大数据时代下的医学院校数学建模课程教学改革

王芳　肖雪梅

摘 要 为了适应大数据时代下医学院校培养学生数学应用能力的目标，基于多种教学模式并行、分段实施的教学理论，提出了针对医学院校学生的寻源式、身临其境式、以就业为导向的教学模式，从而达到激发学生的学习兴趣、培养学生敏锐洞察力和提高学生动手操作能力的目标。

关键词 大数据 医学院校 数学建模 教学模式

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.12.058

Mathematical Modeling Course Teaching Reform

of Medical College in Big data Era

WANG Fang， XIAO Xuemei

（Department of Medical Information Engineering， Zunyi Medical University， Zunyi， Guizhou 563003）

Abstract In order to adapt to the objective of developing medical students' application ability in the era of big data， in view of the medical college students， the teaching modes of finding source type， immersed experience type and career-oriented type are advanced based on the teaching theory that multiple modes in parallel and implemented in phases， to achieve the goal that exciting interest， cultivating keen insight and enhancing operation ability.

Key words big data； Medical College； mathematical modeling； teaching mode

0 引言

什么是大数据？多大的数据量可以称为大数据？不同的时代有着不同的答案。①21世纪是信息时代，由众多渠道搜集而来大数据的存在形式往往具有多元性和实时性，可以说大数据时代就是对信息进行挖掘的时代。在医疗信息化广泛深入的背景下，大量的医疗数据在医院无时不刻均在产生。为了应对大数据的挑战，达到实现未来的医疗云计算模式，区域医疗信息化追求的“信息互通、资源共享”的目标，作为医院人才输入发源地的医学类高校，如何认清所面临的挑战，寻找解救方案，突破人才培养的瓶颈，是其面临的主要问题。

随着数学在医学研究中的广泛应用，大量的医疗数据以及纷繁错杂的生命系统和生命现象，均需要借助计算机在数值分析与图像处理上所具有的强大功能，并通过数学模型的合理建立，从而方便了研究人员对存在潜在价值的数据的挖掘，从而探讨其内在的关系与变化规律。②因此，医学院校中数学建模课程的开设已成为必然趋势。但由于医学院校本身所具备的面向社会输入医学类人才的特质，使得数学建模课程的教学在实施过程中往往存在诸多挑战，例如学生上课积极性不高等，然而其原因主要在于数学类课程仅是医科学生的一门基础课，并不能引起学生的重视，并且医学院校中数学教师人数相对较少，师资力量的短缺导致教学方式和方法的单一，另外医学院校学生知识结构存在理工科短板的现象③也导致了学生对数学类课程的抗拒。

因此，传统的教学模式在大数据时代背景下已然不能吸引医学院校学生学习数学的兴趣，已经无法适应医学院校对学生数学应用能力的培养目标。

1 教学模式的改变

长期以来，我校的教学体系中在对医学信息学人才的培养上，缺乏一门将高等数学与医学问题有机结合在一起的课程，使大部分医科学生普遍认为数学类课程枯燥乏味、抽象难懂、应用性较低。针对该问题，我校在2014年将“数学建模”课程进行了推广，并于2015年将此门课程设置为信息计算与科学专业学生的专业课，以全国大学生数学建模竞赛作为实践的平台，逐步对本校数学建模课程的教学模式和教学方法进行了系统的教学改革，并提出了符合医学院校学生的三大教学模式。

1.1 寻源式的教学模式

在数学课程的教学过程中，学生均会有这样的想法——数学是什么？答案不外乎“数学=逻辑”，而老师有时也会把数学的教学演变成一种空洞的解题训练，一堆了无生趣的符号与公式，而忽视了数学本身的立体之美，使学生失去用数学的观点观察现实，构造数学模型，学习数学的语言、图表、符号表示以及进行数学交流的能力。为此，我们在数学建模课程的教学中提出了寻源式的教学模式，从中探寻数学的文化背景。为此，任课教师在备课时要注重查阅相关理论所涉及的科学家的故事以及科学家发现理论的背景，教学中以图片或影视资料展现该理论发现的过程。这种寻源式教学模式不仅可以吸引学生的注意力，而且可以提高学生的学习兴趣。该教学模式在教学过程中采用了局部实施的方式，例如博弈模型④这一章内容，我们采用了播放影片《美丽心灵》的模式，让学生了解数学家纳什提出博弈论的整个过程，从而达到了吸引学生兴趣、开拓学生视野的目的。

1.2 身临其境式的教学模式

数学类课程本身所具有的特点决定了教材的共性：数学的定义、定理和证明是构成教材的主要部分，导致大部分学生对此类课程望而生畏，从而使得在教学环节中只有教师作为参与者，学生反而敬而远之。这就需要教师学会去引导学生，让学生克服对数学的畏惧心理，主动参与到教学环节中来。为解决该问题，并能有效避免数学类课程的枯燥性，在结合以问题为导向的教学方法的基础上，相应提出了身临其境的教学模式。该模式中学生的“学”与教师的“教”的角色进行了互换，让学生作为主要参与人去发现问题，教师作为协助者与学生共同解决问题，实现了“发现问题—思考问题—解决问题”的思维路径。教学过程中教师提前给学生布置任务，要求学生利用网络、图书馆或现实生活等资源搜集已知模型的相关资料，包括历史背景、相关数据、新闻报道等，培养学生从问题背景中利用关键词法发现解决问题的思路，并以文字、图片等形式展示。例如在交通流与道路通行能力模型的讲解中，先让学生在十字路口观察绿灯、红灯的时长以及车流量大小，得出决定道路通行能力的关键因素，并陈述问题的背景，引导学生找出背景中的关键字，如交通流：引导学生思考什么是交通流，从而引出交通流的概念——汽车在道路上连续行驶形成的车流，继而思考是什么样的汽车——标准长度的小型汽车，从而引出标准的长度应为多少等问题，让学生以问题的决策者的角度身临其境地发现问题、思考问题、解决问题，最终找到问题的解决方案，从而培养学生敏锐的洞察力以及动手操作能力。endprint

1.3 以就业为导向⑤的教学模式

医学院校学生在学习中更侧重理论知识的实用性，因此此类学生经常会有这样的想法：医学生为什么要学数学？感觉数学类课程的开设类似于纸上谈兵，无可施展之处。这就要求教师在讲授过程中要让学生清楚了解到数学本身的魅力所在，其广泛的应用性和无处不在。教师要注重收集数学相关理论在医学上的实际应用案例，让学生体会数学与医学的紧密结合，从而提高医学院校学生的数学应用能力，能够在今后的工作中学以致用，并产生相应的学习兴趣。比如微分方程在传染病的传播与预防、药物在体内的扩散与排除、肿瘤的化疗上的应用，统计回归的知识可以用来建立酶促反应模型、冠心病与年龄模型等。以就业为导向的教学模式，将数学与就业建立联系，教学过程中辅以实际案例，极大地激发了学生内在的学习动力。

2 三种教学模式的实施

数学建模课程的教学过程中三种教学模式在不同时段有不同的侧重方向。

第一阶段采用44学时的“数学建模”专业课程教学。设置的建模问题以贴近生活的案例为主，采用常见易懂的建模方法加以讲解，采用寻源式和身临其境式的教学模式的有机结合进行教学。

第二阶段采用10学时的“大学数学试验”的实验课程教学。主要培养学生利用数学软件解决实际问题的能力以及巩固学生的编程能力，侧重以就业为导向的教学模式的教学。

第三阶段采用暑期数学建模的集中培训方式。此阶段主要面向即将参加全国大学生数学建模竞赛的学生，培训时长为15～20天。集中培训过程中，指导教师以不同学科的视角，剖析部分经典案例和讲解常用的建模方法，以3人为一小组，主要采用教师主持、小组汇报、课堂讨论、教师点评的方式进行，并在教学中侧重身临其境式的教学模式的应用。

教学过程中三种模式的有效结合，不仅提高了我校学生对数学建模课程的兴趣以及数学的应用能力，而且在全国大学生数学建模竞赛中也取得了较为满意的结果。

3 结束语

当今世界医学水平的飞速发展以及新的科技手段的不断涌现，使得现有及未来的医学工作者每天都将面临新的挑战、新的问题。因此，对当代医学院校大学生的洞察力、想象力和创造力的培养，使其在现实生活中能够运用所学的知识与数学的思维模式来分析和解决实际问题，从而促进医学水平的提高，是当前医学院校的教育教学改革的目的之一。以数学建模课程为依托，进行数学的教学改革与试验、培训与竞赛，在培养具有科研能力的应用型人才方面已获得显著的效果。⑥

注释

① Adam Jacobs. The Pathologies of Big Data[J].Communications of the ACM，2009.52（8）.

② 全吉淑，柳明洙，张学武.医学本科生生物化学双语教学初探[J].延边大学医学学报，2010.33（4）：305-306.

③ 马翠，罗明奎，罗万春.医学院校数学建模教学的探索与实践[J].数理医药学杂志，2014.27（2）：249-250.

④ 姜启源，谢金星，叶俊.数学模型[M].北京：高等教育出版社，2015：373-410.

⑤ 王永宏，张丽萍，于辉.高校应用型人才以就业为导向培养模式论[J].佳木斯大学社会科学学报，2013.31（4）：138-140.

⑥ 杨启帆，谈之奕.通过数学建模教学培养创新人才——浙江大学数学建模方法与实践教学取得明显人才培养效益[J].中国高教研究，2011（12）：83-85.endprint