虛擬現(xiàn)實(shí)及人工智能對(duì)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教育的挑戰(zhàn)與變革

徐炎，韓姍姍，王龍，郭慶寅，丁櫻

（1.河南中醫(yī)藥大學(xué)；2.河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，河南鄭州 450000）

全球人工智能技術(shù)持續(xù)發(fā)展并迎來巨大變革。2022年11月30日發(fā)布的ChatGPT已經(jīng)通過圖靈測(cè)試，了解并熟知人類所有已知公共知識(shí)（包括醫(yī)學(xué)）[1]，且已在科學(xué)及自然語(yǔ)言處理領(lǐng)域取得了一定成就。其可以通過陪伴性的情境與個(gè)性化的交流方式，提供針對(duì)性、即時(shí)性的信息與問題解決方案的優(yōu)勢(shì)，似乎也預(yù)示著其可以在學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)施、評(píng)價(jià)與改進(jìn)三類教學(xué)場(chǎng)景中具體應(yīng)用。已有證據(jù)表明，ChatGPT可直接補(bǔ)充既往網(wǎng)絡(luò)資源教學(xué)“缺乏有效的互動(dòng)方法和技術(shù)”“缺乏對(duì)學(xué)生個(gè)性化問題的探討與指導(dǎo)”“難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性”的遺憾，將ChatGPT直接應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐必將是對(duì)醫(yī)學(xué)教育的突破性進(jìn)展[2]。另外，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)早在1950年就有了雛形，其更新產(chǎn)品——增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）及混合現(xiàn)實(shí)（MR）技術(shù)更是可以使視野中的全息影像或者各類對(duì)應(yīng)信息均與現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行混合。在這個(gè)層面，微軟的HOLOLENS設(shè)備具有良好的表現(xiàn)。其已經(jīng)在制造業(yè)、工程與施工、醫(yī)療保健、教育行業(yè)進(jìn)行了應(yīng)用，最高可提高制造業(yè)90%效率，降低工程施工行業(yè)14%成本，縮短30%病房輪候時(shí)間，提升50%學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，但HOLOLENS目前僅在商用場(chǎng)景進(jìn)行了應(yīng)用[3]。具有突破性進(jìn)展的是近期蘋果發(fā)布的Vision Pro設(shè)備，直接使混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備進(jìn)入了普及階段。其可以通過手勢(shì)、眼球運(yùn)動(dòng)及語(yǔ)音的方式進(jìn)行交互，不僅僅在工業(yè)、教育、娛樂方面具有廣泛的應(yīng)用前景，甚至在醫(yī)療康復(fù)、運(yùn)動(dòng)健康、知識(shí)學(xué)習(xí)方面也有巨大的潛力[4]。

隨著信息與通信技術(shù)的發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的概念正逐步成為教育改革發(fā)展的熱門話題。國(guó)務(wù)院和教育部相繼印發(fā)了《國(guó)家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃的通知》《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》等文件，指出了新時(shí)代教育事業(yè)要利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)等新興技術(shù)，依托各類智能設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)，探索未來教育教學(xué)新模式[5]。

基于以上，我們有理由推測(cè)，基于人工智能及混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的新型教育模式正逐步成型，傳統(tǒng)的教育思維、教育形式、教育模式甚至交互方式均受到巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)教育，特別是依賴于臨床實(shí)踐醫(yī)學(xué)教育在未來該如何發(fā)展，仍值得深思。本文基于目前已知信息，直面可預(yù)見未來中醫(yī)學(xué)教育模式的挑戰(zhàn)，嘗試提出變革的應(yīng)對(duì)手段，以順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，為醫(yī)學(xué)教育工作者的生存與發(fā)展提供應(yīng)對(duì)策略。

一、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育及醫(yī)療運(yùn)營(yíng)模式仍存在矛盾

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展依托于生物科學(xué)的發(fā)展，注重社會(huì)心理因素對(duì)人類健康的影響，形成了以“生物—心理—社會(huì)醫(yī)學(xué)模式”為核心的現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)模式。此模式不僅注重對(duì)患者疾病本身的關(guān)注，而且對(duì)患者的心理活動(dòng)和精神衛(wèi)生進(jìn)行干預(yù)，既重視疾病的治療又重視疾病的預(yù)防[6]。醫(yī)療機(jī)構(gòu)也不斷向全面指導(dǎo)監(jiān)督健康全領(lǐng)域的方向發(fā)展。而醫(yī)學(xué)教育方式則相對(duì)落后，醫(yī)學(xué)生在大一到大三基本采用填鴨式教育，大四階段實(shí)習(xí)對(duì)臨床接觸也不深，大五一年臨床實(shí)習(xí)往往伴隨著考研和找工作，欠缺醫(yī)學(xué)素養(yǎng)的培訓(xùn)，碩、博教育也伴隨著規(guī)培和科研壓力，醫(yī)學(xué)生專注于?？婆R床技能磨煉的經(jīng)歷仍不多。臨床實(shí)踐中病房教學(xué)模式在很大程度上可以對(duì)醫(yī)學(xué)生的臨床醫(yī)學(xué)知識(shí)進(jìn)行鞏固和實(shí)踐，但是由于臨床經(jīng)驗(yàn)不足，學(xué)生不可避免地會(huì)出現(xiàn)處置不到位、不及時(shí)的非主觀情況發(fā)生，書本知識(shí)向臨床技能轉(zhuǎn)換過程中的醫(yī)學(xué)生往往也無法評(píng)估患者心理關(guān)懷需求[7]。

因此，要解決醫(yī)療教育形式與實(shí)踐體系銜接的矛盾，還需要更多的科學(xué)智慧和創(chuàng)新性的解決方案。

二、科技引領(lǐng)醫(yī)療教育的變革

ChatGPT-4已經(jīng)可以理解圖片內(nèi)容，具備網(wǎng)頁(yè)代碼生成和創(chuàng)設(shè)能力，加之固有的自然語(yǔ)言加工和處理的能力。在可見的未來，ChatGPT已經(jīng)具備勝任網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源提供者和調(diào)節(jié)者的功能。教師通過使用ChatGPT或類似的模型，可以創(chuàng)建虛擬患者或情景，與學(xué)生進(jìn)行交互，并評(píng)估醫(yī)學(xué)生的臨床推理、溝通和決策能力。這種自動(dòng)化評(píng)估可以提供及時(shí)反饋，并幫助學(xué)生了解自己的強(qiáng)項(xiàng)和改進(jìn)的方向。通過不同疾病更換虛擬場(chǎng)景，醫(yī)學(xué)生可以直接參與、主持虛擬化搶救患者過程。ChatGPT也可作為虛擬患者的一部分，模擬與學(xué)生的對(duì)話和交互，直接克服了教師無法觀察學(xué)生、學(xué)生在線學(xué)習(xí)的孤獨(dú)感、交互應(yīng)答欠缺實(shí)時(shí)性等問題，使虛擬網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境具有了沉浸式體驗(yàn)，學(xué)生與教師、學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與ChatGPT、ChatGPT與教師立體式且實(shí)時(shí)互動(dòng)，學(xué)生在任何空間均可感受到線下課堂教學(xué)的氛圍與交互。這大大縮短了醫(yī)學(xué)生培訓(xùn)時(shí)間，提高了醫(yī)學(xué)教育的效率。另外，ChatGPT產(chǎn)品完全可以模擬紙質(zhì)產(chǎn)品，MR設(shè)備又可直接虛擬化成混合現(xiàn)實(shí)書，讓學(xué)習(xí)者像使用紙質(zhì)書一樣記錄筆記和標(biāo)記書簽，體驗(yàn)感不輸實(shí)質(zhì)產(chǎn)品。并且其具有可復(fù)制、可移動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，更加便利于學(xué)習(xí)者課后反思、回溯難點(diǎn)與重點(diǎn)，ChatGPT產(chǎn)品也可在回溯過程再次進(jìn)行答疑和解惑。

此外，教育評(píng)價(jià)過程也面臨重大變革?；旌犀F(xiàn)實(shí)設(shè)備可實(shí)時(shí)收集物理或虛擬教學(xué)場(chǎng)景中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并提供實(shí)時(shí)教學(xué)評(píng)價(jià)。這種實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)避免了以往人工打分可能存在的誤差，并能夠更精確地評(píng)估學(xué)習(xí)質(zhì)量，有利于推動(dòng)過程性評(píng)價(jià)和增值評(píng)價(jià)的發(fā)展。結(jié)合總結(jié)性評(píng)價(jià)，其可以對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)掌握情況、學(xué)習(xí)能力、思維情況、智力發(fā)展等進(jìn)行多維立體分析，從而幫助學(xué)習(xí)者從細(xì)微之處找到不足和差異，實(shí)現(xiàn)個(gè)體的個(gè)性化、全面化發(fā)展。

三、未來教學(xué)的發(fā)展

基于已有證據(jù)，在ChatGPT和混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，未來醫(yī)學(xué)教學(xué)模式可能更加高效化、實(shí)踐化。其可能會(huì)根據(jù)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)[8]，針對(duì)性地提供學(xué)習(xí)方案，以虛擬實(shí)踐指導(dǎo)醫(yī)學(xué)生成長(zhǎng)，并且不斷修正成長(zhǎng)路線，高效解決醫(yī)療教育形式與實(shí)踐體系銜接的矛盾。其主要特點(diǎn)如下。

（一）醫(yī)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)體驗(yàn)

ChatGPT可以通過對(duì)話和互動(dòng)，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和能力水平提供定制化的學(xué)習(xí)支持和反饋。根據(jù)學(xué)生的回答和表現(xiàn)，其可以提供詳細(xì)的解釋、示例和提示，幫助學(xué)生全面理解和掌握醫(yī)學(xué)知識(shí)。這有助于學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度和需求進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效果。

（二）醫(yī)學(xué)生沉浸式虛擬實(shí)踐

通過混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，學(xué)生可以進(jìn)入逼真的虛擬醫(yī)學(xué)場(chǎng)景，模擬實(shí)際醫(yī)療環(huán)境和情境，進(jìn)行手術(shù)模擬、病例分析、急救訓(xùn)練等實(shí)踐活動(dòng)，而無需真實(shí)患者的參與。混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備能夠提供觸覺反饋、視覺效果和聲音模擬，增加學(xué)生的沉浸感和真實(shí)感，使學(xué)生可通過實(shí)踐和模擬，不斷練習(xí)和提升在臨床環(huán)境中所需的技能和判斷能力。

（三）醫(yī)學(xué)生協(xié)同學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作

學(xué)生可以在虛擬醫(yī)學(xué)場(chǎng)景中與其他學(xué)生一起進(jìn)行案例討論、團(tuán)隊(duì)合作和角色扮演。學(xué)生之間可以交流意見、分享知識(shí)、合作解決問題、共同制定治療方案、模擬緊急情況下的協(xié)作。通過沉浸性的實(shí)時(shí)互動(dòng)和反饋，學(xué)生能夠更加真實(shí)地體驗(yàn)團(tuán)隊(duì)合作的挑戰(zhàn)和動(dòng)態(tài)，從而提高在醫(yī)療團(tuán)隊(duì)中的合作能力。

（四）教師實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析和反饋

臨床教師通過分析學(xué)生的操作時(shí)間、決策路徑、成功率等，使用系統(tǒng)生成即時(shí)的反饋和評(píng)估報(bào)告，指導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)他們的技能和決策。同時(shí)，教師也可以直接訪問學(xué)生的數(shù)據(jù)，了解他們的學(xué)習(xí)進(jìn)展和表現(xiàn)，直接提供個(gè)性化的指導(dǎo)和支持。

四、醫(yī)學(xué)教育工作者或可成為時(shí)代先驅(qū)者

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，未來教學(xué)模式的變革潮流無法改變，傳統(tǒng)臨床醫(yī)生和教師是此巨大潮流的先驅(qū)者。作為社會(huì)普遍認(rèn)可的高知分子，醫(yī)學(xué)教育工作者的終身學(xué)習(xí)特性毫無疑問已經(jīng)具備了弄潮兒的必要特性，其接受新鮮事物的包容性更大，且思想先進(jìn)[9]。但仍需要注意以下幾點(diǎn)應(yīng)對(duì)策略。

（一）接受變革并持續(xù)學(xué)習(xí)

新型的教學(xué)模式帶來了新的技術(shù)和教學(xué)方法。醫(yī)學(xué)教育工作者應(yīng)保持開放心態(tài)，切勿一味保守傳統(tǒng)教學(xué)“教與學(xué)”的模式，應(yīng)理解并接受新型AI與混合現(xiàn)實(shí)共存的新型教育形式，及時(shí)更新自己知識(shí)庫(kù)，接受時(shí)代的改變，做好適應(yīng)性變革準(zhǔn)備，堅(jiān)持持續(xù)學(xué)習(xí)和進(jìn)步，善于應(yīng)用新型方法和手段輔助教學(xué)與思考。

（二）適應(yīng)新的角色和責(zé)任

新型教學(xué)模式可能會(huì)改變醫(yī)學(xué)教育工作者的角色和責(zé)任。醫(yī)學(xué)教育工作者需要適應(yīng)成為學(xué)生的指導(dǎo)者和促進(jìn)者，而不僅僅是傳授基本知識(shí)?；局R(shí)已經(jīng)被包括AI與混合現(xiàn)實(shí)共存設(shè)備直接傳授，醫(yī)學(xué)教育工作者不需要重復(fù)工作[10]。當(dāng)然，要作為新型的指導(dǎo)者和醫(yī)學(xué)教育的促進(jìn)者，這就對(duì)醫(yī)學(xué)教育工作者提出了更高的要求。僅僅掌握基礎(chǔ)知識(shí)已經(jīng)不足以應(yīng)對(duì)新角色和責(zé)任，盡快提升自己、掌握更多更全的專業(yè)知識(shí)才是未來醫(yī)學(xué)教育工作者在當(dāng)前最應(yīng)該解決的問題[11]。

（三）與技術(shù)合作并相互學(xué)習(xí)

ChatGPT和MR設(shè)備是教學(xué)過程中的伙伴和工具。醫(yī)學(xué)教育工作者應(yīng)該了解ChatGPT和MR設(shè)備的優(yōu)勢(shì)和功能，并學(xué)習(xí)如何與這些技術(shù)進(jìn)行互動(dòng)和合作，在大規(guī)模教學(xué)應(yīng)用前應(yīng)先掌握相應(yīng)的使用方法，以便在應(yīng)用時(shí)提升教學(xué)效果。

（四）設(shè)計(jì)新型教學(xué)活動(dòng)和案例

新型教學(xué)模式注重學(xué)生的參與和互動(dòng)，醫(yī)學(xué)教育工作者應(yīng)創(chuàng)造更多的與學(xué)生互動(dòng)和溝通的機(jī)會(huì)。新型教學(xué)活動(dòng)及案例應(yīng)具有三維場(chǎng)景化，可操作，可理解。醫(yī)學(xué)教育工作者應(yīng)更多地去推敲細(xì)節(jié)，在此過程中也應(yīng)與軟件開發(fā)人員積極進(jìn)行溝通，學(xué)習(xí)更多跨學(xué)科知識(shí)以應(yīng)對(duì)可能存在的挑戰(zhàn)。

（五）持續(xù)評(píng)估和改進(jìn)

新型教學(xué)模式還需要更多的探索和實(shí)踐，在此過程必然有大量數(shù)據(jù)與反饋。醫(yī)學(xué)教育工作者可以利用這些信息進(jìn)行持續(xù)評(píng)估和改進(jìn)，了解學(xué)生需求，更新自身知識(shí)和教學(xué)案例，調(diào)整教學(xué)策略和內(nèi)容，以進(jìn)一步提高教學(xué)效果。

五、總結(jié)與展望

OpenAI公司研發(fā)的ChatGPT已經(jīng)成功發(fā)布并不斷升級(jí)，在世界范圍內(nèi)得到了高度贊譽(yù)?；ヂ?lián)網(wǎng)、工業(yè)制造、IT、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域都已接受和應(yīng)用ChatGPT類人工智能，期待這種技術(shù)能夠帶來更多便利，并持續(xù)促進(jìn)提高生產(chǎn)力。目前來看，ChatGPT類人工智能與MR設(shè)備確實(shí)能在某種程度上提高生產(chǎn)力，帶來驚喜的效率。這也意味著教育模式正在迎來全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新時(shí)期，只是主角似乎正轉(zhuǎn)向ChatGPT和MR設(shè)備相關(guān)的人工智能。但是必須提醒的是，人類才是教育的根本所在。無論人工智能及虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，它們都是為醫(yī)學(xué)教育工作者的“教”和“學(xué)”服務(wù)。醫(yī)學(xué)教育工作者必須盡快更新知識(shí)、掌握新技術(shù)的使用、進(jìn)行多學(xué)科的合作，緊跟時(shí)代步伐。只有這樣，醫(yī)學(xué)教育工作才能極大減少教育時(shí)間和培訓(xùn)成本，并且提升醫(yī)療質(zhì)量?？傊?，本文闡述了虛擬現(xiàn)實(shí)及人工智能對(duì)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教育的挑戰(zhàn)與變革，并且提出醫(yī)學(xué)教育工作者應(yīng)直面人工智能的時(shí)代潮流，盡快提升專業(yè)素質(zhì)和多學(xué)科合作能力，為未來的變革做好充分準(zhǔn)備。