王芳　肖雪梅

摘 要 為了適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代下醫(yī)學(xué)院校培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的目標(biāo)，基于多種教學(xué)模式并行、分段實(shí)施的教學(xué)理論，提出了針對(duì)醫(yī)學(xué)院校學(xué)生的尋源式、身臨其境式、以就業(yè)為導(dǎo)向的教學(xué)模式，從而達(dá)到激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生敏銳洞察力和提高學(xué)生動(dòng)手操作能力的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞 大數(shù)據(jù) 醫(yī)學(xué)院校 數(shù)學(xué)建模 教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.12.058

Mathematical Modeling Course Teaching Reform

of Medical College in Big data Era

WANG Fang， XIAO Xuemei

（Department of Medical Information Engineering， Zunyi Medical University， Zunyi， Guizhou 563003）

Abstract In order to adapt to the objective of developing medical students' application ability in the era of big data， in view of the medical college students， the teaching modes of finding source type， immersed experience type and career-oriented type are advanced based on the teaching theory that multiple modes in parallel and implemented in phases， to achieve the goal that exciting interest， cultivating keen insight and enhancing operation ability.

Key words big data； Medical College； mathematical modeling； teaching mode

0 引言

什么是大數(shù)據(jù)？多大的數(shù)據(jù)量可以稱為大數(shù)據(jù)？不同的時(shí)代有著不同的答案。①21世紀(jì)是信息時(shí)代，由眾多渠道搜集而來大數(shù)據(jù)的存在形式往往具有多元性和實(shí)時(shí)性，可以說大數(shù)據(jù)時(shí)代就是對(duì)信息進(jìn)行挖掘的時(shí)代。在醫(yī)療信息化廣泛深入的背景下，大量的醫(yī)療數(shù)據(jù)在醫(yī)院無時(shí)不刻均在產(chǎn)生。為了應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)未來的醫(yī)療云計(jì)算模式，區(qū)域醫(yī)療信息化追求的“信息互通、資源共享”的目標(biāo)，作為醫(yī)院人才輸入發(fā)源地的醫(yī)學(xué)類高校，如何認(rèn)清所面臨的挑戰(zhàn)，尋找解救方案，突破人才培養(yǎng)的瓶頸，是其面臨的主要問題。

隨著數(shù)學(xué)在醫(yī)學(xué)研究中的廣泛應(yīng)用，大量的醫(yī)療數(shù)據(jù)以及紛繁錯(cuò)雜的生命系統(tǒng)和生命現(xiàn)象，均需要借助計(jì)算機(jī)在數(shù)值分析與圖像處理上所具有的強(qiáng)大功能，并通過數(shù)學(xué)模型的合理建立，從而方便了研究人員對(duì)存在潛在價(jià)值的數(shù)據(jù)的挖掘，從而探討其內(nèi)在的關(guān)系與變化規(guī)律。②因此，醫(yī)學(xué)院校中數(shù)學(xué)建模課程的開設(shè)已成為必然趨勢(shì)。但由于醫(yī)學(xué)院校本身所具備的面向社會(huì)輸入醫(yī)學(xué)類人才的特質(zhì)，使得數(shù)學(xué)建模課程的教學(xué)在實(shí)施過程中往往存在諸多挑戰(zhàn)，例如學(xué)生上課積極性不高等，然而其原因主要在于數(shù)學(xué)類課程僅是醫(yī)科學(xué)生的一門基礎(chǔ)課，并不能引起學(xué)生的重視，并且醫(yī)學(xué)院校中數(shù)學(xué)教師人數(shù)相對(duì)較少，師資力量的短缺導(dǎo)致教學(xué)方式和方法的單一，另外醫(yī)學(xué)院校學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)存在理工科短板的現(xiàn)象③也導(dǎo)致了學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)類課程的抗拒。

因此，傳統(tǒng)的教學(xué)模式在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下已然不能吸引醫(yī)學(xué)院校學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，已經(jīng)無法適應(yīng)醫(yī)學(xué)院校對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的培養(yǎng)目標(biāo)。

1 教學(xué)模式的改變

長期以來，我校的教學(xué)體系中在對(duì)醫(yī)學(xué)信息學(xué)人才的培養(yǎng)上，缺乏一門將高等數(shù)學(xué)與醫(yī)學(xué)問題有機(jī)結(jié)合在一起的課程，使大部分醫(yī)科學(xué)生普遍認(rèn)為數(shù)學(xué)類課程枯燥乏味、抽象難懂、應(yīng)用性較低。針對(duì)該問題，我校在2014年將“數(shù)學(xué)建模”課程進(jìn)行了推廣，并于2015年將此門課程設(shè)置為信息計(jì)算與科學(xué)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)課，以全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽作為實(shí)踐的平臺(tái)，逐步對(duì)本校數(shù)學(xué)建模課程的教學(xué)模式和教學(xué)方法進(jìn)行了系統(tǒng)的教學(xué)改革，并提出了符合醫(yī)學(xué)院校學(xué)生的三大教學(xué)模式。

1.1 尋源式的教學(xué)模式

在數(shù)學(xué)課程的教學(xué)過程中，學(xué)生均會(huì)有這樣的想法——數(shù)學(xué)是什么？答案不外乎“數(shù)學(xué)=邏輯”，而老師有時(shí)也會(huì)把數(shù)學(xué)的教學(xué)演變成一種空洞的解題訓(xùn)練，一堆了無生趣的符號(hào)與公式，而忽視了數(shù)學(xué)本身的立體之美，使學(xué)生失去用數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)觀察現(xiàn)實(shí)，構(gòu)造數(shù)學(xué)模型，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的語言、圖表、符號(hào)表示以及進(jìn)行數(shù)學(xué)交流的能力。為此，我們?cè)跀?shù)學(xué)建模課程的教學(xué)中提出了尋源式的教學(xué)模式，從中探尋數(shù)學(xué)的文化背景。為此，任課教師在備課時(shí)要注重查閱相關(guān)理論所涉及的科學(xué)家的故事以及科學(xué)家發(fā)現(xiàn)理論的背景，教學(xué)中以圖片或影視資料展現(xiàn)該理論發(fā)現(xiàn)的過程。這種尋源式教學(xué)模式不僅可以吸引學(xué)生的注意力，而且可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。該教學(xué)模式在教學(xué)過程中采用了局部實(shí)施的方式，例如博弈模型④這一章內(nèi)容，我們采用了播放影片《美麗心靈》的模式，讓學(xué)生了解數(shù)學(xué)家納什提出博弈論的整個(gè)過程，從而達(dá)到了吸引學(xué)生興趣、開拓學(xué)生視野的目的。

1.2 身臨其境式的教學(xué)模式

數(shù)學(xué)類課程本身所具有的特點(diǎn)決定了教材的共性：數(shù)學(xué)的定義、定理和證明是構(gòu)成教材的主要部分，導(dǎo)致大部分學(xué)生對(duì)此類課程望而生畏，從而使得在教學(xué)環(huán)節(jié)中只有教師作為參與者，學(xué)生反而敬而遠(yuǎn)之。這就需要教師學(xué)會(huì)去引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生克服對(duì)數(shù)學(xué)的畏懼心理，主動(dòng)參與到教學(xué)環(huán)節(jié)中來。為解決該問題，并能有效避免數(shù)學(xué)類課程的枯燥性，在結(jié)合以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，相應(yīng)提出了身臨其境的教學(xué)模式。該模式中學(xué)生的“學(xué)”與教師的“教”的角色進(jìn)行了互換，讓學(xué)生作為主要參與人去發(fā)現(xiàn)問題，教師作為協(xié)助者與學(xué)生共同解決問題，實(shí)現(xiàn)了“發(fā)現(xiàn)問題—思考問題—解決問題”的思維路徑。教學(xué)過程中教師提前給學(xué)生布置任務(wù)，要求學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)、圖書館或現(xiàn)實(shí)生活等資源搜集已知模型的相關(guān)資料，包括歷史背景、相關(guān)數(shù)據(jù)、新聞報(bào)道等，培養(yǎng)學(xué)生從問題背景中利用關(guān)鍵詞法發(fā)現(xiàn)解決問題的思路，并以文字、圖片等形式展示。例如在交通流與道路通行能力模型的講解中，先讓學(xué)生在十字路口觀察綠燈、紅燈的時(shí)長以及車流量大小，得出決定道路通行能力的關(guān)鍵因素，并陳述問題的背景，引導(dǎo)學(xué)生找出背景中的關(guān)鍵字，如交通流：引導(dǎo)學(xué)生思考什么是交通流，從而引出交通流的概念——汽車在道路上連續(xù)行駛形成的車流，繼而思考是什么樣的汽車——標(biāo)準(zhǔn)長度的小型汽車，從而引出標(biāo)準(zhǔn)的長度應(yīng)為多少等問題，讓學(xué)生以問題的決策者的角度身臨其境地發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題，最終找到問題的解決方案，從而培養(yǎng)學(xué)生敏銳的洞察力以及動(dòng)手操作能力。endprint

1.3 以就業(yè)為導(dǎo)向⑤的教學(xué)模式

醫(yī)學(xué)院校學(xué)生在學(xué)習(xí)中更側(cè)重理論知識(shí)的實(shí)用性，因此此類學(xué)生經(jīng)常會(huì)有這樣的想法：醫(yī)學(xué)生為什么要學(xué)數(shù)學(xué)？感覺數(shù)學(xué)類課程的開設(shè)類似于紙上談兵，無可施展之處。這就要求教師在講授過程中要讓學(xué)生清楚了解到數(shù)學(xué)本身的魅力所在，其廣泛的應(yīng)用性和無處不在。教師要注重收集數(shù)學(xué)相關(guān)理論在醫(yī)學(xué)上的實(shí)際應(yīng)用案例，讓學(xué)生體會(huì)數(shù)學(xué)與醫(yī)學(xué)的緊密結(jié)合，從而提高醫(yī)學(xué)院校學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力，能夠在今后的工作中學(xué)以致用，并產(chǎn)生相應(yīng)的學(xué)習(xí)興趣。比如微分方程在傳染病的傳播與預(yù)防、藥物在體內(nèi)的擴(kuò)散與排除、腫瘤的化療上的應(yīng)用，統(tǒng)計(jì)回歸的知識(shí)可以用來建立酶促反應(yīng)模型、冠心病與年齡模型等。以就業(yè)為導(dǎo)向的教學(xué)模式，將數(shù)學(xué)與就業(yè)建立聯(lián)系，教學(xué)過程中輔以實(shí)際案例，極大地激發(fā)了學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

2 三種教學(xué)模式的實(shí)施

數(shù)學(xué)建模課程的教學(xué)過程中三種教學(xué)模式在不同時(shí)段有不同的側(cè)重方向。

第一階段采用44學(xué)時(shí)的“數(shù)學(xué)建?！睂I(yè)課程教學(xué)。設(shè)置的建模問題以貼近生活的案例為主，采用常見易懂的建模方法加以講解，采用尋源式和身臨其境式的教學(xué)模式的有機(jī)結(jié)合進(jìn)行教學(xué)。

第二階段采用10學(xué)時(shí)的“大學(xué)數(shù)學(xué)試驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)。主要培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)學(xué)軟件解決實(shí)際問題的能力以及鞏固學(xué)生的編程能力，側(cè)重以就業(yè)為導(dǎo)向的教學(xué)模式的教學(xué)。

第三階段采用暑期數(shù)學(xué)建模的集中培訓(xùn)方式。此階段主要面向即將參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的學(xué)生，培訓(xùn)時(shí)長為15～20天。集中培訓(xùn)過程中，指導(dǎo)教師以不同學(xué)科的視角，剖析部分經(jīng)典案例和講解常用的建模方法，以3人為一小組，主要采用教師主持、小組匯報(bào)、課堂討論、教師點(diǎn)評(píng)的方式進(jìn)行，并在教學(xué)中側(cè)重身臨其境式的教學(xué)模式的應(yīng)用。

教學(xué)過程中三種模式的有效結(jié)合，不僅提高了我校學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)建模課程的興趣以及數(shù)學(xué)的應(yīng)用能力，而且在全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中也取得了較為滿意的結(jié)果。

3 結(jié)束語

當(dāng)今世界醫(yī)學(xué)水平的飛速發(fā)展以及新的科技手段的不斷涌現(xiàn)，使得現(xiàn)有及未來的醫(yī)學(xué)工作者每天都將面臨新的挑戰(zhàn)、新的問題。因此，對(duì)當(dāng)代醫(yī)學(xué)院校大學(xué)生的洞察力、想象力和創(chuàng)造力的培養(yǎng)，使其在現(xiàn)實(shí)生活中能夠運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)與數(shù)學(xué)的思維模式來分析和解決實(shí)際問題，從而促進(jìn)醫(yī)學(xué)水平的提高，是當(dāng)前醫(yī)學(xué)院校的教育教學(xué)改革的目的之一。以數(shù)學(xué)建模課程為依托，進(jìn)行數(shù)學(xué)的教學(xué)改革與試驗(yàn)、培訓(xùn)與競(jìng)賽，在培養(yǎng)具有科研能力的應(yīng)用型人才方面已獲得顯著的效果。⑥

注釋

① Adam Jacobs. The Pathologies of Big Data[J].Communications of the ACM，2009.52（8）.

② 全吉淑，柳明洙，張學(xué)武.醫(yī)學(xué)本科生生物化學(xué)雙語教學(xué)初探[J].延邊大學(xué)醫(yī)學(xué)學(xué)報(bào)，2010.33（4）：305-306.

③ 馬翠，羅明奎，羅萬春.醫(yī)學(xué)院校數(shù)學(xué)建模教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].數(shù)理醫(yī)藥學(xué)雜志，2014.27（2）：249-250.

④ 姜啟源，謝金星，葉俊.數(shù)學(xué)模型[M].北京：高等教育出版社，2015：373-410.

⑤ 王永宏，張麗萍，于輝.高校應(yīng)用型人才以就業(yè)為導(dǎo)向培養(yǎng)模式論[J].佳木斯大學(xué)社會(huì)科學(xué)學(xué)報(bào)，2013.31（4）：138-140.

⑥ 楊啟帆，談之奕.通過數(shù)學(xué)建模教學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新人才——浙江大學(xué)數(shù)學(xué)建模方法與實(shí)踐教學(xué)取得明顯人才培養(yǎng)效益[J].中國高教研究，2011（12）：83-85.endprint