醫工結合背景下《醫學軟件工程》課程教學研究

郝 杰，馬金鳳，張昌明

（徐州醫科大學醫學信息與工程學院，江蘇 徐州 221004）

0 引言

隨著新醫科概念的提出，醫學不能只靠醫學得以發展，需要有更多的自然科學進行合力，才能繼續拓展醫學研究的邊界[1]。醫工結合，是新醫科發展的一個重要領域，醫學因為有了理工科的加盟使得醫學的研究更為厚重[2]。

徐州醫科大學醫學信息及工程學院正是在這個大背景下于2011年成立，設立了醫學信息工程、物聯網工程、計算機科學與技術三個本科專業。學院充分依托學校的醫學背景，在醫科院校醫學信息及工程專業人才培養模式方面不斷進行探索，體現學科交叉，突出醫工結合，形成了自己的鮮明特色[3]。

《醫學軟件工程》作為重要的專業基礎課程，為學生們了解用工程化的方法來開發醫學類軟件發揮著重要作用，本課程重點介紹軟件開發的過程、方法和工具，培養學生以“互聯網+健康醫療”為導向的創新思維和職業意識。該課程的突出特點是知易行難，是一門實踐性很強的課程。因此，對《醫學軟件工程》課程進行建設、改革具有較強的實際意義和研究價值[4]。

《醫學軟件工程》課程中需求分析章節是教學改革的重點。這是具有實際意義的：很多軟件在沒有清楚了解開發需求前就盲目地進入開發，導致軟件危機。因此，這個階段一定要采用一種能讓學生感興趣的方式提出，教學改革從此處入手。基于此，本文在總結實際教學實踐的基礎上，設計了以講授和翻轉課堂進行相互融合的教學模式。本文對醫科院校醫學信息及工程專業教學改革有一定的借鑒意義。

1 學情分析

本課程針對醫工結合類的大三學生。這門課程是一門綜合課程，要與之前學生們所學的一些專業課程串聯起來。醫工結合類專業的學生普遍存在兩種思想：一種是覺得在醫學院校學習工科是羞于啟齒的，另一種則認為如今的社會是得計算機者得天下的時代，他們又不太會注重醫學課程的學習[5]。為了讓學生樹立良好的職業意識課程中，課程中也加大這方面的人文教育。

2 教學設計目標

傳統的《軟件工程》課程，沒有與醫學領域的應用進行結合，學生們只是學習了一些規則和框架，對于如何應用知之甚少。知識本身只有學以致用才是知識的價值。基于以上的考慮，這門《醫學軟件工程》課程進行了如下的改革。

（1）實地考察醫院的信息化流程，通過進入醫院信息科了解真實的醫療軟件產品。

（2）結合軟件工程課程綜合設計，讓學生們自己發現問題，并通過解決問題來做一個醫學類軟件產品。

（3）通過這門科，培養學生們一種人文情懷，塑造專業的職業精神。不僅如此，通過學習這門課程，能讓學生們找到一種解決生活中復雜問題的方法論，是通過這門課程中分而治之的思想破解紛繁復雜難題的辦法。

3 教學重點、難點和課程思政

3.1 教學重點

在“需求分析章節”中，以面相數據流的結構化分析方法為教學重點，重點講授數據流圖、數據字典、加工邏輯描述工具等知識點，并引導學生積極利用相關理論對實際軟件案例進行需求分析。

3.2 教學難點

理解面向數據流的結構化需求分析方法，掌握數據流圖、數據字典等工具。

3.3 課程思政教學案例

醫院信息化建設受到了前所未有的重視，大眾也對醫院信息化提出了更高的要求。隨著人工智能時代的到來，遠程醫療服務，區域醫療等醫學領域的軟件開發勢必會得到更為廣闊的發展，更需要有大量的跨專業領域的人才投身具有醫學背景的軟件開發中，以此激發學生的社會責任感，以培養專業精神。

4 教學過程設計

教學過程設計歸納如圖1所示。

圖1 教學詳細設計路徑

具體實施步驟如下：

4.1 課前自學

以在“智慧樹”平臺上自行錄制的教學視頻為基礎，讓學生們自行瀏覽視頻學習，并完成課前的在線測試。

4.2 理論講解和重點輔導

理論講解是課程中必不可少的重要一環，教師通過對重要知識的梳理，促進同學們的吸收、掌握。

4.3 創建案例情景

案例規模必須適中。規模太大無法在有限的課時內完成，規模太小不利于團隊實踐。另外難易也要適中，難易不當會讓學生失去努力的動力。基于以上考慮，本課程從國家軟件工程師考試中選擇中小規模的項目作為案例，如2018年考題──為某醫療護理機構開發的基于 WEB的醫療管理系統，為客戶提供專業護理，以改善醫療護理效率，如圖2所示。

圖2 案例──基于WEB的醫療管理系統

團隊是軟件開發的核心。利用情境教學，為每個同學分搭適當的軟件公司成員的角色，從而達到學以致用的學習效果。根據項目的難度和教學環境，每個團隊由6名同學組成。團隊組長在實際開發項目中，由同學們選舉產生，這樣能真正起到領頭雁的作用。

4.4 翻轉課堂

本階段的實施是以學生為中心的教學模式。教師在這一階段看似透明，但實際上是教學過程難度最大的環節，通過對每組學生無聲的觀察中，進行及時的指引，確保討論方向的正確性。在臨近結束時，教師需要要回教學主導權，安排同學上講臺發言，并總結每個小組的討論情況。課堂上的氣氛調節，教師也是需要進行有效調節的。需求分析階段的翻轉課堂實景如圖3所示。

圖3 討論教學活動照片

采用互動教學法，使用“智慧樹”平臺的投票和抽簽工具增加學生的參與度，活躍課堂氣氛。采用PBL教學法，使用“智慧樹”平臺的小組教學工具，設置小組提交的作業，并投到大屏幕供全班同學分析和糾錯，小組發言人要在講臺講解思路，接受其他團隊成員的質疑答辯，如圖4所示。

圖4 智慧樹平臺──翻轉課堂

4.5 成績評價

該教學法的評價分為教師評價和學生自評和學生互評組成。最后按照一定權值評定最終成績。學生評價重點考察項目參與程度、團隊貢獻量、合作態度等。教師評價重點考察提交的需求分析報告和翻轉課堂各組的表現記錄分數。

5 教學反思

需求分析是軟件開發的開篇內容，有知易行難的特點。如果只是單方向的知識傳輸，學生很難掌握這章內容運用于軟件開發的實效。因此，學生通過觀看教學視頻了解本章大概內容后，無需去關注細枝末節，而是需要注重一種解決實際問題的思維方式，然后在翻轉課堂上利用本章所學完成模擬的軟件開發需求分析的過程，學以致用，融會貫通，全面提升學習效果。