以计算思维培养为导向的医学数据库课程混合教学模式探索

黄旭 林加论

DOI：10.16644/j.cnki.cn33-1094/tp.2021.11.031

摘  要： 根据教育部制定的培养学生计算思维能力教学要求，结合医学院校中数据库课程教学现状分析，提出以计算思维培养为导向的线上/线下混合教学改革策略，通过重组教学内容、优化教学设计，在课程教学中进行实践应用。实施效果证明，采用新的混合教学模式可以达到提高学生学习主动性，培养学生计算思维方法的教学目标。

关键词： 计算思维; 线上/线下; 混合教学模式; 数据库课程; 医学院校

中图分类号：G642          文献标识码：A     文章编号：1006-8228（2021）11-111-03

Exploration of the blended teaching mode for medical database course

with the guidance of computational thinking

Huang Xu， Lin Jialun

（Hainan Medical University， College of Biomedical Information and Engineering， Haikou， Hainan 571199， China）

Abstract： According to the teaching requirements of cultivating students' computational thinking ability formulated by the Ministry of Education， combined with the analysis of the current situation of database course teaching in medical universities， this paper puts forward the online and offline blended teaching reform strategy guided by the cultivation of computational thinking， which has been practically applying in the course teaching by reorganizing the teaching content， optimizing the teaching design. The practice results show that the new blended teaching mode can achieve the teaching objectives of improving students' learning initiative and cultivating their computational thinking.

Key words： computational thinking; online and offline; blended teaching mode; database course; medical colleges

0 引言

計算思维指运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动，由周以真教授于2006年3月首次提出。随着人工智能时代的到来，计算思维已成为除了“读、写、算”能力之外，人们必须具备的一种思维能力[1]，因此，教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会于2016年提出“计算思维能力的培养要成为今后大学计算机基础教学的新常态”[2]。

高等医学院校计算机基础课程是面向非计算机专业学生提供计算机知识以及能力、素养方面教育的公共基础课程。海南医学院在培养学生计算思维能力的教学思想指导下，结合医学专业人才需求，构建了“宽、专、融”三层次的医学计算机基础课程体系，体系中包含了若干门课程，其中“数据库技术与应用”属于专业型课程（位于课程体系中的第二个层次），课程目标是在第一层次“大学计算机基础”课程培养学生计算思维意识的基础上，进而培养计算思维方法。

1 数据库课程教学现状分析

传统的数据库公共基础课程教学，往往先由教师进行知识点讲解及典型操作演示，再让学生上机练习。学生上机过程中，教师随堂解答学生在操作中遇到的问题。这种方式存在以下几个方面的问题。

⑴ 学生对思维能力的意识欠缺。传统的“狭义工具论”教学理念，其教学重点落在计算机软件的操作方法上，这使得学生认为学习计算机就是掌握简单的软件操作，缺乏对自身计算思维能力的训练意识。

⑵ 学生对课程学习重要性的认识不够。医学院校中开设的计算机公共基础课程，属于学生眼中的“副课”，大部分学生认为“课程内容与医学专业关联性不大，学了之后没什么用”，难于引起学生的重视，因此，学习中往往抱有“应付考试”的心态，缺乏探索计算机领域科学的兴趣。

⑶ 学生缺乏学习主动性。沿袭以教师讲解为主的教学模式，让学生长期处于被动学习状态，并由此形成被动学习习惯，表现为学习过程中缺乏独立思考，如离开了老师的辅导就不会学习，或者需要老师不断催促才能学习，这种状态既增加了教师的教学压力，也不利于学生学习能力的提高。

⑷ 学生个性化学习需求无法得到满足。来自不同地域的学生，其计算机知识水平和操作技能水平均存在一定的差距，传统课堂在教学设计时，只能顾及中等水平的学生，忽略“两头”的学生，从而造成基础差的学生得不到进步，基础好的学生得不到提高。

传统教学中存在的种种问题最终会导致学生彻底失去课程学习的兴趣，课程教学也就难以达到培养学生计算思维能力的目标。因此，非常有必要结合医学专业人才培养要求和数据库课程特点，开展以计算思维能力培养为核心的课程教学改革。

2 课程教学改革策略

2.1 革新教师教学理念

教师作为课程教学的设计者和学生学习的引导者，在教学过程中起到主导的作用，因此，更新和提升教师的教学理念是保证课程教学改革成功的首要因素。首先，教师需要认请当前医学计算机公共基础课程教学的新形势，学习、领悟教育部关于大学计算机基础课程教学的新要求，明确数据库课程在医学计算机基础课程体系中所处的位置和应起的作用，抛弃传统的“狭义工具论”教学思路，树立起“以医学生的计算思维能力培养为核心”的教学理念;其次，需要在教学中将新的教学理念传递给学生，逐步做到“教”与“学”双方理念的统一。

2.2 重组课程教学内容

医学院校数据库公共基础课程的教学改革，并不是推翻原有的课程教学内容，而是以医学生的计算思维培养为导向，对原有教学内容进行重组、更新和提升，减少单纯操作技能的基础内容，增加能体现数据库在医学中的应用、计算思维方法等深层次的内容，以达到培养学生计算思维能力的教学目标。

⑴ 建立知识单元与计算思维间的映射关系

计算思维是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把看似困难的问题重新阐释成人们已知其解决方案的问题。计算思维方法和数据库课程有许多相似之处，因此，可以通过建立数据库知识单元与计算思维表达体系间的映射关系，来实现计算思维从“科学”层面到数据库课程“教学”层面的转换[3]。例如：利用计算思维的抽象方法来讲解数据模型概念。从现实世界中容易理解的具体模型出发，引导学生理解抽象的方法，逐步形成计算机中可以处理的数据模型。实践证明，从计算思维的角度来诠释和讲授数据库的处理流程和操作方法，可以很好地训练学生的计算思维能力。

⑵ 以医学信息系统案例驱动教学过程

医学院校的数据库基础课程教学，需要结合医学专业特点和医学应用来开展，只有将课程内容与学生所学的专业知识、今后的就业方向紧密结合，才能让学生更加深刻地认识到课程学习的重要性，从而开始主动学习。具体教学设计时，可以把某个典型医学信息系统的开发案例作为主线，引导或驱动整个课程教学过程，在讲授具体医学数据问题的计算机求解过程中，渐进式地引出课程中的各个知识点。实践证明，在教学中增加数据库知识与医学专业知识的横向联系，可以引起学生极大的学习兴趣。

2.3 优化课程教学模式

可以充分利用网络使用方便、移动设备普及度高等有利条件，将一部分内容的教学过程移植到网络上进行，即采用线上/线下混合的教学模式，以满足新形势下的课程教学要求及学生学习需求。

⑴ 混合教学模式

线上/线下混合式教学是一种将传统课堂面授与现代网络云端自主学习相结合的新型综合教学模式。混合教学模式中的线上部分主要负责记忆、理解、事实性和概念性知识的低階学习;线下部分则重在引导学生进行应用、分析、评价和创造类的高阶认知训练[4]。

混合教学一般分成课前、课中、课后三个阶段来实施，教师和学生以网络教学平台为纽带，完成各自不同阶段的角色分工，如图1所示。

⑵ 网络教学平台

在混合教学模式的实施过程中，教师需要借助教学平台完成资源共享、作业布置、学习分析等工作，学生也需要通过教学平台进行资源下载、作业提交、问题反馈等任务，因此，网络教学平台是决定教学是否可以顺利开展的关键因素。确定教学平台时，需要综合考虑教师教学及学生学习方面的功能需求，以及平台运行的稳定性、使用经费等问题。可以立足于本校已有的教学平台（如：Blackboard网络课程），也可以选择校外规模较大的公共教学平台（如：中国大学MOCC、智慧树、学堂在线等），或者选择体积小巧、使用方便的移动教学工具（如：雨课堂、课堂派等）。

⑶ 课程教学方法

“数据库技术与应用”是一门理论与实践并重的课程，课程内容中既有抽象的理论知识，又有需要动手去做的实践内容，针对不同的教学内容，应该采用不同的教学方法。对于比较简单易懂的理论知识，可以直接录成理论教学视频，提供给学生进行线上课前预习;对于比较抽象难懂的概念（如：数据依赖），可以采用面授方式，在线下课堂中进行启发式教学;对于基础实验操作内容（如：创建表操作），可以把完整的操作过程录成实验演示视频，供学生在需要时观看;对于较为复杂的实践内容（如：数据库项目开发），可以采用项目驱动教学法，让学生通过课程设计大作业来具体实践;对于学科发展方面的新技术内容（如：数据挖掘），可以在教学平台上提供相关扩充性资料或资源访问链接地址，鼓励学生进行探索性学习。

2.4 构建课程教学资源

课程教学资源是实施混合教学的必备条件，需要提前构建。构建课程资源时，需要充分考虑不同层次学生的个性化学习需求，教学平台上除了应该提供一些常见的课程资源外，还应该提供一些初级的学习资源，帮助能力较差的学生打好基础，以及具有一定深度的资料或链接，让有能力的学生在完成本课程内容学习之余，继续进行自身知识的扩展和能力的提高。常见的课程资源类型包括：课程教材、演讲稿、教学视频、演示动画、操作案例、练习题库等，可以结合课程教学内容及计算思维能力培养的目标，从现有的公共网络教学平台上选择或引用[5]，也可以在原有课程资源的基础上进行改造和升级，例如：从医学应用的教学片段、案例或临床教学数据中精选出能够体现计算思维方法和过程的教学内容，重新构建和设计新的教学片段、案例或资源。

3 结束语

将计算思维理念及方法引入到课程教学中来，使得原有的教学活动上升到计算思维的新高度，以达到培养医学生的计算思维方法，是新形势下医学院校数据库公共基础课程教学改革的主要目标。

从实施效果来看，采用以计算思维能力培养为导向的线上/线下混合教学策略，可以在一定程度上解决课程教学中存在的问题，首先，从计算思维的角度诠释和讲授数据库相关知识，可以更好地训练学生分析问题和数据表达的思维能力;其次，以典型医学信息系统案例驱动整个教学过程，增加数据库应用与医学专业间的横向联系，可以更好地激发学生的学习兴趣和学习主动性;最后，在线下教学的基础上融入线上教学，可以更好地满足不同层次学生的个性化学习需求。在接下来的课程教学中，还需要思考如何加强医学相关的数据库项目开发拓展练习，以及进一步拓宽学生的专业视野。

参考文献（References）：

[1] 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，2019.6：26-33

[2] 教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会.大学计算机基础课程教学基本要求[M].高等教育出版社，2016.

[3] 程春玲，张少娴，陈蕾.基于计算思维能力培养的数据库课程教学研究[J].中国电力教育，2012.8：81-82

[4] 柴媛媛，王卫国.基于腾讯会议和雨课堂的在线教学模式探索[J].计算机教育，2020.11：48-52

[5] 嵩天.以在线开放课程为引领的大学课程改革新模式[J].中国大学教学，2019.11：13-17