虛擬現實及人工智能對傳統醫學教育的挑戰與變革

徐炎，韓姍姍，王龍，郭慶寅，丁櫻

（1.河南中醫藥大學；2.河南中醫藥大學第一附屬醫院，河南鄭州 450000）

全球人工智能技術持續發展并迎來巨大變革。2022年11月30日發布的ChatGPT已經通過圖靈測試，了解并熟知人類所有已知公共知識（包括醫學）[1]，且已在科學及自然語言處理領域取得了一定成就。其可以通過陪伴性的情境與個性化的交流方式，提供針對性、即時性的信息與問題解決方案的優勢，似乎也預示著其可以在學習設計、教學實施、評價與改進三類教學場景中具體應用。已有證據表明，ChatGPT可直接補充既往網絡資源教學“缺乏有效的互動方法和技術”“缺乏對學生個性化問題的探討與指導”“難以調動學生的主觀能動性”的遺憾，將ChatGPT直接應用于教學實踐必將是對醫學教育的突破性進展[2]。另外，虛擬現實（VR）技術早在1950年就有了雛形，其更新產品——增強現實（AR）及混合現實（MR）技術更是可以使視野中的全息影像或者各類對應信息均與現實世界進行混合。在這個層面，微軟的HOLOLENS設備具有良好的表現。其已經在制造業、工程與施工、醫療保健、教育行業進行了應用，最高可提高制造業90%效率，降低工程施工行業14%成本，縮短30%病房輪候時間，提升50%學生的學習成績，但HOLOLENS目前僅在商用場景進行了應用[3]。具有突破性進展的是近期蘋果發布的Vision Pro設備，直接使混合現實設備進入了普及階段。其可以通過手勢、眼球運動及語音的方式進行交互，不僅僅在工業、教育、娛樂方面具有廣泛的應用前景，甚至在醫療康復、運動健康、知識學習方面也有巨大的潛力[4]。

隨著信息與通信技術的發展，“互聯網+教育”的概念正逐步成為教育改革發展的熱門話題。國務院和教育部相繼印發了《國家教育事業發展“十三五”規劃的通知》《教育信息化2.0行動計劃》等文件，指出了新時代教育事業要利用互聯網、大數據、人工智能和虛擬現實等新興技術，依托各類智能設備及網絡，探索未來教育教學新模式[5]。

基于以上，我們有理由推測，基于人工智能及混合現實技術的新型教育模式正逐步成型，傳統的教育思維、教育形式、教育模式甚至交互方式均受到巨大挑戰。傳統教育，特別是依賴于臨床實踐醫學教育在未來該如何發展，仍值得深思。本文基于目前已知信息，直面可預見未來中醫學教育模式的挑戰，嘗試提出變革的應對手段，以順應時代發展，為醫學教育工作者的生存與發展提供應對策略。

一、現代醫學教育及醫療運營模式仍存在矛盾

現代醫學的發展依托于生物科學的發展，注重社會心理因素對人類健康的影響，形成了以“生物—心理—社會醫學模式”為核心的現代生物醫學模式。此模式不僅注重對患者疾病本身的關注，而且對患者的心理活動和精神衛生進行干預，既重視疾病的治療又重視疾病的預防[6]。醫療機構也不斷向全面指導監督健康全領域的方向發展。而醫學教育方式則相對落后，醫學生在大一到大三基本采用填鴨式教育，大四階段實習對臨床接觸也不深，大五一年臨床實習往往伴隨著考研和找工作，欠缺醫學素養的培訓，碩、博教育也伴隨著規培和科研壓力，醫學生專注于專科臨床技能磨煉的經歷仍不多。臨床實踐中病房教學模式在很大程度上可以對醫學生的臨床醫學知識進行鞏固和實踐，但是由于臨床經驗不足，學生不可避免地會出現處置不到位、不及時的非主觀情況發生，書本知識向臨床技能轉換過程中的醫學生往往也無法評估患者心理關懷需求[7]。

因此，要解決醫療教育形式與實踐體系銜接的矛盾，還需要更多的科學智慧和創新性的解決方案。

二、科技引領醫療教育的變革

ChatGPT-4已經可以理解圖片內容，具備網頁代碼生成和創設能力，加之固有的自然語言加工和處理的能力。在可見的未來，ChatGPT已經具備勝任網絡教學資源提供者和調節者的功能。教師通過使用ChatGPT或類似的模型，可以創建虛擬患者或情景，與學生進行交互，并評估醫學生的臨床推理、溝通和決策能力。這種自動化評估可以提供及時反饋，并幫助學生了解自己的強項和改進的方向。通過不同疾病更換虛擬場景，醫學生可以直接參與、主持虛擬化搶救患者過程。ChatGPT也可作為虛擬患者的一部分，模擬與學生的對話和交互，直接克服了教師無法觀察學生、學生在線學習的孤獨感、交互應答欠缺實時性等問題，使虛擬網絡教學環境具有了沉浸式體驗，學生與教師、學生與學生、學生與ChatGPT、ChatGPT與教師立體式且實時互動，學生在任何空間均可感受到線下課堂教學的氛圍與交互。這大大縮短了醫學生培訓時間，提高了醫學教育的效率。另外，ChatGPT產品完全可以模擬紙質產品，MR設備又可直接虛擬化成混合現實書，讓學習者像使用紙質書一樣記錄筆記和標記書簽，體驗感不輸實質產品。并且其具有可復制、可移動的優勢，更加便利于學習者課后反思、回溯難點與重點，ChatGPT產品也可在回溯過程再次進行答疑和解惑。

此外，教育評價過程也面臨重大變革。混合現實設備可實時收集物理或虛擬教學場景中的數據進行分析，并提供實時教學評價。這種實時評價避免了以往人工打分可能存在的誤差，并能夠更精確地評估學習質量，有利于推動過程性評價和增值評價的發展。結合總結性評價，其可以對學習者的學習掌握情況、學習能力、思維情況、智力發展等進行多維立體分析，從而幫助學習者從細微之處找到不足和差異，實現個體的個性化、全面化發展。

三、未來教學的發展

基于已有證據，在ChatGPT和混合現實設備持續發展的基礎上，未來醫學教學模式可能更加高效化、實踐化。其可能會根據每個學生的學習特點[8]，針對性地提供學習方案，以虛擬實踐指導醫學生成長，并且不斷修正成長路線，高效解決醫療教育形式與實踐體系銜接的矛盾。其主要特點如下。

（一）醫學生個性化學習體驗

ChatGPT可以通過對話和互動，根據學生的學習需求和能力水平提供定制化的學習支持和反饋。根據學生的回答和表現，其可以提供詳細的解釋、示例和提示，幫助學生全面理解和掌握醫學知識。這有助于學生根據自己的學習進度和需求進行學習，提高學習效果。

（二）醫學生沉浸式虛擬實踐

通過混合現實技術，學生可以進入逼真的虛擬醫學場景，模擬實際醫療環境和情境，進行手術模擬、病例分析、急救訓練等實踐活動，而無需真實患者的參與。混合現實設備能夠提供觸覺反饋、視覺效果和聲音模擬，增加學生的沉浸感和真實感，使學生可通過實踐和模擬，不斷練習和提升在臨床環境中所需的技能和判斷能力。

（三）醫學生協同學習和團隊合作

學生可以在虛擬醫學場景中與其他學生一起進行案例討論、團隊合作和角色扮演。學生之間可以交流意見、分享知識、合作解決問題、共同制定治療方案、模擬緊急情況下的協作。通過沉浸性的實時互動和反饋，學生能夠更加真實地體驗團隊合作的挑戰和動態，從而提高在醫療團隊中的合作能力。

（四）教師實時數據分析和反饋

臨床教師通過分析學生的操作時間、決策路徑、成功率等，使用系統生成即時的反饋和評估報告，指導學生改進他們的技能和決策。同時，教師也可以直接訪問學生的數據，了解他們的學習進展和表現，直接提供個性化的指導和支持。

四、醫學教育工作者或可成為時代先驅者

隨著科學技術的迅速發展，未來教學模式的變革潮流無法改變，傳統臨床醫生和教師是此巨大潮流的先驅者。作為社會普遍認可的高知分子，醫學教育工作者的終身學習特性毫無疑問已經具備了弄潮兒的必要特性，其接受新鮮事物的包容性更大，且思想先進[9]。但仍需要注意以下幾點應對策略。

（一）接受變革并持續學習

新型的教學模式帶來了新的技術和教學方法。醫學教育工作者應保持開放心態，切勿一味保守傳統教學“教與學”的模式，應理解并接受新型AI與混合現實共存的新型教育形式，及時更新自己知識庫，接受時代的改變，做好適應性變革準備，堅持持續學習和進步，善于應用新型方法和手段輔助教學與思考。

（二）適應新的角色和責任

新型教學模式可能會改變醫學教育工作者的角色和責任。醫學教育工作者需要適應成為學生的指導者和促進者，而不僅僅是傳授基本知識。基本知識已經被包括AI與混合現實共存設備直接傳授，醫學教育工作者不需要重復工作[10]。當然，要作為新型的指導者和醫學教育的促進者，這就對醫學教育工作者提出了更高的要求。僅僅掌握基礎知識已經不足以應對新角色和責任，盡快提升自己、掌握更多更全的專業知識才是未來醫學教育工作者在當前最應該解決的問題[11]。

（三）與技術合作并相互學習

ChatGPT和MR設備是教學過程中的伙伴和工具。醫學教育工作者應該了解ChatGPT和MR設備的優勢和功能，并學習如何與這些技術進行互動和合作，在大規模教學應用前應先掌握相應的使用方法，以便在應用時提升教學效果。

（四）設計新型教學活動和案例

新型教學模式注重學生的參與和互動，醫學教育工作者應創造更多的與學生互動和溝通的機會。新型教學活動及案例應具有三維場景化，可操作，可理解。醫學教育工作者應更多地去推敲細節，在此過程中也應與軟件開發人員積極進行溝通，學習更多跨學科知識以應對可能存在的挑戰。

（五）持續評估和改進

新型教學模式還需要更多的探索和實踐，在此過程必然有大量數據與反饋。醫學教育工作者可以利用這些信息進行持續評估和改進，了解學生需求，更新自身知識和教學案例，調整教學策略和內容，以進一步提高教學效果。

五、總結與展望

OpenAI公司研發的ChatGPT已經成功發布并不斷升級，在世界范圍內得到了高度贊譽。互聯網、工業制造、IT、醫療、教育等領域都已接受和應用ChatGPT類人工智能，期待這種技術能夠帶來更多便利，并持續促進提高生產力。目前來看，ChatGPT類人工智能與MR設備確實能在某種程度上提高生產力，帶來驚喜的效率。這也意味著教育模式正在迎來全面數字化轉型的新時期，只是主角似乎正轉向ChatGPT和MR設備相關的人工智能。但是必須提醒的是，人類才是教育的根本所在。無論人工智能及虛擬現實設備，它們都是為醫學教育工作者的“教”和“學”服務。醫學教育工作者必須盡快更新知識、掌握新技術的使用、進行多學科的合作，緊跟時代步伐。只有這樣，醫學教育工作才能極大減少教育時間和培訓成本，并且提升醫療質量。總之，本文闡述了虛擬現實及人工智能對傳統醫學教育的挑戰與變革，并且提出醫學教育工作者應直面人工智能的時代潮流，盡快提升專業素質和多學科合作能力，為未來的變革做好充分準備。