医学人工智能课程思政教育的探索与实施——以“人工智能之深度学习”课程为例

刘丽, 张小勤, 吴毅

2016年,习近平总书记提出了立德树人的新时代中国特色社会主义教育思想,明确了思想政治教育在当前教育教学实践中的重要地位,并指出课程思政作为思想政治课程的补充,是“把思想政治工作贯穿教育教学全过程”的重要体现。课程思政的实质是将高校思想政治教育融入课程教学和改革的各环节、各方面,实现立德树人润物无声[1]。随着人工智能技术在医学领域发挥的重要作用[2-5],在医学院校开展人工智能课程是顺应时代发展的需求,也是落实“人工智能+X”的人才培养模式的重要手段。但目前,在医学院校开展人工智能课程处于初步阶段,课程体系不健全,缺少课程思政[6]。此外,缺乏医学院校中工科类课程思政的教学方式和内容的相关研究[7]。因此,本文立足于我校前期开设的医学人工智能实践课程,构建其课程思政体系,通过调查问卷,观察其实施效果。

1 医学人工智能思政课程体系建设的探索——以“人工智能之深度学习”为例

自2019年起,本教研室在我校本科生中连续3次开设了“人工智能之深度学习”课程,主要以实践教学为主、理论教学为辅,并在实践课程中采用问题引导式教学,通过设置医学影像智能分析项目,帮助学生掌握内容[6]。但前期课程设计中缺乏课程思政内容,因此本文针对以上问题,根据课程内容探索相关思政元素,并总结课程思政在教学中的经验和应用价值。

1.1 更新包含情感态度价值观的医学人工智能课程大纲 针对课程的教学对象特征和教学目标,在前期课程大纲中加入思政元素,将原本只具备“知识与技能”和“过程与方法”的二维教学目标,拓展为加入“情感态度价值观”的课程三维教学目标(表1),并以此为指导原则改革课程实施计划。特别地,根据教学对象的特殊性,在思政元素的挖掘探索方面侧重与医学伦理和医学人文相结合。

表1 课程目标设计

1.2 改革课程体系,丰富教学手段,加入思政元素 根据课程大纲,本课程的教学安排见表2。在教学内容方面,首先为学生介绍深度学习基本概念、python基础及医学影像处理基础知识,然后指导学生根据文献进行项目研讨,了解项目开展的基本流程,最后学生分组进行项目实践。本次课程在帮助学员了解人工智能工作原理和在医学中的应用方面外,重点强调帮助学员掌握相关的项目需求分析和进行项目实践,因此增设了第5次课“项目需求分析”。

表2 教学实施计划

同时,根据不同的教学目标、教学内容,选择合适的教学手段。针对课程内容复杂和课时少的问题,结合中国MOOC等网络学习资源建立线上线下结合的混合式教学;针对课程内容晦涩难懂、学生兴趣低下等问题选择案例和研讨等教学手段加强学生的参与感,激发起学习兴趣,从而将教学模式从“以老师为主导”转变为“以学生为主体”,设置分组实践课程、情景代入课程等(表2)。

最后,根据现有课程实施计划,梳理本课程所蕴含的思政教育元素,从人生观、价值观、道德观和职业观等多角度和全方位进行课程思政体系建设,特别是筛选具有“医工特色”的时政热点、专业背景或身边的人和事等思政内容,例如加入涉及患者隐私保护的医学伦理教育、涉及医患关系的医学人文关怀以及团队协作精神、工匠精神等。本课程中涉及“医工交叉”的思政元素设计案例如下：

①对于理论性课程,例如深度学习概述这一节课,以案例分析为主,通过讲述深度学习相关理论和技术及其在国内外的发展现状,引发当前西方国家对中国高精尖技术的遏制,从而提出我们年轻一代学生作为社会主义接班人,是传承科技革命任务的主力军,承担新时代的科技革新任务,从而激发他们的爱国心,鼓励他们在新时代有新作为。

②对于实践类课程,例如医学影像处理基础课程中,以分组实践进行授课,每组分发不同类型的医学数据,对其进行基本处理,并强调其中存储了患者隐私和检查参数,不能随意传播、公开和丢弃,这是部分工程师在开发和研究的时候容易忽略的问题。同时,列举基因编辑等例子,强调这不仅仅关乎个人隐私,甚至关系到整个国家的战略安全。因此培养学员严格遵循《涉及人的生物医学研究伦理审查办法》,尊重患者隐私,合理合法地获取和使用医疗数据。

③对于“项目研讨课”等研讨类课程,以情景代入的教学方法,让学生感受在人工智能技术帮助下的新型医疗服务,并且在过程中模拟常见医患关系场景,并让学生扮演具有“人文关怀”的“医疗机器人”来处理同样的场景,从而帮助学生直观感受医学人文关怀在整个医疗服务中的重要性,同时帮助学生认识到在医学中严谨的态度和精湛的技术固然重要,然而作为一门直接面对人的科学,不论医疗模式如何变迁,时刻的人文关怀都是保证医疗活动顺利进行的前提。

2 课程实施及结果

更新了课程思政元素后,我校在2021—2022秋季学期再次开设了本科生课程“人工智能之深度学习”,按照教学实施计划开展,学生提前自主分组,每次课程讲解完成后学生分组实践,教师随时帮助学生解决遇到的困难,课程采取分组汇报的形式进行课终考核。最后,为了解学生对课程的反馈情况,专门设计了课终调查问卷,其中思政部分从思政内容和授课方式、思政效果两方面进行评价。该问卷在最后1次课完成后通过问卷星平台发放并匿名填写,共发放31份,回收31份,回收率100%。

2.1 学生基本信息 在收回的调查问卷中,77.42%的学生来自五年制临床医学专业,9.68%的学生来自八年制临床医学专业,其他涵盖专业包括口腔医学五年制(6.45%)、基础医学八年制(3.23%)和生物医学工程四年制(3.23%);其中男生比例为83.87%,女生比例为16.13%。

2.2 课程总体评价 问卷从课程难易程度和满意程度两方面考察了学生对课程总体满意情况,结果显示41.94%的学生表示课程有难度,35.48%的学生表示课程难度适中;在学习完全部课程后,有83.87%的学生对本门课感到满意,认为授课内容选择合适,授课方式适当,有16.13%的学生觉得本课程还需要进一步改进,比如增加python基础知识的讲解。

2.3 对思政内容及授课方式的评价 在课程思政内容方面,根据课程实施计划(表2),问卷调查了课程中学生最感兴趣的思政内容,结果显示学生最感兴趣的是“python基础”章节的“matlab被禁用事件反映出来的青年一代的历史使命感”,占80.64%;其次是“深度学习概述”章节的“强调青年一代社会主义接班人的角色,承担新时代的科技革新任务”,占70.97%;第三是“医学影像处理基础”章节的“患者隐私保护”等内容,占67.74%。这与调查问卷中“你更喜欢的思政内容类型”一题的结果一致(图1),表明学生最感兴趣的是时政热点为依托的思政内容,占80.65%;其次,是专业相关的背景知识,身边的人和事,以及历史故事或党史,分别占51.61%,48.39%和 41.94%。

图1 学生喜欢的思政元素类型

在授课方式上,问卷结果显示,74.19%的学生喜欢通过案例分享的方式进行课程思政,67.74%的学生喜欢传统的理论讲授方式,64.52%的学生喜欢分组实践和项目实践,还有54.84%的学生喜欢研讨的形式(图2),另外有3名学生在其他选项中填写了观看视频,他们认为授课老师在课堂中播放的相关人物视频,也能够帮助达到课程思政的效果。

图2 授课方式

在对课程思政效果的评价方面,35.48%的学生表示课程思政对他们的专业学习/思想政治方面非常有影响,有45.16%的学生认为有影响,有19.36%的学生认为只有一点效果,没有人认为课程思政对专业学习和思想政治没有影响。

3 结论

近几年,医学伦理和道德问题被社会普遍关注,备受争议。医学院校作为医学教育的主阵地,是培养合格、高素质的“准医生”的重要教育基地,不仅包括教授专业的医学知识和技术,更重要的是培养医学生社会责任感和良好的职业道德观念。然而,在当前“人工智能+医学”的时代背景下,人工智能技术逐步在医疗流程中取代部分机械重复的岗位,当机器或者算法在面对患者时,对其中涉及到的医学伦理和医学人文提出了更高的要求,例如诊断逻辑严密性和患者隐私保护等方面,这是在医学人工智能课程思政教育中呈现的典型特点[8-9]。因此,在医学院校的人工智能课程中进行思政教育具有特殊意义。

本文在前期“人工智能之深度学习”课程开设基础之上,更新了包含课程思政内容的课程体系,并进行了课程实施。课终调查问卷结果表示本轮开课情况总体满意度较高,学生都比较认可课程中教学内容和教学方法的选择,但是同时也提出增加python实践课时等建议,主要是因为医学生普遍都缺少编程基础,工程动手能力普遍较弱,因此在完成部分任务时感觉有难度。在课程思政方面,问卷结果显示：课程思政对于学生专业学习/思想政治有促进作用;将时政热点和专业相关的背景知识作为思政内容更容易被学生接受,能更好激发学习兴趣和主动性;案例分析和理论讲授是进行课程思政的主要教学方式。这可能会给后续课程或其他课程的思政建设提供相关参考。

综上,本次教学通过挖掘具有“医工交叉”特色的思政元素,促进了学生在专业知识和思想政治方面的学习,基本完成了教学目标,但仍然存在不足：思政元素还需要进一步打磨,以达到“润物细无声”的效果;在每1次课程实施中,挖掘更多学生感兴趣的、与时政相关的课程思政元素,在激发学生共鸣的过程中对他们进行正确引导。