ChatGPT在骨科教學中的應用探索

［摘 要］ 近年來，隨著人工智能技術的快速發(fā)展，自然語言處理模型ChatGPT取得了顯著的進展。ChatGPT的出現(xiàn)對社會的各領域產(chǎn)生深遠影響，也為醫(yī)學的教育教學開辟了新的方向。將對傳統(tǒng)骨科教學中存在的問題進行深入剖析，詳細介紹ChatGPT的功能特點和優(yōu)勢，著重探討ChatGPT在骨科教學中的潛在應用，并對ChatGPT應用的局限性進行總結。旨在廣泛深入地探索ChatGPT技術在骨科教育教學領域中的應用潛力，為未來骨科教學模式的改革和創(chuàng)新提供新的思路。

［關鍵詞］ ChatGPT；骨科；教學

［基金項目］ 2024年度北京中醫(yī)藥大學教育科學研究課題項目“人工智能ChatGPT技術在中醫(yī)骨傷科教學中的應用研究”（XJY24064）；2020年度國家自然科學基金面上項目“基于AMPK/mTOR信號通路對自噬的調(diào)控作用探討丹參酮IIA促進脊髓損傷后神經(jīng)功能恢復的機制”（82074452）

［作者簡介］ 賈治偉（1983—），男，天津人，博士，北京中醫(yī)藥大學東直門醫(yī)院骨傷科副主任醫(yī)師，博士生導師，主要從事脊柱疾病研究；趙錫艷（1985—），女，山東臨沂人，博士，中國中醫(yī)科學院廣安門醫(yī)院內(nèi)分泌科副主任醫(yī)師，主要從事醫(yī)學教育和糖尿病研究；李 威（1978—），男，北京人，博士，解放軍總醫(yī)院第四醫(yī)學中心骨科醫(yī)學部運動醫(yī)學科副主任醫(yī)師（通信作者），副教授，主要從事肩關節(jié)疾病研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）43-0113-04 ［收稿日期］ 2024-01-27

ChatGPT（chat generative pre-trained transformer），即聊天生成預訓練轉(zhuǎn)換器，是OpenAI研發(fā)的一款聊天機器人模型，于2022年11月30日首次亮相［1］。作為一種強大的自然語言處理工具，ChatGPT通過加強學習的方式從人類反饋中不斷進化，具備了深刻理解和處理人類自然語言的能力，尤其在內(nèi)容生成方面表現(xiàn)出色，可以根據(jù)用戶的回應和偏好進行個性化回應，具備上下文理解的能力，提供更準確的答案，且支持多輪對話，能幫助用戶完成各種任務［2］。ChatGPT已經(jīng)廣泛滲透到政治、經(jīng)濟、文化等不同領域，對這些領域產(chǎn)生了深遠的影響。除了互動對話外，ChatGPT可用于文章撰寫、編輯、作業(yè)完成等多種任務，因此，在教育領域有著廣泛的潛在應用［3］。

骨科是一個高度專業(yè)化和技術密集型的領域，具備獨特且復雜的特點。骨科領域不斷涌現(xiàn)的新理論和新技術使得骨科教學日益復雜。然而，像ChatGPT這樣的人工智能工具的出現(xiàn)，推動醫(yī)學教育進入了新的境界。但是，值得注意的是，在骨科領域，ChatGPT的應用仍然相對有限。在此背景下，探索ChatGPT在骨科教學中的應用，不僅具有前瞻性，而且對提升教學效果和學生學習體驗具有潛在的重大意義。本研究旨在對傳統(tǒng)骨科教學中存在的問題進行深入總結，詳細介紹ChatGPT的功能特點和優(yōu)勢，著重探討ChatGPT在骨科教學中的潛在應用，并對ChatGPT應用的局限性進行分析，以期為未來改革骨科教育模式提供有益的參考。

一、傳統(tǒng)骨科教學存在的問題

傳統(tǒng)的骨科教學模式雖然經(jīng)過多年發(fā)展和完善，但仍存在一些問題和挑戰(zhàn)。這些問題可能會影響教育的效果和效率，以及學生的學習體驗。具體存在如下問題：（1）教學方法創(chuàng)新不足。傳統(tǒng)的骨科教學往往依賴于課堂講授和教材學習，這種方式可能過于刻板，難以培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力和批判性思維。（2）教師資源有限。由一線醫(yī)生兼任教學雖然可以向?qū)W生提供豐富的臨床經(jīng)驗，但他們可能由于繁重的臨床和科研工作，缺乏足夠的時間和精力來準備并優(yōu)化教學內(nèi)容。（3）學生參與度低。傳統(tǒng)的課堂教學往往是以教師為中心的講授方式，這種單向的信息傳遞方式可能不足以激發(fā)學生的興趣和積極性，學生參與度不高，影響學習效果。（4）個性化教學缺失。每名學生的學習風格和速度都不相同，但傳統(tǒng)課堂教學很難對此進行個性化適應與調(diào)整。（5）理論與實踐相脫節(jié)。骨科教學通常側重理論知識的傳授，但可能在將這些理論應用到實際臨床情況中會存在脫節(jié)的情況。（6）知識體系更新和維護的挑戰(zhàn)。骨科是一個快速發(fā)展的領域，新的研究、技術和治療方法不斷涌現(xiàn)。然而，在傳統(tǒng)的骨科教學中，及時更新課堂教學內(nèi)容以反映新的骨科醫(yī)學發(fā)展是一大挑戰(zhàn)。（7）評估方式的局限性。傳統(tǒng)的考試和評估方法可能無法全面評估學生在骨科領域的理論知識、臨床技能及決策能力。

二、ChatGPT的主要功能

ChatGPT基于其強大的功能，已經(jīng)在各領域表現(xiàn)出巨大的應用潛力。ChatGPT主要具有以下功能：（1）文本創(chuàng)作和生成：能夠創(chuàng)作并生成文章、業(yè)務報告、新聞稿、故事、詩歌、劇本等各種文本。（2）文本編輯和校對：能夠?qū)σ延形谋咎峁┚庉?，以及語法、拼寫、風格的修改和建議，提高文本質(zhì)量。（3）知識查詢和解釋：能夠提供一般性的知識信息，解釋概念、術語和事實等。（4）學習教育和輔導：能夠提供學習和教育方面的幫助，比如解釋復雜的概念、提供學習策略、輔助語言學習等。（5）生活建議和指南：能夠提供生活技巧、健康建議、旅行提示等實用信息。（6）編程和技術支持：能夠提供編程指導、代碼示例及技術問題的解答。（7）提供娛樂和休閑：可以創(chuàng)作或參與文字游戲、解謎、講笑話，甚至進行簡單的對話休閑或情感支持。（8）輔助工具使用：利用輔助工具執(zhí)行編程代碼、生成圖像、獲取網(wǎng)絡信息等特定功能［4-6］。

三、ChatGPT在骨科教學中的應用探索

ChatGPT的設計初衷是模擬人類的對話方式，以提供信息、解答疑問或進行教學。在醫(yī)學教育，尤其是骨科教學中，ChatGPT可以被創(chuàng)造性地應用于多個方面。

（一）協(xié)助教師教學

1.優(yōu)化教學內(nèi)容。（1）定制化教學設計：根據(jù)不同的教學目標，ChatGPT可以幫助教師定制教學設計和內(nèi)容，如制作橈骨遠端骨折、腰椎間盤突出癥等特定主題的講義、案例研究、互動問答等。（2）個性化教學內(nèi)容提供：根據(jù)學生的知識水平和學習進度，ChatGPT可以提供個性化的教學內(nèi)容，幫助教師指導學生在自己的學習節(jié)奏中掌握骨科的基礎知識和高級知識。（3）新信息整合：ChatGPT可以幫助教師獲取和整合新的骨科研究成果及臨床指南，確保教學內(nèi)容保持更新。例如，提供腰椎管狹窄癥的新指南，將其主要內(nèi)容添加至授課內(nèi)容中。（4）教學資源拓展：ChatGPT可以整合骨科研究和案例分析，幫助教師及時更新教學內(nèi)容，保證信息的時效性和準確性。

2.豐富教學形式。（1）創(chuàng)建互動式教學素材：ChatGPT可以幫助教師制作互動式教學材料，例如通過對股骨頸骨折等疾病的在線測驗、模擬互動問答等，使教學過程更加生動有趣。（2）角色扮演互動：在教學中利用ChatGPT進行角色扮演，例如設計和模擬踝關節(jié)扭傷等疾病的醫(yī)患對話，增強學生的溝通技能和臨床推理能力。（3）虛擬病例學習：ChatGPT可以模擬頸椎病、骨盆骨折等不同病例，提供一個虛擬的互動平臺，讓學生通過分析和討論深入理解這些疾病及治療方法。（4）多媒體教材：ChatGPT可以生成各種形式的教材，包括文字、圖像和視頻，如模擬不同損傷機制導致不同類型股骨干骨折的過程，以豐富教學內(nèi)容，使學生更容易理解和記憶相關知識。

（二）輔導學生學習

1.實時互動的學習模式。（1）即時答疑：學生可以隨時向ChatGPT提出問題，無論是關于腱鞘炎等疾病的具體癥狀、治療方法，還是關于膝關節(jié)置換等手術技巧和術后護理的問題，ChatGPT都能提供及時、準確的回答。（2）案例分析：ChatGPT可以提供不同案例，并引導學生分析每種情況下的治療方案，加強理論知識與實際應用的結合。（3）決策樹構建：學生在做出診斷后，ChatGPT可以引導他們構建治療決策樹，考慮不同治療選項的利弊，從而培養(yǎng)決策技能。（4）角色扮演：在虛擬環(huán)境中，學生可以扮演醫(yī)生的角色，而ChatGPT模擬患者或其他醫(yī)療專業(yè)人員，通過這種互動增強學生的溝通能力和團隊協(xié)作技能。（5）資源推薦：根據(jù)學生的學習進度和興趣，ChatGPT可以推薦相應的學習資源，如半月板損傷等疾病的相關研究論文、教學視頻、在線課程等，以促進學生深入學習。

2.個體化的學習輔導。（1）有針對性的解答：ChatGPT根據(jù)每名學生的具體疑問，提供有針對性的解答，幫助他們解決個別難題。（2）定制化學習路徑：ChatGPT可以根據(jù)每名學生的學習需求和水平，制定個性化的學習路徑，并提供適合他們的學習資源和建議。（3）有針對性的練習和作業(yè)：ChatGPT可以根據(jù)學生的學習進度和需求，生成有針對性的練習題和作業(yè)。這些練習可以根據(jù)學生的能力水平逐漸增加難度。（4）有指向性的復習計劃：ChatGPT可以幫助學生創(chuàng)建有指向性的復習計劃，尤其對于骨腫瘤等復雜疾病，可以建議學生何時復習、哪些內(nèi)容須重點關注，以鞏固其知識。（5）跨時段學習：ChatGPT的在線性質(zhì)可使學生隨時隨地進行學習，有助于滿足學生不同時段的學習需求。

（三）改進教學評估

1.教師教學效果的評估。（1）教學效果分析：ChatGPT可以幫助教師收集和分析教學效果數(shù)據(jù)，測量學生的知識增長、技能提高和學習成果，以評估其教學方法的有效性。（2）教學策略評價：ChatGPT可以基于數(shù)據(jù)分析和反饋，評價具體的教學策略，找到教學策略的優(yōu)勢和不足，并為教師提供建議，如調(diào)整脊髓損傷等疾病的教學方法、使用不同的教材或增加互動元素等。（3）學生互動分析：ChatGPT可以分析學生與教師互動的方式和頻率，包括教師回答學生問題的速度、準確性，以及在線教學平臺的可用性等。這些數(shù)據(jù)可以用來評估教師對學生提出的問題和需求的響應能力。（4）學生滿意度調(diào)查：ChatGPT可以幫助設計并分發(fā)學生滿意度調(diào)查問卷。通過分析學生的反饋，教師可以了解學生對教學內(nèi)容、教學方法和教師表現(xiàn)的看法，從而改進教學質(zhì)量。（5）監(jiān)督和自我評估：ChatGPT可以用于幫助教師監(jiān)督自己的教學表現(xiàn)。教師可以與ChatGPT互動，提出問題，從中獲得反饋和建議，以便不斷提升教學能力。

2.學生學習效果的評估。（1）智能評估：利用ChatGPT的智能評估功能。教師可以為學生提供定制的骨科綜合知識及各章節(jié)內(nèi)容的測驗和練習，以評估他們的理解和技能水平，及時發(fā)現(xiàn)問題并加以解決。（2）持續(xù)實時反饋：ChatGPT可以記錄學生的學習進展并提供持續(xù)反饋。教師可以利用這些反饋來評估學生的學習情況，并根據(jù)需要進行調(diào)整。（3）學習數(shù)據(jù)分析：ChatGPT可以跟蹤學生的學習進度和表現(xiàn)數(shù)據(jù)，包括測驗成績、練習完成情況和參與度等。這些數(shù)據(jù)可以用來評估學生的學習效果，確定他們的知識水平和技能提高情況。（4）問題解答回顧：ChatGPT可以記錄學生提出的問題和與之相關的回答。通過分析這些歷史數(shù)據(jù)，可以了解學生的學習興趣和困難領域，從而改進教學內(nèi)容和方法。（5）學習成果展示：學生可以使用ChatGPT來展示他們的學習成果，如創(chuàng)建腰椎滑脫癥等疾病的病例報告、后路腰椎椎間融合術的手術方案或解剖圖等，以用來評估他們對骨科知識的應用能力和創(chuàng)造性思維。

四、ChatGPT應用的局限性

雖然ChatGPT作為人工智能工具在骨科教學中具有顯著的應用潛力，但也存在一些局限性和不足之處：（1）信息準確性和可靠性的問題。盡管ChatGPT在信息提供方面相對可靠，但仍存在發(fā)布誤導性或不準確信息的風險。（2）知識更新的局限性。ChatGPT屬于人工智能模型，通常是基于一定時期內(nèi)的數(shù)據(jù)進行訓練的，這意味著它們在處理新的醫(yī)學發(fā)現(xiàn)和研究時可能不夠準確或完全缺乏相關信息。（3）人機交互的限制。人工智能目前還無法完全模擬人類醫(yī)生與患者或?qū)W生之間的復雜互動。（4）對ChatGPT技術的依賴程度。過分依賴ChatGPT這種人工智能工具，可能導致學生在關鍵思維和獨立解決問題能力方面培養(yǎng)不足［6-8］。

結語

ChatGPT為骨科教學改革帶來了新的思路和方法，有著良好的應用前景，是提高教學質(zhì)量的得力助手。然而，ChatGPT也面臨一些有待解決的問題。因此，在骨科教學中，教師可以把ChatGPT作為一種輔助教學工具。同時，教師應該積極引導學生理解ChatGPT的運用原理及局限性，以便于學生正確使用ChatGPT。相信在未來，可以通過進一步優(yōu)化ChatGPT在骨科教學中的應用，探索出更多具有創(chuàng)新性的教育模式，推動骨科教學的不斷創(chuàng)新與發(fā)展。

參考文獻

［1］馬武仁，弓孟春，戴輝，等.以ChatGPT為代表的大語言模型在臨床醫(yī)學中的應用綜述［J］.醫(yī)學信息學雜志，2023，44（7）：9-17.

［2］孫旭，趙越.機遇與挑戰(zhàn)：ChatGPT在高中地理教學中的實踐應用［J］.地理教學，2023（14）：50-53+64.

［3］羅生全，譚愛麗.ChatGPT應用背景下教育發(fā)展的邏輯轉(zhuǎn)換及實踐路徑［J］.重慶理工大學學報（社會科學），2023，（37）5：7-15.

［4］包昊罡，王軼晰.ChatGPT背景下的基礎教育數(shù)字資源建設［J］.中國基礎教育，2023（5）：39-42.

［5］王樹義，張慶薇.ChatGPT給科研工作者帶來的機遇與挑戰(zhàn)［J］.圖書館論壇，2023，43（3）：109-118.

［6］陳飛，董界，曾文彬.ChatGPT在世界一流大學藥學專業(yè)研究生教育教學改革中的應用探索研究［J］.科教文匯，2023（20）：111-115.

［7］王鈺銘.探析人工智能聊天軟件興起對中學歷史教學的影響：以ChatGPT為例［J］.互聯(lián)網(wǎng)周刊，2023（14）：23-25.

［8］王斌，田士來，王小成，等.以ChatGPT為代表的人工智能技術在醫(yī)學教育中的機遇與挑戰(zhàn)［J］.醫(yī)學教育研究與實踐，2023，31（4）：402-405.

Exploration of the Application of ChatGPT in Orthopedic Teaching

JIA Zhi-wei1， ZHAO Xi-yan2， LI Wei3

（1. Department of Orthopedics， Dongzhimen Hospital， Beijing University of Chinese Medicine， Beijing

101121， China; 2. Department of Endocrinology， Guang’anmen Hospital， China Academy of Chinese

Medical Sciences， Beijing 100053， China; 3. Department of Sports Medicine， Fourth Medical Center of

PLA General Hospital， Beijing 100048， China）

Abstract： In recent years， with the rapid development of artificial intelligence technology， the natural language processing model ChatGPT has also made significant progress. The emergence of ChatGPT has had a profound impact on various fields of society， and has also opened up new directions for medical education and teaching. This article will deeply analyze the problems existing in traditional orthopedic teaching， provide a detailed introduction to the functional characteristics and advantages of ChatGPT， focus on exploring the potential applications of ChatGPT in orthopedic teaching， and summarize the limitations of ChatGPT application. The purpose of this article is to extensively and deeply explore the application potential of ChatGPT technology in the field of orthopedic education， and provide new ideas for the reform and innovation of future orthopedic teaching models.

Key words： ChatGPT; orthopedics; teaching