醫學信息學實驗教學三維體系構建

王曉東 王偉 王呼生 吳雅琴

〔摘 要〕醫學信息學是涉及多學科知識的學習領域，在日常教學中由于課程的實驗教學缺乏科學的實驗體系，嚴重影響到課程的綜合教學效果。結合該門課程多年的教學探索與實踐，本文介紹了醫學信息學實驗教學三維體系，從教育對象、培養目標、實驗層級詳細闡述了針對不同的培養目標在醫學信息學實驗教學中應采取的實驗方法及應完成的實驗教學內容，并對相關實驗教學內容的建設進行了介紹。

〔關鍵詞〕醫學信息學；實驗教學；教學體系

〔中圖分類號〕G640；R-058 〔文獻標識碼〕A 〔文章編號〕1008-0821（2016）06-0124-04

〔Abstract〕Medical informatics is a field of study involve multi-disciplinary，the effect of teaching is seriously affected，this is due to the lack of scientific experiment teaching system in the daily teaching.This paper introduced the three-dimensional system of experimental teaching about medical informatics，combining with years of education exploration and practice，and described the experimental methods and the experimental contents from three aspects，the educational object，the training goal and the experimental level，and described the experimental content.

〔Key words〕medical informatics；experimental teaching；teaching system

醫學信息學是一門新興的交叉學科，最早起源于20世紀50年代，醫學信息學屬于醫學與計算機科學與技術的交叉領域，是以信息學、信息管理和信息技術為依托，研究醫學領域中的信息現象和信息規律，用于醫學決策和管理的一門交叉學科[1]。隨著科學技術的發展，醫學信息學的定義及其研究范圍不斷拓展，其在現代醫學發展中起著越來越重要的作用，與此同時，對醫學信息學相關專業學生在實踐應用及創新方面也提出了更高的要求。

1 醫學信息學實驗教學體系研究概況

隨著我國醫藥衛生體制改革和衛生信息化建設的發展，對醫療信息的分析處理提出了更高的要求，但由于我國醫學信息教育起步晚，在探索和實踐中存在許多亟待解決的問題。筆者在全國范圍內統計的開設有醫學信息學及相關專業的本科教育層次的57所院校中，根據地域選擇了其中的13所院校并就其醫學信息學課程的開設情況進行了調查，資料顯示醫學信息學課程的開出率只有53.8%[2]，相比其它計算機類課程的開出率而言并不算高。在開設有醫學信息學課程的學校中，經過課程學習的學生其實踐應用能力不盡如人意，也不能很好地滿足用人單位的實際需求。

為了更深入的了解有關醫學信息學實驗教學的開展情況，通過對近五年相關文獻查閱后發現，有關醫學信息學方面的研究，國內研究熱點更多著眼于醫學信息教育的整體發展，如學科定位、課程建設、人才培養，以及醫學信息教育在國內的發展沿革等，專門針對醫學信息學實驗教學研究的文獻非常少，這也從另一個側面印證了由于醫學信息學在相關院校中課程開出率相對較低，因此教師及研究人員對醫學信息學課程關注度不夠，對醫學信息學在現代醫學中的重要作用性認識不足。

2 醫學信息學實驗教學面臨的問題

在國內醫學信息教育實踐中，學科本身就存在研究體系不夠完善和成熟，學科建設和理論研究比較薄弱、標準設置滯后、系統規劃和人才不足的問題[3]，目前還沒有形成明顯的學科優勢。因此，專業本身的不完善在一定程度上也影響到了醫學信息學課程的建設與發展。醫學信息學課程內容龐雜，在實驗教學過程中，由于缺乏對醫學信息學實驗教學體系的全面研究，未形成科學的、完整的實驗教學體系，使得在實驗大綱、實驗軟件和實驗方法等多方面都存在一定的問題，也造成了理論教學與實際應用分離、學生應用水平和創新意識欠缺，這在一定程度上影響了學生實踐能力的培養與提高，也是學生面對就業市場考驗時的一個軟肋。從各院校教學過程中，主要是引進醫院應用系統，如醫生工作站、護士工作站、藥房、門診等模擬系統供學生實驗操作，但由于缺乏完整的實驗教學體系，對于學生而言更多的是簡單地驗證性實驗，通過實驗練習無法真正地了解這些系統在醫院信息化建設及應用中所擔負的作用，從課程考核角度而言，也無法考核學生的實際學習水平，同時這種簡單的驗證性實驗也體現不出醫學信息學在現代醫學發展中的重要作用。因此，探討醫學信息學實驗教學體系的構建，無論是提高專業課程教學質量還是提升學生實踐應用能力都是有益的嘗試。

3 醫學信息學實驗教學三維體系的構建

3.1 醫學信息學實驗教學體系構建的基本原則

醫學信息學實驗教學三維體系的構建，應以培養目標為導向，以教學大綱為指南，以理論教學為主線，以實驗教學軟件為載體，在總體設計上應把握以下幾個原則：

3.1.1 確立醫學信息學實驗教學在學科中的地位

醫學信息學實驗教學應當目的明確、大綱嚴謹、內容完整、學時固定、考核規范，以確立其在學科中必要的、科學的地位。

3.1.2 實踐教學與理論教學緊密結合

理論與實踐教學是專業教學的兩種基本形式，兩者是辯證統一的關系[4]。實踐教學與理論教學需相輔相成，協調發展。實踐教學在專業理論指導下進行，通過實踐教學促進學生對理論知識的二次理解，同時檢驗理論教學成果。

3.1.3 醫學信息學課程與本學科其它課程有機結合

醫學信息學實驗教學內容還涉及該專業其它課程知識，因此在實驗教學中要注意與其他相關課程的有機結合，建立課程之間的有效連接，以幫助學生構建完整的知識鏈條。

3.2 醫學信息學實驗教學體系構建的主要內容

醫學信息學實驗教學的三維體系分別包括教育對象、培養目標、實驗層級3個維度。三維對應的某一空間則為教學體系某類教學對象的培養目標及實驗層級，也即該教學體系的一個具體組成（見圖1）。

3.2.1 第一層次教育

教育對象為醫學信息學及相關專業高職和醫學院校的其他各個專業學生，如臨床、護理、衛生等專業，甚至可以是理工類大學的計算機及相關專業學生，培養目標是使學生具有信息學的基本知識和技能。其中，對于本專業高職學生而言，畢業后可以從事醫療衛生各類實用系統的應用操作，基本運行維護；對于其他專業學生，主要為培養學生具備應有的信息化素質，畢業后可以將信息化技術應用于各自專業領域，并具有一定輔助設計開發能力。第一層次教育對象的實驗層級以驗證性實驗為主。

3.2.2 第二層次教育

教育對象是醫學信息學及相關專業本科生，培養目標是掌握醫學信息學的全面知識和技能，不僅能夠進行應用操作，同時具備一定的專業設計開發能力。第二層次教育對象的實驗教學除了驗證性實驗，還需增加設計性實驗。

3.2.3 第三層次教育

教育對象是已經在醫療或IT行業工作，希望在醫療信息化領域獲得第二學歷者，培養目標是專業開發推進，即培養具備“醫學”和“計算機科學”雙重能力的“橋梁人才”，將來可以推進研制開發，引領醫療衛生信息化的發展，承擔CIO職能。這一層次對象的實驗教學除了驗證性實驗與設計性實驗，還增加了綜合性試驗。

3.2.4 第四層次教育

第四層次培養對象是醫學信息學碩士或博士研究生。培養目標是使學生學習、掌握本學科前沿理論與專業知識，立足于研究創新，成為該專業某一領域前沿課題理論和方法研究方面的專業人才。

4 醫學信息學實驗教學的內容建設

根據醫學信息學實驗教學三維體系的基本構成，結合人才培養、課程建設等進行醫學信息學實驗教學的內容建設。

4.1 實驗課程內容多樣

醫學信息學涉及內容廣泛，包括生物學、醫學、計算機科學技術等學科知識。因此，在實驗課程設置上必須滿足多樣化要求。在醫學信息學實驗教學三維體系中，實驗課程設計有驗證性試驗、設計性試驗、綜合性試驗和研究性試驗。

4.1.1 驗證性實驗課程

驗證性實驗屬于傳統性的實驗課程，主要是對理論教學中的各種理念和方法，通過對應用系統的操作，加深理解，熟練技能。針對我國目前醫院的實際應用狀況，在教學過程中選擇醫院中具有代表性的管理信息系統，如醫院信息管理系統、醫學影像信息系統等，供學生進行仿真性操作演練，了解系統基本構成、工作流程、基本標準、安全機制等相關問題，并在學習了解的基礎上回答教師設計的相關問題。

4.1.2 設計性實驗

設計性實驗主要是模擬醫學軟件的研發過程，包括需求調研、需求分析、系統設計、建立數學模型、程序設計、驗證檢測等，以培養學生獨立思考、獨立工作的能力；同時培養學生應用醫學信息學原理與方法解決醫療衛生行業實際問題的能力。設計性實驗課以4～5人的學習小組為單位，采取教師命題或自主命題的方式，小組獨立設計小型應用系統，如“病案管理系統”、“護理排班系統”、“單病種電子病歷”等。此部分設計性實驗在教學過程中很好的串聯起了其它專業課程的知識，如數據庫原理、程序設計、管理信息系統等多門課程的知識，可以較為全面的考核學生的知識掌握及實踐應用能力。

4.1.3 綜合性實驗

綜合性實驗是指與相關學科的實驗內容相結合，通過兩門以上課程的整合，使各個學科之間的知識與應用相結合，創建綜合性的管理系統。例如將醫院管理學、辦公自動化、衛生經濟學、醫學統計學等實驗課程相結合，做出一個“院長經濟管理決策支持系統”的設計方案，闡述其設計目標、系統組成、技術路線、技術參數、數據庫類型、開發工具、研發過程，在綜合性實驗中可以不要求學生編寫程序具體實現，而重在考查學生的綜合解決問題能力。最后，要求學生通過演講匯報、圖文展板公示等方法展示綜合設計成果，由教師和同學共同評審、打分，并分享學習、設計經驗。

4.1.4 研究性實驗

研究性實驗是一種開放性實驗，它是在導師指導下針對國內外前沿課題進行的研究實驗。目的是培養學生的創新性思維以及解決復雜難題的能力。例如目前我國與荷蘭阿姆斯特丹自由大學合作進行的“基于語義的抗菌素應用決策支持系統”。

上述4種實驗課程針對不同的培養對象，不同的培養目標，按照實驗教學體系進行分配和組合，以構建全面、多樣的實驗課程。

4.2 編撰配套實驗教材

醫學信息學及相關學科在我國已有20余年歷史，各種教材也層出不窮，然而迄今還沒有一本出版的配套實驗教材，從一個側面反映了我國該專業實驗教學的欠缺或薄弱。

一些院校（如內蒙古醫科大學計算機信息學院等）參考“國家級規范教材”《醫學信息學》等主流教科書、美國Edward H.Shortliffe，Leslie E.Perreault主編的《Medical Informatics Computer Applications in Health Care》，聯合編撰配套實驗教材。該教材系列包括《醫學信息學實驗指導》（教師用書）、《醫學信息學實驗手冊》（學生用書）、實驗大綱和實驗報告四部分，均有紙質版和電子版。“實驗指導”和“實驗手冊”重點介紹了驗證性試驗和設計性試驗，包括實驗內容（詳見實驗軟件部分）、實驗方法、軟件性能、操作步驟、考核要求，以及實驗報告填寫規范等。對于綜合性試驗給予了指導意見、選題范例和考核要求。對于研究性試驗只給予總體思路，具體由導師設計。

4.3 研發配套實驗教學軟件

在配套實驗教材的基礎上，與軟件公司合作，成功研發了配套的實驗教學軟件，軟件包括實驗管理、實驗系統、創新設計3個部分。

4.3.1 實驗管理

包括7個模塊，分別是：實驗室管理、用戶管理、學生管理、數據庫管理、成績管理、系統維護、實驗指導說明。

4.3.2 實驗系統

包括6個模塊，分別是：藥品分類系統、醫院信息系統（HIS）、實驗室信息系統（LIS）、醫學圖像信息存儲于傳輸系統（PACS）、電子病歷（EMR）、系統集成6個實驗軟件。每個軟件都充分考量了國內醫院現用的主流產品，經過剪裁、優化、重組后重新研發，使學生易于掌握，并在實驗后獲得清晰的概念。對于每個軟件的操作力求抓住重點、全程仿真。例如醫學圖像存儲于傳輸系統系統（PACS）就含有接受申請、模擬X線檢查（若有聯機設備）、調用閱片、輸入結果、發送報告等多個環節。學生還可以調用系統存儲的200張圖像片進行10項圖像操作，結合醫學影像課程，實現綜合性試驗。為幫助學生加深理解，其中還設計了醫療仿真場景，例如在“電子病歷”實驗中設計了醫生與患者的就診對話錄音，據此錄入病史。在系統集成實驗中，設計每6個學生1組，分別扮演掛號收費員、醫生、護士、藥劑師、檢驗師、檢查醫生等不同角色，在不同的工作站協同完成患者住院就醫的全部流程，以幫助學生直觀了解系統集成的功效。

4.3.3 創新設計

實驗教學軟件系統提供或提示學生一些簡單可用的工具，以供學生按實驗大綱要求自主設計小型系統或模塊，例如創建“細菌耐藥性”分類系統、“病案歸檔及借閱管理系統”等，培養學生成為信息化的開發者、推動者，而不僅是一個需求提出者或程序編輯員。

4.4 建立開放式實驗教學平臺

國際醫學信息學會（IMIA）教育建議原則包括6個方面的內容，分別以英文Health單詞的6個首字母來概括[5]。其中E（Education）指采用多種教育模式來教授必要的理論知識和實踐技能。除了傳統的課堂授課模式，還可以考慮多種靈活的、遠程的和開放的學習方式，可使用互聯網實現在線或遠程學習，促進師生之間的同步或異步交流以及校際合作等[6]。

醫學信息學實驗教學三維體系除針對醫學信息學相關專業外，還強調對醫科院校臨床、護理、公共衛生、影像等專業開設該專業課程。為了讓有限的教師資源為體量巨大的學生提供更好的教學服務，通過設置開放性的實驗教學平臺，將實驗教材與實驗軟件通過開放平臺面向所有注冊該課程的學生，學生可以隨時登錄，開展實驗操作，提交實驗報告，同時獲得指導老師的后臺評分。除此之外，還可以通過區域性教學網，走出圍墻，向計算機、信息工程等理工科院校學生、向在職醫療衛生人員開放在線實驗教學，并借鑒國外先進的MOOC教育方式，提供網絡學歷教育。

4.5 開展持續的教師培訓

調查結果顯示[7]，專業教育和信息素養教育每院教師平均分別為16.7人、10.93人（其中37.80%為兼職）；專業背景以計算機科學與技術專業居多，分別占31.20%、30.49%，而醫學信息人員僅占12.39%。該結果說明，醫學信息學教育教師數量總體上不足，且由于專業背景所限教師普遍缺乏對醫療衛生專業的深入理解，同時當前醫療衛生信息化建設飛速發展，新的應用日新月異，例如“智慧醫療”、“移動醫療”等，實驗軟件也將隨著醫療衛生信息建設的發展而不斷擴充和更新，因此教師培訓迫在眉睫，并且教師的培訓將呈常態化、持續性的發展趨勢。

4.6 精細化的智能服務

實驗教學軟件注重創建穩定的運行環境和系統自適應功能，一旦安裝調試成功，可以實現零維護。若出現故障，可由后期服務公司通過網絡進行遠程維護。同時，軟件設置“一鍵清”功能，在課堂實驗結束關機的同時，除保留實驗報告外，其余數據自動清零，數據庫恢復初始化狀態，從而確保實驗軟件的穩定性、安全性。

實驗軟件具備實驗管理模塊，包括學生登記、實驗室分配、計算機與學生ID匹配、實驗課安排、實驗結果評分、成績登記、教師適時在線指導、學生實驗暫存等系列功能，改變了過去手工勞動的繁瑣，提高了教學質量。并且，實驗內容設置為可插件式擴展，為將來添加新的實驗系統提供技術支持，保證實驗軟件常新的生存周期。

綜上，《中共中央國務院關于深化醫療衛生體制改革的意見》把醫療衛生信息化作為醫改的一項重要支撐提上了日程，這是醫學信息學及相關專業發展的大好契機[8]。因此，有必要對課程改革進行各種有益的探索與嘗試，通過構建合理的課程體系，提高教學質量，逐步形成明顯的專業特色。

參考文獻

[1]王偉.醫學信息學[M].北京：高等教育出版社，2006：14-15.

[2]王呼生，王曉東，吳雅琴.醫學信息管理人才培養的研究與實踐[M].呼和浩特：內蒙古出版集團北方出版社，2015：52-53.

[3]李后卿，董富國，郭瑞芝.信息鏈視角下的醫學信息學研究的重點及其未來發展方向[J].中華醫學圖書情報雜志，2015，（1）：1-5.

[4]趙國平.論實踐教學與理論教學的關系[J].中國成人教育，2010，（17）：152-158.

[5]Mantas J，Ammenwerth E，Demiris G，et al.Recommendations of the International Medical Informatics Association（IMIA）on Education in Biomedical and Health Informatics.First Revision[J].Methods Inf Med，2010，49（2）：105-120.

[6]龔慶悅，胡孔，法施誠，等.IMIA教育建議對我國生物醫學和衛生信息學教育的啟示[J].江蘇醫藥，2015，（6）：204-209.

[7]曹高芳.醫學信息教育可持續發展研究[M].北京：科學技術文獻出版社，2014：70-75.

[8]林加論，陳洛夫，李曉玲.醫學信息管理專業人才培養目標和建設思路[J].中華醫學圖書情報雜志，2013，（22）：27-29，32.