萬 莉,貢麗英,吳 清,穆得超天津醫(yī)科大學(xué)教務(wù)處,天津 300070;天津工業(yè)大學(xué)信息化中心,天津 300387

人工智能技術(shù)起源于20世紀(jì)80年代,現(xiàn)在正處于一次新的興起階段,已經(jīng)在國際范圍內(nèi)引起廣泛關(guān)注和高度重視。美國、英國、德國等先后制定了關(guān)于人工智能的部署計劃,并且將人工智能技術(shù)列入國家戰(zhàn)略。在全球化背景下,人工智能技術(shù)在我國也發(fā)展迅速,新的技術(shù)推動高等教育事業(yè)從數(shù)字化、信息化向智能化發(fā)展。在國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》(國發(fā)[2017]35號)中明確指出智能教育對未來教育發(fā)展的重要意義[1],標(biāo)志著人工智能必將在教育領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。人工智能的出現(xiàn)在一定程度上推動了我國高等教育模式的轉(zhuǎn)變,促進(jìn)了高等教育質(zhì)量的提高,充實了共享教育資源。但是,我國人工智能在高等教育領(lǐng)域還處于起步階段,研究人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用前景,剖析人工智能發(fā)展趨勢對其應(yīng)用于教育領(lǐng)域具有重要意義。

高等醫(yī)學(xué)教育肩負(fù)著學(xué)科發(fā)展和行業(yè)需求的雙重任務(wù),一方面具有高等教育的普遍規(guī)律性,另一方面具有培養(yǎng)醫(yī)學(xué)人才的特殊性[2]。滿足社會醫(yī)療服務(wù)需求,保障醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展是高等醫(yī)學(xué)教育的首要任務(wù)。隨著生活水平的提高與健康意識的增強,人們對基礎(chǔ)醫(yī)療產(chǎn)生了多樣化的需求,從而使高等醫(yī)學(xué)教育與過去相比發(fā)生了很大變化,出現(xiàn)了很多新特點。高等醫(yī)學(xué)教育具有終身性、課程具有綜合性、教育標(biāo)準(zhǔn)具有國際性、功能具有社會性、技術(shù)具有現(xiàn)代性等特點,同時高等醫(yī)學(xué)教育也迎來新的問題:①學(xué)生所學(xué)課程繁多,個性化教育薄弱;②教學(xué)管理過程未實現(xiàn)智能化,效率較低,人力資源耗費較大;③教師與學(xué)生缺少互動,教育協(xié)同化水平亟待提高。傳統(tǒng)的教育手段已經(jīng)不再適合現(xiàn)代高等醫(yī)學(xué)教育,需要智能化的教育手段提供技術(shù)支持。人工智能的發(fā)展為高等醫(yī)學(xué)教育帶來很多新機遇,對醫(yī)學(xué)教育體制改革的推進(jìn)和醫(yī)學(xué)教育水平的提高具有長遠(yuǎn)意義。文章針對現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育的發(fā)展特點,分析了人工智能在醫(yī)學(xué)高等教育中的應(yīng)用前景。

1 人工智能在高等醫(yī)學(xué)教育中應(yīng)用的必要性

現(xiàn)代化技術(shù)為高等醫(yī)學(xué)教育帶來了新的教育途徑,包括網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、計算機輔助模擬教學(xué)、利用大數(shù)據(jù)質(zhì)量評價、全球資源共享等。在現(xiàn)代化背景下,高等醫(yī)學(xué)教育必須緊跟時代步伐,將智能技術(shù)與高等醫(yī)學(xué)教育相結(jié)合,將人工智能在醫(yī)學(xué)教育中進(jìn)行深層次的應(yīng)用,才能產(chǎn)生新的教育模式從而更好地為醫(yī)學(xué)教育發(fā)展提供幫助。

高等醫(yī)學(xué)教育的過程是多階段的,包括基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)、臨床見習(xí)、臨床實習(xí)等,從而形成了教師組成多元化、學(xué)生實習(xí)地點分散化等特征,也出現(xiàn)了高等醫(yī)學(xué)教育管理困難、信息反饋滯后等現(xiàn)象。人工智能的相關(guān)技術(shù)有機器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘等,利用人工智能技術(shù)使學(xué)生、教師、管理人員協(xié)調(diào)一致,增加溝通的流暢性,提高教育管理效率,嚴(yán)格把控教學(xué)質(zhì)量,真正實現(xiàn)教育管理的現(xiàn)代化。

高等醫(yī)學(xué)教育是綜合性的教育,學(xué)生的個性化教育應(yīng)該得到充分發(fā)展。人工智能技術(shù)通過跨學(xué)科專業(yè)的資源共享、個體特征分析可以優(yōu)化資源配置、解決綜合化的問題,建立終身學(xué)習(xí)機制,有利于加強人文教育,推動跨學(xué)科人才培養(yǎng)。通過分析匯聚的教學(xué)數(shù)據(jù)對學(xué)生進(jìn)行學(xué)情分析,從而更好地掌握學(xué)生的學(xué)情信息,達(dá)到為學(xué)生提供個性化、多樣化學(xué)習(xí)資源的目的。

在高等醫(yī)學(xué)教育的教學(xué)過程中涉及到大量的臨床場景與模擬練習(xí),人工智能技術(shù)可以將智能教學(xué)工具帶進(jìn)課堂,使學(xué)生體會到智能場景與在線學(xué)習(xí)環(huán)境,實現(xiàn)教學(xué)過程的精準(zhǔn)規(guī)劃。智能技術(shù)的漸進(jìn)應(yīng)用必將推動教學(xué)模式、教學(xué)方法的改革,加強教學(xué)模式多樣性,構(gòu)成包含智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型醫(yī)學(xué)教育體系。

2 人工智能在高等醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用前景

1995年美國的Hurley Myers團(tuán)隊研發(fā)出DxR Clinician教學(xué)軟件,該軟件利用人工智能技術(shù)訓(xùn)練學(xué)生的臨床思維;我國在2009年引入該教學(xué)軟件,但并未大規(guī)模投入使用[4];2006年人工智能技術(shù)中的BP網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)算法被應(yīng)用于教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控,替代人工日常教學(xué)監(jiān)測[5];2011年自適應(yīng)教育平臺Knewton與培生教育集團(tuán)合作,通過提取學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù),提供個性化學(xué)習(xí)服務(wù)[6];上述應(yīng)用說明,人工智能技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用在高等教育領(lǐng)域。在我國,智能教育剛剛起步,人工智能技術(shù)在高等醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用前景非常廣泛。

2.1 基于大數(shù)據(jù)的醫(yī)學(xué)教育質(zhì)量監(jiān)測與評估

完善的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測與評估是提高教學(xué)質(zhì)量的保障,基于大數(shù)據(jù)的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測與評估可以在日常教學(xué)過程中實時進(jìn)行。通過分析大量的反饋信息進(jìn)行階段性與結(jié)果性評估,從而嚴(yán)格把控教學(xué)質(zhì)量,以便為培養(yǎng)優(yōu)秀的醫(yī)療人才提供保障。高等醫(yī)學(xué)教育具有課程多、學(xué)制長、實踐性強、專業(yè)綜合化等特點,在教育監(jiān)測評估系統(tǒng)中,包括規(guī)范的評價指標(biāo)體系(如圖1所示)與完善的信息反饋體系(如圖2所示)。

圖1 評價指標(biāo)體系

圖2 信息反饋體系

大量的反饋信息有利于教學(xué)評估的常態(tài)化與全面化,將人工智能評估和傳統(tǒng)師生互動有機結(jié)合,解決了學(xué)生臨床實習(xí)地點分散、監(jiān)控難度大的問題,加強及時調(diào)整教學(xué)模式和方式的落實。

2.2 早期接觸臨床智能系統(tǒng)

當(dāng)代的高等醫(yī)學(xué)教育是以崗位勝任能力為培養(yǎng)重點的教育,早期接觸臨床課程是醫(yī)學(xué)生從課堂到臨床實習(xí)之間的過渡,目的是建立臨床思維,提高臨床能力?，F(xiàn)在的早期接觸臨床課程多依賴于理論學(xué)習(xí),不能真正將理論學(xué)習(xí)和臨床實踐有機結(jié)合[7]。早期接觸臨床智能系統(tǒng)可通過機器學(xué)習(xí)模擬患者思維,支持人機交互,利用語音識別與合成技術(shù)形成虛擬患者,營造特定環(huán)境。早期接觸臨床智能系統(tǒng)包括的功能和實際作用如表1所示。

在早期接觸臨床課程中,可讓學(xué)生感受整個診療過程,提高與患者溝通的能力以及崗位責(zé)任;按專業(yè)的醫(yī)師標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)練,為學(xué)生做出展示和評判;提高學(xué)生的專業(yè)自信心,成為解決臨床問題能力和學(xué)習(xí)能力的重要工具[8]。

2.3 基于數(shù)據(jù)挖掘的適應(yīng)性學(xué)習(xí)

醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)課程包括基礎(chǔ)和臨床課程,以及醫(yī)患溝通、心理學(xué)等人文類課程。除此之外,醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)還需要實驗及臨床實踐。在大量的學(xué)習(xí)任務(wù)之下,學(xué)生學(xué)習(xí)個體差異顯著,適應(yīng)性學(xué)習(xí)系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、教學(xué)模式等方面對學(xué)生個體進(jìn)行評估,并制定個性化學(xué)習(xí)方案,使其從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鲗W(xué)習(xí)與創(chuàng)新學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)[9]。大量的反饋信息可以縮小教師教授內(nèi)容與學(xué)生吸收內(nèi)容之間的差距,利用在線開放資源,教師可及時對學(xué)生加強指導(dǎo),使其盡快適應(yīng)學(xué)習(xí)環(huán)境。人工智能技術(shù)可以為學(xué)生提供個性化的服務(wù)及預(yù)測,達(dá)到盡快適應(yīng)醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境的目的。

表1 早期接觸臨床智能系統(tǒng)功能與作用

醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)具有數(shù)量巨大、多樣性的特點,在基于數(shù)據(jù)挖掘的適應(yīng)性學(xué)習(xí)中,使用的主要技術(shù)包括數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)挖掘、處理等,整體技術(shù)架構(gòu)如圖3所示。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以在大量的數(shù)據(jù)中篩選具有價值性的數(shù)據(jù),以便制定適合個體發(fā)展的結(jié)構(gòu)化和智能化系統(tǒng)學(xué)習(xí)方案。

圖3 基于數(shù)據(jù)挖掘的適應(yīng)性學(xué)習(xí)技術(shù)架構(gòu)圖

2.4 醫(yī)學(xué)教育云資源

將云計算技術(shù)應(yīng)用在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域,可以建立提供醫(yī)學(xué)輔助教育服務(wù)的共享醫(yī)學(xué)教育云平臺。醫(yī)學(xué)教育云平臺將數(shù)字圖書館、教學(xué)資源庫、試題庫以及大量的在線開放課程等獨立的共享資源融合在一起形成符合教育規(guī)律的集中式資源共建共享平臺[10]。云平臺基于高速的數(shù)據(jù)通信、虛擬存儲技術(shù),為醫(yī)學(xué)生提供了醫(yī)學(xué)專業(yè)的內(nèi)容支持,醫(yī)學(xué)教育云平臺的技術(shù)架構(gòu)如圖4所示。云服務(wù)在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用創(chuàng)建了醫(yī)學(xué)輔助教育的新模式,對于提高教學(xué)質(zhì)量、學(xué)習(xí)效率具有極大的優(yōu)勢。

圖4 醫(yī)學(xué)教育云平臺構(gòu)建技術(shù)架構(gòu)圖

人工智能是模擬人類思維和能力的智能技術(shù),人工智能與醫(yī)學(xué)教育相結(jié)合是在健康中國發(fā)展中人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用的新模式。在高等醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域中,新的模式必將引起新變革,人工智能技術(shù)未來將在自適應(yīng)學(xué)習(xí)、智能教學(xué)模式、教育管理等方面有著廣泛的應(yīng)用和發(fā)展前景,使教學(xué)過程更加個性化、多元化,并提供更加精確、高效的智能教學(xué)形式,從而推動教育研究和管理水平的提高。面對全球智能化的發(fā)展趨勢,人工智能技術(shù)在高等醫(yī)學(xué)輔助教育中有重要作用,同時也需要更加完善的政策和制度來提供保障。教育工作者應(yīng)該積極的應(yīng)對人工智能帶來的變革,在更廣泛的醫(yī)學(xué)教育中應(yīng)用智能的教育方式,推動醫(yī)學(xué)教育改革與提升,促進(jìn)智能教育的發(fā)展。