醫(yī)學生OBE導(dǎo)向Python編程課教學改革

摘要：隨著大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展，Python作為一種高效且易于學習的編程語言，在醫(yī)學數(shù)據(jù)分析、圖像處理和智能診斷等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，現(xiàn)有面向醫(yī)學生的Python程序設(shè)計課程大多沿用傳統(tǒng)教學模式，導(dǎo)致學生實際應(yīng)用能力不足、教學方法單一等問題。文章基于成果導(dǎo)向教育（Outcomes-Based Education， OBE） 理念，提出了針對醫(yī)學生的Python程序設(shè)計課程教學改革方案，旨在通過明確教學目標、優(yōu)化教學內(nèi)容、改進教學方法和完善考核體系，提升醫(yī)學生的編程能力及解決實際問題的能力。

關(guān)鍵詞： Python程序設(shè)計；醫(yī)學生；OBE理念；教學改革；實際應(yīng)用能力

中圖分類號：G642" " " 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）08-0132-05

開放科學（資源服務(wù)） 標識碼（OSID）

0 引言

在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮中，Python憑借其簡潔易學、功能強大等特點，迅速成為非計算機專業(yè)學生學習編程的首選語言之一。對于醫(yī)學生而言，這一趨勢更是意義非凡。它為醫(yī)學生提供了強大的數(shù)據(jù)分析、圖像處理等工具，為醫(yī)學研究和臨床實踐注入了新的活力。隨著醫(yī)療數(shù)據(jù)的爆炸式增長和人工智能技術(shù)的日益成熟，Python編程能力已成為醫(yī)學生不可或缺的技能之一，不僅能夠幫助他們高效處理和分析復(fù)雜的醫(yī)學數(shù)據(jù)，挖掘隱藏信息，還能為醫(yī)學研究和臨床實踐提供強有力的技術(shù)支持，推動醫(yī)療創(chuàng)新和精準醫(yī)療的發(fā)展[1]。

然而，當前面向醫(yī)學生的Python程序設(shè)計課程大多沿用傳統(tǒng)教學模式，存在學生實際應(yīng)用能力不足、教學方法單一等問題，難以滿足醫(yī)學生在醫(yī)學領(lǐng)域?qū)幊碳寄艿膶嶋H需求。因此，基于OBE（成果導(dǎo)向教育） 理念的Python程序設(shè)計課程教學改革應(yīng)運而生。OBE理念強調(diào)以學生的學習成果為導(dǎo)向，注重培養(yǎng)學生的實際能力和綜合素質(zhì)。在這一理念的指導(dǎo)下，致力于打破傳統(tǒng)教學模式的束縛，重構(gòu)課程體系，優(yōu)化教學內(nèi)容，創(chuàng)新教學方法，完善考核體系，以期全面提升醫(yī)學生的Python編程能力和解決實際問題的能力。

1 OBE理念概述

OBE（Outcome-Based Education） 理念強調(diào)以學生的學習成果為導(dǎo)向，將培養(yǎng)學生的實際能力和綜合素質(zhì)作為教育目標，并將學生置于教學活動的中心地位。與傳統(tǒng)“以教師為中心、以知識傳授為主”的教學模式不同，OBE轉(zhuǎn)向“以學生為中心、以能力培養(yǎng)為重”的現(xiàn)代教育范式。教師在這種模式中轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生學習的引導(dǎo)者和伙伴，通過根據(jù)學生的個性化需求、學習興趣及職業(yè)規(guī)劃，精心設(shè)計教學活動，確保教育緊密圍繞學生的發(fā)展目標展開。這種以學生為中心的教學設(shè)計，不僅能夠激發(fā)學生的學習興趣和動力，還能顯著提升學習的針對性和實效性。

為實現(xiàn)對學生學習成果的全面評價和提升，OBE理念強調(diào)教學目標的明確性、教學內(nèi)容的優(yōu)化性、教學方法的靈活性和考核體系的科學性[2]。教學目標需明確界定學生在學習后應(yīng)達到的知識、技能和態(tài)度，例如掌握Python在醫(yī)學數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用方法或能夠獨立設(shè)計并實現(xiàn)簡單的醫(yī)學研究相關(guān)項目。教學內(nèi)容則應(yīng)緊密圍繞這些目標進行精選與整合，確保所教授的知識既系統(tǒng)又具有前沿性，如加入醫(yī)學影像處理或大數(shù)據(jù)分析的最新技術(shù)。在教學方法上，可以采用案例教學和項目驅(qū)動等方式，通過具體的醫(yī)學案例和實際項目引導(dǎo)學生主動學習、合作學習和深度學習，從而增強他們的實際應(yīng)用能力。考核體系則應(yīng)采用過程性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合的方式，不僅關(guān)注學生的期末考試成績，還要重視他們在整個學習過程中的表現(xiàn)，例如課堂參與度、項目完成情況及小組合作能力等，從而全面、客觀地反映學生的學習成果和成長進步。醫(yī)學生OBE導(dǎo)向Python編程課教學改革流程圖如圖1所示。

2 教學現(xiàn)狀分析

當前醫(yī)學教育中的Python程序設(shè)計課程存在多方面問題，亟須改善。這些問題不僅限制了學生學習效果的提升，也阻礙了醫(yī)學教育與現(xiàn)代科技的深度融合。

1） 重理論輕實踐：多數(shù)課程過度關(guān)注Python語言的語法規(guī)則和基礎(chǔ)概念，忽視了實際醫(yī)學問題中的編程應(yīng)用。雖然學生能夠掌握基本編程知識，但在處理真實醫(yī)學數(shù)據(jù)、構(gòu)建模型或執(zhí)行自動化任務(wù)時，往往顯得力不從心[3]。例如，學生在課堂上學會了基礎(chǔ)語法，卻無法在實際案例中有效應(yīng)用Python進行數(shù)據(jù)分析或圖像處理。這種理論與實踐的脫節(jié)，限制了學生創(chuàng)新思維和問題解決能力的培養(yǎng)。

2） 個性化教學與多元化評價的缺失：當前教學模式“一刀切”，未能充分考慮學生的個體差異，導(dǎo)致教學內(nèi)容與學生需求不匹配。此外，考核體系過于單一，主要依賴期末考試和作業(yè)成績，忽視了對學生創(chuàng)新能力、實踐能力和團隊協(xié)作能力的綜合評價。

3 教學改革方案

3.1 明確教學目標

在醫(yī)學教育領(lǐng)域內(nèi)，為醫(yī)學生明確Python程序設(shè)計課程的教學目標，是確保教學質(zhì)量和促進學生個人發(fā)展的前提。教學目標應(yīng)緊密圍繞醫(yī)學生的實際需求與未來職業(yè)發(fā)展，深度融合OBE理念[4-5]。具體而言，教學目標應(yīng)包括以下幾個方面。

1） 掌握基礎(chǔ)語法和編程思想：確保學生扎實掌握Python語言的基本語法和編程思想，這是后續(xù)學習和應(yīng)用的基礎(chǔ)。

2） 培養(yǎng)編程實踐能力：通過實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生獨立編寫簡單Python程序的能力，使其能夠運用所學知識解決實際醫(yī)學問題。

3） 了解Python在醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用：引入Python在醫(yī)學數(shù)據(jù)分析、圖像處理等領(lǐng)域的應(yīng)用案例，幫助學生了解Python在醫(yī)學領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和潛在價值。

4） 發(fā)展計算思維和問題解決能力：注重培養(yǎng)學生的計算思維、分析問題和解決問題的能力，這些能力對于醫(yī)學生未來的科研、臨床實踐和跨學科合作都具有重要意義。

在教學過程中，教師可以通過項目驅(qū)動的方式，引入實際案例，引導(dǎo)學生從問題出發(fā)，主動探索解決方案。通過小組合作和討論交流，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和批判性思維，同時鼓勵學生嘗試不同的編程方法和思路，以拓展其解決問題的能力。

3.2 優(yōu)化教學內(nèi)容

在構(gòu)建基于OBE理念的Python程序設(shè)計課程中，優(yōu)化教學內(nèi)容是提升教學質(zhì)量和學生學習效果的關(guān)鍵。以下是針對醫(yī)學專業(yè)學生的具體策略及相應(yīng)的擴展內(nèi)容和例子。

1） 案例導(dǎo)向教學

策略描述及擴展內(nèi)容：設(shè)計一系列貼近醫(yī)學實際的Python編程案例，涵蓋醫(yī)學數(shù)據(jù)處理的各個環(huán)節(jié)，包括數(shù)據(jù)采集、清洗、分析、可視化及應(yīng)用于臨床決策支持等。這些案例將幫助學生理解Python在醫(yī)學領(lǐng)域的實際應(yīng)用。

示例：設(shè)計一個“基于Python的癌癥患者生存分析系統(tǒng)”案例。學生將使用Python進行數(shù)據(jù)預(yù)處理、統(tǒng)計分析、生存曲線繪制等，最終生成一份具有臨床指導(dǎo)意義的報告。這個案例不僅鍛煉了學生的編程技能，還加深了對醫(yī)學數(shù)據(jù)分析的理解。

2） 跨學科融合教學

策略描述及擴展內(nèi)容：將Python編程與醫(yī)學知識結(jié)合，形成跨學科的教學內(nèi)容體系。通過介紹Python在醫(yī)學中的應(yīng)用實例，展示編程技術(shù)如何輔助醫(yī)學研究和提升醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量，以激發(fā)學生的學習興趣和動力[6-7]。

示例：在課程中穿插醫(yī)學基礎(chǔ)知識的介紹，如人體解剖學、生理學、病理學等，并結(jié)合Python編程進行案例分析。例如，講解醫(yī)學影像分析時，可以讓學生學習如何使用Python處理X光片、CT圖像等醫(yī)學影像數(shù)據(jù)，幫助醫(yī)生進行疾病診斷。

3） 分層次差異化教學

策略描述及擴展內(nèi)容：根據(jù)學生的基礎(chǔ)和學習能力，將教學內(nèi)容分為基礎(chǔ)、進階和高級三個層次?；A(chǔ)層次注重Python語言基礎(chǔ)語法和編程思想的培養(yǎng)；進階層次引入更多醫(yī)學相關(guān)的編程案例和技術(shù)；高級層次則關(guān)注學生的創(chuàng)新能力和解決實際問題能力。

3.3 完善考核體系

在基于OBE理念的Python程序設(shè)計課程中，完善考核體系是確保學生學習成果達成的重要環(huán)節(jié)?？己梭w系應(yīng)全方位、多角度地評價學生的學習能力、協(xié)作能力、專業(yè)能力及職業(yè)能力，具體措施如下。

1） 過程性考核

過程性考核側(cè)重對學生學習過程的持續(xù)評估，以便及時發(fā)現(xiàn)并糾正問題，促進學生的持續(xù)改進。

① 平時成績

描述：記錄學生的日常作業(yè)和課堂小測驗的完成情況。OBE理念闡述：通過平時成績評估學生對基礎(chǔ)知識的掌握程度和學習態(tài)度，確保學生在學習過程中不斷積累和鞏固核心能力。

②項目實踐

描述：通過項目報告、實驗報告等形式評價學生在項目開發(fā)和實踐中的表現(xiàn)。OBE理念闡述：項目實踐評估學生的編程能力、問題解決能力和團隊協(xié)作能力，旨在通過實際操作檢驗學生是否能夠?qū)⒗碚撝R應(yīng)用于實際問題。

③ 課堂表現(xiàn)

描述：評估學生在課堂討論、提問、回答問題的積極性和質(zhì)量，以及在團隊合作中的貢獻度。OBE理念闡述：課堂表現(xiàn)考查學生的參與度和互動能力，確保學生在學習過程中積極參與、有效溝通，符合以學生為中心的教學目標。

2） 綜合性考核

綜合性考核在學期末進行，旨在全面檢驗學生的學習成果和綜合能力。

① 綜合性項目或案例分析

描述：要求學生獨立或小組合作完成一個具有挑戰(zhàn)性的項目或案例分析，評估包括項目報告、項目演示和項目答辯等。OBE理念闡述：通過綜合性項目或案例分析，全面考查學生的編程能力、創(chuàng)新思維、問題解決策略和溝通協(xié)調(diào)能力，確保學生在實際應(yīng)用中能夠展現(xiàn)出全面的能力。

② 期末考試

描述：考試內(nèi)容側(cè)重核心概念和技能的掌握程度，形式包括閉卷考試、開卷考試、編程題測試等。OBE理念闡述：期末考試評價學生對課程核心知識的掌握，確保學生能夠在不同的考試形式中展示其綜合理解和應(yīng)用能力。

3） 多元化評價

引入多元化評價機制，確保評價結(jié)果的客觀性和全面性。

① 學生自評

描述：鼓勵學生進行自我反思，評估自己的表現(xiàn)、進步與不足。OBE理念闡述：自評機制培養(yǎng)學生的自我管理和自我提升能力，使學生能夠自我監(jiān)控學習進展，符合以學生為中心的教學目標。

② 學生互評

描述：通過小組合作項目和課堂討論等環(huán)節(jié)，讓學生評價他人，并從中學會批判性思維和自我反思。OBE理念闡述：互評機制促進學生之間的交流與互動，同時提升學生的批判性思維和反思能力，增強學習的整體效果。

③ 教師評價

描述：教師結(jié)合平時觀察、作業(yè)批改、項目指導(dǎo)等多種方式對學生進行綜合評價。OBE理念闡述：教師評價確保對學生的學習態(tài)度、能力發(fā)展和團隊協(xié)作等方面的全面、客觀評價，為學生提供及時反饋，促進教學質(zhì)量的持續(xù)提升。

通過實施這些措施，可以確?？己梭w系的科學性和有效性，準確反映學生的學習成果，并為教學提供及時反饋，促進教學質(zhì)量的不斷提升。

3.4 教學實踐案例

在構(gòu)建基于OBE的Python程序設(shè)計課程中，提供詳細的教學實踐案例可以有效展示如何將理論與實踐結(jié)合，提升學生的綜合能力。以下是兩個具體的教學實踐案例，每個案例包括設(shè)計思路、實施過程、預(yù)期目標以及取得的成果等詳細描述。

3.4.1 醫(yī)學數(shù)據(jù)可視化項目

設(shè)計思路：結(jié)合Python與醫(yī)學數(shù)據(jù)，通過可視化技術(shù)提升學生數(shù)據(jù)分析能力[8]。

實施過程：

1） 數(shù)據(jù)準備：提供某醫(yī)院的病歷數(shù)據(jù)集，包括患者的基本信息和各類醫(yī)學指標。

2） 編程任務(wù)：學生使用Python的Matplotlib庫，完成數(shù)據(jù)的可視化處理任務(wù)。

3） 結(jié)果展示：學生需將可視化結(jié)果整理成報告，解釋圖表所揭示的數(shù)據(jù)趨勢和醫(yī)學意義。

預(yù)期目標：

1） 學生掌握Matplotlib庫的基本使用方法。

2） 學生能夠?qū)⑨t(yī)學數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可視化圖表，提升數(shù)據(jù)分析能力。

3） 學生能夠在實際應(yīng)用場景中理解數(shù)據(jù)可視化的重要性。

取得的成果：

1） 學生精通數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，選擇適合的可視化方式。

2） 通過項目展示，學生能夠清晰地解釋數(shù)據(jù)圖表中的信息，并提出數(shù)據(jù)分析的見解。

3） 深入理解醫(yī)學數(shù)據(jù)分析，應(yīng)用Python編程技能。

3.4.2 臨床決策支持系統(tǒng)

設(shè)計思路：構(gòu)建臨床決策支持系統(tǒng)，應(yīng)用機器學習處理醫(yī)學數(shù)據(jù)，提升學生綜合能力。

實施過程：

1） 數(shù)據(jù)準備：提供電子病歷數(shù)據(jù)集，包括患者病史、診斷結(jié)果和治療記錄。

2） 編程任務(wù)：使用Pandas預(yù)處理數(shù)據(jù)，應(yīng)用機器學習算法構(gòu)建模型并評估。

3） 結(jié)果展示：撰寫報告，分析模型結(jié)果及應(yīng)用價值。

預(yù)期目標：

1） 學生掌握Python的數(shù)據(jù)處理和機器學習技能。

2） 學生能夠構(gòu)建并評估簡單的臨床決策模型，理解其在實際醫(yī)療場景中的應(yīng)用。

3） 學生能夠綜合運用編程和數(shù)據(jù)分析技能，解決復(fù)雜的醫(yī)學問題。

取得的成果：

1） 學生掌握了數(shù)據(jù)預(yù)處理和機器學習模型的構(gòu)建方法，并能夠應(yīng)用于實際數(shù)據(jù)中。

2） 學生能夠分析和解釋模型的結(jié)果，并理解其在臨床決策中的潛在價值。

3） 展現(xiàn)問題解決能力和團隊精神，有效應(yīng)用編程技能于醫(yī)學領(lǐng)域。

4 教學成效分析

基于OBE理念的Python程序設(shè)計課程教學改革實踐，取得了顯著的教學成效，具體體現(xiàn)在以下幾個方面。

1） 學生實踐能力顯著提升。項目實踐成果豐碩：學生通過參與項目實踐，如“基于Python的癌癥患者生存分析系統(tǒng)”和“醫(yī)學數(shù)據(jù)可視化項目”，積極解決醫(yī)學領(lǐng)域的實際問題。例如，在“癌癥患者生存分析系統(tǒng)”項目中，學生利用Python對患者生存數(shù)據(jù)進行分析，成功生成了具有臨床指導(dǎo)意義的報告，顯示了其在數(shù)據(jù)處理和分析中的實際應(yīng)用能力。

技能掌握更加扎實：分層次的教學設(shè)計讓學生根據(jù)自身基礎(chǔ)和學習進度，從基礎(chǔ)語法到高級特性，再到醫(yī)學領(lǐng)域的具體應(yīng)用，逐步深入掌握Python編程技能。

2） 學習興趣與動力顯著增強。案例導(dǎo)向激發(fā)興趣：貼近醫(yī)學實際的Python編程案例，如“基于Python的癌癥患者生存分析系統(tǒng)”，極大地激發(fā)了學生的學習興趣。例如，在項目中，學生通過繪制生存曲線和分析生存預(yù)測結(jié)果，使得編程技能與醫(yī)學應(yīng)用相結(jié)合，增強了對課程內(nèi)容的興趣。

跨學科融合拓寬視野：Python編程與醫(yī)學知識的跨學科融合拓寬了學生的知識視野。例如，在“醫(yī)學數(shù)據(jù)可視化項目”中，學生學習如何處理和可視化醫(yī)學數(shù)據(jù)（如患者年齡、疾病分布等） ，使他們意識到編程技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。這種跨學科的融合激發(fā)了學生對編程與醫(yī)學結(jié)合的熱情，進一步增強了學習動力。

3） 教學效果全面提升。多元化評價促進全面發(fā)展：通過引入學生自評、互評和教師評價等多種評價方式，結(jié)合過程性考核體系，教學能夠全面、客觀地反映學生的學習成果和能力發(fā)展。例如，學生在項目報告和課堂表現(xiàn)中得到的反饋，幫助他們不斷調(diào)整學習策略，提升能力。

教學效果顯著提高：教學內(nèi)容、教學方法和評價體系的全面優(yōu)化，使教學效果得到了顯著提升。學生在編程能力、問題解決能力、團隊協(xié)作能力等方面取得了顯著進步。例如，學生在“臨床決策支持系統(tǒng)”項目中，通過使用決策樹和隨機森林算法，成功構(gòu)建了一個預(yù)測模型，準確率達到了85%以上。這種優(yōu)化不僅提升了學生的學業(yè)成績，也對其未來的職業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了積極影響，形成了良好的學習氛圍和積極向上的學習風氣。

5 結(jié)論與展望

5.1 結(jié)論

本文深入探討了面向醫(yī)學生的Python程序設(shè)計課程教學改革，基于OBE理念，從教學目標、教學內(nèi)容、教學方法及考核體系等多個維度進行了全面分析與重構(gòu)。通過實施案例導(dǎo)向教學、跨學科融合、分層次教學、項目驅(qū)動、翻轉(zhuǎn)課堂及小組合作學習等策略，成功地打破了傳統(tǒng)教學的束縛，為學生創(chuàng)造了一個更加靈活、高效、實踐導(dǎo)向的學習環(huán)境。

本文基于OBE理念，對醫(yī)學生Python程序設(shè)計課程進行了教學改革，并取得了顯著成效。

5.2 展望

盡管在面向醫(yī)學生的Python程序設(shè)計課程教學改革中取得了一定成效，但仍有許多方面值得進一步探索和完善。

1） 深化跨學科融合：進一步加強Python編程與醫(yī)學各學科的深度融合，開發(fā)更多具有醫(yī)學特色的教學案例和項目。具體研究方向包括生物信息學（如基因組數(shù)據(jù)分析） 、醫(yī)學影像分析（如MRI圖像處理） 、藥物研發(fā)（如藥物相互作用預(yù)測） 等。

2） 引入在線教育資源：利用MOOCs（大型開放在線課程） 、微課等在線教育資源，為學生提供更加豐富、便捷的學習途徑。推薦優(yōu)質(zhì)平臺和資源，如Coursera、edX、Udacity等，涵蓋Python編程、數(shù)據(jù)科學及醫(yī)學相關(guān)課程。建立在線學習社區(qū)，促進學生之間的交流與協(xié)作，如通過論壇、討論組等形式。

3） 強化實踐平臺建設(shè)：加強實驗室和實訓(xùn)基地建設(shè)，為學生提供更多實踐機會。具體實踐項目包括開發(fā)醫(yī)學圖像識別軟件、設(shè)計智能診療系統(tǒng)等。與醫(yī)院、科研機構(gòu)等合作，建立聯(lián)合實踐基地，讓學生在真實環(huán)境中進行項目實踐，提升其解決實際問題的能力。

4） 完善評價體系：進一步完善評價體系，建立更加科學、全面的評價機制。除了傳統(tǒng)的考試和作業(yè)評價外，引入項目展示、口頭報告、同伴評價等多種評價方式，以全面反映學生的學習成果和能力發(fā)展。

5） 注重教師專業(yè)發(fā)展：加強對教師的培訓(xùn)和支持，提升其教學能力和專業(yè)素養(yǎng)。組織定期的教學研討會、工作坊等活動，分享教學經(jīng)驗和方法，促進教師之間的交流與合作。

6） 關(guān)注學生個體差異：實施更加個性化的教學策略，關(guān)注學生的個體差異和學習需求。通過分層教學、個性化輔導(dǎo)等方式，為不同基礎(chǔ)和能力的學生提供適合的學習路徑和支持。

7） 推動產(chǎn)學研合作：加強與產(chǎn)業(yè)界和科研機構(gòu)的合作，共同推動Python在醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。聯(lián)合開展科研項目、技術(shù)開發(fā)等活動，促進科研成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，為醫(yī)學教育和醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展貢獻力量。

總之，面向醫(yī)學生的Python程序設(shè)計課程教學改革是一個持續(xù)的過程，需要不斷探索和實踐。未來將繼續(xù)秉承OBE理念，以學生為中心，注重實踐和創(chuàng)新，努力培養(yǎng)更多具備編程技能和解決實際問題能力的醫(yī)學人才。通過這一改革，期望為醫(yī)學生提供更加高效、實用、有趣的Python程序設(shè)計課程學習體驗，為學生在未來的醫(yī)學道路上奠定堅實的編程基礎(chǔ)。

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【通聯(lián)編輯：王 力】