物联网在高等医学教育中的应用初探

2021-03-06倪露露李江安

卫生职业教育 2021年13期

倪露露，李江安

（1.江南大学医学院，江苏无锡 214122；2.南京医科大学附属无锡二院，江苏无锡 214002）

所谓物联网，简言之即“万物互联”，其实质是借助互联网平台，以互联网为核心技术，通过相关技术如射频识别、红外感应器、激光扫描器、全球定位系统等实现对现实实物的定位、识别、追踪及实物信息的共享。随着目前传感器技术、计算机技术、互联网技术等的飞速发展，物联网技术的应用领域日趋广泛[1]，在交通、安防、医疗卫生、环境保护、防灾救灾等领域均发挥着重要作用，但在医学教育方面的应用还相对滞后。很多医学教学单位设立的多媒体教室及信息化平台也只限于简单的数据处理或PPT教学。随着云计算、无线传感网等技术的不断发展，物联网在医学高等教育中的应用必然会越来越广泛。

1 目前我国高等医学教育存在的问题

我国医学教育与国外的“精英化教育”不同，国内医学高等院校众多，且近年来大规模扩招。但即使如此，经过教育培训后合格的医学人才相较于社会需求仍有巨大缺口[2]。究其原因，既有院校资金不足、教育资源匮乏、社会医疗环境等客观短板因素，也说明传统医学教育模式已经不适应当今的医学教育。笔者认为，其中因教育方法滞后及教学资源匮乏导致学生缺乏学习兴趣、动手能力差为主要原因。因此，利用物联网技术的优势对医学教育模式进行革新是非常必要和有益的。

2 物联网在高等医学教育中的应用

2.1 物联网在翻转课堂中的应用

传统医学理论课教学是以课堂为中心、以教师为中心，这种统一讲授忽视了学生接纳和吸收知识的个体差异，也没有精确的指标来监测和评估每一位学生是否能理解或掌握教师讲授的内容。且医学理论概念性强，知识点多，很多内容需背诵，因此学生容易理解困难。上述因素导致部分医学生缺乏学习兴趣。鉴于此，近年来，翻转课堂逐渐兴起，被众多医学教育者关注并予以实践应用，成为教育改革的新方向[3]。所谓翻转课堂，是指课前学生通过教学视频、PPT等学习资源自主学习。每一位学生自主机动安排学习时间，比如有些学生遇到不理解的知识点可以反复观看视频或学习其他参考资料，既可独立学习也可同学之间协作学习、互相讨论；也可以在师生交流平台上提出，教师及时予以解答。这样，课堂上就节省了很多讲授知识的时间，而课堂时间主要用来答疑、交流、协作、讨论，教师负责把握课堂讨论不要偏离课程内容主线，鼓励学生主动参与答疑、讨论，纠正学生的思维误区，总结并解答学生提出的问题。课堂真正能做到师生互动，以学生为中心。这种模式有利于学生自学能力、协作能力、思考能力的提高，有利于学生把知识点吃透、把思维脉络理顺，从而达到掌握课程内容的教学目的。

物联网技术的应用可以显著提高翻转课堂的效率，其作用主要体现在以下几方面：（1）目前学生课前学习的教学视频及PPT多为授课教师事先制作，然后上传到学习平台，资源较为匮乏；网络上绝大部分医学MOOC均为科普型，并不适用于医学专业教学；专业MOOC资源较为分散，难以查找，其中优质高等医学教育中文MOOC更为稀少。物联网以IPv6为基础的网络层技术的发展，形成海量地址资源，可以提供更加丰富的优质教学资源。（2）国内众多设立医学专业的高校也可以利用物联网网络层及应用层技术构建“医学教育校际联盟”，建立医学教育“云平台”，从而实现高校之间教学资源的互补和共享。各高校医学生则可非常便捷地从平台上获得专业教学资源，从而开阔视野，提升学习质量。

2.2 物联网在医学虚拟实验室中的应用

医学是一门实践性很强的学科，实验课非常重要。但国内各高校长期以来均重视医学理论课，将实验课置于从属地位。这就导致很多学生理论知识丰富，理论基础扎实，但操作技能很差。究其原因，主要是受经费、教学资源、实验场所、实验设备所限。以解剖学为例，实体解剖有以下缺点和局限：（1）长期以来受思维和习惯的影响，目前国内自愿捐献遗体用于医学生解剖的很少，一般的医学院校8名医学生共同解剖一具尸体，上局部解剖实验课时，基本是1～2名学生在持刀解剖，其他6～7名学生手拿图谱进行对照学习，后排学生甚至会因视野被遮挡而无法看到解剖过程。（2）某些器官的解剖具有不可重复性，比如心脏解剖后即使上一位学生将其拼回去，也不可能恢复原状供下一位学生来重新解剖学习。（3）有的器官如脑和脊髓因为有颅骨和脊椎遮挡，解剖前必须耗费大量时间打开骨性结构。（4）某些位置深的解剖结构无法完整观察，如颅底神经和血管的走行及其相互解剖位置关系。

应用物联网的VR技术可以很好地解决上述问题。基于VR技术的虚拟人体解剖能三维立体地显示各器官系统的解剖结构及毗邻关系，学生佩戴VR眼镜进入虚拟人体，可自如地调控进入途径、前进方向，观察各器官的局部解剖形状、骨骼、肌肉、血管、神经分布及其相互关系，也可模仿手术入路，为日后临床实践打下坚实基础。通过这种沉浸式虚拟解剖实验操作，可以观察到实体解剖课上无法完整观察的解剖结构。如视神经的球后段至视神经管段部分，实体解剖课需要将眼球摘除后观察，但眼球摘除已经破坏了球后结构的相互关系，学生只能结合图谱自行在脑海中想象并重建立体图形。而VR技术则可完整地原位显示上述结构，这样学生就可以获得清晰直观的三维具象化印象。而且这种虚拟解剖具有可重复性，学生可以反复体验，轮流使用，这样就可有效解决尸源不足的难题。

此外，基于VR技术的虚拟实验室在投入使用后并不会产生实际的教学资源损耗，综合成本极其低廉，可显著降低实验室的经费和管理成本，从而解决医学院校资金不足、教育资源匮乏的难题。

2.3 物联网在传统医学实验室中的应用

物联网技术不仅促进了虚拟实验室的发展，也可广泛应用于传统医学实验室中，消除安全隐患，提高实验室的安全性和有效性。比如，使用射频技术可以在医学实验设备仪器出现故障或火灾等风险时及时报警；在各项医学实验设备仪器上标注数字化属性，当学生错误使用设备仪器时，设备仪器会自动启动报警系统；通过传感器和传感网技术还能自动控制实验室的温度、湿度等，避免医学实验设备仪器因不合理的环境因素加速折旧甚至发生故障，延长使用寿命，节省学校的资金支出。此外，物联网技术还能自动控制室内空气的更换率，这一点对人体解剖学实验室尤其有帮助。目前国内医学院校的各种人体标本主要是通过福尔马林浸泡处理等达到防腐目的，而福尔马林有强烈的刺激性气味，易导致人体鼻腔、眼结膜不适，如浓度过高对呼吸系统、神经系统、免疫系统、肝脏等都有毒害作用，甚至有导致鼻咽癌的风险。通过物联网传感系统能实时监测解剖实验室内福尔马林的浓度，从而自动进行室内空气更换，有助于维护师生的身体健康。

2.4 基于物联网的“云平台”的应用

目前的医学教育方式主要是医学生课前预习—教师课上讲授—课后复习，学生的课堂学习时间受到课程安排的限制。而基于物联网的“云平台”的应用可以打破时间和地域的限制，让学生随时随地能便捷地学习知识，充分利用碎片化时间，体现学生的个性化学习，从而有最高的学习效率和最好的学习效果。后台可以记录学生浏览“云平台”教学资源的频次和时间，便于教师统计分析学生学习过程中的共性问题，优化课堂时间的分配及讲授方式，以达到更好的课堂效果。

另外，有部分医学生因为沉迷于电脑游戏或网络电视剧等而出现旷课现象，影响了专业知识和技能的学习，也对学校教育资源造成浪费。既往只能通过人工点名或指纹打卡方式来约束，既占用了课堂时间，还存在代点名、指模作弊等问题。在RFID技术支撑的智慧校园环境中，可以通过给每位学生配备超高频识别电子卡来达到考勤目的。