“智慧健康”教学信息平台研究

王志华，马晟，杨爱荣，袁响林，宋静（通信作者)

1.华中科技大学同济医学院附属同济医院，湖北 武汉 430030；2.青海大学附属医院，青海 西宁 810012

0 引言

教育部提出的“四新”建设对高等教育改革形成了重大影响，尤其是强调培养与现代科学技术和社会发展需求相同步的创新型人才[1]。智慧健康是新一代信息技术进步和医学发展衍生而来的新兴交叉学科[2]，其融合了医学与一系列前沿信息技术如虚拟现实、机器学习、3D打印、云平台等技术[3]。智慧健康相关人才需要具备医、理、工等多个学科门类的专业知识，而传统的教育教学模式用以帮助学生构建新颖、复杂、庞大的专业知识体系时，难以在广度和深度都达到智慧健康学科的培养要求。近年来，各类教学信息平台在增加知识的直观性和趣味性，提高教育教学活动的内容质量和确保稳定性等方面发挥了重要作用。构建“智慧健康”教学信息平台为提升该学科的教育教学活动质量、融合创新教学方式提供了重要思路。

1 智慧健康教学的发展

智慧健康的定义至今还未在学界形成共识，但是其内涵在过往研究中已达成较为一致的阐述。与传统医疗服务不同，智慧健康是应用大数据、互联网、人工智能、云计算、物联网等新一代信息技术为人们提供智能化的医疗保健服务，优化医疗保健资源配置，最终实现满足人们的健康管理需求和提升健康管理质量的目标[4-5]。互联网+医疗、移动健康、智慧医疗[6]、智慧医院[7]等概念都可以划分到智慧健康的学科范畴内。

我国于2017年和2021年先后发布的两版《智慧健康养老产业发展行动计划》诞生了国内对智慧健康养老及相关技术、产业等概念的具体定义。关于智慧养老的系统结构、价值、功能和标准的研究逐步展开[8]，一些高职院校随之将智慧养老技术的教学内容引入到其相关专业的学科建设中，旨在培养智慧养老服务所需专业人才，促进智慧养老产业和产品的发展[9-10]。随着智慧健康医疗管理在国内热度的不断攀升，一些高等院校如北京大学、清华大学等，成立了专门的医疗管理研究中心，把智慧健康作为重点研究主题之一，通过设立智慧健康学科，尝试探索培养智慧健康领域专业人才[11]。

2 构建“智慧健康”教学信息平台的必要性

智慧健康涵盖了智能诊断、智能治疗、智能预防等多个方面，加强智慧健康学科建设需要医学、计算机科学、管理学等专业背景的师资力量。然而，传统的线下教学活动方式和擅长单一学科教育的师资难以承担培养新型的、具备复合专业知识人才的重任。同时，保障后疫情时代教学活动的正常进行、维持教学质量的稳定也是当前教育教学的重要任务。因此，新时代的智慧健康学科教育亟须一个全新的教育教学媒介——“智慧健康”教学信息平台。相比于传统的教学方式，“智慧健康”教学信息平台将带来多维改善。

（1）增强授课的灵活性。类似中国大学MOOC（慕课），“智慧健康”教学信息平台使得授课地点不再局限于教室。线上与线下相结合，室内与室外相结合，未来可开展全国乃至全球的实时直播或录播的公开课，保障后疫情时代教育教学活动的稳定性，增加教师授课和学生听课媒介的灵活性。

（2）增强多学科分散知识的紧密性。通过思维导图、知识库等方式，“智慧健康”教学信息平台的建立一定程度上会缓解传统医学、计算机科学、管理学、统计学等教材分散且与前沿科技脱节的问题。学生通过自主查询和获取线上教学资源，解决跨学科疑问，及时查漏补缺，使得单一的专业知识与跨学科知识、前沿科技结合更加紧密。

（3）促进学生自主学习。自主学习是高等教育教学活动的必备学习方式，尤其是在需要获取大量跨学科知识的学科教育中。“智慧健康”教学信息平台通过数据库的“增、删、改、查”操作，有序管理授课教师上传的各类教学资源，提升学生们获取不同学科知识的准确性和便捷性，以此促进学生的学习方式由被动学习逐步转变为自主学习。此外，线上教学信息平台通过设计师生交互和学习小组交互板块，学生们能及时提出学习过程中产生的问题并获得反馈，充分调动其主观能动性，增加其主动学习的动力[12]。

（4）促进教学多样化。通过功能的设计与完善，线上教学信息平台更容易实现多样的数字化课外拓展任务，促进传统教学形式创新发展。同时，更容易上传、存储和展示多学科教学资源，提升教育教学活动内容的多样性，增加学生内化学科知识的可能。

（5）提高教学质量。教师使用“智慧健康”教学信息平台的统计分析功能，能及时、动态地获得学生线上课堂参与度、作业和考核结果、学生互动提问内容等重要课堂数据。学生课堂信息快速反馈到教师端，以便教师对教学方式、教学重点进行针对性调整，从而掌握和提升学科的教学质量。

3 “智慧健康”教学信息平台的构建与实践

3.1 平台构建思路

本研究借鉴信息系统成功模型之一的D&M模型（De Lone &Lean Model）构建“智慧健康”教学信息平台。D&M模型由信息质量、系统质量、服务质量、使用意愿、用户满意、净收益六个维度构成[13]，通过研究维度本身以及维度间的关系来评估信息系统。本研究以用户为中心，采用信息质量、服务质量、系统质量三个维度指导“智慧健康”教学信息平台的构建过程。

信息质量维度主要强调平台在信息获取、存储、传递和利用等信息管理过程中的质量。对“智慧健康”教学信息平台而言，来自教师的信息主要有在线课堂信息、课程资源信息和互动信息，来自学生的信息主要有课程考核信息和互动信息。其中，课程相关信息的易理解性、完整性和多样性是教师授课质量和学生听课质量的重要保障；互动相关信息的时效性、趣味性和交互性是提升在线教学平台用户满意度和使用意愿的驱动因素。因此，易理解性、完整性、多样性、时效性、趣味性和交互性，是构建“智慧健康”教学信息平台时在信息质量维度的关键考量。

服务质量维度主要表现为用户在使用“智慧健康”教学信息平台时，对系统设计、功能实现和服务体验等层面的用户感知，是用户满意度的主要考量维度。“智慧健康”教学信息平台作为线上和线下相结合的教学工具，主要用户群体是教师和学生，而用户对平台的期望也相对单一，即完成教学任务或学习知识。平台构建目的是服务教学，而如何促进教师和学生更好地使用平台，是服务质量维度需要解决的问题。所以，在构建“智慧健康”教学信息平台时，在服务质量维度应重点考虑服务态度、技术易用性和个性化服务。

系统质量维度主要针对系统本身的性能和操作进行评估。对于“智慧健康”教学信息平台而言，系统的功能设计是否满足教师和学生的教学需要、系统的操作稳定是否保障线上课堂的顺利进行、系统的隐私安全是否维护师生各个人隐私等问题，均是系统质量维度的关注重点。因此，在构建“智慧健康”教学信息平台时，在系统质量维度应重点考虑功能性、安全性和操作性。

综合拟构建的“智慧健康”教学信息平台在信息质量、服务质量和系统质量这三个维度的特点，本研究认为“智慧健康”教学信息平台总体上可分为理论教学平台和实践教学平台两部分。理论教学平台主要包括大学老师讲解的医、理、工基础理论课程，且在课程中大幅增加人工智能模块所占的比例；同时，平台还应拥有完整的线上健康教育云资源，AI智能导师线上随时为学生或者教师答疑解惑，这些措施能够充分调动医学生自主学习的积极性，使得学生可以随时随地自学智慧健康前沿知识，提升平台的信息质量和服务质量。

实践教学平台以医院病房和实验室为基础，通过虚拟现实（virtual reality，VR）和混合现实（mixed reality,MR）模拟手术操作和实验操作场景，让学生也能切身体会智慧养老、智慧医疗和智慧医院等智慧健康手段。此外，运用最新计算机技术优化虚拟标准化病人，学生可以在虚拟标准化病人上进行问诊、体格检查，对其做出初步诊疗计划。系统也可实时对学生的操作进行分析纠正、指导示范，显著提高学生的操作能力，也提升了平台的服务质量和系统质量。

3.2 功能模块设计

“智慧健康”教学信息平台的用户群体主要分为教师和学生两类。本研究针对不同群体对平台的实际使用进行了需求分析和功能模块设计。

（1）教师群体需求分析。教师群体的主要需求集中在五个层面：第一，网络课程管理需求，即教师可以使用自己的移动设备录制和上传与课程计划相关的视频集或动态图集，以及线上同步直播的方式进行实时的课堂讲解。第二，作业和试卷点评需求，即线上查看学生作业和试卷并批注保存，或者将作业和试卷下载至本地进行的批改再上传至平台，教师能使用移动设备实现课程内容考核与及时反馈。第三，师生互动需求，师生互动功能应体现在直播和录播课堂以及课后答疑解惑的环节，增加学生和老师沟通的机会和渠道，以帮助教师掌握教学重难点和学生对知识的领悟情况。第四，教学资源管理需求，即教师主要通过上传教学视频、图集、文档等资源到平台，分享给学生相应课程必需或补充了解的学习资源；此外，删除、修改或保存教学资源也是保障教师进行教学资源管理的重要功能。第五，学生管理需求，即实现教师查阅、统计和增减相应课程学员，以维持教育教学活动的正常秩序、辅助制定教学大纲和教学进度等。

（2）学生群体需求分析。学生群体的主要需求集中在五个层面：第一，在线课堂需求，即学生能随时随地使用移动设备在线观看录播和直播课堂等课程资源。第二，线上考试和作业需求，即学生能在线上完成老师布置的课程考核任务，以及修改、查阅、下载任务完成和教师反馈情况。第三，学习社群讨论需求，即同一课程进度内共同学习的学生可以在线上相互交流，答疑解惑，学习打卡，分享学习资料，旨在通过学生之间的交互增加知识获得感和主动学习管理能力。第四，课外拓展需求，即学生除了完成课程相关进度和任务之外，增加课外拓展活动，巩固课内知识，增加所学知识的趣味性。第五，学习资源获取需求，即学生能使用移动设备随时随地下载教师授权的学习资源，以及在互动板块上师生或学生之间相互分享的学习资源。

为实现教师和学生群体的功能需求，“智慧健康”教学信息平台设计了六个功能模块，如下图1所示。第一，网络课堂功能，用以保障师生能正常开展和参与最基本的教育教学活动，技术易用性、操作性、交互性是该功能的设计重点。第二，课业资源功能，用以保障教育教学活动所用文件、视频、图集等资源的有序管理和高效利用，功能性、安全性、时效性和多样性是该功能的设计重点。第三，用户交互功能，用以保障师生之间、学生之间必要的沟通和反馈，时效性、服务态度和交互性是该功能的设计重点。第四，分析统计功能，用以支持师生和平台维护者的数据统计和分析工作，易理解性、个性化服务和安全性是该功能的设计重点。第五，用户管理功能，用以保障平台用户信息的管理，安全性和完整性是该功能的设计重点。第六，系统管理功能，管理平台用户权限、数据库等，用以保障教学信息平台的正常运行和数据安全，功能性、多样性和安全性是该功能的设计重点。

图1 “智慧健康”教学信息平台功能模块设计

3.3 信息平台架构

“智慧健康”教学信息平台架构可分为数据层、支持层、服务层、管理层共四个层级，如下图2所示。

图2 “智慧健康”教学信息平台架构设计图

数据层主要实现平台基础数据的获取、存储和传递。其中，学生信息和教师信息以用户主索引的方式存放平台用户信息；课程库主要存放智慧健康教育教学相关的课程信息，比如课表、课程大纲、授课教师、上课学生、课程进度等；教学资源库则是为了满足“智慧健康”教学信息平台教学多样性这一需求，将与智慧健康相关的音频、视频、书籍等资料安全存放，以供教师和学生自主检索获取。数据层是信息质量的主要保障，且影响到服务质量和系统质量的提升。

支持层整合各类基础的公共组件，包括工作流引擎、消息引擎、搜索引擎、规则引擎等。同时，支持层向上提供统一的开发框架、服务接口以及套件，提供简化的分布式开发、测试和部署环境，使得“智慧健康”教学信息平台各类功能的运行环境在平台中良好支持，协助平台后续的功能完善与丰富，加快应用服务的开发速度和效率。因此，支持层是服务质量和系统质量的主要保障。

服务层确保教师和学生便捷地在“智慧健康”教学信息平台中完成相应教学教育活动，是服务质量的主要保障。网络课堂服务主要提供线上教学场所，实现在线课堂功能；互动交流服务实现了师生互动和学习社群讨论功能；课程资源服务和资源共享服务是对智慧健康相关课程资源的检索与获取过程；课程考核服务实现了线上考试/作业、作业/试卷点评功能；拓展应用服务则加强了线上教学的灵活性，促进理论与实践的融合。

管理层从学校和学科管理者的角度出发，一方面对“智慧健康”教学信息平台的教师、学生进行统筹管理，利用平台的统计分析功能对教师教学质量进行科学考核，对学生学习状态进行动态监测，进而保障教学质量的稳步提升；另一方面对智慧健康教学资源不断优化布局，丰富和完善医学、管理学、计算机科学等学科资源，为教学工作提供保障。此外，管理层是信息质量和系统质量的主要保障。

3.4 实践应用

为了验证“智慧健康”教学信息平台的科学性和可行性，本研究以华中科技大学同济医学院为试点，选取部分本科生小范围建立“智慧健康”教学信息平台。在理论学习层面，由医学、管理学和计算机科学相关专业教授共同讲解临床医学、公共卫生、管理信息系统、人工智能、物联网等相关知识；在教学形式层面，采取线上及线下两种方式，将部分教学内容放入云端，提倡学生自主学习；在动手实践层面，鼓励学生来到医科、工科实验室近距离了解学科相关前沿内容。

通过本次实践应用，可以明显感受到学生对“智慧健康”有着极大的兴趣，使用教学信息平台能明显提高了学生的学习积极性和主动性。但是由于现实条件所限，虚拟现实技术等没有能应用到此次实践中。

4 讨论

“智慧健康”教学信息平台应“因地制宜”满足全国各地区不同程度的智慧健康教育需求。我国地缘广大，各地经济发展、医学教学水平极不均衡，全国范围内统一标准开展智慧健康教育具有较大的挑战。通过构建“智慧健康”教学信息平台，因地制宜，协同发展，资源共享。根据城市的地理位置、经济发展水平等综合因素，构建各具特色、探索性、创新性的教学信息平台，实现智慧健康教育的传播与普及。

“智慧健康”教学信息平台应“因校制宜”实现不同深度的智慧健康教育内容。智慧健康教育的发展需考虑到各个院校的综合实力，对于医学类双一流院校，应重视发展“智慧健康”教学团队，有意向地培养知识和技能掌握全面的“智慧健康”人才。对于大部分非双一流院校，受限于经济条件或基础教学水平，不适合全面深入开展“智慧健康”教学工作，应该有重点地开展部分相关课程，为日后构建成熟的“智慧健康”教学信息平台作铺垫。

“智慧健康”教学信息平台应“因时制宜”分阶段满足人才培养的需求。从院校角度，不同院校应根据信息平台提供的功能，逐步适应线上教学方式，通过“网络课堂”“分析统计”等服务，提升智慧健康教育教学质量。从全国角度，构建“智慧健康”教学信息平台应首先在重点地区重点院校试验性开展，以点带面，树立典范，接着在其他地区陆续推广，结合医、理、工技术解决实际医学和健康问题，实现成果转化，进而推动全国医学教育协同发展。

综上所述，新一轮的科技革命浪潮将对我国医学高等教育产生革命性影响，传统医学教育融入新兴信息技术将成为医学教育发展的潮流趋势，智慧健康已然成为重要发展方向。构建“智慧健康”教学信息平台能够引导青年医学生用融合的思维看待医学发展，利用前沿科技解决实际医学问题，共同推动智慧健康的发展。