依托學科競賽的醫藥信息人才創新能力和工程素質培養研究*

劉 偉 黃辛迪 梁 楊 丁長松 晏峻峰

(湖南中醫藥大學 長沙 410208)

1 引言

大學生學科競賽是面向高校大學生的群眾性科技創新活動，是培養大學生工程實踐能力、工程創新能力和綜合素質的重要手段，是傳統課堂教學的重要補充，是促進新工科發展和建設以及教育教學改革的重要推動力[1]。2007年國家教育部和財政部頒布《關于實施“高等學校本科教學質量與教學改革工程”的意見》，明確指出繼續開展大學生競賽活動，重點資助在全國具有較大影響力和廣泛參與面的競賽活動，激發大學生的興趣和潛能，培養團隊協作意識和創新能力[2]。2017年12月14日中國高等教育學會“高校競賽評估與管理體系研究”專家工作組在杭州預發布“中國高校創新人才培養暨學科競賽評估結果”，學科競賽的參賽水平和成績已成為檢驗和評估高校綜合實力和創新人才培養效果的一項重要指標，在后續的競賽評估中還將考慮學科競賽拓展、延伸的內容，包括高校學科競賽類教學成果獎、學科競賽類教學改革論文等[3-4]。

為更好地發揮學科競賽在醫藥信息人才培養中的作用，湖南中醫藥大學開展一系列探索、改革和實踐。2015-2018年上半年湖南中醫藥大學信息科學與工程學院先后有300多名學生參與各項信息類學科競賽，累計獲得省部級三等獎及以上70項，主要包括中國大學生服務外包創新創業大賽、“中國軟件杯”大學生軟件設計大賽、中國高校計算機大賽-團體程序設計天梯賽、中國大學生計算機設計大賽、CCPC中國大學生程序設計競賽、ACM-ICPC亞洲區域賽、藍橋杯全國軟件和信息技術專業人才大賽、湖南省大學生計算機程序設計競賽、全國中醫藥院校大學生程序設計競賽等。同時也積極組織學生參加“互聯網+”大學生創新創業大賽、“創青春”全國大學生創業大賽和“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽等各項知名的大學生學科競賽活動。本文將從課程群建設、創新創業能力訓練、工程實踐能力培養等方面介紹依托學科競賽培養醫藥信息人才的探索和研究工作。

2 依托學科競賽的課程群建設及應用

2.1 建設

課程群是由多門彼此獨立但又關系密切的課程所組成的集合，是為實現某一培養目標由多門性質和內容相關或相近的子課程構成的體系?；诤现嗅t藥大學所參加的主要信息類學科競賽，對課程群進行合理優化，根據應用開發類和程序設計類大學生學科競賽特點，構建程序設計類、應用開發類兩大課程群，其所包含的核心課程及相關學科競賽，見表1。

表1 兩大課程群所包含的核心課程及相關學科競賽

2.2 應用

2.2.1 學生 對課程進行合理分類并分析相關學科競賽特點和能力要求，對人才培養方案進行科學合理的調整。一方面充分考慮課程先后順序，遵循人才培養規律，確保教學內容體系的連續性和層次性，另一方面將一些關聯性和整體性較強的課程安排到同一個學期，要求學生綜合多門課程所學知識來實現一個綜合性的實訓項目。如將數據庫原理、Web技術、軟件工程等課程安排在同一學期，學生采用MS SQL Server數據庫和JSP、Servlet以及靜態網站開發技術構建Web網站，采用軟件工程的流程對項目進行需求分析、設計、實現與測試；將Java EE應用開發、大型數據庫技術、項目管理等課程開設在同一個學期，學生可以使用所學的Java EE框架技術和Oracle數據庫設計并開發規模較大的軟件系統，引入項目管理中的一些技術從成本、進度、人力資源、軟件配置等方面進行考慮。以課程群為單位，結合學科競賽賽題，可以更好地實施每個學期的項目實訓，使學生的學習和實踐更具層次性和系統性[5]。

2.2.2 教師 課程群的建設和優化有助于更好地組建、指導教師團隊，相關課程的任課教師可以從不同角度對參賽學生及團隊進行指導。如在程序設計類學科競賽的賽題中既包含簡單的字符串處理和基礎數學題，也會有考查棧、隊列、二叉樹、圖等的數據結構題，還會有考查分治算法、動態規劃、貪心算法、回溯法和分支限界法等經典算法的賽題。因此在平時的集訓和賽前輔導中，承擔C語言程序設計、數據結構、算法分析與設計等課程教學任務的教師可以各自負責所擅長內容部分的競賽輔導工作，充分利用已有的在線判題平臺(Online Judge,OJ)系統，更好地指導學生參加學科競賽并取得好成績[6]。

2.2.3 后續工作 進一步建設嵌入式和智能硬件課程群和計算機前沿技術課程群，其中嵌入式和智能硬件課程群包括嵌入式系統原理與應用技術、嵌入式操作系統、智能醫療儀器、數據采集與處理技術、醫學傳感技術等課程，計算機前沿技術課程群包括數據挖掘、云計算與大數據技術、人工智能原理、物聯網原理與應用等課程。在建設課程群的同時遴選與該課程群相關的主要學科競賽，依托學科競賽促進和優化課程群建設。

3 依托學科競賽的創新創業能力訓練

3.1 程序設計類

廣泛采用問題驅動、比較等教學方法并利用在線判題平臺，結合程序設計類學科競賽，要求學生利用所學知識分析和解決問題。很多競賽題源于工作和生活實際問題，通過備賽和參賽，部分學生能夠靈活運用所學知識，創新性地提出一些解決方法。在備賽過程中，鼓勵部分能力較強的學生個人命制賽題，在命題過程中將所學編程知識、數據結構和算法等知識與具體問題相結合，很好地培養和提升學生創新和思維能力。

3.2 創新創業類和應用開發類

3.2.1 概述 在創新創業類和應用開發類學科競賽中通常提供兩種不同類型的競賽命題形式，即自主命題類和企業命題類。自主命題類競賽包括“互聯網+”大學生創新創業大賽、“創青春”全國大學生創業大賽和“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、湖南省大學生計算機程序設計競賽(應用開發類)；企業命題類競賽包括“中國軟件杯”大學生軟件設計大賽、中國大學生計算機設計大賽和中國大學生服務外包創新創業大賽等。針對不同類型的競賽特點等對學生進行指導，特別是創新創業意識和能力的訓練。在備賽過程中通過不斷的學習和思考，激發學生創新創業熱情。

3.2.2 企業命題類競賽 收集和整理歷屆賽題并加以分析和篩選，逐步構建賽題庫并研發歷屆賽題管理系統。在備賽過程中，參賽團隊在完成企業所要求的基本功能的基礎上，鼓勵學生多角度創新，從系統功能、技術路線和商業模式等角度對項目進行深入剖析，培養學生的創新意識和思維，所完成的項目得到競賽評委的高度肯定和一致好評[7]。2016年湖南中醫藥大學曹幼儀等學生在第七屆中國大學生服務外包創新創業大賽中憑借“廠車管理系統”獲得企業命題類全國一等獎；2017年姜懷琛等學生在第十屆中國大學生計算機設計大賽軟件服務外包全國總決賽中憑借“基于混合交通的最佳出行方案規劃系統”獲得一等獎；2018年毛振等學生在第九屆中國大學生服務外包創新創業大賽中憑借“人工智能在企業培訓中的應用項目”獲得企業命題類全國一等獎。

3.2.3 自主命題類競賽 充分利用學校特色和優勢，以醫藥信息化為切入點確定選題方向，鼓勵與其他專業和學院的學生聯合組隊參賽，吸引市場營銷、公共衛生管理等專業學生作為團隊成員，從產品策劃、產品研發、營銷推廣、項目管理等環節充分發揮個人特長和專業優勢，明確分工、協同創新，從項目的產業化等角度綜合考慮，全面提升學生的創新創業能力。2015年研究生文毅在晏峻峰教授的指導下，與來自護理、藥學和營銷等專業的學生聯合組隊，以“‘優護’O2O 健康陪護平臺”獲得首屆“互聯網+”大學生創新創業大賽全國總決賽銅獎；2017年李楠等學生在第十屆中國大學生計算機設計大賽軟件服務外包全國總決賽中憑借“中診小助手”獲得三等獎。學生通過參加學科競賽不僅可以鞏固所學專業知識，還有助于激發創新思維，培養創新能力，提高綜合素質和就業競爭力。

4 依托學科競賽的工程實踐能力培養

4.1 學科競賽與實驗教學

在部分課程的實驗教學環節選取歷年賽題作為實驗練習。在數據結構、算法分析與設計等程序設計類課程中，結合教學內容和相應知識點，選取歷年程序設計競賽賽題作為實驗練習題，要求學生實名注冊賬號，及時檢查學生的練習完成情況。在Web技術、Java EE應用開發、移動應用開發等應用開發類課程中，選取歷年中國大學生服務外包創新創業大賽(簡稱服創大賽)和中國大學生計算機設計大賽等大賽真題作為實例，優先選擇與醫藥行業相關的項目，以真實項目為原型，進行適當簡化與裁剪[8]。如在Java EE應用開發課程中選取醫療保健類電子商務平臺、醫療保險中心報銷系統、電子掛號服務系統、虛擬學習社區、在線考試系統等真題，這些賽題都源于真實項目，而且大部分與醫藥行業相關。學生以小組為單位，以項目為主線，每位組員有明確的任務分工，最后整合成一個完整的項目。在項目實施過程中，學生采用角色扮演的方式，分別扮演項目經理、技術經理、軟件工程師、產品經理等，提前了解工程項目的開發和實施流程，加強工程素質的培養和訓練。

4.2 學科競賽與實習實訓

為提高學生的工程實踐能力和綜合素質，信息類等工科專業通常設置實習實訓環節。以湖南中醫藥大學信息類專業為例，實訓環節通常安排在每學期的最后1周，要求學生3～5人1組，通過合理分工，在實訓教師的指導下完成較為完整的項目開發任務。通過探索與分析，發現學科競賽中的一些賽題可作為實訓項目，部分項目可根據實訓時間和學生的實際水平進行適當調整，從歷屆服創大賽、“中國軟件杯”大學生軟件設計大賽、中國大學生計算機設計大賽等國家級賽事的企業命題中選取部分賽題作為實訓的備選項目[8]。以移動應用開發實訓為例，在歷屆賽題中選取惠好制藥有限公司移動應用系統、移動輸液系統、智能就醫預約系統、醫療信息移動應用系統等項目，可以充分體現人才培養的特色，而且這些賽題均由IBM、華為、海爾、東軟等知名IT企業命題，具有較高的質量。此外由于部分學科競賽賽題發布較早，可以鼓勵學生選擇當年的賽題作為實訓項目，推薦完成情況較好的學生參加對應的競賽，將競賽融入實訓，學生可以實訓項目參賽、助學，以賽促學，提升項目實訓質量和效果。將學科競賽與實驗教學、實習實訓等環節相結合，使學生具備更加全面的工程知識基礎、實踐能力、創新意識以及與他人溝通合作的能力，完善應用型工程人才素質培養體系，為學生將來從事相關工作奠定良好基礎。

5 實施成效

5.1 參賽人數及獲獎成果

在學校及學院領導的高度重視和廣大指導教師的全心投入下，湖南中醫藥大學信息科學與工程學院學生參與各項信息類學科競賽熱情高漲，在2015-2018年上半年年中取得一系列成績。湖南中醫藥大學目前有計算機科學與技術、醫學信息工程和信息管理與信息系統3個信息類專業，專業數量和招生規模在全國中醫藥院校中排名前列，參加各項信息類學科競賽的學生人數逐年增加，2015-2018年上半年參賽人數，見圖1。期間湖南中醫藥大學學生參加各級各類信息類學科競賽累計獲得省部級三等獎及以上70項，其中國家級一等獎3項，包括2016年第七屆中國大學生服務外包創新創業大賽2017年(第10屆)中國大學生計算機設計大賽和2018年第九屆中國大學生服務外包創新創業大賽。2015-2018年上半年湖南中醫藥大學信息類學科競賽獲獎數量，見圖2。

圖1 2015-2018年上半年大學信息類學科競賽參賽學生人數

圖2 2015-2018年上半年信息類學科競賽獲獎數量

5.2 衍生成果

基于學生參加信息類學科競賽的優秀作品，以湖南中醫藥大學名義登記計算機軟件著作權15項，申報發明專利1項，通過對參賽作品進行深入研究和拓展，學生發表相關科研論文5篇，成功申報湖南省大學生研究性學習和創新性實驗計劃項目兩項，校級創新創業孵化基地兩個。此外2015-2017年均有優秀參賽學生保送至中南大學、湖南大學等知名高校攻讀碩士研究生；參賽學生就業率達到100%，部分學生高薪就職于百度、騰訊等知名企業。學科競賽對學生綜合能力和素質提升效果顯著，得到企業和兄弟院校的一致認可。學科競賽指導團隊教師近3年發表與學科競賽相關的教研教改論文10余篇，成功申報湖南中醫藥大學校級教學改革研究項目1項和湖南省普通高等學校教學改革

研究項目1項。在2018版人才培養方案中，信息類3個專業將參加1項校級及以上學科競賽或項目作為學生綜合實踐課程的主要內容并計2學分，將學科競賽作為人才培養方案中課外綜合素質拓展的重要組成部分。

6 結語

對于醫藥院校信息人才的培養而言，如何結合學校和學科優勢全面提升學生的創新創業思維和工程實踐能力非常重要。研究和實踐表明以學科競賽為推手，將創新能力、工程素質培養與學科競賽相結合，通過參加學科競賽來提升醫藥信息人才的創新能力和工程素質，能夠達到提升學生實踐能力、創新能力和綜合素質的目的，更好地將專業人才教育、工程教育與創新創業教育相結合，優化高校新工科人才培養教育體系。