白春清
(湖北中醫(yī)藥大學(xué)信息工程學(xué)院,湖北 武漢 430065)
中醫(yī)學(xué)發(fā)展離不開現(xiàn)代學(xué)科的滲透。為中醫(yī)碩士研究生開設(shè)學(xué)科交叉課程,培養(yǎng)新生力量,可推動(dòng)學(xué)科滲透。經(jīng)過近20年的探索,湖北中醫(yī)藥大學(xué)將中醫(yī)碩士研究生的計(jì)算機(jī)課程發(fā)展為學(xué)科交叉課程。
湖北中醫(yī)藥大學(xué)碩士研究生計(jì)算機(jī)課程始于1988年,至2001年,先后講授過BASIC程序設(shè)計(jì)、Windows 9x、Office、IE、SPSS、PhotoShop、Flash 入門,教學(xué)目的是讓學(xué)生接觸和分享新科技,跟上科技發(fā)展的步伐,此期間曾嘗試將1980年中前期研制的中醫(yī)診療軟件引入教學(xué)。2002年開始,教學(xué)目標(biāo)轉(zhuǎn)向?qū)W科滲透,教學(xué)內(nèi)容是用高級(jí)程序語言設(shè)計(jì)中醫(yī)辨證組方軟件,至2010年,先后講授過Delphi程序設(shè)計(jì)(含Delphi訪問VFP的DBF表)和VFP數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計(jì),目的是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科滲透的思路和基本能力。
經(jīng)過20年的探索和實(shí)踐,我們深切認(rèn)識(shí)到,中醫(yī)碩士研究生的計(jì)算機(jī)課程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)以學(xué)科滲透為目標(biāo),否則就失去了開設(shè)本課程的意義;然而,以學(xué)科滲透為目標(biāo)的教學(xué)存在很高的難度。造成高難度的原因主要有三點(diǎn):第一,幾乎所有的中醫(yī)碩士生導(dǎo)師在科研和臨床中,未涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)向中醫(yī)學(xué)的滲透,對(duì)學(xué)生沒有程序設(shè)計(jì)方面的要求,學(xué)生沒有學(xué)習(xí)動(dòng)力。第二,學(xué)科滲透離不開程序設(shè)計(jì),在得不到導(dǎo)師配合的情況下,計(jì)算機(jī)課程中既要教會(huì)學(xué)生設(shè)計(jì)較復(fù)雜的程序,又要讓學(xué)生掌握程序設(shè)計(jì)應(yīng)用于中醫(yī)科研和臨床的思路和方法,否則,學(xué)生不知學(xué)有何用。當(dāng)兩方面的內(nèi)容都需要在本課程中完成時(shí),學(xué)時(shí)又遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。第三,中醫(yī)教材和教學(xué)一直使用自然語言敘述,而不善于使用符號(hào)、公式和形式化描述,如此背景導(dǎo)致中醫(yī)碩士生難以學(xué)習(xí)和掌握程序設(shè)計(jì)語言,更難適應(yīng)程序設(shè)計(jì)的思路。20多年來,雖經(jīng)3次更換程序設(shè)計(jì)語言,多次調(diào)整和重組教學(xué)內(nèi)容,不斷改進(jìn)教學(xué)方法和手段,但收效甚微,高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)成了一道邁不過去的坎。
針對(duì)上述原因,2011年,我們對(duì)教學(xué)內(nèi)容作了調(diào)整,主要是化解上述第二和第三點(diǎn)原因造成的問題,降低程序設(shè)計(jì)難度、力求用簡單的工具解決復(fù)雜的問題,壓縮程序設(shè)計(jì)所需學(xué)時(shí)數(shù)。具體辦法是將VFP數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計(jì)更換為Excel“程序設(shè)計(jì)”,用Excel公式和函數(shù)實(shí)現(xiàn)高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)的常用功能。調(diào)整后的教學(xué)內(nèi)容主要由三部分構(gòu)成:數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和數(shù)理邏輯辨證模型、Excel“程序設(shè)計(jì)”、設(shè)定診斷權(quán)值,共72學(xué)時(shí)。
該部分內(nèi)容圍繞數(shù)理邏輯模型介紹相關(guān)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)向中醫(yī)學(xué)滲透的基本思路和方法,在計(jì)算機(jī)科學(xué)與中醫(yī)學(xué)之間起紐帶作用。
1.1 目的要求 ①了解:中醫(yī)診療系統(tǒng)的發(fā)展歷程,中醫(yī)辨證數(shù)學(xué)模型和知識(shí)表達(dá)方法。②熟悉:數(shù)理邏輯辨證模型和“加權(quán)求和、浮動(dòng)閾值”辨證模型。③掌握:集合論、數(shù)理邏輯、模糊數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí),以及向中醫(yī)學(xué)滲透、建立原創(chuàng)型數(shù)學(xué)模型的思路和基本方法。
1.2 教學(xué)內(nèi)容概要
1.2.1 中醫(yī)診療系統(tǒng)的發(fā)展歷程與評(píng)述 該部分介紹1978年以來中醫(yī)診療系統(tǒng)發(fā)展的歷程[1]、參研人員來自的專業(yè)領(lǐng)域、已研制的180多個(gè)診療系統(tǒng)所涉及的疾病病種、使用的程序語言,簡要評(píng)述產(chǎn)生式規(guī)則和推理樹、傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、結(jié)構(gòu)方程、基于案例推理、“加權(quán)求和、浮動(dòng)閾值”、數(shù)理邏輯等10多種用于描述中醫(yī)辨證的數(shù)學(xué)模型和知識(shí)表達(dá)方法[2]。使學(xué)生全面了解計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)向中醫(yī)學(xué)滲透的歷程和內(nèi)容,避免以后的低水平重復(fù),達(dá)到承前啟后的目的。
1.2.2 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 如果專門研究辨證論治數(shù)學(xué)模型,將需要大量的數(shù)學(xué)知識(shí),然而作為一門計(jì)算機(jī)課程,本課程以“夠用”為原則,只講授集合、數(shù)理邏輯、模糊數(shù)學(xué)的部分基礎(chǔ)知識(shí)。①集合的概念已滲透到了科學(xué)技術(shù)的各個(gè)方面,并成為現(xiàn)代數(shù)學(xué)各分支的共同基礎(chǔ),是不可缺少的數(shù)學(xué)工具和表達(dá)語言。中醫(yī)臨床癥狀、辨證要素、藥名、功效等內(nèi)容都可用集合描述。這部分內(nèi)容主要包括集合的概念和表示法、子集與冪集、集合的并交差運(yùn)算、集合的基數(shù)。②數(shù)理邏輯是研究推理的一種理論,它的特點(diǎn)是用數(shù)學(xué)上形式化的方法來研究形式邏輯中的推理規(guī)律,利用計(jì)算的方法來代替人們思維中的邏輯推理過程,可以把推理過程像數(shù)學(xué)一樣利用公式來進(jìn)行計(jì)算,從而得出正確的結(jié)論。數(shù)理邏輯可用于描述中醫(yī)辨證論治推理過程。這部分內(nèi)容主要包括命題邏輯中的命題與聯(lián)結(jié)詞、公式與解釋,謂詞邏輯中的謂詞與量詞、公式與解釋。③模糊數(shù)學(xué)可以把人類的語言和思維過程提煉成數(shù)學(xué)模型,使人類語言數(shù)量化、形式化。模糊數(shù)學(xué)可用于描述中醫(yī)辨證“可以定性,難于定量”的不精確思維。這部分內(nèi)容主要包括模糊子集的概念和表示法,模糊集的運(yùn)算,λ-截集,隸屬函數(shù)。
1.2.3 加權(quán)數(shù)理邏輯模型 加權(quán)數(shù)理邏輯模型是將“加權(quán)求和、浮動(dòng)閾值”模型與“數(shù)理邏輯”模型合并演變得來的,是專用于辨證論治的原創(chuàng)模型[3-4]。該部分從以下兩個(gè)角度詳細(xì)講述加權(quán)數(shù)理邏輯模型。
第一,作為中醫(yī)學(xué)獨(dú)特理論體系基本特點(diǎn)之一的辨證論治屬半結(jié)構(gòu)化決策,有一定的規(guī)律可循。幾乎每一證型都由幾種病性、病位、病因(統(tǒng)稱證候要素)所構(gòu)成,并會(huì)表現(xiàn)出若干方面的癥狀。一個(gè)證型的各癥狀之間都存在著某種聯(lián)系,這些聯(lián)系可以運(yùn)用中醫(yī)基礎(chǔ)理論的五行相乘、相侮、母子相及、氣血津液的生成與輸布、臟腑功能、經(jīng)絡(luò)的分布和走向等知識(shí)進(jìn)行解釋。通過這些聯(lián)系,一個(gè)證型的所有癥狀構(gòu)成一個(gè)癥狀鏈條,鏈條上的癥狀又可按照人體部位、形體體征、寒熱、飲食、情志、疼痛及性質(zhì)、不適感、二便、舌脈等分類為若干個(gè)方面或部分。
第二,邏輯運(yùn)算模型是建立在歸納與演繹法(辨證思維方法之一)的基礎(chǔ)上,其主導(dǎo)思想是將某個(gè)證型的可見癥按照診斷作用劃分為若干類(若干方面或部分),并在分類的基礎(chǔ)上制定診斷標(biāo)準(zhǔn)。為了體現(xiàn)同一個(gè)癥狀具有多方面的診斷價(jià)值,同一個(gè)癥狀可同時(shí)出現(xiàn)在多個(gè)類中。在實(shí)際應(yīng)用中,同一證型的癥狀分類標(biāo)準(zhǔn)可能不唯一,原則上,分類和診斷標(biāo)準(zhǔn)制定得越詳細(xì)越好。
該部分需結(jié)合若干個(gè)病種的診斷標(biāo)準(zhǔn)[5-7]講述和學(xué)習(xí)。通過學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握學(xué)科滲透的基本思路和方法。
Excel不是程序設(shè)計(jì)語言,本無程序設(shè)計(jì)之說,此處所謂的“程序設(shè)計(jì)”是指用一系列Excel公式實(shí)現(xiàn)其他高級(jí)語言程序的功能,其中不使用宏和VBA。
其實(shí),Excel具備程序三種基本結(jié)構(gòu)(順序、分支、循環(huán))的功能:①Excel的自動(dòng)重新計(jì)算可實(shí)現(xiàn)單重循環(huán)功能,SUM、AVERAGE、SUMSQ等區(qū)域計(jì)算函數(shù)都含有循環(huán)功能;②Excel的IF函數(shù)可實(shí)現(xiàn)簡短的分支功能,SUMIF、COUNTIF、FIND、SEARCH、HLOOKUP、VLOOKUP 等函數(shù)都含有循環(huán)和分支(或條件)功能;③Excel的公式序列可實(shí)現(xiàn)順序功能。此外,INDEX函數(shù)可實(shí)現(xiàn)數(shù)組功能,工作表可實(shí)現(xiàn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫表的功能,工作表還可用作輸入/輸出界面,并且Excel的函數(shù)比其他高級(jí)語言更豐富。所有這一切可使Excel具備簡單的程序設(shè)計(jì)功能,可用Excel代替其他高級(jí)語言完成基于“數(shù)理邏輯模型”的“程序設(shè)計(jì)”,從而使本課程繞過高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)這道障礙。
2.1 目的要求①了解:通過Excel“程序設(shè)計(jì)”的方法和步驟了解其他高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)的一般方法和步驟。②熟悉:Excel基本操作和常用函數(shù),尤其是IF和HLOOKUP函數(shù)。③掌握:依據(jù)“數(shù)理邏輯模型”,使用Excel設(shè)計(jì)“程序”的思路和技巧。
2.2 教學(xué)內(nèi)容概要 該部分結(jié)合中風(fēng)病辨證診斷標(biāo)準(zhǔn)[5],重點(diǎn)講述Excel“程序設(shè)計(jì)”的思路和技巧。教學(xué)內(nèi)容主要包括6個(gè)部分:①設(shè)計(jì)輸入患者癥狀和輸出病歷的界面;②生成患者癥狀描述文本,顯示在病歷界面中;③根據(jù)患者癥狀辨證候要素風(fēng)、火熱、痰、血瘀、氣虛等;④按照中風(fēng)病診斷標(biāo)準(zhǔn)[8],根據(jù)中風(fēng)5主證和6次癥,結(jié)合起病、誘因、先兆癥狀、年齡,并引用王氏在中風(fēng)病診斷標(biāo)準(zhǔn)研究中建立的中風(fēng)病綜合判斷式[9],辨中風(fēng)病是否成立;⑤根據(jù)《中醫(yī)內(nèi)科學(xué)》教材(中國中醫(yī)藥出版社,2003年出版)并參照《證素辨證學(xué)》(朱文鋒著,人民衛(wèi)生出版社,2008年出版),用證候要素組合成“風(fēng)痰入絡(luò)”、“風(fēng)陽上擾”、“陰虛風(fēng)動(dòng)”等10個(gè)證名以及臨床常見的復(fù)合證(例如肝腎虧虛兼痰熱腑實(shí));⑥根據(jù)辨病和辨證結(jié)果選定治法、基礎(chǔ)方,隨癥加減,形成最終方藥。
由于篇幅所限,該部分詳細(xì)內(nèi)容另文闡述[10]。
本部分仍以中風(fēng)病作為案例。教學(xué)方式以案例討論、文獻(xiàn)分析、操作實(shí)踐為主。學(xué)生劃分為若干組,每組人數(shù)應(yīng)符合Delphi法的要求。為了全面掌握Delphi法,每位學(xué)生既充當(dāng)項(xiàng)目組的角色,也充當(dāng)咨詢專家的角色。
3.1 目的要求 ①了解:傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法在設(shè)定診斷權(quán)值研究中的應(yīng)用概況及局限性。②熟悉:用SPSS計(jì)算肯德爾和諧系數(shù)、克朗巴赫系數(shù)。③掌握:Delphi法的公式及應(yīng)用步驟、肯德爾和諧系數(shù)的公式及應(yīng)用、克朗巴赫系數(shù)的公式及應(yīng)用以及用于計(jì)算這些公式的Excel函數(shù)。
3.2 教學(xué)內(nèi)容概要 設(shè)定診斷權(quán)值主要是設(shè)定癥狀對(duì)證候要素或證型的診斷權(quán)值,慣稱癥狀評(píng)分,例如中風(fēng)病、頭風(fēng)病等辨證診斷標(biāo)準(zhǔn)[5-7]中的分?jǐn)?shù)。
由于統(tǒng)計(jì)學(xué)課程在很多專業(yè)早已開設(shè),統(tǒng)計(jì)方法已得到廣泛應(yīng)用,已為很多科研工作者所熟悉,所以在設(shè)定診斷權(quán)值的研究中,大部分研究人員使用了統(tǒng)計(jì)方法。自1979年第一個(gè)中醫(yī)診療系統(tǒng)問世至今,已使用過的統(tǒng)計(jì)方法主要是:①用多元線性回歸分析(尤其是逐步回歸分析)建立回歸方程或用多元判別分析(尤其是逐步判別分析)建立判別函數(shù),方程或函數(shù)中癥狀的系數(shù)可用作癥狀的診斷權(quán)值;②用主成分分析或因子分析(探索性因子分析和驗(yàn)證性因子分析,主要是驗(yàn)證性因子分析)建立證型(或證候要素)與癥狀之間的關(guān)系式,關(guān)系式中的因子載荷系數(shù)(癥狀的系數(shù))可用作癥狀的診斷權(quán)值;③用ROC曲線,設(shè)定證型或證候要素的診斷閾值。
然而,由于中醫(yī)學(xué)獨(dú)特的理論體系以及辨證論治不符合傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法的條件,更由于中醫(yī)術(shù)語尤其是臨床病歷書寫的癥狀術(shù)語不夠規(guī)范,部分醫(yī)者有自己的習(xí)慣用語,有時(shí)還有一定的靈活性或隨意性,甚至同一醫(yī)者在不同病歷中對(duì)同一癥狀用語有時(shí)也不完全相同,加之各醫(yī)者之間認(rèn)識(shí)和理解上的差異,故很難收集到符合要求和整理出保持原意的大樣本規(guī)范病歷,所以在設(shè)定診斷權(quán)值時(shí),不能過多依賴統(tǒng)計(jì)方法;又由于經(jīng)驗(yàn)在中醫(yī)臨床上發(fā)揮著重要作用,所以設(shè)定診斷權(quán)值應(yīng)以經(jīng)驗(yàn)評(píng)分為主,以病歷和文獻(xiàn)資料統(tǒng)計(jì)為輔。
1980年代初,經(jīng)驗(yàn)評(píng)分開始用于中醫(yī)診療系統(tǒng)的癥狀評(píng)分,當(dāng)時(shí)是由專家本人評(píng)分,代表的是專家個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)。1990年代末,Delphi法開始用于癥狀診斷權(quán)值的設(shè)定(癥狀評(píng)分),綜合的是多位專家的經(jīng)驗(yàn)。隨后的10多年,Delphi法在癥狀診斷權(quán)值和辨證量表的研究中得到了廣泛應(yīng)用。
在運(yùn)用Delphi法的過程中,可使用肯德爾和諧系數(shù)測量多位專家評(píng)分之間的一致性程度,用克朗巴赫系數(shù)測量一個(gè)證型或證候要素所涉及癥狀的一致性程度。這些計(jì)算和測試,都可用Excel常用公式完成,也可用SPSS完成。
本部分的案例以中風(fēng)病辨證標(biāo)準(zhǔn)[5,8,11]和圍繞此標(biāo)準(zhǔn)的研究論文、結(jié)合《證素辨證學(xué)》和《中醫(yī)內(nèi)科學(xué)》教材作為編制咨詢問卷的主要參考文獻(xiàn)。為了適當(dāng)引導(dǎo)和避免學(xué)生的思路過于離散,在編制第一輪咨詢問卷時(shí),各小組統(tǒng)一將證候要素初設(shè)為心神、心、脾、肝、腎、經(jīng)絡(luò)、火熱、痰、濕、氣滯、閉、血瘀、氣虛、血虛、陰虛、陽虛、亡陰、亡陽、陽亢、動(dòng)風(fēng)。
Delphi法、肯德爾和諧系數(shù)和克朗巴赫系數(shù)的計(jì)算,比較容易理解和掌握,很多文獻(xiàn)都對(duì)其作了詳細(xì)闡述,并列舉有完整案例。本文不再對(duì)其展開敘述。
自2011年將VFP數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計(jì)更換為Excel“程序設(shè)計(jì)”以來,教學(xué)效果發(fā)生了顯著變化,學(xué)生由被動(dòng)理解變?yōu)橹鲃?dòng)思考,由被迫學(xué)變?yōu)槌鞍l(fā)揮,部分同學(xué)在完成課后作業(yè)時(shí)感受到了很大的成就感。通過學(xué)習(xí),學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)向中醫(yī)學(xué)滲透的基本思路和方法,既有了理性認(rèn)識(shí),也有了感性認(rèn)識(shí),部分同學(xué)甚至還有了獨(dú)特見解。
然而,由于幾乎所有的中醫(yī)碩士生導(dǎo)師在科研和臨床中,未涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)向中醫(yī)學(xué)的滲透,對(duì)學(xué)生無此內(nèi)容需求,所以學(xué)生在本課程考試結(jié)束后,很少再繼續(xù)學(xué)習(xí)和思考。如此現(xiàn)狀,課堂教學(xué)的目的雖可達(dá)到,但學(xué)科滲透的目標(biāo)卻路途漫長。如何破解學(xué)而不用的困境,尚需繼續(xù)探索。
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