案例教學法聯合文獻閱讀的教學模式在醫學信息分析技術與應用教學中的探索

曾萍 韋杰

摘? 要： 基于醫學信息分析技術與應用的現有教學模式及課程特點，探索在教學過程中采用案例教學法聯合文獻閱讀的綜合教學模式展開教學，設計了案例教學的開展過程，提出了文獻閱讀的教學方式，旨在培養學生獨立分析問題和解決問題的能力。

關鍵詞： 案例教學;教學設計;文獻閱讀

中圖分類號： TP399? ? 文獻標識碼： A? ? DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.10.021

本文著錄格式：曾萍，韋杰. 案例教學法聯合文獻閱讀的教學模式在醫學信息分析技術與應用教學中的探索[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

隨著國家加快推動中醫藥信息化建設，高等中醫藥院校積極適應社會對中醫藥信息專業人才的需求，開設中醫藥信息相關專業或專業方向，培養了一批具有中醫藥學科背景的信息技術人才[1]。我校于2016年開設了醫學信息工程專業，培養具有中醫藥學科背景的信息技術人才，積極推動交叉學科型人才建設。此外在中醫藥信息學專業教育發展的政策環境、技術背景、社會需求等深刻變革之下，尤其大健康時代的大數據、云計算和物聯網技術在人口健康領域的廣泛應用，電子病歷、智慧醫療、移動醫療、智慧健康的逐步建設，社會對中醫藥信息相關專業畢業生的數據管理、分析與利用的能力要求逐步提高[2～4]。我校醫學信息工程專業開設了醫學信息分析技術與應用課程，課程的教學目標是使學生掌握統計方法和數據挖掘的基本原理，重點是利用數據分析技術對醫學領域的數據進行分析和挖掘，培養學生解決實際問題的能力。

該課程現有的教學模式是理論和上機實踐相結合。教學中教師處于中心地位，教師通常借助多媒體進行理論部分授課，以知識的傳遞為主，師生在課堂上很少對教學內容展開較深入的討論，學生對課程的學習方式還局限于知識的記憶和理解上。而實踐部分大多是布置一些驗證性的實踐，得到與理論教學一致的結論即可，實踐設計缺乏針對性和系統性，尤其和醫學應用背景聯系不足，在這樣的教學模式下使得學生對該課程的學習僅僅停留在對數據分析理論知識的理解層面，學完之后無法將理論和實際應用聯系起來，學生的創新性思維得不到開發，造成學生的學習興趣和積極性不高，就更談不上解決實際問題了。因此對該課程的教學探索新的教學模式，對提高教學質量有重要意義。

1? 課程特點

1.1? 多學科交叉，學習起點高

醫學信息分析技術與應用課程學習起點高，該課程是一門多學科交叉的綜合性課程。學習該課程之前要求學生要掌握離散數學、線性代數、概率論、算法原理、數據結構與計算機程序設計語言等先修課程。該課程的教學內容包括了數據庫、統計分析、機器學習、人工智能等知識。知識點相互交叉，涉及的算法多，如關聯規則、聚類分析、支持向量機、貝葉斯網絡、神經網絡等，算法知識復雜枯燥，難理解。

1.2? 實踐性強

學習這門課的最終目的是將統計分析和數據挖掘技術應用到實際生活中，對醫學領域的海量數據進行處理和挖掘，因此課程的操作性和實用性較強。教師應當思考怎樣將理論和實際應用聯系起來，將數據分析技術應用到真實的醫學數據中。

1.3? 側重醫學應用的實踐

教學的實踐部分需突出數據分析技術在醫學領域的應用，教材的選擇和教師提供的案例要盡量和醫學相關。由于授課教師和學生并非醫學專業的，因此教師和學生在具備數據分析技術的同時，需要對醫學知識及醫學數據的特點有所了解。

2? 案例教學法聯合文獻閱讀的教學模式設計

針對醫學信息分析技術及應用現有教學模式的不足與課程特點，筆者提出了案例教學法聯合文獻閱讀相結合的教學模式，按“案例-理論-實踐-文獻閱讀”的過程展開教學，將案例教學法和文獻閱讀貫穿在整個課程教學中。

2.1? 案例教學法概念

案例教學法是指在教師的指導下，將學科專業領域中的相關問題、社會生活中的現實問題與學科領域相關理論研究相結合，以實際案例為依托，強調學生的自主學習、自主研究，并在此過程中把握學術動態、獲取知識，培養學生發現問題進而運用理論知識解決問題的能力，提高其創新思維、創新能力的教學方法[5]。總的來說，在案例教學中教師預先根據教學內容精心設計和準備案例，在課堂上使用準備好的案例，教師和學生對案例展開討論，在這種開放式、互動式的過程中，教師不在是教學唯一的中心，學生也參與到教學中來，通過對案例的討論學生體會到數據分析的相關技術在現實中的應用，枯燥的理論變得鮮活起來，增強了學生的學習興趣，也激勵著教師為更好的教學做更充分的? 準備。

2.2? 案例教學實施過程

針對該課程各章節教學內容，教師應提前設計和教學內容緊密聯系的案例。設計的案例應遵循以下標準：①具有醫學背景的數據分析應用情景;? ?②具有知識點的典型性和代表性;③具有專業探討性。案例教學法展開過程見表1。

下面以聚類分析方法為例，詳細說明案例教學部分的開展過程。聚類分析是數據分析的主要方法之一，它僅根據在數據中發現的描述對象及其關系的信息，將數據對象分組。其目標是同一個類別的對象相互之間是相似的或相關的;而不同類別的對象是不同的或不相關的。組內的相似性越大，組間差別越大，聚類就越好[6]。為了讓學生深入了解聚類分析的概念及其應用，選擇對中藥按性味進行聚類的分析案例，通過案例教學法讓學生掌握相似度的計算方法，利用SPSS軟件的聚類分析對數據集按性味進行聚類。案例教學環節按如下過程開展。

（1）布置案例

預先向學生布置案例，提供案例的數據集，針對案例提出的問題，如相似度的計算方法及適用的數據類型。案例涉及到的行業背景知識，學生要提前了解。

（2）案例分析

首先教師引導學生分析案例的數據集，數據集有什么特點。此案例的數據集的屬性有（中藥名稱、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），如何數字化文本表示的性味特征呢？數據類型是離散還是連續的？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則表示沒有。原始數據集見表2;數據預處理之后見表3。

其次，教師引導學生討論相似度的計算問題。聚類分析中的相似度計算方法有很多種，根據數據的描述屬性做相應的選擇。由學生討論此數據集相似度的計算方法。從表3可以看出藥物性味的取值是二元離散的。對此數據集可選用的距離度量是二值離散型屬性的Jaccard系數法來計算兩個藥物間的相異度。但是二值離散型屬性的Jaccard系數法計算相異度又分為對稱的二值離散型屬性和不對稱的二值離散型屬性，二者的計算方法不同。教師再次讓學生們討論，表3中的屬性值是對稱的還是非對稱的？這里要用到中藥性味的知識，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稱的，對非對稱的二值離散型的相似度計算公式為：

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數，表示樣本取值為1而樣本取值為0的二值離散型屬性個數，表示樣本和取值同時為1的二值離散型屬性個數[7]。

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

（3）理論回顧

教師和學生共同將聚類分析的方法、距離類型、相似度的計算的知識點回顧和梳理。

（4）實踐操作

將此案例作為上機實踐作業，布置給學生完成。本案例采用SPSS軟件來進行數據分析。此處選擇的是凝聚法聚類，選擇組間距離法與最長距離法進行聚類，按5個類別劃分得到了相同的結果。第一類：白芍;第二類：薄荷;第三類：黨參、金銀花;第四類：柴胡、黃芩、菊花;第五類：羌活、桂枝、防風、荊芥。篇幅原因軟件操作步驟此處不再描述。

（5）撰寫報告

實踐操作完成之后，要求每個學生撰寫實踐報告，記錄實踐的完成過程。實踐報告中包括實踐目的、實踐內容、實踐步驟、實踐結果、實踐中遇到的問題及解決方案。為了讓學生重視實踐報告的撰寫，實踐報告的完成質量，將計入平時成績的考核。

2.3? 文獻閱讀

醫學信息分析技術與應用作為醫學信息工程專業的學生的一門專業必修課。教學的目標是培養學生對醫療數據的分析和處理能力。依靠現有教材中涉及到醫學領域的應用以及課堂上教師給出的案例是遠遠不夠的，對于數據分析的技術和工具如何在醫學領域發揮作用，學生們一時間還無法聯系上。文獻閱讀是一個系統全面的再學習的過程，要讀懂文獻首先要充分理解教材，這就需要學生注重消化、理解所學的知識[8]。文獻讓學生了解該學科學術水平、研究進展和發展趨勢。通過文獻閱讀可以幫助學生們開闊視野、擴大知識面，能盡快的了解到本學科最新的應用及研究狀態，另外這門課程是對大學三年級的學生開設，通過文獻閱讀，也為今后撰寫論文奠定基礎。

2.4? 文獻閱讀的如何實施

（1）閱讀方式

考慮到大多數學生都沒有文獻閱讀的經驗，課程的前半學期，以小組為單位進行閱讀，每組4-5名學生，各組在前半學期完成1-2篇文獻資料的閱讀，學生將學習如何獲取文獻資源、怎么讀文獻、做閱讀筆記，在小組內對文獻內容相互討論;后半學期，以個人為單位閱讀文獻，前半學期的集體閱讀為個人閱讀積累了經驗，保證了個人文獻的順利完成。

（2）閱讀的內容

小組閱讀階段由教師統一指定閱讀的主題，在學習關聯規則部分時，教師可以指定閱讀有關于關聯規則算法的文章，可以選擇R.Agrawal等人寫的Apriori算法的文章，Apriori算法是關聯規則非常有代表性的算法。個人閱讀階段，每人選擇1篇和學科知識或學科應用相關的文獻，如關聯規則分析在中醫藥數據挖掘中的應用、聚類算法的研究與改進、logistic回歸模型及應用等，要求每人閱讀的文獻不同，確保每個學生獨立完成這項任務。

（3）閱讀要求

小組的閱讀方式，按組提交PPT形式的閱讀報告，并在課堂上對小組的閱讀情況進行匯報，文獻閱讀報告中要包括文獻的作者及背景、文獻的基本結構、作者的科研思路、研究的價值、有什么創新之處、引用了那些文獻、文獻是否有不足。學生和教師對小組匯報提問并相互打分。個人閱讀方式，精讀1篇文獻，提交閱讀筆記，個人閱讀筆記內容和小組報告相同。

在醫學信息分析技術與應用課程的教學中引入文獻閱讀的教學方式只是作為初步設想，之后會根據開展文獻閱讀的教學效果結合課程特點，進一步探索在教學中進行文獻閱讀的方式。

3? 結束語

對醫學信息分析技術與應用課程開展案例教學法聯合文獻閱讀的教學模式，首先需要授課教師熟悉該課程的教學內容和學生水平，精心準備教學案例，設計案例教學的教學過程，有效的引導學生展開討論;其次制定相應的考核規則，把學生在案例教學和文獻閱讀中的表現記入平時成績，提高學生的學習自覺性和主動性，最后教學部門需要為學生提供必要的硬件資源和信息資源，確保各項教學的正常開展。

教學的效果必須經過實踐的檢驗，案例教學法聯合文獻閱讀的教學模式在實際教學過程中有何優勢，存在什么問題，如何改進，將是筆者下一步要探索的問題。

參考文獻

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