高園園 楊誼 傅蓉 陽(yáng)維

【摘要】隨著大數(shù)據(jù)，機(jī)器學(xué)習(xí)及人工智能的發(fā)展，近年來計(jì)算思維在醫(yī)學(xué)教育中受到越來越多的關(guān)注和重視。將計(jì)算思維通過程序設(shè)計(jì)課程引入到醫(yī)學(xué)院校的計(jì)算機(jī)教學(xué)過程中，通過基于問題學(xué)習(xí)模式（Problem-Based Learning， PBL） 及翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，進(jìn)一步培養(yǎng)和提高醫(yī)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

【關(guān)鍵詞】程序設(shè)計(jì)課程 ?計(jì)算思維 ?醫(yī)學(xué)生

【中圖分類號(hào)】G44 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2020）17-0239-01

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程與程序設(shè)計(jì)課程是醫(yī)學(xué)院校培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生計(jì)算思維的重要課程，尤其是程序設(shè)計(jì)課程，通過具體的程序設(shè)計(jì)項(xiàng)目，使得學(xué)生的計(jì)算思維得以培養(yǎng)和鍛煉。文中一方面通過翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式，加深醫(yī)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解;另一方面通過PBL的教學(xué)模式，鍛煉醫(yī)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的能力，在解決問題過程中使其計(jì)算思維能力得到鍛煉和提高。

一、計(jì)算思維概述

2006年，計(jì)算思維（Computational Thinking）由卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真教授第一次給出了正式的定義[1]，即是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為;計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象和自動(dòng)化，其體系包括“計(jì)算、抽象、自動(dòng)化、設(shè)計(jì)、通信、協(xié)作、記憶和評(píng)估”。2017年，周以真教授對(duì)于計(jì)算思維又給出一個(gè)更容易理解的定義[2]，即是計(jì)算思維是指在制定問題和設(shè)計(jì)其解決方案時(shí)所涉及的思維過程，目的是為了使“計(jì)算機(jī)”——人或機(jī)器可以有效地執(zhí)行。計(jì)算思維概念的進(jìn)一步清晰，為廣大科研人員和教育工作者指明了方向，可以在教學(xué)實(shí)踐中通過多種教學(xué)形式、教學(xué)模式及教學(xué)方法的結(jié)合，提高醫(yī)學(xué)生的計(jì)算思維，培養(yǎng)出具有較高計(jì)算思維素質(zhì)的醫(yī)學(xué)生。計(jì)算思維的核心一個(gè)是抽象，另一個(gè)是自動(dòng)化，求解問題是如何從復(fù)雜的表象中提取本質(zhì)，轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問題或計(jì)算問題，在此基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)或計(jì)算模型、設(shè)計(jì)算法和編程實(shí)現(xiàn)。

二、教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)

1.PBL教學(xué)設(shè)置

程序課程中PBL具體的設(shè)計(jì)流程是：首先，根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)問題;然后，進(jìn)行分組，組織學(xué)生進(jìn)行分工合作及討論;然后，教師借助學(xué)校的愛課平臺(tái)、藍(lán)墨云班課、雨課堂、QQ等各種教學(xué)資源啟發(fā)學(xué)生去解決問題;最后，學(xué)生進(jìn)行成果匯報(bào)，教師給予評(píng)價(jià)、總結(jié)[3]。過去的教學(xué)中我們主要開展的是知識(shí)性、操作性的教學(xué)活動(dòng)，這樣學(xué)生只能學(xué)一點(diǎn)掌握一點(diǎn)。PBL教學(xué)設(shè)置的基本思想是“以問題為中心，以學(xué)生為主力，以教師為引導(dǎo)”?；诖丝梢耘囵B(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)怎么用計(jì)算機(jī)的方法和手段解決問題，學(xué)了一點(diǎn)就能解決一類相關(guān)相似的問題，提高了抽象思維能力。在程序設(shè)計(jì)課程中，我們采用小組合作的形式進(jìn)行小組討論，組內(nèi)互助，小組匯報(bào)的形式完成教學(xué)任務(wù)。培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算思維力，同時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)了自主學(xué)習(xí)的能力。

2.翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)

在教學(xué)過程中，我們采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，把計(jì)算機(jī)程序課程的基本知識(shí)放在課堂之外，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)，查閱資料拓展知識(shí)面。在上課時(shí)，先用一個(gè)學(xué)時(shí)為學(xué)生講述什么是計(jì)算思維，怎樣將計(jì)算思維與具體問題相結(jié)合。剩下的課程留在大家上機(jī)實(shí)踐，在實(shí)踐中進(jìn)一步培養(yǎng)計(jì)算思維能力。例如，在VB程序設(shè)計(jì)課程中，我們要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)病案信息采集的應(yīng)用程序，界面如下：

首先需要學(xué)生線下（課下）進(jìn)行編程基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，如單選按鈕、多選按鈕及文本框的使用。其次根據(jù)應(yīng)用程序要求，考慮需要采集的病案信息，如病人的病歷號(hào)、姓名、性別，病人的病史及病歷的錄入等。通過具體的編程實(shí)踐，將計(jì)算機(jī)知識(shí)和具體問題相結(jié)合，編程實(shí)現(xiàn)本程序。最后在線上（課上）通過這個(gè)程序設(shè)計(jì)題目引導(dǎo)學(xué)生思考，如何編寫程序讓計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)我們的要求。需要注意的是，教師應(yīng)重在引導(dǎo)學(xué)生，幫助學(xué)生構(gòu)造一個(gè)解決問題的科學(xué)體系，而非講解如何編程。

通過翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，既可充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主體的作用，又可以進(jìn)行更高級(jí)別的學(xué)習(xí)，保證課程的教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，鍛煉高級(jí)別學(xué)習(xí)能力。此種教學(xué)模式可以改善傳統(tǒng)教學(xué)模式在教學(xué)方法單一的不足，采用更多的課堂組織形式如實(shí)驗(yàn)教學(xué)、小組討論、分組匯報(bào)等，提高了學(xué)生的積極性，提高他們的計(jì)算思維能力，同時(shí)增強(qiáng)了醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)程序語(yǔ)言的信心。

三、 教學(xué)思考及總結(jié)

信息時(shí)代，掌握基本的計(jì)算思維能力是每位醫(yī)學(xué)生的必備技能。作為計(jì)算思維培養(yǎng)的主體，醫(yī)學(xué)生自身要重視該項(xiàng)能力的培養(yǎng)，積極配合教學(xué)活動(dòng)，在教師的帶領(lǐng)下努力培養(yǎng)自身的計(jì)算思維能力?；谟?jì)算思維的教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，使得醫(yī)學(xué)生在程序課程的具體實(shí)踐中通過完成相應(yīng)的任務(wù)，把計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)思想與醫(yī)學(xué)問題有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)和訓(xùn)練了醫(yī)學(xué)生計(jì)算思維能力，讓學(xué)生掌握了計(jì)算思維的思想，提高了運(yùn)用計(jì)算思維能力解決醫(yī)學(xué)問題的能力。

參考文獻(xiàn)：

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