醫(yī)學(xué)專業(yè)留學(xué)生的計(jì)算思維能力培養(yǎng)

劉冬冬 景斌 翁大偉 武博 周震 楊爽 趙相坤 張楠

0 引言

當(dāng)今中國以“一帶一路”建設(shè)為重點(diǎn)，教育對(duì)外開放是深化沿線國家共同發(fā)展的重要橋梁[1]。為此，首都醫(yī)科大學(xué)積極面向沿線國家招收臨床專業(yè)留學(xué)生。新醫(yī)科發(fā)展要求學(xué)生不僅學(xué)好醫(yī)學(xué)知識(shí)，同時(shí)能將先進(jìn)的計(jì)算科學(xué)技術(shù)和思維應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域[2]。在這種時(shí)代和國家戰(zhàn)略下，醫(yī)學(xué)留學(xué)生教育面臨前所未有的挑戰(zhàn)。首先，大部分生源國希望借由我國的教育資源快速推進(jìn)其醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)，使得留學(xué)生對(duì)非醫(yī)學(xué)課程重視不足，如何激發(fā)學(xué)生對(duì)工科課程的學(xué)習(xí)積極性，是提高醫(yī)工融合人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵。其次，我校留學(xué)生多來自泰國、印度、巴基斯坦等地，各地基礎(chǔ)教育水平差異顯著，如何在有限的課時(shí)內(nèi)使學(xué)生充分理解和掌握計(jì)算思維，是教學(xué)中的難題。本文將PDCA(Plan-Do-Check-Act)循環(huán)法引入教學(xué)改革研究，探索科學(xué)的醫(yī)工融合教學(xué)模式[3]。以培養(yǎng)具備信息技術(shù)實(shí)踐和計(jì)算思維能力的復(fù)合型國際化人才為目標(biāo)，為新醫(yī)科教育體系改革提供參考價(jià)值。

1 教學(xué)模式改革的計(jì)劃階段(P)

首先根據(jù)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)，對(duì)學(xué)生的信息素養(yǎng)展開問卷調(diào)查。通過Korkmaz計(jì)算思維量表，從創(chuàng)造性思維、協(xié)作思維等五方面綜合評(píng)價(jià)學(xué)生計(jì)算思維能力[4]。教師從任務(wù)分析、任務(wù)抽象與轉(zhuǎn)化、評(píng)估與概括三方面評(píng)估學(xué)生計(jì)算思維應(yīng)用能力[5]。調(diào)查結(jié)果表明學(xué)生缺乏醫(yī)工融合概念且課程興趣低迷，不能利用計(jì)算思維拆解和規(guī)劃任務(wù)。因此制定相應(yīng)的改進(jìn)策略：(1) 在理論教學(xué)中將基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識(shí)與學(xué)科特色整合，以豐富的教學(xué)手段激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；(2) 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中以臨床實(shí)例為基礎(chǔ),引導(dǎo)學(xué)生自主提出、分析和解決問題，增強(qiáng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。

2 教學(xué)模式改革的實(shí)施階段(D)

2.1 將學(xué)科特色融入教學(xué)內(nèi)容

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)以工程科學(xué)的原理與技術(shù)解決醫(yī)學(xué)問題，具備較強(qiáng)的信息技術(shù)能力和醫(yī)學(xué)科研經(jīng)驗(yàn)[6]，在課程中能夠生動(dòng)闡述計(jì)算機(jī)及計(jì)算思維對(duì)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展與科研創(chuàng)新的作用。如介紹信息與編碼時(shí)，引入醫(yī)療大數(shù)據(jù)、電子病歷等前沿臨床科研實(shí)例，從專業(yè)應(yīng)用角度講解如何將現(xiàn)實(shí)世界的信息轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；通過“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”在應(yīng)對(duì)疫情方面的顯著作用，講授計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成和工作機(jī)制等，如圖1所示。在教學(xué)方法上，結(jié)合線下與線上學(xué)習(xí)。課堂以教師講解為中心易于學(xué)生在有限的課時(shí)內(nèi)系統(tǒng)地掌握課程內(nèi)容和相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)。線上教學(xué)可提供重點(diǎn)內(nèi)容視頻、拓展學(xué)習(xí)資源以及答疑和交流。

圖1 留學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程結(jié)構(gòu)

2.2 將臨床實(shí)例引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中以臨床實(shí)例為基礎(chǔ)，遵循了解—分析—解決問題的思路設(shè)計(jì)案例，引導(dǎo)學(xué)生通過討論、調(diào)研及合作等手段主動(dòng)學(xué)習(xí)[7]。例如利用影像診斷腫塊等級(jí)，要先了解臨床背景知識(shí)，將問題拆分為腫塊定位、分割和評(píng)估三步，這是計(jì)算思維的體現(xiàn)。在實(shí)操中需靈活運(yùn)用學(xué)到的圖像基本知識(shí)、基本技巧和工具。通過探索隱含在問題背后的科學(xué)知識(shí)，形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。

3 教學(xué)模式改革效果的檢查階段(C)

教學(xué)考核是評(píng)估教學(xué)效果的一種手段?；诙嘣己朔椒ǎ瑢?duì)同一教師2017(47人)、2019級(jí)(43人)教學(xué)班的過程性與操作性考核成績(jī)進(jìn)行量化對(duì)比，發(fā)現(xiàn)隨著教學(xué)改革的推進(jìn)，后者更好地接受了醫(yī)工融合的計(jì)算思維培養(yǎng)，其各項(xiàng)評(píng)分均顯著提升(雙樣本t檢驗(yàn)，P<0.001)，見表1。對(duì)2019級(jí)學(xué)生教學(xué)前、后CTS量表的評(píng)分分析發(fā)現(xiàn)，新培養(yǎng)模式下學(xué)生的計(jì)算思維能力在5個(gè)維度上均有不同程度的顯著提升(配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，P<0.001)，見圖2。

表1 計(jì)算思維應(yīng)用能力評(píng)價(jià)

圖2 計(jì)算思維量表得分對(duì)比

4 教學(xué)模式改革的處理階段(A)

該階段總結(jié)改革過程，為新問題制定新方案。學(xué)期末經(jīng)與2019級(jí)學(xué)生討論和認(rèn)真分析期末成績(jī)的整體分布，上述教學(xué)方案達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，能夠引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣并明確醫(yī)工融合的必要性，解決問題時(shí)能合理運(yùn)用計(jì)算思維。但發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生在課上獲取知識(shí)的進(jìn)度較慢；語言障礙會(huì)導(dǎo)致學(xué)生不能很好地參與課堂活動(dòng)。讓學(xué)生帶著問題聽課是最高效的學(xué)習(xí)方法[8]，因此下個(gè)PDCA周期可嘗試在線布置預(yù)習(xí)任務(wù)。對(duì)于英語較差的同學(xué)，采用幫扶式教學(xué)進(jìn)行正面引導(dǎo)，提高其學(xué)習(xí)的興趣和自信[9]。

5 小結(jié)

新醫(yī)科時(shí)代注重醫(yī)工融合，彰顯生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)在高等醫(yī)學(xué)教育中的重要作用。在“一帶一路”時(shí)代背景下，留學(xué)生教育已經(jīng)成為高校本科教育的重要組成部分，面對(duì)未來更多國家的來華學(xué)生，既會(huì)面臨新問題也會(huì)得到新機(jī)遇，不斷積極探索發(fā)現(xiàn)、解決問題，提高留學(xué)生教學(xué)質(zhì)量，對(duì)高等院校教育改革和加強(qiáng)國際化交流合作具有重要意義。