新医科背景下以人工智能为导向的医学院校计算机基础课程体系构建初探

牛秋月 王晓鹏

摘  要  分析新医科的特点，了解新医科建设背景下高等医学教育对计算机技术的需求，针对当前医学院校计算机基础教学存在的问题，构建以培养计算思维能力为核心，以人工智能为导向的计算机基础课程体系。在教学目标和课程内容设置上，紧密结合医学专业的学科特色，培养学生利用计算思维解决医学专业问题的能力。

关键词  新医科；计算机基础；计算思维；人工智能；课程体系；医学院校

中图分类号：G642.3    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2023）13-0057-04

0  引言

随着当前计算机技术的发展，物联网、大数据、人工智能等技术在医疗行业应用日益广泛，如今的医疗体系也发生了翻天覆地的变化，“互联网+医疗”逐渐成为医疗行业发展的中坚力量。2018年4月，在同济大学召开的“一流人才培养研讨会”上，教育部副部长吴岩（时任教育部高等教育司司长）提出了新工科、新医科、新农科、新文科的“四新”建设[1]，他指出新医科将推进医学与其他学科的融会贯通，将物联网、人工智能、大数据等计算机技术应用到医疗行业中[2]。后教育部又全面推行“六卓越一拔尖”计划2.0，将传统的以生物医学科学为主要支撑的医学教育模式，转化为以医学与其他学科交叉融合的医学教育新模式 [3-4]。

新医科的出现，不仅顺应了高等医学教育的发展方向，更响应了“健康中国”的重大战略。新医科要求，未来的医学生不仅要拥有高超的医术，更要能够熟练使用大数据、人工智能、机器人等计算机技术[5-6]。面对时代的发展方向，作为医学院校计算机基础课程的从教者，必须紧跟时代步伐，合理设置课程体系，在计算机基础课程中融会贯通医学知识，怎样才能体现学科知识的交叉融合，为新医科的建设培養更多复合型医学人才。

1  医学院校计算机基础课程教学现状

随着时代变革，国内许多医学院校对计算机基础课程进行了重新定位。部分高校联合公布的以“计算思维”为核心的大学计算机基础课程改革，提出将计算机基础课程教学的主导任务转向培养学生的计算思维能力[7]。比如原第四军医大学卢虹冰教授团队[8]针对计算思维能力培养进行了较为深入的研究和实践，并联合空军军医大学、山西医科大学、大连医科大学、山西中医药大学等国内多所医学院校组建CMOOC联盟，共同组建计算机基础课程教学平台，对新医科背景下计算机基础教学有很好的借鉴意义。然而调查发现，目前在国内很多医学院校中，计算机基础课程依然不受重视，有些学校在修改医学生培养计划时，逐渐缩短计算机课程学时，甚至取消不开。还有部分医学院校在计算机课程中，依然停留在常用办公软件的教学，这些问题都与当前新医科背景下医学人才培养目标相违背。经分析，当前计算机基础课程教学中存在如下几个问题。

1.1  计算机基础课程教学内容深度不够

经调查发现，在国内多数医学院校中计算机属于通识教育范畴，除计算机专业之外的学生都必须学习大学计算机这门公共基础课。但每个学校的学时安排和教学深度却参差不齐，有的高校每周只安排2个学时的课程，理论讲授课主要由教师讲解计算机的基础理论，而实践操作课主要安排学生练习常用软件的使用，这种教学模式体现不出对学生计算思维能力的培养，教学内容单一，缺乏与医学专业的融合[9]。

1.2  学时少与教学内容多、深度要求高的实际情况相矛盾

新医科建设要求医学专业学生不仅要学习计算机基础知识，更要把当前应用较广泛的大数据、云计算、人工智能等渗入进去。但是，鉴于医学专业特点，培养计划中医学课程较多，而总学时有限，因此多数医学院校就对计算机基础课程的学时做缩减[10]。比如笔者所在学校目前计算机基础课学时仅有36学时，考虑到学生基础薄弱，目前主要教授计算机基础知识和常用软件操作，学生在有限学时内无法深度学习与计算机相关的人工智能技术。

1.3  教学内容与专业脱节

目前很多医学院校的计算机基础课程往往由学校的网络中心或计算机相关学院承担教学任务，教学大纲制定完成后对所有非计算机专业开设，大部分专业教学内容及案例基本相仿，与医学相关专业融合不足。

2  以人工智能为导向的计算机基础课程体系构建思路

要想培养出的医学生具有较好的信息素养，构建合理有效的课程体系是行之有效的方法。本文拟构建以“人工智能”为导向，以“计算思维”为核心的课程体系，突出医学应用特色，面对不同专业进行分类指导。在培养目标和教学内容设置上，紧密结合医学专业特点，从教会学生简单使用计算机过渡到使其理解计算机，再过渡到使其用计算思维能力去解决医学专业问题。

2.1  以培养计算思维为核心，重构课程体系

培养医学生的计算思维能力是一项长期而系统的工程，绝不能一蹴而就，需要结合医学专业的特点和教育部对新医科人才的培养要求，构建行之有效的计算机基础课程体系。依据教指委发布的高校计算机基础课程教学要求，结合本校医学专业特点，构建“1+1+X”的课程体系，其中包括1门通识课程，即大一上学期开设的计算思维导论，该课程主要使学生认识到计算思维能力的重要性；1门程序设计性课程，即Python程序设计，一般在大二上学期开设，该课程主要培养学生利用计算思维解决具体问题的能力；X门拓展课程，主要是根据专业特色而开设的交叉融合课程，比如医学人工智能医学图像处理医学数据分析等课程，这些课程能够提升学生的计算思维能力。

2.2  开展具有医学特色的教学内容、教学资源建设

要想突出计算思维能力的培养，除了构建合理的课程体系外，还必须对课程原有的教学内容、配套教材及其他课程资源进行凝练更新。在保持知识教育连贯性的同时，缩减计算机基础理论知识点，增加能体现计算思维的知识模块，特别是和医学问题相关的一些理论和方法。在设置问题案例时多与医学领域应用较多的层面结合，拓宽学生视野，培养学生利用计算思维解决医学专业问题的能力。

2.3  结合不同专业要求，进行分类指导

医学相关专业有很多，不同专业应用计算机的方向、侧重点都有所差异，本研究计划以临床医学和医学检验两个专业作为试点，将计算机基础课程的教学与学生的专业特点相结合，了解每个专业的学生学习计算机的需求，进而实现分类指导。

2.4  探索适合计算思维培养的多元化教学方法

在教学实施的过程中，应以新医科建设的内涵为指引，课堂讲授和实践操作的教学内容要反映新医科建设的要求。在紧扣医学特色的同时，还要与多学科融合交叉。比如在讲授程序设计时能够合理穿插医学人工智能、医学图像处理等内容，使学生认识到计算机技术在解决医学问题时起到的关键作用。此外，学习完程序设计相关内容时，还可让学生自己设计一个简单的医院信息管理系统或者挂号系统，促使学生在案例情境中发现问题，加强对其计算思维能力的培养。

3  课程体系构建实施策略

3.1  以人工智能为导向，构建计算机基础课程体系

在新医科背景下，依据教指委对高校计算机基础课程的教学要求，结合学校实际情况，构建以“人工智能”为导向，以“计算思维”为核心的“1+1+X”的课程体系，把计算思维能力的培养划分为计算思维能力塑造、计算思维能力强化、计算思维能力提升三个阶段，课程体系如图1所示。

3.1.1  计算思维能力塑造

计算思维导论是新入校大一新生必修的通识课，主要讲授计算机的基础应用和操作，促使学生了解计算机解决医学专业问题的基本原理和方法，具备简单的问题表达能力，让学生初步认识计算思维的重要性。

3.1.2  计算思维能力强化

强化阶段主要通过程序设计类课程的学习，培养学生利用计算机相关技术解决专业问题的能力。结合医学专业特点，鉴于Python语言简单易学，在医学人工智能、物联网等领域应用广泛，学校程序设计类课程将以Python语言为依托，适当穿插一些医学案例的求解，强化学生利用计算思维解决医学问题的能力。

3.1.3  计算思维能力提升

计算思维能力提升主要通过一些专业交叉融合课程实现，能力提升课程多以限选课形式开设，学生可根据自己专业需求进行选修学习。比如医学人工智能、医学图像处理、医學数据分析等课程，对学生后续临床和科研工作能提供很大帮助。

3.2  优化课程教学内容，强调计算思维能力的培养

教学内容的建设是教学改革能否成功的关键因素，本文以人工智能为导向，在原教学内容的基础上，重新打造了一套新的教学内容体系。在安排通识课程的内容时，要考虑到当前学生中学阶段已经学习过的知识点，应删减已学内容，增添能够反映计算思维的知识点和案例，保障知识的连贯性和延续性。另外所设计的教学内容还要与医学专业特色深度融合，多引入医学相关的案例，重点讲解用计算机解决医学问题的技巧。表1展示出计算机思维导论通识课教学内容安排，课程体系中其他课程不再逐一展示。

3.3  开展以学生为中心的混合模式教学

在教学实施中，遵循以学生为中心的原则，充分利用线上资源，开展混合模式教学。课堂讲授和实践操作的内容应依照新医科对课程建设的要求，结合开设专业特点，体现多学科交叉融合的特点。例如，在学习互联网应用时可引入计算机在医疗健康领域的新应用，如远程诊疗、舌象采集辩证等，使学生认识到计算机技术在医学领域的应用广泛性，进一步强化学生的计算思维。

此外，在教学过程中可充分利用已有的比较成熟的教学资源，比如可鼓励一些计算机基础较差的学生选修中国大学MOOC上的免费课程，缩减与其他学生之间的差距。

3.4  建立多元化考核体系，突出思维与实践能力的评价

以往计算机基础课程的考核评价多使用期末考试评定学生成绩，这种评价方式只能片面地检验学生计算机基础知识的掌握程度。新的课程考核体系要贯穿课程的整个学习过程，从知识的考核向能力的考核转变。比如计算思维导论通识课考核方式暂定为全形成性考核，考核项目主要包括：平时作业、小组讨论、设计任务、阶段测试共四项。其中，平时作业和阶段测试主要考查学生对基础知识的掌握程度；小组讨论则是教师给出某个话题和案例，组织学生展开讨论，能促使学生主动分析问题和利用计算思维解决问题；设计任务则是结合医学各专业特点去设计完成一个项目。

3.5  加强多学科协作，创建具有医学信息素养的课程团队

新医科建设强调多学科交叉融合，而目前承担学校计算机公共基础课程教学工作的教师多为计算机专业背景，对医学常识知之甚少。为了很好地实现计算机技术与医学专业的深度融合，这就要求课程团队成员应多增强与医学相关学科教师的交流沟通，了解医学院系相关专业对计算机知识的需求，有针对性地实现计算机技术与医学实际问题的融合，以满足当今时代对医学智能人才的要求。

3.6  组织学生竞赛，激发学生学习兴趣

新医科建设的最终落脚点是人才培养的质量，除了提升教师的专业素养之外，不能忽视学生这个学习的主体。教师在教学过程可引导学生利用课余时间加入计算机方向的科研团队或兴趣小组，激发学生学习动力和兴趣。

此外计算机学院也可联合医学院系开展一些程序设计竞赛或者是与“互联网+”相关的创新创业大赛等，通过以赛促学方式，提高学生的计算思维和创新实践能力。

4  结束语

在新医科建设背景下，计算机基础课程应结合医学专业培养方案，构建以人工智能为导向的课程体系，注重计算机与医学相关学科的交叉融合。可将计算思维能力的培养划分为塑造、强化、提升三个阶段，构建以计算思维为核心的“1+1+X”的课程体系。并结合医学专业特色，优化课程教学内容，采用多种教学方法开展以学生为中心的混合模式教学，实施过程性考核，摸索培养智能创新型医科人才之路，以满足新时代对医学人才的需求。

5  参考文献

[1] 郝兴伟，张强.智能时代计算机通识教育的改革探索[J].中国大学教学，2019（Z1）：72-74.

[2] 李立国，赵阔.从学科交叉到交叉学科：“四新”建设的知识逻辑与实践路径[J].厦门大学学报（哲学社会科学版），2022（3）：107-116.

[3] 顾丹丹，钮晓音，郭晓奎，等.“新医科”内涵建设及实施路径的思考[J].中国高等医学教育，2018（8）：17-18.

[4] 吴运兵，张莹，朱丹红，等.“双一流”建设下课程体系建设与教学改革探索：以计算机公共基础课为例[J].中国轻工教育，2019（3）：39-45.

[5] 尚丽丽.新医科背景下医学研究生教育的思考[J].医学研究生学报，2018（10）：1078-1081.

[6] 胡珊，练伟，周毅，等.“新医科”时代医学信息技术课程体系变革与思考[J].医学信息学杂志，2020（7）：88-91.

[7] 吴宁，崔舒宁.以计算思维能力培养为核心的大学计算机基础课程教学内容改革研究[J].计算机教育，2012（7）：107-110.

[8] 常小红，卢虹冰，廖琪梅，等.医学院校大学计算机课程教学改革探索[J].中国教育技术装备，2017（2）：98-100.

[9] 魏爽.人工智能背景下以培养计算思维为目标的计算机基础教学模式研究[J].科技创新导报，2019（23）：225-226.

[10] 夏金存.基于计算思维的地方医学院校计算机基础课 程改革[J].医学信息学杂志，2020（6）：90-93.