“人工智能及医学应用” 课程案例教学探究

彭 磊，肖延丽

（1.山东第一医科大学（山东省医学科学院）医学信息工程学院 山东 泰安 271016；2.山东第一医科大学（山东省医学科学院）马克思主义学院 山东 泰安 271016）

在高校计算机与医学信息类相关专业中开设 “人工智能及医学应用” 课程，能提高学生医工交叉创新能力、培养其医工融合综合素质，满足社会对医学人工智能复合型人才的需求。 “人工智能及医学应用” 是一门综合性、交叉性课程，具有内容抽象、理论性强、不易理解等特点，要求学生有较强的逻辑思维和编程能力，具备一定的医学基本知识。因此，探讨学生容易理解和接受的课程教学模式具有重要意义[1-2]。

文章以 “人工智能及医学应用” 为例，结合该课程的特点，遵循 “以学生为中心” 的教学理念，构建以医学问题为导向、以人工智能技术为主线的案例教学课程体系。基于案例的教学模式能提高学生的学习兴趣，有助于学生更好地掌握人工智能的基础理论与方法，了解人工智能辅助医学的发展前沿，培养其应用人工智能技术解决医学领域问题的能力[3，4]。建设医学人工智能教学案例库，将案例教学建立在网络空间，使学生不受时空限制，可随时随地利用网络进行在线学习[5]。这一变革极大地颠覆了传统教育理念，并在实践中取得了良好成果。基于信息化教学的理念，将教学案例库同互联网与多媒体技术有机结合，将成为案例教学发展的一个趋势，对引导学生自主学习、培养学生工程思维能力具有重要作用。

1 案例库的建设过程

案例教学作为一种重要的教学方式，已经广泛应用于众多课程的教学过程中，它可以提升教学的质量。课程教学案例的设计原则是对知识点进行有效关联，通过教师的具体讲解和互动，帮助学生建立知识体系，激发学生的探究需求，帮助学生提升自主学习能力。医学人工智能案例库的建设主要包括以下几个步骤：

1.1 案例素材的收集

根据课程组成员所熟悉的专业和领域，对案例素材的收集进行合理分工，明确每位课程组成员负责的案例并提出具体要求，指导课程组成员从书籍、论文、网络，以及医院临床中收集原始病例素材。同时，调查学生对案例素材的认知和要求，发动学生通过多方面途径搜集案例素材，学生亲身参与案例素材收集可以提高其学习兴趣和积极主动性。教师在此过程需要正确引导并指导学生收集素材。搜集的原始案例素材统一汇总，并进行修改和补充。

1.2 案例的筛选

案例筛选是医学人工智能案例库建设中的关键环节，筛选高质量案例直接影响教学效果。依据课程大纲和知识点，对收集的案例资料进行汇总、分类并筛选出合适的案例。高质量案例具备以下特征。①针对性强。案例库的建设是为 “人工智能及医学应用” 课程教学服务的，好的案例应该与教学目标相对应，能反映出具体的教学内容，需要理论知识和医学案例紧密结合，学生在学习的时候能够通过案例来加强重点知识的理解和融会贯通，提高学习效率。②真实性高。案例教学目的之一是让学生体验理论知识和医学实践的关联，因而所选案例的真实性极其关键。案例必须来自真实的医学领域，不能随意捏造。案例描述应客观，采用专业术语。③系统性好。 “人工智能及医学应用” 课程内容涉及计算机和医学等多个学科领域的知识。并且是一门实践性很强的课程，学生除了应该掌握相关的理论知识以外，还需要理解相关技术在医学实践中的应用。因此，在案例的选择上需要切实将提高学生实践能力与案例情节进行有机的结合。

1.3 案例的加工整理

筛选和汇总后的案例，主要是采用Word 文档进行编制，需要进一步加工整理。充分发挥多媒体教学优势，把筛选的典型案例中抽象、难懂的概念和过程通过图片、动画、视频、音频等多种方式展示出来。图文并茂的案例能够加深学生记忆，激发学生的学习兴趣和临床思维能力，有利于学生理解。同时增加在线问答功能，使其具有更强的交互性和实用性。医学人工智能案例中大量静态及动态资料，以及检索、浏览、更新扩展等功能，会让教学案例库更生动、直观，以提高学生的学习积极性。

1.4 案例的审核

为了更好地把控案例库的整体质量，使编制好的案例可以应用于实际教学活动，需要组织专家团队全程参与，依据案例评审标准，从有效性、可操作性、可读性和完备性等方面对案例进行审核评估。具体来说，有效性方面需要考虑该案例能否对学生产生积极影响；可操作性方面则应重点评估案例的模仿难度与工作量，判断案例是否具有示范性；可读性方面通过梳理案例背景的逻辑结构，判断案例是否存在情景冲突并附有解决方案；完备性方面则主要检查内容的完整性、语言的流畅性及必要教学资料的完备性等。

1.5 案例的入库和维护

经过加工整理，以及审核后的案例，需要利用相应专业软件入库。入库的教学案例素材不是简单地罗列，应按照教材中知识讲授的逻辑顺序进行编排，同时要保证案例的数量，即案例库中所有案例能完整覆盖教材中的重要知识点。入库后的案例作为开放性学习资源供学生和教师使用。案例库建立后，根据教师和学生在使用过程中遇到的问题、意见、建议以及学习效果的评估结果实施维护。同时，要对案例库进行及时的更新、补充和完善，不仅要保证案例库资源的丰富性，还要增强案例库的时效性。

2 基于案例的在线学习体系

2.1 在线自主学习

课前，教师在网上发布学习任务，学生围绕明确的任务，在案例库页面对知识点通过多媒体技术和工具进行学习。学生可先阅读案例库页面的课件以及课程微视频，通过自学，学生可基本做到对知识的重难点有初步掌握。如果学生对某部分内容有兴趣，想深入学习，还可通过点击链接的方式，查看知识点的详细内容。如果学生对某部分内容有疑问，可通过在线评论交流的方式提出，所有教师和同学，均可对疑问进行解答。为初步检验自学效果，教师会在网上布置一定的练习，包括检验知识点的选择题、考察思维能力的问答题等。

2.2 课堂汇报交流

完成了在线自主学习后，学生与教师来到课堂，针对案例库在线学习进行讨论与交流。教师可利用课件或微视频等方式在课堂上先对教学内容进行总体概括，然后进行讲解。教师讲解之后，可让学生分小组进行讨论，总结每位学生的学习成果，并提出在线讨论中反映强烈的问题。讨论完毕后，每组派代表汇报成果与问题。对于难点问题，教师要进行针对性解答。课堂教学最后一部分是对案例教学知识的深化与提升。在课前在线练习的基础上，教师将在课堂中提出更深层次的问题，通过学生回答问题所给予的反馈信息，教师可了解学生的学习效果。

2.3 学习成果评价

作为培养创新型人才的专业案例教学，它要求学生拥有知识、能力等综合素质，故在成果评价方面，不仅要重视专业知识的评价，还要考查学生的自学能力、实践创新能力等。因此，评价可分为以下几部分。①自学能力的评价。该部分考查学生通过在线学习提高获取知识的能力，主要参照在线练习成绩及课堂表现等。②知识应用与创新能力的评价。该部分考查的是如何利用知识完成实践或研究项目的能力。该部分的评价可通过建立兴趣小组共同完成一个项目来完成。通过知识的灵活运用以及团队成员间的分工合作，完成项目的讨论、实施及最终的成果答辩等。③课程常规考试。在现有的专业学位教育体制中，课程考核尚未完全脱离考试，并且考试也是对学生知识掌握程度的一次检验。具体而言，应充分结合实际案例，通过考试，考查学生对理论知识的熟悉程度和对实践工程的理解。

3 构建医学人工智能在线案例库的建议

3.1 转变师生理念，推进教学模式改革

当下师生对在线教学的认识尚未完全到位，表现为传统线下课堂 “搬家式” 的直播教学仍大量存在，学习者自学能力弱、学习动机不强等问题较为突出。在推动案例库建设和在线教学发展过程中，教师应重新认识基于案例库的在线教学模式对教学方法带来的改变，克服畏难情绪，提升教学能力。树立 “为效果而建设、使用” 的正确观念，由以 “教” 为主的传统观念转向为以 “学” 为主的现代教学理念。同时，学生是教学的主体，学生的感受与接受度直接影响着在线课程的开展。因此实施在线教育，必须引导学生认识到在线教育的便捷性与对传统教育教学的互补性。

3.2 建立公共案例库，共享资源

医学人工智能案例库如果由个别教学团队或各个学校自行编制建设，会导致教师间交流不足。这不仅耗费教师的精力，造成重复劳动，事倍功半，也不利于教学资源共享，造成教学资源的浪费。因此，需要建立公共的、开放的、可共享的、基于互联网的医学人工智能案例库。采用 “广泛征集，资源共享，公益为主，成本分担” 的原则，实现众多高校对案例库的共同建设。共享于网络教学平台的案例库，可以有效地弥补教材中案例不足的问题，教师可以根据实际教学需要，从案例库中选择合适的案例。更重要的是，通过对案例库的集中管理，能够获取更多的信息和资源，利于改善、维护、升级案例库，形成规范统一、互联互通、安全可控的案例库共享平台，推进高校教学科研与社会服务、课堂教学与创业实践、自主学习与互动交流、校际联通与区域开放等教育的改革与实践。

3.3 充分利用在线教学平台

随着信息化时代的到来， “互联网+” 技术、微课、慕课、移动软件、手机APP 等高科技信息化技术逐渐出现。各个学校努力建设有效的教育教学平台，发展数字化教育模式，主要培养学生的创新创业能力，努力为社会输出具备优良素质、全面知识、过硬能力的复合型人才。基于案例库的 “人工智能及医学应用” 在线教学应该充分利用现代教育技术发展的 “红利” ，使用雨课堂、智慧树、超星等在线教学平台，开展智慧课堂教学改革，实现教学过程精准定位、精准教学。通过在线教学平台获取可靠的学习资料，有助于教师较客观地还原学习者的学习过程，有助于教师科学、合理地利用信息技术，促进教学由 “经验驱动” 向 “数据驱动” 转变，有效提升教学效果。