虚拟现实及人工智能对传统医学教育的挑战与变革

徐炎，韩姗姗，王龙，郭庆寅，丁樱

（1.河南中医药大学；2.河南中医药大学第一附属医院，河南郑州 450000）

全球人工智能技术持续发展并迎来巨大变革。2022年11月30日发布的ChatGPT已经通过图灵测试，了解并熟知人类所有已知公共知识（包括医学）[1]，且已在科学及自然语言处理领域取得了一定成就。其可以通过陪伴性的情境与个性化的交流方式，提供针对性、即时性的信息与问题解决方案的优势，似乎也预示着其可以在学习设计、教学实施、评价与改进三类教学场景中具体应用。已有证据表明，ChatGPT可直接补充既往网络资源教学“缺乏有效的互动方法和技术”“缺乏对学生个性化问题的探讨与指导”“难以调动学生的主观能动性”的遗憾，将ChatGPT直接应用于教学实践必将是对医学教育的突破性进展[2]。另外，虚拟现实（VR）技术早在1950年就有了雏形，其更新产品——增强现实（AR）及混合现实（MR）技术更是可以使视野中的全息影像或者各类对应信息均与现实世界进行混合。在这个层面，微软的HOLOLENS设备具有良好的表现。其已经在制造业、工程与施工、医疗保健、教育行业进行了应用，最高可提高制造业90%效率，降低工程施工行业14%成本，缩短30%病房轮候时间，提升50%学生的学习成绩，但HOLOLENS目前仅在商用场景进行了应用[3]。具有突破性进展的是近期苹果发布的Vision Pro设备，直接使混合现实设备进入了普及阶段。其可以通过手势、眼球运动及语音的方式进行交互，不仅仅在工业、教育、娱乐方面具有广泛的应用前景，甚至在医疗康复、运动健康、知识学习方面也有巨大的潜力[4]。

随着信息与通信技术的发展，“互联网+教育”的概念正逐步成为教育改革发展的热门话题。国务院和教育部相继印发了《国家教育事业发展“十三五”规划的通知》《教育信息化2.0行动计划》等文件，指出了新时代教育事业要利用互联网、大数据、人工智能和虚拟现实等新兴技术，依托各类智能设备及网络，探索未来教育教学新模式[5]。

基于以上，我们有理由推测，基于人工智能及混合现实技术的新型教育模式正逐步成型，传统的教育思维、教育形式、教育模式甚至交互方式均受到巨大挑战。传统教育，特别是依赖于临床实践医学教育在未来该如何发展，仍值得深思。本文基于目前已知信息，直面可预见未来中医学教育模式的挑战，尝试提出变革的应对手段，以顺应时代发展，为医学教育工作者的生存与发展提供应对策略。

一、现代医学教育及医疗运营模式仍存在矛盾

现代医学的发展依托于生物科学的发展，注重社会心理因素对人类健康的影响，形成了以“生物—心理—社会医学模式”为核心的现代生物医学模式。此模式不仅注重对患者疾病本身的关注，而且对患者的心理活动和精神卫生进行干预，既重视疾病的治疗又重视疾病的预防[6]。医疗机构也不断向全面指导监督健康全领域的方向发展。而医学教育方式则相对落后，医学生在大一到大三基本采用填鸭式教育，大四阶段实习对临床接触也不深，大五一年临床实习往往伴随着考研和找工作，欠缺医学素养的培训，硕、博教育也伴随着规培和科研压力，医学生专注于专科临床技能磨炼的经历仍不多。临床实践中病房教学模式在很大程度上可以对医学生的临床医学知识进行巩固和实践，但是由于临床经验不足，学生不可避免地会出现处置不到位、不及时的非主观情况发生，书本知识向临床技能转换过程中的医学生往往也无法评估患者心理关怀需求[7]。

因此，要解决医疗教育形式与实践体系衔接的矛盾，还需要更多的科学智慧和创新性的解决方案。

二、科技引领医疗教育的变革

ChatGPT-4已经可以理解图片内容，具备网页代码生成和创设能力，加之固有的自然语言加工和处理的能力。在可见的未来，ChatGPT已经具备胜任网络教学资源提供者和调节者的功能。教师通过使用ChatGPT或类似的模型，可以创建虚拟患者或情景，与学生进行交互，并评估医学生的临床推理、沟通和决策能力。这种自动化评估可以提供及时反馈，并帮助学生了解自己的强项和改进的方向。通过不同疾病更换虚拟场景，医学生可以直接参与、主持虚拟化抢救患者过程。ChatGPT也可作为虚拟患者的一部分，模拟与学生的对话和交互，直接克服了教师无法观察学生、学生在线学习的孤独感、交互应答欠缺实时性等问题，使虚拟网络教学环境具有了沉浸式体验，学生与教师、学生与学生、学生与ChatGPT、ChatGPT与教师立体式且实时互动，学生在任何空间均可感受到线下课堂教学的氛围与交互。这大大缩短了医学生培训时间，提高了医学教育的效率。另外，ChatGPT产品完全可以模拟纸质产品，MR设备又可直接虚拟化成混合现实书，让学习者像使用纸质书一样记录笔记和标记书签，体验感不输实质产品。并且其具有可复制、可移动的优势，更加便利于学习者课后反思、回溯难点与重点，ChatGPT产品也可在回溯过程再次进行答疑和解惑。

此外，教育评价过程也面临重大变革。混合现实设备可实时收集物理或虚拟教学场景中的数据进行分析，并提供实时教学评价。这种实时评价避免了以往人工打分可能存在的误差，并能够更精确地评估学习质量，有利于推动过程性评价和增值评价的发展。结合总结性评价，其可以对学习者的学习掌握情况、学习能力、思维情况、智力发展等进行多维立体分析，从而帮助学习者从细微之处找到不足和差异，实现个体的个性化、全面化发展。

三、未来教学的发展

基于已有证据，在ChatGPT和混合现实设备持续发展的基础上，未来医学教学模式可能更加高效化、实践化。其可能会根据每个学生的学习特点[8]，针对性地提供学习方案，以虚拟实践指导医学生成长，并且不断修正成长路线，高效解决医疗教育形式与实践体系衔接的矛盾。其主要特点如下。

（一）医学生个性化学习体验

ChatGPT可以通过对话和互动，根据学生的学习需求和能力水平提供定制化的学习支持和反馈。根据学生的回答和表现，其可以提供详细的解释、示例和提示，帮助学生全面理解和掌握医学知识。这有助于学生根据自己的学习进度和需求进行学习，提高学习效果。

（二）医学生沉浸式虚拟实践

通过混合现实技术，学生可以进入逼真的虚拟医学场景，模拟实际医疗环境和情境，进行手术模拟、病例分析、急救训练等实践活动，而无需真实患者的参与。混合现实设备能够提供触觉反馈、视觉效果和声音模拟，增加学生的沉浸感和真实感，使学生可通过实践和模拟，不断练习和提升在临床环境中所需的技能和判断能力。

（三）医学生协同学习和团队合作

学生可以在虚拟医学场景中与其他学生一起进行案例讨论、团队合作和角色扮演。学生之间可以交流意见、分享知识、合作解决问题、共同制定治疗方案、模拟紧急情况下的协作。通过沉浸性的实时互动和反馈，学生能够更加真实地体验团队合作的挑战和动态，从而提高在医疗团队中的合作能力。

（四）教师实时数据分析和反馈

临床教师通过分析学生的操作时间、决策路径、成功率等，使用系统生成即时的反馈和评估报告，指导学生改进他们的技能和决策。同时，教师也可以直接访问学生的数据，了解他们的学习进展和表现，直接提供个性化的指导和支持。

四、医学教育工作者或可成为时代先驱者

随着科学技术的迅速发展，未来教学模式的变革潮流无法改变，传统临床医生和教师是此巨大潮流的先驱者。作为社会普遍认可的高知分子，医学教育工作者的终身学习特性毫无疑问已经具备了弄潮儿的必要特性，其接受新鲜事物的包容性更大，且思想先进[9]。但仍需要注意以下几点应对策略。

（一）接受变革并持续学习

新型的教学模式带来了新的技术和教学方法。医学教育工作者应保持开放心态，切勿一味保守传统教学“教与学”的模式，应理解并接受新型AI与混合现实共存的新型教育形式，及时更新自己知识库，接受时代的改变，做好适应性变革准备，坚持持续学习和进步，善于应用新型方法和手段辅助教学与思考。

（二）适应新的角色和责任

新型教学模式可能会改变医学教育工作者的角色和责任。医学教育工作者需要适应成为学生的指导者和促进者，而不仅仅是传授基本知识。基本知识已经被包括AI与混合现实共存设备直接传授，医学教育工作者不需要重复工作[10]。当然，要作为新型的指导者和医学教育的促进者，这就对医学教育工作者提出了更高的要求。仅仅掌握基础知识已经不足以应对新角色和责任，尽快提升自己、掌握更多更全的专业知识才是未来医学教育工作者在当前最应该解决的问题[11]。

（三）与技术合作并相互学习

ChatGPT和MR设备是教学过程中的伙伴和工具。医学教育工作者应该了解ChatGPT和MR设备的优势和功能，并学习如何与这些技术进行互动和合作，在大规模教学应用前应先掌握相应的使用方法，以便在应用时提升教学效果。

（四）设计新型教学活动和案例

新型教学模式注重学生的参与和互动，医学教育工作者应创造更多的与学生互动和沟通的机会。新型教学活动及案例应具有三维场景化，可操作，可理解。医学教育工作者应更多地去推敲细节，在此过程中也应与软件开发人员积极进行沟通，学习更多跨学科知识以应对可能存在的挑战。

（五）持续评估和改进

新型教学模式还需要更多的探索和实践，在此过程必然有大量数据与反馈。医学教育工作者可以利用这些信息进行持续评估和改进，了解学生需求，更新自身知识和教学案例，调整教学策略和内容，以进一步提高教学效果。

五、总结与展望

OpenAI公司研发的ChatGPT已经成功发布并不断升级，在世界范围内得到了高度赞誉。互联网、工业制造、IT、医疗、教育等领域都已接受和应用ChatGPT类人工智能，期待这种技术能够带来更多便利，并持续促进提高生产力。目前来看，ChatGPT类人工智能与MR设备确实能在某种程度上提高生产力，带来惊喜的效率。这也意味着教育模式正在迎来全面数字化转型的新时期，只是主角似乎正转向ChatGPT和MR设备相关的人工智能。但是必须提醒的是，人类才是教育的根本所在。无论人工智能及虚拟现实设备，它们都是为医学教育工作者的“教”和“学”服务。医学教育工作者必须尽快更新知识、掌握新技术的使用、进行多学科的合作，紧跟时代步伐。只有这样，医学教育工作才能极大减少教育时间和培训成本，并且提升医疗质量。总之，本文阐述了虚拟现实及人工智能对传统医学教育的挑战与变革，并且提出医学教育工作者应直面人工智能的时代潮流，尽快提升专业素质和多学科合作能力，为未来的变革做好充分准备。