劉濤 曹星星 趙峰 牛海軍

摘? 要：文章針對(duì)面向醫(yī)學(xué)人工智能的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)課程知識(shí)體系復(fù)雜性、知識(shí)內(nèi)容前沿性的特點(diǎn)，發(fā)揮課程承前啟后的作用，以提高學(xué)生醫(yī)工交叉創(chuàng)新能力、培養(yǎng)醫(yī)工融合綜合素質(zhì)為目標(biāo)，提出并實(shí)踐了一套切實(shí)可行的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)課程改革方案。文章基于課程改革新思路，教學(xué)方法由重知識(shí)向重思想轉(zhuǎn)移、由醫(yī)學(xué)案例引出教學(xué)內(nèi)容、突出神經(jīng)科學(xué)知識(shí)與工程領(lǐng)域的思想比較和創(chuàng)新啟示，在價(jià)值觀引領(lǐng)的基礎(chǔ)上注重內(nèi)容前沿化、多元化。對(duì)學(xué)生進(jìn)行匿名調(diào)查的結(jié)果顯示，文章措施符合學(xué)生意愿和能力培養(yǎng)目標(biāo)。文章可以為本課程以及同類醫(yī)工交叉學(xué)科課程的開(kāi)展和改革提供一定的借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：人工智能;醫(yī)工交叉;認(rèn)知神經(jīng)科學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2021）35-0107-05

Abstract： The Cognitive Neuroscience Course for medical artificial intelligence is complex in the knowledge system and cutting-edge in the content and serves as a connecting link in the student's academic development. To improve the innovation ability and cultivate the comprehensive quality of medicine and engineering conjunction， this paper put forward and practiced a set of feasible cognitive neuroscience curriculum reform measures. Based on the new ideas of curriculum reform， the measures include： shifting teaching methods from emphasizing knowledge to ideas and methods， deriving the teaching content from medical cases， comparing ideas between neuroscience and engineering， and meantime emphasizing the innovative enlightenment. Anonymous survey shows that these measures are in line with students' wishes and ability training goals. This paper provides a reference for the development and reform of this course and similar courses for medicine and engineering conjunction.

Keywords： artificial intelligence; conjunction of medicine and engineering; Cognitive Neuroscience; teaching reform

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中，以醫(yī)學(xué)影像和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為代表的人工智能技術(shù)，已經(jīng)成為臨床篩查、診療、康復(fù)的重要工具;神經(jīng)科學(xué)研究成果也有力推動(dòng)了人工智能的進(jìn)步與發(fā)展。醫(yī)學(xué)人工智能著眼于醫(yī)學(xué)與智能的交叉融合、轉(zhuǎn)化創(chuàng)新，打通醫(yī)學(xué)從“實(shí)驗(yàn)室”到“手術(shù)臺(tái)”的通路橋梁。認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)則為醫(yī)學(xué)人工智能同時(shí)提供了類腦智能的啟發(fā)和技術(shù)應(yīng)用的重要載體，是醫(yī)工交叉的典型學(xué)科。

中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)李德毅院士做專題時(shí)提出：“人工智能不是要造出一個(gè)生物意義上的人腦，而是要通過(guò)一個(gè)個(gè)特定的問(wèn)題域，研究腦認(rèn)知的形態(tài)和進(jìn)化。[1]”2013年以來(lái)，美國(guó)、歐盟、日本等相繼提出腦計(jì)劃，我國(guó)腦計(jì)劃也在2016年推出，并把在理解認(rèn)知功能的基礎(chǔ)上發(fā)展腦機(jī)智能技術(shù)列為“一體兩翼”目標(biāo)中的重要一翼[2]。2018年，天津大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)兩所高校建立了全國(guó)首批智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)，旨在面向“健康中國(guó)2030”國(guó)家戰(zhàn)略的國(guó)際化醫(yī)工復(fù)合型領(lǐng)軍人才和醫(yī)學(xué)拔尖創(chuàng)新人才，培養(yǎng)目標(biāo)中突出在腦認(rèn)知與神經(jīng)工程前沿領(lǐng)域的思維引導(dǎo)[3]。在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)培養(yǎng)中，面向醫(yī)學(xué)人工智能開(kāi)展的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)，可以使學(xué)生掌握認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與方法、領(lǐng)悟優(yōu)秀醫(yī)工融合思想、把握醫(yī)工交叉前沿難題和臨床痛點(diǎn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生科研素養(yǎng)與創(chuàng)新意識(shí)、推動(dòng)學(xué)科交叉融合。

一、課程性質(zhì)與問(wèn)題

作為交叉學(xué)科，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)在研究對(duì)象、研究方法、研究群體、知識(shí)體系等方面具有綜合性、創(chuàng)新性、成長(zhǎng)性的特征[4]。面向醫(yī)學(xué)人工智能的該課程教學(xué)，則更要求通過(guò)學(xué)科間的滲透融合將課程實(shí)踐意義提至新高度[1]。

從課程本身性質(zhì)來(lái)看，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)是目前迅猛發(fā)展的國(guó)際前沿，具有兩個(gè)突出特點(diǎn)：（1）知識(shí)體系的復(fù)雜性。人腦是世界上已知最復(fù)雜的器官，它有多種尺度的解剖組織之分。認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)以腦認(rèn)知功能為主干，串聯(lián)生物學(xué)原理、認(rèn)知心理學(xué)實(shí)驗(yàn)、影像學(xué)與電生理測(cè)量手段和分析方法，知識(shí)點(diǎn)多、知識(shí)面廣、學(xué)習(xí)難度高。（2）知識(shí)內(nèi)容的前沿性。隨著現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)與建模方法的飛速發(fā)展，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)知識(shí)也在迅速更新迭代。教材記錄了經(jīng)過(guò)較多驗(yàn)證的部分共識(shí)，但有更多嶄新的知識(shí)方法近年不斷涌現(xiàn)，在經(jīng)典理論上補(bǔ)充發(fā)展甚至部分相左，需要緊追領(lǐng)域國(guó)際前沿不斷更新，才具有實(shí)踐價(jià)值。

從授課背景來(lái)看，學(xué)生基礎(chǔ)和授課意義均具有特殊性。北京航空航天大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，包括培養(yǎng)厚基礎(chǔ)、善創(chuàng)新，具有領(lǐng)軍、領(lǐng)導(dǎo)潛質(zhì)和國(guó)際視野的復(fù)合型人才，使其不僅具有堅(jiān)實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)、工程基礎(chǔ)、專業(yè)理論基礎(chǔ)和熟練的專業(yè)技能，而且具有突出的創(chuàng)新能力、交流協(xié)作能力、自主學(xué)習(xí)能力。本文所述授課背景下學(xué)生已經(jīng)同時(shí)具備生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程學(xué)的知識(shí)與思想，尤其是具有扎實(shí)的數(shù)理和工程基礎(chǔ)，能夠輕松理解認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)中儀器方法的原理;即將開(kāi)始醫(yī)工交叉前沿的研究，需要新方法的啟發(fā)和技術(shù)應(yīng)用的土壤。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，人工智能方向的學(xué)生未來(lái)以從事工程研究為主，要求具備醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，能夠成為醫(yī)生和工程師之間的橋梁。因此，面向醫(yī)學(xué)人工智能開(kāi)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)教學(xué)具有承前啟后的地位，應(yīng)滿足四個(gè)要求：（1）教學(xué)方式適應(yīng)學(xué)生基礎(chǔ)，符合工科思維;（2）課程內(nèi)容指向人工智能，服務(wù)于醫(yī)工交叉;（3）課程風(fēng)格由“重知識(shí)”向“重思想”轉(zhuǎn)移，啟發(fā)性教學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新思維;（4）加強(qiáng)科研能力訓(xùn)練，引導(dǎo)理論應(yīng)用于實(shí)踐。

綜上所述，當(dāng)前認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)課程教學(xué)的問(wèn)題在于：（1）課時(shí)短而內(nèi)容多，在深度和廣度之間需要進(jìn)行取舍，需精簡(jiǎn)神經(jīng)生物學(xué)細(xì)節(jié)，提煉重要工程思想;（2）課程知識(shí)體系相對(duì)陳舊，前沿知識(shí)介紹不充分;（3）以知識(shí)脈絡(luò)串聯(lián)知識(shí)內(nèi)容，不利于科研思維的掌握;（4）醫(yī)工交叉思想不夠突出，不能匹配人工智能方向、啟發(fā)醫(yī)工交叉創(chuàng)新;（5）考核機(jī)制單一，與課程設(shè)計(jì)目標(biāo)有出入;（6）課程資料的豐富度與領(lǐng)域前沿的繁榮度不匹配。

二、課程改革思路與實(shí)踐

基于前述面向醫(yī)學(xué)人工智能的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)授課要求和課程特點(diǎn)，本文提出一系列針對(duì)性實(shí)踐方案，主要從改進(jìn)教學(xué)方法導(dǎo)向、優(yōu)化教學(xué)與考核體系結(jié)構(gòu)、豐富和更新教學(xué)內(nèi)容等三方面展開(kāi)（圖1）。

（一）新方法：?jiǎn)l(fā)工程思想，凸顯醫(yī)工交叉

授課方法導(dǎo)向進(jìn)一步契合學(xué)生基礎(chǔ)，由確保知識(shí)掌握向引導(dǎo)思維方法理解轉(zhuǎn)移，由基礎(chǔ)向前沿側(cè)重，從醫(yī)工交叉背景出發(fā)，指向醫(yī)工交叉應(yīng)用。

1. 注重培養(yǎng)醫(yī)工領(lǐng)域的思維方法

從生物醫(yī)學(xué)工程背景下學(xué)生發(fā)展方向與課程教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，教學(xué)內(nèi)容由“重知識(shí)”向“重思想”轉(zhuǎn)移;不止教授是什么，更強(qiáng)調(diào)為什么。首先從內(nèi)容和考核導(dǎo)向兩方面精簡(jiǎn)生物學(xué)深層原理，在課內(nèi)完成知識(shí)框架搭建的基礎(chǔ)上，將細(xì)節(jié)內(nèi)容作為課外補(bǔ)充材料;尤其是在講解認(rèn)知功能的過(guò)程中，挖掘知識(shí)體系背后的思想脈絡(luò)，重點(diǎn)介紹方法的原理和應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生從機(jī)械學(xué)習(xí)知識(shí)到具備發(fā)現(xiàn)知識(shí)的能力。例如：傳統(tǒng)觀點(diǎn)中海馬體是人腦記憶功能的唯一載體。功能磁共振成像技術(shù)的發(fā)展有效推動(dòng)了認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的繁榮，使對(duì)人腦的認(rèn)識(shí)由功能分離向功能整合轉(zhuǎn)移?，F(xiàn)代研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)記憶功能與腦的局部網(wǎng)絡(luò)均有密切關(guān)聯(lián)（圖2）[5]。在課程中著重介紹此類神經(jīng)科學(xué)研究思想方法，特別是神經(jīng)影像的應(yīng)用，將有利于學(xué)生把握認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)前沿，培養(yǎng)工程應(yīng)用能力，切實(shí)為未來(lái)從事相關(guān)研究打下基礎(chǔ)。

2. 注重交叉領(lǐng)域的知識(shí)類比

教學(xué)內(nèi)容上，從醫(yī)工交叉背景出發(fā)，融入人工智能特色，使認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與人工智能軟硬件技術(shù)緊密結(jié)合。本課程中的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)知識(shí)作為多種軟硬件技術(shù)的啟發(fā)來(lái)源，具備串聯(lián)不同學(xué)科、揭示其他領(lǐng)域思路來(lái)源的條件。在授課中，硬件上和計(jì)算機(jī)組成做類比，例如學(xué)習(xí)功能和存儲(chǔ)器，執(zhí)行功能和控制器等;軟件上和類腦智能做類比，例如腦功能網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。通過(guò)這種類比、分析的過(guò)程，使學(xué)生將神經(jīng)科學(xué)內(nèi)容與前期所學(xué)課程交叉融合，既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性，更快接受新知識(shí)，又有利于幫助學(xué)生串聯(lián)知識(shí)體系，培養(yǎng)工程思想，啟發(fā)醫(yī)工交叉創(chuàng)新。

3. 案例教學(xué)應(yīng)用引出知識(shí)體系

適應(yīng)學(xué)生醫(yī)工交叉的知識(shí)基礎(chǔ)和發(fā)展目標(biāo)，采用案例教學(xué)法，沿知識(shí)發(fā)現(xiàn)的歷史邏輯引出知識(shí)內(nèi)容。具體而言，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)課程根據(jù)認(rèn)知的功能分為七個(gè)模塊。教學(xué)中每種新認(rèn)知功能的講解，由具體的案例或病例引出。例如，一位女性經(jīng)歷了類似癲癇的發(fā)作，腦結(jié)構(gòu)掃描未發(fā)現(xiàn)腦腫瘤，而是其杏仁核出現(xiàn)高度特異性退化。認(rèn)知功能一切正常的她唯獨(dú)不能正確理解恐懼情緒。為此，研究者開(kāi)展了各種巧妙設(shè)計(jì)的心理學(xué)實(shí)驗(yàn)，不僅發(fā)現(xiàn)了杏仁核對(duì)恐怖面部表情識(shí)別的重要作用，也促使我們用新的觀點(diǎn)思考情緒的神經(jīng)基礎(chǔ)，即情緒加工的分布式特征，由此引出情緒的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)知識(shí)與研究。通過(guò)案例教學(xué)法引導(dǎo)學(xué)生切身體會(huì)科學(xué)知識(shí)的起源與應(yīng)用，幫助學(xué)生理解重點(diǎn)難點(diǎn)，尤其是學(xué)會(huì)“技術(shù)聯(lián)系實(shí)踐”。

（二）新體系：目標(biāo)導(dǎo)向優(yōu)化，多元課堂設(shè)計(jì)

以課程教學(xué)新目標(biāo)為導(dǎo)向，從學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)探索引導(dǎo)，采取傳統(tǒng)課堂與翻轉(zhuǎn)課堂融合教學(xué)模式， 在教師授課指導(dǎo)基礎(chǔ)上融入學(xué)生自主學(xué)習(xí)，采取“隨堂小測(cè)抓基礎(chǔ)、文獻(xiàn)分享追前沿、期末展示促能力”的多元課堂設(shè)計(jì)與考核方式。

1. 隨堂小測(cè)抓基礎(chǔ)

設(shè)計(jì)了4次基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)向的隨堂小測(cè)，每次小測(cè)題型為10道選擇填空題，題目難度為簡(jiǎn)單或中等，考察范圍為教師課堂講授的重要知識(shí)點(diǎn)或腦科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，如：腦結(jié)構(gòu)識(shí)別的名詞填空、聲音感知的傳導(dǎo)路徑、特定情緒或認(rèn)知功能涉及的腦區(qū)。通過(guò)分值占比、題型難度的設(shè)置，隨堂小測(cè)旨在切實(shí)引導(dǎo)學(xué)生掌握領(lǐng)域內(nèi)基礎(chǔ)知識(shí)與重大發(fā)現(xiàn)，獲得認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究的基本條件和研究門檻，具備思考認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)問(wèn)題、提出猜想和假設(shè)的基礎(chǔ)。

2. 文獻(xiàn)分享追前沿

首次課上向?qū)W生介紹課程架構(gòu)與教學(xué)內(nèi)容安排，鼓勵(lì)同學(xué)們根據(jù)自己感興趣的教學(xué)章節(jié)內(nèi)容，檢索前沿文獻(xiàn)并學(xué)習(xí)后進(jìn)行5分鐘的文獻(xiàn)匯報(bào)分享。在文獻(xiàn)匯報(bào)中，著重強(qiáng)調(diào)前沿知識(shí)與課本內(nèi)容的差異性、同源性、創(chuàng)新性、前瞻性，指導(dǎo)學(xué)生思考：產(chǎn)生不同結(jié)論的實(shí)驗(yàn)方法是否科學(xué)可靠，前沿發(fā)現(xiàn)是否真正克服了原來(lái)的缺陷，我們?nèi)绾晤I(lǐng)悟新思路、應(yīng)用新方法、做出新發(fā)現(xiàn)。這種翻轉(zhuǎn)課堂的形式，一方面調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)神經(jīng)科學(xué)學(xué)習(xí)的主觀好奇心，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)接觸領(lǐng)域前沿，培養(yǎng)批判性思維，充分發(fā)揮學(xué)生在課堂教學(xué)中的主體作用;另一方面在教師視角之外進(jìn)一步引入了豐富的神經(jīng)科學(xué)前沿知識(shí)，充實(shí)了課堂內(nèi)容。

3. 期末展示促能力

期末考核采取論文+匯報(bào)展示的形式，可選綜述類和研究計(jì)劃類兩種題目類型，強(qiáng)調(diào)規(guī)范性、邏輯性、創(chuàng)新性，切實(shí)提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與綜合能力。綜述類要求自主進(jìn)行科學(xué)選題，闡述其重要意義、明確選題概念、充分調(diào)研國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、分析問(wèn)題并概括觀點(diǎn);研究計(jì)劃類鼓勵(lì)學(xué)生觀察身邊有意思的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)相關(guān)現(xiàn)象，可以是從天馬行空的想法出發(fā)，提煉出具體科學(xué)問(wèn)題，利用課程所學(xué)進(jìn)行分析和假設(shè)，設(shè)計(jì)科學(xué)可行的研究方案，并調(diào)研所需的設(shè)備或技術(shù)支持。通過(guò)期末考核培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)，鼓勵(lì)同學(xué)們打開(kāi)眼界放飛想象力，關(guān)注身邊的認(rèn)知科學(xué)問(wèn)題，學(xué)會(huì)梳理思路從中提煉，應(yīng)用課程知識(shí)嘗試分析解答;引導(dǎo)學(xué)生對(duì)具體的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行調(diào)研、歸納、思考、分析，掌握實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想的能力;鼓勵(lì)學(xué)生打破傳統(tǒng)桎梏，結(jié)合感興趣的領(lǐng)域進(jìn)行腦科學(xué)的新研究方法、新治療手段、新輔助設(shè)備的構(gòu)想與實(shí)踐;敦促學(xué)生學(xué)會(huì)表達(dá)自己的思路，學(xué)會(huì)有邏輯地講述科學(xué)故事，培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)能力。

（三）新內(nèi)容：凸顯前沿特色，課內(nèi)結(jié)合課外

服務(wù)于授課方法和課程結(jié)構(gòu)，整理教學(xué)內(nèi)容，以價(jià)值觀引領(lǐng)為先導(dǎo)，使之前沿化、多元化;建立優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源庫(kù)，為學(xué)生提供課外自學(xué)的參考和指導(dǎo)。

1. 價(jià)值觀引領(lǐng)

突出介紹認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的內(nèi)涵、挑戰(zhàn)和機(jī)遇，鼓勵(lì)同學(xué)們打好基礎(chǔ)，培養(yǎng)自信，砥礪創(chuàng)新，服務(wù)于“健康中國(guó)”，把成果寫在祖國(guó)大地上。認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的繁榮發(fā)展，不只是由于技術(shù)的進(jìn)步，更是因?yàn)閷?shí)際需求的推動(dòng)。中國(guó)要成為神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)跑者，必須要有不斷產(chǎn)生重大突破的持續(xù)創(chuàng)新力，要有更多科研無(wú)人區(qū)的“探險(xiǎn)家”。我們應(yīng)當(dāng)有這樣的自信：在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，尤其是臨床實(shí)踐方面，我國(guó)已經(jīng)走在世界前列，同學(xué)們可以在國(guó)內(nèi)接觸到最先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，并以此作為向更前沿開(kāi)拓的利器。我們也應(yīng)當(dāng)有這樣的清醒認(rèn)識(shí)：領(lǐng)域內(nèi)仍存在大量亟待解決的、能造福廣大人民的重要問(wèn)題。以卒中為例，2019年《中國(guó)卒中報(bào)告》顯示我國(guó)每年卒中發(fā)病率為1114.8/10萬(wàn)[6]，已經(jīng)成為卒中終身風(fēng)險(xiǎn)最高和疾病負(fù)擔(dān)最重的國(guó)家。卒中后認(rèn)知障礙嚴(yán)重影響生活質(zhì)量和生存時(shí)間，但這種腦功能的損傷究竟如何產(chǎn)生還遠(yuǎn)沒(méi)有定論，有許多難題需要我們?nèi)ァ伴_(kāi)疆拓土”，但領(lǐng)域里每一個(gè)即使微小的成果都會(huì)使我們更接近真理，更接近千萬(wàn)計(jì)的人民的健康生活。我們新時(shí)代的同學(xué)們應(yīng)當(dāng)有熱情、有能力、有信心地去從事這樣有意義的偉大事業(yè)，要敢為人先、敢于投身從0到1的開(kāi)拓，做勇于擔(dān)當(dāng)?shù)暮罄?。從這一角度，引導(dǎo)學(xué)生思考和認(rèn)識(shí)為什么而學(xué)，明確應(yīng)該學(xué)到什么，主動(dòng)探索要怎樣學(xué)。

2. 內(nèi)容前沿化

授課團(tuán)隊(duì)在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域具有豐富地積累優(yōu)勢(shì)，可以時(shí)刻追蹤領(lǐng)域前沿，將最新的科研思想和方法、第一手的領(lǐng)域訊息有機(jī)結(jié)合到教學(xué)中。本課程的教學(xué)內(nèi)容，首先優(yōu)選最新版本的經(jīng)典教科書確定框架;在此基礎(chǔ)上根據(jù)多位常年投身神經(jīng)科學(xué)研究一線的教師的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行刪改、更新;最后，在每章節(jié)末增加與課程內(nèi)容相呼應(yīng)的領(lǐng)域內(nèi)近年代表性突破作為提高和拓展。例如，在講解腦功能組織時(shí)，增加對(duì)亞微米體素分辨率的全腦顯微光學(xué)切片斷層成像（MOST）技術(shù)的介紹，其繪制出的亞細(xì)胞分辨的小鼠全腦三維神經(jīng)元聯(lián)接圖譜，可以通過(guò)三維立體動(dòng)畫生動(dòng)地展示出腦功能整合潛在的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)[7]。

3. 形式多元化

充分利用多媒體設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)，將多元化的教學(xué)方法融入到課程中，并鼓勵(lì)學(xué)生以課內(nèi)課外相結(jié)合的形式進(jìn)行學(xué)習(xí)。課上注重方法講解和思想引導(dǎo)，針對(duì)課程中的重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)，以可視化圖片、動(dòng)畫、視頻的形式直觀呈現(xiàn)，指導(dǎo)學(xué)生辨析重難點(diǎn)概念，促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和理解，并活躍課堂氣氛，引起學(xué)生興趣。課下提供豐富詳實(shí)的補(bǔ)充材料，搭建深入和拓展的廣闊平臺(tái)，鼓勵(lì)學(xué)生在課內(nèi)掌握了知識(shí)脈絡(luò)與核心思想的基礎(chǔ)上，課外自主學(xué)習(xí)感興趣的知識(shí)點(diǎn)。為此，建立以優(yōu)質(zhì)的多媒體課件為主，包括動(dòng)畫、圖片、國(guó)內(nèi)外教材、教學(xué)視頻、前沿技術(shù)演示、學(xué)習(xí)分享、拓展文獻(xiàn)等在內(nèi)的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源庫(kù)，并提供簡(jiǎn)單的講解說(shuō)明，力爭(zhēng)做到基礎(chǔ)知識(shí)詳實(shí)、前沿進(jìn)展豐富;結(jié)合課題組項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，整理神經(jīng)科學(xué)前沿研究進(jìn)展、研究工具、研究思路，凸顯人工智能在神經(jīng)科學(xué)研究中的作用與神經(jīng)科學(xué)對(duì)類腦智能的啟發(fā)。

三、實(shí)施效果

課程結(jié)束后，我們對(duì)參加教學(xué)改革實(shí)踐的全班33名同學(xué)進(jìn)行了匿名問(wèn)卷調(diào)研，以了解課改方向與學(xué)生意愿的契合度，以及對(duì)學(xué)生能力的提升作用。問(wèn)卷中選取改革措施中的重點(diǎn)措施作為調(diào)查對(duì)象，盡量為每條提供一個(gè)與課改方向不同的“競(jìng)爭(zhēng)性”措施，并盡量使對(duì)立選項(xiàng)描述的積極程度相當(dāng)，選項(xiàng)出現(xiàn)的先后順序均衡。問(wèn)卷調(diào)查的內(nèi)容如表1所示，要求學(xué)生首先對(duì)各項(xiàng)進(jìn)行量表評(píng)分（3-非常希望，2-希望，1-都可以，0-不希望），然后對(duì)各項(xiàng)目課程要求的各能力（工程知識(shí)運(yùn)用、問(wèn)題分析、工程技術(shù)與工具應(yīng)用、表達(dá)與交流、學(xué)習(xí)能力）的提升作用做評(píng)價(jià)。

（一）學(xué)生意向符合度分析

問(wèn)卷調(diào)查的意愿值評(píng)分結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表2所示，學(xué)生明顯更希望將課程重點(diǎn)放在思想方法的引導(dǎo)而減少基礎(chǔ)知識(shí)的介紹;希望課程更加關(guān)注領(lǐng)域前沿而減少深層原理的介紹;相較于完全采取翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí)形式更希望保留傳統(tǒng)課堂的部分，從分值上看這種結(jié)合方式基本在學(xué)生中達(dá)到“希望”的程度。另外，學(xué)生對(duì)“醫(yī)工交叉”的意愿值評(píng)分均值為2.45，僅次于“領(lǐng)域前沿”，達(dá)到“希望”到“非常希望”。在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)導(dǎo)向、課堂形式上，本文所選取的課改方法與傳統(tǒng)或其他方法相比均具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的優(yōu)勢(shì)（雙樣本T檢驗(yàn)，P<0.05），且均受到學(xué)生較高程度的歡迎，表明本文所提出的課改思路符合學(xué)生意愿，符合學(xué)生對(duì)本課程的定位。

（二）能力培養(yǎng)效果分析

學(xué)生對(duì)各種措施能力培養(yǎng)效果的勾選結(jié)果顯示，絕大多數(shù)同學(xué)認(rèn)為對(duì)自己來(lái)說(shuō)“重思想方法”的教學(xué)方式能夠提升問(wèn)題分析的能力（78%）和學(xué)習(xí)能力（51%），“案例引導(dǎo)”式教學(xué)可以提升問(wèn)題分析的能力（73%）和工程知識(shí)運(yùn)用的能力（61%），“領(lǐng)域前沿”的拓展可以帶來(lái)工程知識(shí)和工程技術(shù)應(yīng)用能力的提高（58%），引入“翻轉(zhuǎn)課堂”非常有助于培養(yǎng)表達(dá)與交流能力（82%），醫(yī)工交叉的內(nèi)容講解和思路導(dǎo)向則可以帶來(lái)相對(duì)全面的包括知識(shí)運(yùn)用（73%）、技術(shù)應(yīng)用（67%）、問(wèn)題分析（52%）等的能力提升。以上結(jié)果一方面與學(xué)生意愿值結(jié)果互相印證，闡明了學(xué)生希望選擇的教學(xué)方式和希望通過(guò)課程提升的能力;另一方面表明了本文所述的從教師視角出發(fā)來(lái)設(shè)計(jì)的課改新思路與新方法，從學(xué)生視角也能夠達(dá)到預(yù)期的效果。

四、結(jié)束語(yǔ)

面向醫(yī)學(xué)人工智能的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)課程對(duì)啟發(fā)類腦智能和促進(jìn)醫(yī)工交叉創(chuàng)新具有重要意義。本文從課程本身性質(zhì)與開(kāi)設(shè)的背景兩個(gè)方面，回答了課程的特點(diǎn)、開(kāi)設(shè)的目的、存在的問(wèn)題，并提出了一套切實(shí)可行的課程改革方案。該方案基于新思路、采用新方法、建立新體系、設(shè)計(jì)新內(nèi)容，契合了課程復(fù)雜性、前沿性、交叉性、啟發(fā)性的特點(diǎn)，符合學(xué)生意愿與課程培養(yǎng)目標(biāo)。

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