融入計算思維的醫學計算機的教學改革實踐

摘要：醫學信息化發展對醫學院校培養高素質復合型創新人才提出了更高要求。針對當前醫學計算機基礎課程教學中存在的問題，提出以培養學生運用計算思維的思想和方法解決各種實際專業問題的綜合能力為目標，從課程目標定位、師資優化建設、教學內容重組、教學方法創新以及教學評價改革五個切入點進行醫學計算機課程教學改革。實踐證明，圍繞計算思維的課程改革，對全面提升醫學計算機的教學效果和培養學生運用計算思維解決問題的能力有顯著成效。

關鍵詞：計算思維;醫學計算機;教學改革;能力培養;混合式教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）19-0148-02

開放科學（資源服務）標識碼（ OSID）：

1 引言

醫學信息化朝著智慧醫療的方向發展，智慧醫療需要新一代醫學復合型創新人才，尤其對計算機能力提出更高的要求。作為醫學院校計算機教育的一門通識課，計算機基礎經歷了“技一能一思維”轉變的三次重大改革[1]，在2015年11月教育部發布的《大學計算機基礎課程教學基本要求》更明確了計算思維能力的培養將成為今后計算機基礎教學的新常態[2]。因此，融人計算思維的教學改革是計算機教學對課程內容的知識深度和廣度延伸的必然選擇。計算思維是一種思維習慣的形成和思維模式的訓練，混合式教學結合了課堂教學和網絡學習的優勢，有利于計算思維融入學生的能力結構，建立問題的求解意識。

2 醫學計算機教學現狀剖析

醫學計算機以軟件應用為主，教學內容與專業需求脫軌，與計算思維契合度較低。首先，計算思維的形成需要一個迭代更新的過程。醫學院校以專業課學習為主，計算機基礎處在課時被壓縮和課程被邊緣化的兩難局面，既不能展示計算機在醫學的前沿應用，也不能體現醫學對計算思維的需求。其次，“以證代考”的考核模式導致了“重操作，輕思維”的程序化教學，忽視問題求解，學生的知識碎片和技能孤島[3]停留在解決單個問題的應用層面，缺乏知識遷移能力。再次，強調程序設計語言的學習，面向醫學的計算機基礎教學不應拘泥于編程技術細節[4]。醫學生只需了解算法能夠實現和解決什么問題，重點應放在問題的抽象和描述，算法和程序的實現交給計算機專業人員。最后，受傳統教學限制，計算思維教學尚未達到有意識地設計和顯性教學層面[5]，計算思維的培養取決于教師自身固有的思維模式。

3 計算思維及其重要性

圖靈獎科學家艾茲格·迪杰斯特拉認為工具影響著我們的思維方式和思維能力。簡單而言，計算思維是一種解決問題的方法，是對現實世界進行信息抽象并利用工具實現信息轉換的一種思維方式，有助于培養學生思維創造和知識遷移的能力，是新時代醫學生所必備的素質和技能[6]。

計算思維的本質是抽象和自動化，周以真教授認為就是把一個困難的問題簡化為如何求解的約簡、轉化、仿真、分解和自動化等方法[7]。在醫學計算機教學中融人計算思維，將知識的本質屬性和軟件的操作屬性提煉和抽象出來，目的是培養學生具備像“讀、寫、算”三大普適技能一樣的計算思維能力，幫助學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 融入計算思維的醫學計算機教學改革實踐

4.1 重新定位課程目標，體現核心價值

醫學計算機要從主觀的角度重視計算思維，完成從“軟件應用技能”向“計算思維能力”培養目標的轉變。面向教育部提出的四個能力建設目標，醫學計算機的核心價值在于培養醫學生的思維和知識層面的雙向聯動，著重培養學生對問題抽象和分解的能力，對數據組織和分析的能力，歸納和遷移問題的處理方法以及團隊協作能力，實現計算機技術與醫學專業的交叉融合，使醫學生對計算思維有更深刻的理解，具備運用計算思維解決醫學問題的知識遷移能力[8]。

4.2 以計算思維為導向，建設教學團隊

教師自身的教學理念和改革態度直接影響融人計算思維的醫學計算機課程教學改革的成功，教師計算思維能力的提升是培養學生計算思維能力的先決條件。在學校管理層面，通過制定師資建設和管理制度，為教師創造交流經驗的平臺，定期組織教師校外出培訓開拓視野;在教師教學層面，計算機教師主動加強與醫學專業教師之間的交流互動，重新梳理課程內容形成與醫學專業的交叉融合，提升自身對問題概念的抽象化到分析解決問題實現自動化的思維能力，對學生的計算思維培養從自發和隨意的無意識培養，轉變為有意識培養。

4.3 重組教學內容，實驗項目醫學主題化

基于醫學背景，通過梳理和挖掘富含計算思維的知識點，重組教學內容，將學生已有的知識碎片和技能孤島進行串聯。在課程起始章節增加計算機文化與計算思維，讓學生對計算思維有初步認識;結合計算機新技術在醫學領域的前沿應用，比如新型冠狀病毒2019-nCov的全組基因測序，疫情下互聯網+遠程診斷的去人員接觸化等實例，提高學生的學習興趣;改良Office教學內容，重點滲透抽象、建模、遞歸與迭代、計算與邏輯、自動化思維等。

實驗項目的知識主題化和醫學案例化。注重思維層面引導與內容層面提煉的雙向互動，讓學生有代人感。以Access創設醫院電子病案系統為例，一方面讓學生對病人住院流程有完整的專業認知，體會從客觀世界的病人到計算機世界實體的抽象與映射;另一方面，幫助學生形成從問題的產生、抽象建模、算法設計到仿真解決的整個系統化問題求解思路，促進醫學生的計算思維和解決問題能力的培養，以適應醫學信息化發展的需要。

4.4 基于混合式教學方式，深度融合計算思維

計算思維的形成需要持續的學習和轉化，利用Moodle線上資源突破課堂束縛，實施混合式教學。吸收“秋葉Office”專業培訓優點，將計算思維融人醫學案例，系列化地分解為短小精煉的知識單元并制作成H5P交互式課件，通過前導內容發現和抽象問題，課中驗證分解和討論答疑，課后仿真訓練鞏固所學，促進學生運用計算思維的方法對問題進行自主探究，實現翻轉課堂。首先，網絡資源有效解決了紙質教材的資源固化問題。利用Moodle推送計算機技術在醫學的前沿應用，進一步激發學生對計算機學習的熱愛。其次，混合式教學能夠滿足不同層次的個性化學習。利用“知識立體化、工具多元化”的網絡資源建構1+X的計算機知識體系，提供數據庫系統、程序設計基礎與算法和信息安全模塊等實用內容，采用游戲闖關式的進度控制，有效利用Moodle私人文件區存儲個人學習成果，對學生進行計算思維的可持續性培養。最后，通過建立持續性教學改進機制，利用Moodle反饋功能，收集教學意見及時調整教學策略。

4.5 改革考核方式，重視過程性評價

為培養學生的計算思維做出正確的引導，讓學生關注學習的每個過程，摒棄過去“一考定成績”的考核標準，建立起總評=考證成績（60%）+問題討論（10%）+線上作業（15%）+小組實驗（15%）的多元評價體系，突出過程性評價。既要重視知識的考核，更要側重計算思維和知識遷移應用能力的考核。通過及時反饋在線作業的成績，幫助學生了解自身學習情況，既提高了學生的黏著度，又形成了良好的學習氛圍。其次，通過以賽促學，組織學生參加校內外的信息化大賽，在競賽中培養團隊協作精神和創新能力。

5 改革實施效果分析

以惠州衛生職業技術學院為試點，經過兩年的教學實踐，利用Python+ Matplotlib +Pandas對Moodle平臺數據從學生參與度、時間持續度和作業完成度三個維度進行分析，結果顯示融人計算思維的醫學計算機混合式教學改革初具成效。課堂教學方面，學生參與問題討論度和在線作業完成率有所提升;考證成績方面，實施教學改革的護理班級在通過率和平均分兩個維度上都比其他平行班要高出10%;參賽得獎方面，隨心輸液架、家庭長者短期照護服務平臺等項目在創新創業大賽中取得佳績。能力提升方面，為學院培養了一批服務于人機考試的技術力量。

6 結束語

融人計算思維培養為目標的醫學計算機課程的教學改革，體現了醫學計算機課程存在的內涵和價值，符合醫學信息化對現代醫學技能人才的實際需求;融人計算思維的醫學計算機教學以重新定位目標、優化師資建設，重組教學內容、創新教學手段以及改革考核方式五個切人點展開改革探索，實踐證明融人計算思維能夠在強化計算機技能應用的基礎上鍛煉學生運用計算思維自主解決專業問題的能力。總而言之，醫學計算機教學改革仍在路上，我們將繼續探索。

參考文獻：

[1]李小紅，唐紅國，王德紅，唐應杰.論計算思維與大學計算機基礎[Jl.安順學院學報，2018（12）：118-121.

[2]于定，戴紅，安繼芳，常子冠.基于計算思維能力培養的大學計算機基礎課程教學改革探索[J].計算機時代，2017（9）：72-78.

[3]金瑩，陶先平，張莉，張潔，陶燁.計算思維為導向的大學計算機基礎教學改革[Jl.計算機教育，2018（10）：125-127.

[4]吳暾華，王萍，白寶鋼，引入計算思維的醫學計算機基礎教學 改革探索[J].高教學刊，2017（17）：131-134.

[5]楊文正，劉敏昆，計算思維導向的多元混合教學及其應用研究[Jl.中國電化教育，2017（4）：129-136.

[6]喬梁，陳欣，肖崳.“互聯網+”時代醫學院校計算機基礎教學面臨的挑戰與對策[J].醫學教育研究與實踐，2017（2）：263-266.

[7]岳強，胡中玉，李玲，平大林，黃吉花，融入計算思維的應用型本科院校計算機基礎課程改革探索[J].微型電腦應用，2016（2）： 36-38.

[8]劉燕.教育新生態下醫學計算機基礎課程的改革與探索[J].軟件導刊，2018（12）：28-30.

【通聯編輯：王力】

收稿日期：2020-02-26

基金項目：廣東省職業技術教育學會第三屆理事會科研規劃項目2019-2020年度課題項目“混合式教學背景下醫學計算機與計算思維的深度融合研究”（編號：201907Y84）;廣東省高職教育醫藥衛生類專業教指委2019年度教育教學改革課題“混合式教學在醫學院校計算機課程的實踐研究”（編號：2019LX069）。

作者簡介：陳嘉發（1985-），男，廣東省惠州人，信息系統項目管理師，工程碩士，主要研究方向為計算機網絡與信息化教學。