大數(shù)據(jù)背景下醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)本科教學(xué)改革的思考

陳 法，鄢靈君，胡志堅(jiān)，林 征，劉鳳瓊，何保昌

(福建醫(yī)科大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院，福建 福州 350122)

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨，海量的高維度、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)孕育著巨大的價(jià)值，驅(qū)動(dòng)著醫(yī)學(xué)科學(xué)的進(jìn)步[1]。醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)是運(yùn)用概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理及方法，結(jié)合醫(yī)學(xué)實(shí)際，研究數(shù)據(jù)的搜集、整理、分析與推斷的一門學(xué)科，其學(xué)科發(fā)展的方向和趨勢(shì)應(yīng)符合大數(shù)據(jù)時(shí)代的要求。傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)模式主要是課堂講授、習(xí)題講解和計(jì)算機(jī)上機(jī)實(shí)驗(yàn)。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)具有體量大、分析結(jié)構(gòu)多樣性、價(jià)值密度高和增長(zhǎng)速度快等特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式提出了新的挑戰(zhàn)[2]。如何優(yōu)化當(dāng)前的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，提高教學(xué)效果，培養(yǎng)能適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代社會(huì)發(fā)展需要的復(fù)合型高質(zhì)量人才是醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)改革思考的重點(diǎn)。筆者結(jié)合本校醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)本科教學(xué)現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)一些醫(yī)學(xué)院校的寶貴經(jīng)驗(yàn)，反思存在的主要問題，提出以課堂理論教學(xué)、案例引導(dǎo)教學(xué)、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)和線上教學(xué)為一體的混合式教學(xué)模式，為培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的大數(shù)據(jù)分析思維、有效提高學(xué)生處理醫(yī)學(xué)科研數(shù)據(jù)的能力提供參考依據(jù)。

一、大數(shù)據(jù)背景下對(duì)醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)提出的新要求

近年來，隨著我國(guó)5G技術(shù)的快速發(fā)展和醫(yī)療衛(wèi)生信息化建設(shè)的加快推進(jìn)，醫(yī)療健康數(shù)據(jù)的類型和規(guī)模呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)簡(jiǎn)稱為健康大數(shù)據(jù)，是與人類健康相關(guān)的臨床醫(yī)療、公共衛(wèi)生、醫(yī)藥服務(wù)、遺傳學(xué)和組學(xué)等多領(lǐng)域數(shù)據(jù)的匯聚，從內(nèi)容、體量等方面可概括為6大特征，即數(shù)據(jù)的大量性(volume)、類型的多樣性(variety)、處理快速性(velocity)、易變性(variability)、準(zhǔn)確性(veracity)和價(jià)值性(value)[3]。因此，具備更加系統(tǒng)化、規(guī)范化的統(tǒng)計(jì)學(xué)思維，掌握一定的統(tǒng)計(jì)分析能力，從海量數(shù)據(jù)中能快速獲取所需信息、正確評(píng)價(jià)并處理和加工信息，是醫(yī)學(xué)生和臨床醫(yī)務(wù)工作者應(yīng)當(dāng)具備的基本素質(zhì)[4]。

在傳統(tǒng)的樣本數(shù)據(jù)時(shí)代，醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)主要是在抽樣數(shù)據(jù)、局部數(shù)據(jù)以及片面數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)推斷與數(shù)據(jù)分析。而在大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)分析通過數(shù)據(jù)挖掘探索未知事物的內(nèi)在相關(guān)關(guān)系，尋找醫(yī)學(xué)現(xiàn)象背后的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和機(jī)制，而不再重點(diǎn)探索事物間的因果關(guān)系[5]。在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理和方法的教學(xué)基礎(chǔ)上，如何將大數(shù)據(jù)的分析思維滲透在教學(xué)工作中，引導(dǎo)學(xué)生從樣本思維轉(zhuǎn)向總體思維，已成為醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)改革的重要環(huán)節(jié)。

當(dāng)前，醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)的研究對(duì)象已從傳統(tǒng)的小樣本結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化并存的多類型數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的獲取方式及分析方法也發(fā)生了相應(yīng)的改變。因此，醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容需要適當(dāng)增加多來源、多結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的收集和整理方法，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析軟件挖掘醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)以及開發(fā)有價(jià)值信息的能力，以適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代的要求，從而更好地幫助臨床實(shí)踐和決策。

二、醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)本科教學(xué)現(xiàn)況

(一)教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容未能適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代的需求

目前，多數(shù)醫(yī)學(xué)院校對(duì)醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)課程采用理論課和實(shí)驗(yàn)課相結(jié)合的教學(xué)模式，依托教材，以教師講授為主，上機(jī)練習(xí)為輔。雖然大部分教師在課堂教學(xué)中會(huì)利用一些小案例進(jìn)行講解，但這些案例較為陳舊、數(shù)據(jù)來源單一、關(guān)聯(lián)性不大，課下又缺少交流與互動(dòng)，使得教學(xué)效果不夠理想[6]。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)收集方式、體量、類型都發(fā)生了變化，在分析上也從抽樣思維轉(zhuǎn)變?yōu)槿珨?shù)據(jù)分析思維。當(dāng)下課程的教學(xué)模式和內(nèi)容顯然不能較好地滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)的匯聚、整理、二次加工和分析等方面的需求。

(二)學(xué)生實(shí)踐能力薄弱

近年來，盡管已有不少高校對(duì)醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)(上機(jī)實(shí)驗(yàn)課)進(jìn)行改革，但綜合性實(shí)驗(yàn)課程較少，且各實(shí)驗(yàn)課程之間缺乏聯(lián)系，導(dǎo)致部分學(xué)生在面對(duì)具體問題時(shí)，應(yīng)用所學(xué)的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析、解決問題的能力較為薄弱。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)挖掘的使用范圍逐漸擴(kuò)大，涉及數(shù)據(jù)的收集、清洗、挖掘、集成、建模、模型檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)等過程，這些過程往往需要通過開展綜合性實(shí)踐項(xiàng)目或模擬情景得以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，龐大的數(shù)據(jù)越來越依賴于統(tǒng)計(jì)分析軟件來完成，而目前多數(shù)院校針對(duì)SPSS、SAS、R語言等統(tǒng)計(jì)分析軟件實(shí)操練習(xí)的學(xué)時(shí)比例仍普遍較低。

(三)考核方式較為單一

醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)課程大多采用傳統(tǒng)的以平時(shí)成績(jī)結(jié)合期末理論成績(jī)的單一考核形式。這種考核形式可通過大量做題和機(jī)械記憶來取得較好的成績(jī)，不易檢驗(yàn)學(xué)生統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的應(yīng)用能力和數(shù)據(jù)分析的能力。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，學(xué)生面對(duì)海量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、來源廣泛的數(shù)據(jù)，難以通過公式推導(dǎo)和手動(dòng)計(jì)算等方式進(jìn)行處理。因此，不僅要求統(tǒng)計(jì)學(xué)課程設(shè)置能夠考查學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度，更要求其能夠在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生大數(shù)據(jù)思維和大數(shù)據(jù)綜合分析、處理能力。而這些綜合能力無法通過傳統(tǒng)的考核方式來體現(xiàn)，往往需要在實(shí)踐類教學(xué)中通過綜合性實(shí)踐項(xiàng)目或案例驅(qū)動(dòng)來進(jìn)行考核。

三、醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)本科教學(xué)改革的方向和措施

針對(duì)目前醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合大數(shù)據(jù)時(shí)代的特點(diǎn)和對(duì)醫(yī)學(xué)人才的實(shí)際需求，筆者總結(jié)多年的醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和考核形式等方面的改革提出以下幾個(gè)方面的思考，以期構(gòu)建集“課堂理論教學(xué)、案例引導(dǎo)教學(xué)、線上教學(xué)和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)”為一體化的醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)混合式教學(xué)模式，從而提升該課程的教學(xué)效果，培養(yǎng)適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代要求的高素質(zhì)應(yīng)用型醫(yī)學(xué)人才。

(一)增加案例與網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式的比重

教師應(yīng)緊扣應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，在講授理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，可通過網(wǎng)絡(luò)查找、自編與專業(yè)相關(guān)的案例進(jìn)行教學(xué)，增加醫(yī)學(xué)相關(guān)的大數(shù)據(jù)實(shí)際案例，提高案例教學(xué)的比重。所增加的新案例與各章節(jié)教學(xué)內(nèi)容相關(guān)，通過案例教學(xué)使學(xué)生體會(huì)到醫(yī)學(xué)、大數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)學(xué)之間的聯(lián)系，培養(yǎng)大數(shù)據(jù)思維，也使學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用有直觀的認(rèn)識(shí)和了解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[7]。與此同時(shí)，教師應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)各種統(tǒng)計(jì)軟件應(yīng)用的教學(xué)，如SPSS、SAS及R語言等。由于上機(jī)實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)有限，教師可借助慕課平臺(tái)，錄制統(tǒng)計(jì)軟件課程視頻，學(xué)生可根據(jù)自己興趣選擇相關(guān)的軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)與練習(xí)，并鼓勵(lì)有能力的學(xué)生在課后通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)利用大數(shù)據(jù)分析軟件和處理工具，如Hadoop、Python等進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，以提高大數(shù)據(jù)分析實(shí)踐能力。

(二)利用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式提高學(xué)生綜合實(shí)踐能力

醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)作為一門應(yīng)用型專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科，需要經(jīng)過大量實(shí)踐、反復(fù)操作，才能更好地學(xué)以致用。在大數(shù)據(jù)背景下，海量、復(fù)雜數(shù)據(jù)的清洗、整合及分析等工作往往很難由一個(gè)人獨(dú)立完成。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式是一種自主式、合作式的教學(xué)模式，由學(xué)生自主組織團(tuán)隊(duì)，開展項(xiàng)目設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集、項(xiàng)目實(shí)施及最終評(píng)價(jià)，不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，而且還能在實(shí)踐中培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神[8]。因此，教師可在理論指導(dǎo)的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自身興趣進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)，指導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源獲取大樣本數(shù)據(jù)，如利用爬蟲程序或借助生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一些公共數(shù)據(jù)庫，并運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析工具及相關(guān)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和分析(在分析中可融入關(guān)聯(lián)分析、分類和聚類算法等大數(shù)據(jù)熱點(diǎn)內(nèi)容)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行編程計(jì)算、嘗試建模及評(píng)價(jià)，最后撰寫統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告，整個(gè)過程由學(xué)生合作完成。在項(xiàng)目完成后，教師利用課堂時(shí)間組織成果匯報(bào)，并對(duì)各組的項(xiàng)目成果進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過這種項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，可以讓學(xué)生把課堂所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際的研究項(xiàng)目中，形成“個(gè)人—分組—團(tuán)隊(duì)”的學(xué)習(xí)模式，讓每個(gè)學(xué)生親身體會(huì)數(shù)據(jù)收集、整理、分析和成果撰寫的整個(gè)過程，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力，為今后在醫(yī)療工作中能夠順利開展科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。

(三)構(gòu)建多元化考核評(píng)價(jià)制度

大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來對(duì)醫(yī)學(xué)人才的綜合素質(zhì)提出了更高的要求。在醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的考核上，不僅要考查學(xué)生對(duì)理論基礎(chǔ)知識(shí)和運(yùn)算技能的掌握情況，還要考查學(xué)生應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析問題、解決問題的綜合能力。因此，教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生在線課程作業(yè)、課堂表現(xiàn)、期末筆試、軟件操作和綜合實(shí)踐的表現(xiàn)，構(gòu)建多維度、多元化的考核評(píng)價(jià)制度。其中，軟件操作采用上機(jī)操作的形式，主要考查學(xué)生運(yùn)用統(tǒng)計(jì)軟件分析數(shù)據(jù)的熟練程度，綜合實(shí)踐主要采用案例教學(xué)、綜合性項(xiàng)目研究所開展的小組匯報(bào)、專題研究報(bào)告等方式，突出對(duì)學(xué)生綜合實(shí)踐能力的考核。通過強(qiáng)化課前、課中和課后的全過程評(píng)價(jià)制度，引導(dǎo)學(xué)生更加重視自身統(tǒng)計(jì)思維的培養(yǎng)和綜合實(shí)踐能力的鍛煉。

綜上所述，結(jié)合大數(shù)據(jù)時(shí)代的特點(diǎn)和社會(huì)需求，開展醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)課程教學(xué)改革具有一定的必要性和現(xiàn)實(shí)意義。教師通過教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、考核形式等方面開展合理化調(diào)整和更新，強(qiáng)化大數(shù)據(jù)意識(shí)和思維，注重實(shí)踐教學(xué)，強(qiáng)調(diào)課程的應(yīng)用性，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和綜合實(shí)踐能力，為社會(huì)培養(yǎng)更多能適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代的應(yīng)用型醫(yī)學(xué)人才。