基于STEAM教育框架的醫(yī)學(xué)信息教學(xué)服務(wù)平臺設(shè)計

王換換 張永婷 趙辰陽

（徐州醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)信息學(xué)院 江蘇·徐州 221000）

0 引言

為更好適應(yīng)醫(yī)療信息化水平不斷提高的新時代，有效解決或改善臨床問題，醫(yī)生及醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生應(yīng)不斷深入學(xué)習(xí)運用醫(yī)療信息技術(shù)，提高臨床實踐動手能力。然而，多數(shù)醫(yī)學(xué)院校由于缺乏足夠的資金與技術(shù)，并不具備建立設(shè)備功能齊全的醫(yī)學(xué)信息實驗室的條件，難以培養(yǎng)綜合型醫(yī)學(xué)人才。另外，傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)院校線下教育多使用灌輸式及單一式的教學(xué)模式，不利于學(xué)生的全面發(fā)展。針對上述問題，本文基于模塊化和可用性的設(shè)計原則，提出一種基于STEAM教育框架的醫(yī)學(xué)信息教學(xué)服務(wù)平臺。該平臺將STEAM教育框架引入醫(yī)學(xué)院校人才培養(yǎng)中，打破了常規(guī)的教學(xué)模式，減少了高校實驗室建設(shè)中設(shè)備及技術(shù)的支出。同時，教師可通過平臺發(fā)布綜合性學(xué)習(xí)項目與課題，實時了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，為下一步教學(xué)模式的改進提供幫助。此外，STEAM教育框架在平臺中的運用進一步加快了學(xué)科間的多維融合，將零碎的學(xué)科技術(shù)進行有機整合，為培養(yǎng)全方位、多角度的醫(yī)療衛(wèi)生人才提供平臺和學(xué)科基礎(chǔ)。

1 平臺總體設(shè)計

根據(jù)實踐教學(xué)需要，本平臺的設(shè)計將功能具體劃分為課前預(yù)習(xí)、課程教學(xué)以及課后復(fù)習(xí)三大塊，具體如圖1所示。

圖1：STEAM教育框架在醫(yī)學(xué)信息教學(xué)服務(wù)平臺中的應(yīng)用

1.1 平臺設(shè)計可行性分析

1.1.1 技術(shù)可行性

在設(shè)計開發(fā)本平臺前，已進行了大量關(guān)于平臺建設(shè)的基礎(chǔ)研究，并對平臺建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)有了深入了解。同時，系統(tǒng)設(shè)計前期，已對平臺設(shè)計擬遇到的關(guān)鍵技術(shù)問題進行了初步攻關(guān)，簡化了技術(shù)攻關(guān)的難度，在此基礎(chǔ)上使用較成熟的總體設(shè)計框架建設(shè)面向醫(yī)學(xué)信息類課程的服務(wù)平臺，保證教學(xué)系統(tǒng)更加智能化、個性化。因此，該教學(xué)服務(wù)平臺的設(shè)計開發(fā)具有技術(shù)可行性。

1.1.2 實踐可行性

STEAM公共服務(wù)平臺MNSS架設(shè)在云端Linux服務(wù)器之上，虛擬設(shè)備成本低、種類全、損耗無，且系統(tǒng)升級維護簡單，可對平臺資源進行統(tǒng)一管理和調(diào)配，并實現(xiàn)設(shè)備共享，解決了高校教學(xué)資金不足、資源緊張的問題。同時，MNSS平臺已應(yīng)用于數(shù)十家醫(yī)院，是醫(yī)院進行系統(tǒng)升級維護的有效工具。因此，該平臺的設(shè)計開發(fā)具有實踐可行性。

1.2 平臺設(shè)計目標(biāo)分析

1.2.1 多維性

當(dāng)前醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域人才需進行全方位多角度的培養(yǎng)，線下教學(xué)資源難以同時滿足多學(xué)科多領(lǐng)域知識技術(shù)的需求，且線下教學(xué)實驗室的建設(shè)面臨多重困難。為此，在該平臺設(shè)計過程中，應(yīng)充分考慮多學(xué)科的交叉融合，而STEAM教育框架向用戶提供了包括網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫、編程語言及操作系統(tǒng)等在內(nèi)的多門學(xué)科資源，為用戶提供了多學(xué)科學(xué)習(xí)環(huán)境，完美契合了多學(xué)科交叉融合的教學(xué)理念。

1.2.2 實用性

目前，多數(shù)醫(yī)學(xué)院校的醫(yī)學(xué)信息相關(guān)專業(yè)缺少培養(yǎng)綜合型醫(yī)療人才的專業(yè)教學(xué)實驗室，同時已有的多數(shù)實驗室設(shè)備資源利用率較低，無法滿足學(xué)生及教師的需求。為此，平臺設(shè)計過程中應(yīng)充分考慮平臺的實用性，以提高系統(tǒng)資源利用率，為教師及學(xué)生提供模擬真實環(huán)境的實驗項目，滿足STEAM教育框架中對情景真實的要求。

1.2.3 模塊化

為保證平臺運行時的高效性以及各模塊間功能的清晰劃分，系統(tǒng)設(shè)計過程中應(yīng)采用模塊化的設(shè)計原則，將平臺功能劃分為用戶管理、學(xué)生、教師及管理員四個模塊。確保各模塊功能有效實現(xiàn)，實現(xiàn)理論知識的有效內(nèi)化與解決實際問題能力的顯著提高。

1.3 平臺設(shè)計功能分析

為充分利用醫(yī)學(xué)信息教學(xué)服務(wù)平臺資源進行本平臺情景的設(shè)定，確定教學(xué)目標(biāo)，設(shè)定平臺內(nèi)容，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、能動性，減少測試過程的人力物力消耗，平臺設(shè)計應(yīng)實現(xiàn)的功能有系統(tǒng)中課前預(yù)習(xí)、教學(xué)時間以及課后復(fù)習(xí)模塊能夠獨立運行，避免因某一模塊出現(xiàn)問題導(dǎo)致平臺癱瘓；能夠滿足學(xué)生對交叉學(xué)科知識學(xué)習(xí)的需要，提供還原現(xiàn)實的實驗情景，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能動性；實現(xiàn)課前預(yù)習(xí)、教學(xué)實踐以及課后復(fù)習(xí)的有效銜接，幫助學(xué)生構(gòu)建完備的知識學(xué)習(xí)體系與流程，為培養(yǎng)綜合實踐能力及專業(yè)動手能力強的醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域人才提供平臺基礎(chǔ)。

2 平臺功能模塊設(shè)計

為保證基于STEAM教育框架的醫(yī)學(xué)信息教學(xué)服務(wù)平臺有效實現(xiàn)課前預(yù)習(xí)、教學(xué)實踐以及課后復(fù)習(xí)的有機結(jié)合，為教師及學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)、交流討論、仿真實驗及智能考核環(huán)境，平臺設(shè)計過程中設(shè)置了用戶管理模塊、學(xué)生模塊、教師模塊以及管理員模塊，各模塊具體功能如下。

圖2：平臺功能模塊圖

2.1 用戶管理模塊

用戶管理模塊主要提供用戶基本信息維護、用戶基本信息管理以及權(quán)限分配的功能。具體包括用戶注冊/注銷、用戶登錄、用戶信息修改以及用戶權(quán)限分配等，為保證用戶注冊、平臺功能使用及權(quán)限獲取提供可靠保障。

2.2 學(xué)生模塊

為模擬真實場景，實現(xiàn)學(xué)生在線學(xué)習(xí)實驗等功能，學(xué)生模塊包含了自主學(xué)習(xí)、仿真實驗、群組討論、即時通信以及學(xué)習(xí)評價模塊，為學(xué)生解決學(xué)習(xí)過程中存在的問題及對教學(xué)模式進行及時反饋提供了平臺保障。

2.3 教師模塊

為實現(xiàn)教師組織教學(xué)以及管理學(xué)生等各種功能的實現(xiàn)，教師模塊中設(shè)計了教學(xué)資源管理、教學(xué)實驗管理、學(xué)生管理、考試管理以及學(xué)生學(xué)習(xí)評價管理等子模塊，為充分保證教學(xué)過程的開展以及教學(xué)質(zhì)量的提高提供保障。

2.4 管理員模塊

為保證平臺的穩(wěn)定運行，并負(fù)責(zé)對學(xué)生、教師及整個系統(tǒng)的管理工作，平臺管理模塊設(shè)置了推薦系統(tǒng)、智能考核、學(xué)生管理、教師管理以及實時記錄等子模塊，為向?qū)W生提供多學(xué)科交叉學(xué)習(xí)環(huán)境，向教師提供教學(xué)資源、實驗配置等提供保障。

3 結(jié)束語

本文設(shè)計的基于STEAM教育框架的醫(yī)學(xué)信息教學(xué)服務(wù)平臺架設(shè)于Linux服務(wù)器上，該平臺虛擬設(shè)備成本低、種類全、損耗無，且升級維護簡單，能夠?qū)ζ脚_已有資源進行統(tǒng)一管理和調(diào)配，以實現(xiàn)設(shè)備共享，解決線下教學(xué)資金不足、資源緊張的問題。同時，本平臺的構(gòu)建為培養(yǎng)綜合實踐能力及專業(yè)動手能力強的醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域人才提供了平臺保障。此外，該平臺的搭建促進了多學(xué)科間的交叉發(fā)展，通過模擬真實場景，搭建真實實驗環(huán)境，避免了傳統(tǒng)教學(xué)理論與實踐脫離的問題，并為加快形成“醫(yī)聯(lián)體”，實現(xiàn)“學(xué)校及醫(yī)院、臨床在學(xué)校”提供了幫助。為進一步加快現(xiàn)代化醫(yī)學(xué)教育發(fā)展提供了動力。