医学生OBE导向Python编程课教学改革

摘要：随着大数据和人工智能技术的迅速发展，Python作为一种高效且易于学习的编程语言，在医学数据分析、图像处理和智能诊断等领域具有广阔的应用前景。然而，现有面向医学生的Python程序设计课程大多沿用传统教学模式，导致学生实际应用能力不足、教学方法单一等问题。文章基于成果导向教育（Outcomes-Based Education， OBE） 理念，提出了针对医学生的Python程序设计课程教学改革方案，旨在通过明确教学目标、优化教学内容、改进教学方法和完善考核体系，提升医学生的编程能力及解决实际问题的能力。

关键词： Python程序设计；医学生；OBE理念；教学改革；实际应用能力

中图分类号：G642      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2025）08-0132-05

开放科学（资源服务） 标识码（OSID）

0 引言

在数字化转型的浪潮中，Python凭借其简洁易学、功能强大等特点，迅速成为非计算机专业学生学习编程的首选语言之一。对于医学生而言，这一趋势更是意义非凡。它为医学生提供了强大的数据分析、图像处理等工具，为医学研究和临床实践注入了新的活力。随着医疗数据的爆炸式增长和人工智能技术的日益成熟，Python编程能力已成为医学生不可或缺的技能之一，不仅能够帮助他们高效处理和分析复杂的医学数据，挖掘隐藏信息，还能为医学研究和临床实践提供强有力的技术支持，推动医疗创新和精准医疗的发展[1]。

然而，当前面向医学生的Python程序设计课程大多沿用传统教学模式，存在学生实际应用能力不足、教学方法单一等问题，难以满足医学生在医学领域对编程技能的实际需求。因此，基于OBE（成果导向教育） 理念的Python程序设计课程教学改革应运而生。OBE理念强调以学生的学习成果为导向，注重培养学生的实际能力和综合素质。在这一理念的指导下，致力于打破传统教学模式的束缚，重构课程体系，优化教学内容，创新教学方法，完善考核体系，以期全面提升医学生的Python编程能力和解决实际问题的能力。

1 OBE理念概述

OBE（Outcome-Based Education） 理念强调以学生的学习成果为导向，将培养学生的实际能力和综合素质作为教育目标，并将学生置于教学活动的中心地位。与传统“以教师为中心、以知识传授为主”的教学模式不同，OBE转向“以学生为中心、以能力培养为重”的现代教育范式。教师在这种模式中转变为学生学习的引导者和伙伴，通过根据学生的个性化需求、学习兴趣及职业规划，精心设计教学活动，确保教育紧密围绕学生的发展目标展开。这种以学生为中心的教学设计，不仅能够激发学生的学习兴趣和动力，还能显著提升学习的针对性和实效性。

为实现对学生学习成果的全面评价和提升，OBE理念强调教学目标的明确性、教学内容的优化性、教学方法的灵活性和考核体系的科学性[2]。教学目标需明确界定学生在学习后应达到的知识、技能和态度，例如掌握Python在医学数据分析中的应用方法或能够独立设计并实现简单的医学研究相关项目。教学内容则应紧密围绕这些目标进行精选与整合，确保所教授的知识既系统又具有前沿性，如加入医学影像处理或大数据分析的最新技术。在教学方法上，可以采用案例教学和项目驱动等方式，通过具体的医学案例和实际项目引导学生主动学习、合作学习和深度学习，从而增强他们的实际应用能力。考核体系则应采用过程性评价与终结性评价相结合的方式，不仅关注学生的期末考试成绩，还要重视他们在整个学习过程中的表现，例如课堂参与度、项目完成情况及小组合作能力等，从而全面、客观地反映学生的学习成果和成长进步。医学生OBE导向Python编程课教学改革流程图如图1所示。

2 教学现状分析

当前医学教育中的Python程序设计课程存在多方面问题，亟须改善。这些问题不仅限制了学生学习效果的提升，也阻碍了医学教育与现代科技的深度融合。

1） 重理论轻实践：多数课程过度关注Python语言的语法规则和基础概念，忽视了实际医学问题中的编程应用。虽然学生能够掌握基本编程知识，但在处理真实医学数据、构建模型或执行自动化任务时，往往显得力不从心[3]。例如，学生在课堂上学会了基础语法，却无法在实际案例中有效应用Python进行数据分析或图像处理。这种理论与实践的脱节，限制了学生创新思维和问题解决能力的培养。

2） 个性化教学与多元化评价的缺失：当前教学模式“一刀切”，未能充分考虑学生的个体差异，导致教学内容与学生需求不匹配。此外，考核体系过于单一，主要依赖期末考试和作业成绩，忽视了对学生创新能力、实践能力和团队协作能力的综合评价。

3 教学改革方案

3.1 明确教学目标

在医学教育领域内，为医学生明确Python程序设计课程的教学目标，是确保教学质量和促进学生个人发展的前提。教学目标应紧密围绕医学生的实际需求与未来职业发展，深度融合OBE理念[4-5]。具体而言，教学目标应包括以下几个方面。

1） 掌握基础语法和编程思想：确保学生扎实掌握Python语言的基本语法和编程思想，这是后续学习和应用的基础。

2） 培养编程实践能力：通过实践环节，培养学生独立编写简单Python程序的能力，使其能够运用所学知识解决实际医学问题。

3） 了解Python在医学领域的应用：引入Python在医学数据分析、图像处理等领域的应用案例，帮助学生了解Python在医学领域的广泛应用和潜在价值。

4） 发展计算思维和问题解决能力：注重培养学生的计算思维、分析问题和解决问题的能力，这些能力对于医学生未来的科研、临床实践和跨学科合作都具有重要意义。

在教学过程中，教师可以通过项目驱动的方式，引入实际案例，引导学生从问题出发，主动探索解决方案。通过小组合作和讨论交流，激发学生的创新思维和批判性思维，同时鼓励学生尝试不同的编程方法和思路，以拓展其解决问题的能力。

3.2 优化教学内容

在构建基于OBE理念的Python程序设计课程中，优化教学内容是提升教学质量和学生学习效果的关键。以下是针对医学专业学生的具体策略及相应的扩展内容和例子。

1） 案例导向教学

策略描述及扩展内容：设计一系列贴近医学实际的Python编程案例，涵盖医学数据处理的各个环节，包括数据采集、清洗、分析、可视化及应用于临床决策支持等。这些案例将帮助学生理解Python在医学领域的实际应用。

示例：设计一个“基于Python的癌症患者生存分析系统”案例。学生将使用Python进行数据预处理、统计分析、生存曲线绘制等，最终生成一份具有临床指导意义的报告。这个案例不仅锻炼了学生的编程技能，还加深了对医学数据分析的理解。

2） 跨学科融合教学

策略描述及扩展内容：将Python编程与医学知识结合，形成跨学科的教学内容体系。通过介绍Python在医学中的应用实例，展示编程技术如何辅助医学研究和提升医疗服务质量，以激发学生的学习兴趣和动力[6-7]。

示例：在课程中穿插医学基础知识的介绍，如人体解剖学、生理学、病理学等，并结合Python编程进行案例分析。例如，讲解医学影像分析时，可以让学生学习如何使用Python处理X光片、CT图像等医学影像数据，帮助医生进行疾病诊断。

3） 分层次差异化教学

策略描述及扩展内容：根据学生的基础和学习能力，将教学内容分为基础、进阶和高级三个层次。基础层次注重Python语言基础语法和编程思想的培养；进阶层次引入更多医学相关的编程案例和技术；高级层次则关注学生的创新能力和解决实际问题能力。

3.3 完善考核体系

在基于OBE理念的Python程序设计课程中，完善考核体系是确保学生学习成果达成的重要环节。考核体系应全方位、多角度地评价学生的学习能力、协作能力、专业能力及职业能力，具体措施如下。

1） 过程性考核

过程性考核侧重对学生学习过程的持续评估，以便及时发现并纠正问题，促进学生的持续改进。

① 平时成绩

描述：记录学生的日常作业和课堂小测验的完成情况。OBE理念阐述：通过平时成绩评估学生对基础知识的掌握程度和学习态度，确保学生在学习过程中不断积累和巩固核心能力。

②项目实践

描述：通过项目报告、实验报告等形式评价学生在项目开发和实践中的表现。OBE理念阐述：项目实践评估学生的编程能力、问题解决能力和团队协作能力，旨在通过实际操作检验学生是否能够将理论知识应用于实际问题。

③ 课堂表现

描述：评估学生在课堂讨论、提问、回答问题的积极性和质量，以及在团队合作中的贡献度。OBE理念阐述：课堂表现考查学生的参与度和互动能力，确保学生在学习过程中积极参与、有效沟通，符合以学生为中心的教学目标。

2） 综合性考核

综合性考核在学期末进行，旨在全面检验学生的学习成果和综合能力。

① 综合性项目或案例分析

描述：要求学生独立或小组合作完成一个具有挑战性的项目或案例分析，评估包括项目报告、项目演示和项目答辩等。OBE理念阐述：通过综合性项目或案例分析，全面考查学生的编程能力、创新思维、问题解决策略和沟通协调能力，确保学生在实际应用中能够展现出全面的能力。

② 期末考试

描述：考试内容侧重核心概念和技能的掌握程度，形式包括闭卷考试、开卷考试、编程题测试等。OBE理念阐述：期末考试评价学生对课程核心知识的掌握，确保学生能够在不同的考试形式中展示其综合理解和应用能力。

3） 多元化评价

引入多元化评价机制，确保评价结果的客观性和全面性。

① 学生自评

描述：鼓励学生进行自我反思，评估自己的表现、进步与不足。OBE理念阐述：自评机制培养学生的自我管理和自我提升能力，使学生能够自我监控学习进展，符合以学生为中心的教学目标。

② 学生互评

描述：通过小组合作项目和课堂讨论等环节，让学生评价他人，并从中学会批判性思维和自我反思。OBE理念阐述：互评机制促进学生之间的交流与互动，同时提升学生的批判性思维和反思能力，增强学习的整体效果。

③ 教师评价

描述：教师结合平时观察、作业批改、项目指导等多种方式对学生进行综合评价。OBE理念阐述：教师评价确保对学生的学习态度、能力发展和团队协作等方面的全面、客观评价，为学生提供及时反馈，促进教学质量的持续提升。

通过实施这些措施，可以确保考核体系的科学性和有效性，准确反映学生的学习成果，并为教学提供及时反馈，促进教学质量的不断提升。

3.4 教学实践案例

在构建基于OBE的Python程序设计课程中，提供详细的教学实践案例可以有效展示如何将理论与实践结合，提升学生的综合能力。以下是两个具体的教学实践案例，每个案例包括设计思路、实施过程、预期目标以及取得的成果等详细描述。

3.4.1 医学数据可视化项目

设计思路：结合Python与医学数据，通过可视化技术提升学生数据分析能力[8]。

实施过程：

1） 数据准备：提供某医院的病历数据集，包括患者的基本信息和各类医学指标。

2） 编程任务：学生使用Python的Matplotlib库，完成数据的可视化处理任务。