医工结合背景下《医学软件工程》课程教学研究

郝 杰，马金凤，张昌明

（徐州医科大学医学信息与工程学院，江苏 徐州 221004）

0 引言

随着新医科概念的提出，医学不能只靠医学得以发展，需要有更多的自然科学进行合力，才能继续拓展医学研究的边界[1]。医工结合，是新医科发展的一个重要领域，医学因为有了理工科的加盟使得医学的研究更为厚重[2]。

徐州医科大学医学信息及工程学院正是在这个大背景下于2011年成立，设立了医学信息工程、物联网工程、计算机科学与技术三个本科专业。学院充分依托学校的医学背景，在医科院校医学信息及工程专业人才培养模式方面不断进行探索，体现学科交叉，突出医工结合，形成了自己的鲜明特色[3]。

《医学软件工程》作为重要的专业基础课程，为学生们了解用工程化的方法来开发医学类软件发挥着重要作用，本课程重点介绍软件开发的过程、方法和工具，培养学生以“互联网+健康医疗”为导向的创新思维和职业意识。该课程的突出特点是知易行难，是一门实践性很强的课程。因此，对《医学软件工程》课程进行建设、改革具有较强的实际意义和研究价值[4]。

《医学软件工程》课程中需求分析章节是教学改革的重点。这是具有实际意义的：很多软件在没有清楚了解开发需求前就盲目地进入开发，导致软件危机。因此，这个阶段一定要采用一种能让学生感兴趣的方式提出，教学改革从此处入手。基于此，本文在总结实际教学实践的基础上，设计了以讲授和翻转课堂进行相互融合的教学模式。本文对医科院校医学信息及工程专业教学改革有一定的借鉴意义。

1 学情分析

本课程针对医工结合类的大三学生。这门课程是一门综合课程，要与之前学生们所学的一些专业课程串联起来。医工结合类专业的学生普遍存在两种思想：一种是觉得在医学院校学习工科是羞于启齿的，另一种则认为如今的社会是得计算机者得天下的时代，他们又不太会注重医学课程的学习[5]。为了让学生树立良好的职业意识课程中，课程中也加大这方面的人文教育。

2 教学设计目标

传统的《软件工程》课程，没有与医学领域的应用进行结合，学生们只是学习了一些规则和框架，对于如何应用知之甚少。知识本身只有学以致用才是知识的价值。基于以上的考虑，这门《医学软件工程》课程进行了如下的改革。

（1）实地考察医院的信息化流程，通过进入医院信息科了解真实的医疗软件产品。

（2）结合软件工程课程综合设计，让学生们自己发现问题，并通过解决问题来做一个医学类软件产品。

（3）通过这门科，培养学生们一种人文情怀，塑造专业的职业精神。不仅如此，通过学习这门课程，能让学生们找到一种解决生活中复杂问题的方法论，是通过这门课程中分而治之的思想破解纷繁复杂难题的办法。

3 教学重点、难点和课程思政

3.1 教学重点

在“需求分析章节”中，以面相数据流的结构化分析方法为教学重点，重点讲授数据流图、数据字典、加工逻辑描述工具等知识点，并引导学生积极利用相关理论对实际软件案例进行需求分析。

3.2 教学难点

理解面向数据流的结构化需求分析方法，掌握数据流图、数据字典等工具。

3.3 课程思政教学案例

医院信息化建设受到了前所未有的重视，大众也对医院信息化提出了更高的要求。随着人工智能时代的到来，远程医疗服务，区域医疗等医学领域的软件开发势必会得到更为广阔的发展，更需要有大量的跨专业领域的人才投身具有医学背景的软件开发中，以此激发学生的社会责任感，以培养专业精神。

4 教学过程设计

教学过程设计归纳如图1所示。

图1 教学详细设计路径

具体实施步骤如下：

4.1 课前自学

以在“智慧树”平台上自行录制的教学视频为基础，让学生们自行浏览视频学习，并完成课前的在线测试。

4.2 理论讲解和重点辅导

理论讲解是课程中必不可少的重要一环，教师通过对重要知识的梳理，促进同学们的吸收、掌握。

4.3 创建案例情景

案例规模必须适中。规模太大无法在有限的课时内完成，规模太小不利于团队实践。另外难易也要适中，难易不当会让学生失去努力的动力。基于以上考虑，本课程从国家软件工程师考试中选择中小规模的项目作为案例，如2018年考题──为某医疗护理机构开发的基于 WEB的医疗管理系统，为客户提供专业护理，以改善医疗护理效率，如图2所示。

图2 案例──基于WEB的医疗管理系统

团队是软件开发的核心。利用情境教学，为每个同学分搭适当的软件公司成员的角色，从而达到学以致用的学习效果。根据项目的难度和教学环境，每个团队由6名同学组成。团队组长在实际开发项目中，由同学们选举产生，这样能真正起到领头雁的作用。

4.4 翻转课堂

本阶段的实施是以学生为中心的教学模式。教师在这一阶段看似透明，但实际上是教学过程难度最大的环节，通过对每组学生无声的观察中，进行及时的指引，确保讨论方向的正确性。在临近结束时，教师需要要回教学主导权，安排同学上讲台发言，并总结每个小组的讨论情况。课堂上的气氛调节，教师也是需要进行有效调节的。需求分析阶段的翻转课堂实景如图3所示。

图3 讨论教学活动照片

采用互动教学法，使用“智慧树”平台的投票和抽签工具增加学生的参与度，活跃课堂气氛。采用PBL教学法，使用“智慧树”平台的小组教学工具，设置小组提交的作业，并投到大屏幕供全班同学分析和纠错，小组发言人要在讲台讲解思路，接受其他团队成员的质疑答辩，如图4所示。

图4 智慧树平台──翻转课堂

4.5 成绩评价

该教学法的评价分为教师评价和学生自评和学生互评组成。最后按照一定权值评定最终成绩。学生评价重点考察项目参与程度、团队贡献量、合作态度等。教师评价重点考察提交的需求分析报告和翻转课堂各组的表现记录分数。

5 教学反思

需求分析是软件开发的开篇内容，有知易行难的特点。如果只是单方向的知识传输，学生很难掌握这章内容运用于软件开发的实效。因此，学生通过观看教学视频了解本章大概内容后，无需去关注细枝末节，而是需要注重一种解决实际问题的思维方式，然后在翻转课堂上利用本章所学完成模拟的软件开发需求分析的过程，学以致用，融会贯通，全面提升学习效果。