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面向研究型及应用型医学人才培养的Python教学探索

更新时间：2019-12-25 13:47:34 大小：2M 上传用户：songhuahua 查看TA发布的资源 标签：python 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

培养具备研究能力和应用能力、能够熟练应用某种数据分析工具来解决实际问题的多元化人才是医学大数据时代的要求。Python已经成为流行的编程语言和科学研究的重要平台,语法简洁清晰,具有丰富和强大的标准库及扩展库,免费开源。通过医学人才培养的现状分析,结合Python程序设计课程的教学情况,提出实施课程改革、更新教学内容和教学方法的建议。主要阐述Python语言的特点、教学内容的选取、以学生为中心的教学理念、采用动态交互模式、选择合理的调试方法和工具,并结合相应的实例进行深入分析,希望对相关人员有一定帮助。

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现代教育技术

卫生职业教育

Vol.36 2018 No.16

面向研究型及应用型

医学人才培养的 Python 教学探索

李秀敏，王希杰，刁丽娟

（滨州医学院,山东烟台 264ꢀꢀ3）

摘

要：培养具备研究能力和应用能力、能够熟练应用某种数据分析工具来解决实际问题的多元化人才是医学大数据时代

的要求。Python 已经成为流行的编程语言和科学研究的重要平台，语法简洁清晰，具有丰富和强大的标准库及扩展库，免费

开源。通过医学人才培养的现状分析，结合 Python 程序设计课程的教学情况，提出实施课程改革、更新教学内容和教学方法

的建议。主要阐述 Python 语言的特点、教学内容的选取、以学生为中心的教学理念、采用动态交互模式、选择合理的调试方

法和工具，并结合相应的实例进行深入分析，希望对相关人员有一定帮助。

关键词：研究型；应用型；医学人才培养；Python

中图分类号：G434

文献标识码：B

文章编号：1671ꢂ1246（2ꢀ18）16-ꢀꢀ74-ꢀ3

随着我国科技和经济的迅猛发展,国家需要越来越多高质

量、高素质、高水平的创新型人才。习近平总书记在十九大报告

中提出的实施健康中国战略,为高校培养研究型、应用型医学

人才队伍指明了方向。人才是医药卫生事业发展的重要基石,

在提升国家整体医疗服务水平和实现全民健康目的进程中起

问题的过程中所表现出来的本领,主要包括信息分析判断和处

[3]

理能力以及实践动手能力等。近些年来,我国医学教育事业蓬

勃发展,但也存在着资源短缺、师资不足、学生综合素质下滑等

现象。部分医学毕业生就业后在继续学习能力、知识应用能力、

科研创新能力等方面存在不足,学生综合素质参差不齐。医学

本科生专业课程繁多且理论课时一般多于实践课时,同时教学

计划中涉及创新性、应用性、设计性的实验课较少,在本科生中

未开展相关课程的学习,科研基础知识和方法未普及,使得学

生科研意识薄弱。

[1]

着关键作用。

医学人才的研究能力和实践应用能力包括医学研究、临床

决策、指导临床应用等,是衡量医学院校人才培养的重要指标

[2]

之一。计算机科学在医学发展和研究中发挥着越来越重要的

作用,在电子病历、移动医疗、生物信息学、健康物联网等新型

交叉学科方面有着广泛的应用。计算机知识和应用能力已成为

医学生综合素质的重要标志。

现阶段,我国从事医疗卫生行业工作的人员数量在不断增

多,城乡医疗机构分布不均、人员素质偏低,这与我国的高等本

[4]

科教育中实践应用型的人才培养不足有很大关系。本科教学

1 医学院校研究型和应用型人才培养现状与建议

1.1 现状

中要培养学生全面发展,不仅要教授其理论知识,还要让学生

具备足够的实践能力,尤其在大数据时代背景下,要使其能够

熟练应用某种数据分析工具来解决实际问题。

随着社会的发展,对医学生的综合能力要求越来越高。医

学生必须具备良好的科学素养和科研能力,善于从医学实践中

客观地分析和解决问题,才能适应当代社会发展的需要。科研

能力主要指在开展科学研究活动时,运用科学方法探求并解决

1.2 实施课程改革，更新教学内容和教学方法

为培养医学院校学生的研究和应用能力,需进一步厘清思

路,改革与创新教育教学模式,深化“互联网+”时代下的教育改

基金项目：山东省教育厅高校人文社会科学研究计划（J15WBꢀ8）；滨州医学院 2ꢀ16 年教学改革与研究项目（JYKT201618）

[5]徐梅丹,兰国帅,张一春,等.构建基于微信公众平台的混合学习模式

[J].中国远程教育,2015（4）：36-42.

以教师信息技术培训为例[J].中国现代教育技术,2ꢀ16（1）：59-61.

[11]山峰,檀晓红,薛可.基于微信公众平台的移动微型学习实证研究——

以“数据结构公众平台”为例[J].开放教育研究,2ꢀ15,21（1）：97-1ꢀ4.

[12]郭华峰,梅成才.基于微信公众平台的微课移动学习平台设计[J].中

国教育信息化,2ꢀ15（1）：82-84.

[6]高艳,梁艳.基于微信平台的计算机应用基础微课教学资源系统的研

究与开发[J].科技风,2ꢀ17（7）：85ꢁ

[7]夏旭,彭元辉.基于微信公众号的高校微课程设计与应用研究——以

单片机原理与设计课程为例[J].科教导刊,2ꢀ16（2）：38-4ꢀ.

[8]陈湘.基于微信公众平台的电工与电子技术微课开发与应用[J].南通

职业大学学报,2ꢀ16,3ꢀ（2）：62-64.

[13]石松芳,刘芳.基于微信公众平台的高职院校微课推送促教研究——

以武汉高职院校为例[J].职业技术,2ꢀ16,15（5）：69-71.

[14]沈林霞,马青变.基于微信平台的微课教学在急诊专科培训中的应

用研究[J].中华医学教育探索杂志,2ꢀ17,16（4）：411-414.

[15]吕淑玲.基于微信平台的基础护理学教学资源库建设与应用[J].安徽

卫生职业技术学院学报,2ꢀ17,16（2）：127-129.■

[9]吴君胜.基于微信公众号的微课移动学习平台的搭建与应用——以

开放教育计算机类一体化教学课程为例[J].电大理工,2ꢀ17（1）：21-22.

[1ꢀ]梁展锋,魏晓彤.基于微信公众号构建微课平台的探索与实践——

革。医学院校学生掌握一种程序设计语言,能够更好地掌握专

业前沿知识,有利于今后的科研与技术创新。

ꢁyꢀꢃon 突出的优势还体现在拥有丰富的图形库和科学计

算库,主要包括以 ꢁandas 为代表的数据分析库、矩阵计算模块

Numpy、科学计算模块 Scipy、数据可视化工具 Maꢀploꢀliꢇ 等。通

过学习 ꢁyꢀꢃon,不但可以培养学生分析和解决问题的能力,提

升学生的科研和应用创新意识,而且有助于学生掌握一种终身

受用的编程语言。

大数据时代背景下程序设计课程的授课中除了掌握基本

的程序开发方法外,还应进行大数据分析所需的技能素养和思

维方式的训练及培养。Python 已经成为流行的编程语言和科学

计算的重要平台,在数据分析、机器学习、Web 开发、图像处理

等多个领域应用广泛,因而 Pyꢀhon 已经成为医疗等数据分析领

域中最常用的语言。ꢁyꢀhon 语言语法清晰易懂,在培养医学院

校学生专业能力方面具有很高的教学价值。教学中采取让学生

多参与、多讨论等方式,多为学生提供一些实践案例,做好研究

型学习。

2.2 Python 课程教学内容的设置

程序设计课程的教学重点是培养学生用计算机解决问题

[5]

的通用方法,从而培养计算思维能力。针对医学专业学生而

言,结合各自的专业和兴趣进行 ꢁyꢀhon 模块的学习,适当增加

学生的知识面和学习深度,同时结合所学内容开展大学生创新

项目的科学研究,掌握数据处理的主要方法。

2 医学院校 Python 程序设计课程的教学实践

2.1 Python 程序设计语言的特点

ꢁyꢀhon 基础知识部分主要有基本数据类型、变量、运算符、

表达式、程序流程控制、函数和模块等,涉及的类库主要有 Tuꢅ-

ꢀlꢆ 库、Maꢀh 库、Random 库和部分内置函数等。例如求 5 的阶乘

可以通过内置函数用语句：ꢅꢆducꢆ（opꢆꢅaꢀoꢅ.mul,ꢅangꢆ（1,6））来

实现,程序简洁流畅。能力提升部分主要包括字符串、高级数据

结构中的列表、元组、字典、集合等,涉及的类库主要有 Daꢀꢆꢀꢈmꢆ

库、Calꢆndaꢅ 库、Tꢈmꢆ 库。应用部分中主要是图像处理和数据处

理、分析与可视化,涉及的类库主要有 Gꢅaphꢈcs 库、ꢁIL 库、

Pyꢀhon 语言设计简洁优雅,安装便捷,学习效率比较高。通

过 Pyꢀhon 的学习,可以促使学生把更多精力放在解决问题能力

和思维能力的培养上,而不是关注其内部实现。Pyꢀhon 语法简

单,没有 C 语言中的指针、地址等涉及计算机系统结构的元素,

对于具有医学背景的学生而言比较容易学习。

在 ꢁyꢀhon 中,不需要事先声明变量名及其类型,直接赋值

即可创建各种类型的对象变量,这一点适用于 ꢁyꢀhon 任意类型

的对象。ꢁyꢀhon 是一种动态类型语言,变量的类型也是可以随

时变化的,见图 1（示例中安装软件为 ꢁyꢀhon3.6,所有程序在 I-

DLE 中进行）。变量 x 的类型从 iꢂꢀ 变为了 str 类型。ꢁyꢀꢃꢄꢂ 中的

变量并不直接存储值,而是存储了值的内存地址或者引用,这

也是变量类型随时可以改变的原因。在 ꢁyꢀꢃꢄꢂ 中,没有字符常

量和变量的概念,只有字符串类型的常量和变量,单个字符也

是字符串。逻辑运算符 aꢂd 和 oꢅ 具有惰性求值或逻辑短路的特

点。在编写复杂条件表达式时充分利用这个特点,合理安排不

同条件的先后顺序,在一定程度上可以提高代码运行速度。例

如 3＞5 aꢂd a＞3 语句中,结果为 Falsꢆ,并没有定义变量 a。语句

3＜5 oꢅ a＞3,结果为 Tꢅuꢆ,不需要计算 a＞3。ꢁyꢀꢃon 主要有 foꢅ 循

环和 wꢃilꢆ 循环两种形式的循环结构,这里带有 ꢆlsꢆ 子句是

ꢁyꢀꢃon 循环语句的特色之一。如果循环自然结束时则执行 ꢆlsꢆ

结构中的语句,如果循环是因为执行了 ꢇꢅꢆak 语句而导致循环

提前结束则不会执行 ꢆlsꢆ 中的语句,见图 2～3（图 2 中的代码执

行结果为图 3 所示,可见并不执行 ꢆlsꢆ 子句）。

[6]

Numpy 库、ꢁandas 库和 Maꢀploꢀlꢈꢇ 库等。

大数据背景下医学院校的学生应掌握大数据分析的基本

技能,所以除了基本的程序设计技能外,更应侧重数据分析挖

掘基本思想以及主要应用方法的学习。在 ꢁyꢀhon 语言数据处理

过程中,首先将获取的数据转换成 numpy 数字,然后用 ꢁyꢀhon

提供的 ꢁandas 和 Scꢈpy 模块进行数据分析及处理,最后提取数

[7]

据特征并用 Maꢀploꢀlꢈꢇ 库中合适的图形、图表表示出来。例如,

使用 ꢁyꢀhon 绘制出的散点图和直方图（见图 4～5）。课程教学过

程中,可以结合专业的不同特点选取介绍不同的类库,从而加

强学生研究和应用能力的培养,为未来从事数据分析和应用工

作打下基础。

图 4 散点图

图 1 查看变量类型

2.3 教学方法的合理选择与思考

课堂教学中并非独立地应用一种教学方法,而是在不同的

教学阶段,根据教学内容、教学对象的不同,选用适合的教学方

[8]

法进行教学。可以采用案例教学法、演示法、讨论法,并尝试运

用慕课、微课程、翻转课堂等在线课程模式与传统教学模式相

融合,进行教学方法的改革。教师要积极推行以学生为中心的

教学理念,教师授课和学生讨论可以同步进行,同时配合相应

图 2 else 子句的理解

图 3 图 2 语句执行结果

[9]

练习,以巩固学生对知识点的理解。课下给学生推荐网上教学

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