基于OBE的醫(yī)學(xué)院校Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革探索

崔柳 徐楠 朱玥 陳鑫

摘要：針對當(dāng)前數(shù)字化及智能化醫(yī)療的迅猛發(fā)展趨勢，各大醫(yī)學(xué)院校在醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃中普遍設(shè)置了程序設(shè)計(jì)類的通識必修課。由于Python語言具有簡單易用的特點(diǎn)，因此備受青睞。文章從OBE成果導(dǎo)向出發(fā)，對高等醫(yī)學(xué)院校的Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行規(guī)劃，并結(jié)合這些目標(biāo)實(shí)施課程教學(xué)改革。同時，文章針對醫(yī)學(xué)發(fā)展和未來工作的實(shí)際需求，不斷探索并優(yōu)化課程設(shè)計(jì)方案，以努力培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞默F(xiàn)代優(yōu)秀醫(yī)學(xué)人才。

關(guān)鍵詞：OBE；Python；課程思政

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）08-0135-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

在現(xiàn)代，一個優(yōu)秀醫(yī)生的標(biāo)準(zhǔn)不僅僅是能看好病，還需要在科研上有所建樹。而現(xiàn)代的行業(yè)科研離不開計(jì)算機(jī)的支持，特別是對于醫(yī)學(xué)門類來說，勢必會面臨大量臨床數(shù)據(jù)的處理。例如，醫(yī)學(xué)影像學(xué)專業(yè)未來的科研方向可能涉及醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)分析、醫(yī)學(xué)影像處理、醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域。因此，對于醫(yī)學(xué)生而言，掌握一門自己熟悉的編程語言是非常必要的。近年來，Python語言因其簡單易懂、接近自然語言以及模塊庫豐富等特點(diǎn)，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用增長趨勢顯著，成為深度學(xué)習(xí)與醫(yī)療領(lǐng)域結(jié)合的首選工具。目前，Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程也已成為各大醫(yī)學(xué)院校醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)的通識必修課程。

1 Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程傳統(tǒng)教學(xué)中出現(xiàn)的問題

1.1 知識體系完整但內(nèi)容偏書面，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高

在一些傳統(tǒng)Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，有些以教科書為中心，過分注重知識體系的完整性，導(dǎo)致學(xué)生對課程的定位停留在對知識點(diǎn)的簡單應(yīng)用層面，未能與專業(yè)特色緊密結(jié)合。學(xué)生對該門課程的作用和意義存在疑惑，導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性不高，對課程的滿意度較低[1]。

1.2 教學(xué)形式單一，學(xué)生參與度低

在一些傳統(tǒng)Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，往往以教師講授為主，知識傳遞方式單一，學(xué)生被動學(xué)習(xí)，缺乏互動和參與。學(xué)習(xí)過程乏味枯燥，導(dǎo)致學(xué)生消極學(xué)習(xí)情緒較高。

1.3 期末考核形式單一，偏理論不注重應(yīng)用

一些傳統(tǒng)Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的考核方式以期末試卷為主，過分注重對理論知識的考核，而忽視了對學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力的評估。這導(dǎo)致學(xué)生不能將所學(xué)知識很好地付諸實(shí)踐，無法清晰認(rèn)識到所學(xué)知識的實(shí)際應(yīng)用價值，未能充分體現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合。

2 基于OBE的醫(yī)學(xué)院校Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的培養(yǎng)目標(biāo)

基于OBE的教學(xué)理念關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)成果、成果的取得方式以及成果的評估方法，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，以學(xué)生的持續(xù)反饋為驅(qū)動，以多種評價和持續(xù)評價為支撐，注重學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主動性、持續(xù)性和改進(jìn)性[2]。

結(jié)合學(xué)生的醫(yī)學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案及未來發(fā)展方向，基于OBE理論，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念，貫徹反向設(shè)計(jì)方法，對Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的目標(biāo)進(jìn)行重新設(shè)定。這些目標(biāo)主要集中在知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和素養(yǎng)目標(biāo)的設(shè)計(jì)上，具體如下：

知識目標(biāo)：通過Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握Python程序設(shè)計(jì)語言的核心知識，包括Python語法規(guī)則、變量、程序控制結(jié)構(gòu)、各數(shù)據(jù)類型的操作方法以及函數(shù)的定義與應(yīng)用等。同時，學(xué)生應(yīng)熟悉Python代碼的編制及運(yùn)行，能夠針對具體問題，運(yùn)用Python知識和計(jì)算思維進(jìn)行分析表達(dá)，并構(gòu)建解決問題的程序。此外，學(xué)生還應(yīng)了解Python在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用，如數(shù)據(jù)分析、醫(yī)學(xué)圖像處理等，為將來的醫(yī)學(xué)研究和臨床實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

能力目標(biāo)：提升學(xué)生的實(shí)踐操作能力，使學(xué)生能夠在實(shí)操環(huán)境中獨(dú)立實(shí)現(xiàn)代碼編寫、調(diào)試并成功運(yùn)行。培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生能夠按照任務(wù)目標(biāo)進(jìn)行知識學(xué)習(xí)、檢測練習(xí)、資料查找以及報告撰寫等。同時，強(qiáng)化學(xué)生的有效溝通和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生能夠共同研究探討案例解決方案、撰寫報告并進(jìn)行演示講解等。

素養(yǎng)目標(biāo)：向?qū)W生傳播工匠精神，強(qiáng)化民族認(rèn)同感。堅(jiān)定學(xué)生的職業(yè)理想和信念，提升他們作為醫(yī)生的自豪感。塑造學(xué)生克服困難、敬業(yè)求精、迎難而上的精神品質(zhì)。倡導(dǎo)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，以專家和泰斗為榜樣，努力成為對祖國有用的人才。

3 Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施

3.1 學(xué)情分析

Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程作為醫(yī)學(xué)院校的通識必修課程，于大一下學(xué)期開設(shè)。在此階段，學(xué)生的學(xué)情呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生自大一下學(xué)期開始，逐步接觸醫(yī)學(xué)專業(yè)領(lǐng)域課程，學(xué)業(yè)壓力較大；然而，編程作為未來醫(yī)學(xué)工作所需的重要技能，學(xué)生們對此抱有較高的學(xué)習(xí)熱情。盡管大多數(shù)同學(xué)沒有編程經(jīng)驗(yàn)，但他們在先修課程中已掌握了一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識，具備了一定的信息素養(yǎng)和線上自學(xué)能力，這為學(xué)習(xí)Python程序設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

3.2 課程授課形式規(guī)劃及知識體系構(gòu)建

Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程總學(xué)時為54學(xué)時，其中理論28學(xué)時，實(shí)驗(yàn)26學(xué)時。結(jié)合學(xué)時與學(xué)情，課程借助學(xué)堂云平臺，采用線上與線下相結(jié)合的混合教學(xué)模式，以給予學(xué)生更自由的學(xué)習(xí)時間和更靈活的學(xué)業(yè)安排[3]。

3.2.1 線上部分的設(shè)計(jì)與規(guī)劃

線上內(nèi)容規(guī)劃為14學(xué)時的理論知識點(diǎn)，借助學(xué)堂云平臺構(gòu)建數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，并隨教學(xué)進(jìn)程向?qū)W生推送。學(xué)堂云平臺提供了便捷的課程資源建設(shè)環(huán)境，有助于師生更好地梳理課程內(nèi)容體系，沉淀教學(xué)中的視頻講解資源、課件、作業(yè)任務(wù)等，為后續(xù)的持續(xù)應(yīng)用提供支持。同時，平臺能夠有效記錄學(xué)員的在線學(xué)習(xí)情況，便于教師監(jiān)督檢查。在知識點(diǎn)選取上，我們遵循“必須、直接”的原則，即在有限的學(xué)時內(nèi)，以基礎(chǔ)、直觀的知識為主，保留必要的知識點(diǎn)，以使學(xué)生能夠解決簡單的實(shí)際問題。

線上學(xué)習(xí)資源的具體類型包括線上任務(wù)書，以明確學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)、任務(wù)規(guī)劃及學(xué)習(xí)流程。具體學(xué)習(xí)內(nèi)容采用知識——習(xí)題——簡單應(yīng)用的三層配置體系。知識與習(xí)題需一一對應(yīng)，即每個知識視頻后應(yīng)配備1-3個相關(guān)的習(xí)題資源。完成知識點(diǎn)與習(xí)題學(xué)習(xí)后，通過簡單應(yīng)用案例使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識融會貫通，實(shí)現(xiàn)即時學(xué)、即時測、即時用，為后續(xù)的線下學(xué)習(xí)階段奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。具體線上知識體系如下：

模塊一：Python基礎(chǔ)知識

涉及知識點(diǎn)：注釋、縮進(jìn)、語句換行、數(shù)據(jù)類型、標(biāo)識符、變量、變量的輸入與輸出

應(yīng)用案例：醫(yī)學(xué)化驗(yàn)單分析與打印

模塊二：選擇結(jié)構(gòu)

涉及知識點(diǎn)：if語句、if…else…語句、if…elif…else…語句、if嵌套、條件表達(dá)式

應(yīng)用案例：利用賬號密碼登錄系統(tǒng)

模塊三：循環(huán)結(jié)構(gòu)

涉及知識點(diǎn)：while語句、for…in…語句、循環(huán)嵌套

應(yīng)用案例：遍歷所有病房門牌號

模塊四：字符串

涉及知識點(diǎn)：字符串的查找與替換、字符串的分割與拼接、刪除字符串、字符串大小寫轉(zhuǎn)換、字符串對齊

應(yīng)用案例：身份證信息保護(hù)

模塊五：列表

涉及知識點(diǎn)：創(chuàng)建列表、訪問列表元素、添加列表元素、列表排序、刪除列表元素

應(yīng)用案例：學(xué)生成績管理

模塊六：字典與集合

涉及知識點(diǎn)：創(chuàng)建字典、字典的訪問、字典元素的添加和修改、字典元素的刪除、字典推導(dǎo)式、集合

應(yīng)用案例：飲品銷售系統(tǒng)

模塊七：函數(shù)

涉及知識點(diǎn)：函數(shù)概述、定義函數(shù)、調(diào)用函數(shù)、位置參數(shù)的傳遞、關(guān)鍵字參數(shù)的傳遞、默認(rèn)值參數(shù)的傳遞、不定長參數(shù)的傳遞、函數(shù)的返回值、局部變量和全局變量

應(yīng)用案例：自助計(jì)算BMI指數(shù)

為了保障線下課堂的順利進(jìn)行，與線上知識的銜接顯得尤為重要。采用思維導(dǎo)圖的方式，能夠直觀呈現(xiàn)線上知識體系結(jié)構(gòu)，有助于對線上知識進(jìn)行系統(tǒng)化的總結(jié)回顧，并著重體現(xiàn)需要補(bǔ)充預(yù)習(xí)的關(guān)鍵知識點(diǎn)，從而為線下課堂學(xué)習(xí)做好必要的知識儲備。圖1為線上資源構(gòu)建舉例。

3.2.2 線下部分的設(shè)計(jì)與規(guī)劃

Python的各類模塊庫對開發(fā)者而言具有極其重要的意義。正因?yàn)檫@些模塊庫的存在，Python被譽(yù)為代碼語言界的“瑞士軍刀”。這些模塊庫提供了多樣化的功能和工具，使得Python能夠應(yīng)用于不同領(lǐng)域，高效地開發(fā)各類應(yīng)用程序，從而滿足開發(fā)者完成各種開發(fā)任務(wù)的需求。

線下課堂更加注重項(xiàng)目的實(shí)施和問題的解決。通過引入相對復(fù)雜的案例作為引導(dǎo)，組建工作小組，進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，利用線上所學(xué)的知識探討案例的解決方法，并完成程序編制。這一過程中，我們注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，同時融入Python各模塊庫的知識，使學(xué)生深刻體驗(yàn)Python在各領(lǐng)域的應(yīng)用。具體的實(shí)操過程以答疑為主，旨在培養(yǎng)學(xué)生的思維與能力。線下的案例詳情如表1所示。

課堂教學(xué)后的鞏固與檢測環(huán)節(jié)，主要以完善與改進(jìn)課上案例為主，最終將案例改進(jìn)說明、編制的代碼及最終運(yùn)行結(jié)果等以報告文檔的形式呈現(xiàn)。

3.3 課程思政融入

Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程強(qiáng)化課程思政元素的設(shè)計(jì)與融入，從課程本身、學(xué)習(xí)過程及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)案例中滲透思政元素，引導(dǎo)學(xué)生將“科技創(chuàng)新”與“醫(yī)療健康”相結(jié)合。在讓學(xué)生了解Python在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的發(fā)展趨勢的同時，向他們傳遞醫(yī)學(xué)理想信念，幫助他們樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，從而培養(yǎng)學(xué)生具備從事相關(guān)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的職業(yè)素養(yǎng)[4]。

3.3.1 課程本身特點(diǎn)角度

Python具有嚴(yán)格的語法規(guī)則及結(jié)構(gòu)，這有助于培養(yǎng)學(xué)生具備精確的意識，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。在程序設(shè)計(jì)過程中，對程序的不斷修改調(diào)整，可以引導(dǎo)學(xué)生做事情不應(yīng)只滿足于基本要求，而是要注意以人為本，不斷提升和優(yōu)化，追求精益求精。

3.3.2 自主學(xué)習(xí)過程角度

在查找Python的起源及應(yīng)用時，鼓勵學(xué)生珍惜時間，做有意義的事，成為有理想、有抱負(fù)的新時代青年，爭做時代先鋒。在自主預(yù)習(xí)階段，弘揚(yáng)自力更生、艱苦奮斗精神，幫助學(xué)生樹立自信、自強(qiáng)、自立的精神品質(zhì)，保持發(fā)奮圖強(qiáng)、昂揚(yáng)向上的創(chuàng)造精神。

3.3.3 課堂案例角度

利用Turtle模塊繪制蛇的圖案，并由此引申到醫(yī)學(xué)中急救標(biāo)志也會用到蛇的圖案，使學(xué)生了解其中的意義，激發(fā)他們的使命感和責(zé)任意識，從而更好地從事醫(yī)學(xué)崗位。在計(jì)算BMI指數(shù)的過程中，強(qiáng)調(diào)對于醫(yī)學(xué)生來說，不僅要有強(qiáng)健的體魄和較強(qiáng)的耐力，還應(yīng)具備平易近人的個性、堅(jiān)忍不拔的意志和樂觀向上的精神面貌，同時還要有良好的承受挫折能力、自我調(diào)適能力、人際溝通能力和環(huán)境適應(yīng)能力。在涉及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)案例中，滲透醫(yī)學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的深遠(yuǎn)意義，引導(dǎo)學(xué)生肩負(fù)醫(yī)療科技創(chuàng)新的時代責(zé)任，成為人們健康的守護(hù)者。

3.4 課程評價規(guī)劃

為激發(fā)學(xué)生自身的學(xué)習(xí)欲望和對知識的渴求，克服期末考試背一背就及格過關(guān)的心態(tài)，使學(xué)生變被動消極為主動積極，重視自我能力的提升。課程中，探索使用多方面的評價指標(biāo)。

3.4.1 學(xué)生考核評價方面

線上評價：線上部分由學(xué)堂云平臺協(xié)助進(jìn)行檢測及管理，對自學(xué)視頻、知識檢測、案例解決等方面進(jìn)行綜合評價，線上分值占比為30%。線下評價：線下分?jǐn)?shù)著重評估學(xué)生的實(shí)際表現(xiàn)，通過觀察學(xué)生在課堂研討、演示的表現(xiàn)以及實(shí)驗(yàn)案例的完成情況來評價學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，線下分值占比為30%。期末評價：由線上測驗(yàn)及案例測評兩個方面構(gòu)成。其中，線上測驗(yàn)采用題庫抽題答卷的形式進(jìn)行；案例測評尊重學(xué)生的個人優(yōu)勢和興趣，允許學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作完成案例并進(jìn)行演示答辯。整個期末評價部分占總分值的40%。

3.4.2 課程評價方面

在日常教學(xué)和課程結(jié)束后，通過調(diào)查問卷、學(xué)生反饋等方式了解學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)感受，包括線上資源的合理性、知識的接受程度、與同學(xué)們的合作交流情況以及是否能很好地理解感知思政教育等，并針對個人情況給予課程相關(guān)建議。通過教師同行日常進(jìn)班聽課及集體備課等形式，觀察教師是否采用合理教學(xué)方法，有效地開展課堂教學(xué)，做好線上線下教學(xué)的銜接以及課堂中思政的融入情況。通過教師評價系統(tǒng)、同行評價等方式多方面對教師的教學(xué)效果進(jìn)行評價，督促教師完善教學(xué)設(shè)計(jì)，提升教學(xué)效果。

4 結(jié)束語

基于OBE理念對醫(yī)學(xué)院校Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程進(jìn)行教學(xué)改革探索，重構(gòu)“線上+線下”教學(xué)模式，增強(qiáng)教學(xué)體系的完善性和系統(tǒng)性，以更好地拓展學(xué)生知識應(yīng)用渠道，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用思路，拓寬學(xué)生的專業(yè)視野，實(shí)現(xiàn)專業(yè)知識與程序設(shè)計(jì)的結(jié)合。這對提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果和應(yīng)用能力的培養(yǎng)具有十分重要的意義[5]。未來，我們將進(jìn)一步進(jìn)行成效對比研究，以促進(jìn)教學(xué)過程不斷優(yōu)化改良，力爭培養(yǎng)學(xué)生具備與時代接軌的程序設(shè)計(jì)理念和思維，為未來的工作和生活帶來便利和創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 朱雄泳，張菲菲，陳憶群，等.新工科《Python程序設(shè)計(jì)》課程改革探索[J].電腦知識與技術(shù)，2020，16（24）：131-133.

[5] 任廷艷，李濤.地方高校基于OBE的《Python程序設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2020（28）：59-61.

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