计算机基础教学中医学生计算思维能力培养的实践与

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摘 要：计算思维能力的培养是目前大学计算机基础教学研究的热点课题之一.该文从计算机基础教学中如何培养医学生计算思维能力出发,以提升医学信息技术为核心,从计算机基础课程体系、医学计算机应用课程教学内容和方法设计等方面进行了一些实践,进一步提升医学生应用计算机解决问题的能力和终身学习能力.

关 键 词：计算机基础教学；计算思维；医学生；医学计算机应用

中图分类号：G424文献标识码：A文章编号：1009-3044（2014）16-3846-02

Abstract：CultivationofputationalthinkingabilityisthehottopicsofcurrentbasicputerteachingandResearchinUniversities.Thisarticlefocusonhowtocultivatetheabilityputationalthinkingofmedicalstudents,inordertoimprovemedicalinformationtechnologyasthecore.Tofurtherenhancetheabilityofputerproblem-solvingskillsandlifelonglearningofmedicalstudents,severalpracticalexperienceshebeenexploredfrombasicputercoursesystem,teachingcontentandmethodsdesignofmedicalputerapplications.

Keywords：puterbasedteaching；putationalthinking；medicalstudents；MedicalComputerApplications

我国的计算机基础教学经历了30多年的发展历程,并已成为高校重要的基础课程.在此期间,教育部高教司先后于1997年和2004年分别构建了计算机基础教学3个层次的课程体系结构与“1+X”课程方案.回顾这两次重要改革,无疑给计算机基础教学产生了深远影响,然而,随着计算机技术的迅速发展、高校交叉学科的兴起和社会对计算机应用能力的要求不断提高,对计算机基础课程教学也不断提出新的要求.

1计算思维

近年来,计算思维的培养已成为国际和国内研究的热点,计算思维能力将成为21世纪每个人的基本能力.2010年《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》的核心要点也强调“需要把培养学生的‘计算思维’能力作为计算机基础教学的核心任务”[1].

1.1计算思维的提出

2006年3月,美国卡内基梅隆大学计算机科学系主任周以真教授在美国计算机权威期刊《CommunicationsoftheACM》杂志上给出并定义了计算思维（ComputationalThinking,CT）：CT是运用计算的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类行为的一种方法.它是如同所有人都具备“读、写、算”（简称3R）能力一样,都必须具备的思维能力[2].

1.2计算思维的核心要素

教育部高等学校计算机基础课程教指委提出了大学计算机基础教学四个方面的能力培养目标：①对计算机的认知能力；②应用计算机解决问题的能力；③基于网络的学习能力；④信息社会终身学习能力[3].不难看出,这四个方面能力的培养,恰恰说明了计算思维能力培养的核心要素.其中“对计算机的认知能力”和“应用计算机解决问题的能力”这两方面的能力恰好反映了计算思维的两个核心要素：计算环境和问题求解.陈国良院士及国内的一些专家在计算思维能力培养方面做了很多有益的研究和探讨.因此,计算机基础课程的培养目标,应该在课程原有培养目标的基础上,根据学生的相应专业,将计算思维与专业应用进行有机融合,计算机基础课程不应仅停留在介绍计算机学科本身,而应从更高的角度挖掘其在专业领域的关键应用,展现计算机学科的思维方式,培养当代大学生使用计算机解决和处理工作过程中问题的思维和能力,提升大学生的综合素质,强化创新实践能力.

2医学生计算思维能力的培养

计算思维能力的培养涉及计算机基础教学的核心知识内容.计算机基础教学不仅要培养医学生对计算环境的认识,还应该培养医学生掌握在计算环境下的问题求解方法,这是培养医学生应用计算机技术创新性地解决医学问题能力的重要基础.

2.1医学院校计算机基础课程体系设计

基于计算思维能力培养的教学改革目标,针对医学院校的特点,我们初步设计了如下培养医学生计算思维能力的计算机基础课程体系结构,如图1所示.

该体系结构分为三个层次,第一层是知识层,明确了医学生应具备与岗位相关的计算机知识,分为八个方面,包括：医学计算机应用、医学数据库技术等模块组成；第二层为能力层,即知识层对应的能力目标,由医学信息综合处理能力、医学数据库应用能力等对应能力组成；第三层为核心层,即知识层和能力层的最终目标是使医学生具备适应社会需求的医学信息技术.

2.2医学计算机基础课程开设

在目前绝大多数高校计算机基础课程课时被压缩的情况下,有选择性地开设上述课程.对应于知识层的“医学计算机应用”和“医学数据库技术”设定为必修课,其余设定为选修课.在选修课的开设过程中,根据专业不同各有侧重,如医学影像专业可以开设医学图像处理技术、医学多媒体应用等相应课程.

2.3医学计算机应用课程教学设计医学计算机应用课程的主要内容包括：计算机基础知识、Windows操作系统、网络与Inter应用、Office软件（Word、Excel、PowerPoint）和医学信息系统基础.我们在教学中紧密结合新医改形势下对医学信息技术的需求,运用计算思维强化对医学生IT实用技能、创新能力、自主学习能力、团队合作精神的培养.精心设计案例和综合拓展性实验,激发学生的学习兴趣,提升其医学信息技术的水平和应用能力.下面以医学计算机应用课程为例,介绍具体做法.

1）在Word软件的教学中,老师先展示一个精心设计与医学知识相关的样本文档,先精讲其制作,后布置综合性拓展实验.要求以专业知识为主题,制作一个包括目录、图片、表格等元素、长度不少于3页的文档,要求内容完整,并融入Word多种排版技巧.在下一次课上一一展示,全班同学参与评分,评分项目包括文档内容、文档版面设计、素材运用、设置技巧等.学生将自己的专业思想以word作品的形式表现出来,用计算机实现了手工书写和作图的过程.这对于学生尤其是非计算机专业的学生,更好地理解和掌握计算机的工作原理和“计算”概念的抽象性做了进一步的铺垫.而且为以后毕业论文的撰写、毕业推荐表的制作打下良好的基础.

2）excel软件的教学与上述方法类似,我们选取我校附属医院住院部内科病人产生费用的真实数据,包括对病人数随年度和季节的变化、疾病的季节性变化、疾病与费用的关系等进行数据挖掘与分析,要求以图表、表格等多种形式展现出分析结果,以小组为单位共同完成（4-5人为一小组）.以上教学方法的运用,提高学生对excel软件的综合应用能力和对数据的洞察力.

3）PowerPoint演示文稿可以被认为是由基本元素,包括文字、图片、动画和声音等构成.因此制作一个演示文稿需要实现这些基本元素的控制、组合与出现次序的机制,这个机制就是“程序”.在幻灯片制作的过程中,学生的“程序”思维能力得到了很好的训练.在其教学环节,同样以小组为单位,以某专业知识为主题,编制具有知识性、趣味性、交互性的演示文稿,页面不得少于5页,每组选派一个代表将其作品进行陈述.以上方法的应用,进一步提升学生的团队合作意识、表达能力和自主学习能力.

4）在医学信息系统章节内容的学习完成后,要求学生自己设定研究主题与方向,包括电子病历、医学影像系统PACS等相关内容,指导学生运用网络与信息处理技术检索、下载、分析和综合相关资料,并撰写相关方面的综述性论文.同时鼓励并协助学生将优秀论文投稿到杂志社发表.

通过以上四个综合性拓展实验的设计,将医学知识与计算机技能有机结合在一起,充分体现了计算机技术在专业方面的应用,满足了医学生计算机岗位技能培养的需要.在基于计算思维的自主学习模式下,学生能够充分发挥其学习的主动性,极大地提高了创新能力和解决问题的能力.

2.4网络自主学习平台设计

为了强化软件操作技能,我们建立了基于校园网的医学计算机应用自主学习平台,该平台将软件分为某些知识技能点,如字体设置、段落设置等,教师可以随时查看学生完成知识点的情况.同时,为了缩短学生的临床适应期,在同一服务器上安装我校附属医院的医院信息系统,并设计了某病患就诊流程拓展实验,由学生完成从病人入院到出院的具体就诊流程,使学生对医院信息系统的整体框架和医院的管理有了更真实的体验.

以培养医学生计算思维能力为主导组织教学,不仅能提高学生的学习效率,掌握如何利用计算机技术解决其医学专业问题、提高解决问题的能力和创新能力,同时也为终身学习能力打下坚实的基础.当然,医学生计算思维能力的培养不能只靠一门课程就能达到理想的教学效果,一方面应设计完整的计算机基础课程体系,在教学方法和教学内容上进行精心设计；另一方面,拓宽教师的专业口径、提升教师的教学能力,才能从计算思维的高度进行学生综合能力的有效培养.在计算机基础教学中培养医学生的计算思维能力尚处于摸索阶段,需要我们教育工作者的不断探索与实践.