王志華,馬晟,楊愛榮,袁響林,宋靜(通信作者)
1.華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院附屬同濟醫(yī)院,湖北 武漢 430030;2.青海大學(xué)附屬醫(yī)院,青海 西寧 810012
教育部提出的“四新”建設(shè)對高等教育改革形成了重大影響,尤其是強調(diào)培養(yǎng)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和社會發(fā)展需求相同步的創(chuàng)新型人才[1]。智慧健康是新一代信息技術(shù)進(jìn)步和醫(yī)學(xué)發(fā)展衍生而來的新興交叉學(xué)科[2],其融合了醫(yī)學(xué)與一系列前沿信息技術(shù)如虛擬現(xiàn)實、機器學(xué)習(xí)、3D打印、云平臺等技術(shù)[3]。智慧健康相關(guān)人才需要具備醫(yī)、理、工等多個學(xué)科門類的專業(yè)知識,而傳統(tǒng)的教育教學(xué)模式用以幫助學(xué)生構(gòu)建新穎、復(fù)雜、龐大的專業(yè)知識體系時,難以在廣度和深度都達(dá)到智慧健康學(xué)科的培養(yǎng)要求。近年來,各類教學(xué)信息平臺在增加知識的直觀性和趣味性,提高教育教學(xué)活動的內(nèi)容質(zhì)量和確保穩(wěn)定性等方面發(fā)揮了重要作用。構(gòu)建“智慧健康”教學(xué)信息平臺為提升該學(xué)科的教育教學(xué)活動質(zhì)量、融合創(chuàng)新教學(xué)方式提供了重要思路。
智慧健康的定義至今還未在學(xué)界形成共識,但是其內(nèi)涵在過往研究中已達(dá)成較為一致的闡述。與傳統(tǒng)醫(yī)療服務(wù)不同,智慧健康是應(yīng)用大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)為人們提供智能化的醫(yī)療保健服務(wù),優(yōu)化醫(yī)療保健資源配置,最終實現(xiàn)滿足人們的健康管理需求和提升健康管理質(zhì)量的目標(biāo)[4-5]。互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療、移動健康、智慧醫(yī)療[6]、智慧醫(yī)院[7]等概念都可以劃分到智慧健康的學(xué)科范疇內(nèi)。
我國于2017年和2021年先后發(fā)布的兩版《智慧健康養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃》誕生了國內(nèi)對智慧健康養(yǎng)老及相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)等概念的具體定義。關(guān)于智慧養(yǎng)老的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、價值、功能和標(biāo)準(zhǔn)的研究逐步展開[8],一些高職院校隨之將智慧養(yǎng)老技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容引入到其相關(guān)專業(yè)的學(xué)科建設(shè)中,旨在培養(yǎng)智慧養(yǎng)老服務(wù)所需專業(yè)人才,促進(jìn)智慧養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的發(fā)展[9-10]。隨著智慧健康醫(yī)療管理在國內(nèi)熱度的不斷攀升,一些高等院校如北京大學(xué)、清華大學(xué)等,成立了專門的醫(yī)療管理研究中心,把智慧健康作為重點研究主題之一,通過設(shè)立智慧健康學(xué)科,嘗試探索培養(yǎng)智慧健康領(lǐng)域?qū)I(yè)人才[11]。
智慧健康涵蓋了智能診斷、智能治療、智能預(yù)防等多個方面,加強智慧健康學(xué)科建設(shè)需要醫(yī)學(xué)、計算機科學(xué)、管理學(xué)等專業(yè)背景的師資力量。然而,傳統(tǒng)的線下教學(xué)活動方式和擅長單一學(xué)科教育的師資難以承擔(dān)培養(yǎng)新型的、具備復(fù)合專業(yè)知識人才的重任。同時,保障后疫情時代教學(xué)活動的正常進(jìn)行、維持教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)定也是當(dāng)前教育教學(xué)的重要任務(wù)。因此,新時代的智慧健康學(xué)科教育亟須一個全新的教育教學(xué)媒介——“智慧健康”教學(xué)信息平臺。相比于傳統(tǒng)的教學(xué)方式,“智慧健康”教學(xué)信息平臺將帶來多維改善。
(1)增強授課的靈活性。類似中國大學(xué)MOOC(慕課),“智慧健康”教學(xué)信息平臺使得授課地點不再局限于教室。線上與線下相結(jié)合,室內(nèi)與室外相結(jié)合,未來可開展全國乃至全球的實時直播或錄播的公開課,保障后疫情時代教育教學(xué)活動的穩(wěn)定性,增加教師授課和學(xué)生聽課媒介的靈活性。
(2)增強多學(xué)科分散知識的緊密性。通過思維導(dǎo)圖、知識庫等方式,“智慧健康”教學(xué)信息平臺的建立一定程度上會緩解傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)、計算機科學(xué)、管理學(xué)、統(tǒng)計學(xué)等教材分散且與前沿科技脫節(jié)的問題。學(xué)生通過自主查詢和獲取線上教學(xué)資源,解決跨學(xué)科疑問,及時查漏補缺,使得單一的專業(yè)知識與跨學(xué)科知識、前沿科技結(jié)合更加緊密。
(3)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。自主學(xué)習(xí)是高等教育教學(xué)活動的必備學(xué)習(xí)方式,尤其是在需要獲取大量跨學(xué)科知識的學(xué)科教育中?!爸腔劢】怠苯虒W(xué)信息平臺通過數(shù)據(jù)庫的“增、刪、改、查”操作,有序管理授課教師上傳的各類教學(xué)資源,提升學(xué)生們獲取不同學(xué)科知識的準(zhǔn)確性和便捷性,以此促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式由被動學(xué)習(xí)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鲗W(xué)習(xí)。此外,線上教學(xué)信息平臺通過設(shè)計師生交互和學(xué)習(xí)小組交互板塊,學(xué)生們能及時提出學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的問題并獲得反饋,充分調(diào)動其主觀能動性,增加其主動學(xué)習(xí)的動力[12]。
(4)促進(jìn)教學(xué)多樣化。通過功能的設(shè)計與完善,線上教學(xué)信息平臺更容易實現(xiàn)多樣的數(shù)字化課外拓展任務(wù),促進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)形式創(chuàng)新發(fā)展。同時,更容易上傳、存儲和展示多學(xué)科教學(xué)資源,提升教育教學(xué)活動內(nèi)容的多樣性,增加學(xué)生內(nèi)化學(xué)科知識的可能。
(5)提高教學(xué)質(zhì)量。教師使用“智慧健康”教學(xué)信息平臺的統(tǒng)計分析功能,能及時、動態(tài)地獲得學(xué)生線上課堂參與度、作業(yè)和考核結(jié)果、學(xué)生互動提問內(nèi)容等重要課堂數(shù)據(jù)。學(xué)生課堂信息快速反饋到教師端,以便教師對教學(xué)方式、教學(xué)重點進(jìn)行針對性調(diào)整,從而掌握和提升學(xué)科的教學(xué)質(zhì)量。
本研究借鑒信息系統(tǒng)成功模型之一的D&M模型(De Lone &Lean Model)構(gòu)建“智慧健康”教學(xué)信息平臺。D&M模型由信息質(zhì)量、系統(tǒng)質(zhì)量、服務(wù)質(zhì)量、使用意愿、用戶滿意、凈收益六個維度構(gòu)成[13],通過研究維度本身以及維度間的關(guān)系來評估信息系統(tǒng)。本研究以用戶為中心,采用信息質(zhì)量、服務(wù)質(zhì)量、系統(tǒng)質(zhì)量三個維度指導(dǎo)“智慧健康”教學(xué)信息平臺的構(gòu)建過程。
信息質(zhì)量維度主要強調(diào)平臺在信息獲取、存儲、傳遞和利用等信息管理過程中的質(zhì)量。對“智慧健康”教學(xué)信息平臺而言,來自教師的信息主要有在線課堂信息、課程資源信息和互動信息,來自學(xué)生的信息主要有課程考核信息和互動信息。其中,課程相關(guān)信息的易理解性、完整性和多樣性是教師授課質(zhì)量和學(xué)生聽課質(zhì)量的重要保障;互動相關(guān)信息的時效性、趣味性和交互性是提升在線教學(xué)平臺用戶滿意度和使用意愿的驅(qū)動因素。因此,易理解性、完整性、多樣性、時效性、趣味性和交互性,是構(gòu)建“智慧健康”教學(xué)信息平臺時在信息質(zhì)量維度的關(guān)鍵考量。
服務(wù)質(zhì)量維度主要表現(xiàn)為用戶在使用“智慧健康”教學(xué)信息平臺時,對系統(tǒng)設(shè)計、功能實現(xiàn)和服務(wù)體驗等層面的用戶感知,是用戶滿意度的主要考量維度?!爸腔劢】怠苯虒W(xué)信息平臺作為線上和線下相結(jié)合的教學(xué)工具,主要用戶群體是教師和學(xué)生,而用戶對平臺的期望也相對單一,即完成教學(xué)任務(wù)或?qū)W習(xí)知識。平臺構(gòu)建目的是服務(wù)教學(xué),而如何促進(jìn)教師和學(xué)生更好地使用平臺,是服務(wù)質(zhì)量維度需要解決的問題。所以,在構(gòu)建“智慧健康”教學(xué)信息平臺時,在服務(wù)質(zhì)量維度應(yīng)重點考慮服務(wù)態(tài)度、技術(shù)易用性和個性化服務(wù)。
系統(tǒng)質(zhì)量維度主要針對系統(tǒng)本身的性能和操作進(jìn)行評估。對于“智慧健康”教學(xué)信息平臺而言,系統(tǒng)的功能設(shè)計是否滿足教師和學(xué)生的教學(xué)需要、系統(tǒng)的操作穩(wěn)定是否保障線上課堂的順利進(jìn)行、系統(tǒng)的隱私安全是否維護(hù)師生各個人隱私等問題,均是系統(tǒng)質(zhì)量維度的關(guān)注重點。因此,在構(gòu)建“智慧健康”教學(xué)信息平臺時,在系統(tǒng)質(zhì)量維度應(yīng)重點考慮功能性、安全性和操作性。
綜合擬構(gòu)建的“智慧健康”教學(xué)信息平臺在信息質(zhì)量、服務(wù)質(zhì)量和系統(tǒng)質(zhì)量這三個維度的特點,本研究認(rèn)為“智慧健康”教學(xué)信息平臺總體上可分為理論教學(xué)平臺和實踐教學(xué)平臺兩部分。理論教學(xué)平臺主要包括大學(xué)老師講解的醫(yī)、理、工基礎(chǔ)理論課程,且在課程中大幅增加人工智能模塊所占的比例;同時,平臺還應(yīng)擁有完整的線上健康教育云資源,AI智能導(dǎo)師線上隨時為學(xué)生或者教師答疑解惑,這些措施能夠充分調(diào)動醫(yī)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性,使得學(xué)生可以隨時隨地自學(xué)智慧健康前沿知識,提升平臺的信息質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量。
實踐教學(xué)平臺以醫(yī)院病房和實驗室為基礎(chǔ),通過虛擬現(xiàn)實(virtual reality,VR)和混合現(xiàn)實(mixed reality,MR)模擬手術(shù)操作和實驗操作場景,讓學(xué)生也能切身體會智慧養(yǎng)老、智慧醫(yī)療和智慧醫(yī)院等智慧健康手段。此外,運用最新計算機技術(shù)優(yōu)化虛擬標(biāo)準(zhǔn)化病人,學(xué)生可以在虛擬標(biāo)準(zhǔn)化病人上進(jìn)行問診、體格檢查,對其做出初步診療計劃。系統(tǒng)也可實時對學(xué)生的操作進(jìn)行分析糾正、指導(dǎo)示范,顯著提高學(xué)生的操作能力,也提升了平臺的服務(wù)質(zhì)量和系統(tǒng)質(zhì)量。
“智慧健康”教學(xué)信息平臺的用戶群體主要分為教師和學(xué)生兩類。本研究針對不同群體對平臺的實際使用進(jìn)行了需求分析和功能模塊設(shè)計。
(1)教師群體需求分析。教師群體的主要需求集中在五個層面:第一,網(wǎng)絡(luò)課程管理需求,即教師可以使用自己的移動設(shè)備錄制和上傳與課程計劃相關(guān)的視頻集或動態(tài)圖集,以及線上同步直播的方式進(jìn)行實時的課堂講解。第二,作業(yè)和試卷點評需求,即線上查看學(xué)生作業(yè)和試卷并批注保存,或者將作業(yè)和試卷下載至本地進(jìn)行的批改再上傳至平臺,教師能使用移動設(shè)備實現(xiàn)課程內(nèi)容考核與及時反饋。第三,師生互動需求,師生互動功能應(yīng)體現(xiàn)在直播和錄播課堂以及課后答疑解惑的環(huán)節(jié),增加學(xué)生和老師溝通的機會和渠道,以幫助教師掌握教學(xué)重難點和學(xué)生對知識的領(lǐng)悟情況。第四,教學(xué)資源管理需求,即教師主要通過上傳教學(xué)視頻、圖集、文檔等資源到平臺,分享給學(xué)生相應(yīng)課程必需或補充了解的學(xué)習(xí)資源;此外,刪除、修改或保存教學(xué)資源也是保障教師進(jìn)行教學(xué)資源管理的重要功能。第五,學(xué)生管理需求,即實現(xiàn)教師查閱、統(tǒng)計和增減相應(yīng)課程學(xué)員,以維持教育教學(xué)活動的正常秩序、輔助制定教學(xué)大綱和教學(xué)進(jìn)度等。
(2)學(xué)生群體需求分析。學(xué)生群體的主要需求集中在五個層面:第一,在線課堂需求,即學(xué)生能隨時隨地使用移動設(shè)備在線觀看錄播和直播課堂等課程資源。第二,線上考試和作業(yè)需求,即學(xué)生能在線上完成老師布置的課程考核任務(wù),以及修改、查閱、下載任務(wù)完成和教師反饋情況。第三,學(xué)習(xí)社群討論需求,即同一課程進(jìn)度內(nèi)共同學(xué)習(xí)的學(xué)生可以在線上相互交流,答疑解惑,學(xué)習(xí)打卡,分享學(xué)習(xí)資料,旨在通過學(xué)生之間的交互增加知識獲得感和主動學(xué)習(xí)管理能力。第四,課外拓展需求,即學(xué)生除了完成課程相關(guān)進(jìn)度和任務(wù)之外,增加課外拓展活動,鞏固課內(nèi)知識,增加所學(xué)知識的趣味性。第五,學(xué)習(xí)資源獲取需求,即學(xué)生能使用移動設(shè)備隨時隨地下載教師授權(quán)的學(xué)習(xí)資源,以及在互動板塊上師生或?qū)W生之間相互分享的學(xué)習(xí)資源。
為實現(xiàn)教師和學(xué)生群體的功能需求,“智慧健康”教學(xué)信息平臺設(shè)計了六個功能模塊,如下圖1所示。第一,網(wǎng)絡(luò)課堂功能,用以保障師生能正常開展和參與最基本的教育教學(xué)活動,技術(shù)易用性、操作性、交互性是該功能的設(shè)計重點。第二,課業(yè)資源功能,用以保障教育教學(xué)活動所用文件、視頻、圖集等資源的有序管理和高效利用,功能性、安全性、時效性和多樣性是該功能的設(shè)計重點。第三,用戶交互功能,用以保障師生之間、學(xué)生之間必要的溝通和反饋,時效性、服務(wù)態(tài)度和交互性是該功能的設(shè)計重點。第四,分析統(tǒng)計功能,用以支持師生和平臺維護(hù)者的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析工作,易理解性、個性化服務(wù)和安全性是該功能的設(shè)計重點。第五,用戶管理功能,用以保障平臺用戶信息的管理,安全性和完整性是該功能的設(shè)計重點。第六,系統(tǒng)管理功能,管理平臺用戶權(quán)限、數(shù)據(jù)庫等,用以保障教學(xué)信息平臺的正常運行和數(shù)據(jù)安全,功能性、多樣性和安全性是該功能的設(shè)計重點。
圖1 “智慧健康”教學(xué)信息平臺功能模塊設(shè)計
“智慧健康”教學(xué)信息平臺架構(gòu)可分為數(shù)據(jù)層、支持層、服務(wù)層、管理層共四個層級,如下圖2所示。
圖2 “智慧健康”教學(xué)信息平臺架構(gòu)設(shè)計圖
數(shù)據(jù)層主要實現(xiàn)平臺基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取、存儲和傳遞。其中,學(xué)生信息和教師信息以用戶主索引的方式存放平臺用戶信息;課程庫主要存放智慧健康教育教學(xué)相關(guān)的課程信息,比如課表、課程大綱、授課教師、上課學(xué)生、課程進(jìn)度等;教學(xué)資源庫則是為了滿足“智慧健康”教學(xué)信息平臺教學(xué)多樣性這一需求,將與智慧健康相關(guān)的音頻、視頻、書籍等資料安全存放,以供教師和學(xué)生自主檢索獲取。數(shù)據(jù)層是信息質(zhì)量的主要保障,且影響到服務(wù)質(zhì)量和系統(tǒng)質(zhì)量的提升。
支持層整合各類基礎(chǔ)的公共組件,包括工作流引擎、消息引擎、搜索引擎、規(guī)則引擎等。同時,支持層向上提供統(tǒng)一的開發(fā)框架、服務(wù)接口以及套件,提供簡化的分布式開發(fā)、測試和部署環(huán)境,使得“智慧健康”教學(xué)信息平臺各類功能的運行環(huán)境在平臺中良好支持,協(xié)助平臺后續(xù)的功能完善與豐富,加快應(yīng)用服務(wù)的開發(fā)速度和效率。因此,支持層是服務(wù)質(zhì)量和系統(tǒng)質(zhì)量的主要保障。
服務(wù)層確保教師和學(xué)生便捷地在“智慧健康”教學(xué)信息平臺中完成相應(yīng)教學(xué)教育活動,是服務(wù)質(zhì)量的主要保障。網(wǎng)絡(luò)課堂服務(wù)主要提供線上教學(xué)場所,實現(xiàn)在線課堂功能;互動交流服務(wù)實現(xiàn)了師生互動和學(xué)習(xí)社群討論功能;課程資源服務(wù)和資源共享服務(wù)是對智慧健康相關(guān)課程資源的檢索與獲取過程;課程考核服務(wù)實現(xiàn)了線上考試/作業(yè)、作業(yè)/試卷點評功能;拓展應(yīng)用服務(wù)則加強了線上教學(xué)的靈活性,促進(jìn)理論與實踐的融合。
管理層從學(xué)校和學(xué)科管理者的角度出發(fā),一方面對“智慧健康”教學(xué)信息平臺的教師、學(xué)生進(jìn)行統(tǒng)籌管理,利用平臺的統(tǒng)計分析功能對教師教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)考核,對學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測,進(jìn)而保障教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)步提升;另一方面對智慧健康教學(xué)資源不斷優(yōu)化布局,豐富和完善醫(yī)學(xué)、管理學(xué)、計算機科學(xué)等學(xué)科資源,為教學(xué)工作提供保障。此外,管理層是信息質(zhì)量和系統(tǒng)質(zhì)量的主要保障。
為了驗證“智慧健康”教學(xué)信息平臺的科學(xué)性和可行性,本研究以華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院為試點,選取部分本科生小范圍建立“智慧健康”教學(xué)信息平臺。在理論學(xué)習(xí)層面,由醫(yī)學(xué)、管理學(xué)和計算機科學(xué)相關(guān)專業(yè)教授共同講解臨床醫(yī)學(xué)、公共衛(wèi)生、管理信息系統(tǒng)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)知識;在教學(xué)形式層面,采取線上及線下兩種方式,將部分教學(xué)內(nèi)容放入云端,提倡學(xué)生自主學(xué)習(xí);在動手實踐層面,鼓勵學(xué)生來到醫(yī)科、工科實驗室近距離了解學(xué)科相關(guān)前沿內(nèi)容。
通過本次實踐應(yīng)用,可以明顯感受到學(xué)生對“智慧健康”有著極大的興趣,使用教學(xué)信息平臺能明顯提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。但是由于現(xiàn)實條件所限,虛擬現(xiàn)實技術(shù)等沒有能應(yīng)用到此次實踐中。
“智慧健康”教學(xué)信息平臺應(yīng)“因地制宜”滿足全國各地區(qū)不同程度的智慧健康教育需求。我國地緣廣大,各地經(jīng)濟發(fā)展、醫(yī)學(xué)教學(xué)水平極不均衡,全國范圍內(nèi)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)開展智慧健康教育具有較大的挑戰(zhàn)。通過構(gòu)建“智慧健康”教學(xué)信息平臺,因地制宜,協(xié)同發(fā)展,資源共享。根據(jù)城市的地理位置、經(jīng)濟發(fā)展水平等綜合因素,構(gòu)建各具特色、探索性、創(chuàng)新性的教學(xué)信息平臺,實現(xiàn)智慧健康教育的傳播與普及。
“智慧健康”教學(xué)信息平臺應(yīng)“因校制宜”實現(xiàn)不同深度的智慧健康教育內(nèi)容。智慧健康教育的發(fā)展需考慮到各個院校的綜合實力,對于醫(yī)學(xué)類雙一流院校,應(yīng)重視發(fā)展“智慧健康”教學(xué)團(tuán)隊,有意向地培養(yǎng)知識和技能掌握全面的“智慧健康”人才。對于大部分非雙一流院校,受限于經(jīng)濟條件或基礎(chǔ)教學(xué)水平,不適合全面深入開展“智慧健康”教學(xué)工作,應(yīng)該有重點地開展部分相關(guān)課程,為日后構(gòu)建成熟的“智慧健康”教學(xué)信息平臺作鋪墊。
“智慧健康”教學(xué)信息平臺應(yīng)“因時制宜”分階段滿足人才培養(yǎng)的需求。從院校角度,不同院校應(yīng)根據(jù)信息平臺提供的功能,逐步適應(yīng)線上教學(xué)方式,通過“網(wǎng)絡(luò)課堂”“分析統(tǒng)計”等服務(wù),提升智慧健康教育教學(xué)質(zhì)量。從全國角度,構(gòu)建“智慧健康”教學(xué)信息平臺應(yīng)首先在重點地區(qū)重點院校試驗性開展,以點帶面,樹立典范,接著在其他地區(qū)陸續(xù)推廣,結(jié)合醫(yī)、理、工技術(shù)解決實際醫(yī)學(xué)和健康問題,實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化,進(jìn)而推動全國醫(yī)學(xué)教育協(xié)同發(fā)展。
綜上所述,新一輪的科技革命浪潮將對我國醫(yī)學(xué)高等教育產(chǎn)生革命性影響,傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教育融入新興信息技術(shù)將成為醫(yī)學(xué)教育發(fā)展的潮流趨勢,智慧健康已然成為重要發(fā)展方向。構(gòu)建“智慧健康”教學(xué)信息平臺能夠引導(dǎo)青年醫(yī)學(xué)生用融合的思維看待醫(yī)學(xué)發(fā)展,利用前沿科技解決實際醫(yī)學(xué)問題,共同推動智慧健康的發(fā)展。