面向醫學專業的“理論+實踐+PBL”的醫學信息學課程教學模式探究*

詹何慶 林加論 陳燕瑩

(1海南醫學院生物醫學信息與工程學院 海口571199

2海南醫學院管理學院 海口571199)

1 引言

隨著醫學數據急劇增長，信息技術在醫療領域日益受到重視并得到廣泛應用。如何利用信息技術更好地為醫療、科研和教學服務日益受到關注。醫學信息學是一門涉及醫學實踐、教育、科研中的信息加工和信息交流的學科，是融合了醫學、計算機科學、人工智能、決策學、統計學和信息管理學的新興交叉學科，其內容包括電子病歷、醫院信息平臺、醫學決策支持系統、醫學影像信息技術、醫學信息標準、遠程醫學及智慧醫療等。

醫學信息學強調綜合運用信息管理與信息技術、醫學、公共衛生、數據科學、商業管理與流程決策等學科知識指導和規范臨床實踐[1-2]。隨著我國“互聯網+醫療健康”政策體系的基本建立，“互聯網+醫療”行業發展態勢良好，對醫學從業者的信息技術能力提出新要求，也從源頭上引發對醫學生信息化能力培養的思考[3-5]。從目前國內醫學高等院校課程體系建設情況來看，醫學信息學被列入重要的學科門類和專業課程[6]。其中，北京協和醫學院和中南大學湘雅醫學院將醫學信息學設置為交叉學科，北京大學醫學部、首都醫科大學和南京醫科大學等醫學院校均設置醫學信息學系，開設醫學信息學課程的院校數量更多。海南醫學院自2012年起開設醫學信息學課程，從教學實踐過程來看，學生對課程知識表現出較大興趣，但也反饋授課模式單一、難以將課程知識進一步內化等問題。針對這些問題，筆者嘗試轉變授課模式，開展“理論+實踐+問題導向學習法(problem-based learning，PBL)”相結合的課程教學。

2 教學實施

2.1 研究對象

醫學信息學是海南醫學院醫學及管理學等門類學生的專業課程，每學期修學人數近1 200人，涉及臨床醫學、護理學、藥學、信息管理與信息系統、健康管理和公共衛生管理等20余個專業。選取2018級臨床醫學專業兩個班的學生作為研究對象。一班學生為對照組(男31人，女29人，共60人)，采用傳統理論授課模式開展課程教學；二班學生為實驗組(男34人，女35人，共69人)，采用“理論+實踐+PBL”授課模式開展課程教學。

2.2 教學設計

2.2.1 教學模式分析 醫學信息學課程涉及知識面較廣，采用傳統理論授課模式開展教學主要存在以下3方面問題。一是學生依賴教師講解，回避思考問題。二是課堂有限次的提問難以覆蓋全部學生，僅以有限次的交流評價學生的學習狀態失之偏頗。三是學生被動參與課堂教學，學習效果較差，尤其是對比、設計等高階學習目標難以實現。為了促進學生深度參與課堂、盡可能達成高階學習目標，在傳統理論教學基礎上引入實踐和PBL教學，加入小組匯報、課堂討論和案例演示等環節，通過改變教學模式改進教學效果。

2.2.2 教學內容設計 實驗組與對照組教學內容一致，包含醫學信息學導論、醫學信息系統和智能醫學3個篇章。其中，實驗組采用理論(含小組匯報、課堂討論及案例演示)、實踐和PBL相結合的教學模式，對照組采用傳統理論(不含小組匯報、課堂討論及案例演示)教學模式，見表1。

表1 教學內容設計

2.2.3 教學過程 實驗組與對照組課時相同。“智能醫學”篇教學設計，見圖1。相較于對照組，實驗組增加PBL和實踐環節，并在“智慧醫療”“遠程醫學”“生物醫學大數據”理論教學中增加小組匯報和討論環節。以信息技術在醫學中的智能應用及管理為核心設計PBL案例“AI + 5G——相隔千里，守護無間”，分兩幕描述智能醫學影像診斷系統“騰訊覓影”在臨床診斷中的重要運用。學生閱讀案例，按“關鍵詞——需要了解的知識——學習議題——學習目標”的邏輯順序進行學習，完成學習目標，以流程圖或思維導圖形式分享討論學習成果；教師則在議題設計與成果分享中適當引導。理論教學內容與PBL涉及的學習議題密切相關，通過小組匯報、案例與討論將授課模式由“師向生單向傳授”變為“師和生雙向互動”，促進學生主動思考交流，加深對知識點的理解。“基于Python的醫學數據智能分析”實踐內容與理論教學內容相對應，學生學習運用當前廣泛使用的編程工具，處理醫療數據和信息，并對結果展開思考和討論。

圖1 醫學信息學“智能醫學”篇教學設計

2.3 課程評價

實驗組和對照組均采用形成性評價方式，課程成績由平時成績(70%)和期末開卷考核成績(30%)構成。根據實際教學活動，平時成績構成有所不同，見表2。相較于對照組，實驗組課程評價基本覆蓋課程學習全過程，能夠更全面、全程地跟蹤和體現學生學習效果。

表2 實驗組和對照組課程成績構成

2.4 結果

2.4.1 成績對比 采用均值±標準差形式對學生成績進行統計描述，兩組成績均符合正態分布，采用兩獨立樣本t檢驗，檢驗水準為0.05。通過SPSS軟件對實驗組和對照組的課程成績進行分析，實驗組的平均成績和標準差為(77.304±5.394)，對照組為(74.917±5.637)。實驗組成績提高明顯(P<0.05)，見表3。

表3 實驗組和對照組成績對比

2.4.2 學生反饋對比 實驗組學生普遍反饋在“理論+實踐+PBL”模式中以主動學習方式完成課程學習，且通過理論和PBL環節的討論交流以及實踐環節的實際操作，對課程涉及知識形成較深印象和體會；而對照組多數反饋是以被動學習方式完成學習，課程結束后對知識內容較快遺忘。

3 討論

3.1 改革傳統理論教學模式

醫學信息學課程涉及知識面較廣，如何使學生有效吸收理論知識，及時關注學科發展前沿熱點，清晰理解信息技術在醫學中的應用，是值得深思的問題。傳統理論教學已被證明難以激發學生的學習主動性，在“老師講、學生聽”的單向傳授過程中，學生被動接受知識卻不能有效吸收和內化，難以培養學習興趣，結課后所學知識往往被迅速遺忘[7]。本次教學改革設計首先改變理論環節教學模式，并根據各專業特點設計教學內容，而非照搬醫學信息學的教材或參考書籍，幫助學生更好地了解該學科的知識架構和發展前景。

3.2 引入PBL教學模式

3.2.1 PBL教學模式優勢 PBL是問題導向式的學習方法[8]，其與傳統理論授課的區別在于將教師角色從傳統的講授者轉變為引導者和促進者，將課堂主角從教師轉變為學生。基于此，課堂變為以學生為中心，學生依據案例列出學習目標并進行自主學習。由于學生的知識儲備、理解方式和學習感受不盡相同，其列出的學習目標和教師設計的學習目標可能不一致，但二者并不矛盾。教師可提醒學生提前預習，掌握最基本的知識，課上認真思考自己希望獲得的知識和有待解決的重要問題；教師在課堂巡視中注意引導學生思考歸納，對學生的共同想法提煉概括，轉化為共同的學習動機和學習目標，同時對學生提出的個性化問題予以解答。確定學習目標后，學生通過自主學習解決問題，分享學習成果，交流各自搜索資料的路徑和方法、成果，以及對成果的理解，并獲得啟發，從而更好地激發學習興趣和主動性，進而形成批判性思維能力和終身學習能力。

3.2.2 面臨挑戰 PBL教學優勢明顯，但對教師和學生都提出了挑戰。一方面，醫學信息學案例設計不同于單純的醫學案例撰寫，除了要考慮醫學知識背景，還要側重于體現信息技術在醫學場景中的運用，教師需要從臨床信息化實踐、學術文獻和新聞報道中尋找撰寫案例的靈感，同時還要考慮學生的專業背景和知識儲備等學情特點，最終整理出能夠達成課程學習目標的PBL案例，這一過程對教師的教學水平和能力有一定要求。另一方面，學生在自主學習時，如果缺乏PBL的經驗和訓練，其在面對海量線上資源時可能會耗費大量時間卻無法篩選出重點信息，導致學習路線出現偏差，影響學習成果。同時，在討論交流中，內向型學生的發言機會常常會被外向主動型學生占用，這需要教師予以平衡和協調。

3.3 增設實踐環節

由于醫學信息學課程非常強調信息化實踐，因此加入實踐環節，設計與理論教學內容相對應的實踐項目。實踐目的是引導學生將理論知識落地到實際應用中，從而更深刻地理解理論知識的原理和意義[9]。值得注意的是，實踐項目應依據學生專業背景設計。對于臨床醫學專業而言，學生的醫學專業知識儲備較充分，但對信息和計算機技術的掌握相對薄弱，因此，在醫學數據分析處理的實踐項目中，有必要為學生提供完整的程序代碼，并講解清楚編程工具的用法和代碼含義，以降低學習難度，便于其更直觀地理解信息技術在醫學數據處理中的重要作用。同時，考慮到該專業學生接觸醫學信息系統的機會較多，設計醫學信息系統實訓項目以幫助學生觀察整個系統的功能架構，理解醫學信息的處理流程。

3.4 局限性

雖然實驗組和對照組均采用形成性評價方式，但成績構成并不完全相同，對最終成績會造成一定影響。新增的小組匯報、課堂討論、PBL和實踐環節都需要學生主動參與，實際上能夠體現學生出勤情況，也能反映出其學習效果，因此適當降低“出勤”和“學習報告”的百分比是合理的。此外，“理論+實踐+PBL”混合教學模式在推廣過程中將面對一定挑戰。因為一般而言PBL適用于小班授課，實踐需要在計算機房或仿真實訓室進行，兩個環節都對學生人數有較嚴格限制，如何在修學人數較多或者采用大班教學時運用PBL和實踐理念促進學生學習是需要深入思考的問題。

4 結語

醫學信息學是信息科學和醫學相交叉的學科，課程知識體系龐大，概念框架復雜，為使學生更好地學習課程內容，本研究設計了“理論+實踐+PBL”混合教學模式。研究結果表明該模式可以明顯促進學生開展自主學習，通過理論、實踐和PBL環節的討論交流以及實訓操作，學生對課程知識有較深的印象和體會，獲得較好學習成果。