医学信息学实验教学三维体系构建

王晓东 王伟 王呼生 吴雅琴

〔摘 要〕医学信息学是涉及多学科知识的学习领域，在日常教学中由于课程的实验教学缺乏科学的实验体系，严重影响到课程的综合教学效果。结合该门课程多年的教学探索与实践，本文介绍了医学信息学实验教学三维体系，从教育对象、培养目标、实验层级详细阐述了针对不同的培养目标在医学信息学实验教学中应采取的实验方法及应完成的实验教学内容，并对相关实验教学内容的建设进行了介绍。

〔关键词〕医学信息学；实验教学；教学体系

〔中图分类号〕G640；R-058 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕1008-0821（2016）06-0124-04

〔Abstract〕Medical informatics is a field of study involve multi-disciplinary，the effect of teaching is seriously affected，this is due to the lack of scientific experiment teaching system in the daily teaching.This paper introduced the three-dimensional system of experimental teaching about medical informatics，combining with years of education exploration and practice，and described the experimental methods and the experimental contents from three aspects，the educational object，the training goal and the experimental level，and described the experimental content.

〔Key words〕medical informatics；experimental teaching；teaching system

医学信息学是一门新兴的交叉学科，最早起源于20世纪50年代，医学信息学属于医学与计算机科学与技术的交叉领域，是以信息学、信息管理和信息技术为依托，研究医学领域中的信息现象和信息规律，用于医学决策和管理的一门交叉学科[1]。随着科学技术的发展，医学信息学的定义及其研究范围不断拓展，其在现代医学发展中起着越来越重要的作用，与此同时，对医学信息学相关专业学生在实践应用及创新方面也提出了更高的要求。

1 医学信息学实验教学体系研究概况

随着我国医药卫生体制改革和卫生信息化建设的发展，对医疗信息的分析处理提出了更高的要求，但由于我国医学信息教育起步晚，在探索和实践中存在许多亟待解决的问题。笔者在全国范围内统计的开设有医学信息学及相关专业的本科教育层次的57所院校中，根据地域选择了其中的13所院校并就其医学信息学课程的开设情况进行了调查，资料显示医学信息学课程的开出率只有53.8%[2]，相比其它计算机类课程的开出率而言并不算高。在开设有医学信息学课程的学校中，经过课程学习的学生其实践应用能力不尽如人意，也不能很好地满足用人单位的实际需求。

为了更深入的了解有关医学信息学实验教学的开展情况，通过对近五年相关文献查阅后发现，有关医学信息学方面的研究，国内研究热点更多着眼于医学信息教育的整体发展，如学科定位、课程建设、人才培养，以及医学信息教育在国内的发展沿革等，专门针对医学信息学实验教学研究的文献非常少，这也从另一个侧面印证了由于医学信息学在相关院校中课程开出率相对较低，因此教师及研究人员对医学信息学课程关注度不够，对医学信息学在现代医学中的重要作用性认识不足。

2 医学信息学实验教学面临的问题

在国内医学信息教育实践中，学科本身就存在研究体系不够完善和成熟，学科建设和理论研究比较薄弱、标准设置滞后、系统规划和人才不足的问题[3]，目前还没有形成明显的学科优势。因此，专业本身的不完善在一定程度上也影响到了医学信息学课程的建设与发展。医学信息学课程内容庞杂，在实验教学过程中，由于缺乏对医学信息学实验教学体系的全面研究，未形成科学的、完整的实验教学体系，使得在实验大纲、实验软件和实验方法等多方面都存在一定的问题，也造成了理论教学与实际应用分离、学生应用水平和创新意识欠缺，这在一定程度上影响了学生实践能力的培养与提高，也是学生面对就业市场考验时的一个软肋。从各院校教学过程中，主要是引进医院应用系统，如医生工作站、护士工作站、药房、门诊等模拟系统供学生实验操作，但由于缺乏完整的实验教学体系，对于学生而言更多的是简单地验证性实验，通过实验练习无法真正地了解这些系统在医院信息化建设及应用中所担负的作用，从课程考核角度而言，也无法考核学生的实际学习水平，同时这种简单的验证性实验也体现不出医学信息学在现代医学发展中的重要作用。因此，探讨医学信息学实验教学体系的构建，无论是提高专业课程教学质量还是提升学生实践应用能力都是有益的尝试。

3 医学信息学实验教学三维体系的构建

3.1 医学信息学实验教学体系构建的基本原则

医学信息学实验教学三维体系的构建，应以培养目标为导向，以教学大纲为指南，以理论教学为主线，以实验教学软件为载体，在总体设计上应把握以下几个原则：

3.1.1 确立医学信息学实验教学在学科中的地位

医学信息学实验教学应当目的明确、大纲严谨、内容完整、学时固定、考核规范，以确立其在学科中必要的、科学的地位。

3.1.2 实践教学与理论教学紧密结合

理论与实践教学是专业教学的两种基本形式，两者是辩证统一的关系[4]。实践教学与理论教学需相辅相成，协调发展。实践教学在专业理论指导下进行，通过实践教学促进学生对理论知识的二次理解，同时检验理论教学成果。

3.1.3 医学信息学课程与本学科其它课程有机结合

医学信息学实验教学内容还涉及该专业其它课程知识，因此在实验教学中要注意与其他相关课程的有机结合，建立课程之间的有效连接，以帮助学生构建完整的知识链条。

3.2 医学信息学实验教学体系构建的主要内容

医学信息学实验教学的三维体系分别包括教育对象、培养目标、实验层级3个维度。三维对应的某一空间则为教学体系某类教学对象的培养目标及实验层级，也即该教学体系的一个具体组成（见图1）。

3.2.1 第一层次教育

教育对象为医学信息学及相关专业高职和医学院校的其他各个专业学生，如临床、护理、卫生等专业，甚至可以是理工类大学的计算机及相关专业学生，培养目标是使学生具有信息学的基本知识和技能。其中，对于本专业高职学生而言，毕业后可以从事医疗卫生各类实用系统的应用操作，基本运行维护；对于其他专业学生，主要为培养学生具备应有的信息化素质，毕业后可以将信息化技术应用于各自专业领域，并具有一定辅助设计开发能力。第一层次教育对象的实验层级以验证性实验为主。

3.2.2 第二层次教育

教育对象是医学信息学及相关专业本科生，培养目标是掌握医学信息学的全面知识和技能，不仅能够进行应用操作，同时具备一定的专业设计开发能力。第二层次教育对象的实验教学除了验证性实验，还需增加设计性实验。

3.2.3 第三层次教育

教育对象是已经在医疗或IT行业工作，希望在医疗信息化领域获得第二学历者，培养目标是专业开发推进，即培养具备“医学”和“计算机科学”双重能力的“桥梁人才”，将来可以推进研制开发，引领医疗卫生信息化的发展，承担CIO职能。这一层次对象的实验教学除了验证性实验与设计性实验，还增加了综合性试验。

3.2.4 第四层次教育

第四层次培养对象是医学信息学硕士或博士研究生。培养目标是使学生学习、掌握本学科前沿理论与专业知识，立足于研究创新，成为该专业某一领域前沿课题理论和方法研究方面的专业人才。

4 医学信息学实验教学的内容建设

根据医学信息学实验教学三维体系的基本构成，结合人才培养、课程建设等进行医学信息学实验教学的内容建设。

4.1 实验课程内容多样

医学信息学涉及内容广泛，包括生物学、医学、计算机科学技术等学科知识。因此，在实验课程设置上必须满足多样化要求。在医学信息学实验教学三维体系中，实验课程设计有验证性试验、设计性试验、综合性试验和研究性试验。

4.1.1 验证性实验课程

验证性实验属于传统性的实验课程，主要是对理论教学中的各种理念和方法，通过对应用系统的操作，加深理解，熟练技能。针对我国目前医院的实际应用状况，在教学过程中选择医院中具有代表性的管理信息系统，如医院信息管理系统、医学影像信息系统等，供学生进行仿真性操作演练，了解系统基本构成、工作流程、基本标准、安全机制等相关问题，并在学习了解的基础上回答教师设计的相关问题。

4.1.2 设计性实验

设计性实验主要是模拟医学软件的研发过程，包括需求调研、需求分析、系统设计、建立数学模型、程序设计、验证检测等，以培养学生独立思考、独立工作的能力；同时培养学生应用医学信息学原理与方法解决医疗卫生行业实际问题的能力。设计性实验课以4～5人的学习小组为单位，采取教师命题或自主命题的方式，小组独立设计小型应用系统，如“病案管理系统”、“护理排班系统”、“单病种电子病历”等。此部分设计性实验在教学过程中很好的串联起了其它专业课程的知识，如数据库原理、程序设计、管理信息系统等多门课程的知识，可以较为全面的考核学生的知识掌握及实践应用能力。

4.1.3 综合性实验

综合性实验是指与相关学科的实验内容相结合，通过两门以上课程的整合，使各个学科之间的知识与应用相结合，创建综合性的管理系统。例如将医院管理学、办公自动化、卫生经济学、医学统计学等实验课程相结合，做出一个“院长经济管理决策支持系统”的设计方案，阐述其设计目标、系统组成、技术路线、技术参数、数据库类型、开发工具、研发过程，在综合性实验中可以不要求学生编写程序具体实现，而重在考查学生的综合解决问题能力。最后，要求学生通过演讲汇报、图文展板公示等方法展示综合设计成果，由教师和同学共同评审、打分，并分享学习、设计经验。

4.1.4 研究性实验

研究性实验是一种开放性实验，它是在导师指导下针对国内外前沿课题进行的研究实验。目的是培养学生的创新性思维以及解决复杂难题的能力。例如目前我国与荷兰阿姆斯特丹自由大学合作进行的“基于语义的抗菌素应用决策支持系统”。

上述4种实验课程针对不同的培养对象，不同的培养目标，按照实验教学体系进行分配和组合，以构建全面、多样的实验课程。

4.2 编撰配套实验教材

医学信息学及相关学科在我国已有20余年历史，各种教材也层出不穷，然而迄今还没有一本出版的配套实验教材，从一个侧面反映了我国该专业实验教学的欠缺或薄弱。

一些院校（如内蒙古医科大学计算机信息学院等）参考“国家级规范教材”《医学信息学》等主流教科书、美国Edward H.Shortliffe，Leslie E.Perreault主编的《Medical Informatics Computer Applications in Health Care》，联合编撰配套实验教材。该教材系列包括《医学信息学实验指导》（教师用书）、《医学信息学实验手册》（学生用书）、实验大纲和实验报告四部分，均有纸质版和电子版。“实验指导”和“实验手册”重点介绍了验证性试验和设计性试验，包括实验内容（详见实验软件部分）、实验方法、软件性能、操作步骤、考核要求，以及实验报告填写规范等。对于综合性试验给予了指导意见、选题范例和考核要求。对于研究性试验只给予总体思路，具体由导师设计。

4.3 研发配套实验教学软件

在配套实验教材的基础上，与软件公司合作，成功研发了配套的实验教学软件，软件包括实验管理、实验系统、创新设计3个部分。

4.3.1 实验管理

包括7个模块，分别是：实验室管理、用户管理、学生管理、数据库管理、成绩管理、系统维护、实验指导说明。

4.3.2 实验系统

包括6个模块，分别是：药品分类系统、医院信息系统（HIS）、实验室信息系统（LIS）、医学图像信息存储于传输系统（PACS）、电子病历（EMR）、系统集成6个实验软件。每个软件都充分考量了国内医院现用的主流产品，经过剪裁、优化、重组后重新研发，使学生易于掌握，并在实验后获得清晰的概念。对于每个软件的操作力求抓住重点、全程仿真。例如医学图像存储于传输系统系统（PACS）就含有接受申请、模拟X线检查（若有联机设备）、调用阅片、输入结果、发送报告等多个环节。学生还可以调用系统存储的200张图像片进行10项图像操作，结合医学影像课程，实现综合性试验。为帮助学生加深理解，其中还设计了医疗仿真场景，例如在“电子病历”实验中设计了医生与患者的就诊对话录音，据此录入病史。在系统集成实验中，设计每6个学生1组，分别扮演挂号收费员、医生、护士、药剂师、检验师、检查医生等不同角色，在不同的工作站协同完成患者住院就医的全部流程，以帮助学生直观了解系统集成的功效。

4.3.3 创新设计

实验教学软件系统提供或提示学生一些简单可用的工具，以供学生按实验大纲要求自主设计小型系统或模块，例如创建“细菌耐药性”分类系统、“病案归档及借阅管理系统”等，培养学生成为信息化的开发者、推动者，而不仅是一个需求提出者或程序编辑员。

4.4 建立开放式实验教学平台

国际医学信息学会（IMIA）教育建议原则包括6个方面的内容，分别以英文Health单词的6个首字母来概括[5]。其中E（Education）指采用多种教育模式来教授必要的理论知识和实践技能。除了传统的课堂授课模式，还可以考虑多种灵活的、远程的和开放的学习方式，可使用互联网实现在线或远程学习，促进师生之间的同步或异步交流以及校际合作等[6]。

医学信息学实验教学三维体系除针对医学信息学相关专业外，还强调对医科院校临床、护理、公共卫生、影像等专业开设该专业课程。为了让有限的教师资源为体量巨大的学生提供更好的教学服务，通过设置开放性的实验教学平台，将实验教材与实验软件通过开放平台面向所有注册该课程的学生，学生可以随时登录，开展实验操作，提交实验报告，同时获得指导老师的后台评分。除此之外，还可以通过区域性教学网，走出围墙，向计算机、信息工程等理工科院校学生、向在职医疗卫生人员开放在线实验教学，并借鉴国外先进的MOOC教育方式，提供网络学历教育。

4.5 开展持续的教师培训

调查结果显示[7]，专业教育和信息素养教育每院教师平均分别为16.7人、10.93人（其中37.80%为兼职）；专业背景以计算机科学与技术专业居多，分别占31.20%、30.49%，而医学信息人员仅占12.39%。该结果说明，医学信息学教育教师数量总体上不足，且由于专业背景所限教师普遍缺乏对医疗卫生专业的深入理解，同时当前医疗卫生信息化建设飞速发展，新的应用日新月异，例如“智慧医疗”、“移动医疗”等，实验软件也将随着医疗卫生信息建设的发展而不断扩充和更新，因此教师培训迫在眉睫，并且教师的培训将呈常态化、持续性的发展趋势。

4.6 精细化的智能服务

实验教学软件注重创建稳定的运行环境和系统自适应功能，一旦安装调试成功，可以实现零维护。若出现故障，可由后期服务公司通过网络进行远程维护。同时，软件设置“一键清”功能，在课堂实验结束关机的同时，除保留实验报告外，其余数据自动清零，数据库恢复初始化状态，从而确保实验软件的稳定性、安全性。

实验软件具备实验管理模块，包括学生登记、实验室分配、计算机与学生ID匹配、实验课安排、实验结果评分、成绩登记、教师适时在线指导、学生实验暂存等系列功能，改变了过去手工劳动的繁琐，提高了教学质量。并且，实验内容设置为可插件式扩展，为将来添加新的实验系统提供技术支持，保证实验软件常新的生存周期。

综上，《中共中央国务院关于深化医疗卫生体制改革的意见》把医疗卫生信息化作为医改的一项重要支撑提上了日程，这是医学信息学及相关专业发展的大好契机[8]。因此，有必要对课程改革进行各种有益的探索与尝试，通过构建合理的课程体系，提高教学质量，逐步形成明显的专业特色。

参考文献

[1]王伟.医学信息学[M].北京：高等教育出版社，2006：14-15.

[2]王呼生，王晓东，吴雅琴.医学信息管理人才培养的研究与实践[M].呼和浩特：内蒙古出版集团北方出版社，2015：52-53.

[3]李后卿，董富国，郭瑞芝.信息链视角下的医学信息学研究的重点及其未来发展方向[J].中华医学图书情报杂志，2015，（1）：1-5.

[4]赵国平.论实践教学与理论教学的关系[J].中国成人教育，2010，（17）：152-158.

[5]Mantas J，Ammenwerth E，Demiris G，et al.Recommendations of the International Medical Informatics Association（IMIA）on Education in Biomedical and Health Informatics.First Revision[J].Methods Inf Med，2010，49（2）：105-120.

[6]龚庆悦，胡孔，法施诚，等.IMIA教育建议对我国生物医学和卫生信息学教育的启示[J].江苏医药，2015，（6）：204-209.

[7]曹高芳.医学信息教育可持续发展研究[M].北京：科学技术文献出版社，2014：70-75.

[8]林加论，陈洛夫，李晓玲.医学信息管理专业人才培养目标和建设思路[J].中华医学图书情报杂志，2013，（22）：27-29，32.