PBL教学法在医学《R语言入门》教学中的应用探索

蒋 澜

（皖南医学院弋矶山医院 中心实验室，安徽 芜湖 241000）

随着机器学习、测序技术与生物信息学等交叉学科的发展，大量临床数据的产生，医学院校学生尤其是低年级学生迫切需要掌握一门数据挖掘技术，从而更好地统计数据与设计实验。以格罗勒芒德编著、冯凌秉翻译的《R语言入门与实践》为教材，选取第二章R包与帮助文档为教学内容，研讨PBL模式在《R语言入门》课程教学的具体应用。

一、R语言及R语言入门课程简介

R语言是一个免费开源的软件环境，最初由S语言发展而来，使用户很容易遵循其算法。对于计算密集型任务，可以在运行时链接和调用C，C++和python等代码。高级用户可以编写C语言代码来调用R操作对象。R是一个整合的软件套件，其编译与运行范围很广，适用于多平台，如unix平台、windows操作系统和macOS操作系统，非常适合初学者使用各平台去尝试应用，进行数据处理、计算与绘图可视化[1]。

R可以用来实现各种统计技术环境，R通过各种R包进行轻松拓展，R发行版提供了大约8种R包，并且在CRAN、Bioconductor、Github等互联网平台提供更多开源R包，涵盖了非常广泛的现代统计数据。尤其是Bioconductor，提供很多专门为医学生物科研工作者开发的R包工具，去分析、理解高通量组学数据。Bioconductor使用R数据程序语言，是开源与开放的开发者平台，每年有2个版本更新，还有一个活跃的用户社区供全世界Bioconductor用户相互交流。Bioconductor也可以作为AMI镜像和Docker镜像使用。以格罗勒芒德编著、冯凌秉翻译的《R语言入门与实践》为教材，开设选修课程《R语言入门》，使用PBL教学法，带领我院2019级、2020级部分学生开始R语言的学习。

二、PBL教学法应用及发展

PBL（problem-based learning）教学法，近年来越来越被实验教学与临床教学教育工作者广泛关注与应用，是以学生发现问题、解决问题为主[2]，教师辅助学生分析问题并鼓励学生独立解决问题，从而达到知识的融会贯通。然而，在当前的学生科研素养培养中，大都存在理论知识与实验设计相脱节的现象，学生往往盲目做实验，无法通过正确的数据挖掘方法，解决科学问题。

与传统的讲授型教学法相比，PBL教学法更能激发学生学习的能动性，培养与锻炼他们分析与处理问题的综合能力，进而提升教学效果，为医学数据挖掘有效发展提供动力源泉。PBL教学法具体方法如下：1.教师备课准备。要求教师课前备课更具针对性，不仅要明确教纲重点和重点理论知识，还要设置启发性探索性的问题，让学生带着问题，自行进行资料寻找和相互帮助，进而寻找解决问题的1种甚至多种方法。2.学生主观学习。PBL的重要教学环节就是学生能发挥自身的主观能动性，愿意主动发现问题，提出问题，并自主查询资料，收集问题并归纳总结解决问题的方法。3.分组讨论问题。在自主主观能动学习之后，学生会到小组内部，互相交流讨论，根据自己汲取知识的过程，提出自己的疑问并给出自己的解决方案。这时教师要起到引导与辅助作用，及时纠正学生在自主交流过程中的错误，同时对学生无法解决的问题、提出的疑惑进行必要的引导与纠错，给学生一个新的思路，继续引导学生自主找到疑问并解决。最后，教师就讨论交流结果进行总结，强调与问题相关的知识点与理论知识，加深学生对理论的理解。

三、PBL教学法在医学《R语言入门》教学中的应用探索

医学院校学生以面向临床培养人才为主，科研入门训练也是以湿实验为主，但是在进行湿实验之前，是有必要开设与生物信息学与数据挖掘相关的课程，如R语言入门，让学生在低年级就有个方向与思路，知道在开展科研之前，需要掌握干湿实验技能。然而，医学院校生物信息学、R语言等编程语言师资相对较少。R语言被广泛应用于生物医学领域解决生物医学问题，目前Bioconductor库提供了1974个R包，融合了计算生物学、RNA基因组学、免疫肿瘤学、人类遗传学、生物医学数据科学和精准医学等。随着生物医学大数据时代的到来与发展，机器学习与数据挖掘能力的掌握愈发重要，医学院校需要配备更全的师资，全方位培养学生的综合能力，以便学生更好地解决临床问题。

PBL教学法与医学院校R语言入门相结合，可以有效提高学生发现问题、主动学习、解决问题的能力，比传统填鸭式教学更精准更高效地利用课堂。如在教授R包应用这一章节时，创新性联合PBL教学法，首先要求教师备课时要设置2个环节，既有上节课问题的解答，又包括本节课内容的提问，让学生当即开始思考。课下，学生会带着教师的提问，搜索学习资料以期解决R包的使用及报错问题，同时也可以通过QQ、微信的方式联系教师，及时纠错。在寻找R包如何使用的过程中，学生通过自主学习，也发现了R语言在生物医学领域应用的魅力，会更好地自主学习，也给后续课程带来学习动力。同时，在R包使用的交流分享中，也让学生有了团队意识。在整个过程中，对教师的要求是极高的，需要教师仔细观察学生的状态，在他们不断试错的时候给予鼓励并且正向引导，帮助他们更快地解决问题，给出多样答案，同时也要理论结合实践，帮助学生再从实践中理解理论知识。

结语

PBL教学法与医学院校《R语言入门》相结合，可以有效提高学生发现问题、主动学习、解决问题的能力，与传统的讲授型教学法相比，PBL教学法更能激发学生学习的能动性，需要教师仔细观察学生的状态，在他们不断试错的时候给予鼓励并且正向引导，帮助他们更快地解决问题，给出多样答案，同时也要理论结合实践，帮助学生再从实践中理解理论知识。