大數據支持的醫學教育課程教學模式創新范例

蘇菲菲 ，宋 蕊 ，石苗茜 ，石 建 ，孫 艷

（1.空軍軍醫大學唐都醫院，陜西 西安 710033；2.空軍軍醫大學，陜西 西安 710033；3.陸軍總醫院，北京 100000）

隨著移動網絡及移動設備的廣泛普及，大數據及云計算技術在多領域中的應用研究，極大地推動了教育教學的創新和發展。以精細醫學、智能醫療、虛擬醫療平臺為驅動的醫學教育信息化已進入國家教育創新戰略的高度，傳統醫學教育課程教學模式面臨著前所未有的挑戰，迫切需要具有創新意識、分析判斷和主動探索的創新型人才。在當前大數據環境下構建精準醫療、智慧醫療的教育平臺，推動信息技術與教育教學的深度融合，將單向傳授式的傳統課堂教學升級為醫學教育課程的智慧教學[1]，是大數據的時代特征，也是醫學教育創新的必然選擇，為加強醫學生臨床思維能力的培養提供了全新的思路與手段。

1 大數據支持是醫學教育課程教學創新的關鍵技術

從醫學教育大數據的角度看，醫學教育課程教學平臺的建設是一項由多元素組成、高度集中與廣泛分布的系統工程，涉及許多關鍵技術。

1.1 數據挖掘與學習分析技術

教育大數據挖掘是數理統計、人工智能、機器學習與挖掘技術方法的結合，是對教育原始數據分析處理的一種方法。其過程是基于學習行為數據構建原始數據特征的數據模型，對學習行為、學習內容、學習資源、學習結果及學習方法、學習策略、學習技巧等的數據進行量化及個性化分析，以便有效預測未來課程學習趨勢[2]。能為教育教學課程中的教師、學生、教學管理及教學軟件開發者提供有益信息的支持與幫助，實現多資源的良性互動，最終改善教學效果。學習分析技術則作為一種能夠從海量數據中提取潛在應用價值信息的工具，可促進和優化學習環境和教學效果。其技術特征在于測量、收集、分析和報告教師與學生的數據，主要利用數據挖掘、數據建模等技術優勢，利用分析測量數據的結果對教學行為進行評價與干預，實現改善教學形式促進課程學習的目的。

1.2 量化學習與信息推送技術

實現量化學習的基本要求是準確地推送與個性化定制學習資源，更好地服務于教師與學生。其技術應用呈現出的準確性主要體現在數據生成方面，通過學習過程可清楚地反映參加課程學習學生的學習行為、學習節點、學習效能，這些數據信息，可助力教師根據學生學習行為大數據信息調整教學內容和方法，還可實現以教師為輔導、學生為中心的自適應學習[3]。量化學習與信息推送技術的平臺建構，涉及智能化管理技術、系統間無縫鏈接技術、可視化仿真技術、全方位人機交互技術、信息推送導航等多方面技術。醫學教育課程教學人員，需認真熟悉系統功能特點，能從大數據信息中篩選出對學生有效的、有趣的、有益的，同時還富有挑戰性的內容，并以鏈接、視頻、課件、文檔、資源包等多種形式提供給學生[4]。

1.3 學習場景與導學方案設計技術

教育大數據包含了智慧醫療的內容要求，突出表現為智慧學習環境。智慧學習環境的定位為一種交互工具，利用它可感知學習情景，識別學生特征，提供學習資源和便捷渠道，自動記錄學習過程，評估學習結果，目標是助力學生有效學習。它促進學生提煉、內化和遷移復雜知識情境中的大量知識信息，從而促進智慧發展。要素組成包括了學習資源、智慧終端、社群小組及學習方式等內容[1]。與傳統學習環境相比，智慧學習環境有更多資源工具和技術支持。在智能學習環境中每個學生都有智能設備以便學習各種資源，如電子教科書、慕課課程、教學視頻、微課教學等。學生和教師互動，教師承擔學習活動的設計指導、組織和個性化評價，引導學生主動探索問題。如今，隨著移動互聯網的飛速發展，趣味性、挑戰性、快捷性、面向問題的可視化課件，已經賦予了學生更多的學習主動權，激發了學生更大的學習熱情，成為吸引和保持學生注意力的一個關鍵因素[5]。

2 大數據支持的醫學教育課程教學模式創新范例

大數據平臺為醫學教育課程教學創新提供了堅強的技術基礎，匯集醫學教育課程教學理論與實踐研究的成果，發現許多具有推廣價值的課程教學創新模式，對教師在新常態下提升教學理念有一定價值。

2.1 基于大數據的精確教學模式

醫學教育中的“精確教學”模式是以“精確醫學”概念為出發點的教學模式[6]。“精確醫學”是近年來出現的一種新的醫學模式，它是為病人“私人定制”的。它打破了同病同治的傳統觀念，根據個體特征對每一位患者進行不同的治療，如醫學測試、診斷和治療。“精確教學”的本質是著眼于不同醫學專業學生的專業特點，著眼于疾病的病因、診斷方法、病理變化、臨床預后等，并根據同一種疾病在不同患者身上表現出的具體情況制定個性化的診斷和治療方法。初步培養學生的“精確醫療”理念，精確干預是精準教學的精髓[6-7]。在基于大數據的精確教學模式中，教師如何進行準確的干預應注重及時的教學評價。這主要取決于相應的大數據分析技術，包括大數據采集、教育數據挖掘、學習分析和數據可視化技術。通過對各種大數據智能教學系統的自動監控和自動分析，及時掌握學生的學習情況。教師、學生、教學管理者等可以根據自己的需要查詢和生成視覺評價報告，并根據預測結果提出相應的改進建議或學習策略。

2.2 基于大數據的交互式實況教學模式

互動式實況教學是中國醫學教育發展中的一種重要教學模式，是一種適應大數據發展的臨床實踐教學方法[8]。交互式實況教學打破了師生地位不平等的傳統教學方式，使教師和學生在教學過程中處于平等地位。互動式臨床實踐教學要求學生廣泛參與質疑、討論過程，打破傳統消極學習的邏輯慣性，改進臨床診療知識的分析。醫學教育大數據技術在臨床實習教學中設置多種功能互動直播，可以根據學生的需要快速檢索和查詢相應的數據信息。臨床實踐中學生可以實時獲取知識，實現快速在線教學。此外，醫學教育大數據技術可將學生行為信息記錄和統計后再存儲到后端管理模塊中。大數據技術可提供管理、存儲、安全技術及數據挖掘技術，這些均可用于交互式臨床實踐實況教學，能提供更有價值的臨床實踐教學信息，極大地豐富了臨床實習互動式教學的過程。

2.3 基于大數據的在線與離線教學模式

在線和離線教學模式是面對面教學與在線學習相結合的教學模式。它將學生、教師、環境、媒體等教學元素有機結合起來，綜合多種技術和教學方法，利用在線學習和離線課堂教學的優勢，達到最佳教學效果[9]。在線和離線混合教學模式在臨床實習過程中的應用水平比傳統的臨床實踐教學和全在線學習有更高的水平，多樣化的臨床實踐微視頻形式讓資源更豐富、更具吸引力，教師不需要在課堂上過多的花費時間進行基礎知識的講解，學習目標更具有針對性。在臨床實踐教學過程中，在線與離線相結合，以離線教學為主體，輔以在線教學，充分發揮在線網絡教學的優勢，彌補傳統臨床實踐教學的不足，讓傳統的臨床實踐教學可以得到真正的改革和創新。這種教學模式可以提高學生在臨床實踐中的積極性，培養學生的臨床思維和積極探索精神、合作意識、創新能力等[9-10]。

2.4 基于大數據的智能翻轉課堂教學模式

智能翻轉課堂教學模式是近年來基于大數據支持的新興教學理念和方法之一[11]，其主要思想是將學生的學習知識放在課堂前，將學生的深層知識內化、問題討論和任務解決引入教學模式。其打破了傳統醫學教育模式，實現了師生轉型并構建了新型師生關系，它的特征使教學模式發生了顛倒或翻轉，醫學生學習方式轉變為課前在線聽教師講解，課堂上接受教師指導模擬臨床實踐。與之相適應的是醫學教育教學理念和教學思維的轉變，教師由授課的主導者轉變為教學活動的組織者及學生的助手，引導學生實現知識的內化[12]；學生由知識的被動接受者變為知識的積極探索者、問題的提出者、課堂討論的積極參與者。基于大數據的在線與離線教學環境與微課、慕課等教學方式的利用，教師可更好地理解學生學習過程，并進行動態調整，實現臨床教學專業的重組與過程的優化。教師和學生在教室的位置和時間上不再受任何限制，交流和溝通可以更加立體化、便捷化。此外，還可以依托國家相關的教學資源庫，實現教學資源的智能化和碎片化。

3 大數據支持的醫學教育創新模式實施策略與路徑

大數據為醫學教育課程創新模式的實施和推廣提供了極大的可能性。然而，由于目前部分教學管理人員缺乏數據素養、基礎性數據平臺不完善、數據共享面臨制度性障礙、數據安全保障不成熟等現實困境也妨礙其的最終實現。因此，需要從多個角度和不同層面探索醫學教育課程教學管理完成現代化轉型的路徑和策略。

3.1 提高醫學教育教學決策主體的數據素養

基于大數據支持的醫學教育課程教學決策成敗的關鍵在于醫學教育管理者的數據素養。它特指在大數據環境中所具備的數據意識，指能基于數據提出問題，結合信息技術使用恰當方法對數據進行收集、整理、表征和分析數據，能用數據進行說理和交流的能力。數據素養的提高關鍵在于建立頭腦中數據驅動決策的管理意識，善于使用大數據技術擺脫傳統教學管理模式束縛。面對大數據在醫學教育中的價值和作用繼續突出這一事實，要培養教育管理者在數據應用中的敏感度，提高其數據發現和挖掘、數據篩選及解釋能力，準確地評估數據，通過數據處理的結果正確運用描述數據做出反思和正確決策。作為學校數字化變革的關鍵主體，醫學教育管理者與教師不僅要具備扎實的專業知識和較強的信息化教育能力，更要有較高的數據素養[12]，才能更好地利用大數據信息。

3.2 提升與夯實醫學教育信息化服務基礎

以往固有的醫學教育教學信息網絡服務基礎設施，相對于大數據環境下的功能要求顯得相當薄弱與不足。所構建的醫學教育教學管理體系對數據兼容性較差，往往是封閉的，智能化程度低，不對外開放，不能滿足現代信息技術條件下的各種管理功能要求。因此，基于大數據環境的支持，完成現代化的醫學教育教學課程目標，必須創建一個集數據挖掘、存儲、共享和分析為一體的多功能醫學教育教學智能管理系統，這是整合和分析醫學教育教學數據的基礎[13]。同時要推動信息技術與教學過程的深度融合，提升醫學教育教學管理系統應對各種類型數據的采集、存儲、分析和處理的能力，實現對多種移動智能終端的廣泛支持，優化部門業務流程，提高部門管理服務效率，建成智能化、數據化的醫學教育教學管理綜合服務系統。

3.3 開放共享醫學教育大數據整合渠道

醫學教育數據的規范化和標準化是醫學教育教學大數據資源共享的關鍵環節。因為網絡信息數量龐大，同時信息的具體格式、類型、大小也存在著較大的差別，教學管理人員在搜尋信息時往往難以準確命中自己的目標數據，浪費了時間。因此，突破當前不甚合理的網絡聚合技術及改造當前網絡數據信息資源標準或規范迫在眉睫。充分利用和最大化大數據的前提是開放共享，只有打破碎片化管理體制，加強對整個教育教學管理水平數據的統一監督和協調，建立集操作、統一、高效的大數據技術為支撐的綜合數據管理平臺，才能超越各部門間彼此割裂、自成體系的窘境，才能促進海量數據的互通有無和資源共享[12-13]。

3.4 建立與健全醫學教育大數據應用中的安全保障措施

大數據所具的開放性和匯集性特征，增加了敏感信息在醫學教育教學使用中泄漏的風險性，個人數據信息的安全性與私密性受到挑戰。確保學生的數據安全和隱私不受侵犯和泄露是促進大數據醫學教育教學長期應用的重要前提，也是醫學教育管理者不可推卸的責任[14]。首先，要求醫學教育教學主管部門建立健全大數據使用和監督相關的條例、條令及再利用標準；其次，結合當前網絡信息資源利用以及發展的趨勢制定科學的技術應用方案，專人專管，在數據安全監管體系和技術保障體系雙重作用下，達到保障醫學教育教學大數據安全使用的目的。

4 結語

研究和推廣大數據環境下醫學教育課程教學模式的創新，將是推動醫學信息化進程的必由之路。然而，大數據支持下的醫學教育教學模式的研究是一個復雜的系統工程，其發展將受到多種因素的影響。隨著醫學教育大數據的挖掘和學習分析技術、量化學習和信息推送技術、學習情境和指導程序設計技術的不斷發展，醫學教育大數據全面即時整合信息、準確預測前景及趨勢已成為可能，這為醫學教育決策機制的優化帶來了機遇，成為醫學教育教學系統變革和創新的重要手段。