建構主義視域下“醫信融合”創新培育體系的探索與實踐

呂艷華，黨志峰，賀培風，于 琦

在新科技革命背景下［1-3］，醫療逐漸向智能化方向發展，醫學研究的目標從單純的疾病診治轉向維護與促進健康［4］，人民群眾也期盼更高水平的醫療衛生服務，這些都促使醫學教育發生實質性轉變，“新醫科”應運而生［5-7］。醫學教育如何基于醫學發展規律準確識變、科學應變、主動求變，滿足人民追求美好生活時產生的健康需求，是所有高等醫學教育工作者共同面臨的難題。新醫科的“新”體現的就是醫學創新［7］。創新是指以現有的思維模式提出有別于常規或常人思路的見解為導向，利用現有的知識和物質，在特定的環境中，本著理想化需要或為滿足社會需求的目的而改進或創造新的事物，包括但不限于各種產品、方法、元素、路徑、環境等，并能獲得一定有益效果的行為［8］。創新的關鍵要素包括疑問、設想、設計、實現［9］。隨著人類思想認識的發展，醫學學科的演進經歷了從分化到交叉融合的復雜過程，學科交叉融合是我們從更深層次認知事物本質并將其靈活應用產生創新的必經之路［2］。

1 新科技革命背景下醫學創新能力的基本結構

縱觀醫學發展史，每次重大理論的形成和發展都對醫學的發展和人類健康產生極大的推動作用。對醫學創新來說，培育創新思維至關重要，而創新思維主要包含運用新思維思考醫學問題的分析能力、運用新方法解決醫學一般問題的創新能力、運用新范式解決醫學復雜問題的綜合能力3 方面。在傳統醫學背景下，醫學創新主要體現在前2 方面。在新科技背景下，醫學創新則更重視解決醫學復雜問題綜合創新能力的培養，包括醫工、醫信、醫理、醫農等學科交叉及融合創新。因此，現代醫學創新除了傳統醫學分析能力和創新能力的培養之外，還特別強調新科技能力和融合創新能力的培育。新科技能力是指利用新興科學技術實現創新的綜合能力，融合創新能力則是指醫學與新科技有機結合并產生新思考的協同能力。

臨床醫生崗位勝任力是現代醫學創新的基礎性能力，主要包括八大核心能力（圖1）。圖1 顯示了新科技革命背景下醫學創新能力結構，該結構框架綜合了臨床醫生崗位應具備的優秀素質能力［10］。而新科技能力是在臨床醫生崗位勝任力基礎上實現現代醫學創新的發展性能力，主要包括運用以云計算、大數據、人工智能、區塊鏈等技術為代表的新一代信息技術［11］的能力?！侗究漆t學教育標準—臨床醫學專業》提出了本科臨床醫學專業教育7 個基本要素，包括職業素質、必備的基礎知識、臨床思維與技能、交流技能、預測觀念、科學方法和批判思維、終身學習能力，而科學方法是其中一個要素。因此，將信息技術、理論、方法作為教學內容融入醫學教育、優化醫學生知識結構始終是新科技革命背景下提升醫學創新能力的關鍵。培養精通大數據、人工智能等新一代信息技術的未來醫生是當今時代賦予醫科高等院校的重大課題，它旨在依托信息技術和互聯網平臺，推動大數據、物聯網、人工智能等新一代信息技術在醫療健康領域的應用創新，大力發展研發設計、醫療健康、檢驗檢測等精準服務，打造精準醫學新優勢。

圖1 新科技革命背景下醫學創新能力結構

此外，融合創新能力也是現代醫學創新的發展性能力。融合創新是指對各種創新要素進行創造性的融合，使各創新要素之間互補匹配，從而使創新系統的整體功能發生質的飛躍，形成獨特的不可復制、不可超越的創新能力和核心競爭力［12］。在醫學人才培養過程中，立足培養目標設置完善的教育模式和創新體系，有助于使人才培養各要素的融合狀態達到最優。

2 利用“醫信融合”提高醫學創新能力的基本思路

建構主義理論認為，學習者在一定的情境下可以通過意義建構的方式獲得知識，這些知識并非通過教師傳授得到，而是學習者在一定的情境即社會文化背景下，借助其他人的幫助或利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得［13］?！扒榫场薄皡f作”“會話”和“意義建構”是學習環境中的四大要素或四大屬性。

“醫信融合”教育包含兩個含義，一是將信息技術、理論、方法作為教學內容融入醫學教育，優化醫學生的知識結構；二是通過系統構建教學體系，對教學內容、過程、環境和運行機制進行全面改革，培養學生利用信息解決醫學問題的思維和能力，實現“信息賦能醫學”?！搬t信融合”通過凝聚共識、整合資源和優化治理，系統構建以課程貫通為基礎、以課堂融通為過程、以資源匯通為支撐、以部門聯動暢通為保障的全鏈條“醫信融合”教育體系，在課程、項目、實踐等環節中實現信息與醫學知識的滲透、整合、重組和優化，從而為醫學賦能?！搬t信融合”的最終目標是通過推進醫學與信息學的深度融合，培養精通大數據、人工智能等新一代信息技術的未來醫生。

“醫信融合”學習情境的創建主要依賴于課堂教學中知識內容的交叉融合，即將信息學理論方法融入醫學教學體系，將信息學教學內容納入核心教學范疇。“醫信融合”協作機制的創建有賴于搭建各類醫學與信息學的合作平臺，在教師與教師、教師與學生、學生與學生之間創造更多跨學科合作機會?！搬t信融合”會話路徑的建立需要形成多種形式的醫學與信息學會話環境，建立良好的教育教學生態，包括正式會話平臺的建設與非正式對話氛圍的營造，形成若干個互相關聯的、基于信息學路徑的臨床問題交流圈，在此基礎上幫助學生形成“醫信融合”知識體系。

3 基于建構主義理論的“醫信融合”創新培育體系構建

“信息賦能醫學”人才培養理論要求在建構主義框架下，將信息學的教學內容融入臨床醫學教育，通過信息的關聯特性優化臨床教學過程，以信息技術優化教育教學環境，由內到外改善臨床醫學生知識建構的整體環境，以達到培養“未來醫生”的預期目的。

3.1 將信息學知識注入醫學知識體系

生命醫學知識是醫學教育之根，信息學知識是現代醫學教育之基。將信息學知識注入醫學知識體系，讓最新的信息技術成果強有力地支持醫學生的學習，同時強調以學生為中心，推進學生對知識的主動探索、主動發現和對所學知識進行主動的意義建構。這一學習過程就是在一定的情境（即教育科研背景）下，借助他人的幫助（即通過人際間的協作活動）實現新知識的意義建構過程。

建構主義包括情境、協作、會話和意義構建4個核心要素。在“醫信融合”創新培育中，意義構建通過網絡空間、實體空間、社交空間一體化來構建創新培育情境；在師生之間、教學與科研之間、不同課程模塊之間、多個教學部門之間，以及基礎和臨床之間開展多維度、多層面的創新培育協作；人際會話、沙龍交流、開放講座和培訓及綜合實戰訓練等活動是創新人才培育的主要會話方式；通過意義生成和意義交流最終完成創新培育的意義構建，即知識意義的重塑構建，也即用已學知識解釋自然界和社會生活中的現象，或與生活經驗建立聯系，從而將其內化到學生自己的意義世界中，有助于在學生個體或目標群體中實現深度的知識融合與創新。

其中，生成意義要求新醫科教學聯系真實的問題背景，即聯系學生的經驗和生活，實現其生成意義構建［14］。在該過程中，學生在教師的引導和幫助下，自覺地把新知識的意義通過同化或內化納入到自己的知識結構中，進而補充或發展自己的知識結構，這是學生主動建構的過程。交流意義則是指教師和學生及學生之間對某一知識的意義有著不同的經驗體驗和理解，通過多種層面的會話和協作，相互補充完善自己的意義世界，從而完善自己的知識結構。交流要在平等的對話中激起思想的碰撞，從而豐富已有的意義世界。交流意義的建構可以作為生成意義建構的有益補充。要提高醫學創新教育效果，就要使學習過程有意義，調動已有經驗構建新的體驗，促進學生意義世界的發展和豐富，夯實醫學生融合創新培育的重要基礎。

3.2 構建跨學科課程體系

山西醫科大學注重“知識體系貫通，專業貫通，本研貫通”，構建通識教育、專業教育、學位教育等多層次分類別的跨學科課程體系，將信息課程作為重要模塊納入醫學教育。首先，通過打造“醫信融合”課程群實現知識體系的貫通，包括《醫學人工智能導論》為代表的通識課程群、《Python 醫學數據挖掘》為代表的方法課程群、《藥物基因組學與臨床評價》為代表的應用課程群。其次，按專業特點分2 類、4 層次對課程進行設置并覆蓋到全校17 個醫學專業，實施專業貫通。最后，以臨床醫學專業（“5+3”一體化）為試點，逐步拓展至其他臨床醫學專業，貫通本科和研究生教學，實現“本研貫通”。

3.3 推行“四課堂”融通的教學體系

注重“教學評一體，理實研融通”，理論課堂、實驗課堂、實踐課堂、自主學習課堂這“四課堂”互相融通，互為支撐，形成多層次復合型教學體系，實現教學評一體，理實研融通，從而全面提升醫學生的轉化學習能力和臨床精準決策能力。

3.3.1 理論教學

以基于問題的學習（problem-based learning，PBL）、基于案例的學習（case study based learning，CBL）為主要學習方式，推動利用“醫信交叉”理論和技術解決臨床問題的教學，落實“醫學問題前移”，提升學生分析和解決問題的能力。該教學環節的評價方式為過程性評價（占40%）+終結性評價（占60%）。

3.3.2 創新訓練

以學習沙龍、跨學科項目學習、創新創業訓練等多種創新學習和實踐訓練為載體，構建學生主導型創新培育機制，推行基于團隊的學習（team-based learning，TBL），提升學生轉化學習能力和創新應用能力。該教學環節的評價方式為過程性評價（占50%）+形成性評價（占50%）。

3.3.3 虛擬實踐

引導學生運用計算機技術、網絡技術和虛擬現實技術等現代信息技術手段，以虛擬仿真教學項目、模擬醫院等為載體，在實踐教學中有目的、有意識地進行雙向對象化的超越現實性的感性活動，讓學生提前感觸臨床情境，感受真實問題，感悟知識融合。該教學環節的評價方式為過程性評價。

3.3.4 臨床實踐

依托山西省“136”興醫工程建設的10 個領軍臨床?？疲ㄟ^信息技術實現以遠程醫療為代表的多場景“互聯網+”醫療，將臨床實踐的各種場景整合在同一平臺，促進醫學生整體化、系統化臨床思維的形成。該教學環節的評價方式為形成性評價。

3.4 構建立體化“醫信融合”教材體系

教材是體現教學內容和方法的知識載體和基本教學工具，是教育教學、推進立德樹人的關鍵要素。因此，山西醫科大學打通校內外教學資源和管理資源，推動教學資源開放開環，實現管理資源協同貫通，優化醫信融合教育教學環境，構建了“權威科學，線上線下，特色鮮明”的教材體系?！搬t信融合”是以醫學、信息學為基礎，以數學和人工智能為支撐的學科。通過梳理中國專業IT 社區CSDN、超星、Github、知乎等平臺上國內外相關學習資料，可以發現這些學習資料雖然都是很好的教學素材但并不適合高校教育學生直接進行體系化的學習。因此，構建適當的教材體系是保障“醫信融合”教育的基礎。由于“醫信融合”具有多學科交叉融合特點，而目前國內外尚未出現適合“醫信融合”的理想教材體系，為了保障“醫信融合”創新培育過程的質量，我們構建了體系較為完整的立體化“醫信融合”教材體系。

教材體系包括教材庫、教學資源庫和實踐案例庫3 部分。

教材庫包括紙質教材庫和電子教材庫。紙質教材庫包括主講教材、實習教材和輔助教材。在主講教材中，信息學理論教材以國家規劃教材為主，工具方法類教材以選用高水平適用性教材為主，學科前沿以譯著、自編教材為主，體現課程核心內容，注重基本概念、基本方法、基本原理等方面的權威性和科學性。電子教材庫是在紙質教材內容體系的基礎上，將“醫信融合”課程的內容進行細化組合，并以文本、圖片、視頻等各種多媒體形式進行展現，主要包括電子教案、微視頻、特色案例庫和試題庫、專題庫等教學資源。依托E-聯盟教學平臺，打破傳統線下知識傳播的時空局限，充分利用信息技術手段，融合各種教學資源，將MOOC 等多類型多媒體教學資源整合形成“醫信融合”教學資源庫。與此同時，依托“表觀精準治療預測平臺”“多源數據融合藥物重定位平臺”等研究項目，形成了“肺癌治療新方案”“免疫調節新機制”“阿爾茲海默治療新藥物”等35 個“醫信融合”案例，并在此基礎上構建了“醫信融合”創新培育教學的實踐案例庫。

3.5 構建聯動式管理體系

緊密結合頂層設計、校內協同和內外聯動，強化“頂層主導、內外協同、生態培育”，將“信息賦能醫學”理念貫通創新培育全過程，健全師生協同機制，推動“醫信融合”教育改革順利實施。通過“貫通課程、融通課堂、匯通資源、暢通聯動”4 項教學改革措施，串聯“理論教育、課外培訓、實踐教學、綜合應用”4 個教育環節，實現培養目標。

強化頂層主導。成立了以校領導為雙組長的“醫信融合”教育工作領導小組。

強化內外協同。建立了以教務處和管理學院為雙引擎、多部門協同的管理體系，健全師生協同應用機制，推進“醫信融合”教育改革順利實施。吸納了15 所直屬附屬三甲醫院為醫學數據科學研究院理事單位，覆蓋全省，開展“醫信融合”實踐教學；與“醫渡云”（北京）技術有限公司、曙光信息產業股份有限公司等企業深度合作，為學生提供了企業實踐平臺、應用案例支持和技術研發指導；與美國哈佛醫學院、韓國延世大學、比利時魯汶大學、美國梅奧醫學中心、美國得克薩斯大學奧斯汀分校人工智能健康實驗室等多家海外高校、科研院所、科技服務機構建立了產學研合作關系。

進行生態培育。通過線上打造“五育”智慧云平臺，通過“E 教學聯盟”“山醫青年”“樂跑”“心理測評”“山醫數字美育”等平臺的建設將信息技術融入學生學習成長的各環節。在線下建設了52 個信息共享空間，通過科研合作、開放實驗室、學術沙龍、社團活動等方式營造“醫信融合”氛圍，在線上線下、課內課外將科研、教學、學生活動融為一體，培育“醫信融合”認知生態。

通過上述3 個維度相互作用、相互支撐，山西醫科大學全面構建了“醫信融合”背景下的聯動式管理體系，從而形成了順應新科技革命發展趨勢的醫學創新人才培養新生態。

4 山西醫科大學“醫信融合”創新培育實踐

2012 年，山西醫科大學依托“地方醫學院校卓越醫師培養模式的探索與研究”“醫學信息管理專業教學改革”兩項省級教改項目開始探索“醫信融合”教育，面向臨床醫學專業，以“掌握信息技術、轉化學習能力、優化臨床決策”為培養目標，構建了“醫信融合”人才培養體系，推動醫學與信息學的交叉融合、轉化創新，打通醫學從“實驗室”到“手術臺”的通路橋梁，實施4 年后培養效果顯著。

4.1 “醫信融合”復合型醫學人才培育生態已形成

在2017 年教育部臨床醫學專業認證工作中，山西醫科大學以有效期7 年的優異成績通過了臨床醫學專業認證。至此，學校辦學定位和目標更加明確，其人才培養理念得到升華，以“兆泰班”為試點的臨床醫學教育教學改革持續深化，人才培養質量穩步提高。此外，2016 年學校開始依托教育部“數據中國‘百校工程’產教融合”項目開展“生信沙龍”學習交流活動，以項目為載體開展基于臨床問題的生物信息學問題討論和技能分享。與此同時，2017 年學校設立了“醫加恩（1+N）”學習坊，采用基于項目研究的學習模式組織學生進行跨專業合作，增強學生的團隊合作和創新創業能力，截至2021 年12 月31 日，先后共有學生9 000 人次加入學習坊學習交流。建設醫學數據科學研究院、健康大數據眾創空間等52 個信息共享空間，年服務師生約9 萬人次，已形成了多元化、多樣化、人性化的“醫信融合”認知培育生態。

4.2 學生創新實踐能力顯著提升

經過多年浸潤和培育后，學生利用信息解決醫學問題的能力逐年提升。從2015 年開始，學校的各級各類“醫信融合”比賽漸成氣候，且質量水平越來越高，學生成績越來越好。學校學生自2008年開始一直參與“挑戰杯”比賽，2017 年取得了1 項特等獎、3 項金獎、6 項銀獎和15 項銅獎的優異成績。2020 年，學校學生在國家級比賽中取得了好成績。從2019 年開始，學校每年報名“互聯網+”比賽的學生均在3 500 名以上，而之前每年僅有300～500 名學生報告，學生的參與熱情空前高漲，說明在解決醫學問題方面，學生的思維得到了拓展，利用信息解決醫學問題的意識越來越強烈。2017-2021 年，學校學生在各類學科競賽、綜合評比中共獲得了32 項國家級獎勵、200 多項省級獎勵。2019-2021 年，學校學生還連續3 年獲得了“互聯網+”大賽主賽道國家級金獎，是全國唯一獲此成績的醫學院校（表1）；9 名學生獲得了“中國青年五四獎章”“中國大學生年度人物”“全國優秀共青團員”“中國大學生自強之星”等稱號?？梢?，“醫信融合”教育提升了學生的開放式學科融合意識、創新性信息學科思維、專業化信息分析能力，并使學生初步形成信息化臨床問題路徑。同時，學生的基礎理論理解能力、基礎知識掌握能力、基礎技能應用能力、醫學實踐創新能力和綜合分析研判能力明顯提升。

表1 山西醫科大學“互聯網+”大賽主賽道獲獎情況

4.3 探索構建“醫信融合”人才培養新范式

“醫信融合”理念是將信息學的知識方程式有機融入建構主義框架，使經典教育理論與信息認知理論有機結合。“醫信融合”理念強調教育過程中的知識傳授，更注重學習情境塑造、協作平臺構建和會話模式優化，促成學生高效建構新的認知空間。與傳統醫學與信息學課程的簡單疊加相比，“醫信融合”理念的提出和實踐更能體現學科融合的本質，更有利于幫助學生形成“醫信融合”認知體系，是繼醫學與統計學結合之后的又一次學科深度融合。

4.4 “醫信融合”理念被廣泛認可并得到應用

2019 年，山西醫科大學在“醫信融合”教材體系基礎上，牽頭成立了“山西省高校精品共享課程聯盟”（即“晉課聯盟”），共有 34 所省內高等本科院校成為該聯盟的理事單位。該聯盟承擔的第一個課題任務就是《山西省高校在線開放課程建用學管系列制度建設》。該任務重點關注信息技術在優質課程資源建設中的應用，旨在加快建設高水平本科教育、推動山西省高校優質教學資源的一體化建設。該聯盟的團隊成員在全省各地宣講，并與首都醫科大學、中國醫科大學等多所兄弟院校進行交流，“醫信融合”理念被廣泛認可并得到應用。目前該理念已經融入有關單位的發展理念。

5 結語

國務院辦公廳2020 年發布的《關于加快醫學教育創新發展的指導意見》明確提出，要推進“醫學+X”多學科背景的復合型創新人才培養，要求以體現“大健康”理念和新科技革命的內涵促進學科交叉融合，強化醫學生培養，培養知識扎實、本領過硬、方法科學的人民健康守護者。本文立足新科技革命背景，探討“醫信融合”創新培育體系的基本思路，并以山西醫科大學為例，在建構主義理論框架下構建和實踐新醫科創新培育體系，目的是通過培育醫學創新人才培養新生態，在臨床醫生崗位勝任力培養的基礎上提高醫學生的新科技能力和融合創新能力，從而使所培養的醫學生能夠運用新的思維、新的視角、新的方法精準地解決現代醫學復雜問題。