醫科院校程序設計課程教學改革實踐探究

王萌 弭博巖 鄭奮

關鍵詞：醫科院校；程序設計課程；教學改革；醫工結合

0引言

2023年，教育部等五部門印發的《普通高等教育學科專業設置調整優化改革方案》[1]是新時代背景下黨和國家對醫學教育模式的全新探索。其中明確指出的“大力推進醫科與理科、工科、文科等學科深度交叉融合”為新時代背景下醫科院校的教育新模式改革指明了方向。近年來，人工智能等新興技術蓬勃發展，醫學生在圖像處理、計算機輔助診斷、醫學數據分析等方面的需求不斷提升，培養“醫工結合”的復合型人才是推動醫學科技創新發展的必然趨勢。

程序設計是計算機學科的公共基礎課程，目前已納入“中國高等院校計算機基礎教育課程體系”[2]。在互聯網、云計算、大數據、“人工智能+”等技術飛速發展的今天，程序設計課程在人才培養過程中發揮著越來越突出的作用，已漸漸成為“醫工結合”背景下醫學生提升信息化素養的必修課程之一。程序設計逐漸成為現代信息技術發展下醫學生應掌握的基本技能。

本文深入分析了醫科院校程序設計課程中存在的諸多弊端問題，提出相應創新改革方案，以適應新形勢下“醫工結合”的人才培養需求，為醫科院校程序設計課程的教學優化提供參考。

1醫科院校程序設計課程現狀分析

目前，多數醫科院校的程序設計課程內容主要以理工科院校為參考[3]：在有限學時下，所有專業均學習同一種語言，主要以C、Java、VB.Net等高級語言為主，課程的重點在于理論層面，例如代碼的底層原理等。在實際教學實踐過程中，這樣普遍化、難度高、理論性強的課程設計方法使得學生學情、學生興趣度與課程內容設置、教學方法等方面存在著諸多矛盾，不利于學生工學素養的培養，教學效果有很大的提升空間。

1.1課程內容設置與學生學情實際的矛盾

理工科院校的教學方法往往從高級語言的底層邏輯開始講起，例如其基本組成原理、數據結構以及結構化方法等。但諸如C、Java、VB.Net等語言的知識點多、知識體系抽象復雜，對于抽象思維和邏輯思維的要求高。而醫學生普遍未經過系統的計算機基礎知識培訓，他們的基礎不牢，未建立基本的計算思維，因此他們學習此類課程非常吃力，對于晦澀難懂的知識點不免產生畏難情緒，無法對將所學知識點與醫學專業知識進行結合應用。因此，照搬理工科學校的教學模式并不符合醫學生的學習實際。

除此之外，在課程內容方面，往往將所有專業都設置相同的學東西內容。然而，不同專業的學生對知識點的掌握和理解程度具有顯著差異，這種一致性的人才培養方案導致課程設置過于寬泛、缺乏專業性，無法使學生所學內容與其具體職業發展相聯系，難以滿足醫學不同專業的差異需求，學生無法做到學以致用，往往會對學習失去興趣，只是通過死記硬背和機械重復的訓練疲于應付考試，其素質與能力無法得到根本提高。

1.2理論學習與應用實踐的矛盾

程序設計是一門實踐性較強的課程，上機實訓是教學過程中必不可少的關鍵環節。部分醫科院校在授課過程中主要講授理論知識，將實踐練習以作業形式放在課下，學生看不到直接的程序編寫與調試過程，只能從幻燈片或課本中抄寫復述代碼。這種教學模式將側重點放在理論知識的傳授上，反而忽視了實際操作的重要意義，學生普遍缺乏計算機技術與所學專業相結合的實戰訓練，錯誤地將代碼的邏輯梳理與調試過程轉變成死記硬背的背誦過程。這樣重理論知識輸出、輕主觀能動性的教學方式限制了對學生實踐能力的培養效果，忽視了教學過程中提升學生工學素養的重要意義。

1.3傳統教學方式與教學資源的矛盾

傳統的教學方式以線下教學為主。在線下面對面教學過程中，知識的選擇與傳遞方式往往取決于教師的個人意志，教學的內容局限于教材，教學的形式局限于口頭，學生所接觸到的知識形式非常有限，無法體現教學的豐富性與靈活化，致使學生的主觀能動性不強。結合醫學院校實際，程序設計課程分配的學時非常有限，在線下課程授課環節中，較少的教學課時規劃難以讓學生從零基礎到了解底層邏輯并熟練地進行實戰應用，加之程序設計課程需要一定的軟硬件環境，學生無法在課下隨時隨地進行練習與實踐。囿于學生自主性及時間與空間的限制，學生不能在熟練掌握基礎語法的基礎上進行拓展，使得課程線下教學效率低下，理論與實踐結合不夠緊密，學習效果必然受到很大影響。現如今，線上教學的優勢[4]十分明顯，如何實現線上教學模式的拓展是利用現有教學資源提升學習效果的關鍵所在。

2醫科院校程序設計課程改革

為進一步提升醫科院校程序設計課程教學效果，解決課程內容設置與學生學情實際、理論學習與應用實踐、傳統教學方式與教學資源間的矛盾問題，本文采取面向專業需求、理論實踐相交融、線上線下全過程相融合的教學改革方式，將工學素養的培養充分嵌入課程中，開展全方位多維度的信息科學和醫學的交叉學科教育，適應智能化、數據化的現代信息化課堂，以打造具有高階性、創新性和挑戰度的“金課”。

2.1因材施教的分層教學課程體系

醫學不同專業的學生生源結構具有復雜化、多元化的特點，不同專業學生不僅對知識點的掌握和理解程度差異較大，而且其信息化需求也有所不同。因此，面向不同專業設置不同難度、不同應用面的多樣化課程，實施分層、差異式教學，構造因材施教[5]的課程體系，是全方位滿足不同專業需求差異的必然趨勢。

為建設因材施教的分層教學體系，我們根據不同專業教學內容及目標，完成相應教學實施計劃的制訂以及相關教案的編寫，凝練開設如圖1所示的不同方向的教學內容。例如，對于醫學信息管理等相關專業的學生，由于其專業對現代化信息處理及信息管理系統的要求逐年提升，因此采用界面性較強、可視化程度較高的C#語言進行教學；對于影像、生物技術等專業，其未來的崗位對于圖像處理、人工智能、數據分析等方面需求度高，因此采用與人工智能、數據處理結合更為緊密的Python語言進行教學。引導不同專業的學生學習適合自己崗位需求的課程，更在教學過程中加突出面向專業需求的信息化素質的培養與計算思維的建立。

2.2實戰化、模塊化的教學方法

在教學過程中，如何打破理論知識講授與實踐實戰練習間的界限是事關知識運用的關鍵所在。為強化實戰練習的重要性，采取實戰化、模塊化的教學方法：采用最直接的現場實戰方式進行，全程在機房上課，課程以案例為驅動的方式分模塊進行授課。教師結合啟發式教學方法，通過教師機實時分享教師機屏幕，邊編寫程序邊同步講解，學生可以直接觀察到教師編程的思路與方法、整體框架與分步細節。在每個模塊講解過后釋放學生機屏幕，學生通過及時練習進行鞏固，查缺補漏。在練習時學生隨時提問，加深對知識點的理解與體會。運用這種實戰化、模塊化的教學方法打破理論授課和學生實踐的界限，充分調動學生的主體作用以及教師的主導作用，課程設計如圖2所示。

在案例設置方面，以模塊化手段通過醫學相關案例使學生完成個性化的訓練。聚焦醫學信息化人才培養，潛移默化地影響學生對職業發展的關注以及自覺運用現代信息分析手段處理實際問題的能力，為培養“醫工結合”的現代化醫學人才奠定基礎。例如在講解Python數據分析的相關案例時，以numpy工具包為例，引導學生完成醫學相關數據的篩選與清洗，以機器學習模型進行訓練與分析，讓學生體會各個模型對于數據分析的優缺點，充分調動學生的主觀能動性，培養學生獨立分析問題的能力。

在講解理論課程時，對于較為抽象難懂的問題時，將物聯網試驗箱、仿真機器人、智能小車、可視化編程工具等現代化教學工具引入課堂教學，運用軟硬件相結合的方式讓學生直觀地看到程序設計的應用效果，給學生沉浸式的課堂體驗。在設置具體案例時，融入信息安全、5G、區塊鏈、人工智能內容，深入挖掘思政元素切入點，時刻不忘立德樹人的根本教學目標，潛移默化地樹立學生的愛國意識。

2.3線上線下相融合的教學手段

程序設計課程有著知識點多、涵蓋面廣、擴展面寬等特點，運用有限的線下教學學時難以達到面面俱到的教學效果。“在線教育”是一種較新的教育模式[6]，以其不受時間和地域的限制等優勢，已逐漸成為推動高等教育變革的重要組成部分。為打破時間與空間的諸多限制，消解學生的畏難情緒，拓寬學生的知識獲取渠道，采用線上線下相融合的教學手段，充分挖掘線上教學的優勢，以線上豐富的學習資源及靈活的學習方法來彌補線下教學的不足，滿足學生豐富的個性化學習需求。

整體課程設計將相對基礎的知識和課堂拓展部分的內容放到線上，著重于學生自主學習，以導學的方式增添趣味性；將課堂上有限的時間著重用來解決邏輯性強、實戰性強、要求高的內容，教師在有限的線下教學學時內提升課堂效率，講重點、講難點、講要點，以線上線下混合教學的方式提升整體教學效果。

在線上利用頭歌[7]、智慧樹等線上實踐教學平臺，構建在線程序設計環境，不需要額外去配置軟件環境，只要能連接網絡，無論在電腦端還是手機端都可以隨時學習。以“理論導學、在線編程、模塊訓練、闖關練習、作業積分排名”等方式形成良性競爭的學習氛圍。學生的線上學習時間、學習進度、答題闖關情況會以報表的形式得到統計結果，便于教師關注學生個性化的學習問題。此外，以騰訊會議方式定期舉行“線上答疑”“遠程調試”等環節梳理與回答學生問題，在課前、課中、課后的全過程都做到線上線下協同，營造突破時間與空間的教學氛圍（如圖3所示），充分拓寬學生的知識渠道，提升學生的自主學習意識，培養學生的學習思維。

3教學模式實施及效果

經過一個學年的教學實踐，本文提出的改革方法總體上取得良好的教學效果。通過實施分層教學課程體系，以教學大綱為基準，為不同專業的學生定制了面向學生未來崗位需求的個性化課程教學計劃；通過實施實戰化、模塊化的教學方法，挖掘和形成了一系列富有創新性的優秀教學案例，同時提高了教師軟硬件結合、思政融入的教學能力；通過實施線上線下相融合的教學手段，完善了線上現代化教學平臺建設。總體來看，學生的學習興趣與學習效率得到明顯提升。

通過對2022年底結課后隨機抽取兩個專業學生的考試成績進行分析、統計，兩專業平均成績同比提高6.3%、7.9%，優秀率同比提高5%、3%，學生的編程能力、邏輯思維能力得到顯著提升，驗證了本文提出改革方法的有效性。根據普遍問卷調查，91.5%的學生認為分層教學課程體系對于結合醫學專業實際起著積極作用，94.5%的學生認為實戰化、模塊化的教學方法更加符合醫科院校程序設計課程的學習實際需求，88%的學生認為線上線下相結合的方式能有效提高學習興趣，提升學習效率。

4結語

針對當前醫科院校程序設計課程教學過程中的痛點和難點，提出了因材施教的分層教學課程體系、實戰化模塊化的教學方法、線上線下相融合的教學手段。教學實踐證明，運用本文方法進行教學改革，能夠有效激發學生的學習興趣，進一步提升醫學生的工學素養，為培養優秀的醫學信息化人才奠定基礎。