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

人工智能技術起源于20世紀80年代,現(xiàn)在正處于一次新的興起階段,已經在國際范圍內引起廣泛關注和高度重視。美國、英國、德國等先后制定了關于人工智能的部署計劃,并且將人工智能技術列入國家戰(zhàn)略。在全球化背景下,人工智能技術在我國也發(fā)展迅速,新的技術推動高等教育事業(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],標志著人工智能必將在教育領域產生重大影響。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變,促進了高等教育質量的提高,充實了共享教育資源。但是,我國人工智能在高等教育領域還處于起步階段,研究人工智能在教育領域的應用前景,剖析人工智能發(fā)展趨勢對其應用于教育領域具有重要意義。

高等醫(yī)學教育肩負著學科發(fā)展和行業(yè)需求的雙重任務,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)學人才的特殊性[2]。滿足社會醫(yī)療服務需求,保障醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展是高等醫(yī)學教育的首要任務。隨著生活水平的提高與健康意識的增強,人們對基礎醫(yī)療產生了多樣化的需求,從而使高等醫(yī)學教育與過去相比發(fā)生了很大變化,出現(xiàn)了很多新特點。高等醫(yī)學教育具有終身性、課程具有綜合性、教育標準具有國際性、功能具有社會性、技術具有現(xiàn)代性等特點,同時高等醫(yī)學教育也迎來新的問題:①學生所學課程繁多,個性化教育薄弱;②教學管理過程未實現(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)的教育手段已經不再適合現(xiàn)代高等醫(yī)學教育,需要智能化的教育手段提供技術支持。人工智能的發(fā)展為高等醫(yī)學教育帶來很多新機遇,對醫(yī)學教育體制改革的推進和醫(yī)學教育水平的提高具有長遠意義。文章針對現(xiàn)代醫(yī)學教育的發(fā)展特點,分析了人工智能在醫(yī)學高等教育中的應用前景。

1 人工智能在高等醫(yī)學教育中應用的必要性

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

高等醫(yī)學教育的過程是多階段的,包括基礎知識學習、臨床見習、臨床實習等,從而形成了教師組成多元化、學生實習地點分散化等特征,也出現(xiàn)了高等醫(yī)學教育管理困難、信息反饋滯后等現(xiàn)象。人工智能的相關技術有機器學習、神經網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)挖掘等,利用人工智能技術使學生、教師、管理人員協(xié)調一致,增加溝通的流暢性,提高教育管理效率,嚴格把控教學質量,真正實現(xiàn)教育管理的現(xiàn)代化。

高等醫(yī)學教育是綜合性的教育,學生的個性化教育應該得到充分發(fā)展。人工智能技術通過跨學科專業(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,建立終身學習機制,有利于加強人文教育,推動跨學科人才培養(yǎng)。通過分析匯聚的教學數(shù)據(jù)對學生進行學情分析,從而更好地掌握學生的學情信息,達到為學生提供個性化、多樣化學習資源的目的。

在高等醫(yī)學教育的教學過程中涉及到大量的臨床場景與模擬練習,人工智能技術可以將智能教學工具帶進課堂,使學生體會到智能場景與在線學習環(huán)境,實現(xiàn)教學過程的精準規(guī)劃。智能技術的漸進應用必將推動教學模式、教學方法的改革,加強教學模式多樣性,構成包含智能學習、交互式學習的新型醫(yī)學教育體系。

2 人工智能在高等醫(yī)學教育中的應用前景

1995年美國的Hurley Myers團隊研發(fā)出DxR Clinician教學軟件,該軟件利用人工智能技術訓練學生的臨床思維;我國在2009年引入該教學軟件,但并未大規(guī)模投入使用[4];2006年人工智能技術中的BP網(wǎng)絡神經算法被應用于教學質量監(jiān)控,替代人工日常教學監(jiān)測[5];2011年自適應教育平臺Knewton與培生教育集團合作,通過提取學生的學習數(shù)據(jù),提供個性化學習服務[6];上述應用說明,人工智能技術已經逐漸應用在高等教育領域。在我國,智能教育剛剛起步,人工智能技術在高等醫(yī)學教育中的應用前景非常廣泛。

2.1 基于大數(shù)據(jù)的醫(yī)學教育質量監(jiān)測與評估

完善的教學質量監(jiān)測與評估是提高教學質量的保障,基于大數(shù)據(jù)的教學質量監(jiān)測與評估可以在日常教學過程中實時進行。通過分析大量的反饋信息進行階段性與結果性評估,從而嚴格把控教學質量,以便為培養(yǎng)優(yōu)秀的醫(yī)療人才提供保障。高等醫(yī)學教育具有課程多、學制長、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 評價指標體系

圖2 信息反饋體系

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

2.2 早期接觸臨床智能系統(tǒng)

當代的高等醫(yī)學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)學生從課堂到臨床實習之間的過渡,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習,不能真正將理論學習和臨床實踐有機結合[7]。早期接觸臨床智能系統(tǒng)可通過機器學習模擬患者思維,支持人機交互,利用語音識別與合成技術形成虛擬患者,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,可讓學生感受整個診療過程,提高與患者溝通的能力以及崗位責任;按專業(yè)的醫(yī)師標準訓練,為學生做出展示和評判;提高學生的專業(yè)自信心,成為解決臨床問題能力和學習能力的重要工具[8]。

2.3 基于數(shù)據(jù)挖掘的適應性學習

醫(yī)學專業(yè)學習課程包括基礎和臨床課程,以及醫(yī)患溝通、心理學等人文類課程。除此之外,醫(yī)學學習還需要實驗及臨床實踐。在大量的學習任務之下,學生學習個體差異顯著,適應性學習系統(tǒng)根據(jù)學生學習能力、教學模式等方面對學生個體進行評估,并制定個性化學習方案,使其從被動學習轉變?yōu)樽灾鲗W習與創(chuàng)新學習、探究式學習[9]。大量的反饋信息可以縮小教師教授內容與學生吸收內容之間的差距,利用在線開放資源,教師可及時對學生加強指導,使其盡快適應學習環(huán)境。人工智能技術可以為學生提供個性化的服務及預測,達到盡快適應醫(yī)學學習環(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)學學習數(shù)據(jù)具有數(shù)量巨大、多樣性的特點,在基于數(shù)據(jù)挖掘的適應性學習中,使用的主要技術包括數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)挖掘、處理等,整體技術架構如圖3所示。數(shù)據(jù)挖掘技術可以在大量的數(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)展的結構化和智能化系統(tǒng)學習方案。

圖3 基于數(shù)據(jù)挖掘的適應性學習技術架構圖

2.4 醫(yī)學教育云資源

將云計算技術應用在醫(yī)學教育領域,可以建立提供醫(yī)學輔助教育服務的共享醫(yī)學教育云平臺。醫(yī)學教育云平臺將數(shù)字圖書館、教學資源庫、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,為醫(yī)學生提供了醫(yī)學專業(yè)的內容支持,醫(yī)學教育云平臺的技術架構如圖4所示。云服務在醫(yī)學教育中的應用創(chuàng)建了醫(yī)學輔助教育的新模式,對于提高教學質量、學習效率具有極大的優(yōu)勢。

圖4 醫(yī)學教育云平臺構建技術架構圖

人工智能是模擬人類思維和能力的智能技術,人工智能與醫(yī)學教育相結合是在健康中國發(fā)展中人工智能技術在教育領域應用的新模式。在高等醫(yī)學教育領域中,新的模式必將引起新變革,人工智能技術未來將在自適應學習、智能教學模式、教育管理等方面有著廣泛的應用和發(fā)展前景,使教學過程更加個性化、多元化,并提供更加精確、高效的智能教學形式,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,人工智能技術在高等醫(yī)學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。教育工作者應該積極的應對人工智能帶來的變革,在更廣泛的醫(yī)學教育中應用智能的教育方式,推動醫(yī)學教育改革與提升,促進智能教育的發(fā)展。