，旨在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞： 案例教學(xué);教學(xué)設(shè)計(jì);文獻(xiàn)閱讀

中圖分類(lèi)號(hào)： TP399? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.10.021

本文著錄格式：曾萍，韋杰. 案例教學(xué)法聯(lián)合文獻(xiàn)閱讀的教學(xué)模式在醫(yī)學(xué)信息分析技術(shù)與應(yīng)用教學(xué)中的探索[J]. 軟件，2019，40（10）：9396

The Research about Case Teaching Method Combination with Paper Review Method in the Teaching of Medical Information Analysis Technology and Application

ZENG Ping， WEI Jie

（School of Information Engineering， Guizhou University of Traditional Chinese Medicine， Guiyang 550025， China）

【Abstract】： Based on the existing teaching model and courses characteristics of medical information analysis technology and application， we research the Case teaching method combination with paper review method in the teaching process， design the teaching process of case teaching， and propose the teaching method of paper review method， which aims to cultivate students analyze and solve problems independently.

【Key words】： Case teaching; Teaching design; Paper review

0? 引言

隨著國(guó)家加快推動(dòng)中醫(yī)藥信息化建設(shè)，高等中醫(yī)藥院校積極適應(yīng)社會(huì)對(duì)中醫(yī)藥信息專(zhuān)業(yè)人才的需求，開(kāi)設(shè)中醫(yī)藥信息相關(guān)專(zhuān)業(yè)或?qū)I(yè)方向，培養(yǎng)了一批具有中醫(yī)藥學(xué)科背景的信息技術(shù)人才[1]。我校于2016年開(kāi)設(shè)了醫(yī)學(xué)信息工程專(zhuān)業(yè)，培養(yǎng)具有中醫(yī)藥學(xué)科背景的信息技術(shù)人才，積極推動(dòng)交叉學(xué)科型人才建設(shè)。此外在中醫(yī)藥信息學(xué)專(zhuān)業(yè)教育發(fā)展的政策環(huán)境、技術(shù)背景、社會(huì)需求等深刻變革之下，尤其大健康時(shí)代的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在人口健康領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，電子病歷、智慧醫(yī)療、移動(dòng)醫(yī)療、智慧健康的逐步建設(shè)，社會(huì)對(duì)中醫(yī)藥信息相關(guān)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的數(shù)據(jù)管理、分析與利用的能力要求逐步提高[2～4]。我校醫(yī)學(xué)信息工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)了醫(yī)學(xué)信息分析技術(shù)與應(yīng)用課程，課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握統(tǒng)計(jì)方法和數(shù)據(jù)挖掘的基本原理，重點(diǎn)是利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

該課程現(xiàn)有的教學(xué)模式是理論和上機(jī)實(shí)踐相結(jié)合。教學(xué)中教師處于中心地位，教師通常借助多媒體進(jìn)行理論部分授課，以知識(shí)的傳遞為主，師生在課堂上很少對(duì)教學(xué)內(nèi)容展開(kāi)較深入的討論，學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)方式還局限于知識(shí)的記憶和理解上。而實(shí)踐部分大多是布置一些驗(yàn)證性的實(shí)踐，得到與理論教學(xué)一致的結(jié)論即可，實(shí)踐設(shè)計(jì)缺乏針對(duì)性和系統(tǒng)性，尤其和醫(yī)學(xué)應(yīng)用背景聯(lián)系不足，在這樣的教學(xué)模式下使得學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)僅僅停留在對(duì)數(shù)據(jù)分析理論知識(shí)的理解層面，學(xué)完之后無(wú)法將理論和實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)，學(xué)生的創(chuàng)新性思維得不到開(kāi)發(fā)，造成學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性不高，就更談不上解決實(shí)際問(wèn)題了。因此對(duì)該課程的教學(xué)探索新的教學(xué)模式，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量有重要意義。

1? 課程特點(diǎn)

1.1? 多學(xué)科交叉，學(xué)習(xí)起點(diǎn)高

醫(yī)學(xué)信息分析技術(shù)與應(yīng)用課程學(xué)習(xí)起點(diǎn)高，該課程是一門(mén)多學(xué)科交叉的綜合性課程。學(xué)習(xí)該課程之前要求學(xué)生要掌握離散數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論、算法原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言等先修課程。該課程的教學(xué)內(nèi)容包括了數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等知識(shí)。知識(shí)點(diǎn)相互交叉，涉及的算法多，如關(guān)聯(lián)規(guī)則、聚類(lèi)分析、支持向量機(jī)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，算法知識(shí)復(fù)雜枯燥，難理解。

1.2? 實(shí)踐性強(qiáng)

學(xué)習(xí)這門(mén)課的最終目的是將統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際生活中，對(duì)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和挖掘，因此課程的操作性和實(shí)用性較強(qiáng)。教師應(yīng)當(dāng)思考怎樣將理論和實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)，將數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)用到真實(shí)的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)中。

1.3? 側(cè)重醫(yī)學(xué)應(yīng)用的實(shí)踐

教學(xué)的實(shí)踐部分需突出數(shù)據(jù)分析技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，教材的選擇和教師提供的案例要盡量和醫(yī)學(xué)相關(guān)。由于授課教師和學(xué)生并非醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)的，因此教師和學(xué)生在具備數(shù)據(jù)分析技術(shù)的同時(shí)，需要對(duì)醫(yī)學(xué)知識(shí)及醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)有所了解。

2? 案例教學(xué)法聯(lián)合文獻(xiàn)閱讀的教學(xué)模式設(shè)計(jì)

針對(duì)醫(yī)學(xué)信息分析技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)有教學(xué)模式的不足與課程特點(diǎn)，筆者提出了案例教學(xué)法聯(lián)合文獻(xiàn)閱讀相結(jié)合的教學(xué)模式，按“案例-理論-實(shí)踐-文獻(xiàn)閱讀”的過(guò)程展開(kāi)教學(xué)，將案例教學(xué)法和文獻(xiàn)閱讀貫穿在整個(gè)課程教學(xué)中。

2.1? 案例教學(xué)法概念

案例教學(xué)法是指在教師的指導(dǎo)下，將學(xué)科專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域中的相關(guān)問(wèn)題、社會(huì)生活中的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題與學(xué)科領(lǐng)域相關(guān)理論研究相結(jié)合，以實(shí)際案例為依托，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自主研究，并在此過(guò)程中把握學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)、獲取知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)而運(yùn)用理論知識(shí)解決問(wèn)題的能力，提高其創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的教學(xué)方法[5]?？偟膩?lái)說(shuō)，在案例教學(xué)中教師預(yù)先根據(jù)教學(xué)內(nèi)容精心設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備案例，在課堂上使用準(zhǔn)備好的案例，教師和學(xué)生對(duì)案例展開(kāi)討論，在這種開(kāi)放式、互動(dòng)式的過(guò)程中，教師不在是教學(xué)唯一的中心，學(xué)生也參與到教學(xué)中來(lái)，通過(guò)對(duì)案例的討論學(xué)生體會(huì)到數(shù)據(jù)分析的相關(guān)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用，枯燥的理論變得鮮活起來(lái)，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也激勵(lì)著教師為更好的教學(xué)做更充分的? 準(zhǔn)備。

2.2? 案例教學(xué)實(shí)施過(guò)程

針對(duì)該課程各章節(jié)教學(xué)內(nèi)容，教師應(yīng)提前設(shè)計(jì)和教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系的案例。設(shè)計(jì)的案例應(yīng)遵循以下標(biāo)準(zhǔn)：①具有醫(yī)學(xué)背景的數(shù)據(jù)分析應(yīng)用情景;? ?②具有知識(shí)點(diǎn)的典型性和代表性;③具有專(zhuān)業(yè)探討性。案例教學(xué)法展開(kāi)過(guò)程見(jiàn)表1。

下面以聚類(lèi)分析方法為例，詳細(xì)說(shuō)明案例教學(xué)部分的開(kāi)展過(guò)程。聚類(lèi)分析是數(shù)據(jù)分析的主要方法之一，它僅根據(jù)在數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)的描述對(duì)象及其關(guān)系的信息，將數(shù)據(jù)對(duì)象分組。其目標(biāo)是同一個(gè)類(lèi)別的對(duì)象相互之間是相似的或相關(guān)的;而不同類(lèi)別的對(duì)象是不同的或不相關(guān)的。組內(nèi)的相似性越大，組間差別越大，聚類(lèi)就越好[6]。為了讓學(xué)生深入了解聚類(lèi)分析的概念及其應(yīng)用，選擇對(duì)中藥按性味進(jìn)行聚類(lèi)的分析案例，通過(guò)案例教學(xué)法讓學(xué)生掌握相似度的計(jì)算方法，利用SPSS軟件的聚類(lèi)分析對(duì)數(shù)據(jù)集按性味進(jìn)行聚類(lèi)。案例教學(xué)環(huán)節(jié)按如下過(guò)程開(kāi)展。

（1）布置案例

預(yù)先向?qū)W生布置案例，提供案例的數(shù)據(jù)集，針對(duì)案例提出的問(wèn)題，如相似度的計(jì)算方法及適用的數(shù)據(jù)類(lèi)型。案例涉及到的行業(yè)背景知識(shí)，學(xué)生要提前了解。

（2）案例分析

首先教師引導(dǎo)學(xué)生分析案例的數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集有什么特點(diǎn)。此案例的數(shù)據(jù)集的屬性有（中藥名稱(chēng)、辛、甘、苦、酸等），其中辛、甘、苦、酸表示中藥具有的性味，中藥具有多種性味（辛、甘、苦、酸、咸、寒、熱、溫、涼），柴胡的性味（辛、苦、寒），如何數(shù)字化文本表示的性味特征呢？數(shù)據(jù)類(lèi)型是離散還是連續(xù)的？由表2可知藥物的性味值是離散的，所以此處中藥具有的性味可以用1表示，0則表示沒(méi)有。原始數(shù)據(jù)集見(jiàn)表2;數(shù)據(jù)預(yù)處理之后見(jiàn)表3。

其次，教師引導(dǎo)學(xué)生討論相似度的計(jì)算問(wèn)題。聚類(lèi)分析中的相似度計(jì)算方法有很多種，根據(jù)數(shù)據(jù)的描述屬性做相應(yīng)的選擇。由學(xué)生討論此數(shù)據(jù)集相似度的計(jì)算方法。從表3可以看出藥物性味的取值是二元離散的。對(duì)此數(shù)據(jù)集可選用的距離度量是二值離散型屬性的Jaccard系數(shù)法來(lái)計(jì)算兩個(gè)藥物間的相異度。但是二值離散型屬性的Jaccard系數(shù)法計(jì)算相異度又分為對(duì)稱(chēng)的二值離散型屬性和不對(duì)稱(chēng)的二值離散型屬性，二者的計(jì)算方法不同。教師再次讓學(xué)生們討論，表3中的屬性值是對(duì)稱(chēng)的還是非對(duì)稱(chēng)的？這里要用到中藥性味的知識(shí)，中藥的四性五味是有主次之分的，那么表3中的屬性值就是非對(duì)稱(chēng)的，對(duì)非對(duì)稱(chēng)的二值離散型的相似度計(jì)算公式為：

其中表示樣本取值為0而樣本取值為1的二值離散型屬性個(gè)數(shù)，表示樣本取值為1而樣本取值為0的二值離散型屬性個(gè)數(shù)，表示樣本和取值同時(shí)為1的二值離散型屬性個(gè)數(shù)[7]。

讓學(xué)生用Jaccard系數(shù)的方法來(lái)計(jì)算中藥之間的相似度。選用表3的幾味藥物來(lái)計(jì)算，柴胡（101001000），白芍（011101000），薄荷（100000001）。計(jì)算得到d（柴胡，白芍）=0.6，d（柴胡，薄荷）=0.75，d（白芍，薄荷）=1，如果這幾味要進(jìn)行聚類(lèi)，白芍和薄荷的相異度是最大的，在性味上則不能聚為一類(lèi)。

（3）理論回顧

教師和學(xué)生共同將聚類(lèi)分析的方法、距離類(lèi)型、相似度的計(jì)算的知識(shí)點(diǎn)回顧和梳理。

（4）實(shí)踐操作

將此案例作為上機(jī)實(shí)踐作業(yè)，布置給學(xué)生完成。本案例采用SPSS軟件來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。此處選擇的是凝聚法聚類(lèi)，選擇組間距離法與最長(zhǎng)距離法進(jìn)行聚類(lèi)，按5個(gè)類(lèi)別劃分得到了相同的結(jié)果。第一類(lèi)：白芍;第二類(lèi)：薄荷;第三類(lèi)：黨參、金銀花;第四類(lèi)：柴胡、黃芩、菊花;第五類(lèi)：羌活、桂枝、防風(fēng)、荊芥。篇幅原因軟件操作步驟此處不再描述。

（5）撰寫(xiě)報(bào)告

實(shí)踐操作完成之后，要求每個(gè)學(xué)生撰寫(xiě)實(shí)踐報(bào)告，記錄實(shí)踐的完成過(guò)程。實(shí)踐報(bào)告中包括實(shí)踐目的、實(shí)踐內(nèi)容、實(shí)踐步驟、實(shí)踐結(jié)果、實(shí)踐中遇到的問(wèn)題及解決方案。為了讓學(xué)生重視實(shí)踐報(bào)告的撰寫(xiě)，實(shí)踐報(bào)告的完成質(zhì)量，將計(jì)入平時(shí)成績(jī)的考核。

2.3? 文獻(xiàn)閱讀

醫(yī)學(xué)信息分析技術(shù)與應(yīng)用作為醫(yī)學(xué)信息工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課。教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)醫(yī)療數(shù)據(jù)的分析和處理能力。依靠現(xiàn)有教材中涉及到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用以及課堂上教師給出的案例是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，對(duì)于數(shù)據(jù)分析的技術(shù)和工具如何在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮作用，學(xué)生們一時(shí)間還無(wú)法聯(lián)系上。文獻(xiàn)閱讀是一個(gè)系統(tǒng)全面的再學(xué)習(xí)的過(guò)程，要讀懂文獻(xiàn)首先要充分理解教材，這就需要學(xué)生注重消化、理解所學(xué)的知識(shí)[8]。文獻(xiàn)讓學(xué)生了解該學(xué)科學(xué)術(shù)水平、研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)文獻(xiàn)閱讀可以幫助學(xué)生們開(kāi)闊視野、擴(kuò)大知識(shí)面，能盡快的了解到本學(xué)科最新的應(yīng)用及研究狀態(tài)，另外這門(mén)課程是對(duì)大學(xué)三年級(jí)的學(xué)生開(kāi)設(shè)，通過(guò)文獻(xiàn)閱讀，也為今后撰寫(xiě)論文奠定基礎(chǔ)。

2.4? 文獻(xiàn)閱讀的如何實(shí)施

（1）閱讀方式

考慮到大多數(shù)學(xué)生都沒(méi)有文獻(xiàn)閱讀的經(jīng)驗(yàn)，課程的前半學(xué)期，以小組為單位進(jìn)行閱讀，每組4-5名學(xué)生，各組在前半學(xué)期完成1-2篇文獻(xiàn)資料的閱讀，學(xué)生將學(xué)習(xí)如何獲取文獻(xiàn)資源、怎么讀文獻(xiàn)、做閱讀筆記，在小組內(nèi)對(duì)文獻(xiàn)內(nèi)容相互討論;后半學(xué)期，以個(gè)人為單位閱讀文獻(xiàn)，前半學(xué)期的集體閱讀為個(gè)人閱讀積累了經(jīng)驗(yàn)，保證了個(gè)人文獻(xiàn)的順利完成。

（2）閱讀的內(nèi)容

小組閱讀階段由教師統(tǒng)一指定閱讀的主題，在學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)規(guī)則部分時(shí)，教師可以指定閱讀有關(guān)于關(guān)聯(lián)規(guī)則算法的文章，可以選擇R.Agrawal等人寫(xiě)的Apriori算法的文章，Apriori算法是關(guān)聯(lián)規(guī)則非常有代表性的算法。個(gè)人閱讀階段，每人選擇1篇和學(xué)科知識(shí)或?qū)W科應(yīng)用相關(guān)的文獻(xiàn)，如關(guān)聯(lián)規(guī)則分析在中醫(yī)藥數(shù)據(jù)挖掘中的應(yīng)用、聚類(lèi)算法的研究與改進(jìn)、logistic回歸模型及應(yīng)用等，要求每人閱讀的文獻(xiàn)不同，確保每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成這項(xiàng)任務(wù)。

（3）閱讀要求

小組的閱讀方式，按組提交PPT形式的閱讀報(bào)告，并在課堂上對(duì)小組的閱讀情況進(jìn)行匯報(bào)，文獻(xiàn)閱讀報(bào)告中要包括文獻(xiàn)的作者及背景、文獻(xiàn)的基本結(jié)構(gòu)、作者的科研思路、研究的價(jià)值、有什么創(chuàng)新之處、引用了那些文獻(xiàn)、文獻(xiàn)是否有不足。學(xué)生和教師對(duì)小組匯報(bào)提問(wèn)并相互打分。個(gè)人閱讀方式，精讀1篇文獻(xiàn)，提交閱讀筆記，個(gè)人閱讀筆記內(nèi)容和小組報(bào)告相同。

在醫(yī)學(xué)信息分析技術(shù)與應(yīng)用課程的教學(xué)中引入文獻(xiàn)閱讀的教學(xué)方式只是作為初步設(shè)想，之后會(huì)根據(jù)開(kāi)展文獻(xiàn)閱讀的教學(xué)效果結(jié)合課程特點(diǎn)，進(jìn)一步探索在教學(xué)中進(jìn)行文獻(xiàn)閱讀的方式。

3? 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)醫(yī)學(xué)信息分析技術(shù)與應(yīng)用課程開(kāi)展案例教學(xué)法聯(lián)合文獻(xiàn)閱讀的教學(xué)模式，首先需要授課教師熟悉該課程的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生水平，精心準(zhǔn)備教學(xué)案例，設(shè)計(jì)案例教學(xué)的教學(xué)過(guò)程，有效的引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)討論;其次制定相應(yīng)的考核規(guī)則，把學(xué)生在案例教學(xué)和文獻(xiàn)閱讀中的表現(xiàn)記入平時(shí)成績(jī)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自覺(jué)性和主動(dòng)性，最后教學(xué)部門(mén)需要為學(xué)生提供必要的硬件資源和信息資源，確保各項(xiàng)教學(xué)的正常開(kāi)展。

教學(xué)的效果必須經(jīng)過(guò)實(shí)踐的檢驗(yàn)，案例教學(xué)法聯(lián)合文獻(xiàn)閱讀的教學(xué)模式在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中有何優(yōu)勢(shì)，存在什么問(wèn)題，如何改進(jìn)，將是筆者下一步要探索的問(wèn)題。

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