医学教育技术的发展现状与走向

　　摘    要：　经历了早期教育技术、视听媒体技术到信息化教育技术的发展,现代教育技术被广泛应用在医学教育实践中,课堂教学呈现“教学环境智慧化、教学模式多样化和教学资源集成化”的特征;实践教学体现为基础医学实验教学设备信息化和临床技能训练平台与临床思维训练系统的开发与应用;教学评价上强化以“评价反馈、持续改进”为目标的信息化多维评价体系;教学管理上构建基于循证导向,集教学相关数据收集、分析、评价和反馈制度为一体的信息化管理体系。未来大数据、云计算、人工智能将赋予医学教育技术新的内涵,医学模拟教育的普及、教学资源库与云平台建设、智慧医学将成为发展趋势。

　　关键词：　医学教育技术; 发展历程; 现状; 趋势;

　　Abstract：　Through development from traditional media to audio-visual media technology, and then to informationalized education technology, modern education technology has been widely applied into medical education practice, and classroom teaching has represented features of "intelligent teaching environment, diversified teaching mode and integrated teaching resources". The application of informational basic medical experimental teaching equipment and clinical skill and thinking training system has turned up in the field of practice teaching. The goal of teaching evaluation is to establish an information multi-dimensional evaluation system characterized by "evaluation feedback and continuous improvement". Based on evidence-based guidance, information education management system integrates teaching related data collection, analysis, evaluation and feedback system. In the future, big data, cloud computing and artificial intelligence will give new content to medical education technology, while the popularization of medical simulative education, construction of teaching resource database and cloud platform as well as intelligent medicine will become the developing trend.

　　Keyword：　Medical education technology; Developing history; Current situation; Trend;

　　媒体技术和信息技术的进步推动教育技术不断发展,教育技术手段的进步也在推动教育模式的变革,有些革命性技术手段的引入甚至催生了全新的教育理念。医学教育与教育技术密切关联:一方面与医学的学科性质有关,如大量的形态学内容,人体系统的复杂性,以及互动式运作模式使医学教育的负荷较重、对资源依赖性较强;另一方面,医学快速发展和多学科交叉,让医学教育的时间和空间维度十分宽广,这些都决定了教育技术在医学教育中的重要作用。

　　教育技术亦称现代化教育手段,指在教育中应用的现代科学技术,主要是指信息传播与交互的相关技术。目前,国际上比较认可的是美国教育传播与技术协会(AECT,1994年)关于教育技术的定义:教育技术是关于学习资源和学习过程的设计、开发、利用、管理和评价的理论和实践[1]。我国在20 世纪90年代以前,称“电化教育”。20世纪末,随着现代科学技术的发展,尤其是计算机技术、网络技术和现代媒体技术的发展与应用,扩大了教育活动范围,提高了效率与质量,教育技术一词才被广泛的接受和使用。

　　现代教育技术的发展,给教育带来了革命性变化:首先是教育媒介的改变—由“纸媒”变为了“e媒”,知识的记录、储存和传播的规模与速度发生了翻天覆地的变化;传播模式的改变,由“广播”模式发展为交换模式,并进一步向个体化智能模式发展;表达模式的改变,由传统的“符号式”(语言、文字、线图)向感官体验式(视、听、触,多感官通路)模式发展。而这些信息技术的进步,催生了“医学模拟教育”“翻转课堂”“虚拟仿真实验”以及“数字化教育资源”等多种新型教育形态,这些对于实现以学生为中心的教育理念,促进师生交流、强化形成性评价等方面都起到了关键性作用。教育技术正从教育改革边缘移向中心,教育技术在教育系统中的地位和作用呈现出前所未有的重要。

　　1 、医学教育技术的发展历程

　　历次教育革命,都源于媒体的变更。医学教育技术发展大致分为四个阶段[2]:第一阶段(上世纪70年代中期以前),医学教育实施以实物、模型、标本、挂图等传统媒体技术为主;第二阶段(20世纪70年代中期—90年代),普遍出现幻灯、录像、广播、电视、计算机等音像技术、视听媒体和电化教育;第三阶段(20世纪90年代以来),幻灯、投影、CD、VCD、微格教学系统、计算机多媒体等技术媒体得到重视和发展,教育技术学科得到发展;第四阶段(新世纪以来至今),投影设备、网络平台、移动终端、虚拟现实(VR、AR、MR)等技术发展,促进了体验式学习、形成性评价、模拟医学教育和混合式教学等发展,电子计算机、多媒体技术、网络技术、虚拟现实和人工智能技术让教育技术成为教育现代化的主题[3]。
 

　　2 、医学教育技术的发展现状

　　2.1 、课堂教学技术应用

　　2.1.1、 教学环境智慧化

　　现代信息技术与教学基础设施的结合,不断改变着教学环境。教室形态先后出现了多媒体投影、互动屏幕、沉浸式课堂、智慧教室等。多媒体可以呈现文字、图片、动画、音频、视频,也可以直接运行模拟仿真的程序;互动屏幕,允许教师在讲课的时候,像使用黑板一样进行书写、绘画和灵活地调用各种资源;沉浸式教室,通常用于远程教学,通过宽幅高亮度大屏和高保真音响,学生远程实时接收教学图像、声音,并能实时互动。智慧教室还可对教室的灯光和空调进行集中控制,墨尔本大学通过物联网技术对具有50年历史的楼宇进行改造,仅照明系统的能耗就降低了62.5%。日本广岛大学采用云计算技术,构建智能化考勤系统,实现信息共享。瑞士联邦理工学院利用互联网技术构建ETHOC系统,实现校园信息的互联互通[4]。

　　2.1.2 、教学模式多样化

　　随着互联网技术和移动终端的普及,课堂教学在信息通路上由封闭模式变为开放模式,让课堂即时互动变得方便。课堂教学模式由原来从“课上讲解—课后复习”的单一模式,拓展到线上线下混合模式,实现课堂模式翻转。师生交流模式从“面对面”拓展为跨时空模式交流,如课程中心、网络助教等模式都是打破时间和空间的限制,给学习者更多的自主权和选择权。清华大学基于慕课和雨课堂,从学科内容、教学设计、课程组织、学校管理等多方面着手推动混合式学习,取得了较好成效[5]。2015年麻省理工学院发布的研究报告指出,混合学习模式将成为未来学习的主流模式[6]。

　　2.1.3 、教学资源集成化

　　技术推动课堂教学革命,教材形态也逐渐发生变化,由原来的纸质书向数字化教材、融媒体教材发展,教材的使用方式也发生了相应的变化,由学习蓝本变成了数字资源中心,容纳了丰富的拓展资源。麻省理工学院2016年启动“整合学习项目”旨在推广数字学习,支持教师运用数字技术创新教学,开发适应全球课程的教学资源,开展对已有课程和教材的改革[7]。南京医科大学从2012年起整合网络课程、微课、慕课,以及数字教材、案例库、试题库和虚拟仿真实验教学资源等,通过与国内外大学及社会教育机构合作共建、资源共享,打造面向教学、内容丰富、动态管理、研教一体的学习平台和优质资源库。

　　2.2 、实践教学技术应用

　　2.2.1 、基础医学实验教学信息化设备

　　电脑多道仪、数码互动和数字解剖让基础医学实验教学呈现出新的形态。南京医科大学形态实验学数字仿真系统,模拟显微镜的虚拟操作、三维展示和虚拟读片,在倍率与测量上突破显微镜本身的功能,实时开放供学生自主测试;数字解剖结构采用区域参数改变的方式突出显示,配有“标本说明”“结构说明”“基本概念”和“知识拓展”等[8]。

　　2.2.2、 临床技能训练模型

　　心肺听诊、肝脾触诊、四大穿刺等传统“硅胶”模型已经常规性地用于医学生的训练与考核,对医学生临床前训练“流程”起到重要的作用;而力反馈操作训练模型对练习“手法”更受欢迎。如穿刺针穿过“组织”的抵抗感和突破感模拟,对训练具体的临床操作技能非常重要;利用虚拟现实、混合现实和增强现实等技术构建的“虚拟仿真”训练模型为医学生提供体验感、沉浸感更强的训练平台,若采用来自临床的医学图像数据,让训练更加接近临床真实,也为数字医学的发展打下基础。

　　2.2.3 、临床思维训练系统

　　通过一定数量的案例库和诊疗逻辑表达,构建仿真临床诊疗过程的训练系统。系统模拟从接诊患者到诊断、治疗、康复的整个诊疗过程,让学习者像临床场景一样,逐渐获取患者资料,不断分析、判断,排除干扰,做出正确的选择,直至完成诊疗。系统会回顾性地将整个过程予以评判,让学习者明白整个过程的成败得失,以提高诊疗水平。这个训练系统不涉及操作,因此主要用于训练临床思维能力。

　　2.3 、教学评价技术应用

　　利用现代信息技术打造以“评价反馈、持续改进”为目标的信息化多维评价体系,再造“学习—评价—反馈—改进”的闭环联动考核体系,促进学生评价从关注知识考核向关注能力和素质考核并重转变。

　　2.3.1 、自主学习考试平台

　　平台可实现自我学习、提交作业、自我测试,成绩作为平时成绩的一部分,测试结果立即反馈学生,学生可以反复测试,以达到自主学习的目的。题库引入临床教学医院的数字化资源,为医学生“早临床、多临床、反复临床”的实践模式打下坚实的基础。

　　2.3.2、 学业互评系统

　　以南京医科大学诊断学互评模式为例,系统建立了网络学习社区,通过结合专家评价的生生互评,评价每一位学生的评价能力和学习能力。通过师生、生生之间的评价和交流,计算学生的训练效果;并通过结果反馈,促进学生成长曲线的发展。该模式创造性地引入了训练可回溯机制,引导学生由被动学习转为主动学习。经系统分类后的训练操作视频,成为了学生能力成长中不可或缺的形成性记录[8]。

　　2.3.3、 机考平台

　　综合机考平台,为各课程推行主、客观题的计算机化考试新模式提供可能。利用计算机化考试题库进行在线考试,用于过程评价和期末考核。通过分析积累在考试平台中的大数据,提供多维度的教学决策数据,同时进行决策数据的发布,学生可以通过浏览课程网页得到对应于自身的教学数据反馈,帮助自己提高对知识的掌握能力。

　　2.4、 教育管理应用

　　信息化教育管理体系基于循证导向,集教学相关数据收集、分析、评价和定期反馈制度为一体,实现教学管理流程的优化和教学评价信息的持续反馈与改进,解决教学质量监控的闭环问题。

　　2.4.1、 一体化教学门户和教务管理移动终端

　　一体化教学门户整合课程中心、教务系统、智慧教室、慕课系统、评教系统和视频答疑平台,单点登录,跨系统漫游,实现教学管理平台与学校数字化校园、教师培训考核系统、教学业绩评价管理系统、教学质量同行评价系统、课堂教学网络测评系统等的无缝对接。基于移动平台的教学辅助管理系统,为全校师生提供信息服务,包括浏览信息公告、课程安排、考试安排、空闲教室和评教信息等。

　　2.4.2 、临床实践教学管理信息化平台

　　平台将实习生、临床带教教师、科室教学秘书、科主任、医院科教部门、高校管理层信息纳入系统,实现入科、请假、出科、数据录入、销假、日志审阅等流程化管理,促进校、院和实习生多方交流、数据共享,以及临床教学的统一管理和同质化质量监控。

　　2.4.3、 临床实训管理系统

　　临床实训中心管理系统,包括示范教学系统、自主教学系统、OSCE考核示范教学系统、实验室智能化管理系统等。其中,临床多站式训练系统,结合虚拟诊疗思维病例,实现无纸化评分。实训中心管理系统实行开放实验室,学生自主进行训练和模拟考核。教师可以通过系统实现排课,学生可通过系统查询课程安排。

　　3 、医学教育技术的发展趋势

　　3.1 、国家宏观政策

　　面对现代信息技术浪潮,2010年,国务院发布了《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》,明确指出,“信息技术对教育发展具有革命性影响,必须予以高度重视”,要“加快教育信息化进程”。2012年,教育部发布《教育信息化十年规划(2011—2020)》,从国家层面对教育信息化工作进行了顶层设计。随后,教育部、卫健委多次召开医教协同会议,出台系列文件均提到在深化院校医学教育改革中,推进信息技术与医学教育融合。2018年4月,教育部发布《教育信息化2.0行动计划》,提出教育信息化进入2.0阶段,实现融合应用向融合创新应用、信息技术应用能力向信息素养、教育专用资源向教育大资源三个转变。同年,国务院印发《关于促进“互联网+医疗健康”发展的意见》,要求实施“继续医学教育+适宜技术推广”行动,推进医学继续教育信息化[9]。2019年2月,《中国教育现代化2035》发布,国家从政策高度指出面向2035年,教育信息化要以智能、人本为特征,围绕教育性这一本质突出人才培养教育变革[10]。由此看来,医学教育如何在信息时代变革与创新,将成为未来医学教育改革思考与行动的方向。

　　3.2、 医学教育信息化新技术应用

　　3.2.1、 大数据教育应用

　　大数据的特点是:数据量巨大、非结构化、分布式,大量采用可视化展现。教育数据挖掘(educational data mining,EDM)和学习分析技术(learning analytics,LA)两大技术,是大数据教育应用的基础。大数据在支持适应性教学、个性化学习、基于大量数据的科学评估和精确管理等方面,具有其他技术无法替代的优势,是医学教育深化改革的目标之一[11]。美国纽约州玛利斯特学院应用大数据分析课程,通过学生在线点击阅读、网上论坛发言情况及每次完成作业时长预测学习效果;美国纽约Kne- wton公司开发的在线智能适应性学习平台,通过采用知识图谱、项目式反应理论、个性化内容推荐等方法,根据学习者学习情况进行量化和调整,提供个性化学习路径[12]。在丰富的技术环境下,借助学习分析、大数据等技术进行量化学习将成为教育大数据时代的学习方式。

　　3.2.2 、云计算教育应用

　　云计算技术,对建立依托于区域或国家的教学资源库,推动优质教育资源共建共享,助力教师培训与教研,实施基于“互动反馈系统”的精准教学等方面起着重要作用[13]。部分医学院校通过云计算和虚拟化技术,整合分散在各学院、临床医学院和附属医院的物理资源,搭建“医云”的硬件构架,同时开发专用管理软件,建立了覆盖各学院、临床医学院、附属医院和教学基地的一体的教学管理信息平台和共建共享的教育资源平台,促进了基础与临床的结合、医学教育模式的转变,以及学生的自主学习。

　　3.2.3 、人工智能教育应用

　　人工智能(AI),包括知识工程、专家系统、语音识别、视频识别、语义分析、情感计算、眼动追踪、虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等先进的智能技术。其中,虚拟现实、增强现实在模拟医学教育中更加普及,如虚拟实验中采用 3D数字化技术、多传感交互技术,以及高分辨显示的科学可视化技术,生成三维逼真的虚拟场景,使用户与场景进行实时交互,感知和操作虚拟对象[14]。虚拟现实技术在医学教育上主要应用在虚拟课堂、虚拟实验和CAI课件等方面;增强现实技术可以建立对人体系统的立体动态概念、观察内部活动、模拟手术实践等。如微软在AR眼镜随手一拨,就可以得到不同层次的人体结构,还可以单独观察某一器官的运动,增强现实技术的教育应用还面临着一些挑战和发展机遇。

　　3.3、 医学人工智能与智慧医学

　　医学人工智能的应用包括智能诊断、智能诊疗、智能影像学随访、智慧门、急诊全流程辅助诊疗系统、重症监护病房、智能医疗机器人、智能健康和慢性病管理、精准预约、精准院内就医流程引导等[15]。人工智能还能为社区医疗机构和社区医师“赋能”,从而在一定程度上解决社区医疗资源,尤其是优质医疗资源不足的问题。应用物联网、人工智能等先进技术建立国家和区域影像和病理会诊中心,对我国远程医疗、远程会诊及教学必将产生非常重要的影响。

　　教育技术对教育的影响是十分巨大的,有时甚至是革命性的。当今,我们已经进入“e媒体时代”,教育的形态,教育的理念和模式正在发生巨大的改变。近十年来,新的教育形态层出不穷,未来新技术,如虚拟现实技术、人工智能与大数据技术、微型传感技术,以及脑科学的研究成果将更深刻地影响医学教育:一方面新的教育技术手段促进了教育的发展,同时,我们也感受到新技术对传统教育理念和价值观的冲击与挑战。在新技术到来的时候,我们一方面要主动求变,让新技术为教育服务,进而创建出崭新的教育形态;另一方面,我们也要牢记教育的本源,那就是我们的教育目标。一切技术都是为实现教育目标服务的工具。

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