醫學信息學課程案例庫建設研究

戎軍艷,劉 洋,劉天帥,張文立,杜 鵬,常小紅,徐肖攀,盧虹冰

空軍軍醫大學軍事生物醫學工程學系 軍事醫學信息技術教研室, 西安 710032

醫學信息學課程(或稱醫學信息學導論)對提升醫學生的信息感知和應用能力,達成“新醫科”背景下的教學目標和要求具有重要的作用[1-3]。然而,醫學信息學課程具有知識點多、內容抽象、跨學科、發展快的特點,而醫學生信息技術基礎較弱,難以將抽象的醫學信息理論知識與實際應用相聯系,教學中若缺少情景式知識滲透和醫學信息應用案例,易導致學生對醫學信息的分析和感知能力不足,進而影響其學習興趣和高階能力的培養[4-10]。

案例教學法是一種以案例為基礎的開放互動式教學方法,最早起源于美國哈佛大學法學院[11-12]。案例教學法圍繞教學目標,通過對真實世界的情境模擬或重現,將學生帶入案例場景,通過獨立的研究和討論進行知識點的主動學習、探究和實踐能力培養,提高學生分析、解決問題的整體思維能力。相比傳統的課堂講授法,案例教學法更符合“以學生為中心、以能力產出為導向”的新時代教學宗旨[12],有望提升學生的高階信息素養,使學生更能適應未來職業發展的需要。目前,案例教學法已在醫學、經濟學、管理學、教育學等學科領域開展深入研究,在計算機基礎課程、文獻檢索課程、程序設計等信息技術相關課程中已有成功的教學實踐,深受學生的歡迎[11,13-16]。

案例教學法在醫學信息學課程實驗教學中也有過初步嘗試[8]。研究者以醫院信息系統多個模塊為案例,結合“看—做—評”的三段式教學方法達到主動探索、鞏固知識、提高能力的良好效果。然而,有關案例教學在醫學信息學課程應用的研究還較少。案例教學法以案例庫建設為基礎,目前醫學信息學課程所欠缺的就是對不同教學內容的不同層次、模塊化的案例庫設計,以及完整的案例庫建設和教學實踐。因此,文章開展醫學信息學案例庫建設研究,通過案例將醫學信息學相關的概念、主要方法和應用場景貫穿其中,將抽象的概念形象化、分散的內容集成化、復雜的理論具體化,為學生提供身臨其境的應用場景和切實可行的應用范式。同時,針對臨床、護理等不同醫學專業對案例庫進行模塊化設計和組合,引入醫學信息相關知識點,加深學生對醫學信息學在專業領域應用的理解,激發學生學習興趣。進一步基于案例庫建設研究對醫學信息學課程內容進行系統化設計、優化,積累醫學信息學案例資源,開展案例教學實踐研究,提高醫學生對醫學信息的深層次認識和理解,培養醫學生高階信息素養,提升學生的實踐能力和創新意識。

1 醫學信息學課程案例庫建設方案

1.1 醫學信息學案例庫建設分析和總體思路

案例庫建設需要圍繞教學目標開展。醫學信息學是以醫學中的數據、信息和知識為研究對象,采集、存儲、檢索并有效利用,以便在衛生管理、臨床控制和知識分析過程中做出決策和解決問題的科學。醫學信息學不僅包含醫學信息特性和理論研究,還包含各種醫學信息技術、各類醫學信息系統、醫學信息應用及醫學信息學各分支學科等的研究,內容和教學主線多,知識點抽象、實踐教學設計難。對醫學生而言,考慮到其計算機基礎較弱和未來職業需要,結合中國醫學信息化建設實際,即醫學大數據條件具備,但是醫學數據的分析、共享和應用實踐欠缺,設立空軍軍醫大學醫學類專業的醫學信息學課程教學目標(包括知識、能力和素養目標),具體如表1所示。圍繞該教學目標,課程中弱化了醫學信息技術內容,強化了醫學信息基礎知識、醫學信息系統及醫學信息應用的內容,重在培養學生的信息思維以及醫學信息感知、應用能力。在教學主線方面,課程圍繞醫學信息系統和不同種類醫學信息應用兩條線開展,前者是為了滿足醫學生未來工作崗位需求,后者是為了提高醫學生信息素養和創新意識。通過教學內容和教學主線的設計,構建醫學信息學課程整體框架,融入教學目標各要素,以實現醫學生高階信息素養的培養。

表1 醫學信息學課程教學目標

如何設計融基礎性、實用性、創新性為一體的案例并實現不同教學對象的案例篩選是案例庫建設和教學實踐的關鍵。為解決該問題,文章圍繞上述教學目標和教學內容,將醫學信息學案例分為基礎知識、醫學應用和前沿拓展三大案例群。基礎知識案例主題為醫學信息內涵、醫學信息標準、安全與隱私保護;醫學應用案例主要側重能力目標的培養,包括醫學信息系統案例(主要為電子病歷系統)、臨床決策支持系統案例(clinical decision support system,CDSS)、醫學影像信息案例、公共衛生信息案例、生物信息案例;前沿拓展案例主要側重學生創新意識培養,包括遠程醫療案例、“互聯網+健康醫療”案例、健康醫療大數據案例、數字化虛擬技術應用案例。三大案例群涵蓋了醫學信息基礎知識、醫學應用和前沿領域的眾多內容,由淺入深、層層深入。在對基本知識形成一定認識之后,逐漸使學生融入醫學信息各類應用實踐中,在案例學習中構建信息思維和養成用醫學信息解決醫學問題的習慣。

不同專業對醫學信息學內容的側重點不同。醫學信息學課程對象為八年制臨床醫學專業、五年制臨床醫學專業、四年制藥學專業、生物技術專業、護理學專業。對于臨床及護理專業學生,更側重臨床信息、電子病歷系統等在內的臨床信息學相關內容,而且八年制臨床醫學專業相較五年制臨床醫學專業,對科研和創新能力的要求更高;對于藥學或生物技術專業學生,對數據分析的要求較高,也可涵蓋部分醫學管理系統相關內容。可見,針對不同的授課對象,案例庫的選擇也應有針對性。基礎知識案例群適用于醫學類所有學生。對于醫學應用和前沿拓展案例,各專業學生可根據不同信息的類型篩選相關案例。例如:臨床及護理學生可選擇電子病歷系統案例、CDSS案例、醫學影像信息案例和前沿拓展案例群中的部分案例;藥學和生物技術專業學生可優選生物信息案例、健康醫療大數據案例等。通過案例群的組合達到課程教學目標。

在建立了如上案例主題之后,按照圖1所示的技術路線圖開展案例庫建設,包括目標分析、案例設計、案例構建、教學實踐和教學評價五方面內容。

圖1 案例庫構建技術路線圖

1.2 醫學信息學案例庫建設具體方案

1.2.1 案例設計

基于前期教學目標的分析,將案例庫分為基礎知識、醫學信息應用和前沿拓展三大案例群。在后兩者案例中考慮融入重要的醫學信息概念和主流的醫學信息處理技術,使醫學生不僅理解醫學信息的應用場景,而且了解相關的信息挖掘技術,提高多學科交叉融合能力。案例設計原則為圍繞教學目標,綜合考慮基礎性、實用性、前沿性、創新性原則,將案例劃分為不同主題,以匹配不同的教學對象。案例擬從前沿文獻、臨床實踐和科研成果等途徑獲取。案例庫形式擬結合word文檔和多媒體形式。用word文檔進行案例內容的編寫,整體設置一到四級標題:一級標題為案例群名稱(基礎知識、醫學應用、前沿拓展);二級標題為案例類型(如“醫學影像信息案例”);三級標題為具體案例(如“基于CT影像的肺結節AI輔助檢測系統”);四級標題為案例具體內容(包括案例信息、案例正文、教學說明等)。結合案例特點,用音頻、視頻、動畫、圖表等對案例內容進行展示。

1.2.2 案例構建

按照以上設計思路和案例主題,對案例內容進行細化。每類案例可包含多個案例,例如醫學信息系統案例可包含醫院信息系統、電子病歷系統案例、臨床檢驗信息系統、影像系統案例等;醫學影像信息案例可涉及結構影像信息案例、神經影像案例、分子影像案例、多模態影像案例等。同時,案例庫本身具有可擴展性,可根據實際需要更新或增加案例種類和數量。每個案例均包含案例信息、案例正文和案例教學說明三部分內容。案例信息包含案例名稱、授課對象、案例類型(基礎、應用、前沿等)、關鍵詞、摘要、案例來源等;案例正文包含問題描述、主要方法、結果等;案例說明包含案例目標、適用課程、關鍵知識點、實施過程、課后思考題等。

1.2.3 案例教學實踐

在授課中考慮授課前、中、后等環節,結合授課內容和案例特點,選擇合適的教學方法分別處理案例引入、案例分析、案例總結等教學實踐活動。

以醫學信息系統案例為例,考慮教學效果,擬將醫學信息系統按照“參觀—操作—分析”的步驟進行學習。以學校附屬醫院或相關科室的數據中心為參觀地點,帶領學生開展研習和實際操作,然后進行分組討論,對所參觀的醫學信息系統進行分析,主要包括系統有哪些功能、如何操作、信息如何記錄及查詢、有哪些優缺點等,引導學生正確地認識醫學信息系統在醫療衛生服務中的作用及弊端,為其今后的工作打下基礎。

1.2.4 案例教學法教學評價

構建多種課程效果評估策略,形成更能反映實際情況的閉環反饋通路。例如:結合課程考核結果和專家及學生的反饋,對案例內容和案例教學法實踐進行評價;根據評價結果,對案例內容和案例教學法實踐進行優化完善,對專家意見進行分析和針對性改進;利用課堂小紙條、調查問卷、“學生學完回頭看”座談等方式建立學生隨堂反饋通路,加強過程性授課效果評估;利用課堂小紙條在學生上完課后收集類似“案例中學到的知識點、重要收獲、對案例的意見建議”的問題,對案例教學效果進行實時跟蹤;利用調查問卷對案例內容、形式、重要程度等進行統計,為案例優化提供參考。

2 醫學信息學課程案例庫建設成效與討論

醫學信息學案例庫建設和案例教學實踐有望提升醫學生的醫學信息學授課質量和高階信息素養。通過系統構建模塊化、層次化的醫學信息學案例庫并開展案例教學法深度實踐,將抽象、枯燥的醫學信息相關知識融入其中,提供應用場景和應用范式,引導學生充分理解各類醫學信息的特點和應用領域,學會利用信息思維解決臨床問題。教學組前期將中國電子病歷基本數據集標準、騰訊醫療的“診前、診中、診后的CDSS系統”以及影像組學在肺結節檢測的應用等案例充分融入醫學信息學教學中,采用互動式教學將學生帶入案例場景,通過研討引導學生主動學習、探究,培養其實踐能力;通過思考題加強學生自學能力和創新意識的培養,達到很好的教學效果,得到學生的廣泛認可。

案例庫的構建和案例教學為醫學信息學的差異化教學提供了可能性。根據不同的授課對象,例如八年制臨床和其他專業的教學可選擇不同的案例,在醫學信息類型、案例內容的深度和應用領域上有所區分,以滿足不同專業學生的能力需求。以上思路也為生物醫學工程專業或其他相似專業的類似課程教學提供了教學內容改革和教學模式的參考,為培養創新型醫學信息復合型人才奠定基礎。

在成果方面,基于該文的案例庫建設形成一套完整的醫學信息學案例庫。基于此,教學組將開發課程配套講義或教材一份,形成特色教學資源,解決資源短缺問題。同時,擬進一步建設云案例庫,提供共享和實時更新渠道,進一步完善案例庫建設。該文總結的案例庫建設思路和具體舉措,也為同類型課程案例庫建設提供一定的參考。

該研究盡管有以上成效和積極作用,但案例教學可能會帶來教學內容和教學模式的變更,對常規教學產生一定影響。一方面,課程教學大綱可能需要相應的更新,主要涉及教學內容的更新,教學內容的排序和教學手段的變化,也可能引起學時的改變,或涉及理論課到實踐課的變更;另一方面,由于沒有成熟的教材可供參考,授課中可能沒有完全匹配的教材,僅為學生提供案例、參考資料等。此外,為了更好地進行不同類型的案例開發和教學實踐,教學組將會引入新的具有豐富教學經驗的教員或外聘專家,加強多學科交叉合作,進一步提升醫學信息學授課質量。