“人工智能及醫(yī)學(xué)應(yīng)用” 課程案例教學(xué)探究

彭 磊，肖延麗

（1.山東第一醫(yī)科大學(xué)（山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院）醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院 山東 泰安 271016；2.山東第一醫(yī)科大學(xué)（山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院）馬克思主義學(xué)院 山東 泰安 271016）

在高校計(jì)算機(jī)與醫(yī)學(xué)信息類相關(guān)專業(yè)中開設(shè) “人工智能及醫(yī)學(xué)應(yīng)用” 課程，能提高學(xué)生醫(yī)工交叉創(chuàng)新能力、培養(yǎng)其醫(yī)工融合綜合素質(zhì)，滿足社會(huì)對(duì)醫(yī)學(xué)人工智能復(fù)合型人才的需求。 “人工智能及醫(yī)學(xué)應(yīng)用” 是一門綜合性、交叉性課程，具有內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)、不易理解等特點(diǎn)，要求學(xué)生有較強(qiáng)的邏輯思維和編程能力，具備一定的醫(yī)學(xué)基本知識(shí)。因此，探討學(xué)生容易理解和接受的課程教學(xué)模式具有重要意義[1-2]。

文章以 “人工智能及醫(yī)學(xué)應(yīng)用” 為例，結(jié)合該課程的特點(diǎn)，遵循 “以學(xué)生為中心” 的教學(xué)理念，構(gòu)建以醫(yī)學(xué)問題為導(dǎo)向、以人工智能技術(shù)為主線的案例教學(xué)課程體系?；诎咐慕虒W(xué)模式能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于學(xué)生更好地掌握人工智能的基礎(chǔ)理論與方法，了解人工智能輔助醫(yī)學(xué)的發(fā)展前沿，培養(yǎng)其應(yīng)用人工智能技術(shù)解決醫(yī)學(xué)領(lǐng)域問題的能力[3，4]。建設(shè)醫(yī)學(xué)人工智能教學(xué)案例庫(kù)，將案例教學(xué)建立在網(wǎng)絡(luò)空間，使學(xué)生不受時(shí)空限制，可隨時(shí)隨地利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行在線學(xué)習(xí)[5]。這一變革極大地顛覆了傳統(tǒng)教育理念，并在實(shí)踐中取得了良好成果?；谛畔⒒虒W(xué)的理念，將教學(xué)案例庫(kù)同互聯(lián)網(wǎng)與多媒體技術(shù)有機(jī)結(jié)合，將成為案例教學(xué)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，對(duì)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、培養(yǎng)學(xué)生工程思維能力具有重要作用。

1 案例庫(kù)的建設(shè)過(guò)程

案例教學(xué)作為一種重要的教學(xué)方式，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于眾多課程的教學(xué)過(guò)程中，它可以提升教學(xué)的質(zhì)量。課程教學(xué)案例的設(shè)計(jì)原則是對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)，通過(guò)教師的具體講解和互動(dòng)，幫助學(xué)生建立知識(shí)體系，激發(fā)學(xué)生的探究需求，幫助學(xué)生提升自主學(xué)習(xí)能力。醫(yī)學(xué)人工智能案例庫(kù)的建設(shè)主要包括以下幾個(gè)步驟：

1.1 案例素材的收集

根據(jù)課程組成員所熟悉的專業(yè)和領(lǐng)域，對(duì)案例素材的收集進(jìn)行合理分工，明確每位課程組成員負(fù)責(zé)的案例并提出具體要求，指導(dǎo)課程組成員從書籍、論文、網(wǎng)絡(luò)，以及醫(yī)院臨床中收集原始病例素材。同時(shí)，調(diào)查學(xué)生對(duì)案例素材的認(rèn)知和要求，發(fā)動(dòng)學(xué)生通過(guò)多方面途徑搜集案例素材，學(xué)生親身參與案例素材收集可以提高其學(xué)習(xí)興趣和積極主動(dòng)性。教師在此過(guò)程需要正確引導(dǎo)并指導(dǎo)學(xué)生收集素材。搜集的原始案例素材統(tǒng)一匯總，并進(jìn)行修改和補(bǔ)充。

1.2 案例的篩選

案例篩選是醫(yī)學(xué)人工智能案例庫(kù)建設(shè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，篩選高質(zhì)量案例直接影響教學(xué)效果。依據(jù)課程大綱和知識(shí)點(diǎn)，對(duì)收集的案例資料進(jìn)行匯總、分類并篩選出合適的案例。高質(zhì)量案例具備以下特征。①針對(duì)性強(qiáng)。案例庫(kù)的建設(shè)是為 “人工智能及醫(yī)學(xué)應(yīng)用” 課程教學(xué)服務(wù)的，好的案例應(yīng)該與教學(xué)目標(biāo)相對(duì)應(yīng)，能反映出具體的教學(xué)內(nèi)容，需要理論知識(shí)和醫(yī)學(xué)案例緊密結(jié)合，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候能夠通過(guò)案例來(lái)加強(qiáng)重點(diǎn)知識(shí)的理解和融會(huì)貫通，提高學(xué)習(xí)效率。②真實(shí)性高。案例教學(xué)目的之一是讓學(xué)生體驗(yàn)理論知識(shí)和醫(yī)學(xué)實(shí)踐的關(guān)聯(lián)，因而所選案例的真實(shí)性極其關(guān)鍵。案例必須來(lái)自真實(shí)的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，不能隨意捏造。案例描述應(yīng)客觀，采用專業(yè)術(shù)語(yǔ)。③系統(tǒng)性好。 “人工智能及醫(yī)學(xué)應(yīng)用” 課程內(nèi)容涉及計(jì)算機(jī)和醫(yī)學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)。并且是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，學(xué)生除了應(yīng)該掌握相關(guān)的理論知識(shí)以外，還需要理解相關(guān)技術(shù)在醫(yī)學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用。因此，在案例的選擇上需要切實(shí)將提高學(xué)生實(shí)踐能力與案例情節(jié)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。

1.3 案例的加工整理

篩選和匯總后的案例，主要是采用Word 文檔進(jìn)行編制，需要進(jìn)一步加工整理。充分發(fā)揮多媒體教學(xué)優(yōu)勢(shì)，把篩選的典型案例中抽象、難懂的概念和過(guò)程通過(guò)圖片、動(dòng)畫、視頻、音頻等多種方式展示出來(lái)。圖文并茂的案例能夠加深學(xué)生記憶，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和臨床思維能力，有利于學(xué)生理解。同時(shí)增加在線問答功能，使其具有更強(qiáng)的交互性和實(shí)用性。醫(yī)學(xué)人工智能案例中大量靜態(tài)及動(dòng)態(tài)資料，以及檢索、瀏覽、更新擴(kuò)展等功能，會(huì)讓教學(xué)案例庫(kù)更生動(dòng)、直觀，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

1.4 案例的審核

為了更好地把控案例庫(kù)的整體質(zhì)量，使編制好的案例可以應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)活動(dòng)，需要組織專家團(tuán)隊(duì)全程參與，依據(jù)案例評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)，從有效性、可操作性、可讀性和完備性等方面對(duì)案例進(jìn)行審核評(píng)估。具體來(lái)說(shuō)，有效性方面需要考慮該案例能否對(duì)學(xué)生產(chǎn)生積極影響；可操作性方面則應(yīng)重點(diǎn)評(píng)估案例的模仿難度與工作量，判斷案例是否具有示范性；可讀性方面通過(guò)梳理案例背景的邏輯結(jié)構(gòu)，判斷案例是否存在情景沖突并附有解決方案；完備性方面則主要檢查內(nèi)容的完整性、語(yǔ)言的流暢性及必要教學(xué)資料的完備性等。

1.5 案例的入庫(kù)和維護(hù)

經(jīng)過(guò)加工整理，以及審核后的案例，需要利用相應(yīng)專業(yè)軟件入庫(kù)。入庫(kù)的教學(xué)案例素材不是簡(jiǎn)單地羅列，應(yīng)按照教材中知識(shí)講授的邏輯順序進(jìn)行編排，同時(shí)要保證案例的數(shù)量，即案例庫(kù)中所有案例能完整覆蓋教材中的重要知識(shí)點(diǎn)。入庫(kù)后的案例作為開放性學(xué)習(xí)資源供學(xué)生和教師使用。案例庫(kù)建立后，根據(jù)教師和學(xué)生在使用過(guò)程中遇到的問題、意見、建議以及學(xué)習(xí)效果的評(píng)估結(jié)果實(shí)施維護(hù)。同時(shí)，要對(duì)案例庫(kù)進(jìn)行及時(shí)的更新、補(bǔ)充和完善，不僅要保證案例庫(kù)資源的豐富性，還要增強(qiáng)案例庫(kù)的時(shí)效性。

2 基于案例的在線學(xué)習(xí)體系

2.1 在線自主學(xué)習(xí)

課前，教師在網(wǎng)上發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生圍繞明確的任務(wù)，在案例庫(kù)頁(yè)面對(duì)知識(shí)點(diǎn)通過(guò)多媒體技術(shù)和工具進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)生可先閱讀案例庫(kù)頁(yè)面的課件以及課程微視頻，通過(guò)自學(xué)，學(xué)生可基本做到對(duì)知識(shí)的重難點(diǎn)有初步掌握。如果學(xué)生對(duì)某部分內(nèi)容有興趣，想深入學(xué)習(xí)，還可通過(guò)點(diǎn)擊鏈接的方式，查看知識(shí)點(diǎn)的詳細(xì)內(nèi)容。如果學(xué)生對(duì)某部分內(nèi)容有疑問，可通過(guò)在線評(píng)論交流的方式提出，所有教師和同學(xué)，均可對(duì)疑問進(jìn)行解答。為初步檢驗(yàn)自學(xué)效果，教師會(huì)在網(wǎng)上布置一定的練習(xí)，包括檢驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)的選擇題、考察思維能力的問答題等。

2.2 課堂匯報(bào)交流

完成了在線自主學(xué)習(xí)后，學(xué)生與教師來(lái)到課堂，針對(duì)案例庫(kù)在線學(xué)習(xí)進(jìn)行討論與交流。教師可利用課件或微視頻等方式在課堂上先對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總體概括，然后進(jìn)行講解。教師講解之后，可讓學(xué)生分小組進(jìn)行討論，總結(jié)每位學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，并提出在線討論中反映強(qiáng)烈的問題。討論完畢后，每組派代表匯報(bào)成果與問題。對(duì)于難點(diǎn)問題，教師要進(jìn)行針對(duì)性解答。課堂教學(xué)最后一部分是對(duì)案例教學(xué)知識(shí)的深化與提升。在課前在線練習(xí)的基礎(chǔ)上，教師將在課堂中提出更深層次的問題，通過(guò)學(xué)生回答問題所給予的反饋信息，教師可了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2.3 學(xué)習(xí)成果評(píng)價(jià)

作為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的專業(yè)案例教學(xué)，它要求學(xué)生擁有知識(shí)、能力等綜合素質(zhì)，故在成果評(píng)價(jià)方面，不僅要重視專業(yè)知識(shí)的評(píng)價(jià)，還要考查學(xué)生的自學(xué)能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力等。因此，評(píng)價(jià)可分為以下幾部分。①自學(xué)能力的評(píng)價(jià)。該部分考查學(xué)生通過(guò)在線學(xué)習(xí)提高獲取知識(shí)的能力，主要參照在線練習(xí)成績(jī)及課堂表現(xiàn)等。②知識(shí)應(yīng)用與創(chuàng)新能力的評(píng)價(jià)。該部分考查的是如何利用知識(shí)完成實(shí)踐或研究項(xiàng)目的能力。該部分的評(píng)價(jià)可通過(guò)建立興趣小組共同完成一個(gè)項(xiàng)目來(lái)完成。通過(guò)知識(shí)的靈活運(yùn)用以及團(tuán)隊(duì)成員間的分工合作，完成項(xiàng)目的討論、實(shí)施及最終的成果答辯等。③課程常規(guī)考試。在現(xiàn)有的專業(yè)學(xué)位教育體制中，課程考核尚未完全脫離考試，并且考試也是對(duì)學(xué)生知識(shí)掌握程度的一次檢驗(yàn)。具體而言，應(yīng)充分結(jié)合實(shí)際案例，通過(guò)考試，考查學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的熟悉程度和對(duì)實(shí)踐工程的理解。

3 構(gòu)建醫(yī)學(xué)人工智能在線案例庫(kù)的建議

3.1 轉(zhuǎn)變師生理念，推進(jìn)教學(xué)模式改革

當(dāng)下師生對(duì)在線教學(xué)的認(rèn)識(shí)尚未完全到位，表現(xiàn)為傳統(tǒng)線下課堂 “搬家式” 的直播教學(xué)仍大量存在，學(xué)習(xí)者自學(xué)能力弱、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)不強(qiáng)等問題較為突出。在推動(dòng)案例庫(kù)建設(shè)和在線教學(xué)發(fā)展過(guò)程中，教師應(yīng)重新認(rèn)識(shí)基于案例庫(kù)的在線教學(xué)模式對(duì)教學(xué)方法帶來(lái)的改變，克服畏難情緒，提升教學(xué)能力。樹立 “為效果而建設(shè)、使用” 的正確觀念，由以 “教” 為主的傳統(tǒng)觀念轉(zhuǎn)向?yàn)橐?“學(xué)” 為主的現(xiàn)代教學(xué)理念。同時(shí)，學(xué)生是教學(xué)的主體，學(xué)生的感受與接受度直接影響著在線課程的開展。因此實(shí)施在線教育，必須引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到在線教育的便捷性與對(duì)傳統(tǒng)教育教學(xué)的互補(bǔ)性。

3.2 建立公共案例庫(kù)，共享資源

醫(yī)學(xué)人工智能案例庫(kù)如果由個(gè)別教學(xué)團(tuán)隊(duì)或各個(gè)學(xué)校自行編制建設(shè)，會(huì)導(dǎo)致教師間交流不足。這不僅耗費(fèi)教師的精力，造成重復(fù)勞動(dòng)，事倍功半，也不利于教學(xué)資源共享，造成教學(xué)資源的浪費(fèi)。因此，需要建立公共的、開放的、可共享的、基于互聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)學(xué)人工智能案例庫(kù)。采用 “廣泛征集，資源共享，公益為主，成本分擔(dān)” 的原則，實(shí)現(xiàn)眾多高校對(duì)案例庫(kù)的共同建設(shè)。共享于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的案例庫(kù)，可以有效地彌補(bǔ)教材中案例不足的問題，教師可以根據(jù)實(shí)際教學(xué)需要，從案例庫(kù)中選擇合適的案例。更重要的是，通過(guò)對(duì)案例庫(kù)的集中管理，能夠獲取更多的信息和資源，利于改善、維護(hù)、升級(jí)案例庫(kù)，形成規(guī)范統(tǒng)一、互聯(lián)互通、安全可控的案例庫(kù)共享平臺(tái)，推進(jìn)高校教學(xué)科研與社會(huì)服務(wù)、課堂教學(xué)與創(chuàng)業(yè)實(shí)踐、自主學(xué)習(xí)與互動(dòng)交流、校際聯(lián)通與區(qū)域開放等教育的改革與實(shí)踐。

3.3 充分利用在線教學(xué)平臺(tái)

隨著信息化時(shí)代的到來(lái)， “互聯(lián)網(wǎng)+” 技術(shù)、微課、慕課、移動(dòng)軟件、手機(jī)APP 等高科技信息化技術(shù)逐漸出現(xiàn)。各個(gè)學(xué)校努力建設(shè)有效的教育教學(xué)平臺(tái)，發(fā)展數(shù)字化教育模式，主要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，努力為社會(huì)輸出具備優(yōu)良素質(zhì)、全面知識(shí)、過(guò)硬能力的復(fù)合型人才?；诎咐龓?kù)的 “人工智能及醫(yī)學(xué)應(yīng)用” 在線教學(xué)應(yīng)該充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展的 “紅利” ，使用雨課堂、智慧樹、超星等在線教學(xué)平臺(tái)，開展智慧課堂教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程精準(zhǔn)定位、精準(zhǔn)教學(xué)。通過(guò)在線教學(xué)平臺(tái)獲取可靠的學(xué)習(xí)資料，有助于教師較客觀地還原學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程，有助于教師科學(xué)、合理地利用信息技術(shù)，促進(jìn)教學(xué)由 “經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)” 向 “數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)” 轉(zhuǎn)變，有效提升教學(xué)效果。