胡 珊 練 偉 周 毅 劉 燕

(中山大學中山醫(yī)學院醫(yī)學信息學教研室 廣州 510060)

1 引言

2018年12月教育部提出加快實施“六卓越一拔尖2.0”計劃，其中面向醫(yī)科教育提出 “新醫(yī)科”建設目標，探索在新時代背景下的醫(yī)學教育新模式，即實現從“生物醫(yī)學科學為主要支撐的醫(yī)學模式”向 “以醫(yī)文、醫(yī)工、醫(yī)理、醫(yī)X 交叉學科為支撐的醫(yī)學模式”轉變。面對人類對健康醫(yī)療的新需求和對疾病譜的新認識，隨著生物醫(yī)學模式向生物-心理-社會-技術(工程)醫(yī)學模式的轉變，越來越需要數、理、文、工等知識的綜合應用[1-2]。以信息科學為基礎的人工智能、醫(yī)療大數據等技術將在疾病預防、診療過程中發(fā)揮更加重要的作用。“新醫(yī)科”是傳統醫(yī)學和各學科交叉融合、順應時代需求的產物。面對新時代要求，作為從事醫(yī)學生計算機基礎教育的工作者，需要思考如何在課程教學中結合醫(yī)學生專業(yè)特點，合理設置課程體系、有效體現學科知識的交叉融合，使學生適應新時代信息技術日新月異的變化，培養(yǎng)其在這些變化中應具備的專業(yè)知識和能力。

2 醫(yī)學信息技術基礎課程現狀

2.1 教學目標

醫(yī)學信息技術基礎課程是中山大學面向醫(yī)科學生開設的計算機基礎課程。按照教指委2016年發(fā)布的《大學計算機基礎課程教學基本要求》指導要求，計算機基礎教學總體目標是通過學習理解計算學科基本知識和方法，掌握基本計算機應用能力，同時具備一定的計算思維能力和信息素養(yǎng)。在此基礎上，為適應信息技術變化發(fā)展和醫(yī)科學生特點，對課程內容進行重構研究，提出以培養(yǎng)數字化醫(yī)生為導向的醫(yī)學生計算機基礎課程教學改革[3]。

2.2 教學內容

以信息獲取、利用、決策為脈絡，包括計算機體系結構與網絡基礎知識、數據管理和相關處理技術、程序設計基礎3個知識模塊，側重于培養(yǎng)學生數據管理、分析與決策能力，同時在教學過程中注重將計算思維的培養(yǎng)貫穿始終。著重于面向如何利用信息技術解決醫(yī)學相關專業(yè)問題，即以信息獲取、利用和決策為主線，幫助學生理解信息技術在醫(yī)學中的應用；以醫(yī)學應用的實例為依托，培養(yǎng)學生計算思維能力。

2.3 實踐情況

近年來逐步將上述教學改革內容融入教學實踐中，將計算機科學技術發(fā)展和醫(yī)學學科發(fā)展緊密相連，使學生能正確理解信息技術在醫(yī)學科學中的發(fā)展道路，具備一定的計算思維能力，為提升醫(yī)學生信息素養(yǎng)奠定堅實基礎。學生不僅能較好掌握課堂學習內容，還能在后續(xù)學習實踐中提高自身信息素養(yǎng)，例如參加臨床科研活動、生物信息學科相關研究、“醫(yī)學智能技術應用大賽”等。

3 “新醫(yī)科”建設對醫(yī)學信息技術基礎教育的新要求

3.1 人才培養(yǎng)目標

“新醫(yī)科”人才培養(yǎng)目標是能夠適應以人工智能為代表的新一代技術革命，運用交叉學科知識解決醫(yī)學領域前沿問題的高層次醫(yī)學創(chuàng)新人才。人工智能、大數據等新技術成為醫(yī)療健康行業(yè)的有力輔助和支撐。例如手術方面，達芬奇智能手術機器人等新一代高級智能機器人外科手術平臺的出現，為臨床外科手術領域實現了巨大的技術飛躍；疾病診斷方面，各種醫(yī)療輔助診斷系統和設備不斷涌現，為臨床醫(yī)生診斷提供有力支持；健康管理方面，可穿戴醫(yī)療設備、網絡、傳感器和虛擬現實技術為醫(yī)護人員和患者提供監(jiān)測和治療的極大便利性。醫(yī)學學科與新技術的結合給醫(yī)學教育帶來前所未有的深刻影響。新醫(yī)科培養(yǎng)的人才應該不僅具有扎實的醫(yī)學專業(yè)知識，還能廣泛涉獵其他學科，在其知識體系中更好地體現學科間交叉融合的特征。

3.2 要求

新時代醫(yī)學信息技術基礎課程的教育目標是培養(yǎng)醫(yī)學生及時掌握信息科學新技術，具備應用于醫(yī)學的感知能力，以及應對信息技術快速變化的能力。在醫(yī)學信息課程體系設置上，要及時更新教學內容，打破學科課程間的壁壘，將醫(yī)科、工科、理科多學科的交叉與滲透體現在教學內容上，將現有的課程體系向“寬專融”體系轉變[4]。“寬”是指通識型課程內容，通過認知與理解計算機系統和基本方法，培養(yǎng)學生基本信息素養(yǎng)?！皩！笔侵笇I(yè)型課程內容，針對醫(yī)學專業(yè)學科特色，培養(yǎng)學生掌握應用計算機技術分析、解決問題的能力，提升學生計算思維能力。“融”是指交叉型課程內容，從專業(yè)需求角度展現計算機應用技術和方法，培養(yǎng)學生成為醫(yī)工文理交叉的創(chuàng)新型和復合型醫(yī)科人才。

4 應對“新醫(yī)科”要求重構課程體系

4.1 以培養(yǎng)計算思維為核心

4.1.1 總體指導思想 根據“新醫(yī)科”建設要求，課程體系設置要體現“寬專融”特點，實現寬度與深度教學相結合。寬度教學是指普及性的基礎知識和技能教學，將自然和社會生活中的概念和原理映射到計算技術與計算系統中的概念和原理，通過這種映射使學生易于理解和接受計算科學的概念和原理，強化學生通過類比跨學科事物進行抽象和自動化能力的培養(yǎng)。深度教學是指在教學過程中變知識教學為思維教學，強調知識隨著思維的講解而介紹，思維隨著知識的貫通而形成，能力隨著思維的理解而提高[4]，從而培養(yǎng)學生思維能力提升到一個新高度。

4.1.2 基礎必修課程 醫(yī)學信息技術課程體系可分為基礎必修和專業(yè)擴展課程兩類。基礎必修課程教學目標是提升學生信息素養(yǎng)，培養(yǎng)學生計算思維能力，建立從知識認知到思維構建的橋梁，培養(yǎng)學生科學運用信息技術解決學科問題的思維方式，形成具有醫(yī)學特色的教學體系。教學內容分為3個模塊：一是了解計算機體系結構，理解醫(yī)學信息在計算機中的編碼和存儲方式、運算規(guī)則及自動化的基本思想；了解計算機軟硬件和網絡基礎知識。在教學中幫助學生理解抽象、協議、接口、約簡、轉化、容錯、糾錯等核心概念。二是掌握數據基本處理過程，包括數據采集、整理、存儲、分析和結果解釋。了解數據結構化存儲方式，掌握數據分析、計算、查詢和統計功能，以及數據庫軟件應用于海量數據的存儲和管理功能。在學習中掌握抽象、編碼、數據結構、數據類型等概念。三是程序設計基礎，引導學生用計算機可以表示的形式分析、解決問題，并通過引入多樣性的算法學習來提升學生運用計算思維解決問題的能力。在算法基礎的學習中掌握抽象、分解、建模、算法、遞歸、迭代等計算思維核心概念。

4.1.3 專業(yè)擴展課程 包括醫(yī)學圖像處理、醫(yī)學信號分析、醫(yī)學信息挖掘等內容。對于從各種衛(wèi)生信息系統和醫(yī)學診療儀器中產生的各類健康醫(yī)療數據，如電子病歷、醫(yī)學影像、臨床試驗、生物組學數據等，培養(yǎng)學生能夠結合專業(yè)知識掌握數據科學，以及各種不同來源的數據特點，根據數據不同種類，如文字、數值、圖像、聲音等，獲取數據中的規(guī)律，對數據進行預測分析和挖掘。通過專業(yè)擴展類課程的學習，對于學生在后續(xù)臨床和科研工作中運用信息科學能力適應醫(yī)學科學新發(fā)展具有重要意義。該課程內容能夠充分體現出醫(yī)學和數學、物理學、電子學、計算機等其他學科之間交叉融合特點。從系統論廣度全方位認識信息社會中人的健康信息的完整性；從信息論高度認識人體健康信息的可采集、處理、存儲的信息時空發(fā)展觀；從控制論角度認識利用計算機系統有可能發(fā)現和挖掘人類健康的可控制因素，促進衛(wèi)生健康事業(yè)發(fā)展。

4.2 探索多元化教學模式

4.2.1 寬度與深度教學相結合 在教學模式上，要充分實現寬度與深度教學相結合。通過寬度教學，覆蓋課程體系所設計到的各個知識點，在學習過程中逐步實現由抽象到具體的思維方式轉變，將計算思維能力培養(yǎng)落到實處。學生理解學科知識基本概念后，通過深度教學，進一步探討其背后的深層次思維內容。通過對應用的抽象、強化思維的作用和思維理解的深度，使學生在問題化情境中發(fā)現問題，自主探究問題，從而形成解決問題的方案，促進學生計算思維能力提高。寬度教學和深度教學在教學過程中相輔相成。例如在完成數據庫和程序設計基礎兩部分的知識點學習后，以醫(yī)院信息系統基本架構和開發(fā)過程為案例，設計一個小型的門診信息管理系統的綜合性練習。在建模過程中引導學生分析系統流程，抽象提取數據模型，建立數據結構，實現程序算法等，邊實踐、邊思考。使學生掌握數據庫應用程序的基本組成，了解數據在醫(yī)院信息系統內的運轉流程，同時加強學生計算思維能力。

4.2.2 多元化教學手段 在教學手段上，以提升學生自主學習能力為目標，實現課堂學習和自主學習的有機結合。一是以新醫(yī)科建設要求為指導思想，課堂教學和實驗案例內容設計應充分體現新醫(yī)科對課程建設的新要求，在緊扣醫(yī)學學科特色的同時兼顧體現學科知識交叉融合的實驗案例。例如在互聯網應用的教學環(huán)節(jié)中引入信息技術在醫(yī)療健康領域的新應用，如醫(yī)療物聯網、遠程醫(yī)療、移動醫(yī)療等。在程序設計的教學環(huán)節(jié)中引入醫(yī)學人工智能、醫(yī)學圖像處理、電子病歷等內容。促使學生進一步明確信息技術在醫(yī)學學科中的重要作用，對增強學習能力、提升信息素養(yǎng)都有很好的促進作用。二是充分利用互聯網教學手段，為學生自主學習提供良好環(huán)境。構建完善的網絡教學平臺，通過教學平臺提供較為齊全的題庫和資料庫，以及批改作業(yè)、給予學生個性化反饋指導等功能。鼓勵學生使用在線開放課程，共享網絡優(yōu)質資源，不僅有效平衡授課學時少和內容多的矛盾，也為基礎較弱的學生提供一種查漏補缺的學習途徑，彌補學生入學前存在的計算機基礎教育的差異性。三是探索科學的課程考核方式，傳統的以期末筆試為主的考核方式不利于促進學生自主學習積極性。通過建立過程式評價體系將課程考核融入到日常學習過程中，實現定量與定性相結合。在課程學習過程中，通過網絡教學平臺為學生提供開放考試題庫，提供自我評測途徑，通過開放式作業(yè)，發(fā)揮學生創(chuàng)新性。在此基礎上結合傳統的課程作業(yè)、定期小測、期末考核方式，對于提高學生學習自主性有重要影響。

5 結語

在醫(yī)學信息技術飛速發(fā)展的時代，課程教學改革處于不斷調整和提升過程中。作為從事醫(yī)學計算機基礎教育的教師，既要做到“不忘初心”，培養(yǎng)學生正確理解與應用計算機系統；又要與時俱進，不斷地深入研究信息技術在醫(yī)學學科的新進展，培養(yǎng)出能與新時代發(fā)展同步的復合型醫(yī)學人才。