王嘉欣 張鴻漸 朱詠妍 余皓然 焦 斌 李 琛

天津醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院，天津市 300041

隨著科技的發(fā)展，人工智能在很多學科領(lǐng)域都實現(xiàn)了廣泛應用并取得相應成果。時代在不斷發(fā)展，正步入智能時代的人類社會在面臨新的挑戰(zhàn)與機遇。人工智能已經(jīng)經(jīng)歷了三次發(fā)展浪潮，目前人工智能正處于認知智能階段，即人工智能發(fā)展進入機器學習的時代，計算機可以通過數(shù)據(jù)庫和傳感器收集到的信息進行深度處理和分析，通過大量的數(shù)據(jù)處理得出之間的邏輯關(guān)系和目的意圖，從而形成類似于人類的思維和認知模式，并且給出自己的處理措施和方法。

新冠疫情暴發(fā)以后，培養(yǎng)一批能夠服務于國家和社會的應急性、復合型的公共衛(wèi)生人才大勢所趨。作為21世紀三大尖端技術(shù)之一的人工智能也逐步在教育領(lǐng)域發(fā)揮作用，而公共衛(wèi)生領(lǐng)域醫(yī)學生教育也有望乘著此浪潮達到更高水平。公共衛(wèi)生教育的智能化將為培養(yǎng)新時代醫(yī)學人才提供指導方法和技術(shù)供給，從而提高教育的效率與質(zhì)量。本文通過對相關(guān)文獻進行總結(jié)、分析，以期為人工智能對于公共衛(wèi)生教育發(fā)展在理論上提供依據(jù)，并對未來人工智能在公共衛(wèi)生領(lǐng)域醫(yī)學生教育的發(fā)展作出展望。

1 人工智能起源發(fā)展

1950年, 圖靈測試由艾倫·圖靈提出。6年后, 達特茅斯學院會議上提出“人工智能”(Artificial Intelligence)，指由人制造出來的機器所表現(xiàn)出來的智能[1]。研究人工智能技術(shù)目的主要在于利用計算機技術(shù)將人的某些思維過程和認知行為(如學習、思考、推理、規(guī)劃等)模擬出來，其中包含利用計算機技術(shù)呈現(xiàn)能夠類似于人腦智能的過程，得到更高程度的應用[2]。人工智能的出現(xiàn)可以作為人腦的遷延和替代，在短時間內(nèi)處理大量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，從而大大提高人們的信息處理效率和準確率。到目前為止，人工智能已經(jīng)經(jīng)歷了包括計算智能、專家系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡、深度學習的三次發(fā)展浪潮，而人工智能也上升至認知智能階段, 即人工智能發(fā)展進入機器學習的時代，計算機可以通過數(shù)據(jù)庫和傳感器收集到的信息進行深度處理和分析，通過大量的數(shù)據(jù)處理得出之間的邏輯關(guān)系和目的意圖，從而形成類似于人類的思維和認知模式，并且給出自己的處理措施和方法。由此，其逐漸圍繞考試評價、課堂教學、個性化學習、教學教育管理、教學決策等學校教育場景進行應用。隨著科技的飛速發(fā)展，在很多學科領(lǐng)域人工智能都獲得了相應應用，并獲得了豐碩的成果，人工智能也逐步在教育領(lǐng)域發(fā)揮作用[3]。

2 人工智能在公共衛(wèi)生領(lǐng)域的應用

隨著科技的發(fā)展，人工智能公共衛(wèi)生領(lǐng)域的應用逐漸普及。在時代發(fā)展變革下，公共衛(wèi)生領(lǐng)域數(shù)據(jù)得到有效積累，同時智能機器不斷進行自我學習，分析醫(yī)療數(shù)據(jù)的能力不斷提高，在公共衛(wèi)生體系中的人工智能技術(shù)也得到了發(fā)展與應用，主要應用在疾病監(jiān)測、傳染源控制等方面。對于公共衛(wèi)生領(lǐng)域，數(shù)據(jù)對于疾病監(jiān)測和疾病預警有重要意義，人工智能通過其特有的技術(shù)，例如處理自然語言、感知復雜場景、深度學習等，能夠快速采集和深度挖掘大規(guī)模多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，從而擴大互聯(lián)網(wǎng)空間監(jiān)測范圍，來開展疾病監(jiān)測與疾病預防工作。在傳染源控制方面，疫情以來的行程碼軌跡繪制，人工智能基于紅外熱成像、人臉識別等助力疫情傳染源監(jiān)測與控制，可以在高密度人群聚集且進行快速流動的情況下檢測出異常體溫者并篩查病原，快遞尋找到密接者以及體征異常者[4]。

站在公共衛(wèi)生學科角度上，目前將人工智能應用于醫(yī)療領(lǐng)域而造成的影響和挑戰(zhàn)作為主要研究對象，如蔣璐伊等在研究分析醫(yī)療領(lǐng)域“九大類應用”與人工智能相關(guān)程度的前提下，提出我國需要在技術(shù)、監(jiān)管、標準、法制等方面制定相關(guān)措施以規(guī)范其發(fā)展[5]； Filippo Pesapane 等提出高效率的人工智能應用于放射科相關(guān)工作時發(fā)揮其特有功能，使得醫(yī)生工作被賦予更高附加價值[6]。高奇琦等人認為，在大數(shù)據(jù)的發(fā)展態(tài)勢下, 未來醫(yī)療領(lǐng)域新的樣態(tài)將會是與日常生活相關(guān)的日?；t(yī)療，例如對居民健康進行的日常生活管理科學性；同時,為緩解在醫(yī)院管理中較為顯著的醫(yī)患矛盾，人性化醫(yī)療也將在人工智能的輔助下得到有效發(fā)展[7]。站在應急管理學科角度上，其研究方向主要為關(guān)于人工智能在出現(xiàn)突發(fā)公共衛(wèi)生事件狀況下所起的作用和實踐效果，如趙建新提出人工智能賦能我國公共衛(wèi)生應急管理體系建設與能力的提升應依托于技術(shù)在橫、縱兩個維度所做出的立體化支撐[8]。依據(jù)本次新冠肺炎疫情防控具體工作，約翰霍普金斯大學所研究出的基于大數(shù)據(jù)整合的人口流動地圖，如百度遷徙、疫情追蹤地圖等可以作為重要的醫(yī)療數(shù)據(jù)參考來進行有效的新冠疫情防控工作[8]。

3 人工智能在醫(yī)學生教育中的應用

醫(yī)學生教育包括理論教學和實踐教學，其本質(zhì)要求是培養(yǎng)出具備醫(yī)學思維和醫(yī)學技能的醫(yī)學生。人工智能的發(fā)展、教育方式的變化與改革使得針對醫(yī)學生的教育方式手段也產(chǎn)生了新的變化[9]。人工智能在疾病診斷與疾病治療、疾病預防與疾病康復方面擁有廣泛的發(fā)展空間和發(fā)展前景，在醫(yī)學領(lǐng)域合理應用人工智能技術(shù)、利用新技術(shù)進行醫(yī)學人才培養(yǎng)將改變傳統(tǒng)的教學模式，醫(yī)學教育模式的變革必將由人工智能在醫(yī)學領(lǐng)域的發(fā)展所引發(fā)[10]。

3.1 人工智能在醫(yī)學生教育方面的應用 主要體現(xiàn)為課程綜合分析、輔助學習和學習效果評估。其中課程分析主要通過將學生課程內(nèi)容學習效果，加以數(shù)字化分析，以進行最佳課程設計，例如利用以同學互助為基礎的社交平臺Brainly不僅能夠促進各地醫(yī)學生之間合作學習，同時可以通過數(shù)據(jù)分析制定個體化學習方案，根據(jù)學生需求調(diào)整課程設置，實現(xiàn)醫(yī)學生個性化學習。人工智能中的輔助學習可促進教學活動并進行實時反饋，如虛擬病人問診DxR Clinician，TOUCH系統(tǒng)和等作為虛擬仿真程序可以提高醫(yī)學生臨床思維、提高醫(yī)學生臨床問題解決能力[11]。而學習效果評估主要體現(xiàn)在通過人工智能進行網(wǎng)絡化考試閱卷，但其由于考試敏感性與安全問題受到一定限制，有待進一步發(fā)展[12]。

由于醫(yī)學門類學科所具有的綜合性與特殊性，可將人工智能技術(shù)在醫(yī)學教育方面的應用細化到不同課程領(lǐng)域。例如，在病理學領(lǐng)域方面，學校教學模式的改變體現(xiàn)在利用人工智能，由傳統(tǒng)的教學方法到混合式教學模式，以人工智能為依托建立虛擬化的病理實驗室，實行互聯(lián)網(wǎng)+等多種教學模式等[13]；在醫(yī)學影像技術(shù)領(lǐng)域，學校開發(fā)采用平臺和軟件實行醫(yī)學理論教學和臨床實踐教學，利用AI輔助教學對醫(yī)學生進行醫(yī)學影像技能專業(yè)性培訓，高校教師教學課堂活動的互動性與有效性能夠得以提高，在學生獲得有效學習方面具有重要意義[14]。

3.2 人工智能在公共衛(wèi)生領(lǐng)域醫(yī)學生教育中的應用與現(xiàn)狀 在后疫情時代，國家與社會各界對突發(fā)公共衛(wèi)生事件應急管理、藥物和疫苗的研發(fā)、醫(yī)學高等人才培養(yǎng)等方面產(chǎn)生迫切需求，要求加強對高等醫(yī)學教育尤其是公共衛(wèi)生醫(yī)學生教育領(lǐng)域的重視。

人工智能在公共衛(wèi)生領(lǐng)域的應用，目前主要體現(xiàn)在公共健康方面的疾病預防、疾病監(jiān)測、智能診斷、健康管理、醫(yī)療管理等方面。大數(shù)據(jù)為公共衛(wèi)生研究與管理帶來更豐富的數(shù)據(jù)資源，同時也為學生獲取公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)與信息帶來便利，為學生基礎專業(yè)性課程的開設提供便利條件。人工智能技術(shù)在公共衛(wèi)生教育方面的應用集中于理論課程教學，處于醫(yī)學教育信息化流程創(chuàng)新階段，僅將傳統(tǒng)教學模式通過網(wǎng)絡形式進行改進，以致實現(xiàn)一定程度的自主學習、協(xié)作學習、教學反饋等，與其他領(lǐng)域已進行情景式教學、模擬醫(yī)學教學、探究式教學等方式的超越現(xiàn)實階段相比有所差距[12]。人工智能在公共衛(wèi)生領(lǐng)域醫(yī)學生教育中的應用，還需要進一步的發(fā)展才能夠達到更加成熟的階段。

4 人工智能在公共衛(wèi)生領(lǐng)域醫(yī)學生的展望

我國政府對于公共衛(wèi)生領(lǐng)域發(fā)展智能教育十分重視，要求加快促進醫(yī)學教育教學方法改革、人才培養(yǎng)模式改變，構(gòu)建以交互式學習、智能化學習為主要內(nèi)容的新時代教育體系，在公共衛(wèi)生教育發(fā)展的基礎上，要求建設更高水平的公共衛(wèi)生學院，增加對公共衛(wèi)生領(lǐng)域教育的認識，促進學科評價體系制定更合理有效科學，使得公共衛(wèi)生教育得到有效發(fā)展；發(fā)展學科交叉和融合，促使公共衛(wèi)生學院學科教學活動能夠與其他領(lǐng)域教學學科進行相應合作，促進公共衛(wèi)生領(lǐng)域?qū)W校教育與專業(yè)性實踐教育相結(jié)合，增強醫(yī)學院對于復合型公共衛(wèi)生人才的教學培養(yǎng)能力。

我國高等醫(yī)學院?，F(xiàn)有的設施水平較難實現(xiàn)學生個性化教育，且學校教育協(xié)同程度較低、智能醫(yī)學教學與傳統(tǒng)醫(yī)學教學模式相沖突等因素成為人工智能技術(shù)應用到公共衛(wèi)生領(lǐng)域醫(yī)學生教育的阻礙，不利于滿足新時代人類社會對于更高公共衛(wèi)生醫(yī)學教育質(zhì)量及教育資源的需求。由此，關(guān)于未來人工智能技術(shù)在公共衛(wèi)生領(lǐng)域應用發(fā)展，幾點思考如下：

4.1 引進人工智能類的工科課程，醫(yī)工結(jié)合，培養(yǎng)人才 引進人工智能類工科課程，要求在醫(yī)學校專業(yè)課程設置方面，應緊貼醫(yī)學相關(guān)工程領(lǐng)域設置，使其能夠直接聯(lián)系教學中的專業(yè)知識和學生基礎技能，重視教學實踐。要求高校教師能夠運用集中上課講解、學生課堂實踐與課后輔導相協(xié)調(diào)的方式進行教學實踐, 將教堂教學實踐性始終串聯(lián)于學校學習的整個過程[15]。目前我國醫(yī)學類院校中，智能醫(yī)學教育傾向于人與機器的協(xié)同作用。正如目前醫(yī)學影像技術(shù)專業(yè)采用醫(yī)工結(jié)合教學模式對于AI技術(shù)的利用，人工智能設施應不只運用于在影像技術(shù)實驗，在工科教育教學中也應發(fā)揮相應的作用[16]。將大數(shù)據(jù)的相關(guān)資源通過運用智能技術(shù)和方案應用進行整合，開展培訓實踐，提高應用能力，實現(xiàn)人工智能技術(shù)手段在日常教學活動中的應用，同時開展設置人文醫(yī)學素養(yǎng)課程、醫(yī)學倫理與人工智能技術(shù)相關(guān)課程，提升醫(yī)學生處理數(shù)據(jù)能力、獲取專業(yè)知識能力、交流溝通能力、移情能力、管理和應用人工智能技術(shù)的能力，將成為未來人工智能在公共衛(wèi)生領(lǐng)域醫(yī)學生教育發(fā)展的走向[17]。

發(fā)展人工智能技術(shù)與公共衛(wèi)生領(lǐng)域醫(yī)學生培養(yǎng)相結(jié)合，要做到合理考慮傳統(tǒng)醫(yī)學教育根本需求及以人才培養(yǎng)、科學研究為核心的培養(yǎng)思路，兼顧醫(yī)學教育體系所具備的特點與矛盾，綜合考慮教師與學生、環(huán)境與設備的交互關(guān)系。此外，還要抓緊理論的研究、算法的創(chuàng)新，實現(xiàn)真正意義上的智能教育。在此基礎上發(fā)展醫(yī)學教育領(lǐng)域和人工智能技術(shù)產(chǎn)業(yè)的新式對話對接平臺，保障醫(yī)學教育者與學生的交流，將產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為醫(yī)學教育技術(shù)新手段[18]。在對新時代醫(yī)學生的培養(yǎng)中，各類智能設施與智能軟件不可或缺，科技是人類社會進步的關(guān)鍵一環(huán)，此般循序漸進的發(fā)展人工智能并使之逐步結(jié)合到教育實踐中能夠為公共衛(wèi)生領(lǐng)域醫(yī)學生乃止全體醫(yī)學生提供更廣闊的視野與更扎實的基礎。

4.2 引進人工智能技術(shù)，評價學習效果或教學效果 建立并完善以達到高水平的教育教學評估體系是解決目前公共衛(wèi)生領(lǐng)域醫(yī)學生教育發(fā)展不平衡問題的關(guān)鍵，公共衛(wèi)生領(lǐng)域教育體系的革新與發(fā)展都與教學評估體系密不可分。張生、王雪等認為，在人工智能時代，促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展必然會成為教育評價重心，人工智能技術(shù)必將賦能教育評價，提出人工智能時代“學評融合”的評價新理念[19]。

通過人工智能技術(shù)支持的教育評價結(jié)果可以針對不同利益相關(guān)者的需求，提供不同的評價結(jié)果，即選取合理的數(shù)據(jù)分析模型，通過數(shù)據(jù)運算與分析，給評價主體出具不同風格的評價報告，以便滿足不同主體的需求。常顏信、錢尤雯等認為，通過人工智能，可以利用及時反饋的評估方式自動化來預先評判學生未來的發(fā)展方向，運用智能技術(shù)科學分析學生個人的多元化發(fā)展模式，并分析其個人學習方法是否具有有效性，提供一種可以針對學生優(yōu)劣態(tài)勢的智能化提升或是一種彌補方向，使得可以實現(xiàn)基于學生單體特點的教育定制化[13]，如針對學習者的學業(yè)質(zhì)量報告、錯題集、個人綜合素質(zhì)發(fā)展報告，這些報告對學習者個人及時了解自身的學習狀態(tài)、反思學習效果、尋求更適合于自己的學習方式具有一定的作用。對于教師，要加強對教師個人教學行為的個性化反饋，如利用人工智能對教師在課堂教學行為進行識別與反饋，以獲取對其教學能力的觀察與評價等；著眼發(fā)展性的未來教育挑戰(zhàn)，明晰教師角色變革，注重教育評價隱私數(shù)據(jù)的保護。針對學校管理層，通過數(shù)據(jù)大屏了解教學運行情況、信息化教學系統(tǒng)使用績效，通過學生學業(yè)成績整體報告學校不同學科的教學效果，促進學校教學治理的精準度和學校決策的科學性[3]。

4.3 引進人工智能技術(shù)，推動課堂改革 新冠肺炎疫情期間，線上教學方式應用于我國各級學校。人工智能在教育領(lǐng)域的應用基礎體現(xiàn)在醫(yī)學教育線上課堂的發(fā)展，而相對于我們所追求的超越現(xiàn)實階段的醫(yī)學教學信息化智能教學，當前教學模式受限于形式簡單的流程創(chuàng)新階段，僅具有課程形式的改變而缺乏大數(shù)據(jù)協(xié)作的內(nèi)核。課堂改革在人工智能的發(fā)展背景下是歷史的必然。

對于公共衛(wèi)生專業(yè)性教育而言，課程教學所需要的病例量和數(shù)據(jù)量巨大，人工智能可以通過龐大的數(shù)據(jù)存儲能力搭建數(shù)字教學云平臺，智能、迅速、高效地收集、儲存國內(nèi)外各個門類的公共衛(wèi)生書籍著作、文獻論著、視頻課程和教學資源等，對于學生能夠獲取公共衛(wèi)生信息與資源、生動學習理解專業(yè)性課程有重大意義。除此之外，人工智能技術(shù)能夠使用線上考試幫助教師根據(jù)學生的成績以及反饋有針對性地分析學生對于知識的掌握，實施個性化教育教學方案，提升課堂教學的靈活性和反饋的準確及時性，借以改變傳統(tǒng)課堂模式，為教學質(zhì)量的提升提供路徑。同時，歷經(jīng)發(fā)展后由于部分現(xiàn)實原因我國公共衛(wèi)生教育專業(yè)性不足，其中，較為重要的傳染病學課程設置與教學效果被逐漸弱化，導致傳染病學乃至公共衛(wèi)生學科教學優(yōu)勢被相應削弱，長期以來導致重大疫情防控場合下所需公共衛(wèi)生人才的素質(zhì)與數(shù)量未能滿足實際需要。為此，應利用人工智能大數(shù)據(jù)庫資源補充公共衛(wèi)生學科教學平臺設置短板，設置病原學鑒定學科教學平臺來達成培養(yǎng)人才的目標，增添公共衛(wèi)生教學學科特色，以獲得更多回報社會的專業(yè)性人才。

5 結(jié)語

在公共衛(wèi)生領(lǐng)域醫(yī)學生教育過程中，人工智能技術(shù)對教學產(chǎn)生影響的關(guān)鍵性路徑是學生進行個性化學習，使學生獲得與其相適應的個體化教學方案，獲得最佳的教學效果。因此，以人工智能技術(shù)為依托開展醫(yī)工結(jié)合教育改革、利用人工智能教育機動評價教學效果和學習效果、廣泛開展線上教育勢在必行。在科技飛速發(fā)展的今天，人工智能必將不斷發(fā)展進步，將為公共衛(wèi)生領(lǐng)域醫(yī)學生教育提供更好的技術(shù)支撐。未來，人工智能與醫(yī)學生的教育深入融合，將促使公共衛(wèi)生領(lǐng)域醫(yī)學生教育的進一步發(fā)展。