新醫(yī)科背景下以人工智能為導(dǎo)向的醫(yī)學(xué)院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系構(gòu)建初探

牛秋月 王曉鵬

摘? 要? 分析新醫(yī)科的特點(diǎn)，了解新醫(yī)科建設(shè)背景下高等醫(yī)學(xué)教育對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的需求，針對(duì)當(dāng)前醫(yī)學(xué)院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)存在的問題，構(gòu)建以培養(yǎng)計(jì)算思維能力為核心，以人工智能為導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系。在教學(xué)目標(biāo)和課程內(nèi)容設(shè)置上，緊密結(jié)合醫(yī)學(xué)專業(yè)的學(xué)科特色，培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算思維解決醫(yī)學(xué)專業(yè)問題的能力。

關(guān)鍵詞? 新醫(yī)科；計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)；計(jì)算思維；人工智能；課程體系；醫(yī)學(xué)院校

中圖分類號(hào)：G642.3? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2023）13-0057-04

0? 引言

隨著當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用日益廣泛，如今的醫(yī)療體系也發(fā)生了翻天覆地的變化，“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”逐漸成為醫(yī)療行業(yè)發(fā)展的中堅(jiān)力量。2018年4月，在同濟(jì)大學(xué)召開的“一流人才培養(yǎng)研討會(huì)”上，教育部副部長(zhǎng)吳巖（時(shí)任教育部高等教育司司長(zhǎng)）提出了新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科、新文科的“四新”建設(shè)[1]，他指出新醫(yī)科將推進(jìn)醫(yī)學(xué)與其他學(xué)科的融會(huì)貫通，將物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)療行業(yè)中[2]。后教育部又全面推行“六卓越一拔尖”計(jì)劃2.0，將傳統(tǒng)的以生物醫(yī)學(xué)科學(xué)為主要支撐的醫(yī)學(xué)教育模式，轉(zhuǎn)化為以醫(yī)學(xué)與其他學(xué)科交叉融合的醫(yī)學(xué)教育新模式 [3-4]。

新醫(yī)科的出現(xiàn)，不僅順應(yīng)了高等醫(yī)學(xué)教育的發(fā)展方向，更響應(yīng)了“健康中國(guó)”的重大戰(zhàn)略。新醫(yī)科要求，未來的醫(yī)學(xué)生不僅要擁有高超的醫(yī)術(shù)，更要能夠熟練使用大數(shù)據(jù)、人工智能、機(jī)器人等計(jì)算機(jī)技術(shù)[5-6]。面對(duì)時(shí)代的發(fā)展方向，作為醫(yī)學(xué)院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的從教者，必須緊跟時(shí)代步伐，合理設(shè)置課程體系，在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中融會(huì)貫通醫(yī)學(xué)知識(shí)，怎樣才能體現(xiàn)學(xué)科知識(shí)的交叉融合，為新醫(yī)科的建設(shè)培養(yǎng)更多復(fù)合型醫(yī)學(xué)人才。

1? 醫(yī)學(xué)院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀

隨著時(shí)代變革，國(guó)內(nèi)許多醫(yī)學(xué)院校對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程進(jìn)行了重新定位。部分高校聯(lián)合公布的以“計(jì)算思維”為核心的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革，提出將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的主導(dǎo)任務(wù)轉(zhuǎn)向培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力[7]。比如原第四軍醫(yī)大學(xué)盧虹冰教授團(tuán)隊(duì)[8]針對(duì)計(jì)算思維能力培養(yǎng)進(jìn)行了較為深入的研究和實(shí)踐，并聯(lián)合空軍軍醫(yī)大學(xué)、山西醫(yī)科大學(xué)、大連醫(yī)科大學(xué)、山西中醫(yī)藥大學(xué)等國(guó)內(nèi)多所醫(yī)學(xué)院校組建CMOOC聯(lián)盟，共同組建計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)平臺(tái)，對(duì)新醫(yī)科背景下計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)有很好的借鑒意義。然而調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前在國(guó)內(nèi)很多醫(yī)學(xué)院校中，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程依然不受重視，有些學(xué)校在修改醫(yī)學(xué)生培養(yǎng)計(jì)劃時(shí)，逐漸縮短計(jì)算機(jī)課程學(xué)時(shí)，甚至取消不開。還有部分醫(yī)學(xué)院校在計(jì)算機(jī)課程中，依然停留在常用辦公軟件的教學(xué)，這些問題都與當(dāng)前新醫(yī)科背景下醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)目標(biāo)相違背。經(jīng)分析，當(dāng)前計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中存在如下幾個(gè)問題。

1.1? 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容深度不夠

經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在國(guó)內(nèi)多數(shù)醫(yī)學(xué)院校中計(jì)算機(jī)屬于通識(shí)教育范疇，除計(jì)算機(jī)專業(yè)之外的學(xué)生都必須學(xué)習(xí)大學(xué)計(jì)算機(jī)這門公共基礎(chǔ)課。但每個(gè)學(xué)校的學(xué)時(shí)安排和教學(xué)深度卻參差不齊，有的高校每周只安排2個(gè)學(xué)時(shí)的課程，理論講授課主要由教師講解計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)理論，而實(shí)踐操作課主要安排學(xué)生練習(xí)常用軟件的使用，這種教學(xué)模式體現(xiàn)不出對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，教學(xué)內(nèi)容單一，缺乏與醫(yī)學(xué)專業(yè)的融合[9]。

1.2? 學(xué)時(shí)少與教學(xué)內(nèi)容多、深度要求高的實(shí)際情況相矛盾

新醫(yī)科建設(shè)要求醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生不僅要學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，更要把當(dāng)前應(yīng)用較廣泛的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等滲入進(jìn)去。但是，鑒于醫(yī)學(xué)專業(yè)特點(diǎn)，培養(yǎng)計(jì)劃中醫(yī)學(xué)課程較多，而總學(xué)時(shí)有限，因此多數(shù)醫(yī)學(xué)院校就對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的學(xué)時(shí)做縮減[10]。比如筆者所在學(xué)校目前計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課學(xué)時(shí)僅有36學(xué)時(shí)，考慮到學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，目前主要教授計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和常用軟件操作，學(xué)生在有限學(xué)時(shí)內(nèi)無(wú)法深度學(xué)習(xí)與計(jì)算機(jī)相關(guān)的人工智能技術(shù)。

1.3? 教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)脫節(jié)

目前很多醫(yī)學(xué)院校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程往往由學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)中心或計(jì)算機(jī)相關(guān)學(xué)院承擔(dān)教學(xué)任務(wù)，教學(xué)大綱制定完成后對(duì)所有非計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)，大部分專業(yè)教學(xué)內(nèi)容及案例基本相仿，與醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)融合不足。

2? 以人工智能為導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系構(gòu)建思路

要想培養(yǎng)出的醫(yī)學(xué)生具有較好的信息素養(yǎng)，構(gòu)建合理有效的課程體系是行之有效的方法。本文擬構(gòu)建以“人工智能”為導(dǎo)向，以“計(jì)算思維”為核心的課程體系，突出醫(yī)學(xué)應(yīng)用特色，面對(duì)不同專業(yè)進(jìn)行分類指導(dǎo)。在培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上，緊密結(jié)合醫(yī)學(xué)專業(yè)特點(diǎn)，從教會(huì)學(xué)生簡(jiǎn)單使用計(jì)算機(jī)過渡到使其理解計(jì)算機(jī)，再過渡到使其用計(jì)算思維能力去解決醫(yī)學(xué)專業(yè)問題。

2.1? 以培養(yǎng)計(jì)算思維為核心，重構(gòu)課程體系

培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的計(jì)算思維能力是一項(xiàng)長(zhǎng)期而系統(tǒng)的工程，絕不能一蹴而就，需要結(jié)合醫(yī)學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)和教育部對(duì)新醫(yī)科人才的培養(yǎng)要求，構(gòu)建行之有效的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系。依據(jù)教指委發(fā)布的高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)要求，結(jié)合本校醫(yī)學(xué)專業(yè)特點(diǎn)，構(gòu)建“1+1+X”的課程體系，其中包括1門通識(shí)課程，即大一上學(xué)期開設(shè)的計(jì)算思維導(dǎo)論，該課程主要使學(xué)生認(rèn)識(shí)到計(jì)算思維能力的重要性；1門程序設(shè)計(jì)性課程，即Python程序設(shè)計(jì)，一般在大二上學(xué)期開設(shè)，該課程主要培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算思維解決具體問題的能力；X門拓展課程，主要是根據(jù)專業(yè)特色而開設(shè)的交叉融合課程，比如醫(yī)學(xué)人工智能醫(yī)學(xué)圖像處理醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)分析等課程，這些課程能夠提升學(xué)生的計(jì)算思維能力。

2.2? 開展具有醫(yī)學(xué)特色的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源建設(shè)

要想突出計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，除了構(gòu)建合理的課程體系外，還必須對(duì)課程原有的教學(xué)內(nèi)容、配套教材及其他課程資源進(jìn)行凝練更新。在保持知識(shí)教育連貫性的同時(shí)，縮減計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)點(diǎn)，增加能體現(xiàn)計(jì)算思維的知識(shí)模塊，特別是和醫(yī)學(xué)問題相關(guān)的一些理論和方法。在設(shè)置問題案例時(shí)多與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用較多的層面結(jié)合，拓寬學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算思維解決醫(yī)學(xué)專業(yè)問題的能力。

2.3? 結(jié)合不同專業(yè)要求，進(jìn)行分類指導(dǎo)

醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)有很多，不同專業(yè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)的方向、側(cè)重點(diǎn)都有所差異，本研究計(jì)劃以臨床醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)兩個(gè)專業(yè)作為試點(diǎn)，將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)與學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)相結(jié)合，了解每個(gè)專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的需求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分類指導(dǎo)。

2.4? 探索適合計(jì)算思維培養(yǎng)的多元化教學(xué)方法

在教學(xué)實(shí)施的過程中，應(yīng)以新醫(yī)科建設(shè)的內(nèi)涵為指引，課堂講授和實(shí)踐操作的教學(xué)內(nèi)容要反映新醫(yī)科建設(shè)的要求。在緊扣醫(yī)學(xué)特色的同時(shí)，還要與多學(xué)科融合交叉。比如在講授程序設(shè)計(jì)時(shí)能夠合理穿插醫(yī)學(xué)人工智能、醫(yī)學(xué)圖像處理等內(nèi)容，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)技術(shù)在解決醫(yī)學(xué)問題時(shí)起到的關(guān)鍵作用。此外，學(xué)習(xí)完程序設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容時(shí)，還可讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的醫(yī)院信息管理系統(tǒng)或者掛號(hào)系統(tǒng)，促使學(xué)生在案例情境中發(fā)現(xiàn)問題，加強(qiáng)對(duì)其計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。

3? 課程體系構(gòu)建實(shí)施策略

3.1? 以人工智能為導(dǎo)向，構(gòu)建計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系

在新醫(yī)科背景下，依據(jù)教指委對(duì)高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)要求，結(jié)合學(xué)校實(shí)際情況，構(gòu)建以“人工智能”為導(dǎo)向，以“計(jì)算思維”為核心的“1+1+X”的課程體系，把計(jì)算思維能力的培養(yǎng)劃分為計(jì)算思維能力塑造、計(jì)算思維能力強(qiáng)化、計(jì)算思維能力提升三個(gè)階段，課程體系如圖1所示。

3.1.1? 計(jì)算思維能力塑造

計(jì)算思維導(dǎo)論是新入校大一新生必修的通識(shí)課，主要講授計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)應(yīng)用和操作，促使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)解決醫(yī)學(xué)專業(yè)問題的基本原理和方法，具備簡(jiǎn)單的問題表達(dá)能力，讓學(xué)生初步認(rèn)識(shí)計(jì)算思維的重要性。

3.1.2? 計(jì)算思維能力強(qiáng)化

強(qiáng)化階段主要通過程序設(shè)計(jì)類課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)解決專業(yè)問題的能力。結(jié)合醫(yī)學(xué)專業(yè)特點(diǎn)，鑒于Python語(yǔ)言簡(jiǎn)單易學(xué)，在醫(yī)學(xué)人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，學(xué)校程序設(shè)計(jì)類課程將以Python語(yǔ)言為依托，適當(dāng)穿插一些醫(yī)學(xué)案例的求解，強(qiáng)化學(xué)生利用計(jì)算思維解決醫(yī)學(xué)問題的能力。

3.1.3? 計(jì)算思維能力提升

計(jì)算思維能力提升主要通過一些專業(yè)交叉融合課程實(shí)現(xiàn)，能力提升課程多以限選課形式開設(shè)，學(xué)生可根據(jù)自己專業(yè)需求進(jìn)行選修學(xué)習(xí)。比如醫(yī)學(xué)人工智能、醫(yī)學(xué)圖像處理、醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)分析等課程，對(duì)學(xué)生后續(xù)臨床和科研工作能提供很大幫助。

3.2? 優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)

教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)是教學(xué)改革能否成功的關(guān)鍵因素，本文以人工智能為導(dǎo)向，在原教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，重新打造了一套新的教學(xué)內(nèi)容體系。在安排通識(shí)課程的內(nèi)容時(shí)，要考慮到當(dāng)前學(xué)生中學(xué)階段已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識(shí)點(diǎn)，應(yīng)刪減已學(xué)內(nèi)容，增添能夠反映計(jì)算思維的知識(shí)點(diǎn)和案例，保障知識(shí)的連貫性和延續(xù)性。另外所設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容還要與醫(yī)學(xué)專業(yè)特色深度融合，多引入醫(yī)學(xué)相關(guān)的案例，重點(diǎn)講解用計(jì)算機(jī)解決醫(yī)學(xué)問題的技巧。表1展示出計(jì)算機(jī)思維導(dǎo)論通識(shí)課教學(xué)內(nèi)容安排，課程體系中其他課程不再逐一展示。

3.3? 開展以學(xué)生為中心的混合模式教學(xué)

在教學(xué)實(shí)施中，遵循以學(xué)生為中心的原則，充分利用線上資源，開展混合模式教學(xué)。課堂講授和實(shí)踐操作的內(nèi)容應(yīng)依照新醫(yī)科對(duì)課程建設(shè)的要求，結(jié)合開設(shè)專業(yè)特點(diǎn)，體現(xiàn)多學(xué)科交叉融合的特點(diǎn)。例如，在學(xué)習(xí)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用時(shí)可引入計(jì)算機(jī)在醫(yī)療健康領(lǐng)域的新應(yīng)用，如遠(yuǎn)程診療、舌象采集辯證等，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛性，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的計(jì)算思維。

此外，在教學(xué)過程中可充分利用已有的比較成熟的教學(xué)資源，比如可鼓勵(lì)一些計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)較差的學(xué)生選修中國(guó)大學(xué)MOOC上的免費(fèi)課程，縮減與其他學(xué)生之間的差距。

3.4? 建立多元化考核體系，突出思維與實(shí)踐能力的評(píng)價(jià)

以往計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的考核評(píng)價(jià)多使用期末考試評(píng)定學(xué)生成績(jī)，這種評(píng)價(jià)方式只能片面地檢驗(yàn)學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度。新的課程考核體系要貫穿課程的整個(gè)學(xué)習(xí)過程，從知識(shí)的考核向能力的考核轉(zhuǎn)變。比如計(jì)算思維導(dǎo)論通識(shí)課考核方式暫定為全形成性考核，考核項(xiàng)目主要包括：平時(shí)作業(yè)、小組討論、設(shè)計(jì)任務(wù)、階段測(cè)試共四項(xiàng)。其中，平時(shí)作業(yè)和階段測(cè)試主要考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度；小組討論則是教師給出某個(gè)話題和案例，組織學(xué)生展開討論，能促使學(xué)生主動(dòng)分析問題和利用計(jì)算思維解決問題；設(shè)計(jì)任務(wù)則是結(jié)合醫(yī)學(xué)各專業(yè)特點(diǎn)去設(shè)計(jì)完成一個(gè)項(xiàng)目。

3.5? 加強(qiáng)多學(xué)科協(xié)作，創(chuàng)建具有醫(yī)學(xué)信息素養(yǎng)的課程團(tuán)隊(duì)

新醫(yī)科建設(shè)強(qiáng)調(diào)多學(xué)科交叉融合，而目前承擔(dān)學(xué)校計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程教學(xué)工作的教師多為計(jì)算機(jī)專業(yè)背景，對(duì)醫(yī)學(xué)常識(shí)知之甚少。為了很好地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)技術(shù)與醫(yī)學(xué)專業(yè)的深度融合，這就要求課程團(tuán)隊(duì)成員應(yīng)多增強(qiáng)與醫(yī)學(xué)相關(guān)學(xué)科教師的交流溝通，了解醫(yī)學(xué)院系相關(guān)專業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)的需求，有針對(duì)性地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)技術(shù)與醫(yī)學(xué)實(shí)際問題的融合，以滿足當(dāng)今時(shí)代對(duì)醫(yī)學(xué)智能人才的要求。

3.6? 組織學(xué)生競(jìng)賽，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

新醫(yī)科建設(shè)的最終落腳點(diǎn)是人才培養(yǎng)的質(zhì)量，除了提升教師的專業(yè)素養(yǎng)之外，不能忽視學(xué)生這個(gè)學(xué)習(xí)的主體。教師在教學(xué)過程可引導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間加入計(jì)算機(jī)方向的科研團(tuán)隊(duì)或興趣小組，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣。

此外計(jì)算機(jī)學(xué)院也可聯(lián)合醫(yī)學(xué)院系開展一些程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽或者是與“互聯(lián)網(wǎng)+”相關(guān)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等，通過以賽促學(xué)方式，提高學(xué)生的計(jì)算思維和創(chuàng)新實(shí)踐能力。

4? 結(jié)束語(yǔ)

在新醫(yī)科建設(shè)背景下，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程應(yīng)結(jié)合醫(yī)學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案，構(gòu)建以人工智能為導(dǎo)向的課程體系，注重計(jì)算機(jī)與醫(yī)學(xué)相關(guān)學(xué)科的交叉融合?？蓪⒂?jì)算思維能力的培養(yǎng)劃分為塑造、強(qiáng)化、提升三個(gè)階段，構(gòu)建以計(jì)算思維為核心的“1+1+X”的課程體系。并結(jié)合醫(yī)學(xué)專業(yè)特色，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，采用多種教學(xué)方法開展以學(xué)生為中心的混合模式教學(xué)，實(shí)施過程性考核，摸索培養(yǎng)智能創(chuàng)新型醫(yī)科人才之路，以滿足新時(shí)代對(duì)醫(yī)學(xué)人才的需求。

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