疫情下新技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用*

于曉雯，曾蜀雄，佟智穎，趙家義，商 艷，姚均迪

(海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院：1.老年病科；2.全科醫(yī)學(xué)教研室；3.泌尿外科，上海 200433)

2019年新型冠狀病毒肺炎(新冠肺炎)大流行對(duì)臨床醫(yī)學(xué)教育產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。盡管不同地區(qū)和國(guó)家的疫情后受影響程度有所不同，但學(xué)生可以從學(xué)校接受的教育質(zhì)量和數(shù)量均低于疫情前是毋庸置疑的。根據(jù)美國(guó)疾病控制和預(yù)防中心(CDC2020)的說(shuō)法，新冠肺炎疫情極可能持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，目前均還無(wú)人能夠估計(jì)疫情結(jié)束之日何時(shí)到來(lái)，故有了“后疫情時(shí)代”之說(shuō)。

由于互動(dòng)性強(qiáng)，疫情后新技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)課上的使用越來(lái)越廣泛。此外，許多研究得出結(jié)論，學(xué)生對(duì)應(yīng)用了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)和虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)等技術(shù)的課程更感興趣[1]。諸如此類新技術(shù)的應(yīng)用可以極大地豐富疫情后臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)的可選擇方法。如果長(zhǎng)時(shí)間需要保持社交距離，或者學(xué)校不允許學(xué)生課堂聚集，這些新技術(shù)也可以為臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)提供替代方法[2]。令人驚訝的是，布倫納等早在2003年就提出了使用各種新技術(shù)用于醫(yī)學(xué)教育:包括VR、AR和三維(3D)技術(shù)等基于計(jì)算機(jī)的教學(xué)方式。

主動(dòng)學(xué)習(xí)方法，如翻轉(zhuǎn)課堂、問題式學(xué)習(xí)、小組討論和案例式教學(xué)及受眾反應(yīng)系統(tǒng)均是在傳統(tǒng)大型小組講座的基礎(chǔ)上以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)方法[3-4]。然而，由于新冠肺炎的存在，學(xué)生需要保持社交距離，教育者需要尋找替代的教學(xué)方法。學(xué)生和教師比例、可用教具數(shù)量、空間和教室，甚至互聯(lián)網(wǎng)的接入情況每所學(xué)校均各不相同，因此，教師應(yīng)該做好準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)任何情況下使用現(xiàn)有的創(chuàng)新方法。

1 教學(xué)新技術(shù)舉例

1.1視頻教學(xué) 一般來(lái)說(shuō)，學(xué)生更傾向于使用視頻輔助學(xué)習(xí)。有報(bào)道顯示，視頻教學(xué)往往可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)滿意度[5]。然而，LANGFIELD 等[6]指出，由于構(gòu)成被動(dòng)學(xué)習(xí)，單獨(dú)的視頻教學(xué)并不能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，他們建議視頻應(yīng)該用作主動(dòng)學(xué)習(xí)工具。GROSSER等[7]強(qiáng)調(diào)成功使用視頻教學(xué)的關(guān)鍵目的是為了加強(qiáng)臨床實(shí)踐和基礎(chǔ)知識(shí)之間的聯(lián)系。

1.2線上資源 受疫情影響，人們對(duì)醫(yī)學(xué)的關(guān)心達(dá)到了前所未有的高度，一些線上醫(yī)學(xué)教育平臺(tái)也免費(fèi)或通過優(yōu)惠的手段開放了多類學(xué)習(xí)課程，既有臨床、護(hù)理等面向?qū)I(yè)人士的，也有針對(duì)普通人的線上科普。2020年教育部發(fā)布的《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加快醫(yī)學(xué)教育創(chuàng)新發(fā)展的指導(dǎo)意見》就指出要強(qiáng)化現(xiàn)代信息技術(shù)與醫(yī)學(xué)教育教學(xué)的深度融合，探索智能醫(yī)學(xué)教育新形態(tài)，建設(shè)400門左右國(guó)家級(jí)醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)一流課程，推出1 500門左右國(guó)家級(jí)醫(yī)學(xué)線上線下精品課程；建設(shè)國(guó)家臨床醫(yī)學(xué)、中醫(yī)學(xué)、公共衛(wèi)生等教學(xué)案例共享資源庫(kù)。同年2月4日國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)辦公廳發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)信息化支撐新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控工作的通知》，要求進(jìn)一步強(qiáng)化疫情防控工作的信息化支撐，強(qiáng)調(diào)充分發(fā)揮中國(guó)繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育網(wǎng)等平臺(tái)作用，通過遠(yuǎn)程教育方式開展新冠病毒自我防護(hù)、診療救治等培訓(xùn)，提高基層醫(yī)務(wù)人員醫(yī)療服務(wù)和個(gè)人防護(hù)能力。國(guó)家對(duì)這種教育方式的官方認(rèn)可無(wú)疑是推動(dòng)市場(chǎng)發(fā)展的重要力量。網(wǎng)絡(luò)教育通過互聯(lián)網(wǎng)可以將學(xué)校任何一門優(yōu)質(zhì)課程、教學(xué)成果傳至更遠(yuǎn)的地方，突破時(shí)間、空間的限制，將優(yōu)質(zhì)資源充分利用[8]。在我國(guó)，也可促進(jìn)教育公平，讓一線城市教育資源進(jìn)入十八線小城市或者農(nóng)村變得有可能。機(jī)構(gòu)如Coursera、edX、Openlearning、學(xué)堂在線、中國(guó)大學(xué)慕課(MOOC)、可汗學(xué)院等是實(shí)際提供課程的“課程平臺(tái)”，表1總結(jié)了國(guó)外主要的MOOC平臺(tái)。它們有的是和大學(xué)合作制作課程，有的是和科技公司合作，并且根據(jù)收費(fèi)情況可以分為營(yíng)利性和非營(yíng)利性，根據(jù)其合作機(jī)構(gòu)的不同，每個(gè)平臺(tái)提供的學(xué)習(xí)資源也是各有特色。雖然缺乏系統(tǒng)性，不同于大學(xué)里有學(xué)院安排的條理進(jìn)度妥當(dāng)?shù)膶I(yè)課，MOOC依舊可以作為一塊“敲門磚”、一個(gè)通向?qū)I(yè)知識(shí)的起點(diǎn)。

表1 國(guó)外主要MOOC平臺(tái)

1.3社交媒體 在高速發(fā)展的數(shù)字化世界，社交媒體對(duì)人們生活的影響不容忽視，學(xué)?？梢岳闷鋬?yōu)勢(shì)特點(diǎn)，讓其在教育中體現(xiàn)作用。通過合理使用，社交媒體可以提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果，增強(qiáng)學(xué)生和教師之間的聯(lián)系。社交媒體其實(shí)延長(zhǎng)了教師的辦公時(shí)間，方便教師和學(xué)生課后互動(dòng)，對(duì)于沒有機(jī)會(huì)或者羞于在公共課堂提出自己?jiǎn)栴}的學(xué)生，社交媒體為他們提供了一個(gè)相對(duì)隱私的平臺(tái)，可以提出并尋求幫助以解決困惑。醫(yī)學(xué)類的社交媒體最常用的就是丁香園，不過丁香園基本就是醫(yī)生之間的社交媒體，醫(yī)生與患者之間的社交媒體有微博、各類微信公眾號(hào)、好醫(yī)生、丁香醫(yī)生等網(wǎng)站平臺(tái)，丁香醫(yī)生這樣的微信公眾號(hào)，可以給大眾普及很多健康知識(shí)。針對(duì)患者的社交媒體，暫時(shí)還比較少，不排除患有同類疾病的患者或其家屬自發(fā)組織病友群等。

1.43D打印 3D打印數(shù)字模型可以由各種材料制成，例如尼龍、聚乙烯醇、聚乙酸、丙烯腈丁二烯苯乙烯、木材、金屬和碳纖維細(xì)絲等[9]。3D打印為醫(yī)療領(lǐng)域帶來(lái)了巨大的創(chuàng)新。其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括以下內(nèi)容：手術(shù)準(zhǔn)備、假肢、牙科義齒的制備、組織和器官的3D打印、藥物劑量和藥理學(xué)、醫(yī)療工具和設(shè)備的制造等[10]。例如：3D打印正被用于復(fù)制患者特定的器官，這些器官將在實(shí)際的復(fù)雜操作發(fā)生之前進(jìn)行實(shí)踐準(zhǔn)備。與僅查看X射線、CT掃描和MRI相比，3D打印效果更好，且準(zhǔn)確度更高。使用3D打印進(jìn)行外科手術(shù)模擬和準(zhǔn)備還具有節(jié)省大量成本和時(shí)間的潛力。得益于醫(yī)學(xué)3D打印技術(shù)，皮膚組織修復(fù)和重建、肢體置換、腎臟移植和心臟移植等已成功實(shí)現(xiàn)。同樣，通過骨科植入物的生產(chǎn)，用醫(yī)學(xué)上的3D打印可以進(jìn)行骨骼和肌肉修復(fù)[11]。能夠 3D打印組織細(xì)胞和器官的研究促進(jìn)了癌癥等疾病的研究工作，通過研究腫瘤如何生長(zhǎng)和發(fā)展以尋求治療。藥物中的3D打印也可以簡(jiǎn)化藥理學(xué)和藥物管理。3D打印藥丸可一次容納多種藥物，每種藥物具有不同的釋放時(shí)間，從而為患有多種疾病的患者提供了一種簡(jiǎn)單的解決方案。一種名為“Polypill”的3D打印藥片已針對(duì)糖尿病患者進(jìn)行了測(cè)試，還解決了各種藥物相互作用的問題。在今年新冠肺炎的治療過程中，湖南郴州市的醫(yī)院打印出感染新冠肺炎患者的肺部模型用于醫(yī)護(hù)人員的科學(xué)研究。彩色3D打印逐漸普及之后，3D打印在科普教育領(lǐng)域?qū)⒋蠓女惒?。原本涉及血管、人體結(jié)構(gòu)分布之類復(fù)雜的模型非常難制作，導(dǎo)致教學(xué)模型簡(jiǎn)陋粗糙，使用3D打印后，現(xiàn)在制作的模型更加精細(xì)可靠，雖然價(jià)格高昂，但只要電腦中可以建模的樣本現(xiàn)在基本均能打印出來(lái)，配合透明材料，其中的血管、組織均能直觀查看。

1.5AR AR是新一代 3D 可視化技術(shù)。與傳統(tǒng)教育相比，通過AR技術(shù)以直觀易懂的方式展現(xiàn)在課堂中。這種高科技形式的知識(shí)點(diǎn)呈現(xiàn)對(duì)于提高課堂氛圍，提升學(xué)生在課堂上的專注度大有裨益[12]。AR技術(shù)在職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用也越來(lái)越多，例如AR形象設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)、AR服裝設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)等。借助AR技術(shù)，學(xué)生的課堂體驗(yàn)融合了虛擬與現(xiàn)實(shí)，不再是圖書或黑板呈現(xiàn)出的平面內(nèi)容，而是栩栩如生的VR內(nèi)容。AR的可視化、互動(dòng)性可以自然而然地設(shè)計(jì)出非常吸引人的游戲化教學(xué)內(nèi)容，寓教于樂，從而大幅度提升學(xué)生的學(xué)習(xí)意愿、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。AR可以讓不同地區(qū)的教師、學(xué)生聚集在一個(gè)虛擬課堂中上課，并且達(dá)到真實(shí)、實(shí)時(shí)的互動(dòng)。因此，優(yōu)質(zhì)教育資源能以非常低的成本傾斜到三四線城市、農(nóng)村等教育欠發(fā)達(dá)的地區(qū)。而互聯(lián)網(wǎng)化的教育模式，應(yīng)用AR可以提升產(chǎn)品的附加值，帶來(lái)更優(yōu)質(zhì)的用戶體驗(yàn)[13]。

近年來(lái)，AR技術(shù)也越來(lái)越多地被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育、病患分析及臨床治療中，對(duì)于注重實(shí)踐的醫(yī)療教學(xué)來(lái)說(shuō)，AR技術(shù)的應(yīng)用使深?yuàn)W難懂的醫(yī)學(xué)理論變得形象立體、淺顯易懂，大大提高了教學(xué)效率和質(zhì)量[14]。Anatomy 4D這樣的AR產(chǎn)品應(yīng)用可以讓學(xué)生利用閑暇時(shí)間仔細(xì)研究人體骨骼，從不同的角度去看，可以放大縮小，還可以自由旋轉(zhuǎn)。學(xué)生還可以選擇觀看肌肉系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)或者循環(huán)系統(tǒng)。通過使用AR眼鏡進(jìn)行直播能讓學(xué)生以第一視角觀摩現(xiàn)場(chǎng)專家的手術(shù)實(shí)操，這無(wú)疑大大增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和技能掌握熟練程度。新西蘭奧塔哥大學(xué)一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一個(gè)AR應(yīng)用，學(xué)生可通過手機(jī)掃描非處方藥，然后就可以看到藥品的主要成分，還可以轉(zhuǎn)動(dòng)3D模型以更好地觀察藥物、查看藥物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。這個(gè)應(yīng)用可以讓學(xué)生可視化地感受到：藥物的作用必須與機(jī)體內(nèi)的接受物質(zhì)結(jié)合，才能發(fā)揮藥理作用。

1.6VR 早在20世紀(jì)30年代初，蒙臺(tái)梭利博士就提出：“通過運(yùn)動(dòng)，我們接觸到外部真實(shí)世界，正是通過這些接觸，我們最終獲得了抽象知識(shí)。學(xué)習(xí)的過程是依賴于我們的身體如何與環(huán)境相互作用的?！睅资陙?lái)，教育技術(shù)的主要界面一直是鼠標(biāo)和鍵盤，然而，這些均不是高度具象化的界面工具。出于教育的目的，具象化意味著學(xué)習(xí)者開始通過姿勢(shì)或運(yùn)動(dòng)來(lái)操控所學(xué)事物。例如：想象在一堂關(guān)于齒輪和機(jī)械優(yōu)勢(shì)的課程中，如果學(xué)生敲擊鍵盤上的“s”使齒輪旋轉(zhuǎn)，這就不如在屏幕上旋轉(zhuǎn)指尖同步操縱齒輪來(lái)得具體。隨著更自然的用戶界面的出現(xiàn)，數(shù)字化教學(xué)內(nèi)容的整體用戶感即將改變[15]?？梢杂檬植僮鞯母叨瘸两教摂M環(huán)境將影響內(nèi)容的編碼和保留方式。VR最有趣的方面之一是用戶可以與虛擬生成的交互環(huán)境互動(dòng)。與 VR 相關(guān)的2個(gè)獨(dú)特屬性使該技術(shù)能夠?qū)逃a(chǎn)生積極影響：(1)沉浸式體驗(yàn)感；(2)3D環(huán)境中手勢(shì)與操作的具象化體現(xiàn)。結(jié)合了教育行業(yè)和 VR 技術(shù)行業(yè)2個(gè)角度，找到二者之間的契合點(diǎn)能夠提高課堂教學(xué)效率和學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

2 小 結(jié)

后疫情時(shí)代，為了克服物理空間上的阻隔，保證教學(xué)工作的正常進(jìn)行，需要通過信息化手段構(gòu)造教學(xué)、學(xué)習(xí)的“虛擬空間”，通過新技術(shù)手段的應(yīng)用，將疫情期間物理空間隔離的影響降到最小，為師生提供便利。