基于計算思維的新醫科信息技術課程教學實踐

王金虹 李丹 馬斌

[摘 要]目前中醫藥信息化迎來了快速發展的機遇，作為中醫藥學生不僅要繼承好中醫藥，還應該學會利用計算機技術等現代化手段發揚好中醫藥，對中醫藥院校計算機信息技術課程提出了將中醫整體思維和計算思維融合的現實要求。文章以中醫整體思維與計算思維融合為基礎，在教學內容、教學方法、教學模式、考核評價、師資培養等方面進行了改革，通過教學實踐證明，基于思維融合的教學改革對于訓練中醫藥學生使用計算機技術解決中醫藥專業領域問題，具有很大的促進作用。

[關鍵詞]計算思維;信息技術;思維融合

[基金項目]2019年山西省研究生教育改革課題“‘思維、案例、翻轉、實踐四位一體模式在中醫藥院校研究生計算機教學中的創新應用”（2019JG197）

[作者簡介]王金虹（1973—），女，山西平遙人，計算機碩士，山西中醫藥大學健康服務與管理學院黨總支書記，副教授，主要從事醫藥數據挖掘與人工智能研究;李 丹（1978—），女，山西忻州人，計算機碩士，山西中醫藥大學健康服務與管理學院講師，主要從事醫學數據分析研究;馬 斌（1979—），男，山西太原人，工學碩士，山西中醫藥大學健康服務與管理學院副教授，主要從事人工智能與數據挖掘研究。

[中圖分類號] G424.1[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）32-0221-03[收稿日期] 2020-02-20

一、引言

隨著云計算、大數據、物聯網等新技術廣泛應用，信息技術對推動中醫藥傳承創新和服務惠民的革命性影響日趨明顯。《健康中國2030規劃綱要》與《國務院辦公廳關于促進“互聯網+醫療健康”發展的意見》（國辦發〔2018〕26號）等文件的出臺，有力說明黨中央、國務院對中醫藥發展的重視和支持，中醫藥信息化發展迎來了難得的機遇，在健康醫療和健康中國建設中將發揮出越來越重要的作用。國家中醫藥管理局《中醫藥信息化發展“十三五”規劃》中提出：建立和完善以醫院管理和中醫電子病歷為核心的中醫醫院信息系統，加強中醫電子病歷、辨證論治、中醫藥知識庫等信息化服務保障，推進中醫臨床和科研大數據應用，加強中醫臨床和科研數據資源整合共享，提升中醫藥科研效能，重點研究“互聯網+中醫藥”、中醫藥大數據分析、中醫藥云健康、中醫藥移動終端互聯，中醫辨證論治的智能化等技術。以上背景和需求都為中醫藥院校計算機教育提出了新要求，中醫藥臨床人員在具備傳統思維、熟練掌握專業知識的同時還需深入學習信息技術、具備計算思維，將計算機技術和計算思維充分應用于臨床與科研，不斷提升臨床實踐能力和科研能力，適應時代發展，更好地造福于人民。

而中醫藥學生更重視整體觀、辯證觀及實證思維[1]，相較于理工類院校，計算思維教學更難落地;中醫藥院校計算機基礎教學內容差別極大，教學內容與醫藥學生專業培養要求的適用性和穩定性亟待提高;醫學生專業課任務繁重，加上醫師資格考試通過率的壓力，計算機教學內容與學時矛盾突出;能體現計算思維培養的醫學案例、教材等資源缺乏，難以支撐中醫藥專業應用，所以教學改革起步慢、力度弱、質量差別大。另外，多數醫學生對計算機基礎課程的期待是“簡單、實用、有趣”，教學需求之間存在著巨大鴻溝，所以如何在課程教學中激發學生的學習興趣，不斷培養學生的計算思維能力，并通過學習讓學生體會到知識的簡單實用性是中醫藥院校計算機教師面臨的課題。

二、計算思維

《計算機教育與可持續競爭力》（2018）定義計算思維是以信息的獲取和有效計算，進行算法求解、系統構建、自然與人類行為理解為主要特征，實現認知世界和解決問題的思想與方法[2]。計算思維是以信息和信息運動為認知對象和操作對象的思想和方法論，是涵蓋所有學科的第三種思維范式[2]。計算思維既作為基本的科學對象，同時也具有學科的橫向價值，從不同學科領域萌發的計算技術和方法，經過計算機學科的精雕細琢以后，又為解決其他學科的問題提供了新的思想和方法。計算思維關注的是計算的科學和文化內涵，提供了一種描述現實和工程技術適用的概念范型[2]。計算已成為各門科學研究的一種基本視角、觀念和方法，并上升為一種具有世界觀和方法論特征的哲學范疇[3]（P50-55）。

計算思維的第一功能是提出問題和設計解決問題的模型，即如何實現計算過程，而不僅是具體實施計算過程。在學生計算思維的培養中重點是讓學生學會如何用新的思維解決專業領域的問題，即讓學生了解所學專業領域自身的計算思維特點，知道在所從事的科學領域計算能做什么，并通過計算機編程將其實現[4]。若只是計算思維理解為設計和實現“step by step”的編程過程，則忽略了其對于自然世界和人類行為的整體理解和科學建模（計算模型）所具有的更為深遠和本質的內容。所以從設計思想理解程序比熟悉其具體的語句更重要，讓學生對電腦編程，而不是固化學生思維模式讓電腦對學生編程[3]（P50-55）。

三、教學改革方法與措施

2019年習近平總書記對中醫藥工作作出重要指示強調，要遵循中醫藥發展規律，傳承精華，守正創新，加快推進中醫藥現代化、產業化，堅持中西醫并重，推動中醫藥和西醫藥相互補充、協調發展，推動中醫藥事業和產業高質量發展，推動中醫藥走向世界。總書記的重要指示從黨和國家事業發展戰略格局的高度，為新時期的中醫藥工作指明了方向、提供了遵循，更對新時代中醫藥傳承創新發展寄予厚望。為弘揚我國中醫藥自信，創新發展好中醫藥，突出中醫學專業學生的信息素養和應用能力，為中醫藥發展做好技術支持，我們對我校信息技術課程進行了深入研究。在以“立德樹人”為根本任務和以“中醫藥自信教育”為人才培養首要任務，以“應用為目的，以實踐為中心”的教學理念指導下，保持中醫藥自身專業特色和優勢基礎不變，使學生充分吸收和運用科學思維方法和信息技術手段，在中醫藥領域勇于創新，開拓發展，將祖國醫學發揚光大，項目實踐路徑如圖1所示。

（一）中醫思維和計算思維的融合

中醫學蘊含的整體觀、辨證觀與現代科學認識方式的辯證性、綜合性相互吻合，發展過程也符合自然科學繼承與創新的特點[5]，將中醫基礎理論整合到計算機基礎的教學中，如：在介紹程序=數據結構+算法時，用對病人的診斷=望、聞、問、切+八綱進行解釋，也可以用中醫“陰陽”解析計算機系統。張介賓認為，“天地之道，以陰陽二氣而造化萬物;人生之理，以陰陽二氣而長養百骸。”計算機系統中的陰就是軟件，陽就是硬件，“陽不是陰，陰也不是陽，這表明陰陽是對立的;但同時陰陽又是相互依存、相互包含的。沒有陰就沒有陽，沒有陽也就沒有陰”。學生不僅理解了計算機知識又加深對中醫診斷的理解，開拓了學生的學習思路，培養學生將中醫思維與計算思維的有機融合[6]（P66-80）。

（二）優化教學內容

根據“實際、實用、實踐”的原則，改革和創新教學內容，突出思維能力和實踐能力的培養，將教學內容從與醫藥領域密切相關的工具性軟件的使用更換為人工智能和大數據技術在醫療健康領域的應用以及計算思維和程序設計。以Python語言程序設計為基礎培養學生的計算思維和實踐能力，在介紹程序控制結構、函數和代碼復用以及集合、列表、字典數據結構等內容時重點介紹使用Python語言實現算法的多樣化求解，不斷加強學生的思維訓練和實踐能力培養，在講授使用numpy庫進行科學計算、matplotlib庫實現可視化輸出、requests和beautifulsoup4實現網絡爬蟲等內容時也通過大量案例的實現不斷培養學生的計算思維、創新思維以及實踐能力[7]（P50-70）。

（三）改革教學方法和教學模式

將案例教學法、PBL教學法等先進的教學理念和方法充分融入教學實踐，將應用實例作為討論重心，從課前導學、課堂分析和討論、課后鞏固拓展提高三個環節，有步驟地引導學生思考、分析及探討，協助學生對知識的理解和應用。利用“MOOC+翻轉課堂”，形成“線上+線下”混合式教學模式，使用中國大學MOOC平臺和藍慕云班課互動教學平臺，提前準備網絡學習資源，課前給學生布置預習任務，分配學習小組;課中由學生上臺展示學習成果，同學相互提問解答，進一步學習討論，教師進行統一輔導和總結;課后包括線上作業、線下交流，適當布置拓展練習供不同層次同學課外延伸學習，最后根據學生在各環節中的表現獲得形成性評價成績。

（四）強化實踐教學

計算機信息技術課程實踐性很強，為了加強實踐教學，培養學生的動手、自主和創新能力，我們結合計算機在醫療健康領域的應用實例，通過設計多層次、多類別、多樣化實驗項目，培養學生的實踐能力、創新能力和綜合應用能力。同時積極組織對計算機興趣濃厚的學生開展第二課堂，給學生布置小型項目任務，在教師的指導下，讓學生在項目完成過程親身感受能力的增長過程，極大地激發了學生的學習積極性，逐漸從“學會”提升為“會學”。

（五）改革考核方式

在強化“以學生為主體”教學思想、轉變教師教學理念的基礎上，根據課程特點調整教學策略，教學過程從傳統的注重學生學習結果轉變為關注學生學習過程，由教師“主動教”上升為學生“主動學”。構建和實施課程教學評價體系，圍繞課程教學大綱構建形成性評價的評價內容、考評方式與相應標準，課程最終成績采用形成性評價與終結性評價相結合的評價方法，由課堂表現、作業展示、實踐技能階段性考核、期末考試4部分組成，如表1所示。其中課堂表現占10%、作業展示占15%、實踐技能階段性考核占15%構成形成性評價，考核學生課內、課外教學活動參與度、完成度和實踐能力，期末考試占60%為終結性評價，考核學生理論知識的掌握程度及對知識的綜合應用能力。

（六）組織教師學習中醫藥知識

為了豐富教師的中醫藥知識，更好地理解中醫藥的整體思維模式，在教學中更好地將計算機與中醫藥知識交叉整合，實現思維模式的融合，讓教師更多了解中醫藥行業信息化建設情況，更好地服務于中醫藥信息化建設。我們組織計算機教師學習中醫藥課程，經常邀請本校中醫藥方面的專家給計算機教師普及中醫藥知識，積極推薦教師到合作醫療機構參與信息化建設，鼓勵教師與醫藥信息化開發企業進行各種方式的合作。教師的實踐經歷極大地豐富了教學內容。

四、結論

課程學習結束后，通過問卷星對學生的學習情況進行了反饋調研，參加課程學習的所有學生參與了問卷調查。從調研結果來看，98%的同學對計算思維有了正確認識，92%的同學認為計算思維對將來學習生活的重要性，85%的同學認為通過課程學習自己的計算思維能力提升了，問卷中有關計算思維的實際應用問題90%的同學回答正確，還有80%的同學愿意繼續接受計算思維訓練。可見，通過教學改革的實施，學生對計算思維的認識和應用計算機解決實際問題的能力都有很大的提升，使用計算機解決實際問題的愿望也有很大提高，基本達到了培養學生計算思維和將計算思維與中醫藥整體思維融合的效果，學生將來使用計算機解決所學專業領域的愿望與實踐必將越來越積極主動。

參考文獻

[1]邢玉瑞.中醫思維方法研究述評[J].陜西中醫藥大學學報， 2019，42（03）：1-7.

[2]李廉.以計算思維培養為導向 深化大學計算機課程改革[J].中國大學教學，2013，（04）：7-11.

[3][英]維克托·邁爾—舍恩伯格，肯尼斯·庫克耶.大數據時代：生活、工作與思維的大變革[M].盛楊燕，周濤，譯.杭州：浙江人民出版社，2013：50-55.

[4]羅海風，劉堅，羅楊.人工智能時代的必備心智素養：計算思維[J].現代教育技術，2019，29（06）：26-33.

[5]楊燕，熊婕，王傳池，彭錦，胡鏡清.人工智能思維模式與中醫“象思維”的相似性探析[J].中華中醫藥雜志，2018，33（10）：4419-4422.

[6]閔棟，王豫，徐巖，等.AI+醫療健康：智能化醫療健康的應用與未來[M].北京：機械工業出版社，2018：66-80.

[7]邵學杰.醫療革命：醫學數據挖掘的理論與實踐[M].北京：電子工業出版社，2016：50-70.