趙陽 曲紅梅 李振國 程靜 闞麗麗 金艷榮 勾振山 郭菁菁

外科學(xué)涵蓋領(lǐng)域廣泛，知識點較為繁雜，其中涉及解剖學(xué)、生理學(xué)、病理學(xué)等內(nèi)容，緊密連接理論知識與臨床實踐，是臨床醫(yī)學(xué)教育課程的核心學(xué)科，也是培養(yǎng)創(chuàng)新型及應(yīng)用型醫(yī)學(xué)人才的重點學(xué)科[1]。傳統(tǒng)教學(xué)模式以講授法為主，即教師占教學(xué)主導(dǎo)地位，學(xué)生被動地學(xué)習(xí)知識，教學(xué)過程缺乏師生間的互動交流，不利于學(xué)習(xí)效果的提升[2]。且教學(xué)資源有限，教師一般采用教材、多媒體等進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容較為單調(diào)，不利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)[3]。而相對而言，混合式教學(xué)模式則可彌補(bǔ)上述教學(xué)模式中的不足，通過將線上線下結(jié)合教學(xué)，不僅從源頭上優(yōu)化了教學(xué)資源，且大大增進(jìn)了師生間的互動交流，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，使教學(xué)主體轉(zhuǎn)移為以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，并讓枯燥的書本知識與實踐相結(jié)合，有利于學(xué)生對知識的掌握[4-5]。尤其近些年，國家大力支持人工智能（artificial intelligence，AI）技術(shù)的發(fā)展，并提出“人工智能+健康醫(yī)療”“人工智能+教育”，鼓勵優(yōu)化醫(yī)學(xué)教育模式，助力高素質(zhì)醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)[6-7]。本研究以此為教學(xué)背景，采用教學(xué)新技術(shù)、新方法，分析對比AI 結(jié)合混合式教學(xué)模式在外科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2021 年10 月—2023 年1 月錦州醫(yī)科大學(xué)外科學(xué)醫(yī)學(xué)生63 名進(jìn)行研究，選擇2021 年10 月—2022年1 月錦州醫(yī)科大學(xué)外科學(xué)醫(yī)學(xué)生31 名作為對照組，選擇2022 年10 月—2023 年1 月錦州醫(yī)科大學(xué)外科學(xué)醫(yī)學(xué)生32 名作為研究組。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）為錦州醫(yī)科大學(xué)外科醫(yī)學(xué)生；（2）年齡21～23 歲；（3）自愿參與本次教學(xué)研究。排除標(biāo)準(zhǔn)：中途退出者。對照組男19名，女12 名，年齡21～23 歲，平均（22.60±0.66）歲。研究組男19 名，女13 名，年齡21～23 歲，平均（22.53±0.92）歲。教師共8 名，2 組教師為同一組教學(xué)團(tuán)隊。2 組醫(yī)學(xué)生的一般資料比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），有可比性。

1.2 方法

對照組采用傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行授課，按照課表安排，在階梯教室進(jìn)行教學(xué)。教師課前會通知學(xué)生教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生自主預(yù)習(xí)。教師使用教材或多媒體進(jìn)行線下理論授課，每節(jié)課課后設(shè)置配套練習(xí)作業(yè)，教師進(jìn)行作業(yè)批改，教學(xué)時長為4 個月。

研究組采用AI 結(jié)合混合式教學(xué)模式教學(xué)，教學(xué)時長為4 個月。具體內(nèi)容如下。

1.2.1 課前

課前教學(xué)團(tuán)體借助大規(guī)模開放在線課程（massive open online course，MOOC）、雨課堂平臺篩選合適的教學(xué)視頻進(jìn)行備課，并完善增補(bǔ)教學(xué)案例以供課上進(jìn)行分析探討，制訂教學(xué)預(yù)期目標(biāo)。教師可提前1周將教學(xué)要求、教學(xué)視頻及教學(xué)案例通過雨課堂發(fā)布給學(xué)生。涉及外科手術(shù)的章節(jié)，教師也可通過雨課堂發(fā)布手術(shù)相關(guān)的操作視頻，方便學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

1.2.2 課上

教師可通過雨課堂進(jìn)行線上的知識點教學(xué)，將學(xué)生進(jìn)行分組，每組5～6 名學(xué)生，圍繞案例引導(dǎo)學(xué)生展開分組討論，利用彈幕、隨機(jī)點名等功能實現(xiàn)師生之間的互動溝通交流。在涉及解剖學(xué)章節(jié)，由于解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，學(xué)生往往不能有直觀理解，對知識點的掌握可能存在一定的難度。通過“AI 技術(shù)+現(xiàn)實虛擬技術(shù)”，教師將案例患者影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成全息化的人體三維解剖結(jié)構(gòu)，并映射在虛擬空間里，學(xué)生可以直接透視人體的細(xì)致解剖結(jié)構(gòu)，并通過手勢和語音操作，完成虛擬解剖作業(yè)、模擬不同的手術(shù)方式、手術(shù)方案設(shè)計等。針對學(xué)生臨床思維的訓(xùn)練，學(xué)生可借助AI 技術(shù)中的DxR Clinician 虛擬患者學(xué)習(xí)系統(tǒng)，實現(xiàn)對虛擬患者進(jìn)行問診、查體、輔助檢查等臨床診療訓(xùn)練，鍛煉學(xué)生的臨床思維能力，教師也可借助該系統(tǒng)了解學(xué)生的診療行為表現(xiàn)，總結(jié)歸納學(xué)生在外科學(xué)學(xué)習(xí)過程中的薄弱點，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行線下的重點學(xué)習(xí)，做到有的放矢。教師線下主要針對課前學(xué)生的預(yù)習(xí)效果及線上學(xué)生反饋的教學(xué)薄弱點，尤其是一些復(fù)雜儀器設(shè)備的使用進(jìn)行具體講解演示。

1.2.3 課后

教師借助雨課堂發(fā)布課后作業(yè)，并進(jìn)行線上批改。

1.2.4 教學(xué)質(zhì)量檢測

完善建設(shè)教學(xué)質(zhì)量檢測系統(tǒng)，在教學(xué)各節(jié)點，比對教師教學(xué)預(yù)期目標(biāo)，對教學(xué)效果進(jìn)行偏差分析，并將分析結(jié)果上傳至教育評價與診斷系統(tǒng)中，提醒教師進(jìn)行教學(xué)進(jìn)度調(diào)整和重難點鞏固教學(xué)，系統(tǒng)會對改進(jìn)效果進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，從而達(dá)到教學(xué)質(zhì)量的可持續(xù)提高、教學(xué)機(jī)制的不斷完善。

2 組教師為同一組教學(xué)團(tuán)隊，教師8 名。教學(xué)完畢后，2 組醫(yī)學(xué)生均進(jìn)行相同的外科學(xué)理論考試，并發(fā)放教學(xué)效果調(diào)查問卷，統(tǒng)計2 組的教學(xué)效果。此外，教師要對2 種教學(xué)方法進(jìn)行比較，并填寫教育質(zhì)量評估問卷。

1.3 觀察指標(biāo)

（1）2 組醫(yī)學(xué)生成績比較?？偝煽冇煽记冢?0 分）、平時成績（30 分）、理論考試成績（60 分）3 部分構(gòu)成，總分為100 分。

（2）教學(xué)效果調(diào)查問卷結(jié)果比較。問卷內(nèi)容包括教學(xué)內(nèi)容是否易于理解（是/否）、是否有利于臨床思維的鍛煉（是/否）、是否有利于自主學(xué)習(xí)（是/否），對教學(xué)方法是否滿意（滿意/基本滿意/不滿意），前3方面統(tǒng)計持肯定態(tài)度的學(xué)生人數(shù)及百分比，學(xué)生教學(xué)滿意程度由學(xué)生滿意度表示，滿意度=（滿意+基本滿意）人數(shù)/總?cè)藬?shù)×100%。

（3）教育質(zhì)量評估問卷結(jié)果比較。問卷內(nèi)容包括教學(xué)內(nèi)容設(shè)計是否合理、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與教學(xué)內(nèi)容是否匹配、能否滿足大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)需求、是否有利于提高教學(xué)效率、對教學(xué)模式是否滿意（滿意/基本滿意/不滿意），前4 方面統(tǒng)計持肯定態(tài)度的學(xué)生人數(shù)及百分比，教師教學(xué)模式滿意程度由教師滿意度表示，滿意度=（滿意+基本滿意）人數(shù)/總?cè)藬?shù)×100%。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0 統(tǒng)計學(xué)軟件進(jìn)行分析，計量資料以（）表示，比較采用兩獨立樣本均數(shù)t檢驗。計數(shù)資料以n（%）表示，比較采用χ2檢驗、校正χ2檢驗。以P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 對照組與研究組醫(yī)學(xué)生成績比較

研究組醫(yī)學(xué)生的考勤得分、平時成績、理論考試成績及總成績均高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表1。

表1 對照組與研究組醫(yī)學(xué)生成績比較（分，）

表1 對照組與研究組醫(yī)學(xué)生成績比較（分，）

2.2 對照組與研究組醫(yī)學(xué)生教學(xué)效果調(diào)查問卷結(jié)果比較

在教學(xué)內(nèi)容易于理解、有利于臨床思維的鍛煉、有利于自主學(xué)習(xí)以及學(xué)生教學(xué)滿意程度4 方面，研究組醫(yī)學(xué)生的認(rèn)同率高于對照組，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

表2 對照組與研究組醫(yī)學(xué)生教學(xué)效果調(diào)查問卷結(jié)果比較[名（%）]

2.3 教師對2 組教學(xué)模式的教育質(zhì)量評估問卷結(jié)果比較

教師對研究組教學(xué)模式教學(xué)內(nèi)容設(shè)計合理的認(rèn)同人數(shù)為8 名（100%），高于對照組的4 名（50.00%），差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。教師對研究組教學(xué)模式網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與教學(xué)內(nèi)容匹配、能滿足大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)需求、有利于提高教學(xué)效率的認(rèn)同人數(shù)均為8 名（100%），與對照組的5 名（62.50%）、5 名（62.50%）、4 名（50.00%）比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。教師對研究組教學(xué)模式的滿意人數(shù)為8 名（100%），與對照組的5 名（62.50%）比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

3 討論

常規(guī)的醫(yī)學(xué)教育模式，可以大致概括為基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)、臨床課程及課間實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)3 個階段的“三段式”教學(xué)[8]。在第一階段教學(xué)中，往往是以教材或PPT 為依托進(jìn)行講授式教學(xué)，雖然案例教學(xué)法、以問題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)教學(xué)法、PDCA 循環(huán)法教學(xué)等教學(xué)方法對教學(xué)效果的提升有一定的助益，但是依然存在知識點碎片化、散亂、部分疾病缺少典型案例等缺點，無法滿足現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育對于醫(yī)學(xué)生掌握核心技能、培養(yǎng)綜合型臨床思維的時代高標(biāo)準(zhǔn)和新要求[9-10]?！叭斯ぶ悄?醫(yī)學(xué)”通過整合碎片化醫(yī)學(xué)資源，打破資源區(qū)域化壁壘，搭載5G 系統(tǒng)實現(xiàn)云共享，使教師將各地甚至國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)教學(xué)視頻、相關(guān)醫(yī)學(xué)講座分享給學(xué)生變得更方便，學(xué)生也可隨時下載，不用局限于某節(jié)課的時間，重復(fù)觀看，深入研究。在第二階段教學(xué)中，常規(guī)教育模式一般是通過模具或設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)化病人進(jìn)行臨床知識教學(xué)，但是也存在著模具數(shù)量不能滿足全部醫(yī)學(xué)生的臨床實踐需求[11-12]。人工智能的助力，則是可通過增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)（augmented reality，AR）實現(xiàn)二維解剖圖的彩色三維立體化，DxR Clinician 虛擬患者學(xué)習(xí)系統(tǒng)通過對真實患者真實資料的采集，運用AI編寫成特定案例，學(xué)生可線上對虛擬患者進(jìn)行模擬問診、查體、輔助檢查，規(guī)避部分疾病缺少典型案例的弊端。還可通過Touch、EchoComJ 等虛擬現(xiàn)實仿真程序，為學(xué)生提供虛擬仿真的外科手術(shù)環(huán)境，可用于外科手術(shù)方面的訓(xùn)練[13-14]。第三階段教學(xué)中，需要學(xué)生線下真實的接觸患者，進(jìn)行實操訓(xùn)練，這也是線下教學(xué)無法替代的優(yōu)勢[8]。AI 為線上線下的混合教學(xué)模式提供了新的技術(shù)，而線上線下的混合教學(xué)模式也為AI 醫(yī)學(xué)教育發(fā)展提供了新的驅(qū)動力，兩者結(jié)合，可綜合各方面教學(xué)優(yōu)勢，最大化提升教學(xué)效率及教學(xué)成果。

本研究結(jié)果顯示，研究組醫(yī)學(xué)生的考勤得分、平時成績、理論考試成績及總成績均高于對照組，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），這說明研究組教學(xué)模式可提升學(xué)生成績，考勤得分的提高也可在一定程度說明學(xué)生的積極性。在教學(xué)內(nèi)容易于理解、有利于臨床思維的鍛煉、有利于自主學(xué)習(xí)以及學(xué)生教學(xué)滿意程度方面，研究組醫(yī)學(xué)生的認(rèn)同率高于對照組，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。在教學(xué)內(nèi)容是否合理及是否有利于提高教學(xué)效率這2 個方面，教師對研究組教學(xué)模式的認(rèn)同率高于對照組，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。這說明AI結(jié)合混合教學(xué)模式的學(xué)生主體性評價優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)模式。在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與教學(xué)內(nèi)容是否匹配、能否滿足大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)需求、對教學(xué)模式的滿意度方面，教師對研究組教學(xué)模式的認(rèn)同率高于對照組，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。這說明將AI 結(jié)合混合教學(xué)模式應(yīng)用于外科學(xué)教學(xué)過程，可在一定程度提升教師備課、教學(xué)效率及教學(xué)質(zhì)量，2 組對比差異無統(tǒng)計學(xué)意義可能是由于教師人數(shù)較少，可以后續(xù)通過更大量的研究進(jìn)行深入評價分析?！叭斯ぶ悄?醫(yī)學(xué)教育”的發(fā)展前景樂觀，將外科臨床學(xué)習(xí)變得更加具有主動性、自覺性，形式也更具多樣化。在虛擬環(huán)境中進(jìn)行外科手術(shù)的仿真訓(xùn)練，使知識與實踐相結(jié)合，有助于學(xué)生對知識點的掌握，從而提升學(xué)習(xí)效果。但同時也存在著一些阻礙。比如AI 技術(shù)相對復(fù)雜、有效性評估較為困難，其數(shù)據(jù)安全性和倫理學(xué)也是值得深入研究且有待解決的問題，需要更多的醫(yī)學(xué)教育研究者不斷探索完善[15]。

綜上所述，將AI 結(jié)合混合式教學(xué)模式應(yīng)用于外科學(xué)教學(xué)中，二者相輔相成，未來可成雙螺旋形態(tài)互動向前發(fā)展，可顯著提升學(xué)生成績，其教學(xué)內(nèi)容更為合理且更易于學(xué)生理解，有利于學(xué)生臨床思維的鍛煉及進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，更能滿足大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，提高學(xué)生及教師的教學(xué)滿意度。