祁興華+虞舜+王璐

摘要：本文簡述中醫(yī)藥信息學(xué)人才培養(yǎng)教學(xué)中存在的問題，針對(duì)學(xué)科人才培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行探討，提出將Arduino開源硬件引入中醫(yī)藥信息學(xué)教學(xué)中，嘗試對(duì)現(xiàn)有課堂和實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行實(shí)踐探索，并提出相應(yīng)建議，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升其應(yīng)用能力，以冀進(jìn)一步完善中醫(yī)藥信息學(xué)實(shí)踐教學(xué)模式，培養(yǎng)“中醫(yī)藥+信息學(xué)”的復(fù)合型、應(yīng)用型人才，促進(jìn)學(xué)科的長遠(yuǎn)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：開源硬件；中醫(yī)藥信息學(xué)；醫(yī)學(xué)教學(xué)；教學(xué)模式；Arduino

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2018.02.031

中圖分類號(hào)：R2-04 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-5304（2018）02-0130-03

Application of Arduino Open Source Hardware in Practice Teaching of TCM Informatics

QI Xing-hua， YU Shun， WANG Lu

Nanjing University of Chinese Medicine， Nanjing 210023， China

Abstract： This article briefly described the existing problems in talent training of TCM informatics， conducted discussion according to discipline personnel training practice teaching mode， proposed to introduce Arduino open-source hardware into TCM informatics teaching， try to carry out practice exploration for existing classroom and experiment teaching， and proposed relevant suggestions to promote learning interest of students and improve their application ability， with a purpose to further improve the practice teaching mode of TCM informatics， cultivate “TCM+informatics” compound and application talents to promote long-term development of this discipline.

Keywords： open source hardware； TCM informatics； medical teaching； teaching mode； Arduino

中醫(yī)藥信息學(xué)學(xué)科教育旨在培養(yǎng)全面掌握中醫(yī)藥學(xué)與信息學(xué)知識(shí)與技能的跨學(xué)科復(fù)合型人才，由于其注重綜合性和應(yīng)用性，圍繞學(xué)科專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，引導(dǎo)構(gòu)建學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)體系，因此實(shí)踐教學(xué)體系顯得至關(guān)重要。筆者探討將Arduino開源硬件引入中醫(yī)藥信息學(xué)實(shí)踐教學(xué)中，作為理論教學(xué)的有效補(bǔ)充，同時(shí)探索本學(xué)科實(shí)踐教學(xué)的改進(jìn)方向，以期進(jìn)一步完善學(xué)科實(shí)踐教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)“中醫(yī)藥+信息學(xué)”的復(fù)合型應(yīng)用型人才的目標(biāo)。

1 中醫(yī)藥信息學(xué)實(shí)踐教學(xué)中存在的問題

中醫(yī)藥信息學(xué)是中醫(yī)藥學(xué)與信息學(xué)結(jié)合產(chǎn)生的新興學(xué)科，自20世紀(jì)70年代計(jì)算機(jī)技術(shù)被用于處理中醫(yī)藥數(shù)據(jù)開始，中醫(yī)藥信息學(xué)經(jīng)過40余年的發(fā)展，在學(xué)科建立、人才教育和應(yīng)用研究方面取得了豐碩成果，形成了較為清晰的中醫(yī)藥信息學(xué)學(xué)科體系和特色的中醫(yī)藥信息學(xué)人才培養(yǎng)模式，并在中醫(yī)藥基礎(chǔ)、臨床、教育、管理、科研和生產(chǎn)經(jīng)營等領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。然而，相對(duì)其他新興學(xué)科，中醫(yī)藥信息學(xué)仍處于初步發(fā)展階段，學(xué)科體系和發(fā)展戰(zhàn)略尚不完善，其課程教學(xué)方面亦存在問題，主要集中在以下方面。

1.1 教學(xué)體系不完善

缺乏交叉學(xué)科應(yīng)有的綜合性課程內(nèi)容體系、系統(tǒng)的交叉學(xué)科教學(xué)方法體系，且缺乏知識(shí)結(jié)構(gòu)合理的中醫(yī)藥信息學(xué)師資隊(duì)伍[1]。同時(shí)亦缺乏交叉學(xué)科應(yīng)有的專業(yè)性課程內(nèi)容體系。另外，由于中醫(yī)藥信息學(xué)的特殊性，對(duì)中醫(yī)藥知識(shí)和信息技術(shù)均有較高的要求，如何合理安排兩者的課程比例還缺乏標(biāo)準(zhǔn)[2]。目前各中醫(yī)藥院校開設(shè)與中醫(yī)藥信息相關(guān)的課程較為分散，大多為選修課，安排學(xué)時(shí)較少，實(shí)踐教學(xué)課時(shí)也難以得到保證。

1.2 教學(xué)內(nèi)容缺乏新意

中醫(yī)藥信息學(xué)是中醫(yī)藥學(xué)與信息學(xué)的交叉學(xué)科，需要學(xué)生在學(xué)習(xí)中醫(yī)藥和信息技術(shù)課程的同時(shí)，將兩個(gè)學(xué)科的知識(shí)融會(huì)貫通。大學(xué)生思維活躍，教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)有趣、與時(shí)俱進(jìn)，方能引起他們的興趣，激發(fā)其學(xué)習(xí)動(dòng)力和創(chuàng)造力，所以對(duì)教學(xué)內(nèi)容本身有更高要求。然而，現(xiàn)在中醫(yī)院校這類課程的內(nèi)容往往以鋪陳知識(shí)點(diǎn)為主，要么偏深偏難，要么面面俱到，缺乏新穎性，缺乏實(shí)踐性，無法激發(fā)其學(xué)生的興趣[3]。

1.3 教學(xué)方法陳舊

傳統(tǒng)的教學(xué)方法以課堂講授法為主，學(xué)生在完成課堂理論知識(shí)的學(xué)習(xí)后，再輔以少量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，或以教師演示為主，學(xué)生直接參與很少。然而，此種方法并不適合中醫(yī)藥信息學(xué)這類交叉學(xué)科的教學(xué)。中醫(yī)藥信息學(xué)的教學(xué)方法應(yīng)結(jié)合學(xué)科自身特點(diǎn)，注重綜合性和應(yīng)用性，圍繞學(xué)科專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，引導(dǎo)構(gòu)建學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)體系，引導(dǎo)學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動(dòng)，通過項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)的教學(xué)方法，以項(xiàng)目的形式將課堂教學(xué)與實(shí)踐學(xué)習(xí)相結(jié)合，給與學(xué)生更多的動(dòng)手機(jī)會(huì)，讓學(xué)生真正融入到學(xué)習(xí)中，這樣才能更好地將教學(xué)內(nèi)容消化吸收，提升其創(chuàng)新和學(xué)習(xí)能力，從而促進(jìn)學(xué)科的發(fā)展。

2 Arduino開源硬件的特點(diǎn)endprint

Arduino是目前較為流行的開源硬件平臺(tái)，2005年由米蘭交互設(shè)計(jì)學(xué)院的2位教授聯(lián)合創(chuàng)建，具有入門容易、使用簡單、功能多樣、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與互動(dòng)產(chǎn)品開發(fā)。Arduino包括硬件部分（各種型號(hào)的Arduino板卡）和軟件部分（Arduino IDE），這兩部分都是開源的[4]。

Arduino能通過連接各種各樣的傳感器以感知環(huán)境，通過控制燈光、馬達(dá)和其他裝置反饋、影響環(huán)境。板卡上的微控制器可以通過Arduino的編程語言來編寫程序，編譯成二進(jìn)制文件，燒錄進(jìn)微控制器。對(duì)Arduino的編程是利用Arduino編程語言（基于Wiring）和Arduino開發(fā)環(huán)境（基于Processing）來實(shí)現(xiàn)的。基于Arduino的項(xiàng)目，可以只包含Arduino，也可包含Arduino和其他一些在PC上運(yùn)行的軟件，他們之間進(jìn)行通信來實(shí)現(xiàn)。

Arduino相較于以往單片機(jī)存在如下優(yōu)勢：①開放源代碼的電路圖設(shè)計(jì)，程序開發(fā)接口免費(fèi)提供，也可依需求自己修改。②Arduino擴(kuò)展性很強(qiáng)，硬件價(jià)格低廉，支持的傳感器和模塊很多，并且有大量成熟類庫和開源代碼可供使用。③學(xué)習(xí)Arduino不需要了解寄存器等硬件結(jié)構(gòu)，只要懂簡單的C語言，便可快速搭建項(xiàng)目原型。④Arduino的IDE使用的C語言指令較少，程序可讀性很強(qiáng)，上手更快。⑤Arduino因其開源性，互聯(lián)網(wǎng)上資源很多，便于獲取學(xué)習(xí)。

Arduino開源平臺(tái)易學(xué)易用，降低了微電子學(xué)習(xí)的門檻，即便沒有電子電路專業(yè)經(jīng)驗(yàn)和程序開發(fā)基礎(chǔ)的學(xué)生亦可輕松上手，非常適合中醫(yī)院校中醫(yī)藥信息學(xué)的教學(xué)與學(xué)習(xí)。

3 Arduino在中醫(yī)藥信息學(xué)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

3.1 課程設(shè)置引入Arduino課程

中醫(yī)藥信息學(xué)的課程設(shè)置應(yīng)結(jié)合人才培養(yǎng)目標(biāo)中的要求，科學(xué)安排課程，應(yīng)當(dāng)包括：①中醫(yī)藥信息學(xué)概論；②中醫(yī)藥信息處理技術(shù)；③中醫(yī)藥信息標(biāo)準(zhǔn)化及信息化語言系統(tǒng)；④中醫(yī)藥信息的獲取與利用；⑤中醫(yī)藥信息學(xué)的應(yīng)用[5]。其中，中醫(yī)藥信息處理技術(shù)和中醫(yī)藥信息學(xué)的應(yīng)用中可引入Arduino課程內(nèi)容，將Arduino開源平臺(tái)技術(shù)應(yīng)用到中醫(yī)藥信息的處理與應(yīng)用中。如中醫(yī)藥信息的輸入、輸出、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換、處理、標(biāo)引及檢索技術(shù)等，遠(yuǎn)程醫(yī)療、在線醫(yī)療、移動(dòng)醫(yī)療與物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴式醫(yī)療設(shè)備、中醫(yī)藥臨床診斷設(shè)備等。這種課程設(shè)置注重技術(shù)方法知識(shí)的與時(shí)俱進(jìn)、與國際接軌，可加強(qiáng)課程實(shí)訓(xùn)，提升技術(shù)實(shí)踐能力。

3.2 教學(xué)內(nèi)容引入Arduino開源內(nèi)容

中醫(yī)藥信息學(xué)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)與國際接軌，使其富有新穎性，以激發(fā)學(xué)生的興趣。Arduino是目前最流行的開源硬件平臺(tái)，互聯(lián)網(wǎng)上有很多開源項(xiàng)目內(nèi)容可供學(xué)生獲取學(xué)習(xí)，且生動(dòng)有趣，能夠激發(fā)學(xué)生的興趣。Arduino平臺(tái)對(duì)電子電路基礎(chǔ)要求不高，交叉學(xué)科的學(xué)生上手快，可以很容易搭建“中醫(yī)藥+信息學(xué)”的應(yīng)用原型。如人體生命體征的采集，可使用現(xiàn)有的心電傳感器、脈搏傳感器、溫度濕度傳感器等結(jié)合其他擴(kuò)展模塊，采用開源的類庫，無論是教師實(shí)驗(yàn)演示，還是學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，都可輕松實(shí)現(xiàn)。

3.3 教學(xué)方法引入Arduino互動(dòng)教學(xué)

中醫(yī)藥信息學(xué)的教學(xué)方法應(yīng)結(jié)合學(xué)科自身特點(diǎn)，注重綜合性和應(yīng)用性，圍繞學(xué)科專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)體系，引導(dǎo)學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動(dòng)，通過項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，將課堂教學(xué)與實(shí)踐學(xué)習(xí)相結(jié)合。Arduino由于其入門快，學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)時(shí)能很快搭建各種原型，對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的鞏固、理解和應(yīng)用，均有幫助，因此在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中均能起到互動(dòng)教學(xué)作用。

3.4 項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)引入開源硬件科技創(chuàng)新

中醫(yī)藥信息學(xué)的教學(xué)應(yīng)制定中醫(yī)藥知識(shí)和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的課程比例標(biāo)準(zhǔn)。引入Arduino等開源硬件平臺(tái)，積極開設(shè)實(shí)訓(xùn)性課程，建立實(shí)訓(xùn)基地，重視實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，制定科學(xué)的課程體系。結(jié)合自身學(xué)科培養(yǎng)目標(biāo)，合理定位，通過項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)或其他科技創(chuàng)新活動(dòng)，構(gòu)建學(xué)生科技創(chuàng)新體系，通過每個(gè)具體項(xiàng)目的科技創(chuàng)新活動(dòng)，使學(xué)科知識(shí)進(jìn)一步得到鞏固和掌握，達(dá)到教學(xué)的效果。以南京中醫(yī)藥大學(xué)為例，在教學(xué)過程中將開源硬件引入項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，項(xiàng)目開發(fā)貫穿學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)始終，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新，如人體生命體征監(jiān)護(hù)、智能中藥保健干眼癥、智能三高監(jiān)護(hù)儀、急救無人機(jī)、便攜式心電隨身監(jiān)護(hù)儀、脈診儀、舌象儀、中醫(yī)專家診療儀、智能艾灸穴位貼等，這些項(xiàng)目都是學(xué)生在教師指導(dǎo)下，采用Arduino開源硬件平臺(tái)搭建，通過參與項(xiàng)目開發(fā)，使學(xué)生對(duì)中醫(yī)藥信息的獲取與處理有了很好的掌握。

4 結(jié)語

隨著醫(yī)藥衛(wèi)生信息化的發(fā)展，中醫(yī)藥信息學(xué)面臨良好的發(fā)展機(jī)遇，中醫(yī)院校在中醫(yī)藥信息學(xué)教學(xué)方法與模式上應(yīng)貫徹中醫(yī)藥信息學(xué)的學(xué)科內(nèi)涵，立足當(dāng)前社會(huì)人才需求，進(jìn)一步優(yōu)化教育體系，合理設(shè)置課程體系，強(qiáng)化師資隊(duì)伍，引入Arduino開源硬件課程，有助于提高學(xué)生實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在理論知識(shí)學(xué)習(xí)、實(shí)踐能力鍛煉、創(chuàng)新精神培養(yǎng)等方面得到全面提升，從而提高中醫(yī)藥信息學(xué)專業(yè)人才的質(zhì)量，培養(yǎng)“中醫(yī)藥+信息學(xué)”的復(fù)合型、應(yīng)用型專業(yè)人才，使其具有核心競爭力，適應(yīng)新時(shí)期中醫(yī)藥信息化建設(shè)需求。

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