医学专业留学生的计算思维能力培养

刘冬冬 景斌 翁大伟 武博 周震 杨爽 赵相坤 张楠

0 引言

当今中国以“一带一路”建设为重点，教育对外开放是深化沿线国家共同发展的重要桥梁[1]。为此，首都医科大学积极面向沿线国家招收临床专业留学生。新医科发展要求学生不仅学好医学知识，同时能将先进的计算科学技术和思维应用在医学领域[2]。在这种时代和国家战略下，医学留学生教育面临前所未有的挑战。首先，大部分生源国希望借由我国的教育资源快速推进其医学人才培养，使得留学生对非医学课程重视不足，如何激发学生对工科课程的学习积极性，是提高医工融合人才培养质量的关键。其次，我校留学生多来自泰国、印度、巴基斯坦等地，各地基础教育水平差异显著，如何在有限的课时内使学生充分理解和掌握计算思维，是教学中的难题。本文将PDCA(Plan-Do-Check-Act)循环法引入教学改革研究，探索科学的医工融合教学模式[3]。以培养具备信息技术实践和计算思维能力的复合型国际化人才为目标，为新医科教育体系改革提供参考价值。

1 教学模式改革的计划阶段(P)

首先根据教学知识点，对学生的信息素养展开问卷调查。通过Korkmaz计算思维量表，从创造性思维、协作思维等五方面综合评价学生计算思维能力[4]。教师从任务分析、任务抽象与转化、评估与概括三方面评估学生计算思维应用能力[5]。调查结果表明学生缺乏医工融合概念且课程兴趣低迷，不能利用计算思维拆解和规划任务。因此制定相应的改进策略：(1) 在理论教学中将基础医学知识与学科特色整合，以丰富的教学手段激发学习兴趣；(2) 在实验教学中以临床实例为基础,引导学生自主提出、分析和解决问题，增强对知识点的理解。

2 教学模式改革的实施阶段(D)

2.1 将学科特色融入教学内容

生物医学工程专业以工程科学的原理与技术解决医学问题，具备较强的信息技术能力和医学科研经验[6]，在课程中能够生动阐述计算机及计算思维对现代医学发展与科研创新的作用。如介绍信息与编码时，引入医疗大数据、电子病历等前沿临床科研实例，从专业应用角度讲解如何将现实世界的信息转换成结构化数据；通过“互联网+医疗”在应对疫情方面的显著作用，讲授计算机网络的组成和工作机制等，如图1所示。在教学方法上，结合线下与线上学习。课堂以教师讲解为中心易于学生在有限的课时内系统地掌握课程内容和相关基础理论知识。线上教学可提供重点内容视频、拓展学习资源以及答疑和交流。

图1 留学生计算机基础课程结构

2.2 将临床实例引入实验教学

实验教学中以临床实例为基础，遵循了解—分析—解决问题的思路设计案例，引导学生通过讨论、调研及合作等手段主动学习[7]。例如利用影像诊断肿块等级，要先了解临床背景知识，将问题拆分为肿块定位、分割和评估三步，这是计算思维的体现。在实操中需灵活运用学到的图像基本知识、基本技巧和工具。通过探索隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力。

3 教学模式改革效果的检查阶段(C)

教学考核是评估教学效果的一种手段。基于多元化考核方法，对同一教师2017(47人)、2019级(43人)教学班的过程性与操作性考核成绩进行量化对比，发现随着教学改革的推进，后者更好地接受了医工融合的计算思维培养，其各项评分均显著提升(双样本t检验，P<0.001)，见表1。对2019级学生教学前、后CTS量表的评分分析发现，新培养模式下学生的计算思维能力在5个维度上均有不同程度的显著提升(配对样本t检验，P<0.001)，见图2。

表1 计算思维应用能力评价

图2 计算思维量表得分对比

4 教学模式改革的处理阶段(A)

该阶段总结改革过程，为新问题制定新方案。学期末经与2019级学生讨论和认真分析期末成绩的整体分布，上述教学方案达到了预期的教学目标，能够引发学生学习兴趣并明确医工融合的必要性，解决问题时能合理运用计算思维。但发现基础薄弱的学生在课上获取知识的进度较慢；语言障碍会导致学生不能很好地参与课堂活动。让学生带着问题听课是最高效的学习方法[8]，因此下个PDCA周期可尝试在线布置预习任务。对于英语较差的同学，采用帮扶式教学进行正面引导，提高其学习的兴趣和自信[9]。

5 小结

新医科时代注重医工融合，彰显生物医学工程专业在高等医学教育中的重要作用。在“一带一路”时代背景下，留学生教育已经成为高校本科教育的重要组成部分，面对未来更多国家的来华学生，既会面临新问题也会得到新机遇，不断积极探索发现、解决问题，提高留学生教学质量，对高等院校教育改革和加强国际化交流合作具有重要意义。