李 旺，劉非拉

（重慶理工大學(xué)藥學(xué)與生物工程學(xué)院，重慶 400054）

0 引言

人工智能（artificial intelligence，AI）是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)[1]。目前，世界各國(guó)均在人工智能領(lǐng)域進(jìn)行了布局，我國(guó)對(duì)人工智能的推動(dòng)也達(dá)到了新高度。2017年國(guó)務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，規(guī)劃提出到2030年，使中國(guó)成為世界主要人工智能創(chuàng)新中心[2]。2018年習(xí)近平在中共中央政治局第九次集體學(xué)習(xí)時(shí)指出，加快發(fā)展新一代人工智能是事關(guān)我國(guó)能否抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革機(jī)遇的戰(zhàn)略問(wèn)題。隨后，人工智能教育成為各大高校未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。生物醫(yī)學(xué)工程作為交叉融合了生物、醫(yī)學(xué)以及信息科學(xué)的醫(yī)工專業(yè)，理應(yīng)積極應(yīng)對(duì)這一趨勢(shì)，將人工智能教育更好地融入該專業(yè)本科教育中去。

智能醫(yī)學(xué)工程作為人工智能領(lǐng)域極其重要的分支，該學(xué)科的建設(shè)肩負(fù)著我國(guó)醫(yī)療健康領(lǐng)域的人才培養(yǎng)。醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)是我國(guó)大力支持首先推廣人工智能應(yīng)用的四大產(chǎn)業(yè)之一，也是醫(yī)學(xué)人工智能垂直滲透最大的領(lǐng)域，因此高校對(duì)該學(xué)科的建設(shè)甚至決定著國(guó)家未來(lái)醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3]。近年來(lái)，在智能醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，各國(guó)互聯(lián)網(wǎng)巨頭進(jìn)行了深入布局，如IBM推出的Watson醫(yī)生、百度公司的“百度靈醫(yī)”、阿里公司的“doctoryou”以及騰訊公司的“騰訊覓影”等[4]。盡管在醫(yī)學(xué)人工智能領(lǐng)域起步時(shí)我們跟上了腳步，我國(guó)仍面臨極大的人才缺口。2021年，根據(jù)《中國(guó)人工智能人才培養(yǎng)白皮書》報(bào)告，我國(guó)人工智能領(lǐng)域人才缺口達(dá)500萬(wàn)，而在人工智能更加活躍的智能醫(yī)學(xué)領(lǐng)域該類人才短缺則更加明顯。

人才培養(yǎng)的根本在于教育[5]。美國(guó)東北大學(xué)校長(zhǎng)喬瑟夫·奧恩提醒：高等教育應(yīng)該圍繞即將發(fā)生的生活與社會(huì)中的變革，思考我們高等教育應(yīng)該怎樣適應(yīng)時(shí)代發(fā)展。2018年，天津大學(xué)和南開大學(xué)率先創(chuàng)建并發(fā)展“智能醫(yī)學(xué)工程”專業(yè)，著重培養(yǎng)智能醫(yī)學(xué)人才。2019年，根據(jù)教育部審批結(jié)果，又有16所高校新增“智能醫(yī)學(xué)工程”專業(yè)。同年，教育部將人工智能專業(yè)納入高校本科專業(yè)名單中[6]。截止到2021年，全國(guó)已有440所高校獲批增設(shè)此專業(yè)。目前，由于智能醫(yī)學(xué)工程成立時(shí)間短、交叉程度高、專業(yè)需求強(qiáng)、發(fā)展速度快，其課程建設(shè)存在諸多問(wèn)題。筆者將在本文剖析目前智能醫(yī)學(xué)工程教育存在的問(wèn)題并給出解決措施和建議。

1 存在問(wèn)題

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的專業(yè)建設(shè)與大健康國(guó)家戰(zhàn)略密切相關(guān)，肩負(fù)著為我國(guó)醫(yī)療器械和數(shù)字醫(yī)療行業(yè)發(fā)展培養(yǎng)專業(yè)型創(chuàng)新人才的重要使命。由于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)具有交叉性強(qiáng)、前沿性強(qiáng)的學(xué)科特點(diǎn)，建設(shè)與本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的課程體系，是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。智能醫(yī)學(xué)工程是以現(xiàn)代醫(yī)學(xué)與生物學(xué)理論為基礎(chǔ)，融合先進(jìn)人工智能及工程技術(shù)，挖掘人的生命和疾病現(xiàn)象的本質(zhì)及其規(guī)律，探索人機(jī)協(xié)同的智能化診療方法及其臨床應(yīng)用的新興交叉學(xué)科。作為建設(shè)具有“新醫(yī)工”背景的工科院校，在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)中引入智能醫(yī)學(xué)工程課程還處于探索階段，在人才培養(yǎng)目標(biāo)建設(shè)過(guò)程中必然會(huì)暴露出一些問(wèn)題。

1.1 課程資源匱乏

智能醫(yī)學(xué)工程作為新興學(xué)科，尚缺少具有人工智能和醫(yī)學(xué)等學(xué)科深度交叉背景的師資力量進(jìn)行本學(xué)科教學(xué)資源的規(guī)劃和建設(shè)。實(shí)際上，即使在世界范圍內(nèi)，智能醫(yī)學(xué)也缺乏成熟的課程資源，無(wú)法像其他學(xué)科那樣引入國(guó)外經(jīng)典教學(xué)資源進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。目前各高校結(jié)合自身實(shí)際情況、協(xié)調(diào)學(xué)科現(xiàn)有師資來(lái)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，課程資源也由各高校自行建設(shè)。成熟課程資源的欠缺將造成知識(shí)體系的不完善，進(jìn)一步導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法在課下進(jìn)行系統(tǒng)性學(xué)習(xí)，進(jìn)而影響教學(xué)質(zhì)量。

1.2 學(xué)科融通不足

智能醫(yī)學(xué)工程屬于多學(xué)科高度交叉，涵蓋了工程學(xué)、數(shù)理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與醫(yī)學(xué)等等，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的深度交叉融通，這也是國(guó)家“新工科”“新醫(yī)科”的重點(diǎn)發(fā)展方向。2021年，習(xí)近平總書記就曾強(qiáng)調(diào)指出：“要用好學(xué)科交叉融合的‘催化劑’，打破學(xué)科專業(yè)壁壘，對(duì)現(xiàn)有學(xué)科專業(yè)體系進(jìn)行調(diào)整升級(jí)，瞄準(zhǔn)科技前沿和關(guān)鍵領(lǐng)域，推進(jìn)新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科、新文科建設(shè)”。然而，由于不同學(xué)科的知識(shí)體系之間存在顯著的專業(yè)界限，由不同專業(yè)背景的教師進(jìn)行講授，這就造成了學(xué)生經(jīng)不同專業(yè)背景老師獲取的知識(shí)往往各自孤立，形成了知識(shí)壁壘，無(wú)論是對(duì)專業(yè)知識(shí)的理論理解還是將專業(yè)知識(shí)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，均無(wú)法做到交叉融通；對(duì)于智能醫(yī)學(xué)課程本身來(lái)說(shuō)同樣無(wú)法形成學(xué)科內(nèi)的融合知識(shí)體系，造成最終的教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)大打折扣。

1.3 內(nèi)容側(cè)重失衡

目前，智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)有的在工科院校設(shè)置，有的在醫(yī)學(xué)院校設(shè)置，教學(xué)資源背景的差異，也使該專業(yè)的本科教學(xué)模式各具特色。以工科院校開設(shè)的該專業(yè)為例，課程側(cè)重基礎(chǔ)理論講授，將授課重點(diǎn)放在電子、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的學(xué)習(xí)，缺乏醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)及醫(yī)學(xué)應(yīng)用素養(yǎng)的訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生感覺所學(xué)知識(shí)與傳統(tǒng)電子信息差別不大。算法雖是人工智能的核心之一，但讓算法與醫(yī)學(xué)應(yīng)用建立關(guān)聯(lián)才是智能醫(yī)學(xué)的重點(diǎn)。諸多產(chǎn)業(yè)層面反饋，對(duì)于智能醫(yī)學(xué)工程來(lái)說(shuō)，算法是一種工具，最終目的還是要解決行業(yè)實(shí)際問(wèn)題。因此，對(duì)于工科院校的本科專業(yè)設(shè)置來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)將基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)與醫(yī)學(xué)實(shí)踐應(yīng)用結(jié)合起來(lái)。

1.4 評(píng)價(jià)體系陳舊

傳統(tǒng)的學(xué)生能力評(píng)價(jià)往往采用比較單一的方法，如考試、考核等靜態(tài)評(píng)估方法。這些方法采用終結(jié)式總結(jié)性評(píng)估策略，往往缺失了過(guò)程性考核，這與智能醫(yī)學(xué)強(qiáng)調(diào)參與和實(shí)踐過(guò)程的理念并不匹配。另外，智能醫(yī)學(xué)工程既強(qiáng)調(diào)理論性又強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性而又要求多學(xué)科的交叉，這就要求考核更加全面。最后，醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)往往比較復(fù)雜，存在較大的計(jì)算和分析，依靠總結(jié)性考試往往是不現(xiàn)實(shí)的，也無(wú)法度量學(xué)生的解決實(shí)際問(wèn)題的能力和課程貫通能力。

2 措施與建議

2.1 線下線上教學(xué)資源建設(shè)

針對(duì)目前智能醫(yī)學(xué)工程課程資源缺乏的問(wèn)題，教材編寫應(yīng)納入高校建設(shè)規(guī)劃之中。筆者認(rèn)為智能醫(yī)學(xué)工程教材需分層漸進(jìn)，低年級(jí)學(xué)生專業(yè)教材應(yīng)著重講授工程技術(shù)基礎(chǔ)理論，如數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、電路基礎(chǔ)以及醫(yī)學(xué)實(shí)踐基礎(chǔ)等等。高年級(jí)應(yīng)加入融合課程，結(jié)合實(shí)際臨床問(wèn)題，講授人工智能算法原理并介紹其新動(dòng)向、新成果，融合課程還應(yīng)介紹人工智能的醫(yī)學(xué)應(yīng)用案例，并開展主題實(shí)踐和實(shí)訓(xùn)課程，讓學(xué)生學(xué)有所得、學(xué)以致用。此外，網(wǎng)絡(luò)教育資源應(yīng)考慮納入其中。當(dāng)前是一個(gè)信息爆炸的時(shí)代，智能醫(yī)學(xué)工程教學(xué)應(yīng)充分利用現(xiàn)代信息教育技術(shù)，探索MOOC等信息化教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生利用線上資源補(bǔ)充課堂知識(shí)。慕課等在線教育是未來(lái)高等教育的發(fā)展方向，在新冠疫情仍舊肆虐的今天更具有重大現(xiàn)實(shí)意義。因此，智能醫(yī)學(xué)工程的線下教育應(yīng)融合信息技術(shù)，開展線上線下混合式教育，拓展教育維度和學(xué)生學(xué)習(xí)維度，豐富教育資源，這與其他交叉課程的資源建設(shè)要求一致[7]。實(shí)際上，由于智能醫(yī)學(xué)工程的研究大多針對(duì)醫(yī)療信息和數(shù)據(jù)，線上教育反而能更加便捷地獲取醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的資源，有利于學(xué)生動(dòng)手能力的提高。

2.2 增加融合式教學(xué)內(nèi)容和方法

（1）在智能醫(yī)學(xué)工程的教學(xué)內(nèi)容上，本科教育的低年級(jí)階段可以按照傳統(tǒng)方式教授基礎(chǔ)理論知識(shí)，在高年級(jí)則應(yīng)進(jìn)行融合式課程教育。由于智能醫(yī)學(xué)工程仍舊屬于生物醫(yī)學(xué)工程的范疇，其目標(biāo)仍是聚焦并解決醫(yī)學(xué)診斷、檢測(cè)等問(wèn)題，因此在進(jìn)行融合式課程教育時(shí)可著眼全球醫(yī)學(xué)前沿、結(jié)合國(guó)家醫(yī)療健康發(fā)展戰(zhàn)略以及當(dāng)下健康主題和醫(yī)療熱點(diǎn)確定融合課程的主題，并由學(xué)生根據(jù)所有所學(xué)的基礎(chǔ)理論進(jìn)行融合式教學(xué)實(shí)踐。例如，結(jié)合當(dāng)下的疫情常態(tài)化現(xiàn)狀，新冠病毒檢測(cè)是當(dāng)前疫情防控的重中之重，筆者也長(zhǎng)期從事醫(yī)療輔助診斷的研究，因此病毒檢測(cè)的新技術(shù)、新方法、新裝置就可作為融合式教學(xué)的可選主題。這些主題涉及了傳感材料、醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)、智能化識(shí)別算法設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)編程技術(shù)等等，基本融合了學(xué)生所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。筆者就采用融合式授課方法指導(dǎo)一組本科生利用醫(yī)用電子鼻技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)感染的準(zhǔn)確識(shí)別，學(xué)生以此研究結(jié)果發(fā)表了數(shù)篇研究論文、專利，并在國(guó)家競(jìng)賽中獲得佳績(jī)。實(shí)際上，國(guó)外知名大學(xué)的交叉學(xué)科均設(shè)計(jì)有融合式建設(shè)課程，如哈佛大學(xué)和約翰霍普金斯大學(xué)均要求了相應(yīng)學(xué)分的融合課程設(shè)計(jì)和實(shí)踐。這些融合式設(shè)計(jì)課程承擔(dān)了交叉學(xué)科不同課程間的橋梁作用，使得小組學(xué)生都能積極參與，可貫通所學(xué)，達(dá)到習(xí)近平總書記所提出的“催化劑”之功效。

（2）在智能醫(yī)學(xué)工程的教學(xué)方法上，融合式課程教育應(yīng)摒棄傳統(tǒng)的教學(xué)思路和方法。傳統(tǒng)上，實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)課程往往由老師講解、示范，學(xué)生則根據(jù)講解或教材一步步按圖索驥。該方法由于缺乏學(xué)生的自主性，長(zhǎng)此以往，將導(dǎo)致學(xué)生喪失獨(dú)立思考的能力，也不利于學(xué)生貫通所學(xué)來(lái)形成知識(shí)體系，最終導(dǎo)致創(chuàng)新思維和能力的缺乏，以至于無(wú)法勝任產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。因此，需要對(duì)融合式課程授課方式進(jìn)行改革。課程教育可采用開放式互動(dòng)教學(xué)的方法，教師組建多學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行課程建設(shè)，通過(guò)學(xué)科研究前沿和社會(huì)需求提出適宜的融合式設(shè)計(jì)課題。學(xué)生選定融合課程主題后，學(xué)生則自行組隊(duì)并結(jié)合學(xué)科前沿和社會(huì)需求進(jìn)行問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，研究教學(xué)團(tuán)隊(duì)僅提供方向指導(dǎo)并實(shí)時(shí)接受學(xué)生反饋并與之互動(dòng)。學(xué)生自己發(fā)揮主觀能動(dòng)性，根據(jù)自己所學(xué)知識(shí)與教學(xué)團(tuán)隊(duì)共同探討解決方案，并由學(xué)生完成解決問(wèn)題的所有步驟，如方案制定、可行性分析、組織實(shí)施等，教師團(tuán)隊(duì)最后進(jìn)行學(xué)習(xí)效果的評(píng)估。這些步驟將極大提高學(xué)生自主思考和創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生對(duì)各學(xué)科知識(shí)的融合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為未來(lái)國(guó)家健康產(chǎn)業(yè)賦能。

2.3 推進(jìn)理論與實(shí)踐并重教學(xué)

針對(duì)一些工科高校智能醫(yī)學(xué)課程教育側(cè)重失衡的問(wèn)題，筆者認(rèn)為應(yīng)重新制定培養(yǎng)方案，并重新編排教學(xué)課程的內(nèi)容。智能醫(yī)學(xué)工程應(yīng)放棄“技術(shù)為主、應(yīng)用為輔”的教學(xué)路線。智能醫(yī)學(xué)工程強(qiáng)調(diào)深入實(shí)踐，因此在教學(xué)規(guī)劃上，除低年級(jí)階段開展基礎(chǔ)教育，高年級(jí)應(yīng)開展融合式實(shí)踐教育?；A(chǔ)教育階段應(yīng)確保所有教授的工程技術(shù)均能在醫(yī)學(xué)應(yīng)用上找到落腳點(diǎn)，而融合實(shí)踐要求所有開展的醫(yī)學(xué)應(yīng)用實(shí)踐均能利用所學(xué)工程技術(shù)對(duì)其進(jìn)行問(wèn)題解決或方案探索。融合教育的教學(xué)內(nèi)容上，應(yīng)強(qiáng)調(diào)醫(yī)學(xué)問(wèn)題為學(xué)科研究對(duì)象，而人工智能相關(guān)工程技術(shù)則為研究工具。因此對(duì)于工科學(xué)校，智能醫(yī)學(xué)工程的教學(xué)內(nèi)容需適當(dāng)減少過(guò)深的數(shù)學(xué)理論和人工智能算法基礎(chǔ)介紹，擴(kuò)充醫(yī)學(xué)影像學(xué)、醫(yī)學(xué)自然語(yǔ)言處理、醫(yī)學(xué)輔助診斷等技術(shù)。同時(shí)，工科院校應(yīng)考慮引入臨床醫(yī)生作為教學(xué)團(tuán)隊(duì)的指導(dǎo)成員，對(duì)學(xué)生開展醫(yī)學(xué)知識(shí)的講授以及實(shí)踐應(yīng)用上的指導(dǎo)。

2.4 改革學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系

由于融合式教學(xué)的特殊性，其過(guò)程鍛煉了學(xué)生的溝通能力、思維能力、協(xié)作能力、創(chuàng)新能力以及對(duì)知識(shí)的融合能力等等，因此評(píng)價(jià)應(yīng)強(qiáng)調(diào)理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐過(guò)程以及學(xué)生運(yùn)用和貫通知識(shí)的能力，注重學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。由多學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)學(xué)生完成醫(yī)學(xué)實(shí)踐的過(guò)程和總結(jié)性匯報(bào)進(jìn)行跟蹤評(píng)估，包括：信息調(diào)研的全面性、制定方案的可行性、知識(shí)的交叉融合性、成員參與的積極性、實(shí)踐調(diào)研的效果以及組織實(shí)現(xiàn)的性能等。注重效果的評(píng)價(jià)體系應(yīng)弱化形式單一的總結(jié)報(bào)告，強(qiáng)調(diào)過(guò)程和學(xué)生應(yīng)用學(xué)習(xí)效果。這種體系才能激發(fā)學(xué)生的思維和自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，為智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)發(fā)展和國(guó)家健康行業(yè)進(jìn)步培養(yǎng)人才。

此外，同行評(píng)議是促進(jìn)國(guó)家智能醫(yī)學(xué)工程發(fā)展和行業(yè)交流以及促進(jìn)高校完善教學(xué)思路的重要手段。期刊是進(jìn)行同行評(píng)議的重要平臺(tái)，目前我國(guó)尚缺乏針對(duì)本科生培養(yǎng)的同行評(píng)議期刊，國(guó)內(nèi)諸多教育期刊大多為教師進(jìn)行的教育教學(xué)研究，鮮見學(xué)生進(jìn)行交流。實(shí)際上，國(guó)外諸多知名大學(xué)均設(shè)有針對(duì)本科生的研究交流期刊，學(xué)生可將實(shí)踐過(guò)程和成果發(fā)表，其他學(xué)生或教師可對(duì)其進(jìn)行評(píng)議，這種跨校甚至跨國(guó)的教育評(píng)價(jià)交流可極大促進(jìn)評(píng)價(jià)體系的完善和發(fā)展。同時(shí)，多樣化評(píng)價(jià)體系，如將學(xué)科競(jìng)賽納入智能醫(yī)學(xué)工程教學(xué)評(píng)價(jià)體系。

3 總結(jié)

高校智能醫(yī)學(xué)工程學(xué)生的培養(yǎng)關(guān)系到國(guó)家未來(lái)健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也對(duì)當(dāng)前醫(yī)療相關(guān)產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造具有重大意義。針對(duì)當(dāng)前高校智能醫(yī)學(xué)工程存在的問(wèn)題，建設(shè)線上線下課程資源、增加融合式教學(xué)內(nèi)容和方法、推進(jìn)理論實(shí)踐并重授課并改革學(xué)生學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系等措施對(duì)提高課程教學(xué)的質(zhì)量，對(duì)增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力、提高學(xué)生創(chuàng)新能力可發(fā)揮積極的推動(dòng)作用。