数字医学多元化教学方式的探讨及思考

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　　【摘要】数字医学作为一门数字技术和现代临床科学相交叉的前沿学科，近年来得到越来越广泛的应用。借助数字医学技术来满足日益增加的临床需求成为应用医学的发展趋势，而其研究内容几乎涵盖了整个医学科技领域，对于数字医学的教学研究已成为当代医学教育的重要组成部分。
　　【关键词】数字医学 多元化 教学方式
　　经过十余年的发展，数字医学在我国逐渐发展成一门新学科，当前我国数字医学的教育尚处于起步阶段，存在教学系统不完善、教学模式不明确等问题。对于数字医学的教学方式，应明确数字医学教育的目的是培养一系列高素质综合人才，能利用工程技术提高临床医学诊疗水平，即数字医学学科是以理论为基础、以实际应用为目标，具有多学科交叉、多层面融合的特点。本研究基于面向医学生的教学实践，分析并探讨数字医学多元化教学方式的优势和应用方法。
　　传统的教学方式主要是以课堂授课为主，往往缺乏互动性。一方面，教师容易忽视学生的接收程度，仅一味地传授新知识而无相关举措引导学生思考问题、培养学习思维等;另一方面，学生也常因为预习不足，对课堂内容感到陌生而不能很好地在课上掌握知识。数字医学作为一门交叉学科，涵盖了计算机科学、传感器技术、图像处理等理工学科，对于学生来说，这些领域既陌生也有较高的学习门槛，如果没有合适的教学方式，容易使学生失去学习兴趣。
　　在数字医学课程教学中，应根据学生具体的专业背景对授课目标进行定位。2017年秋季，笔者团队在上海交通大学医学院主讲《数字医学中的3D打印技术》课程，共有98位临床专业的研一学生选修该课，学生专业背景多样，涵盖了眼科、骨科、心内科等研究方向，故定位该门课程以概况简介、培养学生兴趣作为授课目标，主讲内容包括了个性化内植物的数字化设计和制造技术、增强现实在手术导航中的应用、机器人技术在外科手术中的应用、数字化手术规划、人体关节的3D生物力学评估、智能康复等，并邀请了各个领域的专家为学生讲授课堂内容，教学队伍包括了1名院士、8名教授、1名副教授和3名工程师，课时为32学时。其中，高级职称教师承担的教学任务不少于70%，并可以各种形式承担教学工作，包括理论课、科创项目带教、教学管理和教材编写等。
　　在数字医学课程内容设置方面，考虑以介绍数字医学各领域概况、进展为主，不对课程设计的工学原理、数学公式等做过于详细的讲解和要求。在授课过程中，教师通过视频、图片的形式向学生展示数字医学的发展前沿，通过对实际案例进行生动的讲解从而使学生产生学习兴趣。如涉及虚拟现实与数字技术在康复机器人领域的研究內容时，主讲教师向学生展示了大量的康复机器人操作视频和国际前沿手术机器人的产品展示幻灯，让学生身临其境，直观地了解康复机器人的工作原理和用途，以及对新技术的应用现状和发展趋势有直观认知。在主讲3D打印技术在颅颌面畸形治疗中的应用时，主讲教师根据自己多年的整形修复临床经验，使用以案例为基础的教学（case-based learning，CBL）模式，向学生展示了许多真实且前沿的病例，并简明扼要地结合各个病例，对手术治疗方案当中运用到3D打印技术进行讲解，向学生展示3D打印成品，生动地阐述了数字医学技术在临床应用方面的优点。
　　在数字医学课程授课前后，应提供足够的阅读材料供学生参考。数字医学的涉及面广，不同的学生熟悉的领域不一样，授课前应让学生进行课程内容的预习。在课程开始前，推荐学生观看国内外相关的公开课和书籍，使学生自主了解在数字化时代里医疗领域面临的挑战和机遇，激发学生对新技术新应用的学习兴趣和思考，同时从让学生思考新技术的发展对医患关系的影响等，以培养医学生的人文素养。课程培养目标主要是让学生了解相关的医疗新兴技术，并批判性地看待和分析当代的数字医学。在每次课程结束后，应及时告知学生下次课程的主讲内容。课堂外可定期组织文献报告会（journal club）。文献报告会是由各个小组成员定期针对专业领域中的最新文献进行讨论，分享各自的观点，以指导临床实践，根据Deenadayalan等人提出的方法制定文献报告会教学效果评价指标体系。每周一次安排教师或学生主讲数字医学领域里新发表的代表性高的论文，并把论文提前发给参与者以供预先学习思考、凝练问题，会上主讲者结合自己的科研、临床工作对该论文进行解读，与会者可以随时打断演讲提出问题，所有人共同参与讨论，以从中收获新知识和新思路。
　　在数字医学课程授课过程中，教师可使用建构主义引导学生寻找问题、发现问题，倡导教学相长的学习氛围。建构主义（constructivism）教学是指导学生基于原有的知识经验建构意义与理解的过程，围绕课堂内容进行主动性探索。这一过程通常是在社会文化互动中完成的，所以主讲教师设计的教学情境应能辅助学生完成这一过程，使学生对课程内容所涉及的原理、规律、内在联系等达到较为深刻的理解。教学中应遵循引导与学生自觉性结合的原则，激发学生的求知欲。当学生对部分内容存在疑惑时，应及时鼓励学生提问，教师在授课过程中应关注学生动态，可以采取简单提问的方式引导学生进行思考。问题式学习（problem-based learning）模式是一种以问题为基础的学习模式。它让学生在思考问题的解决方案中掌握知识、培养技能，进而建立良好的思维模式，并激发学习兴趣。如在主讲移动数字医疗与运动生物力学相关内容时，教师先播放了一位患者步态视频，并让学生尝试回答该患者患有哪种疾病，对学生的错误答案进行鼓励并指明答题方向，在学生答对后对该疾病的临床表现和治疗方法进行讲解，从而引出了移动医疗的话题。教学中应采取多种教学手段有效提高学生的独立思考和解决问题的能力，教师在下课前可以匀出几分钟以便学生就课堂知识进行提问，促进和学生的交流，也可根据学生需求提供工作邮箱、办公地址等用以课后解答学生的疑惑。教师在言传身教中提升学生的学习素养和道德情怀，鼓励学生和老师一起相互激励，共同超越。另外借助新媒体也能为教学出力，课程专设交流群，学生可以在群里提问、获得教学资源，除了课件，还提供参考文献和网站链接等，供学有余力的学生深入钻研，为学生的自主学习提供便利。授课过程中容易忽视培养学生质疑和思辨能力，如使学生做到“学有所思”是教学的重点和目的。 　　在数字医学教学中，还应根据学生的实际需求安排操作实践课程和参观见习等。数字医学的教学应关注学生的切身需求，除了理论教学建设，还可视具体情况安排一定比例的实践教学，且理论教学团队应与实践教学团队建立互通交流，构建知识、科研、技术相容的教学模式，使课程具有合理的理论结构和实践结构。部分选修该门课程的学生在科研中需要学习部分软件，课程安排了常见的二维制图、三维建模软件操作课程，并组织学生参观教育部数字医学临床转化工程研究中心，参与如步态分析等实验室课题，有利于调动学生参与的积极性，锻炼学生的动手能力。同时，课程依托于上海九院3D打印平台，为学生提供了见习机会，该中心整合骨科、康复科、影像科等多科室临床资源，致力于推进3D打印的技术研究与临床应用，实现个体植入器械、康复辅具的个性化设计与快速制造。组织学生参观了与课程内容相关的部分企业，为学生如在课程内容涉及到生物3D打印技术后，组织学生实地考察了國际顶尖的生物3D打印机制造商的中国办事处，提供医学生与业内工程师交流的平台。这种与见习、实践有机结合的教学方式充分调动了学生对课程学习的积极性，同时为学生提供拓展视野、开拓思维的学习平台，提高了学生的自主学习能力和科研创新能力。
　　对于数字医学课程的考核方式不应该过于单一，需建立科学的过程评价体系。此次课程的考核方式是让选修该课程的医学生结合自己的专业和研究方向，以及本课程所学知识撰写综述并制作课题设计幻灯，内容建议包括国内外研究背景、目标、创新性、意义、技术路线、关键技术、研究内容、前期研究基础、研究瓶颈、预期结果等。在主题方面，提供了供学生参考的研究方向，如3D打印技术（含生物3D打印、临床医疗应用、康复辅具、内植入物等）、机器人（康复机器人、医疗机器人、外骨骼机器人、手术机器人、手术导航）、康复医学技术与器械（肌骨康复、神经康复、心肺康复、儿童康复、精神心理康复、老年康复、疼痛康复、言语康复、视听觉康复等）、智能设备（云时代大数据与移动网络、虚拟现实、增强现实、移动数字医疗、新型假肢与矫形器技术、可穿戴设备等）、理论研究（图像处理、心血管介入手术、生物力学与步态分析、运动检测与分析、假体松动等），强调以上主题仅供参考，可以结合实际情况自由发挥。在评分方面，包括了学生自评、互评和教师评价。
　　由于数字医学是一门新兴学科，其教学的发展离不开来自学校层面的支持。笔者主讲的课程得到了学校诸多支持，首先，上海交通大学医学院配备设施完善的多媒体教室和专业的管理人员，能从很大程度上满足现代课程以新媒体为知识载体的要求，特别是数字医学课程新理论、新技术涉及面广，更需要通过多元的生动的教学方式降低学习的门槛，培养学生的兴趣。其次，依托于上海交通大学医学院各个附属医院和研究平台，可以给学生提供更多的见习和操作机会。多个数字医学应用研究中心配备了专职工程研发技术人员和先进的医用金属、高分子和生物3D打印设备，可为学生提供医学图像三维建模、个体化治疗手术规划、个体化植入物设计和快速制造的学习平台等。最后，学校对课程和任课教师的大力支持减少了数字医学教育推广的许多阻碍。任课教师在教学之外，还需肩负科研任务，特别是临床教师，还要承担繁重的临床工作。上海交通大学医学院于2014年正式启动了交大医学院骨干教师激励计划试点工作，改计划的施行回归了大学“教书育人”的本位理念，从教学经费和职称晋升两方面对教师予以保障。
　　参考文献：
　　[1]张绍祥.我国数字医学新学科的创立与发展[J].世界复合医学，2015，（01）：24.
　　[2]张扬，严亚波，赵雄.PBL结合CBL教学模式在骨科临床见习教学中的应用[J].西北医学教育，2014，（04）：821.
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