基于计算机与信息技术基础课程培养医学生计算思维能力

森干+石永芳

摘要：计算思维在医学领域具有重要的作用，计算机与信息技术基础课程是培养医学生计算思维的主要课程，因此，该文提出将计算思维引入到医学院校的计算机与信息技术基础课程中，通过项目驱动式教学模式及案例和对比教学方法，训练和提高医学生的计算思维能力及逻辑分析处理能力。

关键词：计算机与信息技术；基础计算；思维；医学生

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）25-0046-02

1 概述

美国卡内基·梅隆大学周以真教授[1]为计算思维作出了准确的定义：计算思维（Computational Thinking）是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为；计算思维的本质是抽象和自动化，其体系包括“计算、抽象、自动化、设计、通信、协作、记忆和评估”。计算思维、实证思维与逻辑思维是人类在认识世界、改造世界过程中表现出的三种基本思维特征。而计算机与信息技术基础课程是培养医学生计算机能力及计算思维能力的重要课程，在讲授过程中注重和深化计算思维，教授学生更侧重利用计算机解决问题时的思路及过程，使学生掌握计算思维的思想和方法，使其有助于学生对医药卫生领域的一些问题的分析和解决，成为兼具医学与现代化信息技术的复合型人才。

2 项目驱动式教学模式

以计算思维和逻辑思维为导向，运用项目驱动式教学模式，通过项目的分析与实现过程，强化医学生对计算、抽象及自动化等计算思维本质要素的理解，提高利用计算思维和逻辑算法科学分析及解决问题的能力，从而达到锻炼学生通过计算机信息技术处理医药领域及临床信息的目的，同时也增强了理论结合实践，改善动手实践少的教学不足，拓宽课程的深度和内容。驱动式教学模式是基于计算模型的方式构建计算机处理信息的模式，以面向问题分析、算法设计、软件实现的方式组织知识，通过循序渐进引导实践，强化动手能力，培养学生在形成用计算思维方式处理问题的能力中少走弯路。这种模式能更好发挥学生的主动性及创新性，养成良好的计算思维和计算科学分析解决问题的能力。

3教学方法

在计算机与信息技术基础课程的教学过程中，采用案例教学法和对比教学法相结合的教学方法，并在医学信息问题求解过程中涉及计算、程序、算法、迭代和推理等计算思维的核心概念，使得在计算机与信息技术基础知识讲授的基础上，增加医学信息分析与处理的教学内容，强化医学生对可计算性的医学问题的理解和处理的能力。

3.1案例教学法

案例教学法是从问题入手，启发学生思考、分析案例，引导学生在案例解决中构造算法，进而掌握相关的概念、函数、功能及应用，真正达到教学目的[1]。本课程通过案例将医学应用问题转化为计算机可以处理的小过程展示给学生，培养学生利用计算机技术分析并解决实际问题的能力，锻炼学生计算思维的能力。以案例驱动为中心的教学模式可分为如下步骤。

1） 引入案例：通过引入医学案例来开展教学，梳理出解决案例的知识点，引导学生找到解决问题的根本。

2） 构建算法模型：分析案例，提取关键因素及相互的关系，构建相应的算法与计算模型。

3） 软件（函数）实现：把求解问题的过程转为计算机能处理的“输入”→ “计算”→“输出”的过程，同时，规划好存放数据的存储结构[2]，建立各变量及函数之间的关系。

案例 ：某制药厂生产Ⅰ、Ⅱ两种抗生素药品，都需要在A、B两种不同的设备上加工。表1各药品在各台设备上所需要的台时数及可得的利润。已知设备A、B的有效台时数是120和80。求如何安排生产计划可使的利润最大化。

通过定义决策变量、目标函数及明确约束条件，形成制药厂问题完整的线性优化模型算法的如下：

MaX Z = 240X1+300X2

s.t 2X1+2X2≤120

X1+2X2≤80

X1≥0，X2≥0

用Excel2010的规划求解功能实现及运算结果如下图：

3.3.2 对比教学法

算法是求解问题的重要环节，代表着用信息系统的方法描述解决问题的策略机制，实现了对一定规范的输入，在有限时间内获得所要求的输出的过程，而这一过程是计算思维的一种体现。对于同一问题的求解，可能存在不同的算法设计及软件实现，因此在计算机与信息技术基础课程中，培养学生交流对同一问题的不同算法设计及软件实现，对比算法和软件的确切性、可行性、高效性、健壮性，使学生进行更深入的探索性学习，从而进一步锻炼和增强学生的计算思维，提高创新精神、探索精神及问题求解的能力。

4总结

基于计算思维的教学方法的改进，在医学生的计算机与信息技术基础课程中得到实践，以项目驱动式教学模式为主，把计算机与信息技术基础与医学信息有机相结合，突出医学生计算思维能力和逻辑思维能力的培养和训练，让学生掌握计算思维的思想，从而提高在信息技术环境下，对解决医学信息问题的处理能力。

参考文献：

[1] 周以真.计算思维[J].中国计算机学会通讯，2007，11（3）.

[2] Bundy.Computer Thinking is Pervasive[J].Journal of Scientific and Practical Computer，2007，2（1）.

[3] 森干，李莉.医学信息管理专业案例驱动式C语言程序设计教学方法实践[J].医学信息，2011（9）：5606-5608.

[4] 周怡，蔡永铭，罗漫，等.地方医药院校学生计算思维能力培养教学改革初探[J].计算机教育，2014（19）：9-12.

[5] 李丹.基于计算思维的中医院校《Visual Basic程序设计》课程的教学研究[J].现代计算机，2014（4）：61-63.