基于醫(yī)學(xué)信息工程的大數(shù)據(jù)課程教學(xué)研究

劉明友

【摘要】本課題的研究主要解決醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)大數(shù)據(jù)課程的教學(xué)問題;在分析教學(xué)背景和傳統(tǒng)教學(xué)問題的基礎(chǔ)上，進(jìn)行專業(yè)教學(xué)設(shè)計，目的是讓醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)學(xué)生更加容易理解大數(shù)據(jù)科學(xué)方面的知識，同時加強(qiáng)學(xué)生的醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)分析實踐能力，理論與實踐相結(jié)合，融會貫通。同時，通過本課題的研究，能夠提供本專業(yè)大數(shù)據(jù)課程教學(xué)所需資源，為以后的專業(yè)教學(xué)提供一個完善的教學(xué)體系，也為其他院校醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)開設(shè)大數(shù)據(jù)課程提供參考。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)教學(xué)? 醫(yī)學(xué)信息工程? 教學(xué)改革

【基金項目】貴州省教育廳本科教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革項目“培養(yǎng)實用創(chuàng)新型醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)人才‘大數(shù)據(jù)課程內(nèi)容與體系結(jié)構(gòu)研究”（項目編號：2018520059）。

【中圖分類號】G642;R-4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）50-0030-02

引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，各種各樣的數(shù)據(jù)應(yīng)運而生，大數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析等的總稱。大數(shù)據(jù)特點明顯：數(shù)據(jù)量龐大、數(shù)據(jù)產(chǎn)生迅速、數(shù)據(jù)格式多種多樣、數(shù)據(jù)價值密度較低、所有數(shù)據(jù)都來源于現(xiàn)實等特點。特別是醫(yī)療健康行業(yè)，隨著醫(yī)院信息化的建設(shè)，包括醫(yī)院信息系統(tǒng)，健康檔案，臨床信息系統(tǒng)，電子病歷，以及各種可穿戴的健康體檢設(shè)備，每天都在產(chǎn)生海量的醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)。

充分挖掘醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)的實際應(yīng)用價值，使其在教育教學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中更好地發(fā)揮作用，這不僅可以提高教育教學(xué)水平，同時還可以提升醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量，為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的健康管理服務(wù)。

而醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)以培養(yǎng)實用創(chuàng)新型醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)分析處理人才為目標(biāo)，本研究擬用先進(jìn)的、科學(xué)的教學(xué)理念，在理論教學(xué)、上機(jī)實踐操作、課后輔導(dǎo)和全方位考核等各個教學(xué)環(huán)節(jié)上實施全方位設(shè)計。

一、大數(shù)據(jù)在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)以前，各個行業(yè)數(shù)據(jù)分析主要集中在抽樣分析，而現(xiàn)在，所有的數(shù)據(jù)都可以用來進(jìn)行分析，而且是全樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析;在醫(yī)療行業(yè)，大數(shù)據(jù)有許許多多的應(yīng)用，早期數(shù)據(jù)分析歷來就是醫(yī)療領(lǐng)域比較關(guān)注的內(nèi)容，在大數(shù)據(jù)概念推出之前，數(shù)據(jù)分析在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)積累了大量的經(jīng)驗;而現(xiàn)在的醫(yī)療數(shù)據(jù)量更大，更多，累計效應(yīng)更明顯。

第一，大數(shù)據(jù)在臨床醫(yī)療中的應(yīng)用。大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)與發(fā)展使得相應(yīng)的技術(shù)在更多的領(lǐng)域當(dāng)中得到了應(yīng)用。在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，人們可以利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)來建設(shè)現(xiàn)代化的醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)，無論是病案信息的管理、實驗室的配置，還是通信和影像系統(tǒng)的建設(shè)，都可以實現(xiàn)現(xiàn)代化的發(fā)展。實踐證明，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用提高了患者對診療服務(wù)的滿意程度，促進(jìn)了現(xiàn)有醫(yī)療衛(wèi)生資源的合理利用。它可以使診療的流程被簡化，剔除了繁瑣的步驟，使醫(yī)患之間的溝通更加有效，患者等候和排隊的時間也大大縮短。除此之外，基于大數(shù)據(jù)對患者信息的分析結(jié)果，醫(yī)務(wù)人員能夠為患者提供更加精準(zhǔn)和高效的服務(wù)。

第二，大數(shù)據(jù)在生物制藥中的應(yīng)用。運用大數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)對信息的高效處理，它可以將常見疾病的種類統(tǒng)計出來，并在這個基礎(chǔ)上得出相應(yīng)藥品的需求情況，然后將相關(guān)的統(tǒng)計信息反饋到相應(yīng)的部門當(dāng)中，實現(xiàn)對醫(yī)藥資源的高效配置和科學(xué)管理。與此同時，在醫(yī)務(wù)人員對患者進(jìn)行診斷治療的過程當(dāng)中，大數(shù)據(jù)還可以將這些信息搜集到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，然后自動化地分析和分類，并與歷史信息進(jìn)行合并、匯集，最后從數(shù)據(jù)庫當(dāng)中對患者疾病的發(fā)展情況進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測的信息可以為醫(yī)務(wù)人員的治療和生物制藥工作的開展提供依據(jù)。

第三，大數(shù)據(jù)在醫(yī)療產(chǎn)品中的應(yīng)用。隨著人們健康保健意識的提升，對各種穿戴類醫(yī)療產(chǎn)品的需求也在增加。在這樣的情況下，各種智能化的醫(yī)療產(chǎn)品被生產(chǎn)了出來，其中比較常見的有穿戴式心率測試儀、血壓健康設(shè)備等。這些智能化的產(chǎn)品只需要被人們穿戴在身體上，就可以運用大數(shù)據(jù)技術(shù)來對身體所產(chǎn)生和發(fā)出的信息進(jìn)行搜集，通過對這些信息的分析可以了解人體當(dāng)前的身體狀況。這些醫(yī)療設(shè)備除了具有高度的智能化之外，還具有及時、準(zhǔn)確的特征，當(dāng)它們發(fā)現(xiàn)人體存在異常，能夠在第一時間作出反饋，為人們提供調(diào)整建議。與此同時，在與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比、發(fā)現(xiàn)信息異常之后，醫(yī)療產(chǎn)品還可以發(fā)出警報，提醒人們及時治療，并為健康治療行為提供信息依據(jù)。

二、大數(shù)據(jù)在醫(yī)療行業(yè)中的應(yīng)用具有十分重要的意義

第一，可以擴(kuò)充優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源的范圍?，F(xiàn)在醫(yī)療領(lǐng)域的好醫(yī)生資源是比較稀缺的，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，將許多優(yōu)秀專家的醫(yī)療經(jīng)驗運用到更廣的區(qū)域，也會在一定程度上提升大量全國上下普通醫(yī)院的診療水平，從而降低大醫(yī)院的診療壓力。

第二，讓醫(yī)生的工作難度降低。我們都知道，醫(yī)生的崗位工作難度和強(qiáng)度都是比較大的，通過采用大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠在一定程度上降低醫(yī)生的工作難度，加快診療時間，提升醫(yī)生的診療效率，從而為患者帶來一個更好的診療體驗。

第三，減少診療成本。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以從多方面使診療的多個環(huán)節(jié)完成診療成本的下降，比如：檢驗成本、用藥成本、康復(fù)成本等，有效減輕患者的醫(yī)療負(fù)擔(dān)。

綜上，大數(shù)據(jù)在醫(yī)療行業(yè)運用越來越廣，所以醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)的大數(shù)據(jù)教學(xué)是十分必要且十分重要的。

三、教學(xué)方案

傳統(tǒng)的教學(xué)模式重在教師對學(xué)生單向輸出，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前教學(xué)需求，教學(xué)效率也非常低下，需要一個新型的教學(xué)模式來對傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行改革，這就是我們教學(xué)改革的目的。具體方案如下：

1.鍛煉學(xué)生的動手能力，加強(qiáng)實踐教育。對于醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)的學(xué)生來說，他們在以后的工作中將會進(jìn)行各種醫(yī)療海量數(shù)據(jù)分析實踐，且大數(shù)據(jù)課程與醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)教學(xué)都是專業(yè)性、實踐性較強(qiáng)的教學(xué)活動。有鑒于此特點，在教學(xué)過程中要增加實踐學(xué)習(xí)的課時數(shù)，引導(dǎo)學(xué)生在實踐當(dāng)中學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)的理論，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)與醫(yī)學(xué)的有效結(jié)合。理論知識是實踐活動的基礎(chǔ)，在課程教學(xué)初期，教師要從理論知識出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)的相關(guān)內(nèi)容，并在這個過程當(dāng)中結(jié)合實際醫(yī)學(xué)案例來了解大數(shù)據(jù)技術(shù)的實際應(yīng)用意義，并在這個基礎(chǔ)上鞏固專業(yè)技能。在完成理論學(xué)習(xí)之后，在后期的教學(xué)中要以實踐為主。這需要教師能夠運用多樣化的方法，為學(xué)生提供有效的學(xué)習(xí)場地。在實踐當(dāng)中，教師可以以問題引導(dǎo)促進(jìn)實踐課程的動態(tài)生成，鼓勵學(xué)生通過實驗的方法來獲得真知。同時，還可以運用討論式教學(xué)，為學(xué)生創(chuàng)造開放式的學(xué)習(xí)環(huán)境，在實驗室、機(jī)房等教學(xué)環(huán)境中開展多樣化的教學(xué)活動。為了完成教學(xué)目標(biāo)，學(xué)校還要為學(xué)生配備完善的教學(xué)設(shè)備，使學(xué)生能夠運用多種工具來完成實踐學(xué)習(xí)。在大數(shù)據(jù)知識學(xué)習(xí)的過程中，模擬軟件的有效運用對于教學(xué)效果的提升具有重要意義，這需要學(xué)校積極引進(jìn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，購進(jìn)與學(xué)生專業(yè)相符的模擬教學(xué)軟件，為學(xué)生實踐活動的開展創(chuàng)造條件。

2.研究新的教學(xué)方法，研究新的教學(xué)體系。大數(shù)據(jù)課程當(dāng)中包含了豐富的內(nèi)容，在授課的過程中教師可以運用模塊區(qū)分的方法，這可以幫助學(xué)生由淺入深、循序漸進(jìn)地進(jìn)行學(xué)習(xí)和探究。具體來說，這些知識點主要包括數(shù)據(jù)復(fù)制原理，搭建Hadoop，目錄和數(shù)據(jù)節(jié)點，作業(yè)和任務(wù)跟蹤器，Map Reduce編程，Sqoop：在HDFS中加載數(shù)據(jù)，F(xiàn)lume、Scribe面向非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)技術(shù)，采用SQL的Pig，用Hive實現(xiàn)數(shù)據(jù)倉庫，面向Web日志的Scribe、Chukwa，使用Mahout，Zookeeper Avro，實時分析Storm，Rhadoop等，從技術(shù)上了解大數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)信息處理方法。

3.加強(qiáng)條件建設(shè)、完善教學(xué)環(huán)境。大數(shù)據(jù)的發(fā)展速度比較快，學(xué)生的課程也需要與時俱進(jìn)、不斷更新，這樣才能使他們學(xué)習(xí)到最新的技術(shù)。完善的教學(xué)環(huán)境與雄厚的教學(xué)條件是提升教學(xué)效率與教學(xué)效果的重要保障。因此，本課題團(tuán)隊在積極探究新的教學(xué)方法、加強(qiáng)對學(xué)生實踐教育的基礎(chǔ)上還向?qū)W院和學(xué)校申請了教學(xué)條件上的支持，尤其是在資金、人力、技術(shù)方面的支持，以此來構(gòu)建完善的教學(xué)條件，打造理想的教學(xué)環(huán)境，為大數(shù)據(jù)課程教學(xué)提供堅實的硬件支持。

4.改革考核方式，建立多樣性、體現(xiàn)能力的課程考核體系。 僅僅有新穎的教學(xué)方法、教學(xué)體系與先進(jìn)的教學(xué)條件是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要多樣化考核方法。在經(jīng)過實踐調(diào)查之后，本課題組認(rèn)為，大數(shù)據(jù)課程最終的考核體系當(dāng)中除了包括綜合性的理論測試之外，還應(yīng)該包括學(xué)生的實驗探究成績、數(shù)據(jù)分析能力考核結(jié)果、課堂考勤和活動情況。這樣才能將該課程的教學(xué)目標(biāo)更好地體現(xiàn)出來。其中，在進(jìn)行大型主題實驗時教師可以在全面、詳細(xì)了解和掌握本班學(xué)生學(xué)習(xí)情況、學(xué)習(xí)能力、興趣喜好等情況的基礎(chǔ)上，將學(xué)生分為若干個小組（小組人數(shù)不宜過多也不易過少，一般以4至6人為準(zhǔn)），分組進(jìn)行實驗，以此在有效檢驗學(xué)生綜合創(chuàng)新與實踐能力的同時，還能充分鍛煉和提升學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)調(diào)合作能力。

四、總結(jié)

綜上所述，本課題在充分研究大數(shù)據(jù)課程特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)的專業(yè)特點，利用當(dāng)前本部門已經(jīng)具備的成熟資源條件，加以融合創(chuàng)新。研究開發(fā)一套具有推廣價值，具有實踐意義的新型教學(xué)體系，本課題研究為培養(yǎng)實用創(chuàng)新型醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)人才，而對“大數(shù)據(jù)”課程內(nèi)容與體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，進(jìn)行教學(xué)改革。該項目最大的意義在于為醫(yī)學(xué)類高等院校開設(shè)健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)課程探索出一個具有推廣價值的課程內(nèi)容與體系結(jié)構(gòu)。

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