Arduino开源硬件在中医药信息学实践教学中的应用

祁兴华+虞舜+王璐

摘要：本文简述中醫药信息学人才培养教学中存在的问题，针对学科人才培养实践教学模式进行探讨，提出将Arduino开源硬件引入中医药信息学教学中，尝试对现有课堂和实验教学进行实践探索，并提出相应建议，激发学生的学习兴趣，提升其应用能力，以冀进一步完善中医药信息学实践教学模式，培养“中医药+信息学”的复合型、应用型人才，促进学科的长远发展。

关键词：开源硬件；中医药信息学；医学教学；教学模式；Arduino

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2018.02.031

中图分类号：R2-04 文献标识码：A 文章编号：1005-5304（2018）02-0130-03

Application of Arduino Open Source Hardware in Practice Teaching of TCM Informatics

QI Xing-hua， YU Shun， WANG Lu

Nanjing University of Chinese Medicine， Nanjing 210023， China

Abstract： This article briefly described the existing problems in talent training of TCM informatics， conducted discussion according to discipline personnel training practice teaching mode， proposed to introduce Arduino open-source hardware into TCM informatics teaching， try to carry out practice exploration for existing classroom and experiment teaching， and proposed relevant suggestions to promote learning interest of students and improve their application ability， with a purpose to further improve the practice teaching mode of TCM informatics， cultivate “TCM+informatics” compound and application talents to promote long-term development of this discipline.

Keywords： open source hardware； TCM informatics； medical teaching； teaching mode； Arduino

中医药信息学学科教育旨在培养全面掌握中医药学与信息学知识与技能的跨学科复合型人才，由于其注重综合性和应用性，围绕学科专业培养目标，引导构建学生的实践活动体系，因此实践教学体系显得至关重要。笔者探讨将Arduino开源硬件引入中医药信息学实践教学中，作为理论教学的有效补充，同时探索本学科实践教学的改进方向，以期进一步完善学科实践教学模式，实现培养“中医药+信息学”的复合型应用型人才的目标。

1 中医药信息学实践教学中存在的问题

中医药信息学是中医药学与信息学结合产生的新兴学科，自20世纪70年代计算机技术被用于处理中医药数据开始，中医药信息学经过40余年的发展，在学科建立、人才教育和应用研究方面取得了丰硕成果，形成了较为清晰的中医药信息学学科体系和特色的中医药信息学人才培养模式，并在中医药基础、临床、教育、管理、科研和生产经营等领域发挥着巨大作用。然而，相对其他新兴学科，中医药信息学仍处于初步发展阶段，学科体系和发展战略尚不完善，其课程教学方面亦存在问题，主要集中在以下方面。

1.1 教学体系不完善

缺乏交叉学科应有的综合性课程内容体系、系统的交叉学科教学方法体系，且缺乏知识结构合理的中医药信息学师资队伍[1]。同时亦缺乏交叉学科应有的专业性课程内容体系。另外，由于中医药信息学的特殊性，对中医药知识和信息技术均有较高的要求，如何合理安排两者的课程比例还缺乏标准[2]。目前各中医药院校开设与中医药信息相关的课程较为分散，大多为选修课，安排学时较少，实践教学课时也难以得到保证。

1.2 教学内容缺乏新意

中医药信息学是中医药学与信息学的交叉学科，需要学生在学习中医药和信息技术课程的同时，将两个学科的知识融会贯通。大学生思维活跃，教学内容生动有趣、与时俱进，方能引起他们的兴趣，激发其学习动力和创造力，所以对教学内容本身有更高要求。然而，现在中医院校这类课程的内容往往以铺陈知识点为主，要么偏深偏难，要么面面俱到，缺乏新颖性，缺乏实践性，无法激发其学生的兴趣[3]。

1.3 教学方法陈旧

传统的教学方法以课堂讲授法为主，学生在完成课堂理论知识的学习后，再辅以少量的实验验证，或以教师演示为主，学生直接参与很少。然而，此种方法并不适合中医药信息学这类交叉学科的教学。中医药信息学的教学方法应结合学科自身特点，注重综合性和应用性，围绕学科专业培养目标，引导构建学生的实践活动体系，引导学生参与科技创新活动，通过项目实训的教学方法，以项目的形式将课堂教学与实践学习相结合，给与学生更多的动手机会，让学生真正融入到学习中，这样才能更好地将教学内容消化吸收，提升其创新和学习能力，从而促进学科的发展。

2 Arduino开源硬件的特点endprint

Arduino是目前較为流行的开源硬件平台，2005年由米兰交互设计学院的2位教授联合创建，具有入门容易、使用简单、功能多样、价格低廉等优点，广泛应用于电子系统设计与互动产品开发。Arduino包括硬件部分（各种型号的Arduino板卡）和软件部分（Arduino IDE），这两部分都是开源的[4]。

Arduino能通过连接各种各样的传感器以感知环境，通过控制灯光、马达和其他装置反馈、影响环境。板卡上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，烧录进微控制器。对Arduino的编程是利用Arduino编程语言（基于Wiring）和Arduino开发环境（基于Processing）来实现的。基于Arduino的项目，可以只包含Arduino，也可包含Arduino和其他一些在PC上运行的软件，他们之间进行通信来实现。

Arduino相较于以往单片机存在如下优势：①开放源代码的电路图设计，程序开发接口免费提供，也可依需求自己修改。②Arduino扩展性很强，硬件价格低廉，支持的传感器和模块很多，并且有大量成熟类库和开源代码可供使用。③学习Arduino不需要了解寄存器等硬件结构，只要懂简单的C语言，便可快速搭建项目原型。④Arduino的IDE使用的C语言指令较少，程序可读性很强，上手更快。⑤Arduino因其开源性，互联网上资源很多，便于获取学习。

Arduino开源平台易学易用，降低了微电子学习的门槛，即便没有电子电路专业经验和程序开发基础的学生亦可轻松上手，非常适合中医院校中医药信息学的教学与学习。

3 Arduino在中医药信息学实践教学中的应用

3.1 课程设置引入Arduino课程

中医药信息学的课程设置应结合人才培养目标中的要求，科学安排课程，应当包括：①中医药信息学概论；②中医药信息处理技术；③中医药信息标准化及信息化语言系统；④中医药信息的获取与利用；⑤中医药信息学的应用[5]。其中，中医药信息处理技术和中医药信息学的应用中可引入Arduino课程内容，将Arduino开源平台技术应用到中医药信息的处理与应用中。如中医药信息的输入、输出、存储、转换、处理、标引及检索技术等，远程医疗、在线医疗、移动医疗与物联网、可穿戴式医疗设备、中医药临床诊断设备等。这种课程设置注重技术方法知识的与时俱进、与国际接轨，可加强课程实训，提升技术实践能力。

3.2 教学内容引入Arduino开源内容

中医药信息学的教学内容应与国际接轨，使其富有新颖性，以激发学生的兴趣。Arduino是目前最流行的开源硬件平台，互联网上有很多开源项目内容可供学生获取学习，且生动有趣，能够激发学生的兴趣。Arduino平台对电子电路基础要求不高，交叉学科的学生上手快，可以很容易搭建“中医药+信息学”的应用原型。如人体生命体征的采集，可使用现有的心电传感器、脉搏传感器、温度湿度传感器等结合其他扩展模块，采用开源的类库，无论是教师实验演示，还是学生动手实践，都可轻松实现。

3.3 教学方法引入Arduino互动教学

中医药信息学的教学方法应结合学科自身特点，注重综合性和应用性，围绕学科专业培养目标，构建学生的实践活动体系，引导学生参与科技创新活动，通过项目实训，将课堂教学与实践学习相结合。Arduino由于其入门快，学生在项目实训时能很快搭建各种原型，对于知识点的巩固、理解和应用，均有帮助，因此在教学的各个环节中均能起到互动教学作用。

3.4 项目实训引入开源硬件科技创新

中医药信息学的教学应制定中医药知识和计算机信息技术的课程比例标准。引入Arduino等开源硬件平台，积极开设实训性课程，建立实训基地，重视实践操作能力和创新思维的培养，制定科学的课程体系。结合自身学科培养目标，合理定位，通过项目实训或其他科技创新活动，构建学生科技创新体系，通过每个具体项目的科技创新活动，使学科知识进一步得到巩固和掌握，达到教学的效果。以南京中医药大学为例，在教学过程中将开源硬件引入项目实训，项目开发贯穿学生学习和教师教学始终，鼓励学生创新，如人体生命体征监护、智能中药保健干眼症、智能三高监护仪、急救无人机、便携式心电随身监护仪、脉诊仪、舌象仪、中医专家诊疗仪、智能艾灸穴位贴等，这些项目都是学生在教师指导下，采用Arduino开源硬件平台搭建，通过参与项目开发，使学生对中医药信息的获取与处理有了很好的掌握。

4 结语

随着医药卫生信息化的发展，中医药信息学面临良好的发展机遇，中医院校在中医药信息学教学方法与模式上应贯彻中医药信息学的学科内涵，立足当前社会人才需求，进一步优化教育体系，合理设置课程体系，强化师资队伍，引入Arduino开源硬件课程，有助于提高学生实践能力，激发学生的学习兴趣，使学生在理论知识学习、实践能力锻炼、创新精神培养等方面得到全面提升，从而提高中医药信息学专业人才的质量，培养“中医药+信息学”的复合型、应用型专业人才，使其具有核心竞争力，适应新时期中医药信息化建设需求。

参考文献：

[1] 晏峻峰.中医药信息学学科发展之思考[J].中国中医药信息杂志， 2013，20（3）：3-5.

[2] 高健，刘端勇，赵海梅.中医药信息学发展中的问题及对策分析[J].中国中医药信息杂志，2008，15（5）：106-107.

[3] 李一浩，裴旭明，李宏伟.Arduino开源硬件引入机电专业课程实践教学[J].中国现代教育装备，2015（1）：61-63.

[4] 蔡睿妍.Arduino的原理及应用[J].电子设计工程，2012，20（16）：155-157.

[5] 刘军凤.中医药信息学教学内容研究[J].辽宁中医药大学学报，2011， 13（9）：22-23.endprint