SPOC+FCM教學(xué)模式在高級醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐

李麗霞，郜艷暉，周舒冬，葉小華，張 敏，黎玉婷，龔雅潔 (廣東藥科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院流行病與衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)系， 廣州 50006； 暨南大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與公共衛(wèi)生學(xué)院醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)教研室)

隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新興信息技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，各行各業(yè)產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)前所未有的爆發(fā)式增長態(tài)勢。我國相繼出臺《推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動指導(dǎo)意見》和《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》，促進(jìn)健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)的應(yīng)用與發(fā)展已被納入國家發(fā)展戰(zhàn)略。醫(yī)療領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)具有海量、多層次、多類型、不完全、有噪聲、高維度、分析處理復(fù)雜的特點(diǎn)[1]，如何對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)化處理并轉(zhuǎn)化為有價值的信息成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。大數(shù)據(jù)應(yīng)用的廣泛需求對公共衛(wèi)生專業(yè)研究生的數(shù)據(jù)分析能力提出了更高層次的要求，如何在大數(shù)據(jù)時代背景下培養(yǎng)符合社會需求的公共衛(wèi)生專業(yè)高素質(zhì)人才面臨新的挑戰(zhàn)。

高級醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)是我校公共衛(wèi)生和預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)研究生開設(shè)的專業(yè)必修課，主要講授常用的多元統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，是對數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次分析的有效工具。通過該課程的學(xué)習(xí)，研究生培養(yǎng)大數(shù)據(jù)思維、大數(shù)據(jù)收集、選擇、集成和清洗、大數(shù)據(jù)挖掘等特色技能，提高數(shù)據(jù)分析、挖掘的專業(yè)技術(shù)能力和解決實(shí)際問題的能力，為今后從事科學(xué)研究奠定統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)。隨著大數(shù)據(jù)時代到來，數(shù)據(jù)的獲取方式、分析方法以及分析工具都發(fā)生巨大的變化，對教學(xué)帶來巨大的沖擊。教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及研究生科研能力培養(yǎng)方面急需改進(jìn)和完善，培養(yǎng)理論和實(shí)踐兼?zhèn)涞膭?chuàng)新型、復(fù)合型專業(yè)人才已迫在眉睫。

研究生在學(xué)習(xí)階段接觸并處理真正大數(shù)據(jù)的實(shí)踐機(jī)會不多，難以對數(shù)據(jù)量龐大、內(nèi)容繁雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，難以挖掘大數(shù)據(jù)所隱藏的豐富的、有價值的信息。數(shù)據(jù)挖掘方法的學(xué)習(xí)需要一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，如方法不當(dāng)，學(xué)生會感到課程內(nèi)容復(fù)雜，難以理解，無法保持課堂注意力，對知識點(diǎn)一知半解，進(jìn)而影響教學(xué)效果[2-4]。目前學(xué)生普遍存在的問題是：面對大數(shù)據(jù)時茫然不知所措，不知從何下手，不能用所學(xué)知識對數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的分析。大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要學(xué)生親自實(shí)踐，如何為學(xué)生提供大數(shù)據(jù)平臺，使學(xué)生切實(shí)體會到學(xué)以致用是掌握數(shù)據(jù)挖掘方法至關(guān)重要的環(huán)節(jié)；如何利用新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺，應(yīng)用先進(jìn)的教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)是目前該課程改革迫切需要解決的問題。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)依托大型公共數(shù)據(jù)平臺，從課程特點(diǎn)及學(xué)生需求出發(fā)，將SPOC+FCM混合式教學(xué)模式引入高級醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)課程教學(xué)中，促進(jìn)學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀念，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，致力于培養(yǎng)研究生大數(shù)據(jù)分析、挖掘的專業(yè)技術(shù)能力和創(chuàng)新能力，為提高教學(xué)質(zhì)量提供新的思路和方法。

1 基于大型公共數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建教學(xué)案例庫，搭建大數(shù)據(jù)分析實(shí)戰(zhàn)平臺

近年來，國際上涌現(xiàn)出很多大數(shù)據(jù)項(xiàng)目，如美國國家健康與營養(yǎng)調(diào)查(national health nutrition examination survey，NHANES)[5]；美國疾病控制與預(yù)防中心(centers for disease control and prevention，CDC)于1984年建立的行為風(fēng)險因素監(jiān)測系統(tǒng)(behavioral risk factor surveillance system，BRFSS)[6]。目前國內(nèi)也建立了多個健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)體系，例如：中國老年健康影響因素跟蹤調(diào)查(Chinese longitudinal healthy longevity survey，CLHLS)是全球規(guī)模最大的高齡、百歲老人隊(duì)列[7]；中國健康與養(yǎng)老追蹤調(diào)查(China health and retirement longitudinal study，CHARLS)數(shù)據(jù)庫[8]；中國慢性病前瞻性研究(China kadoorie biobank，CKB)隊(duì)列等[9]。共享數(shù)據(jù)庫蘊(yùn)含豐富的醫(yī)學(xué)和公共衛(wèi)生科研信息，數(shù)據(jù)可挖掘性強(qiáng)、知識發(fā)現(xiàn)度大；而且數(shù)據(jù)源多、樣本量大、變量維度高且類型復(fù)雜，對數(shù)據(jù)管理、分析策略和統(tǒng)計(jì)方法都有較強(qiáng)的挑戰(zhàn)。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)充分利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源提供的公共數(shù)據(jù)庫平臺及科研中積累的數(shù)據(jù)，構(gòu)建教學(xué)案例庫，搭建大數(shù)據(jù)分析實(shí)戰(zhàn)平臺。這些低成本、高價值的共享數(shù)據(jù)為多元統(tǒng)計(jì)教學(xué)提供了寶貴而豐富的教學(xué)資源，為學(xué)生提供了接觸并處理真正大數(shù)據(jù)的實(shí)踐機(jī)會，為研究生進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇、清洗、數(shù)據(jù)挖掘?qū)嵺`活動提供了豐富的數(shù)據(jù)資源，對于培養(yǎng)研究生數(shù)據(jù)分析、挖掘的綜合能力，培養(yǎng)理論和實(shí)踐兼?zhèn)涞膭?chuàng)新型、復(fù)合型公共衛(wèi)生專業(yè)人才提供了途徑。

2 實(shí)施SPOC+FCM混合式教學(xué)模式，調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，提高教學(xué)質(zhì)量

小規(guī)模限制性在線課程(small private online course，SPOC)是從單一的在線教育到在線教育與線下課堂教學(xué)相結(jié)合的一種混合式教學(xué)模式，既融合了MOOC的優(yōu)點(diǎn)，又彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教育的不足，擴(kuò)大了課堂知識容量，能夠有效地提高教學(xué)效果，增強(qiáng)師生互動的積極性，比傳統(tǒng)的教學(xué)模式更靈活、更有效率、更有針對性[10,11]。翻轉(zhuǎn)課堂(flipped classroom，F(xiàn)CM)將傳統(tǒng)課堂中知識的傳授轉(zhuǎn)移到課前完成，而原先課后完成的作業(yè)和討論等知識內(nèi)化則轉(zhuǎn)移至課堂中進(jìn)行。FCM打破傳統(tǒng)的課堂講授、課后作業(yè)的教學(xué)模式，重新分配課堂內(nèi)外時間，課堂時間用來啟發(fā)討論，或者進(jìn)行知識應(yīng)用和檢測，是一種以學(xué)生為主的教學(xué)模式，增強(qiáng)了學(xué)生完成學(xué)習(xí)的主動性和參與性[12]。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式創(chuàng)建了以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境，教師不再是知識的傳授者，而是學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者；學(xué)生則不再是被動的聽課者，而是學(xué)習(xí)的主體。教學(xué)團(tuán)隊(duì)采用SPOC+FCM教學(xué)模式，二者有效結(jié)合極大提高學(xué)生自我學(xué)習(xí)的能力，變淺度學(xué)習(xí)為深度學(xué)習(xí)，有效地提高學(xué)習(xí)效率。

基于大型公共數(shù)據(jù)的SPOC+FCM教學(xué)模式設(shè)計(jì)包括線上和線下學(xué)習(xí)兩個階段，兩個階段對應(yīng)不同的任務(wù)。線上學(xué)習(xí)以學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)為主；線下學(xué)習(xí)階段，學(xué)生和教師面對面互動教學(xué)。教師在教學(xué)中需對課程的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。

2.1 基于大型公共數(shù)據(jù)的SPOC+FCM教學(xué)模式線上課程設(shè)計(jì)

課前，教師根據(jù)教學(xué)任務(wù)發(fā)布課程信息，將課程簡介、教學(xué)大綱、教學(xué)進(jìn)程等進(jìn)行上傳，公布學(xué)習(xí)目標(biāo)和任務(wù)，教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)，方便學(xué)生對課程有總體了解。課程開始時，主講教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容將學(xué)生分為若干學(xué)習(xí)小組。學(xué)生分工完成相關(guān)數(shù)據(jù)庫的清洗與整理、統(tǒng)計(jì)軟件和相關(guān)視頻的學(xué)習(xí)、文獻(xiàn)閱讀、PPT制作和知識點(diǎn)講解等任務(wù)，學(xué)習(xí)協(xié)作解決問題。

2.1.1 數(shù)據(jù)的提取、清洗和集成 課前，教師依托教學(xué)平臺介紹公共數(shù)據(jù)庫的基本結(jié)構(gòu)、變量類型等信息，發(fā)布具體的大數(shù)據(jù)案例，布置學(xué)生清洗、整理、變換數(shù)據(jù)，增加課堂教學(xué)的實(shí)踐性，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，提高其課堂的參與度與積極性，將學(xué)生置于真實(shí)的數(shù)據(jù)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)培養(yǎng)，強(qiáng)化學(xué)生大數(shù)據(jù)意識。

2.1.2 統(tǒng)計(jì)軟件的自主學(xué)習(xí) 數(shù)據(jù)挖掘方法的學(xué)習(xí)離不開實(shí)踐，在學(xué)習(xí)過程中強(qiáng)化統(tǒng)計(jì)軟件的應(yīng)用。學(xué)生熟練使用SAS、R等軟件分析數(shù)據(jù)對理論知識的理解和掌握起到畫龍點(diǎn)睛的作用。借助公共數(shù)據(jù)庫平臺提供數(shù)據(jù)分析的實(shí)際案例，每個學(xué)習(xí)小組利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源查找相關(guān)文獻(xiàn)，討論交流相關(guān)統(tǒng)計(jì)方法如何在軟件中實(shí)現(xiàn)。在此過程中，教師培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考能力以及較強(qiáng)的解決實(shí)際問題及運(yùn)用統(tǒng)計(jì)軟件分析數(shù)據(jù)的能力。

2.1.3 高質(zhì)量SCI文獻(xiàn)閱讀 學(xué)生將課程中所學(xué)的統(tǒng)計(jì)學(xué)理論和方法活學(xué)活用到本專業(yè)研究領(lǐng)域，檢索采用課堂所學(xué)的數(shù)據(jù)挖掘方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的的高質(zhì)量SCI論文1-2篇，結(jié)合科研數(shù)據(jù)的專業(yè)背景，從論文的研究目的，研究設(shè)計(jì)、研究對象的選擇，統(tǒng)計(jì)方法的應(yīng)用，統(tǒng)計(jì)軟件的實(shí)現(xiàn)，研究結(jié)論等各個環(huán)節(jié)對論文進(jìn)行評閱，探究數(shù)據(jù)特征，判斷是否需要調(diào)整數(shù)據(jù)分析策略，從錯誤中學(xué)習(xí)，從正確中提高，加深對數(shù)據(jù)挖掘方法的學(xué)習(xí)。

2.2 基于大型公共數(shù)據(jù)的SPOC+FCM教學(xué)模式線下課程設(shè)計(jì)

課堂教學(xué)是學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)的延伸，是更深入的教學(xué)活動，通過教師和學(xué)生的互動，協(xié)助學(xué)生完成知識的深入和內(nèi)化。各學(xué)習(xí)小組在共同備課和分工演講過程中，既鍛煉了口頭表達(dá)能力，也培養(yǎng)了學(xué)生人際協(xié)調(diào)與團(tuán)隊(duì)合作能力。

2.2.1 教師梳理、總結(jié)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教師講授多元統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的基本理論知識，重點(diǎn)講授解決問題的思路和方法，根據(jù)各學(xué)習(xí)小組學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，圍繞理論方法的應(yīng)用和疑難知識點(diǎn)進(jìn)行針對性解答，并對課堂知識進(jìn)行系統(tǒng)化梳理和總結(jié)。

2.2.2 多元統(tǒng)計(jì)學(xué)方法在SAS、R統(tǒng)計(jì)軟件中的實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)分析實(shí)踐對醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生將來從事科研活動有著重要的實(shí)際意義。各學(xué)習(xí)小組對理論知識點(diǎn)進(jìn)行整體框架的回顧，通過具體的大數(shù)據(jù)案例展示多元統(tǒng)計(jì)方法如何在R、SAS等統(tǒng)計(jì)軟件中實(shí)現(xiàn)，并對結(jié)果進(jìn)行解釋和分析。教師對學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中提出的問題進(jìn)行答疑解惑。

2.2.3 高質(zhì)量SCI文獻(xiàn)評閱 在本環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)小組成員制作PPT并上臺主講，介紹所查閱SCI論文的研究目的、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、分析方法、統(tǒng)計(jì)軟件的具體實(shí)現(xiàn)過程以及論文的結(jié)果，闡述多元統(tǒng)計(jì)分析方法在實(shí)際科學(xué)研究中的應(yīng)用條件，同時還原論文的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在評閱過程中學(xué)習(xí)優(yōu)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)不足，將知識轉(zhuǎn)換為能力，面對需要解決的實(shí)際問題，思考使用哪種數(shù)據(jù)挖掘方法最佳。學(xué)生由被動聽課轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃铀伎既绾谓鉀Q問題，通過實(shí)踐來鞏固所學(xué)知識，切實(shí)體會在實(shí)際科研中統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的實(shí)際應(yīng)用。

在整個教學(xué)過程中，教師根據(jù)學(xué)生匯報的質(zhì)量以及解決具體問題的能力進(jìn)行綜合點(diǎn)評，引導(dǎo)各學(xué)習(xí)小組之間進(jìn)行互相提問，組織學(xué)生在課堂內(nèi)協(xié)作學(xué)習(xí)、交流和探討。線下教學(xué)中，教師是教學(xué)活動的設(shè)計(jì)者、組織者、引導(dǎo)者、促進(jìn)者。這對教師提出更高的要求。

3 教學(xué)評價

有效的課堂教學(xué)需要有完整的評價體系。為了全面體現(xiàn)基于大型公共數(shù)據(jù)的SPOC+FCM教學(xué)模式的教學(xué)效果，學(xué)生的考核采用過程性評價。學(xué)習(xí)過程中的各個環(huán)節(jié)都納入評價體系。教師通過學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上統(tǒng)計(jì)軟件知識點(diǎn)講授情況、文獻(xiàn)評閱時PPT報告的表現(xiàn)、口頭演講情況、課堂討論情況等方面，綜合考查學(xué)生對知識的掌握程度。同時，教師還關(guān)注研究生科研創(chuàng)新思維和科研成果的文字表達(dá)能力，課程結(jié)束時要求學(xué)生撰寫統(tǒng)計(jì)研究報告。依托大數(shù)據(jù)案例庫，學(xué)生結(jié)合自己的興趣，提出想法，將數(shù)據(jù)挖掘方法應(yīng)用到自己的研究中。教師可從設(shè)計(jì)方案選擇的合理性、統(tǒng)計(jì)分析方法選擇的正確性和科研結(jié)果的規(guī)范表達(dá)三方面考查研究生解決實(shí)際問題的能力，為其今后在科學(xué)研究中正確分析數(shù)據(jù)以及科研論文寫作水平的提升奠定基礎(chǔ)。

4 思政元素融于教學(xué)

教學(xué)團(tuán)隊(duì)在教學(xué)改革中注重知識教育和思政建設(shè)相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生具有正確的人生觀、價值觀、世界觀，培養(yǎng)學(xué)生為人群健康服務(wù)的責(zé)任感和使命感，在教學(xué)實(shí)踐的各個環(huán)節(jié)融入思政，實(shí)現(xiàn)立德樹人，潤物無聲。

根據(jù)研究目的選取、清洗數(shù)據(jù)時，教師堅(jiān)持規(guī)范數(shù)據(jù)采集，保證統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的真實(shí)可信，增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任意識，培養(yǎng)學(xué)生尊重數(shù)據(jù)和求真務(wù)實(shí)的素養(yǎng)，提醒學(xué)生在開展與統(tǒng)計(jì)相關(guān)的工作時，一定要認(rèn)真負(fù)責(zé)，誠實(shí)守信，堅(jiān)持實(shí)事求是的科學(xué)精神；在統(tǒng)計(jì)軟件自主學(xué)習(xí)時，鍛煉其獨(dú)立思考能力，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和解決實(shí)際問題的能力；在團(tuán)隊(duì)共同備課和分工演講過程中，鍛煉研究生的口頭表達(dá)能力，培養(yǎng)學(xué)生人際協(xié)調(diào)與團(tuán)隊(duì)合作能力；文獻(xiàn)評閱環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)學(xué)生由被動接受向主動探索轉(zhuǎn)變，將知識轉(zhuǎn)換為能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力；撰寫統(tǒng)計(jì)分析報告環(huán)節(jié)，使學(xué)生體會學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、一絲不茍的科研精神。

在教學(xué)實(shí)踐中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)依托大型公共數(shù)據(jù)平臺，將SPOC+FCM的教學(xué)模式引入高級醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)課程教學(xué)中，科學(xué)地確定教學(xué)目標(biāo)，改進(jìn)教學(xué)方法和方式，增強(qiáng)學(xué)生數(shù)據(jù)挖掘的專業(yè)技術(shù)能力和創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀念，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，提升學(xué)生的獨(dú)立思考能力、執(zhí)行能力和協(xié)作能力，為進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，有效提升教學(xué)效率提供了新的方法和思路。