新質生產力視角下人工智能技術在醫學卓越本科生培養中的應用

［摘 要］ 發展新質生產力對新時代的勞動者提出了更高的要求。為了培養博學、勤奮、具有良好的團隊協作精神和溝通能力、具備創新思維和創新能力以及終身學習意識和能力的符合新時代要求的勞動者，項目組近年來依托科研項目，開展了結合人工智能技術的卓越本科生培養模式改革。實踐證明，在改革中大量使用人工智能技術，大大縮短了學生獲得理論知識和實驗技能的時間，幫助學生更快地進入培養獨立思考、科技創新能力和團隊協作精神的階段。

［關鍵詞］新質生產力；人工智能技術；教學改革；科研思維；團隊協作

［中圖分類號］G645 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）23-0145-04

2023年9 月，習近平總書記在黑龍江考察并發表重要講話，提出“整合科技創新資源，引領發展戰略性新興產業和未來產業，加快形成新質生產力” [1]。" 2024年1月，習近平總書記在中共中央政治局第十一次集體學習時強調，要加快發展新質生產力，扎實推進高質量發展。習近平總書記在會議中進一步闡述了新質生產力的科學內涵——新質生產力是創新起主導作用，擺脫傳統經濟增長方式、生產力發展路徑，具有高科技、高效能、高質量特征，符合新發展理念的先進生產力質態[2]。

在發展新質生產力這一全新視角之下，如何培養具有積極性、創造力、創新思維的高素質卓越生物醫學專業人才，是全體醫學院校教師共同的挑戰，也是歷史性的機遇。新質生產力的發展離不開一大批卓越的勞動者，這些勞動者不僅需要具備扎實的專業知識和技能，還需要具備創新意識、學習能力和團隊協作精神。在傳統的大學教育體系中，更多地強調共同進步，卻在一定程度上忽視了卓越本科生的培養。卓越本科生的培養是一個綜合性的過程，既要注重實踐技能和科研能力的培養，也要重視理論知識的學習和個人品質的提升。項目組近年來依托科研項目，開展了結合人工智能技術的卓越本科生培養模式改革，取得了良好的效果。

一、新質生產力視角下卓越本科生培養模式改革的基本內容

（一）新質生產力與醫學本科生科研能力培養的雙向賦能

在醫療領域，新質生產力主要體現在生物技術、大數據、人工智能等技術的運用上。這些技術的發展不僅改變了醫療服務提供的方式，也為醫學教育和科研帶來了新的挑戰與機遇。隨著時代的發展，醫療領域需要對相關大數據進行分析，因此醫學本科生掌握使用人工智能大語言模型、人工智能數據預測與分析、人工智能編程以及神經網絡訓練等技能具有十分重要的意義。同時，培養醫學本科生的科研能力，不僅有助于他們個人的成長，也對新質生產力的發展具有積極作用——通過參與科研項目，學生可以將理論知識應用于解決實際問題，從而推動醫療技術的進步。

（二）實現新質生產力與醫學本科生科研能力培養雙向賦能的整體策略和措施

為了在高校更好地實現新質生產力與醫學本科生科研能力培養的雙向賦能，可以采取以下策略和措施：更新教學內容和方法，強化實踐教學和科研訓練；建立科研平臺，鼓勵學生參與科研項目，通過科研項目將理論與實踐相結合；加強與醫療機構、科研機構、企業等合作；鼓勵學生參與國際學術交流。

二、卓越本科生培養模式改革的基本特點

近年來，項目組在海南醫科大學（以下簡稱我校）篩選優秀的本科生參加“卓越本科生培養”改革項目。卓越本科生培養模式改革具有以下特點：依托科研項目，實施本科生導師負責制，采用本科生與研究生混合培養的模式；結合人工智能技術，采用基礎性實驗、開放性實驗和虛擬仿真實驗相結合的模式開展教學；科研課堂——文獻閱讀、綜述撰寫、文獻匯報以及科研組會的應用等。

（一）依托科研項目，實施本科生導師負責制，采用本科生與研究生混合培養的模式

1.依托科研項目

目前醫學本科生的培養，尤其是臨床本科生的培養還是以基礎理論、基礎知識和基本技能的培養為核心目標；相對而言，對能力素質的培養，尤其是探索性精神、科研能力、創新能力的培養重視不夠，培養體系不夠完善[3]。

近年來，項目組積極推進卓越本科生科研能力培養工作，鼓勵學生申報并參加各級大學生創新創業項目。同時，以承擔科研項目的導師（博士研究生導師和碩士研究生導師）的科研課題為依托，讓學生加入導師的課題組，進行科研訓練[4-5]。

2.實施本科生導師負責制

近年來，全國各高校紛紛實行了本科生導師制，其具體內涵根據各高校的實際情況有所差異，可分為全程式、半程式、精英式、專項式和階梯式等[6-7]。受客觀條件限制，以及指導教師精力及個體差異等因素影響，本科生導師負責制常常為“一對多”模式，即一名導師指導多名學生。

我校“卓越本科生培養”計劃中的本科生導師全部為研究生導師，導師必須申報有省部級及以上的科研項目。同時，擇優選擇本科生導師，以保證“卓越本科生培養”計劃的順利推進。

3.采用本科生與研究生混合培養的模式

較少高校將本科生與研究生進行混合培養，主要是學生層次不同，混合培養存在諸多困難。湖南農業大學曾在討論課中將研究生和本科生進行搭配，開展了混合層次學生研討課程的教學實踐 [8]。我校“卓越本科生培養”計劃以科研項目為抓手，以課題組為基本單位，形成博士研究生、碩士研究生、本科生的研究梯隊。這種培養模式有助于本科生掌握扎實的專業知識和技能，并形成良好的創新意識、學習能力和團隊協作精神。

（二）結合人工智能技術，采用基礎性實驗、開放性實驗和虛擬仿真實驗相結合的模式開展教學

1.人工智能技術的應用

ChatGPT是由OPEN AI公司開發的人工智能聊天機器人程序，自2022年推出以來，就掀起了一場人工智能革命。從日常生活到工業生產，從醫療保健到金融服務，人工智能正影響我們的生活。在醫療領域，人工智能輔助診斷系統已經被廣泛應用于分析大量的醫療影像數據，輔助醫生識別病變，提高診斷的準確性和效率[9]。在教育領域，人工智能技術可以根據學生的學習能力和興趣定制個性化的學習計劃和教學內容，提高教學效率，滿足不同學生的學習需求[10]。

為了更好更快地培養學生，項目組在“卓越本科生培養”項目中積極采用大量的人工智能技術作為學習支撐，主要集中在使用人工智能大語言模型、人工智能虛擬仿真和人工智能數據預測與分析等方面，具體如表1和表2所示。

這些人工智能技術通過多種方式顯著提高了學生的學習效率，具體體現在以下幾個方面：可以根據學生的學習能力、興趣和進度，定制個性化的學習路徑；可以實時監測學生的學習狀況，提供即時反饋和指導；能夠根據學生的學習表現自動調整教學內容的難度和深度，這種動態調整確保學生始終處于適宜的學習挑戰之中，使其既不會因內容過于簡單而失去學習興趣，也不會因內容太難而感到挫敗；可以讓學生在模擬環境中進行實驗，這種沉浸式的學習體驗有助于學生更好地理解抽象的概念和復雜實驗的過程。

為了避免學生過度使用人工智能技術，項目組在后續的文獻匯報以及科研組會中，會對學生進行全面考核。

2.基礎性實驗、開放性實驗和虛擬仿真實驗相結合

在教育實踐中，將基礎性實驗、開放性實驗和虛擬仿真實驗相結合，可以形成一種多元化的實驗教學模式，這種模式不僅有助于學生更全面地理解科學原理，而且能夠培養他們的創新能力和實踐技能。

基礎性實驗通常是指那些標準化、規范化的實驗課程，它們為學生提供了系統學習和掌握基本科學理論與實驗技能的機會。開放性實驗則給予學生更大的自由度，讓他們在教師的指導下自行選擇研究題目、設計實驗方案。這種類型的實驗鼓勵學生發揮創造力，探索未知的領域，解決實際問題。開放性實驗有助于培養學生的獨立思考能力和問題解決能力，同時也鍛煉了他們的團隊協作精神。虛擬仿真實驗是利用計算機模擬軟件進行的實驗，它可以模擬現實世界中的各種物理、化學、生物等現象。通過虛擬仿真實驗，學生可以在沒有實際風險的情況下，觀察和分析復雜的科學過程。虛擬仿真實驗還可以作為基礎性實驗和開放性實驗的補充，幫助學生在理論學習和實際操作之間建立聯系。

項目組在“卓越本科生培養”計劃中積極采用基于人工智能技術的虛擬仿真實驗平臺，如免費的中小學實驗平臺（NOBOOK虛擬實驗室），同時結合我校已經建設和正在建設的虛擬仿真實驗——β-地中海貧血的篩查與診斷、CRISPR-Cas9 基因敲除實驗、RNA干擾實驗等開展教學。

（三）科研課堂——文獻閱讀、綜述撰寫、文獻匯報以及科研組會的應用

近年來，為了培養卓越本科生，很多高校推出了科研課堂。其具體內涵并不完全相同，但基本包含強化基礎知識學習、加強實踐操作、開展科研訓練、建立激勵機制等一系列內容。比如，北京航空航天大學制訂了“科研導師、實驗室開放日、微課題”三位一體的“科研課堂”計劃 [11]。我校“卓越本科生培養”項目中的科研課堂是依托課題組和科研團隊展開的。

1.文獻閱讀、綜述撰寫的應用

文獻閱讀和綜述撰寫在學術研究中扮演著至關重要的角色，文獻閱讀是研究者獲取最新學術成果和理論進展的主要途徑。為了更好更快地培養學生，項目組在“卓越本科生培養”項目中將人工智能技術作為學習支撐，大大提高了學生的學習效率。

2.文獻匯報和科研組會的應用

文獻匯報是研究人員及時了解最新學術成果和理論進展的重要方式。“卓越本科生培養”項目要求每一名本科生定期進行獨立的文獻匯報，內容為導師選定的相關領域中最新的研究論文，導師一般選擇SCI期刊中國科學院分區1區期刊論文。

科研組會是研究團隊內部定期召開的會議，旨在對每個成員的研究進展進行監督和討論。在組會上，學生可以分享自己的研究成果，其他成員可以提供反饋和建議，幫助匯報者改進研究設計和方法。“卓越本科生培養”項目要求每一名本科生定期進行獨立的科研成果匯報。

在學術研究和高等教育中，文獻匯報和科研組會是兩種重要的學術活動，通過組織文獻匯報以及科研組會，能夠更好地促進學生理論水平、實驗技能以及科研思維的提升。

三、結語

新質生產力的發展對新時代的勞動者提出了新的、更高的要求。近年來，項目組依托科研項目，開展了結合人工智能技術的卓越本科生培養模式的改革，有效解決了“如何培養一名卓越本科生”這一問題。尤其是人工智能技術的廣泛使用，大大縮短了學生獲得理論知識和實驗技能的時間，使之更快地進入培養獨立思考能力、科技創新能力和團隊協作精神的階段，取得了良好的成效，同時也推進了符合新時代要求的卓越本科生培養模式的改革和創新。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 習近平在黑龍江考察時強調牢牢把握在國家發展大局中的戰略定位奮力開創黑龍江高質量發展新局面[N].人民日報，2023-09-09（1）.

[2］ 中華人民共和國中央人民政府.習近平在中共中央政治局第十一次集體學習時強調：加快發展新質生產力扎實推進高質量發展[EB/OL].（2024-02-01）[2024-06-11].https：//www.gov.cn/yaowen/liebiao/202402/content_6929446.htm.

[3］ 王燕，張茉，杜琰.臨床醫學生科研創新能力需求的調查研究[J].基礎醫學教育，2022，24（2）：135-139.

[4］ 劉雪華，梁芳，張靜，等.依托科研項目醫學本科生科研能力的培養[J].中國病案，2021，22（1）：83-86.

[5］ 李小麗.依托科研項目培養基礎醫學本科生科研能力的教學與實踐[J].中國繼續醫學教育，2024，16（5）：158-162.

[6］ 林偉毅.對大學生導師制的探討[J].教育探索，2014（10）：68-69.

[7］ 孫憲萍，韋麗君，李奇涵.本科生導師制開展現狀的調查分析及對策[J].長春工業大學學報（高等教育版），2014，35（2）：100-102.

[8］ 周南，鐘美娥，武芳芳，等.“混合層次學生研討課程的實踐與總結[J].化工時刊，2018，32（9）：42-44.

[9］ 何煉圖，湯慶，湯佳馨，等.人工智能+醫學影像教育新模式的作用與構想[J].中國繼續醫學教育，2018，10（20）：31-33.

[10］ 萬莉，貢麗英，吳清，等.人工智能在高等教育中的應用前景[J].中國醫學教育技術，2018，32（6）：607-610.

[11］ 杜鋒，吳江浩.本科生“科研課堂”課程初創與實踐：以“撲翼飛行器撲翼結構優化”微課題為例[J].科教導刊，2023（6）：10-12.

［責任編輯：蘇祎穎］