詮釋CFC精髓的大數(shù)據(jù)時(shí)代醫(yī)學(xué)案例

周怡　吳汝明　羅漫　辛小霞　郭穗勛　張英　趙潔

摘要：大數(shù)據(jù)時(shí)代為醫(yī)藥院校的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程變革提供了良好機(jī)會。文章在遵循CFC2014基本要求的前提下，通過精心挑選能解決醫(yī)學(xué)問題的計(jì)算機(jī)應(yīng)用教學(xué)案例，詮釋CFC2014的精髓，以培養(yǎng)醫(yī)藥專業(yè)學(xué)生感悟大數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效收集、表示、計(jì)算、分析和管理的能力。

關(guān)鍵詞：CFC；大數(shù)據(jù)處理；計(jì)算機(jī)應(yīng)用；醫(yī)學(xué)案例

0引言

近20年來，醫(yī)院信息化日益深入和普及，電子病歷水平不斷提高，加之互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療的蓬勃發(fā)展，使得醫(yī)護(hù)人員深陷數(shù)字醫(yī)學(xué)的數(shù)據(jù)漩渦，醫(yī)務(wù)工作者對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效收集、表示、計(jì)算、分析和管理的能力需求與日俱增。在大數(shù)據(jù)環(huán)境的壓力下，近年來醫(yī)藥院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)面對的如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)理論教學(xué)深入受阻，學(xué)生有時(shí)對程序設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法教學(xué)不甚感興趣等問題遇到了“柳暗花明”的轉(zhuǎn)機(jī)，將主要教學(xué)重心轉(zhuǎn)向培養(yǎng)醫(yī)藥專業(yè)學(xué)生的數(shù)據(jù)管理利用意識和在醫(yī)學(xué)信息化環(huán)境中的數(shù)據(jù)洞察力，成為醫(yī)藥院校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程變革，使計(jì)算思維“落地”的極好機(jī)會。

著名教育家杜威曾說過：最好的教學(xué)，就是牢牢記住學(xué)校教材和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)二者相互聯(lián)系的必要性，使學(xué)生養(yǎng)成一種態(tài)度，習(xí)慣于尋找這兩方面的接觸點(diǎn)和相互聯(lián)系。醫(yī)學(xué)案例教學(xué)正是通過案例事實(shí)提供了教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際需求之間聯(lián)系的橋梁。

筆者在幾十年醫(yī)藥院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)和計(jì)算機(jī)醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究的經(jīng)歷中，陸續(xù)積累了一些可以用于大學(xué)計(jì)算機(jī)——醫(yī)學(xué)計(jì)算技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)的一些實(shí)例，應(yīng)用于教學(xué)之后效果很好。在案例教學(xué)中，學(xué)生思維活躍，競相發(fā)言，討論高潮迭起，更為可貴的是，案例分析中常有學(xué)生突破甚至否定老師的觀點(diǎn)，體現(xiàn)了蘇格拉底所倡導(dǎo)的“吾愛吾師，吾更愛真理”的學(xué)習(xí)精神。

1案例加深醫(yī)藥專業(yè)學(xué)生對計(jì)算的理解

例如，通過“ASCII碼和ICD碼”的比較，學(xué)生意識到了數(shù)字世界中編碼的意義；通過“死因順位轉(zhuǎn)移計(jì)算”的Excel實(shí)現(xiàn)，學(xué)生高興地發(fā)現(xiàn)令自己撓頭的矩陣相乘，用Excel計(jì)算是如此方便；通過具有“典型癥狀患者”抽取案例，巧妙地詮釋了關(guān)系運(yùn)算中的除運(yùn)算的本質(zhì)；通過高血壓病分等級的程序，學(xué)生理解“分支”的必要性，并喜歡上了編程；DNA序列的比對程序，使學(xué)生的興奮點(diǎn)達(dá)到高潮：“原來僅靠窮舉法，也能解決這么復(fù)雜的問題！”精選的案例能有效促進(jìn)大學(xué)計(jì)算機(jī)——醫(yī)學(xué)計(jì)算技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)。

1.1醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用案例

大學(xué)計(jì)算機(jī)是一門應(yīng)用性和時(shí)代感很強(qiáng)的課程，隨著醫(yī)學(xué)環(huán)境對信息技術(shù)的需求日益提高，要在有限課時(shí)里使醫(yī)藥學(xué)生真正學(xué)到所需技能和知識，需要教師想方設(shè)法抓住醫(yī)藥專業(yè)學(xué)生的注意力。按照CFC2014的教學(xué)基本要求，也不是所有的醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用實(shí)例都能夠用于大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)，精選有效的醫(yī)學(xué)教學(xué)案例就顯得十分重要。

近年來筆者在醫(yī)藥院校的教學(xué)實(shí)踐中，大約整理出十幾個(gè)能適用于大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的醫(yī)學(xué)案例，如從ASCII碼到ICDIO（Internationalclassification of disease 10，ICD 10國際疾病分類碼）碼、模擬運(yùn)算表與藥品庫存尋優(yōu)、門診主要病種分析（帕累托）圖表疊加畫法、關(guān)系除運(yùn)算于某疾病基本癥狀界定、死因順位轉(zhuǎn)移計(jì)算（Excel矩陣相乘）、蒙特卡洛仿真與分布函數(shù)巧妙應(yīng)用、關(guān)注高血壓人群與BMI指標(biāo)巧用SQL語句、省錢高效的營養(yǎng)早餐與規(guī)劃求解、健康因素評估小系統(tǒng)（VBA數(shù)據(jù)庫編程）和DNA序列比對等，用于應(yīng)對現(xiàn)在大學(xué)計(jì)算機(jī)課程中存在的“程度高的學(xué)生不愿學(xué)，程度差的學(xué)生學(xué)不會”的現(xiàn)象，而且效果較好，受到學(xué)生廣泛歡迎，下面給出部分案例。

案例1：從ASCII碼到ICDIO碼。案例是用來誘導(dǎo)學(xué)生討論的，我們用圖1所示案例，啟發(fā)學(xué)生討論ASCII碼、國標(biāo)碼和ICD10等編碼的意義，以“0”和“1”的思維來體現(xiàn)語義符號化。通過這個(gè)案例的討論，學(xué)生對數(shù)據(jù)的機(jī)內(nèi)模式和用戶模式表示有了較為深刻地理解，為醫(yī)學(xué)生就業(yè)后理解醫(yī)院信息系統(tǒng)中的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)埋下了伏筆。

案例2：矩陣相乘借力死因順位轉(zhuǎn)移計(jì)算。矩陣計(jì)算能力是大數(shù)據(jù)環(huán)境中醫(yī)藥科學(xué)工作者必備的數(shù)據(jù)分析能力，也是計(jì)算思維能力“落地”的必要支撐能力。該案例通過在高血壓管理進(jìn)社區(qū)的政策影響下，醫(yī)院死因順位轉(zhuǎn)移實(shí)際數(shù)據(jù)計(jì)算，演繹了Excel進(jìn)行矩陣運(yùn)算的過程（見圖2）。學(xué)生在討論這個(gè)案例時(shí)表示，數(shù)據(jù)的圖示使數(shù)據(jù)的意義體現(xiàn)更為明顯，且在醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)分析過程中矩陣運(yùn)算起來很方便。筆者認(rèn)為目前國內(nèi)很多醫(yī)藥院校的數(shù)學(xué)課程中缺少了矩陣運(yùn)算的教學(xué)內(nèi)容，使醫(yī)藥學(xué)生畢業(yè)后的數(shù)據(jù)利用能力受到較大的限制。

1.2編程和數(shù)據(jù)庫的醫(yī)學(xué)案例

數(shù)據(jù)庫教學(xué)意在培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)化方面的思維與素養(yǎng)，其核心是數(shù)據(jù)庫及基于數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)利用問題，學(xué)生要有較好的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分割、整合和查詢能力。程序設(shè)計(jì)教學(xué)可以使學(xué)生進(jìn)一步理解如何通過程序來構(gòu)造計(jì)算系統(tǒng)，理解為什么編寫程序越來越方便，而機(jī)器為什么又能執(zhí)行越來越復(fù)雜的程序，使學(xué)生理解不同抽象層次的計(jì)算系統(tǒng)[2]。針對醫(yī)藥院校的特點(diǎn)擬使用ACCESS和VBA組織數(shù)據(jù)庫和程序設(shè)計(jì)內(nèi)容教學(xué)。

案例3：“典型癥狀患者”抽取。對數(shù)據(jù)庫中的關(guān)系運(yùn)算的理解是醫(yī)藥專業(yè)學(xué)生的短板，特別是除運(yùn)算，我們設(shè)計(jì)的“典型癥狀患者”抽取案例，使醫(yī)藥專業(yè)學(xué)生得以通過“除”計(jì)算對患者進(jìn)行分類，抽象的關(guān)系運(yùn)算在此例中顯得十分親切和具體（見圖3）。

案例4：程序設(shè)計(jì)：基因?qū)Ρ染幊膛c多分支流程。EdsgarDijkstm曾經(jīng)撰寫過一本名為《程序設(shè)計(jì)的教學(xué)就是思維方法的教學(xué)》（The Teaching of Prograrrmaingi.e.theTeachingofThinking）的書。他說：“我們所使用的工具影響著我們的思維方式和思維習(xí)慣，從而也將深刻地影響著我們的思維能力”。從高血壓病分等級到簡單的基因序列比對程序，醫(yī)學(xué)中的計(jì)算問題引起了醫(yī)藥專業(yè)學(xué)生濃厚的興趣，表示“編程令我們腦洞大開”（見圖4）。

當(dāng)精彩醫(yī)學(xué)案例有機(jī)整合到醫(yī)藥院校的大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)過程中之后，課堂教學(xué)變得輕松而有趣，學(xué)生對自己專業(yè)的興趣延伸到了計(jì)算機(jī)教學(xué)的課堂中，使CFC2014基本要求在醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用案例中變得鮮活起來，大數(shù)據(jù)對醫(yī)藥事業(yè)的包圍使醫(yī)藥學(xué)生不得不計(jì)算，不得不具有計(jì)算思維能力。

2結(jié)語

大數(shù)據(jù)時(shí)代對醫(yī)藥專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)能力要求更高，計(jì)算機(jī)水平已成為衡量大學(xué)生業(yè)務(wù)素質(zhì)與能力的突出標(biāo)志。醫(yī)藥院校的計(jì)算機(jī)教學(xué)要與醫(yī)藥專業(yè)相互滲透，案例教學(xué)是一種非常好的教學(xué)模式。筆者的教學(xué)實(shí)踐表明，案例教學(xué)是好的教學(xué)模式，是新的教學(xué)理念，它追求新的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，案例教學(xué)利用學(xué)生的專業(yè)興趣激發(fā)學(xué)生的主動思維，在強(qiáng)調(diào)掌握知識和技能的同時(shí)，更注重培養(yǎng)學(xué)生獲得知識和技能的過程和方法；案例教學(xué)使學(xué)生的分析能力、思辨能力和就業(yè)競爭能力都有不同程度的提高。筆者認(rèn)為對數(shù)據(jù)的興趣、洞察力和分析管理能力是醫(yī)藥專業(yè)學(xué)生擁抱大數(shù)據(jù)時(shí)代的基本能力。

（見習(xí)編輯：張勛）