计算思维在医学院校《数据库基础》教学改革中的应用

【摘要】计算思维是医学生计算机应用能力培养的核心思维。针对医学生计算机应用能力培养的现状，对传统的《数据库基础》教学模式进行了重新规划和设计，引入了计算思维，并结合PBL、任务驱动等教学方法，有效地提高了医学生计算机应用能力，为医学院校的计算机基础系列教学提供了可借鉴的模式。

【关键词】计算思维；教学改革；数据库；PBL教学方法

2006年3月，美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M.Wing）教授在美国计算机权威期刊《Communications of the ACM》杂志上发表的《Computational Thinking》一文中定义了计算思维（Comp-utational Thinking）的概念，即计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维是每个人的基本技能，不仅仅属于计算机科学家。

1.引言

医学生学习任务繁重，理工基础相对薄弱，记忆式学习占主导地位。医学院校传统的《数据库基础》教学往往采取“以教师为主导”的教学模式，即“教师讲什么，学生学什么，考试考什么”的灌输式的教学，学生的学习思维始终被教师牵制。教师单纯注重知识链条的系统性和完整性，力图做到把知识点“讲全讲细”，忽略了医学生的自身特点，没有将数据库知识与医学生所学专业有机的结合起来，没有将计算思维的本质即抽象（Abstraction）和自动化（Automation）的思想有效的灌输给学生，造成医学生的学习兴趣普遍不高，教学效果不甚理想。

为了改变这种落后的教学局面，对原有的教学模式重新进行了规划和设计，从培养兴趣出发，结合医学专业特色，采用PBL教学方法和任务驱动等教学方法，将科学的逻辑思辨能力和计算思维融入课堂教学环节，大幅提升了教学效果。

2.教学改革的实施过程

（1）教学分组

为了验证教学改革是否有效，将教授的法医学专业学生分成2组（每组30人），一组采用基于计算思维的教学模式进行教学（以下简称组一教学），另一组采用基于非计算思维的教学模式进行教学（即传统的教学模式，以下简称组二教学）。

（2）项目选题与实施

在组一教学中，打破传统的教学模式，从上课伊始就要求学生结合法医专业特点，自主选题，利用Visual FoxPro 6.0数据库程序开发与法医学应用相关的信息管理系统。由学生自愿组成5-6人的开发小组，由组长带领组员到学校的司法鉴定中心和法医学院各个教研室进行调研，设计需求分析报告，再根据需求分析报告进行模块分工，每个同学至少完成1个模块的编程任务，项目的开发周期贯穿整个学期。

在教学理念上，教师由传统的“主导教学”转变成“引导教学”，采用PBL教学方法（Problem-based learning，即以问题为导向的教学方法），激发学生的兴趣和自主创新意识，在课堂上大量采用讨论甚至争论的形式就开发过程中遇到的问题进行比较和分析，逐步完善解决方案。教师仅在设计的关键点上进行核心语句的讲解，把开发自完全下放给学生，着力培养学生自主学习能力及抽象和自动化的计算思维。比如有同学建议将尸检信息，如身高、体重、体形、肤色、尸斑大小、尸斑位置、死亡地点等信息抽象成二维表便于信息的处理。再如在死亡时间的推断问题上，多数同学都是根据尸体特征推测死亡时间的，有的同学提出还可以根据蝇蛆的生活史推断死亡时间，进而有的同学指出死亡时间的推断还应该考虑环境温度的影响。经过一学期的实践，同学们相继开发出诸如《法医毒物分析管理软件》、《法医尸检信息管理系统》《法医伤检图像分析系统》等具有一定应用价值的信息系统。

在组二教学中，采用传统的教学方式，在学期结束前3周由教师统一布置《住院信息管理系统》的开发项目，将学生以5-6人为规模进行分组，指定组长，采取组长负责制，由组长负责子模块的划分，组员独立完成子模块的设计，完成整个项目系统的开发工作。

在教学理念上，教师采用“以教师为中心”的教学思想，以知识点分布为主线，严格依照教材章节的顺序，从数据库基础知识开始讲解各个章节的内容，把每个重点难点讲懂讲透，尤其在程序设计的三种循环结构和表单控件内容上花费了大量的时间，反复向学生灌输程序设计思想。由于学时有限，课堂教学以经典案例教学为主，提问为辅。每章结束后，布置相应的作业，要求同学以实验报告的形式上交给教师进行评阅。

（3）教学改革评价

在学期结束后向学生就教学改革中所涉及的8个方面进行了认可程度的问卷调查（见表1），发放60份，收回有效问卷58份。对所收集到的数据进行t检验的成对二样本统计分析，其P

3.讨论

自从周以真教授第一次清晰系统地描述计算思维概念以来，计算思维的概念得到国内外计算机同行的广泛关注和支持。计算思维是一种由知识转化为能力，再由能力递进为思维的一种高级思维活动。通过对《数据库基础》教学重新规划和组织，将计算思维融入课堂教学，使学生思考问题的广度和深度都有了较大的提高，独立分析问题、解决问题的能力得到很大的提升。和传统的教学方法相比，基于计算思维的教学模式取得了更好的效果。

但由于计算思维本身的抽象性和高度概括性，如何理解计算思维的本质和内涵，如何确定计算思维的内容和体系，如何着手培养学生的计算思维等，还需要广大计算机教育工作者继续深入的探索。

参考文献

[1]董荣胜.计算思维与计算机导论[J].计算机科学，2009 （4）：50-53.

[2]董荣胜，古天龙.计算思维与计算机方法论[J].计算机科学，2009，36（1）：1.

[3]周以真.计算思维[J].中国计算机学会通讯，2007，3（11）.

[4]宋晓荣，姬明丽，司艳莉，刘友才.研讨式教学法在机能学综合实验教学中的应用[J].新乡医学院学报，2011，28 （3）：399-400.

[5]陈杰华，戴丽娟.以培养计算思维为核心的程序设计实验教学[J].实验技术与管理，2011，28（1）：125-127.

[6]廖伟志，李文敬，王汝凉.计算思维在离散数学课堂教学中的应用[J].计算机科学，2008（（11）.

[7]王荣良.信息技术课程中算法学习的价值探索[J].中国电化教育，2008（8）：78-81.

[8]萨师煊，王珊.数据库系统概论[M].北京：高等教育出版社，2006.

[9]朱立平，林忐英.基于思维教学理论的程序设计课程教学模式的构建[J].计算机教育，2008（8）.

[10]瞿中.数据库教学方法改革的探索与实践[J].黑龙江高教研究，2006（2）：114-115.

作者简介：徐东雨（1976—），男，中国医科大学基础医学院计算机教研室讲师，主要从事医学数据库研究。