“智慧健康”教學信息平臺研究

王志華，馬晟，楊愛榮，袁響林，宋靜（通信作者)

1.華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院，湖北 武漢 430030；2.青海大學附屬醫院，青海 西寧 810012

0 引言

教育部提出的“四新”建設對高等教育改革形成了重大影響，尤其是強調培養與現代科學技術和社會發展需求相同步的創新型人才[1]。智慧健康是新一代信息技術進步和醫學發展衍生而來的新興交叉學科[2]，其融合了醫學與一系列前沿信息技術如虛擬現實、機器學習、3D打印、云平臺等技術[3]。智慧健康相關人才需要具備醫、理、工等多個學科門類的專業知識，而傳統的教育教學模式用以幫助學生構建新穎、復雜、龐大的專業知識體系時，難以在廣度和深度都達到智慧健康學科的培養要求。近年來，各類教學信息平臺在增加知識的直觀性和趣味性，提高教育教學活動的內容質量和確保穩定性等方面發揮了重要作用。構建“智慧健康”教學信息平臺為提升該學科的教育教學活動質量、融合創新教學方式提供了重要思路。

1 智慧健康教學的發展

智慧健康的定義至今還未在學界形成共識，但是其內涵在過往研究中已達成較為一致的闡述。與傳統醫療服務不同，智慧健康是應用大數據、互聯網、人工智能、云計算、物聯網等新一代信息技術為人們提供智能化的醫療保健服務，優化醫療保健資源配置，最終實現滿足人們的健康管理需求和提升健康管理質量的目標[4-5]。互聯網+醫療、移動健康、智慧醫療[6]、智慧醫院[7]等概念都可以劃分到智慧健康的學科范疇內。

我國于2017年和2021年先后發布的兩版《智慧健康養老產業發展行動計劃》誕生了國內對智慧健康養老及相關技術、產業等概念的具體定義。關于智慧養老的系統結構、價值、功能和標準的研究逐步展開[8]，一些高職院校隨之將智慧養老技術的教學內容引入到其相關專業的學科建設中，旨在培養智慧養老服務所需專業人才，促進智慧養老產業和產品的發展[9-10]。隨著智慧健康醫療管理在國內熱度的不斷攀升，一些高等院校如北京大學、清華大學等，成立了專門的醫療管理研究中心，把智慧健康作為重點研究主題之一，通過設立智慧健康學科，嘗試探索培養智慧健康領域專業人才[11]。

2 構建“智慧健康”教學信息平臺的必要性

智慧健康涵蓋了智能診斷、智能治療、智能預防等多個方面，加強智慧健康學科建設需要醫學、計算機科學、管理學等專業背景的師資力量。然而，傳統的線下教學活動方式和擅長單一學科教育的師資難以承擔培養新型的、具備復合專業知識人才的重任。同時，保障后疫情時代教學活動的正常進行、維持教學質量的穩定也是當前教育教學的重要任務。因此，新時代的智慧健康學科教育亟須一個全新的教育教學媒介——“智慧健康”教學信息平臺。相比于傳統的教學方式，“智慧健康”教學信息平臺將帶來多維改善。

（1）增強授課的靈活性。類似中國大學MOOC（慕課），“智慧健康”教學信息平臺使得授課地點不再局限于教室。線上與線下相結合，室內與室外相結合，未來可開展全國乃至全球的實時直播或錄播的公開課，保障后疫情時代教育教學活動的穩定性，增加教師授課和學生聽課媒介的靈活性。

（2）增強多學科分散知識的緊密性。通過思維導圖、知識庫等方式，“智慧健康”教學信息平臺的建立一定程度上會緩解傳統醫學、計算機科學、管理學、統計學等教材分散且與前沿科技脫節的問題。學生通過自主查詢和獲取線上教學資源，解決跨學科疑問，及時查漏補缺，使得單一的專業知識與跨學科知識、前沿科技結合更加緊密。

（3）促進學生自主學習。自主學習是高等教育教學活動的必備學習方式，尤其是在需要獲取大量跨學科知識的學科教育中。“智慧健康”教學信息平臺通過數據庫的“增、刪、改、查”操作，有序管理授課教師上傳的各類教學資源，提升學生們獲取不同學科知識的準確性和便捷性，以此促進學生的學習方式由被動學習逐步轉變為自主學習。此外，線上教學信息平臺通過設計師生交互和學習小組交互板塊，學生們能及時提出學習過程中產生的問題并獲得反饋，充分調動其主觀能動性，增加其主動學習的動力[12]。

（4）促進教學多樣化。通過功能的設計與完善，線上教學信息平臺更容易實現多樣的數字化課外拓展任務，促進傳統教學形式創新發展。同時，更容易上傳、存儲和展示多學科教學資源，提升教育教學活動內容的多樣性，增加學生內化學科知識的可能。

（5）提高教學質量。教師使用“智慧健康”教學信息平臺的統計分析功能，能及時、動態地獲得學生線上課堂參與度、作業和考核結果、學生互動提問內容等重要課堂數據。學生課堂信息快速反饋到教師端，以便教師對教學方式、教學重點進行針對性調整，從而掌握和提升學科的教學質量。

3 “智慧健康”教學信息平臺的構建與實踐

3.1 平臺構建思路

本研究借鑒信息系統成功模型之一的D&M模型（De Lone &Lean Model）構建“智慧健康”教學信息平臺。D&M模型由信息質量、系統質量、服務質量、使用意愿、用戶滿意、凈收益六個維度構成[13]，通過研究維度本身以及維度間的關系來評估信息系統。本研究以用戶為中心，采用信息質量、服務質量、系統質量三個維度指導“智慧健康”教學信息平臺的構建過程。

信息質量維度主要強調平臺在信息獲取、存儲、傳遞和利用等信息管理過程中的質量。對“智慧健康”教學信息平臺而言，來自教師的信息主要有在線課堂信息、課程資源信息和互動信息，來自學生的信息主要有課程考核信息和互動信息。其中，課程相關信息的易理解性、完整性和多樣性是教師授課質量和學生聽課質量的重要保障；互動相關信息的時效性、趣味性和交互性是提升在線教學平臺用戶滿意度和使用意愿的驅動因素。因此，易理解性、完整性、多樣性、時效性、趣味性和交互性，是構建“智慧健康”教學信息平臺時在信息質量維度的關鍵考量。

服務質量維度主要表現為用戶在使用“智慧健康”教學信息平臺時，對系統設計、功能實現和服務體驗等層面的用戶感知，是用戶滿意度的主要考量維度。“智慧健康”教學信息平臺作為線上和線下相結合的教學工具，主要用戶群體是教師和學生，而用戶對平臺的期望也相對單一，即完成教學任務或學習知識。平臺構建目的是服務教學，而如何促進教師和學生更好地使用平臺，是服務質量維度需要解決的問題。所以，在構建“智慧健康”教學信息平臺時，在服務質量維度應重點考慮服務態度、技術易用性和個性化服務。

系統質量維度主要針對系統本身的性能和操作進行評估。對于“智慧健康”教學信息平臺而言，系統的功能設計是否滿足教師和學生的教學需要、系統的操作穩定是否保障線上課堂的順利進行、系統的隱私安全是否維護師生各個人隱私等問題，均是系統質量維度的關注重點。因此，在構建“智慧健康”教學信息平臺時，在系統質量維度應重點考慮功能性、安全性和操作性。

綜合擬構建的“智慧健康”教學信息平臺在信息質量、服務質量和系統質量這三個維度的特點，本研究認為“智慧健康”教學信息平臺總體上可分為理論教學平臺和實踐教學平臺兩部分。理論教學平臺主要包括大學老師講解的醫、理、工基礎理論課程，且在課程中大幅增加人工智能模塊所占的比例；同時，平臺還應擁有完整的線上健康教育云資源，AI智能導師線上隨時為學生或者教師答疑解惑，這些措施能夠充分調動醫學生自主學習的積極性，使得學生可以隨時隨地自學智慧健康前沿知識，提升平臺的信息質量和服務質量。

實踐教學平臺以醫院病房和實驗室為基礎，通過虛擬現實（virtual reality，VR）和混合現實（mixed reality,MR）模擬手術操作和實驗操作場景，讓學生也能切身體會智慧養老、智慧醫療和智慧醫院等智慧健康手段。此外，運用最新計算機技術優化虛擬標準化病人，學生可以在虛擬標準化病人上進行問診、體格檢查，對其做出初步診療計劃。系統也可實時對學生的操作進行分析糾正、指導示范，顯著提高學生的操作能力，也提升了平臺的服務質量和系統質量。

3.2 功能模塊設計

“智慧健康”教學信息平臺的用戶群體主要分為教師和學生兩類。本研究針對不同群體對平臺的實際使用進行了需求分析和功能模塊設計。

（1）教師群體需求分析。教師群體的主要需求集中在五個層面：第一，網絡課程管理需求，即教師可以使用自己的移動設備錄制和上傳與課程計劃相關的視頻集或動態圖集，以及線上同步直播的方式進行實時的課堂講解。第二，作業和試卷點評需求，即線上查看學生作業和試卷并批注保存，或者將作業和試卷下載至本地進行的批改再上傳至平臺，教師能使用移動設備實現課程內容考核與及時反饋。第三，師生互動需求，師生互動功能應體現在直播和錄播課堂以及課后答疑解惑的環節，增加學生和老師溝通的機會和渠道，以幫助教師掌握教學重難點和學生對知識的領悟情況。第四，教學資源管理需求，即教師主要通過上傳教學視頻、圖集、文檔等資源到平臺，分享給學生相應課程必需或補充了解的學習資源；此外，刪除、修改或保存教學資源也是保障教師進行教學資源管理的重要功能。第五，學生管理需求，即實現教師查閱、統計和增減相應課程學員，以維持教育教學活動的正常秩序、輔助制定教學大綱和教學進度等。

（2）學生群體需求分析。學生群體的主要需求集中在五個層面：第一，在線課堂需求，即學生能隨時隨地使用移動設備在線觀看錄播和直播課堂等課程資源。第二，線上考試和作業需求，即學生能在線上完成老師布置的課程考核任務，以及修改、查閱、下載任務完成和教師反饋情況。第三，學習社群討論需求，即同一課程進度內共同學習的學生可以在線上相互交流，答疑解惑，學習打卡，分享學習資料，旨在通過學生之間的交互增加知識獲得感和主動學習管理能力。第四，課外拓展需求，即學生除了完成課程相關進度和任務之外，增加課外拓展活動，鞏固課內知識，增加所學知識的趣味性。第五，學習資源獲取需求，即學生能使用移動設備隨時隨地下載教師授權的學習資源，以及在互動板塊上師生或學生之間相互分享的學習資源。

為實現教師和學生群體的功能需求，“智慧健康”教學信息平臺設計了六個功能模塊，如下圖1所示。第一，網絡課堂功能，用以保障師生能正常開展和參與最基本的教育教學活動，技術易用性、操作性、交互性是該功能的設計重點。第二，課業資源功能，用以保障教育教學活動所用文件、視頻、圖集等資源的有序管理和高效利用，功能性、安全性、時效性和多樣性是該功能的設計重點。第三，用戶交互功能，用以保障師生之間、學生之間必要的溝通和反饋，時效性、服務態度和交互性是該功能的設計重點。第四，分析統計功能，用以支持師生和平臺維護者的數據統計和分析工作，易理解性、個性化服務和安全性是該功能的設計重點。第五，用戶管理功能，用以保障平臺用戶信息的管理，安全性和完整性是該功能的設計重點。第六，系統管理功能，管理平臺用戶權限、數據庫等，用以保障教學信息平臺的正常運行和數據安全，功能性、多樣性和安全性是該功能的設計重點。

圖1 “智慧健康”教學信息平臺功能模塊設計

3.3 信息平臺架構

“智慧健康”教學信息平臺架構可分為數據層、支持層、服務層、管理層共四個層級，如下圖2所示。

圖2 “智慧健康”教學信息平臺架構設計圖

數據層主要實現平臺基礎數據的獲取、存儲和傳遞。其中，學生信息和教師信息以用戶主索引的方式存放平臺用戶信息；課程庫主要存放智慧健康教育教學相關的課程信息，比如課表、課程大綱、授課教師、上課學生、課程進度等；教學資源庫則是為了滿足“智慧健康”教學信息平臺教學多樣性這一需求，將與智慧健康相關的音頻、視頻、書籍等資料安全存放，以供教師和學生自主檢索獲取。數據層是信息質量的主要保障，且影響到服務質量和系統質量的提升。

支持層整合各類基礎的公共組件，包括工作流引擎、消息引擎、搜索引擎、規則引擎等。同時，支持層向上提供統一的開發框架、服務接口以及套件，提供簡化的分布式開發、測試和部署環境，使得“智慧健康”教學信息平臺各類功能的運行環境在平臺中良好支持，協助平臺后續的功能完善與豐富，加快應用服務的開發速度和效率。因此，支持層是服務質量和系統質量的主要保障。

服務層確保教師和學生便捷地在“智慧健康”教學信息平臺中完成相應教學教育活動，是服務質量的主要保障。網絡課堂服務主要提供線上教學場所，實現在線課堂功能；互動交流服務實現了師生互動和學習社群討論功能；課程資源服務和資源共享服務是對智慧健康相關課程資源的檢索與獲取過程；課程考核服務實現了線上考試/作業、作業/試卷點評功能；拓展應用服務則加強了線上教學的靈活性，促進理論與實踐的融合。

管理層從學校和學科管理者的角度出發，一方面對“智慧健康”教學信息平臺的教師、學生進行統籌管理，利用平臺的統計分析功能對教師教學質量進行科學考核，對學生學習狀態進行動態監測，進而保障教學質量的穩步提升；另一方面對智慧健康教學資源不斷優化布局，豐富和完善醫學、管理學、計算機科學等學科資源，為教學工作提供保障。此外，管理層是信息質量和系統質量的主要保障。

3.4 實踐應用

為了驗證“智慧健康”教學信息平臺的科學性和可行性，本研究以華中科技大學同濟醫學院為試點，選取部分本科生小范圍建立“智慧健康”教學信息平臺。在理論學習層面，由醫學、管理學和計算機科學相關專業教授共同講解臨床醫學、公共衛生、管理信息系統、人工智能、物聯網等相關知識；在教學形式層面，采取線上及線下兩種方式，將部分教學內容放入云端，提倡學生自主學習；在動手實踐層面，鼓勵學生來到醫科、工科實驗室近距離了解學科相關前沿內容。

通過本次實踐應用，可以明顯感受到學生對“智慧健康”有著極大的興趣，使用教學信息平臺能明顯提高了學生的學習積極性和主動性。但是由于現實條件所限，虛擬現實技術等沒有能應用到此次實踐中。

4 討論

“智慧健康”教學信息平臺應“因地制宜”滿足全國各地區不同程度的智慧健康教育需求。我國地緣廣大，各地經濟發展、醫學教學水平極不均衡，全國范圍內統一標準開展智慧健康教育具有較大的挑戰。通過構建“智慧健康”教學信息平臺，因地制宜，協同發展，資源共享。根據城市的地理位置、經濟發展水平等綜合因素，構建各具特色、探索性、創新性的教學信息平臺，實現智慧健康教育的傳播與普及。

“智慧健康”教學信息平臺應“因校制宜”實現不同深度的智慧健康教育內容。智慧健康教育的發展需考慮到各個院校的綜合實力，對于醫學類雙一流院校，應重視發展“智慧健康”教學團隊，有意向地培養知識和技能掌握全面的“智慧健康”人才。對于大部分非雙一流院校，受限于經濟條件或基礎教學水平，不適合全面深入開展“智慧健康”教學工作，應該有重點地開展部分相關課程，為日后構建成熟的“智慧健康”教學信息平臺作鋪墊。

“智慧健康”教學信息平臺應“因時制宜”分階段滿足人才培養的需求。從院校角度，不同院校應根據信息平臺提供的功能，逐步適應線上教學方式，通過“網絡課堂”“分析統計”等服務，提升智慧健康教育教學質量。從全國角度，構建“智慧健康”教學信息平臺應首先在重點地區重點院校試驗性開展，以點帶面，樹立典范，接著在其他地區陸續推廣，結合醫、理、工技術解決實際醫學和健康問題，實現成果轉化，進而推動全國醫學教育協同發展。

綜上所述，新一輪的科技革命浪潮將對我國醫學高等教育產生革命性影響，傳統醫學教育融入新興信息技術將成為醫學教育發展的潮流趨勢，智慧健康已然成為重要發展方向。構建“智慧健康”教學信息平臺能夠引導青年醫學生用融合的思維看待醫學發展，利用前沿科技解決實際醫學問題，共同推動智慧健康的發展。