基于计算思维的新医科信息技术课程教学实践

王金虹 李丹 马斌

[摘 要]目前中醫药信息化迎来了快速发展的机遇，作为中医药学生不仅要继承好中医药，还应该学会利用计算机技术等现代化手段发扬好中医药，对中医药院校计算机信息技术课程提出了将中医整体思维和计算思维融合的现实要求。文章以中医整体思维与计算思维融合为基础，在教学内容、教学方法、教学模式、考核评价、师资培养等方面进行了改革，通过教学实践证明，基于思维融合的教学改革对于训练中医药学生使用计算机技术解决中医药专业领域问题，具有很大的促进作用。

[关键词]计算思维;信息技术;思维融合

[基金项目]2019年山西省研究生教育改革课题“‘思维、案例、翻转、实践四位一体模式在中医药院校研究生计算机教学中的创新应用”（2019JG197）

[作者简介]王金虹（1973—），女，山西平遥人，计算机硕士，山西中医药大学健康服务与管理学院党总支书记，副教授，主要从事医药数据挖掘与人工智能研究;李 丹（1978—），女，山西忻州人，计算机硕士，山西中医药大学健康服务与管理学院讲师，主要从事医学数据分析研究;马 斌（1979—），男，山西太原人，工学硕士，山西中医药大学健康服务与管理学院副教授，主要从事人工智能与数据挖掘研究。

[中图分类号] G424.1[文献标识码] A[文章编号] 1674-9324（2020）32-0221-03[收稿日期] 2020-02-20

一、引言

随着云计算、大数据、物联网等新技术广泛应用，信息技术对推动中医药传承创新和服务惠民的革命性影响日趋明显。《健康中国2030规划纲要》与《国务院办公厅关于促进“互联网+医疗健康”发展的意见》（国办发〔2018〕26号）等文件的出台，有力说明党中央、国务院对中医药发展的重视和支持，中医药信息化发展迎来了难得的机遇，在健康医疗和健康中国建设中将发挥出越来越重要的作用。国家中医药管理局《中医药信息化发展“十三五”规划》中提出：建立和完善以医院管理和中医电子病历为核心的中医医院信息系统，加强中医电子病历、辨证论治、中医药知识库等信息化服务保障，推进中医临床和科研大数据应用，加强中医临床和科研数据资源整合共享，提升中医药科研效能，重点研究“互联网+中医药”、中医药大数据分析、中医药云健康、中医药移动终端互联，中医辨证论治的智能化等技术。以上背景和需求都为中医药院校计算机教育提出了新要求，中医药临床人员在具备传统思维、熟练掌握专业知识的同时还需深入学习信息技术、具备计算思维，将计算机技术和计算思维充分应用于临床与科研，不断提升临床实践能力和科研能力，适应时代发展，更好地造福于人民。

而中医药学生更重视整体观、辩证观及实证思维[1]，相较于理工类院校，计算思维教学更难落地;中医药院校计算机基础教学内容差别极大，教学内容与医药学生专业培养要求的适用性和稳定性亟待提高;医学生专业课任务繁重，加上医师资格考试通过率的压力，计算机教学内容与学时矛盾突出;能体现计算思维培养的医学案例、教材等资源缺乏，难以支撑中医药专业应用，所以教学改革起步慢、力度弱、质量差别大。另外，多数医学生对计算机基础课程的期待是“简单、实用、有趣”，教学需求之间存在着巨大鸿沟，所以如何在课程教学中激发学生的学习兴趣，不断培养学生的计算思维能力，并通过学习让学生体会到知识的简单实用性是中医药院校计算机教师面临的课题。

二、计算思维

《计算机教育与可持续竞争力》（2018）定义计算思维是以信息的获取和有效计算，进行算法求解、系统构建、自然与人类行为理解为主要特征，实现认知世界和解决问题的思想与方法[2]。计算思维是以信息和信息运动为认知对象和操作对象的思想和方法论，是涵盖所有学科的第三种思维范式[2]。计算思维既作为基本的科学对象，同时也具有学科的横向价值，从不同学科领域萌发的计算技术和方法，经过计算机学科的精雕细琢以后，又为解决其他学科的问题提供了新的思想和方法。计算思维关注的是计算的科学和文化内涵，提供了一种描述现实和工程技术适用的概念范型[2]。计算已成为各门科学研究的一种基本视角、观念和方法，并上升为一种具有世界观和方法论特征的哲学范畴[3]（P50-55）。

计算思维的第一功能是提出问题和设计解决问题的模型，即如何实现计算过程，而不仅是具体实施计算过程。在学生计算思维的培养中重点是让学生学会如何用新的思维解决专业领域的问题，即让学生了解所学专业领域自身的计算思维特点，知道在所从事的科学领域计算能做什么，并通过计算机编程将其实现[4]。若只是计算思维理解为设计和实现“step by step”的编程过程，则忽略了其对于自然世界和人类行为的整体理解和科学建模（计算模型）所具有的更为深远和本质的内容。所以从设计思想理解程序比熟悉其具体的语句更重要，让学生对电脑编程，而不是固化学生思维模式让电脑对学生编程[3]（P50-55）。

三、教学改革方法与措施

2019年习近平总书记对中医药工作作出重要指示强调，要遵循中医药发展规律，传承精华，守正创新，加快推进中医药现代化、产业化，坚持中西医并重，推动中医药和西医药相互补充、协调发展，推动中医药事业和产业高质量发展，推动中医药走向世界。总书记的重要指示从党和国家事业发展战略格局的高度，为新时期的中医药工作指明了方向、提供了遵循，更对新时代中医药传承创新发展寄予厚望。为弘扬我国中医药自信，创新发展好中医药，突出中医学专业学生的信息素养和应用能力，为中医药发展做好技术支持，我们对我校信息技术课程进行了深入研究。在以“立德树人”为根本任务和以“中医药自信教育”为人才培养首要任务，以“应用为目的，以实践为中心”的教学理念指导下，保持中医药自身专业特色和优势基础不变，使学生充分吸收和运用科学思维方法和信息技术手段，在中医药领域勇于创新，开拓发展，将祖国医学发扬光大，项目实践路径如图1所示。

（一）中醫思维和计算思维的融合

中医学蕴含的整体观、辨证观与现代科学认识方式的辩证性、综合性相互吻合，发展过程也符合自然科学继承与创新的特点[5]，将中医基础理论整合到计算机基础的教学中，如：在介绍程序=数据结构+算法时，用对病人的诊断=望、闻、问、切+八纲进行解释，也可以用中医“阴阳”解析计算机系统。张介宾认为，“天地之道，以阴阳二气而造化万物;人生之理，以阴阳二气而长养百骸。”计算机系统中的阴就是软件，阳就是硬件，“阳不是阴，阴也不是阳，这表明阴阳是对立的;但同时阴阳又是相互依存、相互包含的。没有阴就没有阳，没有阳也就没有阴”。学生不仅理解了计算机知识又加深对中医诊断的理解，开拓了学生的学习思路，培养学生将中医思维与计算思维的有机融合[6]（P66-80）。

（二）优化教学内容

根据“实际、实用、实践”的原则，改革和创新教学内容，突出思维能力和实践能力的培养，将教学内容从与医药领域密切相关的工具性软件的使用更换为人工智能和大数据技术在医疗健康领域的应用以及计算思维和程序设计。以Python语言程序设计为基础培养学生的计算思维和实践能力，在介绍程序控制结构、函数和代码复用以及集合、列表、字典数据结构等内容时重点介绍使用Python语言实现算法的多样化求解，不断加强学生的思维训练和实践能力培养，在讲授使用numpy库进行科学计算、matplotlib库实现可视化输出、requests和beautifulsoup4实现网络爬虫等内容时也通过大量案例的实现不断培养学生的计算思维、创新思维以及实践能力[7]（P50-70）。

（三）改革教学方法和教学模式

将案例教学法、PBL教学法等先进的教学理念和方法充分融入教学实践，将应用实例作为讨论重心，从课前导学、课堂分析和讨论、课后巩固拓展提高三个环节，有步骤地引导学生思考、分析及探讨，协助学生对知识的理解和应用。利用“MOOC+翻转课堂”，形成“线上+线下”混合式教学模式，使用中国大学MOOC平台和蓝慕云班课互动教学平台，提前准备网络学习资源，课前给学生布置预习任务，分配学习小组;课中由学生上台展示学习成果，同学相互提问解答，进一步学习讨论，教师进行统一辅导和总结;课后包括线上作业、线下交流，适当布置拓展练习供不同层次同学课外延伸学习，最后根据学生在各环节中的表现获得形成性评价成绩。

（四）强化实践教学

计算机信息技术课程实践性很强，为了加强实践教学，培养学生的动手、自主和创新能力，我们结合计算机在医疗健康领域的应用实例，通过设计多层次、多类别、多样化实验项目，培养学生的实践能力、创新能力和综合应用能力。同时积极组织对计算机兴趣浓厚的学生开展第二课堂，给学生布置小型项目任务，在教师的指导下，让学生在项目完成过程亲身感受能力的增长过程，极大地激发了学生的学习积极性，逐渐从“学会”提升为“会学”。

（五）改革考核方式

在强化“以学生为主体”教学思想、转变教师教学理念的基础上，根据课程特点调整教学策略，教学过程从传统的注重学生学习结果转变为关注学生学习过程，由教师“主动教”上升为学生“主动学”。构建和实施课程教学评价体系，围绕课程教学大纲构建形成性评价的评价内容、考评方式与相应标准，课程最终成绩采用形成性评价与终结性评价相结合的评价方法，由课堂表现、作业展示、实践技能阶段性考核、期末考试4部分组成，如表1所示。其中课堂表现占10%、作业展示占15%、实践技能阶段性考核占15%构成形成性评价，考核学生课内、课外教学活动参与度、完成度和实践能力，期末考试占60%为终结性评价，考核学生理论知识的掌握程度及对知识的综合应用能力。

（六）组织教师学习中医药知识

为了丰富教师的中医药知识，更好地理解中医药的整体思维模式，在教学中更好地将计算机与中医药知识交叉整合，实现思维模式的融合，让教师更多了解中医药行业信息化建设情况，更好地服务于中医药信息化建设。我们组织计算机教师学习中医药课程，经常邀请本校中医药方面的专家给计算机教师普及中医药知识，积极推荐教师到合作医疗机构参与信息化建设，鼓励教师与医药信息化开发企业进行各种方式的合作。教师的实践经历极大地丰富了教学内容。

四、结论

课程学习结束后，通过问卷星对学生的学习情况进行了反馈调研，参加课程学习的所有学生参与了问卷调查。从调研结果来看，98%的同学对计算思维有了正确认识，92%的同学认为计算思维对将来学习生活的重要性，85%的同学认为通过课程学习自己的计算思维能力提升了，问卷中有关计算思维的实际应用问题90%的同学回答正确，还有80%的同学愿意继续接受计算思维训练。可见，通过教学改革的实施，学生对计算思维的认识和应用计算机解决实际问题的能力都有很大的提升，使用计算机解决实际问题的愿望也有很大提高，基本达到了培养学生计算思维和将计算思维与中医药整体思维融合的效果，学生将来使用计算机解决所学专业领域的愿望与实践必将越来越积极主动。

参考文献

[1]邢玉瑞.中医思维方法研究述评[J].陕西中医药大学学报， 2019，42（03）：1-7.

[2]李廉.以计算思维培养为导向 深化大学计算机课程改革[J].中国大学教学，2013，（04）：7-11.

[3][英]维克托·迈尔—舍恩伯格，肯尼斯·库克耶.大数据时代：生活、工作与思维的大变革[M].盛杨燕，周涛，译.杭州：浙江人民出版社，2013：50-55.

[4]罗海风，刘坚，罗杨.人工智能时代的必备心智素养：计算思维[J].现代教育技术，2019，29（06）：26-33.

[5]杨燕，熊婕，王传池，彭锦，胡镜清.人工智能思维模式与中医“象思维”的相似性探析[J].中华中医药杂志，2018，33（10）：4419-4422.

[6]闵栋，王豫，徐岩，等.AI+医疗健康：智能化医疗健康的应用与未来[M].北京：机械工业出版社，2018：66-80.

[7]邵学杰.医疗革命：医学数据挖掘的理论与实践[M].北京：电子工业出版社，2016：50-70.