許苑晶 萬克明 曹嵐 王金武

【摘要】數(shù)字醫(yī)學(xué)作為一門數(shù)字技術(shù)和現(xiàn)代臨床科學(xué)相交叉的前沿學(xué)科，近年來得到越來越廣泛的應(yīng)用。借助數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)來滿足日益增加的臨床需求成為應(yīng)用醫(yī)學(xué)的發(fā)展趨勢，而其研究內(nèi)容幾乎涵蓋了整個醫(yī)學(xué)科技領(lǐng)域，對于數(shù)字醫(yī)學(xué)的教學(xué)研究已成為當(dāng)代醫(yī)學(xué)教育的重要組成部分。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字醫(yī)學(xué) 多元化 教學(xué)方式

經(jīng)過十余年的發(fā)展，數(shù)字醫(yī)學(xué)在我國逐漸發(fā)展成一門新學(xué)科，當(dāng)前我國數(shù)字醫(yī)學(xué)的教育尚處于起步階段，存在教學(xué)系統(tǒng)不完善、教學(xué)模式不明確等問題。對于數(shù)字醫(yī)學(xué)的教學(xué)方式，應(yīng)明確數(shù)字醫(yī)學(xué)教育的目的是培養(yǎng)一系列高素質(zhì)綜合人才，能利用工程技術(shù)提高臨床醫(yī)學(xué)診療水平，即數(shù)字醫(yī)學(xué)學(xué)科是以理論為基礎(chǔ)、以實際應(yīng)用為目標(biāo)，具有多學(xué)科交叉、多層面融合的特點。本研究基于面向醫(yī)學(xué)生的教學(xué)實踐，分析并探討數(shù)字醫(yī)學(xué)多元化教學(xué)方式的優(yōu)勢和應(yīng)用方法。

傳統(tǒng)的教學(xué)方式主要是以課堂授課為主，往往缺乏互動性。一方面，教師容易忽視學(xué)生的接收程度，僅一味地傳授新知識而無相關(guān)舉措引導(dǎo)學(xué)生思考問題、培養(yǎng)學(xué)習(xí)思維等;另一方面，學(xué)生也常因為預(yù)習(xí)不足，對課堂內(nèi)容感到陌生而不能很好地在課上掌握知識。數(shù)字醫(yī)學(xué)作為一門交叉學(xué)科，涵蓋了計算機科學(xué)、傳感器技術(shù)、圖像處理等理工學(xué)科，對于學(xué)生來說，這些領(lǐng)域既陌生也有較高的學(xué)習(xí)門檻，如果沒有合適的教學(xué)方式，容易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣。

在數(shù)字醫(yī)學(xué)課程教學(xué)中，應(yīng)根據(jù)學(xué)生具體的專業(yè)背景對授課目標(biāo)進(jìn)行定位。2017年秋季，筆者團(tuán)隊在上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院主講《數(shù)字醫(yī)學(xué)中的3D打印技術(shù)》課程，共有98位臨床專業(yè)的研一學(xué)生選修該課，學(xué)生專業(yè)背景多樣，涵蓋了眼科、骨科、心內(nèi)科等研究方向，故定位該門課程以概況簡介、培養(yǎng)學(xué)生興趣作為授課目標(biāo)，主講內(nèi)容包括了個性化內(nèi)植物的數(shù)字化設(shè)計和制造技術(shù)、增強現(xiàn)實在手術(shù)導(dǎo)航中的應(yīng)用、機器人技術(shù)在外科手術(shù)中的應(yīng)用、數(shù)字化手術(shù)規(guī)劃、人體關(guān)節(jié)的3D生物力學(xué)評估、智能康復(fù)等，并邀請了各個領(lǐng)域的專家為學(xué)生講授課堂內(nèi)容，教學(xué)隊伍包括了1名院士、8名教授、1名副教授和3名工程師，課時為32學(xué)時。其中，高級職稱教師承擔(dān)的教學(xué)任務(wù)不少于70%，并可以各種形式承擔(dān)教學(xué)工作，包括理論課、科創(chuàng)項目帶教、教學(xué)管理和教材編寫等。

在數(shù)字醫(yī)學(xué)課程內(nèi)容設(shè)置方面，考慮以介紹數(shù)字醫(yī)學(xué)各領(lǐng)域概況、進(jìn)展為主，不對課程設(shè)計的工學(xué)原理、數(shù)學(xué)公式等做過于詳細(xì)的講解和要求。在授課過程中，教師通過視頻、圖片的形式向?qū)W生展示數(shù)字醫(yī)學(xué)的發(fā)展前沿，通過對實際案例進(jìn)行生動的講解從而使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。如涉及虛擬現(xiàn)實與數(shù)字技術(shù)在康復(fù)機器人領(lǐng)域的研究內(nèi)容時，主講教師向?qū)W生展示了大量的康復(fù)機器人操作視頻和國際前沿手術(shù)機器人的產(chǎn)品展示幻燈，讓學(xué)生身臨其境，直觀地了解康復(fù)機器人的工作原理和用途，以及對新技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢有直觀認(rèn)知。在主講3D打印技術(shù)在顱頜面畸形治療中的應(yīng)用時，主講教師根據(jù)自己多年的整形修復(fù)臨床經(jīng)驗，使用以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)（case-based learning，CBL）模式，向?qū)W生展示了許多真實且前沿的病例，并簡明扼要地結(jié)合各個病例，對手術(shù)治療方案當(dāng)中運用到3D打印技術(shù)進(jìn)行講解，向?qū)W生展示3D打印成品，生動地闡述了數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)在臨床應(yīng)用方面的優(yōu)點。

在數(shù)字醫(yī)學(xué)課程授課前后，應(yīng)提供足夠的閱讀材料供學(xué)生參考。數(shù)字醫(yī)學(xué)的涉及面廣，不同的學(xué)生熟悉的領(lǐng)域不一樣，授課前應(yīng)讓學(xué)生進(jìn)行課程內(nèi)容的預(yù)習(xí)。在課程開始前，推薦學(xué)生觀看國內(nèi)外相關(guān)的公開課和書籍，使學(xué)生自主了解在數(shù)字化時代里醫(yī)療領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)和機遇，激發(fā)學(xué)生對新技術(shù)新應(yīng)用的學(xué)習(xí)興趣和思考，同時從讓學(xué)生思考新技術(shù)的發(fā)展對醫(yī)患關(guān)系的影響等，以培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的人文素養(yǎng)。課程培養(yǎng)目標(biāo)主要是讓學(xué)生了解相關(guān)的醫(yī)療新興技術(shù)，并批判性地看待和分析當(dāng)代的數(shù)字醫(yī)學(xué)。在每次課程結(jié)束后，應(yīng)及時告知學(xué)生下次課程的主講內(nèi)容。課堂外可定期組織文獻(xiàn)報告會（journal club）。文獻(xiàn)報告會是由各個小組成員定期針對專業(yè)領(lǐng)域中的最新文獻(xiàn)進(jìn)行討論，分享各自的觀點，以指導(dǎo)臨床實踐，根據(jù)Deenadayalan等人提出的方法制定文獻(xiàn)報告會教學(xué)效果評價指標(biāo)體系。每周一次安排教師或?qū)W生主講數(shù)字醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里新發(fā)表的代表性高的論文，并把論文提前發(fā)給參與者以供預(yù)先學(xué)習(xí)思考、凝練問題，會上主講者結(jié)合自己的科研、臨床工作對該論文進(jìn)行解讀，與會者可以隨時打斷演講提出問題，所有人共同參與討論，以從中收獲新知識和新思路。

在數(shù)字醫(yī)學(xué)課程授課過程中，教師可使用建構(gòu)主義引導(dǎo)學(xué)生尋找問題、發(fā)現(xiàn)問題，倡導(dǎo)教學(xué)相長的學(xué)習(xí)氛圍。建構(gòu)主義（constructivism）教學(xué)是指導(dǎo)學(xué)生基于原有的知識經(jīng)驗建構(gòu)意義與理解的過程，圍繞課堂內(nèi)容進(jìn)行主動性探索。這一過程通常是在社會文化互動中完成的，所以主講教師設(shè)計的教學(xué)情境應(yīng)能輔助學(xué)生完成這一過程，使學(xué)生對課程內(nèi)容所涉及的原理、規(guī)律、內(nèi)在聯(lián)系等達(dá)到較為深刻的理解。教學(xué)中應(yīng)遵循引導(dǎo)與學(xué)生自覺性結(jié)合的原則，激發(fā)學(xué)生的求知欲。當(dāng)學(xué)生對部分內(nèi)容存在疑惑時，應(yīng)及時鼓勵學(xué)生提問，教師在授課過程中應(yīng)關(guān)注學(xué)生動態(tài)，可以采取簡單提問的方式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考。問題式學(xué)習(xí)（problem-based learning）模式是一種以問題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)模式。它讓學(xué)生在思考問題的解決方案中掌握知識、培養(yǎng)技能，進(jìn)而建立良好的思維模式，并激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。如在主講移動數(shù)字醫(yī)療與運動生物力學(xué)相關(guān)內(nèi)容時，教師先播放了一位患者步態(tài)視頻，并讓學(xué)生嘗試回答該患者患有哪種疾病，對學(xué)生的錯誤答案進(jìn)行鼓勵并指明答題方向，在學(xué)生答對后對該疾病的臨床表現(xiàn)和治療方法進(jìn)行講解，從而引出了移動醫(yī)療的話題。教學(xué)中應(yīng)采取多種教學(xué)手段有效提高學(xué)生的獨立思考和解決問題的能力，教師在下課前可以勻出幾分鐘以便學(xué)生就課堂知識進(jìn)行提問，促進(jìn)和學(xué)生的交流，也可根據(jù)學(xué)生需求提供工作郵箱、辦公地址等用以課后解答學(xué)生的疑惑。教師在言傳身教中提升學(xué)生的學(xué)習(xí)素養(yǎng)和道德情懷，鼓勵學(xué)生和老師一起相互激勵，共同超越。另外借助新媒體也能為教學(xué)出力，課程專設(shè)交流群，學(xué)生可以在群里提問、獲得教學(xué)資源，除了課件，還提供參考文獻(xiàn)和網(wǎng)站鏈接等，供學(xué)有余力的學(xué)生深入鉆研，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供便利。授課過程中容易忽視培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑和思辨能力，如使學(xué)生做到“學(xué)有所思”是教學(xué)的重點和目的。

在數(shù)字醫(yī)學(xué)教學(xué)中，還應(yīng)根據(jù)學(xué)生的實際需求安排操作實踐課程和參觀見習(xí)等。數(shù)字醫(yī)學(xué)的教學(xué)應(yīng)關(guān)注學(xué)生的切身需求，除了理論教學(xué)建設(shè)，還可視具體情況安排一定比例的實踐教學(xué)，且理論教學(xué)團(tuán)隊?wèi)?yīng)與實踐教學(xué)團(tuán)隊建立互通交流，構(gòu)建知識、科研、技術(shù)相容的教學(xué)模式，使課程具有合理的理論結(jié)構(gòu)和實踐結(jié)構(gòu)。部分選修該門課程的學(xué)生在科研中需要學(xué)習(xí)部分軟件，課程安排了常見的二維制圖、三維建模軟件操作課程，并組織學(xué)生參觀教育部數(shù)字醫(yī)學(xué)臨床轉(zhuǎn)化工程研究中心，參與如步態(tài)分析等實驗室課題，有利于調(diào)動學(xué)生參與的積極性，鍛煉學(xué)生的動手能力。同時，課程依托于上海九院3D打印平臺，為學(xué)生提供了見習(xí)機會，該中心整合骨科、康復(fù)科、影像科等多科室臨床資源，致力于推進(jìn)3D打印的技術(shù)研究與臨床應(yīng)用，實現(xiàn)個體植入器械、康復(fù)輔具的個性化設(shè)計與快速制造。組織學(xué)生參觀了與課程內(nèi)容相關(guān)的部分企業(yè)，為學(xué)生如在課程內(nèi)容涉及到生物3D打印技術(shù)后，組織學(xué)生實地考察了國際頂尖的生物3D打印機制造商的中國辦事處，提供醫(yī)學(xué)生與業(yè)內(nèi)工程師交流的平臺。這種與見習(xí)、實踐有機結(jié)合的教學(xué)方式充分調(diào)動了學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的積極性，同時為學(xué)生提供拓展視野、開拓思維的學(xué)習(xí)平臺，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和科研創(chuàng)新能力。

對于數(shù)字醫(yī)學(xué)課程的考核方式不應(yīng)該過于單一，需建立科學(xué)的過程評價體系。此次課程的考核方式是讓選修該課程的醫(yī)學(xué)生結(jié)合自己的專業(yè)和研究方向，以及本課程所學(xué)知識撰寫綜述并制作課題設(shè)計幻燈，內(nèi)容建議包括國內(nèi)外研究背景、目標(biāo)、創(chuàng)新性、意義、技術(shù)路線、關(guān)鍵技術(shù)、研究內(nèi)容、前期研究基礎(chǔ)、研究瓶頸、預(yù)期結(jié)果等。在主題方面，提供了供學(xué)生參考的研究方向，如3D打印技術(shù)（含生物3D打印、臨床醫(yī)療應(yīng)用、康復(fù)輔具、內(nèi)植入物等）、機器人（康復(fù)機器人、醫(yī)療機器人、外骨骼機器人、手術(shù)機器人、手術(shù)導(dǎo)航）、康復(fù)醫(yī)學(xué)技術(shù)與器械（肌骨康復(fù)、神經(jīng)康復(fù)、心肺康復(fù)、兒童康復(fù)、精神心理康復(fù)、老年康復(fù)、疼痛康復(fù)、言語康復(fù)、視聽覺康復(fù)等）、智能設(shè)備（云時代大數(shù)據(jù)與移動網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、移動數(shù)字醫(yī)療、新型假肢與矯形器技術(shù)、可穿戴設(shè)備等）、理論研究（圖像處理、心血管介入手術(shù)、生物力學(xué)與步態(tài)分析、運動檢測與分析、假體松動等），強調(diào)以上主題僅供參考，可以結(jié)合實際情況自由發(fā)揮。在評分方面，包括了學(xué)生自評、互評和教師評價。

由于數(shù)字醫(yī)學(xué)是一門新興學(xué)科，其教學(xué)的發(fā)展離不開來自學(xué)校層面的支持。筆者主講的課程得到了學(xué)校諸多支持，首先，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院配備設(shè)施完善的多媒體教室和專業(yè)的管理人員，能從很大程度上滿足現(xiàn)代課程以新媒體為知識載體的要求，特別是數(shù)字醫(yī)學(xué)課程新理論、新技術(shù)涉及面廣，更需要通過多元的生動的教學(xué)方式降低學(xué)習(xí)的門檻，培養(yǎng)學(xué)生的興趣。其次，依托于上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院各個附屬醫(yī)院和研究平臺，可以給學(xué)生提供更多的見習(xí)和操作機會。多個數(shù)字醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究中心配備了專職工程研發(fā)技術(shù)人員和先進(jìn)的醫(yī)用金屬、高分子和生物3D打印設(shè)備，可為學(xué)生提供醫(yī)學(xué)圖像三維建模、個體化治療手術(shù)規(guī)劃、個體化植入物設(shè)計和快速制造的學(xué)習(xí)平臺等。最后，學(xué)校對課程和任課教師的大力支持減少了數(shù)字醫(yī)學(xué)教育推廣的許多阻礙。任課教師在教學(xué)之外，還需肩負(fù)科研任務(wù)，特別是臨床教師，還要承擔(dān)繁重的臨床工作。上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院于2014年正式啟動了交大醫(yī)學(xué)院骨干教師激勵計劃試點工作，改計劃的施行回歸了大學(xué)“教書育人”的本位理念，從教學(xué)經(jīng)費和職稱晉升兩方面對教師予以保障。

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