智能时代医学教育的数字化发展

李宗达 刘书强 孟可欣 孟德昕

我们正处于一个以易变不稳定、不确定、复杂、模糊为特征的乌卡时代，传统的“静态”教学模式已经不能适应智能时代的人才发展“动态”需要[1]。2015 年李克强总理提出“互联网+”这一行动计划后，“互联网+高等教育”模式持续稳定发展，展现了巨大的发展空间[2]。互联网+高等教育在全国范围内进行广泛的实践，教育实现了“脱域”，打破了传统教育空间与时间的藩篱，给我国高等医学教育体系变革带来新契机，也充分暴露出我国医学线上教育存在的不足和潜力。因此，对医学教育进行结构性、技术性优化对智能时代医学教育发展具有重要现实意义。

1 常规医学教育模式

目前，我国的高等医学教育为“三段式”教学，即分别由基础理论学习、临床课程+课间实习和生产实习三个阶段构成[3]。

1.1 基础理论学习阶段

基础理论阶段的学习以大课讲授为主，教师多以课本结合自制的PPT 进行教学，师生互动较少，无法针对学生进行个性化教学。虽然小组讨论、自学、实验课程、案例分析、问题式学习（problem-based learning，PBL）、团队导向学习（team-based learning，TBL）、PDCA 循环法教学（plan-do-check-act，PDCA）等课程能够提高和改善学生的参与度和表现广受在校师生好评[4-7]，但是现代医学教育的目的是培养学生掌握核心技能和适应新形势的能力，单纯的碎片化、静态的线下教学已远远不能满足智能时代的医学生，因此基础理论阶段的传统教学模式急需变革。

1.2 临床课程、课间实习阶段

在结束基础阶段的学习后，医学生就会进入临床医学院，在带教医生的指导下，通过与真正的病人接触，完成临床课程的学习[8]。课间实习阶段，医学生在课堂中学习临床知识的同时，还需进行一些实际的操作，在此过程中，除了传统的采用假人模具进行临床技能训练的方式，标准化病人（standardized patients）也是学生学习临床技能的重要一环，通过对其进行体格检查和问诊以练习临床技能。然而，医学院的模具和标准化病人数量都远远不能满足医学生的学习需要[9]，因此急需一种新的教学模式来满足此阶段医学生对于临床技能训练的需要。

1.3 生产实习阶段

学生会通过深入临床接触病人，巩固和实践之前所学的理论知识，并锻炼临床思维，这是一名医学生成长为医生的必经阶段。在此阶段，教师并没有固定的教学模式，学生也没有具体的学习框架，只是通过亲身的实践来学习进步。对于高年级临床医学生，目前尚未有能与传统方式媲美的替代方案。

2 信息化医学线上理论教学模式革新

随着科学技术的发展，我国医疗人才培养中存在的应急能力欠缺，独立思考能力不足，缺乏多维度融合理念等医学教育问题显露出来[10]。新一代信息技术推动了医学教育数字化转型，在线诊疗、在线教育在防控期间得到大范围推广，克服了传统教育下教与学不可分散的短板，当下正是医学教育进行技术性优化的良机。

2.1 线上教学模式的优势与劣势

在计算机科学高速发展的今天，线上教学拥有传统线下教学不具备的优势和特点。第一，线上教学不需要学生在同一时间，在特定教室内进行理论知识的学习。基于这种打破时间和空间限制的特点，线上教学可以在最大程度上避免人员聚集[11]。第二，对于体系成熟，且实行了数十年的传统线下教育，其形式往往过于单一。在固定的学习模式下，很难激发学生的学习积极性。而线上教学采取创新的技术和教学理念，对学生的学习流程进行重建，使学生获得更好的自律性和学习效果。第三，大部分学生在线下教学过程中只有一次上课听讲师讲课的机会，一旦错过某些环节则很难重新听讲师讲授，只能自己钻研书本直到理解透彻。而线上教学的所有课程都能以视频的形式被录制下来，方便学生反复学习领悟，使教学效率达到最大化。第四，线上教学有利于使讲师更加精炼的讲授教学内容，省略掉大量非必要的教学环节。在一定程度上缩短课程总时长，反而会使学生更加集中注意力，延长有效学习时间，改善教学效果[12]。

2.2 线上教学的新模式—混合式理论教学

在传统医学教育模式中，课程制定者常选择慕课（massive open online course，MOOC）、小规模限制性网络课程（small private online course，SPOC）以及翻转课堂中的一种或数种形式对现行教学体系进行辅助或填补，而非将其作为医学教育的主体形式。但是随着互联网技术的进一步发展，以及各高校积极开展不同形式的网络课程活动，我们发现线上医学教育的潜力绝不仅仅局限于辅助教学。可以通过将MOOC，SPOC 以及翻转课堂等网络教学形式结合起来，形成一种混合式网络教学模式独立承担完整的医学教育[13]。相比于传统医学教育模式，混合式网络教学模式的形式更加灵活多样，学习地点不再囿于一隅，不但有利于大幅度提高教师的工作效率，更能优化学生学习模式，使学生获得更好的学习效果。以下是笔者对于混合式网络医学教学模式的设想，分为重点讲解，思考反馈，定点击破三个阶段。

第一阶段：利用MOOC 开放程度高，规模大以及课程体系完整等特点，对学生进行重点知识的讲解。此阶段重在对知识体系进行梳理，在最大限度内扫清学生进一步获取知识的障碍，以便于进行后续的独立学习过程。

第二阶段：教学管理人员和教师将学生划分成数个学习小组，在指导教师的带领下以翻转课堂的形式进行学习。在思考反馈阶段，能够训练学生独立思考和独立解决问题的能力，提高课堂互动性，使学生发现自身存在的问题，加以总结归纳后上报给教学管理人员，便于教师在第三阶段准确解决学生的切实问题。

第三阶段：经过教学管理人员收集并整理学生第二阶段的疑惑后，由指导教师利用SPOC 的形式针对具有代表性的问题进行详细解答。SPOC 参与人数少，教师解答力度强，可以针对少数难点问题进行深入讲解，并结合教师自身的临床经历和实践操作技巧来加深学生印象。从而解决学生个性化问题，做到因材施教，重点不遗漏，难点不泛泛。

2.3 线上教学评价系统的探索

在传统教育模式中，学习成果评估系统常常局限于“期中”考试或“期末”考试的形式。学生自我检测手段不足，教师无法实时有效的掌握学生学习情况，“两脚书橱”缺乏实际应用能力等种种现象皆表明，此种阶段性考察方式已经不再能够满足社会和学生的实际需求，因此建立线上课后评估系统势在必行。基于MOOC，SPOC 和翻转课堂的混合式教学，学习成果评估系统不再局限于课后考试，亦不再局限于试卷—答题的机械考核模式。混合式线上医学教育的学习成果评估系统分为主动自测和被动考核两个部分：由于在混合式教学模式背景下学生的独立思考空间大，课堂互动性强，在很大程度上能够实时的完成主动自测过程，认识到自身暴露出来的个性化问题；被动考核阶段也不再局限于传统的固定问答形式，而转变为对数个重点问题的解决能力上，通过对知识点掌握程度、实际应用能力、扩展知识量以及创新思维能力四个重要指标，分析各阶段教学的完成情况，并对未来的教学工作做出调整改进。

3 数字化医学实践实习模式探索

由于医患矛盾等因素，对于课间实习和生产实习阶段的医学生，应用医学数字化资源对学生进行模拟实习成为了一种新兴主要形式，院校教师及学生对于数字化资源的认可度也在不断增加。但是医学数字化教学资源仍然不能满足医学生群体线上实习的需要，提供高质量的医学数字化资源任重而道远。

3.1 构建整合医学教育信息库

优质教育资源在我国各个地区之间分布是不均衡的，整合区域间的医学教育信息库，可以统筹、共享高校间的优质教学资源，打破地域限制，让更多学生享受到优质课程。同时，各级高校可以运用自身优势学科的建设，进行“优势引领”和“标准牵引”[14]，对相对落后地区的教师和学生提供新时代的数字援助。除此之外，医学学习具有终身学习的特点，医学教育信息库可以让不同地区、不同年龄的学习者按照个人需要，从不同的教育机构，选择进行个性化的定制教学需求，完成课程需要。

传统的医学数字化资源具有偏中心化，形式单一，质量良莠不齐的特点。应用分布式公共账本的区块链技术可以去中心化，整合区域内的医学教育资源。在新模式下，经认证的各级高校、大学教师都可以参与数字资源的开发和管理，扩充医学教育信息库，实现内容自增长，同时医学教育信息库也会为作者提供知识产权的保障，从而增强作者的创作积极性。医学教育信息库的建立，必将会给医学教育带来革新。

3.2 利用数字化媒体与资源提升培育质量

互联网信息技术的发展，为医学生在线学习提供了便利，然而医学生技能操作和实验操作的优质媒体资源相对不足，相关的高质量音视频资源需求很大。传统医学教学资源多是标本、模型、教学录像等，由于出版时间、教学内容及相关经费等因素的影响，教学资源的质量受到严重限制[15]。在进行新时代的医学数字化资源录制时，应该增强创新意识，做好数字化资源的顶层设计，推出符合当代年轻人特点的优质精品数字化医学资源。

随着科学技术的进步，越来越多的新技术可以有效应用。虚拟现实技术（VR）、增强现实技术（AR）和介导现实技术（MR）都可以有效模拟医学实验场景。增加新兴的医学数字化资源，可以在有限空间内，为医学生提供更真实的学习环境，激发学习动力，提高学习体验。在人民卫生出版社出版的全国高等学校五年制本科临床医学专业第九轮规划教材中，已经应用AR 资源进行新技术的探索，取得了一定程度的积极成果。但是由于AR 资源较少，不能满足医学生的模拟操作需要，新技术产品仍需进一步完善。因此，增强新兴医学数字化资源供给是进一步提升医学教育数字化质量的必由之路。

3.3 搭建在线病例教学资源平台

临床实习一直是医学生学习的重要一环，尽管在实践中我们力求“真实”，但是复杂的医疗环境，临床实习操作的资源有限等原因，医学生实践环境受限。目前临床医学院主要运用模拟人和标准化病人训练学生。尽管标准化病人在实际应用中存在诸多优势，但仍然有很多问题无法得到解决。首先，标准化病人多从社会招聘，年龄、学历、理解能力差异较大，容易出现对于案例细节记忆困难，记忆错误，表演僵化等特点。对于未设定在剧本中的实际问题，容易回答不准确，对学生造成误导。其次，标准化病人多为社会兼职，难以长期学习，职业水平难以提高。尽管在正式上岗前，会对标准化病人进行培训和考核，但是由于工作不稳定，没有统一的规范性模板，培训成本高，大大浪费社会资源。除此之外，对于学生的考核，标准化病人评价的标准会有一定的主观倾向，缺少客观一致的标准。为了解决上述问题，医学的在线问诊病例教学平台应运而生。随着信息化技术的逐步发展，国内外对虚拟标准化病人的应用开展了初步研究工作，并形成了相应的产品。然而，产品质量不尽如人意。软件中情景不符合中国临床的实际情况，问诊、查体过于机械，检查、用药不符合现行诊治标准的情况时有发生。

随着科学技术的逐步发展，人工智能大数据的应用为解决上述问题提供了新思路。运用人工智能（AI）教学系统在人机自由对话的基础上，建立患有常见疾病的虚拟标准化病人模型[16]。使用虚拟标准化病人来锻炼和培养学生的临床思维，实现医学生的临床技能的学习与考核。在充分发挥真实、可靠、有效等特点的同时，运用AI 算法还可以为学生和教师提供即时的个性化反馈，以期有针对性的改善学习效果和提高教学质量。真正贯彻，以满足临床的需求为导向，以学生临床实践能力的有效提升为依归的开发思路，建立有中国特色的高质量在线病例教学平台。

4 整合医学人才资源展望

在未来医学教育规划中，公共卫生应急管理将会作为医学教育培养重点导向。但是，人才培养还需要融入健康社会决定因素、全民健康覆盖等多维理念。当前我国医学人才培养缺乏多维度融合理念，可以采用整合医学的方法全面分析与应对。整合医学是将各领域最先进的知识理论和临床各专科最有效的实践经验分别加以有机整合，并根据社会、环境、心理的现实进行修整、调整，使之成为更加符合、更加适合人体健康和疾病治疗的新医学体系[17]。基于问题的整合是同时获得横向和垂直整合的一种方法，这种方法通过让医学生参与临床和医疗问题，来学习如何解决这些问题。

整合学习的重要因素是能够练习不同但是相关领域的能力，每一次新的产业技术革命都为医学的发展提供了强大的动力。每一次医学和其他领域学科的有机结合，都是医学发展的一次重要进步。从显微镜的诞生到伦琴射线的应用等等，都让医学从经验走向了科学和规范之路。医学专业教育显然需要学生掌握深度学习方法以主动理解所学知识，在智能时代，人工智能、大数据、区块链技术的快速发展也同样为医学的进步提供了新的契机，医学专业的学生只有充分地理解了基本信息和原则后，才能将所学知识应用到在实践中所遇到的新情况中，才能更好的完成医学的实际应用。因此，能快速学习和运用新技术也应成为当代医生需要具备的一项重要能力。

在高度信息化的今天，我国医疗教育系统培养整合医学人才是未来人才培养的新方向。多领域的交叉、新技术的应用、未来技术的发展呼唤着当代医学教育也应该与时俱进。特别是在医教协同发展、科研协同发展方面，建立系统性、整合式的人才培养思维，才能突破重大公共卫生事件的应对能力培养的短板。开展更多的信息化教育、多学科多领域交叉，这不仅仅是为学生个人提供更多面的思维模式，更是为我们整个时代进行未来医学科学的人才储备[18]。