以計算思維培養為導向的醫學數據庫課程混合教學模式探索

黃旭 林加論

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

摘? 要： 根據教育部制定的培養學生計算思維能力教學要求，結合醫學院校中數據庫課程教學現狀分析，提出以計算思維培養為導向的線上/線下混合教學改革策略，通過重組教學內容、優化教學設計，在課程教學中進行實踐應用。實施效果證明，采用新的混合教學模式可以達到提高學生學習主動性，培養學生計算思維方法的教學目標。

關鍵詞： 計算思維; 線上/線下; 混合教學模式; 數據庫課程; 醫學院校

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：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

計算思維指運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動，由周以真教授于2006年3月首次提出。隨著人工智能時代的到來，計算思維已成為除了“讀、寫、算”能力之外，人們必須具備的一種思維能力[1]，因此，教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會于2016年提出“計算思維能力的培養要成為今后大學計算機基礎教學的新常態”[2]。

高等醫學院校計算機基礎課程是面向非計算機專業學生提供計算機知識以及能力、素養方面教育的公共基礎課程。海南醫學院在培養學生計算思維能力的教學思想指導下，結合醫學專業人才需求，構建了“寬、專、融”三層次的醫學計算機基礎課程體系，體系中包含了若干門課程，其中“數據庫技術與應用”屬于專業型課程（位于課程體系中的第二個層次），課程目標是在第一層次“大學計算機基礎”課程培養學生計算思維意識的基礎上，進而培養計算思維方法。

1 數據庫課程教學現狀分析

傳統的數據庫公共基礎課程教學，往往先由教師進行知識點講解及典型操作演示，再讓學生上機練習。學生上機過程中，教師隨堂解答學生在操作中遇到的問題。這種方式存在以下幾個方面的問題。

⑴ 學生對思維能力的意識欠缺。傳統的“狹義工具論”教學理念，其教學重點落在計算機軟件的操作方法上，這使得學生認為學習計算機就是掌握簡單的軟件操作，缺乏對自身計算思維能力的訓練意識。

⑵ 學生對課程學習重要性的認識不夠。醫學院校中開設的計算機公共基礎課程，屬于學生眼中的“副課”，大部分學生認為“課程內容與醫學專業關聯性不大，學了之后沒什么用”，難于引起學生的重視，因此，學習中往往抱有“應付考試”的心態，缺乏探索計算機領域科學的興趣。

⑶ 學生缺乏學習主動性。沿襲以教師講解為主的教學模式，讓學生長期處于被動學習狀態，并由此形成被動學習習慣，表現為學習過程中缺乏獨立思考，如離開了老師的輔導就不會學習，或者需要老師不斷催促才能學習，這種狀態既增加了教師的教學壓力，也不利于學生學習能力的提高。

⑷ 學生個性化學習需求無法得到滿足。來自不同地域的學生，其計算機知識水平和操作技能水平均存在一定的差距，傳統課堂在教學設計時，只能顧及中等水平的學生，忽略“兩頭”的學生，從而造成基礎差的學生得不到進步，基礎好的學生得不到提高。

傳統教學中存在的種種問題最終會導致學生徹底失去課程學習的興趣，課程教學也就難以達到培養學生計算思維能力的目標。因此，非常有必要結合醫學專業人才培養要求和數據庫課程特點，開展以計算思維能力培養為核心的課程教學改革。

2 課程教學改革策略

2.1 革新教師教學理念

教師作為課程教學的設計者和學生學習的引導者，在教學過程中起到主導的作用，因此，更新和提升教師的教學理念是保證課程教學改革成功的首要因素。首先，教師需要認請當前醫學計算機公共基礎課程教學的新形勢，學習、領悟教育部關于大學計算機基礎課程教學的新要求，明確數據庫課程在醫學計算機基礎課程體系中所處的位置和應起的作用，拋棄傳統的“狹義工具論”教學思路，樹立起“以醫學生的計算思維能力培養為核心”的教學理念;其次，需要在教學中將新的教學理念傳遞給學生，逐步做到“教”與“學”雙方理念的統一。

2.2 重組課程教學內容

醫學院校數據庫公共基礎課程的教學改革，并不是推翻原有的課程教學內容，而是以醫學生的計算思維培養為導向，對原有教學內容進行重組、更新和提升，減少單純操作技能的基礎內容，增加能體現數據庫在醫學中的應用、計算思維方法等深層次的內容，以達到培養學生計算思維能力的教學目標。

⑴ 建立知識單元與計算思維間的映射關系

計算思維是通過約簡、嵌入、轉化和仿真等方法，把看似困難的問題重新闡釋成人們已知其解決方案的問題。計算思維方法和數據庫課程有許多相似之處，因此，可以通過建立數據庫知識單元與計算思維表達體系間的映射關系，來實現計算思維從“科學”層面到數據庫課程“教學”層面的轉換[3]。例如：利用計算思維的抽象方法來講解數據模型概念。從現實世界中容易理解的具體模型出發，引導學生理解抽象的方法，逐步形成計算機中可以處理的數據模型。實踐證明，從計算思維的角度來詮釋和講授數據庫的處理流程和操作方法，可以很好地訓練學生的計算思維能力。

⑵ 以醫學信息系統案例驅動教學過程

醫學院校的數據庫基礎課程教學，需要結合醫學專業特點和醫學應用來開展，只有將課程內容與學生所學的專業知識、今后的就業方向緊密結合，才能讓學生更加深刻地認識到課程學習的重要性，從而開始主動學習。具體教學設計時，可以把某個典型醫學信息系統的開發案例作為主線，引導或驅動整個課程教學過程，在講授具體醫學數據問題的計算機求解過程中，漸進式地引出課程中的各個知識點。實踐證明，在教學中增加數據庫知識與醫學專業知識的橫向聯系，可以引起學生極大的學習興趣。

2.3 優化課程教學模式

可以充分利用網絡使用方便、移動設備普及度高等有利條件，將一部分內容的教學過程移植到網絡上進行，即采用線上/線下混合的教學模式，以滿足新形勢下的課程教學要求及學生學習需求。

⑴ 混合教學模式

線上/線下混合式教學是一種將傳統課堂面授與現代網絡云端自主學習相結合的新型綜合教學模式。混合教學模式中的線上部分主要負責記憶、理解、事實性和概念性知識的低階學習;線下部分則重在引導學生進行應用、分析、評價和創造類的高階認知訓練[4]。

混合教學一般分成課前、課中、課后三個階段來實施，教師和學生以網絡教學平臺為紐帶，完成各自不同階段的角色分工，如圖1所示。

⑵ 網絡教學平臺

在混合教學模式的實施過程中，教師需要借助教學平臺完成資源共享、作業布置、學習分析等工作，學生也需要通過教學平臺進行資源下載、作業提交、問題反饋等任務，因此，網絡教學平臺是決定教學是否可以順利開展的關鍵因素。確定教學平臺時，需要綜合考慮教師教學及學生學習方面的功能需求，以及平臺運行的穩定性、使用經費等問題。可以立足于本校已有的教學平臺（如：Blackboard網絡課程），也可以選擇校外規模較大的公共教學平臺（如：中國大學MOCC、智慧樹、學堂在線等），或者選擇體積小巧、使用方便的移動教學工具（如：雨課堂、課堂派等）。

⑶ 課程教學方法

“數據庫技術與應用”是一門理論與實踐并重的課程，課程內容中既有抽象的理論知識，又有需要動手去做的實踐內容，針對不同的教學內容，應該采用不同的教學方法。對于比較簡單易懂的理論知識，可以直接錄成理論教學視頻，提供給學生進行線上課前預習;對于比較抽象難懂的概念（如：數據依賴），可以采用面授方式，在線下課堂中進行啟發式教學;對于基礎實驗操作內容（如：創建表操作），可以把完整的操作過程錄成實驗演示視頻，供學生在需要時觀看;對于較為復雜的實踐內容（如：數據庫項目開發），可以采用項目驅動教學法，讓學生通過課程設計大作業來具體實踐;對于學科發展方面的新技術內容（如：數據挖掘），可以在教學平臺上提供相關擴充性資料或資源訪問鏈接地址，鼓勵學生進行探索性學習。

2.4 構建課程教學資源

課程教學資源是實施混合教學的必備條件，需要提前構建。構建課程資源時，需要充分考慮不同層次學生的個性化學習需求，教學平臺上除了應該提供一些常見的課程資源外，還應該提供一些初級的學習資源，幫助能力較差的學生打好基礎，以及具有一定深度的資料或鏈接，讓有能力的學生在完成本課程內容學習之余，繼續進行自身知識的擴展和能力的提高。常見的課程資源類型包括：課程教材、演講稿、教學視頻、演示動畫、操作案例、練習題庫等，可以結合課程教學內容及計算思維能力培養的目標，從現有的公共網絡教學平臺上選擇或引用[5]，也可以在原有課程資源的基礎上進行改造和升級，例如：從醫學應用的教學片段、案例或臨床教學數據中精選出能夠體現計算思維方法和過程的教學內容，重新構建和設計新的教學片段、案例或資源。

3 結束語

將計算思維理念及方法引入到課程教學中來，使得原有的教學活動上升到計算思維的新高度，以達到培養醫學生的計算思維方法，是新形勢下醫學院校數據庫公共基礎課程教學改革的主要目標。

從實施效果來看，采用以計算思維能力培養為導向的線上/線下混合教學策略，可以在一定程度上解決課程教學中存在的問題，首先，從計算思維的角度詮釋和講授數據庫相關知識，可以更好地訓練學生分析問題和數據表達的思維能力;其次，以典型醫學信息系統案例驅動整個教學過程，增加數據庫應用與醫學專業間的橫向聯系，可以更好地激發學生的學習興趣和學習主動性;最后，在線下教學的基礎上融入線上教學，可以更好地滿足不同層次學生的個性化學習需求。在接下來的課程教學中，還需要思考如何加強醫學相關的數據庫項目開發拓展練習，以及進一步拓寬學生的專業視野。

參考文獻（References）：

[1] 羅海風，劉堅，羅楊.人工智能時代的必備心智素養：計算思維[J].現代教育技術，2019.6：26-33

[2] 教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會.大學計算機基礎課程教學基本要求[M].高等教育出版社，2016.

[3] 程春玲，張少嫻，陳蕾.基于計算思維能力培養的數據庫課程教學研究[J].中國電力教育，2012.8：81-82

[4] 柴媛媛，王衛國.基于騰訊會議和雨課堂的在線教學模式探索[J].計算機教育，2020.11：48-52

[5] 嵩天.以在線開放課程為引領的大學課程改革新模式[J].中國大學教學，2019.11：13-17