融入計(jì)算思維的醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)的教學(xué)改革實(shí)踐

摘要：醫(yī)學(xué)信息化發(fā)展對(duì)醫(yī)學(xué)院校培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型創(chuàng)新人才提出了更高要求。針對(duì)當(dāng)前醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中存在的問題，提出以培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維的思想和方法解決各種實(shí)際專業(yè)問題的綜合能力為目標(biāo)，從課程目標(biāo)定位、師資優(yōu)化建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容重組、教學(xué)方法創(chuàng)新以及教學(xué)評(píng)價(jià)改革五個(gè)切入點(diǎn)進(jìn)行醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革。實(shí)踐證明，圍繞計(jì)算思維的課程改革，對(duì)全面提升醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)的教學(xué)效果和培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維解決問題的能力有顯著成效。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維;醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī);教學(xué)改革;能力培養(yǎng);混合式教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）19-0148-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（ OSID）：

1 引言

醫(yī)學(xué)信息化朝著智慧醫(yī)療的方向發(fā)展，智慧醫(yī)療需要新一代醫(yī)學(xué)復(fù)合型創(chuàng)新人才，尤其對(duì)計(jì)算機(jī)能力提出更高的要求。作為醫(yī)學(xué)院校計(jì)算機(jī)教育的一門通識(shí)課，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)經(jīng)歷了“技一能一思維”轉(zhuǎn)變的三次重大改革[1]，在2015年11月教育部發(fā)布的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》更明確了計(jì)算思維能力的培養(yǎng)將成為今后計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的新常態(tài)[2]。因此，融人計(jì)算思維的教學(xué)改革是計(jì)算機(jī)教學(xué)對(duì)課程內(nèi)容的知識(shí)深度和廣度延伸的必然選擇。計(jì)算思維是一種思維習(xí)慣的形成和思維模式的訓(xùn)練，混合式教學(xué)結(jié)合了課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，有利于計(jì)算思維融入學(xué)生的能力結(jié)構(gòu)，建立問題的求解意識(shí)。

2 醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)現(xiàn)狀剖析

醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)以軟件應(yīng)用為主，教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)需求脫軌，與計(jì)算思維契合度較低。首先，計(jì)算思維的形成需要一個(gè)迭代更新的過程。醫(yī)學(xué)院校以專業(yè)課學(xué)習(xí)為主，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)處在課時(shí)被壓縮和課程被邊緣化的兩難局面，既不能展示計(jì)算機(jī)在醫(yī)學(xué)的前沿應(yīng)用，也不能體現(xiàn)醫(yī)學(xué)對(duì)計(jì)算思維的需求。其次，“以證代考”的考核模式導(dǎo)致了“重操作，輕思維”的程序化教學(xué)，忽視問題求解，學(xué)生的知識(shí)碎片和技能孤島[3]停留在解決單個(gè)問題的應(yīng)用層面，缺乏知識(shí)遷移能力。再次，強(qiáng)調(diào)程序設(shè)計(jì)語言的學(xué)習(xí)，面向醫(yī)學(xué)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)不應(yīng)拘泥于編程技術(shù)細(xì)節(jié)[4]。醫(yī)學(xué)生只需了解算法能夠?qū)崿F(xiàn)和解決什么問題，重點(diǎn)應(yīng)放在問題的抽象和描述，算法和程序的實(shí)現(xiàn)交給計(jì)算機(jī)專業(yè)人員。最后，受傳統(tǒng)教學(xué)限制，計(jì)算思維教學(xué)尚未達(dá)到有意識(shí)地設(shè)計(jì)和顯性教學(xué)層面[5]，計(jì)算思維的培養(yǎng)取決于教師自身固有的思維模式。

3 計(jì)算思維及其重要性

圖靈獎(jiǎng)科學(xué)家艾茲格·迪杰斯特拉認(rèn)為工具影響著我們的思維方式和思維能力。簡單而言，計(jì)算思維是一種解決問題的方法，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行信息抽象并利用工具實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換的一種思維方式，有助于培養(yǎng)學(xué)生思維創(chuàng)造和知識(shí)遷移的能力，是新時(shí)代醫(yī)學(xué)生所必備的素質(zhì)和技能[6]。

計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象和自動(dòng)化，周以真教授認(rèn)為就是把一個(gè)困難的問題簡化為如何求解的約簡、轉(zhuǎn)化、仿真、分解和自動(dòng)化等方法[7]。在醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)中融人計(jì)算思維，將知識(shí)的本質(zhì)屬性和軟件的操作屬性提煉和抽象出來，目的是培養(yǎng)學(xué)生具備像“讀、寫、算”三大普適技能一樣的計(jì)算思維能力，幫助學(xué)生在思考分析和解決問題的過程中建立一種解決問題的高效思維方式。

4 融入計(jì)算思維的醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)改革實(shí)踐

4.1 重新定位課程目標(biāo)，體現(xiàn)核心價(jià)值

醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)要從主觀的角度重視計(jì)算思維，完成從“軟件應(yīng)用技能”向“計(jì)算思維能力”培養(yǎng)目標(biāo)的轉(zhuǎn)變。面向教育部提出的四個(gè)能力建設(shè)目標(biāo)，醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)的核心價(jià)值在于培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的思維和知識(shí)層面的雙向聯(lián)動(dòng)，著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)問題抽象和分解的能力，對(duì)數(shù)據(jù)組織和分析的能力，歸納和遷移問題的處理方法以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)技術(shù)與醫(yī)學(xué)專業(yè)的交叉融合，使醫(yī)學(xué)生對(duì)計(jì)算思維有更深刻的理解，具備運(yùn)用計(jì)算思維解決醫(yī)學(xué)問題的知識(shí)遷移能力[8]。

4.2 以計(jì)算思維為導(dǎo)向，建設(shè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)

教師自身的教學(xué)理念和改革態(tài)度直接影響融人計(jì)算思維的醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革的成功，教師計(jì)算思維能力的提升是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的先決條件。在學(xué)校管理層面，通過制定師資建設(shè)和管理制度，為教師創(chuàng)造交流經(jīng)驗(yàn)的平臺(tái)，定期組織教師校外出培訓(xùn)開拓視野;在教師教學(xué)層面，計(jì)算機(jī)教師主動(dòng)加強(qiáng)與醫(yī)學(xué)專業(yè)教師之間的交流互動(dòng)，重新梳理課程內(nèi)容形成與醫(yī)學(xué)專業(yè)的交叉融合，提升自身對(duì)問題概念的抽象化到分析解決問題實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的思維能力，對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維培養(yǎng)從自發(fā)和隨意的無意識(shí)培養(yǎng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸庾R(shí)培養(yǎng)。

4.3 重組教學(xué)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目醫(yī)學(xué)主題化

基于醫(yī)學(xué)背景，通過梳理和挖掘富含計(jì)算思維的知識(shí)點(diǎn)，重組教學(xué)內(nèi)容，將學(xué)生已有的知識(shí)碎片和技能孤島進(jìn)行串聯(lián)。在課程起始章節(jié)增加計(jì)算機(jī)文化與計(jì)算思維，讓學(xué)生對(duì)計(jì)算思維有初步認(rèn)識(shí);結(jié)合計(jì)算機(jī)新技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的前沿應(yīng)用，比如新型冠狀病毒2019-nCov的全組基因測(cè)序，疫情下互聯(lián)網(wǎng)+遠(yuǎn)程診斷的去人員接觸化等實(shí)例，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;改良Office教學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)滲透抽象、建模、遞歸與迭代、計(jì)算與邏輯、自動(dòng)化思維等。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的知識(shí)主題化和醫(yī)學(xué)案例化。注重思維層面引導(dǎo)與內(nèi)容層面提煉的雙向互動(dòng)，讓學(xué)生有代人感。以Access創(chuàng)設(shè)醫(yī)院電子病案系統(tǒng)為例，一方面讓學(xué)生對(duì)病人住院流程有完整的專業(yè)認(rèn)知，體會(huì)從客觀世界的病人到計(jì)算機(jī)世界實(shí)體的抽象與映射;另一方面，幫助學(xué)生形成從問題的產(chǎn)生、抽象建模、算法設(shè)計(jì)到仿真解決的整個(gè)系統(tǒng)化問題求解思路，促進(jìn)醫(yī)學(xué)生的計(jì)算思維和解決問題能力的培養(yǎng)，以適應(yīng)醫(yī)學(xué)信息化發(fā)展的需要。

4.4 基于混合式教學(xué)方式，深度融合計(jì)算思維

計(jì)算思維的形成需要持續(xù)的學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)化，利用Moodle線上資源突破課堂束縛，實(shí)施混合式教學(xué)。吸收“秋葉Office”專業(yè)培訓(xùn)優(yōu)點(diǎn)，將計(jì)算思維融人醫(yī)學(xué)案例，系列化地分解為短小精煉的知識(shí)單元并制作成H5P交互式課件，通過前導(dǎo)內(nèi)容發(fā)現(xiàn)和抽象問題，課中驗(yàn)證分解和討論答疑，課后仿真訓(xùn)練鞏固所學(xué)，促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維的方法對(duì)問題進(jìn)行自主探究，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂。首先，網(wǎng)絡(luò)資源有效解決了紙質(zhì)教材的資源固化問題。利用Moodle推送計(jì)算機(jī)技術(shù)在醫(yī)學(xué)的前沿應(yīng)用，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)的熱愛。其次，混合式教學(xué)能夠滿足不同層次的個(gè)性化學(xué)習(xí)。利用“知識(shí)立體化、工具多元化”的網(wǎng)絡(luò)資源建構(gòu)1+X的計(jì)算機(jī)知識(shí)體系，提供數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與算法和信息安全模塊等實(shí)用內(nèi)容，采用游戲闖關(guān)式的進(jìn)度控制，有效利用Moodle私人文件區(qū)存儲(chǔ)個(gè)人學(xué)習(xí)成果，對(duì)學(xué)生進(jìn)行計(jì)算思維的可持續(xù)性培養(yǎng)。最后，通過建立持續(xù)性教學(xué)改進(jìn)機(jī)制，利用Moodle反饋功能，收集教學(xué)意見及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。

4.5 改革考核方式，重視過程性評(píng)價(jià)

為培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維做出正確的引導(dǎo)，讓學(xué)生關(guān)注學(xué)習(xí)的每個(gè)過程，摒棄過去“一考定成績”的考核標(biāo)準(zhǔn)，建立起總評(píng)=考證成績（60%）+問題討論（10%）+線上作業(yè)（15%）+小組實(shí)驗(yàn)（15%）的多元評(píng)價(jià)體系，突出過程性評(píng)價(jià)。既要重視知識(shí)的考核，更要側(cè)重計(jì)算思維和知識(shí)遷移應(yīng)用能力的考核。通過及時(shí)反饋在線作業(yè)的成績，幫助學(xué)生了解自身學(xué)習(xí)情況，既提高了學(xué)生的黏著度，又形成了良好的學(xué)習(xí)氛圍。其次，通過以賽促學(xué)，組織學(xué)生參加校內(nèi)外的信息化大賽，在競(jìng)賽中培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和創(chuàng)新能力。

5 改革實(shí)施效果分析

以惠州衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院為試點(diǎn)，經(jīng)過兩年的教學(xué)實(shí)踐，利用Python+ Matplotlib +Pandas對(duì)Moodle平臺(tái)數(shù)據(jù)從學(xué)生參與度、時(shí)間持續(xù)度和作業(yè)完成度三個(gè)維度進(jìn)行分析，結(jié)果顯示融人計(jì)算思維的醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)混合式教學(xué)改革初具成效。課堂教學(xué)方面，學(xué)生參與問題討論度和在線作業(yè)完成率有所提升;考證成績方面，實(shí)施教學(xué)改革的護(hù)理班級(jí)在通過率和平均分兩個(gè)維度上都比其他平行班要高出10%;參賽得獎(jiǎng)方面，隨心輸液架、家庭長者短期照護(hù)服務(wù)平臺(tái)等項(xiàng)目在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中取得佳績。能力提升方面，為學(xué)院培養(yǎng)了一批服務(wù)于人機(jī)考試的技術(shù)力量。

6 結(jié)束語

融人計(jì)算思維培養(yǎng)為目標(biāo)的醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)改革，體現(xiàn)了醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)課程存在的內(nèi)涵和價(jià)值，符合醫(yī)學(xué)信息化對(duì)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技能人才的實(shí)際需求;融人計(jì)算思維的醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)以重新定位目標(biāo)、優(yōu)化師資建設(shè)，重組教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)手段以及改革考核方式五個(gè)切人點(diǎn)展開改革探索，實(shí)踐證明融人計(jì)算思維能夠在強(qiáng)化計(jì)算機(jī)技能應(yīng)用的基礎(chǔ)上鍛煉學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維自主解決專業(yè)問題的能力?？偠灾?，醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)改革仍在路上，我們將繼續(xù)探索。

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【通聯(lián)編輯：王力】

收稿日期：2020-02-26

基金項(xiàng)目：廣東省職業(yè)技術(shù)教育學(xué)會(huì)第三屆理事會(huì)科研規(guī)劃項(xiàng)目2019-2020年度課題項(xiàng)目“混合式教學(xué)背景下醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)與計(jì)算思維的深度融合研究”（編號(hào)：201907Y84）;廣東省高職教育醫(yī)藥衛(wèi)生類專業(yè)教指委2019年度教育教學(xué)改革課題“混合式教學(xué)在醫(yī)學(xué)院校計(jì)算機(jī)課程的實(shí)踐研究”（編號(hào)：2019LX069）。

作者簡介：陳嘉發(fā)（1985-），男，廣東省惠州人，信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理師，工程碩士，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息化教學(xué)。