徐娟+李永生+李霞+白靜

摘 要：在醫(yī)學(xué)院開展程序設(shè)計(jì)的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)精選醫(yī)學(xué)數(shù)學(xué)模型，對(duì)授課內(nèi)容以及教學(xué)方式進(jìn)行改革，引入任務(wù)型教學(xué)法和分組討論的教學(xué)模式，有助于提高學(xué)生對(duì)于程序設(shè)計(jì)課程的理解和學(xué)習(xí)的積極性，把程序設(shè)計(jì)當(dāng)成生物數(shù)據(jù)分析的基本工具，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的思考和動(dòng)手能力。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計(jì) 教學(xué)模式 任務(wù)型教學(xué)法

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（b）-0220-02

Abstract：Improving the teaching effects of the programing design is important for bioinformatic students. We proposed that the teacher should carefully selected the biomedical models and adopted the problem-based learning method to help students to give an active role in the teaching process. The application of this method combind with discussion among the students provides a new way of program design in higher medical university.

Key Words：Programming design； Model of teaching； Problem-based study

隨著新一代測(cè)序技術(shù)的不斷成熟和廣泛應(yīng)用，越來(lái)越多的研究者可通過(guò)“基因測(cè)序”等高通量技術(shù)來(lái)認(rèn)識(shí)生命的本源，從而探索造物主構(gòu)建“自我”的好奇心。然而面對(duì)海量的數(shù)據(jù)，普通人只能束手無(wú)策甚至望塵莫及，因此一批專注于生物大數(shù)據(jù)分析的弄潮兒在基因組數(shù)據(jù)分析行業(yè)嶄露頭角—即生物信息學(xué)。面對(duì)當(dāng)前生物大數(shù)據(jù)的潮流以及大數(shù)據(jù)的4V特點(diǎn)[1]：數(shù)據(jù)量巨大（Volume）、數(shù)據(jù)處理速度快（Velocity）、數(shù)據(jù)類型繁多（Variety）、數(shù)據(jù)科學(xué)價(jià)值大（Value）。醫(yī)學(xué)院校特別是生物信息專業(yè)的學(xué)生必須熟練的掌握多種高效的高級(jí)計(jì)算程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，以適應(yīng)當(dāng)前大數(shù)據(jù)分析的需要，能在合理時(shí)間內(nèi)達(dá)到提取、管理、處理、并整理歸納出大數(shù)據(jù)背后的生物學(xué)意義。因此，如何改進(jìn)醫(yī)學(xué)院校學(xué)生程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)方法，提高醫(yī)學(xué)工作者的程序設(shè)計(jì)能力，正成為醫(yī)學(xué)院校教育者廣泛關(guān)注的問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題，我們生物信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院在程序設(shè)計(jì)類課程中進(jìn)行了一系列的改革，以訓(xùn)練學(xué)生的基本程序設(shè)計(jì)能力為主，培養(yǎng)學(xué)生以目的為出發(fā)點(diǎn)，以完成任務(wù)為目標(biāo)，在課堂教學(xué)中穿插分組討論，實(shí)例教學(xué)的方式，擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容，以提高學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力。

1 培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的重要意義

隨著人類基因組計(jì)劃的完成和后續(xù)研究工作的開展，生命科學(xué)研究已經(jīng)進(jìn)入了快速、低耗、準(zhǔn)確地分析隱藏在復(fù)雜疾病背后的遺傳和表達(dá)等多種組學(xué)數(shù)據(jù)的信息時(shí)代。大量的研究結(jié)果表明，復(fù)雜疾病的發(fā)生是多種基因與環(huán)境聯(lián)合作用的結(jié)果。面對(duì)如此復(fù)雜的疾病，及時(shí)、充分、有效地利用不斷增長(zhǎng)的生物信息資源進(jìn)行分析和探索，已經(jīng)成為當(dāng)前生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究與應(yīng)用的必備手段。然而，目前醫(yī)學(xué)院校大部分開設(shè)課程為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)相關(guān)內(nèi)容，很少涉獵程序設(shè)計(jì)等理工科教學(xué)內(nèi)容。此外，大部分理工類院校對(duì)于醫(yī)學(xué)知識(shí)了解的又是非常少的，當(dāng)務(wù)之急是解決生物醫(yī)學(xué)和信息科學(xué)兼通的復(fù)合型人才缺乏困境。

2 醫(yī)學(xué)院校程序設(shè)計(jì)課程適合采用以R和Matlab作為教學(xué)語(yǔ)言

作為醫(yī)學(xué)院校生物信息專業(yè)，開設(shè)程序設(shè)計(jì)的目的是為了培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力并解決生物學(xué)問(wèn)題。使醫(yī)學(xué)生掌握程序設(shè)計(jì)的基本思路、基本方法，學(xué)會(huì)書寫程序源代碼，編制出風(fēng)格良好的程序文件，為以后的生物醫(yī)學(xué)科研打下良好的基礎(chǔ)。由于醫(yī)學(xué)生所學(xué)課程的限制，其思維邏輯往往受到一定的限制。而R和Matlab語(yǔ)言是目前流行的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，程序書寫風(fēng)格比較靈活，并且這兩種編程語(yǔ)音針對(duì)生物信息學(xué)的研究開發(fā)了很多程序軟件包，以便研究者使用，并實(shí)現(xiàn)了生物信息分析工具包的建立。此外，這兩種編程軟件支持與很多生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)資源的連接，能夠在多個(gè)生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)資源平臺(tái)間建立聯(lián)系，所以，本院不僅率先在醫(yī)學(xué)院校開設(shè)了生物信息學(xué)專業(yè)，同時(shí)，也在本專業(yè)的教學(xué)中開設(shè)了R和Matlab程序設(shè)計(jì)課程，并對(duì)基礎(chǔ)七年制學(xué)生也開設(shè)了程序設(shè)計(jì)課程。通過(guò)了解學(xué)生思想動(dòng)態(tài)，不斷改進(jìn)教學(xué)方法，我們改變了以往的以教師教為主的教學(xué)方式，讓學(xué)生成為教學(xué)中的主體，形成了以問(wèn)題為引導(dǎo)的生物信息學(xué)專業(yè)的程序設(shè)計(jì)類課程的改造。

3 生物信息學(xué)專業(yè)程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)的初步探索

在生物信息學(xué)專業(yè)的R和Matlab程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，我們旨在通過(guò)選取醫(yī)學(xué)相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，然后培養(yǎng)學(xué)生用R和Matlab語(yǔ)言書寫相關(guān)程序以解決生物醫(yī)學(xué)問(wèn)題，在解決問(wèn)題的同時(shí)掌握程序設(shè)計(jì)的基本思想以及編程語(yǔ)音的基本語(yǔ)法結(jié)構(gòu)。

3.1 合理選擇生物醫(yī)學(xué)模型

鑒于此程序設(shè)計(jì)課程開設(shè)于醫(yī)學(xué)生的基礎(chǔ)課程階段，學(xué)生對(duì)于生物醫(yī)學(xué)的知識(shí)了解還是比較有限的。在選擇教學(xué)模型時(shí)，盡量選擇貼近生活實(shí)際的醫(yī)學(xué)研究問(wèn)題。選取的模型要有針對(duì)性，體現(xiàn)生物醫(yī)學(xué)和數(shù)學(xué)模型的交叉特點(diǎn)，例如臨床診斷、疾病復(fù)發(fā)等模型。使學(xué)生充分理解生物醫(yī)學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵所在，能夠建立簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中才能讓學(xué)生掌握如何程序設(shè)計(jì)的目標(biāo)和過(guò)程。此外，選擇的生物醫(yī)學(xué)模型要有趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.2 使用合理的教學(xué)方法

以往的程序設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程中，大部分教師主要是以“老師教，學(xué)生聽(tīng)”的方式進(jìn)行教學(xué)，教師照本宣科，上課效果不是很理想，課上學(xué)生不愿意聽(tīng)，課后也沒(méi)有興趣復(fù)習(xí)，學(xué)生反映到學(xué)期末基礎(chǔ)知識(shí)的記憶已所剩無(wú)幾。endprint

鑒于此，我們對(duì)教學(xué)方式進(jìn)行了改革，由教師提出生物醫(yī)學(xué)模型，帶領(lǐng)學(xué)生通過(guò)分析生物醫(yī)學(xué)問(wèn)題，然后建立數(shù)學(xué)模型。接下來(lái)將學(xué)生進(jìn)行分組，將教材綱要發(fā)放給學(xué)生首先自學(xué)，以解決生物醫(yī)學(xué)問(wèn)題為目標(biāo)，進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，并書寫程序代碼。接下來(lái)，通過(guò)學(xué)生講解自己解決生物醫(yī)學(xué)問(wèn)題的過(guò)程，教師組織學(xué)生對(duì)其書寫的程序進(jìn)行討論，闡明程序設(shè)計(jì)的基本思路和本次課程的知識(shí)點(diǎn)。最后，由教師進(jìn)行總結(jié)，布置新的課余任務(wù)對(duì)程序設(shè)計(jì)的知識(shí)進(jìn)行鞏固。

這種以任務(wù)為目標(biāo)的程序設(shè)計(jì)教學(xué)方法和討論穿插的教學(xué)模式不僅使教學(xué)課堂氣氛更加活躍，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，也培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新思維和程序設(shè)計(jì)的能力，同時(shí)，也讓學(xué)生體會(huì)了解決實(shí)際問(wèn)題后帶來(lái)的快樂(lè)，培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

3.3 理論和實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合

程序設(shè)計(jì)課程是一門比較枯燥無(wú)味的課程，如果只是偏重于理論的教學(xué)而忽略學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的能力，學(xué)生雖然在當(dāng)時(shí)掌握了理論知識(shí)，但是過(guò)一段時(shí)間就會(huì)很快遺忘[2]。程序設(shè)計(jì)的教學(xué)也要以學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)為主導(dǎo)，從理論聯(lián)系實(shí)際的角度去理解程序設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，并注重學(xué)生的學(xué)以致用，發(fā)展學(xué)生的動(dòng)手能力，領(lǐng)悟程序設(shè)計(jì)的基本思想和過(guò)程。

3.4 可能存在的問(wèn)題

以問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)的學(xué)習(xí)模式在我國(guó)一些醫(yī)學(xué)院中的基礎(chǔ)課和臨床課中已取得了較好的效果[3]，并初步積累了一些經(jīng)驗(yàn)，但是在教學(xué)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題：學(xué)生習(xí)慣于傳統(tǒng)的灌輸式學(xué)習(xí)方式，開始學(xué)習(xí)的過(guò)程中可能不太適應(yīng)；學(xué)生可能由于傳統(tǒng)的師道尊嚴(yán)而在學(xué)習(xí)過(guò)程中感到比較拘謹(jǐn)，阻礙教師的教學(xué)過(guò)程；部分學(xué)生的合作能力可能不強(qiáng)，依賴于其他學(xué)生的結(jié)果。

盡管醫(yī)學(xué)院校生物信息學(xué)專業(yè)的程序設(shè)計(jì)課程還需要進(jìn)一步的改進(jìn)和完善，但采用任務(wù)型教學(xué)法并理論聯(lián)系實(shí)際，在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)方面較傳統(tǒng)教學(xué)法有明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，在傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)教學(xué)的基礎(chǔ)上結(jié)合任務(wù)型教學(xué)方式，必將為高等醫(yī)學(xué)院校程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革提供一個(gè)新的思路。

參考文獻(xiàn)

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[3] 王婷，于淼，劉琳琳，等.醫(yī)學(xué)教育PBL教學(xué)實(shí)施方式的探討[J].中國(guó)高等醫(yī)學(xué)教育，2007（12）：1-2.endprint