元宇宙在臨床專業(yè)型碩士研究生培養(yǎng)中的應(yīng)用探索

冉海濤,李朝旭,王勝濤,隋玉涵

1.桂林醫(yī)學(xué)院研究生學(xué)院, 廣西 桂林 541000;2.廣西壯族自治區(qū)南溪山醫(yī)院, 廣西 桂林 541002;3.廣西中醫(yī)藥大學(xué)研究生學(xué)院, 南寧 530000

2021年“元宇宙”一詞火遍全球,元宇宙也作為互聯(lián)網(wǎng)的最新形態(tài)進入大眾視野,其通過各種新興技術(shù)將虛擬世界與現(xiàn)實世界連接起來,并涉及各個領(lǐng)域。隨著對元宇宙技術(shù)的深度開發(fā),元宇宙技術(shù)在教育、醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用也逐漸成熟起來,其通過創(chuàng)造沉浸式的感官體驗,給予教育、醫(yī)療等行業(yè)巨大的變革。文章旨在通過元宇宙在教育和醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展應(yīng)用,了解元宇宙在臨床教育中的現(xiàn)狀,探索元宇宙對臨床專業(yè)型碩士研究生培養(yǎng)的意義。

1 元宇宙的概念與特征

1.1 元宇宙概念

元宇宙起源的說法很多,最為人熟知且接受的是Neal Stephenson小說《雪崩》中所提出的概念,佩戴數(shù)字設(shè)備即能以虛擬化身進入元宇宙的世界,體驗與現(xiàn)實不一樣的感受。近年來,有關(guān)元宇宙的解釋呈現(xiàn)指數(shù)性的增長,并且對元宇宙的關(guān)注領(lǐng)域也逐漸趨向多元化。元宇宙概念第一股羅布樂思(Roblox)在美國紐約證券交易所正式上市。馬克·扎克伯格宣布FaceBook從社交媒體公司轉(zhuǎn)化為元宇宙公司。而電影《頭號玩家》向人們更直觀地展示了元宇宙的實現(xiàn)形式,戴上VR眼鏡或頭盔即可進入一個游戲世界,在里面可完成各種現(xiàn)實難以完成的事情,而在未來甚至人們不需要頭盔就能進入虛擬世界。王運武等[1]認(rèn)為,元宇宙集數(shù)字理念、數(shù)字技術(shù)、數(shù)字空間于一身,并非真實宇宙,而是借用宇宙的隱喻表達虛擬的數(shù)字世界,并且具有變革人類社會的巨大潛能。柳亮等[2]認(rèn)為元宇宙是一個集VR、AR、MR、5G、云計算、人工智能、數(shù)字孿生等多種前沿技術(shù)、虛實交互的空間,元宇宙的出現(xiàn)是為了彌合虛擬與現(xiàn)實的鴻溝和界限。Lee等[3]認(rèn)為元宇宙是指虛擬與現(xiàn)實相互作用、共同進化的世界,在其中進行社會、經(jīng)濟、文化活動以創(chuàng)造價值。這不是世界與虛擬現(xiàn)實的簡單結(jié)合,而是一種互動?？梢哉f,元宇宙相當(dāng)于另一個世界,通過數(shù)字技術(shù)進入,以數(shù)字身份參與的虛實融合“三元數(shù)字世界”,完成在現(xiàn)實世界難以完成的任務(wù)。作為虛擬現(xiàn)實的高階發(fā)展產(chǎn)物,元宇宙將成為下一代互聯(lián)網(wǎng)的最新形態(tài),屆時人類社會將進入一個嶄新的網(wǎng)絡(luò)時代。

1.2 元宇宙特征

①虛擬與現(xiàn)實的深度融合元宇宙通過數(shù)字技術(shù)構(gòu)建了一個可沉浸式體驗,虛實交互的模擬現(xiàn)實世界,一個既包含現(xiàn)實世界虛化物又包含虛擬世界自我創(chuàng)造物的“數(shù)字孿生”世界。用戶通過數(shù)字設(shè)備進入由數(shù)字孿生技術(shù)搭建的虛實交融場景,沉浸式體驗元宇宙帶來的真實感,以此推動虛擬與現(xiàn)實世界的深度融合,讓個體在元宇宙中產(chǎn)生既源于現(xiàn)實又超越現(xiàn)實的沉浸式具象化感受。

②智能數(shù)字化技術(shù)的集合元宇宙從數(shù)字技術(shù)層面上看,其基本架構(gòu)依托于AR(增強現(xiàn)實)、VR(虛擬現(xiàn)實)、MR(混合現(xiàn)實)、 XR(擴展現(xiàn)實)、DT(數(shù)字孿生技術(shù))、通信技術(shù)、5G、人工智能、云計算與物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字技術(shù)的集合。例如:通過AR、VR、XR、MR等提供視覺、聽覺、觸覺等交互技術(shù)進入元宇宙;通過人工智能和通信技術(shù)來維持元宇宙的運轉(zhuǎn)體系;通過5G、云計算技術(shù)來支撐大規(guī)模的用戶的在線交互[4]。

③線上和線下一體化關(guān)系基于元宇宙虛擬與現(xiàn)實深度融合的關(guān)系,打破了虛擬與現(xiàn)實的界限,用戶可在元宇宙創(chuàng)造一個身份標(biāo)識,根據(jù)自身需求在虛擬與現(xiàn)實世界自由轉(zhuǎn)換,無論在哪兒都可以進行學(xué)習(xí)、工作、生活等社會活動。

2 元宇宙在教育中的探索與應(yīng)用

2.1 元宇宙在教育中的探索

關(guān)于教育元宇宙的定義,目前仍沒有明確的闡述,大多數(shù)學(xué)者將其理解為元宇宙在教育方面的應(yīng)用,是傳統(tǒng)教育與AI、XR、MR、AR、VR、DT、云計算及大數(shù)據(jù)等多種新興技術(shù)復(fù)合的產(chǎn)物。教師、學(xué)生等相關(guān)人員創(chuàng)建數(shù)字人物,在虛擬世界進行互動與學(xué)習(xí),完成預(yù)期的教學(xué)活動與教學(xué)目標(biāo)。通過元宇宙多樣化的功能,塑造可沉浸式體驗的在線教育立體空間場域,讓傳統(tǒng)教育進入體驗化學(xué)習(xí)和沉浸式交互的創(chuàng)新發(fā)展階段,使得教師和學(xué)生可以在物理和虛擬世界里同時獲得現(xiàn)實和虛擬教學(xué)需求的滿足[5]。

疫情防控期間,傳統(tǒng)的課堂教學(xué)不能滿足中國教育需求,因此線上教育得到了極大的發(fā)展。相對于傳統(tǒng)課堂教育,在線教育不受場地限制,并且教學(xué)方式多樣化,甚至可以錄制成視頻供學(xué)生復(fù)習(xí)[6]。然而,在線教育的不足也是明顯的。學(xué)習(xí)界面枯燥單調(diào),缺乏積極性[7];無法有效地進行交互式操作,學(xué)生參與感不強[8];網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不完善,學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)記錄不全,難以評價學(xué)習(xí)成效[9];缺乏技能培養(yǎng)環(huán)境,實踐環(huán)節(jié)欠缺[10];學(xué)習(xí)氛圍缺失,難以帶動學(xué)習(xí)。究其原因不難發(fā)現(xiàn),支撐當(dāng)前在線教育的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已步入發(fā)展瓶頸期,難以維持學(xué)生對沉浸式教學(xué)環(huán)境、自然人機交互方式和“面對面”社交性互動的需求,因此發(fā)現(xiàn)下一個創(chuàng)新突變奇點,以此推動在線教育轉(zhuǎn)型升級成為占領(lǐng)未來教育制高點的關(guān)鍵。

元宇宙的出現(xiàn)恰好能解決這些問題。教師與學(xué)生可以通過元宇宙在同一時間,不同地點進行交互式教學(xué)。通過佩戴數(shù)字設(shè)備,進入搭建好的教學(xué)場景,這個場景可以是憑空創(chuàng)造的,想象出現(xiàn)實難以存在的場景,給人以新奇的學(xué)習(xí)環(huán)境,促進沉浸式學(xué)習(xí);也可以通過對現(xiàn)實環(huán)境進行三維全景采集,融入相關(guān)教學(xué)背景,真實呈現(xiàn)現(xiàn)實場景,既能再現(xiàn)現(xiàn)實,又能超越虛擬現(xiàn)實。元宇宙滿足學(xué)習(xí)者的認(rèn)知需求,塑造學(xué)習(xí)對象,構(gòu)建出相應(yīng)的技能培訓(xùn)環(huán)境,實現(xiàn)對目標(biāo)在宏觀上與微觀上的認(rèn)知。而且元宇宙能提供豐富的資源,將學(xué)習(xí)者的歷史數(shù)據(jù)與動態(tài)的行為進行整合后反饋給系統(tǒng),以動態(tài)優(yōu)化教學(xué)過程。教師與學(xué)生可以通過元宇宙,針對教學(xué)重點和難點開展多次體驗式學(xué)習(xí),掃清學(xué)習(xí)障礙。以往,學(xué)生只能在學(xué)校與教師交互,教育元宇宙則打破了時空的隔絕,學(xué)生可以隨時、隨地與虛擬教師或現(xiàn)實中的線上教師進行溝通交流。教育元宇宙能夠改變以往“被動式教育”中消極的課堂表現(xiàn),進一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力、想象力和求知欲,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力[11]。因此,元宇宙教育能解決以往在線教育的枯燥感、資源不足、缺乏實踐環(huán)節(jié),以及教與學(xué)沉浸感缺失等問題。

2.2 元宇宙在臨床中的應(yīng)用

元宇宙應(yīng)用所涉及的技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域其實早有體現(xiàn),如三維模型重建、3D打印技術(shù)及達芬奇機器人等[12-13]。因此,元宇宙與醫(yī)學(xué)的融合也是理所當(dāng)然的。2022年2月19日,全球首個“元宇宙醫(yī)學(xué)協(xié)會暨聯(lián)盟” (IAMM)在上海成立,而元宇宙醫(yī)學(xué)是由白春學(xué)在《元宇宙醫(yī)學(xué)專家共識》中定義的“通過AR技術(shù)實施的物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)”,通過虛實融合、人機融合和虛實聯(lián)動技術(shù)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)全面感知、可靠傳輸和智能處理技術(shù)的策略,全時空地指導(dǎo)經(jīng)驗不足的醫(yī)師解決醫(yī)學(xué)問題,以便聯(lián)動、高效、精準(zhǔn)、同質(zhì)化地提高醫(yī)療服務(wù)和大健康水平[14]?；卺t(yī)學(xué)和教育在元宇宙中的應(yīng)用,越來越多的臨床教學(xué)開始探索利用元宇宙的虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行臨床教學(xué)培訓(xùn),為臨床醫(yī)學(xué)生的培養(yǎng)帶來了極大的便利。

3 元宇宙在臨床專碩培養(yǎng)中的探索

3.1 臨床專碩培養(yǎng)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的臨床專業(yè)型碩士培養(yǎng)模式是以學(xué)術(shù)為依托,主要注重臨床實踐能力培養(yǎng),同時具備一定的臨床科研能力[15]。目前的“雙軌合一”培養(yǎng)模式規(guī)定臨床專碩研究生需要臨床輪轉(zhuǎn)33個月,隨著時間的推移,這種培養(yǎng)方式為中國醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)輸送了大量醫(yī)學(xué)人才,但也暴露出這種培養(yǎng)模式中的不足之處,如培養(yǎng)周期短、課程多、時間嚴(yán)重不足。除應(yīng)對學(xué)習(xí)外,還有繁重的臨床工作需要完成,更要在有限的時間里保證科研的培養(yǎng),這對一名臨床專碩來說是一個極大的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在的臨床教學(xué)環(huán)境已經(jīng)不足以滿足研究生培養(yǎng)的要求,需要一個更靈活且更全面的教學(xué)方式。

3.2 元宇宙在臨床教學(xué)中的應(yīng)用

3.2.1 改善資源不足

元宇宙所提供的技術(shù)資源極大地改善了信息共享資源不足的情況。在臨床工作的學(xué)習(xí)過程中,會出現(xiàn)臨床輪轉(zhuǎn)時間不合理和病例種類不足等情況。按照相關(guān)規(guī)定,在輪轉(zhuǎn)的每個科室中要求掌握的病例都有明確規(guī)定。然而,有的科室輪轉(zhuǎn)時間較短,學(xué)生對該科室的?？浦R還未形成系統(tǒng)的理解便輪轉(zhuǎn)到下一個科室了,容易導(dǎo)致對該科室的疾病認(rèn)識不到位,而且在輪轉(zhuǎn)期間所要求掌握的病例不一定會全部接觸到,部分病例病種陳舊,且存在地域性差異[16]。

元宇宙可以通過大數(shù)據(jù)工具匯聚收集各類數(shù)字學(xué)習(xí)資源,有效地解決知識生產(chǎn)到傳播再到運用的時空距離[17]。例如,用戶可以上傳自己的經(jīng)歷,設(shè)置情景再現(xiàn),細化場景布置,把自己在工作中所遇到的疑難雜癥病例上傳分享,討論如何解決該問題,供別人學(xué)習(xí)模擬,并且下次再遇見時可以從容不迫。元宇宙收集各種由用戶分享的病例資源或者其他學(xué)習(xí)資源,儲存在一個服務(wù)器中,由元宇宙自身提供的AI工具分類整理,5G技術(shù)實時更新其數(shù)據(jù),云計算向不同的用戶提供個性化服務(wù),形成一個類似于圖書館的功能。當(dāng)其他用戶需要的時候,通過該圖書館進行檢索學(xué)習(xí),解決病例資源不足的問題,還可運用VR等數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)控制超時空模擬還原病例場景,達到沉浸式學(xué)習(xí)的目的。

3.2.2 提供實踐場地

對于臨床技能實踐機會不足這一老生常談的問題,元宇宙提供了極好的解決方法。一般情況下剛進入碩士研究生階段的學(xué)生,尚未形成完整的臨床思維,臨床技能操作也不熟練。而臨床醫(yī)學(xué)是一門非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶I(yè),不允許出錯。帶教教師為保證醫(yī)療安全,不敢放任學(xué)生放手施為,也不可能讓學(xué)生所有技能訓(xùn)練都用患者練手。除此之外,教學(xué)場景不夠靈活也讓研究生階段的學(xué)習(xí)枯燥乏味。在傳統(tǒng)的教學(xué)中,一般是由教師講解,學(xué)生相互練習(xí)或者在模擬人身上練習(xí),病例以及技能的類型都是大同小異,整個過程比較死板,現(xiàn)實當(dāng)中患者也不會按照模板來生病[18]。

元宇宙通過VR、AR、XR、MR等技術(shù),在虛擬空間構(gòu)建出與現(xiàn)實相似的場景,塑造學(xué)習(xí)對象及相應(yīng)的技能培訓(xùn)環(huán)境,其提供了一個培訓(xùn)平臺,特別是在有操作風(fēng)險的學(xué)習(xí)中,全真模擬環(huán)境為學(xué)習(xí)者提供了可重復(fù)實踐、高性價比的試錯機會,不僅可以從錯誤中學(xué)習(xí),還可以從教師那里獲得反饋,反思這些錯誤,然后重新實踐,解決了臨床教學(xué)的醫(yī)療安全問題。例如,在元宇宙中所進行的心肺復(fù)蘇、兒科感染性休克模擬、產(chǎn)科產(chǎn)鉗分娩及體外除顫等培訓(xùn)在傳統(tǒng)培訓(xùn)中是無法實現(xiàn)的,且傳統(tǒng)培訓(xùn)缺乏真實感和沉浸感,而元宇宙能提供真實的場景模擬,給予近乎真實的觸感及緊張的氛圍感,還能模擬出不同性格的患者,給學(xué)生創(chuàng)造練習(xí)溝通的機會[19-20]。元宇宙可通過實時在線全方位手術(shù)模擬培訓(xùn)。2021年5月,韓國首爾國立大學(xué)在盆唐醫(yī)院舉行了一場通過元宇宙進行肺癌手術(shù)培訓(xùn)的示例,其他國家的外科醫(yī)生無需到達現(xiàn)場,僅僅只需佩戴進入元宇宙的設(shè)備,便能從各個角度觀察整個手術(shù)過程,甚至能細致地觀察到縫合傷口時的汗水[21]。因此,通過元宇宙觀看學(xué)習(xí)手術(shù)方式,甚至模擬手術(shù)來提升臨床專碩研究生的專業(yè)素養(yǎng)也是可行的。

3.2.3 提高學(xué)習(xí)樂趣

為了解決學(xué)習(xí)的枯燥感,醫(yī)學(xué)生可通過進入元宇宙玩游戲的方式提升學(xué)習(xí)能力。Piromchai P等[22]發(fā)現(xiàn),醫(yī)學(xué)生在虛擬現(xiàn)實期間比在傳統(tǒng)訓(xùn)練期間能更好地獲得解剖學(xué)知識。胡明等[23]將游戲方法應(yīng)用于人體解剖學(xué)的教學(xué)中,相對于傳統(tǒng)教學(xué)方法,取得不錯的成效,并且趣味性更強,記憶更深刻。與此類似的,元宇宙早已應(yīng)用于各種游戲當(dāng)中[24],開發(fā)各種有關(guān)臨床知識的游戲,能夠幫助從事臨床醫(yī)學(xué)的學(xué)生更好地學(xué)習(xí)。同時也能促進臨床研究生的培養(yǎng),通過解鎖不同的游戲關(guān)卡,逐步加強臨床工作中的學(xué)習(xí)。Jean Dit Gautier E等[25]設(shè)計出了一款旨在通過各種虛擬場景教授常見的婦科病理學(xué),實現(xiàn)在虛擬世界完成產(chǎn)科急診訓(xùn)練的游戲,成效令人滿意,接下來將在學(xué)生樣本上對其進行測試,以驗證其教學(xué)潛力,證明將其納入產(chǎn)科學(xué)習(xí)計劃的合理性。

3.3 元宇宙對臨床科研的應(yīng)用前景分析

臨床專碩除了應(yīng)對忙碌的臨床工作之外,還得保證對科研的學(xué)習(xí)進度。一方面,臨床專碩不同于學(xué)碩,盡管對畢業(yè)論文的要求相對較低,但仍需要大量時間學(xué)習(xí)。然而,繁重的臨床工作導(dǎo)致專碩從事科學(xué)研究的時間十分有限,科研能力的培養(yǎng)相對薄弱[26]。另一方面,傳統(tǒng)的臨床專碩的科研思維常局限于醫(yī)學(xué)學(xué)科本身,甚至局限于自己的專業(yè),不擅長利用其他專業(yè)的新興技術(shù)與醫(yī)學(xué)相融合,如利用AI、大數(shù)據(jù)及5G技術(shù)等進行交叉學(xué)習(xí)研究,提高自身臨床創(chuàng)新科研能力[27]。臨床專碩大部分時間都處于臨床工作中,因此科研應(yīng)該以解決臨床問題為出發(fā)點,提高疾病的診療效果,主要的研究對象是患者。有的學(xué)者提出利用“大數(shù)據(jù)”進行臨床科研并指導(dǎo)臨床診療[28]。元宇宙通過收集患者信息,對其身體狀況進行數(shù)字化定義和建模,形成虛擬人體模型,再由數(shù)字孿生技術(shù)對患者各類數(shù)據(jù)流校準(zhǔn),對疾病過程進行仿真,進行多維數(shù)據(jù)疊加、索引、學(xué)習(xí),從而分析疾病發(fā)生、發(fā)展及趨勢,推演出該疾病可能出現(xiàn)的各類結(jié)果,再由學(xué)者分析評估其可能性,最終改善其診療結(jié)果。例如,谷歌的FluTrend模型幫助醫(yī)師有效阻止流感疫情的蔓延[29]。而臨床專碩在科研中也需要用到各種各樣的模型進行分析,因此專碩可通過元宇宙建立專病數(shù)據(jù)庫、樣本庫,利用其數(shù)字化技術(shù)集合的特性完成各種研究模型建立,設(shè)計臨床研究課題,開展臨床數(shù)據(jù)挖掘分析。除此之外,臨床專碩僅三年的碩士生涯所接觸的病例數(shù)量不足以支持其開展一些創(chuàng)新的研究項目,因此有必要通過元宇宙建立相關(guān)的病案數(shù)據(jù)庫。以元宇宙連接各地醫(yī)院的病案管理中心,各地醫(yī)院上傳病例,元宇宙解析病種類型及其各種數(shù)據(jù),并分門別類妥善保管。臨床專碩可以在數(shù)據(jù)庫申請使用該病例,以此減少大量的收集時間。

4 結(jié)束語

作為一個新興的概念,元宇宙對教育的變革影響是巨大的,其在臨床教育方面的應(yīng)用對傳統(tǒng)臨床研究生培養(yǎng)模式將會產(chǎn)生重要的影響,填補傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教學(xué)模式的缺陷,解決因時間和空間受限的教學(xué)問題,改善因缺乏沉浸式教學(xué)而導(dǎo)致的學(xué)習(xí)積極性不足的問題,提供培訓(xùn)各種實踐技能的教學(xué)場所。但由于目前對元宇宙的探索仍處于初級階段,對未來的設(shè)想過于超前,現(xiàn)在元宇宙所能提供的技術(shù)無法完全支撐其未來圖景,目前研究所得到的相關(guān)結(jié)論都有一定的局限性?；诖?相關(guān)工作者及導(dǎo)師應(yīng)對其教學(xué)模式和策略進行完善及探討:第一,當(dāng)前對于元宇宙在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的運用并沒有系統(tǒng)的規(guī)劃,因此需要先推出元宇宙在臨床研究生培養(yǎng)中的具體方案,選取試點院校,收集不同專業(yè)之間學(xué)生與導(dǎo)師的需求,不斷完善其機制,打造多元的元宇宙臨床研究生培養(yǎng)方案,進而推廣至全國各地醫(yī)學(xué)院校[30];第二,處于初步發(fā)展的元宇宙的隱私保護系統(tǒng)尚未完善,而醫(yī)學(xué)又是一個掌握無數(shù)患者個人信息的學(xué)科,因此相關(guān)人員需要在完善元宇宙臨床教育數(shù)據(jù)庫之前,做好隱私保護機制,不讓患者隱私泄露;第三,需要導(dǎo)師加深對元宇宙的了解,研究基于不同臨床學(xué)科合適的環(huán)境與可利用的學(xué)習(xí)資源,對元宇宙的學(xué)習(xí)活動模式進行創(chuàng)新設(shè)計,引導(dǎo)臨床研究生激發(fā)創(chuàng)造性思維產(chǎn)生新的構(gòu)想與創(chuàng)意。