王 凱，朱文婕

(蚌埠醫(yī)學(xué)院 衛(wèi)生管理系，安徽 蚌埠 233000)

基于CDIO理論的醫(yī)學(xué)信息學(xué)專業(yè)課改革探索*

王 凱，朱文婕

(蚌埠醫(yī)學(xué)院 衛(wèi)生管理系，安徽 蚌埠 233000)

以CDIO(conceive,design,implement,operate)工程為內(nèi)容的教育改革理念，能夠?qū)鹘y(tǒng)的教育活動轉(zhuǎn)變?yōu)橐苑?wù)性工程生產(chǎn)為核心的工業(yè)制造過程，通過形式化、規(guī)范化的組織架構(gòu)來指導(dǎo)師生間的互動.醫(yī)學(xué)院校的衛(wèi)生信息管理專業(yè)由于其專業(yè)背景呈現(xiàn)出領(lǐng)域相關(guān)性強(qiáng)、應(yīng)用背景專一等特征，迫切需要在專業(yè)教學(xué)中引入CDIO理論，并依照相關(guān)教學(xué)大綱，制定基于實(shí)踐驅(qū)動的理論與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生開展多角度、多層次的互動學(xué)習(xí)，并結(jié)合CDIO的教學(xué)培養(yǎng)大綱開展多元化的課程評價(jià)體系.

課程改革；CDIO；醫(yī)學(xué)信息

1 相關(guān)概念及研究現(xiàn)狀

1.1 CDIO相關(guān)概念

CDIO[1]模式最早是由美國MIT學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院等大學(xué)于2004年建立的國際教育合作組織所提出的工程教育理念.該教育模式提倡以構(gòu)想(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、運(yùn)作(Implement)、實(shí)踐(Operate)為核心的過程控制思想，參考產(chǎn)品研發(fā)過程中的運(yùn)行周期過程，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，實(shí)現(xiàn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)與課程實(shí)踐間的緊密聯(lián)系，著眼于培養(yǎng)以團(tuán)隊(duì)為單位的各自治組織間的協(xié)同交互能力，通過以工業(yè)產(chǎn)品存在的運(yùn)行周期為載體的團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)與實(shí)踐教學(xué)，完成新型化的工程師培養(yǎng)計(jì)劃.具體能力要求如圖1所示.

1.2 CDIO教育流程

CDIO提出的教育模式[2]需要學(xué)生具備主觀性、實(shí)踐驅(qū)動性、課程目標(biāo)導(dǎo)向性等要求.而上述目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，有意識地培養(yǎng)自己的專業(yè)技術(shù)知識和推理解決問題的能力，使得團(tuán)隊(duì)合作、人際交往、溝通能力得到鍛煉，該模式從工程設(shè)計(jì)的角度初始化學(xué)生思維模式，設(shè)計(jì)角度，實(shí)施過程，效果評價(jià)等步驟全方位、立體化地跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)過程.

圖1 基于CDIO的教育模式

基于CDIO的課程改革需要結(jié)合相關(guān)課程的教學(xué)大綱進(jìn)行[3]，醫(yī)學(xué)院校的信息管理專業(yè)的學(xué)生在掌握必要的醫(yī)學(xué)知識的前提下，需要將所學(xué)的計(jì)算機(jī)學(xué)與信息學(xué)的相關(guān)知識運(yùn)用到醫(yī)學(xué)背景下，從基于分析問題、解決問題的主線，將學(xué)生的理論與實(shí)踐相結(jié)合，從實(shí)際應(yīng)用背景出發(fā)，找尋問題的求解方法，然后上升到所學(xué)的理論層面，最終回到實(shí)踐中去，從而加深對所學(xué)知識的理解.

筆者認(rèn)為，教學(xué)實(shí)踐活動設(shè)計(jì)的優(yōu)劣將直接影響課程教學(xué)的效果，參考基于CDIO的工程教育方法，將相關(guān)實(shí)踐課程劃分為四個(gè)層次：基礎(chǔ)性實(shí)踐、設(shè)計(jì)性實(shí)踐、綜合性實(shí)踐、創(chuàng)新性實(shí)踐，各層次的關(guān)系如圖2所示.

圖2 基于CDIO的醫(yī)學(xué)信息學(xué)實(shí)踐課程模型

2 醫(yī)學(xué)信息專業(yè)課程教學(xué)研究現(xiàn)狀

醫(yī)學(xué)信息專業(yè)課程教學(xué)呈現(xiàn)出課程覆蓋面廣、課時(shí)數(shù)有限等特點(diǎn)，基礎(chǔ)課程涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)、醫(yī)學(xué)，以及信息管理學(xué)方面的內(nèi)容.其中，計(jì)算機(jī)課程所存在的理論抽象、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高等問題表現(xiàn)得尤為突出，嚴(yán)重影響和制約了本專業(yè)學(xué)科建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展.故本文以計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程——操作系統(tǒng)為例，分析和解決所存在的主要問題.

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)扮演著底層核心的角色，為各種應(yīng)用軟件，如應(yīng)用程序、服務(wù)器管理系統(tǒng)等提供支持.由于操作系統(tǒng)在整個(gè)教學(xué)體系中所扮演的重要角色，結(jié)合教學(xué)大綱所要求的目標(biāo)：深刻理解操作系統(tǒng)的基本概念和運(yùn)行機(jī)理；具備維護(hù)和使用操作系統(tǒng)的基本能力；使學(xué)生系統(tǒng)科學(xué)地受到分析問題和解決問題的訓(xùn)練，提高運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力，從而為今后在相關(guān)領(lǐng)域開展工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).現(xiàn)就目前醫(yī)學(xué)院校操作系統(tǒng)教學(xué)活動的現(xiàn)狀做如下分析：

(1)原理復(fù)雜，講解難度高.由于操作系統(tǒng)的背景知識相對較雜，需要許多前序課程(高級語言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)等)作為知識儲備，使得許多學(xué)生在基礎(chǔ)不扎實(shí)、缺乏系統(tǒng)性學(xué)習(xí)習(xí)慣的前提下，很難深刻理解操作系統(tǒng)的原理 ，因此，教學(xué)質(zhì)量難以保證.學(xué)生在課堂教學(xué)，以及自立學(xué)習(xí)時(shí)缺乏必要認(rèn)知能力，故引起學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量下降.

(2)技術(shù)剖析困難，應(yīng)用約束性強(qiáng).操作系統(tǒng)課程包含了很多重要關(guān)鍵的設(shè)計(jì)策略、處理機(jī)制和實(shí)現(xiàn)算法，在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的真實(shí)發(fā)展過程中，各種策略與方法的出現(xiàn)都受到了當(dāng)時(shí)技術(shù)發(fā)展條件、應(yīng)用需求趨勢的約束.主觀割裂這些背景信息，使得操作系統(tǒng)技術(shù)細(xì)節(jié)的講授變成了算法和代碼的簡單灌輸，既不能激發(fā)學(xué)習(xí)的主動性，也無助于提升學(xué)生的系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)能力.

(3)知識更新快，與實(shí)踐結(jié)合度較高.操作系統(tǒng)隨著各項(xiàng)技術(shù)的快速發(fā)展，無論在系統(tǒng)的種類上、理論的創(chuàng)新上，均有了迅速的提升，伴隨著難度的增加，以及廣度的擴(kuò)大，在教與學(xué)的兩端都日益呈現(xiàn)出全新的發(fā)展趨勢：作為醫(yī)學(xué)院校的信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)教師，必須時(shí)刻關(guān)注國內(nèi)外操作系統(tǒng)技術(shù)的前沿，不斷提高知識的更新頻率，結(jié)合教學(xué)大綱，適時(shí)地調(diào)整課堂與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容；而學(xué)生在課程難度增加的情況下，必然會產(chǎn)生為難情緒，學(xué)習(xí)態(tài)度懈怠，進(jìn)而缺乏學(xué)習(xí)的主觀能動性，影響教學(xué)效果.

3 基于CDIO的操作系統(tǒng)課程改革基本框架

醫(yī)學(xué)院校的衛(wèi)生管理類課程呈現(xiàn)出管理學(xué)、醫(yī)學(xué)、工學(xué)(計(jì)算機(jī)方向)等學(xué)科交叉度高、融合性強(qiáng)等特點(diǎn)，學(xué)生在相關(guān)課程的學(xué)習(xí)中容易產(chǎn)生畏難情緒，表現(xiàn)出學(xué)習(xí)動力不足、創(chuàng)造力匱乏，學(xué)習(xí)動機(jī)不端正等問題.在計(jì)算機(jī)類課程的學(xué)習(xí)方面表現(xiàn)得更為明顯.這就需要在重視學(xué)生專業(yè)知識教育的基礎(chǔ)上，著力端正學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)的主觀意愿，培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，突出實(shí)踐與理論相結(jié)合的教學(xué)理念.

針對操作系統(tǒng)的問題抽象、理論性較強(qiáng)的課程特征，引入基于CDIO的工程教育培養(yǎng)模式，通過CDIO的可操作性強(qiáng)、課程體系健全、知識反饋系統(tǒng)完善的特征，將學(xué)生的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、運(yùn)作作為課程學(xué)習(xí)的主線，融合教學(xué)大綱所強(qiáng)調(diào)的專業(yè)基礎(chǔ)知識、個(gè)人基本課程學(xué)習(xí)目標(biāo)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等方面的要求.課程實(shí)踐內(nèi)容的編排需要體現(xiàn)出以小組為單位的特點(diǎn).

3.1 抽象與具象維度結(jié)合模塊

引入工程設(shè)計(jì)中的“抽象指導(dǎo)具象”準(zhǔn)則，不斷地運(yùn)用抽象規(guī)則來創(chuàng)建與修正具象的產(chǎn)品，將課程知識中原本抽象、晦澀的理論濃縮成簡單的指導(dǎo)方法.文獻(xiàn)[4]將數(shù)學(xué)工具Galois連接引入知識工程領(lǐng)域，通過代數(shù)之間的偏序集關(guān)系，建立對象之間的有序映射，該理論的核心是將核心算子(希臘字母)作為映射工具，對相關(guān)領(lǐng)域的任意維度的信息結(jié)構(gòu)做映射，目的是擴(kuò)充或是減縮原有的信息系統(tǒng)，使之成為一個(gè)相對完備的知識系統(tǒng).

本文合理利用該理論中的核心算子，建立起課程教學(xué)過程元素的四維抽象模型R(D，O，C，I)，分別代表了課程設(shè)計(jì)、課程實(shí)踐、課程構(gòu)思，以及課程評價(jià)與完善四個(gè)元素.具體過程為：教師從已有的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，結(jié)合自身教學(xué)體會，設(shè)計(jì)出與被課程密切相關(guān)的設(shè)計(jì)理念，在具體的教學(xué)實(shí)踐中將上述抽象出的理論規(guī)則，重新排列組合，形成多維度的教學(xué)方案，產(chǎn)生不斷更新的具象經(jīng)驗(yàn)，不斷重復(fù)上述過程，指導(dǎo)形成相對穩(wěn)定的課程構(gòu)思，最終在課程的考核與評價(jià)方面強(qiáng)調(diào)多元化、層次化，不斷地聯(lián)系抽象理論與具象要求，修正已有的教學(xué)評價(jià)體系，從而達(dá)到以評價(jià)促教學(xué)，以教學(xué)改評價(jià)的目標(biāo).

3.2 理論知識與應(yīng)用結(jié)合模塊

本文將課程實(shí)踐部分與軟件工程的開發(fā)生命周期相結(jié)合，將計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的課程實(shí)驗(yàn)細(xì)分為四類：基礎(chǔ)理論性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)，以及領(lǐng)域?qū)I(yè)性實(shí)驗(yàn).

其中，第一個(gè)層次基礎(chǔ)理論性實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)調(diào)基本知識的掌握，以及實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范流程，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)動手意識，加深對課程理論知識的理解；第二個(gè)層次突出學(xué)生的問題設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)全面性思維，系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的一般流程；第三個(gè)層次則是站在專業(yè)學(xué)科的角度，從基于就業(yè)市場驅(qū)動的技術(shù)需求角度，著力加強(qiáng)學(xué)科知識推理和解決實(shí)際問題的能力；最后一個(gè)層次是設(shè)定實(shí)驗(yàn)場景，注重團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)個(gè)體創(chuàng)造與團(tuán)隊(duì)協(xié)作，突出理論與實(shí)踐協(xié)調(diào)統(tǒng)一的綜合能力.

3.3 個(gè)人能力與團(tuán)隊(duì)溝通結(jié)合模塊

采取任務(wù)型驅(qū)動的形式，將學(xué)生以小組為單位劃分為若干個(gè)任務(wù)單元.使用“整合與劃分”的基本理念，給每個(gè)小組分配不同類型的實(shí)踐任務(wù)，如磁盤調(diào)度算法的實(shí)現(xiàn)、存儲器管理的頁面淘汰算法的改進(jìn)、文件管理的優(yōu)化等理論性較強(qiáng)的實(shí)踐內(nèi)容.由各小組將任務(wù)層層分解，小組成員在領(lǐng)取任務(wù)之后，需要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，實(shí)踐內(nèi)容的劃分體現(xiàn)了層次交叉的特點(diǎn)，故每位成員需要與其他組員積極溝通，協(xié)同操作.

任務(wù)的完成需要各成員的分解任務(wù)都并發(fā)地執(zhí)行，這種組織架構(gòu)就會形成彼此之間相互聯(lián)系、互相督促、協(xié)同合作的良好習(xí)慣，從而為建立起有序、可持續(xù)的學(xué)習(xí)氛圍打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

3.4 教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”融合模塊

教師在教學(xué)方法上要體現(xiàn)以學(xué)生為本的新的教學(xué)觀念，摒棄重視科研、輕視教學(xué)，重視研究、輕視實(shí)踐的觀念，有針對性地根據(jù)本專業(yè)學(xué)生特點(diǎn)，以及前序知識結(jié)構(gòu)，合理地設(shè)定課程教學(xué)方法與評價(jià)手段；同時(shí)在傳授基本知識的前提下，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索式研究與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在自主性思維的驅(qū)動下，完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.

學(xué)生要通過課程的設(shè)計(jì)及實(shí)踐操作環(huán)節(jié)，了解與掌握基本的理論知識，熟悉所學(xué)知識的使用背景，強(qiáng)調(diào)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力.

3.5 評價(jià)與動態(tài)修正結(jié)合模塊

教學(xué)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的好壞會直接影響實(shí)際的教學(xué)效果，必須糾正錯(cuò)誤的學(xué)習(xí)觀念，樹立學(xué)生不斷追求卓越，提升自我的意識.教學(xué)評價(jià)應(yīng)該是一個(gè)多次循環(huán)、不斷修正的動態(tài)過程.需要建立從分?jǐn)?shù)導(dǎo)向型教育轉(zhuǎn)向能力導(dǎo)向型的科學(xué)課程評價(jià)體系.通過教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，相比于以往的教學(xué)準(zhǔn)則，提供個(gè)體學(xué)生的成功例子能夠有效地調(diào)動學(xué)生對于課程學(xué)習(xí)的主觀能動性，提高學(xué)習(xí)的興趣.

本文提出多元化的課程考核方法，力圖客觀地從學(xué)生理論學(xué)習(xí)、實(shí)踐動手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作與創(chuàng)新等角度評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，結(jié)合醫(yī)學(xué)院校學(xué)生的客觀實(shí)際，從以下角度評價(jià).

①實(shí)踐動手能力.考察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課基本驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)與課程綜合類實(shí)驗(yàn)的完成情況.②課程設(shè)計(jì)能力.課程設(shè)計(jì)著重考察學(xué)生的課程整體認(rèn)知水平，包括課程學(xué)習(xí)目標(biāo)、原理性驗(yàn)證、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)驗(yàn)、課程總結(jié)等方面.③課程再表述能力.課程設(shè)計(jì)中設(shè)有課程項(xiàng)目驗(yàn)收與答辯環(huán)節(jié).④團(tuán)隊(duì)小組協(xié)作能力.有意識地對具有不同學(xué)習(xí)能力的學(xué)生分組，通過設(shè)計(jì)具體的問題，著重考察學(xué)生之間的溝通與協(xié)作能力.⑤創(chuàng)新能力.鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中提出自己的想法，在完成基本實(shí)驗(yàn)的前提下，加以創(chuàng)新性地拓展.

為了更好地實(shí)現(xiàn)高校的社會服務(wù)職能，提高醫(yī)療衛(wèi)生信息領(lǐng)域的發(fā)展速度，本文有效地借鑒了CDIO工程的教改理念，對我校衛(wèi)生信息管理專業(yè)的計(jì)算機(jī)類課程(操作系統(tǒng))做了詳細(xì)的課程改革方案設(shè)計(jì)，為后續(xù)探索性解決理論性課程提供了有益的建議.但作為一個(gè)完整的教學(xué)體系改革，需要做的工作還有很多.本文的后續(xù)工作是將本理念拓展到衛(wèi)生信息管理的整個(gè)課程體系中，同時(shí)利用反饋評價(jià)不斷地加以修正.

[1]康全禮,陸小華.CDIO大綱與工程創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J].高等教育研究學(xué)報(bào),2008,31(4):15-18.

[2]Stephen R.The 7 Habits of Highly Effective People[M].Simon & Schuster New York,2004.

[3]顧學(xué)雍.聯(lián)結(jié)理論與實(shí)踐的CDIO:清華大學(xué)創(chuàng)新工程教育的探索[J].高等工程教育研究,2009(1):11-22.

[4]徐兵,孫海泉.T-CDIO課程體系的構(gòu)建于實(shí)踐[J].高等工程教育研究,2009(2):35-38.

(責(zé)任編輯:王前)

10.13877/j.cnki.cn22-1284.2015.04.028

2014-10-15

蚌埠醫(yī)學(xué)院校級項(xiàng)目“基于計(jì)算思維的醫(yī)學(xué)院校大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革研究”(byjy0392)

王凱,男，安徽蚌埠人,教師.

G642.0

A

1008-7974(2015)02-0084-03