以計算思維培養(yǎng)為導(dǎo)向的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫課程混合教學(xué)模式探索

黃旭 林加論

DOI：10.16644/j.cnki.cn33-1094/tp.2021.11.031

摘? 要： 根據(jù)教育部制定的培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力教學(xué)要求，結(jié)合醫(yī)學(xué)院校中數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)現(xiàn)狀分析，提出以計算思維培養(yǎng)為導(dǎo)向的線上/線下混合教學(xué)改革策略，通過重組教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，在課程教學(xué)中進(jìn)行實踐應(yīng)用。實施效果證明，采用新的混合教學(xué)模式可以達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，培養(yǎng)學(xué)生計算思維方法的教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞： 計算思維; 線上/線下; 混合教學(xué)模式; 數(shù)據(jù)庫課程; 醫(yī)學(xué)院校

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2021）11-111-03

Exploration of the blended teaching mode for medical database course

with the guidance of computational thinking

Huang Xu， Lin Jialun

（Hainan Medical University， College of Biomedical Information and Engineering， Haikou， Hainan 571199， China）

Abstract： According to the teaching requirements of cultivating students' computational thinking ability formulated by the Ministry of Education， combined with the analysis of the current situation of database course teaching in medical universities， this paper puts forward the online and offline blended teaching reform strategy guided by the cultivation of computational thinking， which has been practically applying in the course teaching by reorganizing the teaching content， optimizing the teaching design. The practice results show that the new blended teaching mode can achieve the teaching objectives of improving students' learning initiative and cultivating their computational thinking.

Key words： computational thinking; online and offline; blended teaching mode; database course; medical colleges

0 引言

計算思維指運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動，由周以真教授于2006年3月首次提出。隨著人工智能時代的到來，計算思維已成為除了“讀、寫、算”能力之外，人們必須具備的一種思維能力[1]，因此，教育部高等學(xué)校大學(xué)計算機課程教學(xué)指導(dǎo)委員會于2016年提出“計算思維能力的培養(yǎng)要成為今后大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)的新常態(tài)”[2]。

高等醫(yī)學(xué)院校計算機基礎(chǔ)課程是面向非計算機專業(yè)學(xué)生提供計算機知識以及能力、素養(yǎng)方面教育的公共基礎(chǔ)課程。海南醫(yī)學(xué)院在培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力的教學(xué)思想指導(dǎo)下，結(jié)合醫(yī)學(xué)專業(yè)人才需求，構(gòu)建了“寬、專、融”三層次的醫(yī)學(xué)計算機基礎(chǔ)課程體系，體系中包含了若干門課程，其中“數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用”屬于專業(yè)型課程（位于課程體系中的第二個層次），課程目標(biāo)是在第一層次“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”課程培養(yǎng)學(xué)生計算思維意識的基礎(chǔ)上，進(jìn)而培養(yǎng)計算思維方法。

1 數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫公共基礎(chǔ)課程教學(xué)，往往先由教師進(jìn)行知識點講解及典型操作演示，再讓學(xué)生上機練習(xí)。學(xué)生上機過程中，教師隨堂解答學(xué)生在操作中遇到的問題。這種方式存在以下幾個方面的問題。

⑴ 學(xué)生對思維能力的意識欠缺。傳統(tǒng)的“狹義工具論”教學(xué)理念，其教學(xué)重點落在計算機軟件的操作方法上，這使得學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)計算機就是掌握簡單的軟件操作，缺乏對自身計算思維能力的訓(xùn)練意識。

⑵ 學(xué)生對課程學(xué)習(xí)重要性的認(rèn)識不夠。醫(yī)學(xué)院校中開設(shè)的計算機公共基礎(chǔ)課程，屬于學(xué)生眼中的“副課”，大部分學(xué)生認(rèn)為“課程內(nèi)容與醫(yī)學(xué)專業(yè)關(guān)聯(lián)性不大，學(xué)了之后沒什么用”，難于引起學(xué)生的重視，因此，學(xué)習(xí)中往往抱有“應(yīng)付考試”的心態(tài)，缺乏探索計算機領(lǐng)域科學(xué)的興趣。

⑶ 學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動性。沿襲以教師講解為主的教學(xué)模式，讓學(xué)生長期處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，并由此形成被動學(xué)習(xí)習(xí)慣，表現(xiàn)為學(xué)習(xí)過程中缺乏獨立思考，如離開了老師的輔導(dǎo)就不會學(xué)習(xí)，或者需要老師不斷催促才能學(xué)習(xí)，這種狀態(tài)既增加了教師的教學(xué)壓力，也不利于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提高。

⑷ 學(xué)生個性化學(xué)習(xí)需求無法得到滿足。來自不同地域的學(xué)生，其計算機知識水平和操作技能水平均存在一定的差距，傳統(tǒng)課堂在教學(xué)設(shè)計時，只能顧及中等水平的學(xué)生，忽略“兩頭”的學(xué)生，從而造成基礎(chǔ)差的學(xué)生得不到進(jìn)步，基礎(chǔ)好的學(xué)生得不到提高。

傳統(tǒng)教學(xué)中存在的種種問題最終會導(dǎo)致學(xué)生徹底失去課程學(xué)習(xí)的興趣，課程教學(xué)也就難以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力的目標(biāo)。因此，非常有必要結(jié)合醫(yī)學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)要求和數(shù)據(jù)庫課程特點，開展以計算思維能力培養(yǎng)為核心的課程教學(xué)改革。

2 課程教學(xué)改革策略

2.1 革新教師教學(xué)理念

教師作為課程教學(xué)的設(shè)計者和學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，在教學(xué)過程中起到主導(dǎo)的作用，因此，更新和提升教師的教學(xué)理念是保證課程教學(xué)改革成功的首要因素。首先，教師需要認(rèn)請當(dāng)前醫(yī)學(xué)計算機公共基礎(chǔ)課程教學(xué)的新形勢，學(xué)習(xí)、領(lǐng)悟教育部關(guān)于大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)的新要求，明確數(shù)據(jù)庫課程在醫(yī)學(xué)計算機基礎(chǔ)課程體系中所處的位置和應(yīng)起的作用，拋棄傳統(tǒng)的“狹義工具論”教學(xué)思路，樹立起“以醫(yī)學(xué)生的計算思維能力培養(yǎng)為核心”的教學(xué)理念;其次，需要在教學(xué)中將新的教學(xué)理念傳遞給學(xué)生，逐步做到“教”與“學(xué)”雙方理念的統(tǒng)一。

2.2 重組課程教學(xué)內(nèi)容

醫(yī)學(xué)院校數(shù)據(jù)庫公共基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革，并不是推翻原有的課程教學(xué)內(nèi)容，而是以醫(yī)學(xué)生的計算思維培養(yǎng)為導(dǎo)向，對原有教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重組、更新和提升，減少單純操作技能的基礎(chǔ)內(nèi)容，增加能體現(xiàn)數(shù)據(jù)庫在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用、計算思維方法等深層次的內(nèi)容，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力的教學(xué)目標(biāo)。

⑴ 建立知識單元與計算思維間的映射關(guān)系

計算思維是通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把看似困難的問題重新闡釋成人們已知其解決方案的問題。計算思維方法和數(shù)據(jù)庫課程有許多相似之處，因此，可以通過建立數(shù)據(jù)庫知識單元與計算思維表達(dá)體系間的映射關(guān)系，來實現(xiàn)計算思維從“科學(xué)”層面到數(shù)據(jù)庫課程“教學(xué)”層面的轉(zhuǎn)換[3]。例如：利用計算思維的抽象方法來講解數(shù)據(jù)模型概念。從現(xiàn)實世界中容易理解的具體模型出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生理解抽象的方法，逐步形成計算機中可以處理的數(shù)據(jù)模型。實踐證明，從計算思維的角度來詮釋和講授數(shù)據(jù)庫的處理流程和操作方法，可以很好地訓(xùn)練學(xué)生的計算思維能力。

⑵ 以醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)案例驅(qū)動教學(xué)過程

醫(yī)學(xué)院校的數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)課程教學(xué)，需要結(jié)合醫(yī)學(xué)專業(yè)特點和醫(yī)學(xué)應(yīng)用來開展，只有將課程內(nèi)容與學(xué)生所學(xué)的專業(yè)知識、今后的就業(yè)方向緊密結(jié)合，才能讓學(xué)生更加深刻地認(rèn)識到課程學(xué)習(xí)的重要性，從而開始主動學(xué)習(xí)。具體教學(xué)設(shè)計時，可以把某個典型醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)的開發(fā)案例作為主線，引導(dǎo)或驅(qū)動整個課程教學(xué)過程，在講授具體醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)問題的計算機求解過程中，漸進(jìn)式地引出課程中的各個知識點。實踐證明，在教學(xué)中增加數(shù)據(jù)庫知識與醫(yī)學(xué)專業(yè)知識的橫向聯(lián)系，可以引起學(xué)生極大的學(xué)習(xí)興趣。

2.3 優(yōu)化課程教學(xué)模式

可以充分利用網(wǎng)絡(luò)使用方便、移動設(shè)備普及度高等有利條件，將一部分內(nèi)容的教學(xué)過程移植到網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行，即采用線上/線下混合的教學(xué)模式，以滿足新形勢下的課程教學(xué)要求及學(xué)生學(xué)習(xí)需求。

⑴ 混合教學(xué)模式

線上/線下混合式教學(xué)是一種將傳統(tǒng)課堂面授與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)云端自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的新型綜合教學(xué)模式?；旌辖虒W(xué)模式中的線上部分主要負(fù)責(zé)記憶、理解、事實性和概念性知識的低階學(xué)習(xí);線下部分則重在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造類的高階認(rèn)知訓(xùn)練[4]。

混合教學(xué)一般分成課前、課中、課后三個階段來實施，教師和學(xué)生以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺為紐帶，完成各自不同階段的角色分工，如圖1所示。

⑵ 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

在混合教學(xué)模式的實施過程中，教師需要借助教學(xué)平臺完成資源共享、作業(yè)布置、學(xué)習(xí)分析等工作，學(xué)生也需要通過教學(xué)平臺進(jìn)行資源下載、作業(yè)提交、問題反饋等任務(wù)，因此，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是決定教學(xué)是否可以順利開展的關(guān)鍵因素。確定教學(xué)平臺時，需要綜合考慮教師教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)方面的功能需求，以及平臺運行的穩(wěn)定性、使用經(jīng)費等問題。可以立足于本校已有的教學(xué)平臺（如：Blackboard網(wǎng)絡(luò)課程），也可以選擇校外規(guī)模較大的公共教學(xué)平臺（如：中國大學(xué)MOCC、智慧樹、學(xué)堂在線等），或者選擇體積小巧、使用方便的移動教學(xué)工具（如：雨課堂、課堂派等）。

⑶ 課程教學(xué)方法

“數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用”是一門理論與實踐并重的課程，課程內(nèi)容中既有抽象的理論知識，又有需要動手去做的實踐內(nèi)容，針對不同的教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)該采用不同的教學(xué)方法。對于比較簡單易懂的理論知識，可以直接錄成理論教學(xué)視頻，提供給學(xué)生進(jìn)行線上課前預(yù)習(xí);對于比較抽象難懂的概念（如：數(shù)據(jù)依賴），可以采用面授方式，在線下課堂中進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué);對于基礎(chǔ)實驗操作內(nèi)容（如：創(chuàng)建表操作），可以把完整的操作過程錄成實驗演示視頻，供學(xué)生在需要時觀看;對于較為復(fù)雜的實踐內(nèi)容（如：數(shù)據(jù)庫項目開發(fā)），可以采用項目驅(qū)動教學(xué)法，讓學(xué)生通過課程設(shè)計大作業(yè)來具體實踐;對于學(xué)科發(fā)展方面的新技術(shù)內(nèi)容（如：數(shù)據(jù)挖掘），可以在教學(xué)平臺上提供相關(guān)擴充性資料或資源訪問鏈接地址，鼓勵學(xué)生進(jìn)行探索性學(xué)習(xí)。

2.4 構(gòu)建課程教學(xué)資源

課程教學(xué)資源是實施混合教學(xué)的必備條件，需要提前構(gòu)建。構(gòu)建課程資源時，需要充分考慮不同層次學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求，教學(xué)平臺上除了應(yīng)該提供一些常見的課程資源外，還應(yīng)該提供一些初級的學(xué)習(xí)資源，幫助能力較差的學(xué)生打好基礎(chǔ)，以及具有一定深度的資料或鏈接，讓有能力的學(xué)生在完成本課程內(nèi)容學(xué)習(xí)之余，繼續(xù)進(jìn)行自身知識的擴展和能力的提高。常見的課程資源類型包括：課程教材、演講稿、教學(xué)視頻、演示動畫、操作案例、練習(xí)題庫等，可以結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容及計算思維能力培養(yǎng)的目標(biāo)，從現(xiàn)有的公共網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上選擇或引用[5]，也可以在原有課程資源的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造和升級，例如：從醫(yī)學(xué)應(yīng)用的教學(xué)片段、案例或臨床教學(xué)數(shù)據(jù)中精選出能夠體現(xiàn)計算思維方法和過程的教學(xué)內(nèi)容，重新構(gòu)建和設(shè)計新的教學(xué)片段、案例或資源。

3 結(jié)束語

將計算思維理念及方法引入到課程教學(xué)中來，使得原有的教學(xué)活動上升到計算思維的新高度，以達(dá)到培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的計算思維方法，是新形勢下醫(yī)學(xué)院校數(shù)據(jù)庫公共基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的主要目標(biāo)。

從實施效果來看，采用以計算思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的線上/線下混合教學(xué)策略，可以在一定程度上解決課程教學(xué)中存在的問題，首先，從計算思維的角度詮釋和講授數(shù)據(jù)庫相關(guān)知識，可以更好地訓(xùn)練學(xué)生分析問題和數(shù)據(jù)表達(dá)的思維能力;其次，以典型醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)案例驅(qū)動整個教學(xué)過程，增加數(shù)據(jù)庫應(yīng)用與醫(yī)學(xué)專業(yè)間的橫向聯(lián)系，可以更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性;最后，在線下教學(xué)的基礎(chǔ)上融入線上教學(xué)，可以更好地滿足不同層次學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求。在接下來的課程教學(xué)中，還需要思考如何加強醫(yī)學(xué)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫項目開發(fā)拓展練習(xí)，以及進(jìn)一步拓寬學(xué)生的專業(yè)視野。

參考文獻(xiàn)（References）：

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