新醫科背景下以人工智能為導向的醫學院校計算機基礎課程體系構建初探

牛秋月 王曉鵬

摘? 要? 分析新醫科的特點，了解新醫科建設背景下高等醫學教育對計算機技術的需求，針對當前醫學院校計算機基礎教學存在的問題，構建以培養計算思維能力為核心，以人工智能為導向的計算機基礎課程體系。在教學目標和課程內容設置上，緊密結合醫學專業的學科特色，培養學生利用計算思維解決醫學專業問題的能力。

關鍵詞? 新醫科；計算機基礎；計算思維；人工智能；課程體系；醫學院校

中圖分類號：G642.3? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2023）13-0057-04

0? 引言

隨著當前計算機技術的發展，物聯網、大數據、人工智能等技術在醫療行業應用日益廣泛，如今的醫療體系也發生了翻天覆地的變化，“互聯網+醫療”逐漸成為醫療行業發展的中堅力量。2018年4月，在同濟大學召開的“一流人才培養研討會”上，教育部副部長吳巖（時任教育部高等教育司司長）提出了新工科、新醫科、新農科、新文科的“四新”建設[1]，他指出新醫科將推進醫學與其他學科的融會貫通，將物聯網、人工智能、大數據等計算機技術應用到醫療行業中[2]。后教育部又全面推行“六卓越一拔尖”計劃2.0，將傳統的以生物醫學科學為主要支撐的醫學教育模式，轉化為以醫學與其他學科交叉融合的醫學教育新模式 [3-4]。

新醫科的出現，不僅順應了高等醫學教育的發展方向，更響應了“健康中國”的重大戰略。新醫科要求，未來的醫學生不僅要擁有高超的醫術，更要能夠熟練使用大數據、人工智能、機器人等計算機技術[5-6]。面對時代的發展方向，作為醫學院校計算機基礎課程的從教者，必須緊跟時代步伐，合理設置課程體系，在計算機基礎課程中融會貫通醫學知識，怎樣才能體現學科知識的交叉融合，為新醫科的建設培養更多復合型醫學人才。

1? 醫學院校計算機基礎課程教學現狀

隨著時代變革，國內許多醫學院校對計算機基礎課程進行了重新定位。部分高校聯合公布的以“計算思維”為核心的大學計算機基礎課程改革，提出將計算機基礎課程教學的主導任務轉向培養學生的計算思維能力[7]。比如原第四軍醫大學盧虹冰教授團隊[8]針對計算思維能力培養進行了較為深入的研究和實踐，并聯合空軍軍醫大學、山西醫科大學、大連醫科大學、山西中醫藥大學等國內多所醫學院校組建CMOOC聯盟，共同組建計算機基礎課程教學平臺，對新醫科背景下計算機基礎教學有很好的借鑒意義。然而調查發現，目前在國內很多醫學院校中，計算機基礎課程依然不受重視，有些學校在修改醫學生培養計劃時，逐漸縮短計算機課程學時，甚至取消不開。還有部分醫學院校在計算機課程中，依然停留在常用辦公軟件的教學，這些問題都與當前新醫科背景下醫學人才培養目標相違背。經分析，當前計算機基礎課程教學中存在如下幾個問題。

1.1? 計算機基礎課程教學內容深度不夠

經調查發現，在國內多數醫學院校中計算機屬于通識教育范疇，除計算機專業之外的學生都必須學習大學計算機這門公共基礎課。但每個學校的學時安排和教學深度卻參差不齊，有的高校每周只安排2個學時的課程，理論講授課主要由教師講解計算機的基礎理論，而實踐操作課主要安排學生練習常用軟件的使用，這種教學模式體現不出對學生計算思維能力的培養，教學內容單一，缺乏與醫學專業的融合[9]。

1.2? 學時少與教學內容多、深度要求高的實際情況相矛盾

新醫科建設要求醫學專業學生不僅要學習計算機基礎知識，更要把當前應用較廣泛的大數據、云計算、人工智能等滲入進去。但是，鑒于醫學專業特點，培養計劃中醫學課程較多，而總學時有限，因此多數醫學院校就對計算機基礎課程的學時做縮減[10]。比如筆者所在學校目前計算機基礎課學時僅有36學時，考慮到學生基礎薄弱，目前主要教授計算機基礎知識和常用軟件操作，學生在有限學時內無法深度學習與計算機相關的人工智能技術。

1.3? 教學內容與專業脫節

目前很多醫學院校的計算機基礎課程往往由學校的網絡中心或計算機相關學院承擔教學任務，教學大綱制定完成后對所有非計算機專業開設，大部分專業教學內容及案例基本相仿，與醫學相關專業融合不足。

2? 以人工智能為導向的計算機基礎課程體系構建思路

要想培養出的醫學生具有較好的信息素養，構建合理有效的課程體系是行之有效的方法。本文擬構建以“人工智能”為導向，以“計算思維”為核心的課程體系，突出醫學應用特色，面對不同專業進行分類指導。在培養目標和教學內容設置上，緊密結合醫學專業特點，從教會學生簡單使用計算機過渡到使其理解計算機，再過渡到使其用計算思維能力去解決醫學專業問題。

2.1? 以培養計算思維為核心，重構課程體系

培養醫學生的計算思維能力是一項長期而系統的工程，絕不能一蹴而就，需要結合醫學專業的特點和教育部對新醫科人才的培養要求，構建行之有效的計算機基礎課程體系。依據教指委發布的高校計算機基礎課程教學要求，結合本校醫學專業特點，構建“1+1+X”的課程體系，其中包括1門通識課程，即大一上學期開設的計算思維導論，該課程主要使學生認識到計算思維能力的重要性；1門程序設計性課程，即Python程序設計，一般在大二上學期開設，該課程主要培養學生利用計算思維解決具體問題的能力；X門拓展課程，主要是根據專業特色而開設的交叉融合課程，比如醫學人工智能醫學圖像處理醫學數據分析等課程，這些課程能夠提升學生的計算思維能力。

2.2? 開展具有醫學特色的教學內容、教學資源建設

要想突出計算思維能力的培養，除了構建合理的課程體系外，還必須對課程原有的教學內容、配套教材及其他課程資源進行凝練更新。在保持知識教育連貫性的同時，縮減計算機基礎理論知識點，增加能體現計算思維的知識模塊，特別是和醫學問題相關的一些理論和方法。在設置問題案例時多與醫學領域應用較多的層面結合，拓寬學生視野，培養學生利用計算思維解決醫學專業問題的能力。

2.3? 結合不同專業要求，進行分類指導

醫學相關專業有很多，不同專業應用計算機的方向、側重點都有所差異，本研究計劃以臨床醫學和醫學檢驗兩個專業作為試點，將計算機基礎課程的教學與學生的專業特點相結合，了解每個專業的學生學習計算機的需求，進而實現分類指導。

2.4? 探索適合計算思維培養的多元化教學方法

在教學實施的過程中，應以新醫科建設的內涵為指引，課堂講授和實踐操作的教學內容要反映新醫科建設的要求。在緊扣醫學特色的同時，還要與多學科融合交叉。比如在講授程序設計時能夠合理穿插醫學人工智能、醫學圖像處理等內容，使學生認識到計算機技術在解決醫學問題時起到的關鍵作用。此外，學習完程序設計相關內容時，還可讓學生自己設計一個簡單的醫院信息管理系統或者掛號系統，促使學生在案例情境中發現問題，加強對其計算思維能力的培養。

3? 課程體系構建實施策略

3.1? 以人工智能為導向，構建計算機基礎課程體系

在新醫科背景下，依據教指委對高校計算機基礎課程的教學要求，結合學校實際情況，構建以“人工智能”為導向，以“計算思維”為核心的“1+1+X”的課程體系，把計算思維能力的培養劃分為計算思維能力塑造、計算思維能力強化、計算思維能力提升三個階段，課程體系如圖1所示。

3.1.1? 計算思維能力塑造

計算思維導論是新入校大一新生必修的通識課，主要講授計算機的基礎應用和操作，促使學生了解計算機解決醫學專業問題的基本原理和方法，具備簡單的問題表達能力，讓學生初步認識計算思維的重要性。

3.1.2? 計算思維能力強化

強化階段主要通過程序設計類課程的學習，培養學生利用計算機相關技術解決專業問題的能力。結合醫學專業特點，鑒于Python語言簡單易學，在醫學人工智能、物聯網等領域應用廣泛，學校程序設計類課程將以Python語言為依托，適當穿插一些醫學案例的求解，強化學生利用計算思維解決醫學問題的能力。

3.1.3? 計算思維能力提升

計算思維能力提升主要通過一些專業交叉融合課程實現，能力提升課程多以限選課形式開設，學生可根據自己專業需求進行選修學習。比如醫學人工智能、醫學圖像處理、醫學數據分析等課程，對學生后續臨床和科研工作能提供很大幫助。

3.2? 優化課程教學內容，強調計算思維能力的培養

教學內容的建設是教學改革能否成功的關鍵因素，本文以人工智能為導向，在原教學內容的基礎上，重新打造了一套新的教學內容體系。在安排通識課程的內容時，要考慮到當前學生中學階段已經學習過的知識點，應刪減已學內容，增添能夠反映計算思維的知識點和案例，保障知識的連貫性和延續性。另外所設計的教學內容還要與醫學專業特色深度融合，多引入醫學相關的案例，重點講解用計算機解決醫學問題的技巧。表1展示出計算機思維導論通識課教學內容安排，課程體系中其他課程不再逐一展示。

3.3? 開展以學生為中心的混合模式教學

在教學實施中，遵循以學生為中心的原則，充分利用線上資源，開展混合模式教學。課堂講授和實踐操作的內容應依照新醫科對課程建設的要求，結合開設專業特點，體現多學科交叉融合的特點。例如，在學習互聯網應用時可引入計算機在醫療健康領域的新應用，如遠程診療、舌象采集辯證等，使學生認識到計算機技術在醫學領域的應用廣泛性，進一步強化學生的計算思維。

此外，在教學過程中可充分利用已有的比較成熟的教學資源，比如可鼓勵一些計算機基礎較差的學生選修中國大學MOOC上的免費課程，縮減與其他學生之間的差距。

3.4? 建立多元化考核體系，突出思維與實踐能力的評價

以往計算機基礎課程的考核評價多使用期末考試評定學生成績，這種評價方式只能片面地檢驗學生計算機基礎知識的掌握程度。新的課程考核體系要貫穿課程的整個學習過程，從知識的考核向能力的考核轉變。比如計算思維導論通識課考核方式暫定為全形成性考核，考核項目主要包括：平時作業、小組討論、設計任務、階段測試共四項。其中，平時作業和階段測試主要考查學生對基礎知識的掌握程度；小組討論則是教師給出某個話題和案例，組織學生展開討論，能促使學生主動分析問題和利用計算思維解決問題；設計任務則是結合醫學各專業特點去設計完成一個項目。

3.5? 加強多學科協作，創建具有醫學信息素養的課程團隊

新醫科建設強調多學科交叉融合，而目前承擔學校計算機公共基礎課程教學工作的教師多為計算機專業背景，對醫學常識知之甚少。為了很好地實現計算機技術與醫學專業的深度融合，這就要求課程團隊成員應多增強與醫學相關學科教師的交流溝通，了解醫學院系相關專業對計算機知識的需求，有針對性地實現計算機技術與醫學實際問題的融合，以滿足當今時代對醫學智能人才的要求。

3.6? 組織學生競賽，激發學生學習興趣

新醫科建設的最終落腳點是人才培養的質量，除了提升教師的專業素養之外，不能忽視學生這個學習的主體。教師在教學過程可引導學生利用課余時間加入計算機方向的科研團隊或興趣小組，激發學生學習動力和興趣。

此外計算機學院也可聯合醫學院系開展一些程序設計競賽或者是與“互聯網+”相關的創新創業大賽等，通過以賽促學方式，提高學生的計算思維和創新實踐能力。

4? 結束語

在新醫科建設背景下，計算機基礎課程應結合醫學專業培養方案，構建以人工智能為導向的課程體系，注重計算機與醫學相關學科的交叉融合。可將計算思維能力的培養劃分為塑造、強化、提升三個階段，構建以計算思維為核心的“1+1+X”的課程體系。并結合醫學專業特色，優化課程教學內容，采用多種教學方法開展以學生為中心的混合模式教學，實施過程性考核，摸索培養智能創新型醫科人才之路，以滿足新時代對醫學人才的需求。

5? 參考文獻

[1] 郝興偉，張強.智能時代計算機通識教育的改革探索[J].中國大學教學，2019（Z1）：72-74.

[2] 李立國，趙闊.從學科交叉到交叉學科：“四新”建設的知識邏輯與實踐路徑[J].廈門大學學報（哲學社會科學版），2022（3）：107-116.

[3] 顧丹丹，鈕曉音，郭曉奎，等.“新醫科”內涵建設及實施路徑的思考[J].中國高等醫學教育，2018（8）：17-18.

[4] 吳運兵，張瑩，朱丹紅，等.“雙一流”建設下課程體系建設與教學改革探索：以計算機公共基礎課為例[J].中國輕工教育，2019（3）：39-45.

[5] 尚麗麗.新醫科背景下醫學研究生教育的思考[J].醫學研究生學報，2018（10）：1078-1081.

[6] 胡珊，練偉，周毅，等.“新醫科”時代醫學信息技術課程體系變革與思考[J].醫學信息學雜志，2020（7）：88-91.

[7] 吳寧，崔舒寧.以計算思維能力培養為核心的大學計算機基礎課程教學內容改革研究[J].計算機教育，2012（7）：107-110.

[8] 常小紅，盧虹冰，廖琪梅，等.醫學院校大學計算機課程教學改革探索[J].中國教育技術裝備，2017（2）：98-100.

[9] 魏爽.人工智能背景下以培養計算思維為目標的計算機基礎教學模式研究[J].科技創新導報，2019（23）：225-226.

[10] 夏金存.基于計算思維的地方醫學院校計算機基礎課?程改革[J].醫學信息學雜志，2020（6）：90-93.