人工智能融入生物與醫(yī)藥專(zhuān)業(yè)研究生教育：機(jī)遇、挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)策略

摘 要 人工智能的廣泛應(yīng)用對(duì)生物與醫(yī)藥專(zhuān)業(yè)研究生的培養(yǎng)提出了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。文章深入探討了人工智能為生物與醫(yī)藥專(zhuān)業(yè)發(fā)展帶來(lái)的機(jī)遇，如推動(dòng)科研創(chuàng)新、拓展就業(yè)渠道、促進(jìn)教育教學(xué)變革等，以及課程體系銜接、師資隊(duì)伍建設(shè)、數(shù)據(jù)安全與隱私和倫理道德問(wèn)題等方面的挑戰(zhàn)和應(yīng)對(duì)策略，為促進(jìn)生物與醫(yī)藥專(zhuān)業(yè)研究生教育改革，培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代需求的高素質(zhì)復(fù)合型人才提供理論支持與實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞 人工智能；生物與醫(yī)藥；研究生教育

中圖分類(lèi)號(hào)：G643 " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.06.002

The Convergence of Artificial Intelligence and Graduate Education in

Biology and Medicine： Opportunities， Challenges， and Strategies

JIANG Zhaoyu， XI Dongmei

（College of Life Science， Linyi University， Linyi， Shandong 276000）

Abstract The widespread application of artificial intelligence presents both opportunities and challenges for the cultivation of graduate students in the fields of biology and medicine. The article explores in depth the opportunities brought by artificial intelligence to the development of biology and medicine majors， such as promoting scientific research innovation， expanding employment channels， promoting educational and teaching reforms， as well as challenges and response strategies in curriculum system connection， teacher team construction， data security and privacy， and ethical and moral issues. It provides theoretical support and practical reference for promoting the reform of graduate education in biology and medicine majors and cultivating high-quality composite talents that meet the needs of the times.

Keywords artificial intelligence; biology and medicine; graduate education

當(dāng)今時(shí)代，科技的發(fā)展如日中天，其中人工智能更是以迅猛之勢(shì)崛起，已然成為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的核心驅(qū)動(dòng)力之一。在眾多領(lǐng)域中，生物與醫(yī)藥領(lǐng)域與人工智能的結(jié)合尤為緊密且意義深遠(yuǎn)。在疾病診斷方面，人工智能通過(guò)對(duì)大量醫(yī)療影像數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)和分析，能夠輔助醫(yī)生更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)疾病的跡象，如利用深度學(xué)習(xí)算法對(duì)" X" 光、CT、MRI" 等影像進(jìn)行智能識(shí)別，快速檢測(cè)出腫瘤、病變組織等異常情況，大大提高了診斷的準(zhǔn)確性和效率。在藥物研發(fā)過(guò)程中，人工智能可對(duì)海量的化合物數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和分析，預(yù)測(cè)藥物分子的活性、毒性以及藥代動(dòng)力學(xué)特性等，從而加速藥物研發(fā)的進(jìn)程，降低研發(fā)成本，提高研發(fā)成功率。在基因測(cè)序領(lǐng)域，人工智能能夠幫助科學(xué)家更快速地解讀基因數(shù)據(jù)，分析基因與疾病之間的關(guān)聯(lián)，為精準(zhǔn)醫(yī)療提供有力支持。此外，在醫(yī)療健康管理方面，人工智能可通過(guò)對(duì)患者的健康數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)疾病的早期預(yù)警和個(gè)性化治療方案的制定，結(jié)合人工智能算法預(yù)測(cè)疾病風(fēng)險(xiǎn)并提供相應(yīng)的健康建議。生物與醫(yī)藥領(lǐng)域與人工智能的全方位結(jié)合，正不斷推動(dòng)著醫(yī)療行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

對(duì)于研究生教育而言，這種融合趨勢(shì)帶來(lái)了前所未有的新機(jī)遇[1]。例如，人工智能可助力研究生更高效地分析生物數(shù)據(jù)，加速藥物研發(fā)進(jìn)程，為教學(xué)提供更豐富的案例和模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境等。與此同時(shí)，也伴隨著一系列挑戰(zhàn)?？鐚W(xué)科知識(shí)的整合難度增大，對(duì)教師的教學(xué)能力和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力都提出了更高要求。因此，深入探究人工智能與生物與醫(yī)藥專(zhuān)業(yè)研究生教育的融合，全方位地探索切實(shí)有效的融合模式，精準(zhǔn)把握機(jī)遇，積極應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，并制定出與之相適應(yīng)的策略，對(duì)于提升生物與醫(yī)藥專(zhuān)業(yè)研究生教育質(zhì)量，培養(yǎng)出順應(yīng)時(shí)代需求的高素質(zhì)專(zhuān)業(yè)人才具有舉足輕重的意義。

1" 人工智能為專(zhuān)業(yè)發(fā)展帶來(lái)的機(jī)遇

1.1" 推動(dòng)科研創(chuàng)新

1.1.1" 提供新的研究方法和工具

人工智能為生物與醫(yī)藥研究帶來(lái)了一系列新的方法和工具，如機(jī)器學(xué)習(xí)算法可用于分析大規(guī)模的生物數(shù)據(jù)，挖掘潛在的生物標(biāo)志物和藥物靶點(diǎn)；深度學(xué)習(xí)技術(shù)可用于處理復(fù)雜的生物圖像和信號(hào)，提高疾病診斷的準(zhǔn)確性；人工智能輔助的藥物設(shè)計(jì)和篩選方法能夠加速藥物研發(fā)進(jìn)程，降低研發(fā)成本。這些新的方法和工具為科研人員提供了更多的研究手段和思路，有助于推動(dòng)生物與醫(yī)藥領(lǐng)域的科研創(chuàng)新[1]。

1.1.2" 促進(jìn)學(xué)科交叉融合

人工智能的跨學(xué)科性質(zhì)促使生物與醫(yī)藥專(zhuān)業(yè)與計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等學(xué)科更加緊密地結(jié)合[2]。這種學(xué)科交叉融合有助于打破學(xué)科界限，激發(fā)創(chuàng)新思維，產(chǎn)生新的研究方向和課題。例如，生物信息學(xué)與人工智能的融合催生了計(jì)算生物學(xué)這一新興學(xué)科領(lǐng)域，為研究基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等問(wèn)題提供了新的手段；醫(yī)學(xué)與人工智能的結(jié)合推動(dòng)了智能醫(yī)療、精準(zhǔn)醫(yī)療等領(lǐng)域的發(fā)展，為疾病的診斷和治療帶來(lái)了新的突破。

1.1.3" 提升科研效率和質(zhì)量

在生物與醫(yī)藥研究中，人工智能技術(shù)可以幫助完成一些煩瑣的任務(wù)，如數(shù)據(jù)預(yù)處理、模型構(gòu)建和優(yōu)化等，從而節(jié)省科研人員的時(shí)間和精力，提高科研效率。同時(shí)，通過(guò)對(duì)大量數(shù)據(jù)的分析和挖掘，人工智能技術(shù)可以幫助科研人員發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據(jù)中的規(guī)律和模式，提高科研結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，進(jìn)而提升科研質(zhì)量。

1.2" 拓展就業(yè)渠道

1.2.1" 涌現(xiàn)新興職業(yè)崗位

隨著人工智能在生物與醫(yī)藥領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，市場(chǎng)對(duì)具備人工智能和生物與醫(yī)藥專(zhuān)業(yè)知識(shí)的復(fù)合型人才的需求日益增長(zhǎng)，催生了一系列新興職業(yè)崗位，如生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)分析師、智能藥物研發(fā)工程師、醫(yī)療人工智能專(zhuān)家、生物信息學(xué)與人工智能融合研究員等。這些新興職業(yè)崗位為生物與醫(yī)藥專(zhuān)業(yè)研究生提供了廣闊的就業(yè)空間和發(fā)展機(jī)會(huì)，使他們?cè)诰蜆I(yè)市場(chǎng)上具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

1.2.2" 增加創(chuàng)業(yè)機(jī)會(huì)

人工智能與生物與醫(yī)藥領(lǐng)域的融合為研究生創(chuàng)業(yè)提供了新的機(jī)遇。研究生可以利用所學(xué)的知識(shí)和技術(shù)，開(kāi)展基于人工智能的生物與醫(yī)藥創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，如開(kāi)發(fā)新型的醫(yī)療診斷設(shè)備、藥物研發(fā)平臺(tái)、健康管理系統(tǒng)等。政府和社會(huì)對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的支持也為研究生創(chuàng)業(yè)提供了良好的政策環(huán)境和資源保障，進(jìn)一步增加了他們創(chuàng)業(yè)成功的機(jī)會(huì)。

1.3" 促進(jìn)教育教學(xué)變革

1.3.1" 實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)

人工智能技術(shù)可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)、興趣愛(ài)好和知識(shí)水平，為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)方案和教學(xué)資源[3]。通過(guò)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，如學(xué)習(xí)行為、考試成績(jī)、作業(yè)完成情況等，人工智能系統(tǒng)可以了解學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和薄弱環(huán)節(jié)，從而有針對(duì)性地推送學(xué)習(xí)內(nèi)容和練習(xí)題，提供個(gè)性化的輔導(dǎo)和建議。這種個(gè)性化教學(xué)模式能夠更好地滿(mǎn)足學(xué)生的個(gè)體差異，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)積極性。

1.3.2" 豐富和創(chuàng)新教學(xué)資源

人工智能技術(shù)可以用于開(kāi)發(fā)豐富多樣的教學(xué)資源，如虛擬實(shí)驗(yàn)室、模擬病例、智能教學(xué)課件等。虛擬實(shí)驗(yàn)室可以讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和觀(guān)察，不受時(shí)間和空間的限制，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的安全性和可重復(fù)性；模擬病例可以幫助學(xué)生進(jìn)行臨床診斷和治療的模擬訓(xùn)練，提高學(xué)生的臨床實(shí)踐能力；智能教學(xué)課件可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和反饋進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，使教學(xué)內(nèi)容更加生動(dòng)、有趣和易于理解。這些創(chuàng)新的教學(xué)資源能夠豐富教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量，為學(xué)生提供更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

1.3.3" 優(yōu)化教學(xué)評(píng)價(jià)

傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)主要依賴(lài)于考試成績(jī)和教師的主觀(guān)評(píng)價(jià)，存在一定的局限性。人工智能技術(shù)可以為教學(xué)評(píng)價(jià)提供更加全面、客觀(guān)和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。通過(guò)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如課堂參與度、作業(yè)完成質(zhì)量、在線(xiàn)學(xué)習(xí)時(shí)間等，人工智能系統(tǒng)可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。同時(shí)，人工智能還可以幫助教師發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略和方法，提高教學(xué)質(zhì)量。

2" 人工智能融入生物與醫(yī)藥專(zhuān)業(yè)研究生教育的挑戰(zhàn)

2.1" 課程體系銜接問(wèn)題

在生物信息學(xué)與人工智能交叉課程中，如何平衡生物信息學(xué)和人工智能的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生既能掌握生物信息學(xué)的核心知識(shí)，又能熟練運(yùn)用人工智能技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，需要教師進(jìn)行深入研究和探索。同時(shí)，跨學(xué)科課程的教學(xué)方法也需要綜合考慮不同學(xué)科的特點(diǎn)和學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，采用多樣化的教學(xué)手段，如案例教學(xué)、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)、小組討論等，以提高教學(xué)效果[4]。

2.2" 師資隊(duì)伍建設(shè)面臨挑戰(zhàn)

目前，生物與醫(yī)藥專(zhuān)業(yè)的教師大多專(zhuān)注于本學(xué)科的教學(xué)和研究，對(duì)人工智能技術(shù)的了解和掌握有限；而計(jì)算機(jī)科學(xué)或人工智能領(lǐng)域的教師雖然熟悉人工智能技術(shù)，但對(duì)生物與醫(yī)藥專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解相對(duì)較淺。這種師資結(jié)構(gòu)的不平衡導(dǎo)致教師在教學(xué)過(guò)程中難以實(shí)現(xiàn)人工智能知識(shí)與生物與醫(yī)藥專(zhuān)業(yè)知識(shí)的深度融合和有效傳授。教學(xué)任務(wù)繁重、科研壓力大以及缺乏有效的培訓(xùn)和進(jìn)修渠道，教師在知識(shí)更新和教學(xué)能力提升方面面臨較大的挑戰(zhàn)，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容滯后于實(shí)際需求，影響教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果[4]。

2.3" 數(shù)據(jù)安全與隱私問(wèn)題

隨著人工智能技術(shù)在生物與醫(yī)藥領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)安全與隱私問(wèn)題日益嚴(yán)峻。人工智能系統(tǒng)依賴(lài)的海量數(shù)據(jù)，如身份信息、健康記錄和基因數(shù)據(jù)等，一旦泄露或?yàn)E用，將嚴(yán)重侵犯患者隱私權(quán)益，甚至引發(fā)身份盜竊、欺詐等社會(huì)問(wèn)題。深度學(xué)習(xí)算法需要大量數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練和優(yōu)化，而缺乏有效的保護(hù)措施將使這些信息處于危險(xiǎn)之中。同時(shí)，數(shù)據(jù)的質(zhì)量與準(zhǔn)確性對(duì)于人工智能系統(tǒng)的性能和可靠性至關(guān)重要，但在數(shù)據(jù)標(biāo)注、采集和處理過(guò)程中往往存在誤差，難以保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，進(jìn)而影響人工智能系統(tǒng)的輸出結(jié)果，對(duì)臨床決策和患者安全構(gòu)成潛在威脅。

3" 人工智能和生物與醫(yī)藥專(zhuān)業(yè)研究生教育融合的應(yīng)對(duì)策略

3.1" 優(yōu)化課程體系設(shè)計(jì)

加強(qiáng)課程內(nèi)容的整合與創(chuàng)新，將人工智能技術(shù)與生物與醫(yī)藥專(zhuān)業(yè)知識(shí)深度融合。在生物與醫(yī)藥專(zhuān)業(yè)課程中，引入人工智能技術(shù)的應(yīng)用案例和實(shí)踐項(xiàng)目，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的同時(shí)，了解人工智能技術(shù)的應(yīng)用方法和優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，開(kāi)發(fā)跨學(xué)科課程，如" “生物信息學(xué)與人工智能”“智能藥物研發(fā)”" 等，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維和綜合應(yīng)用能力。同時(shí)，關(guān)注人工智能技術(shù)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，及時(shí)將新的技術(shù)和應(yīng)用引入課程教學(xué)，保持課程內(nèi)容的前沿性和時(shí)效性[5]。

3.2" 加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)

引進(jìn)和培養(yǎng)跨學(xué)科師資人才，通過(guò)招聘具有生物與醫(yī)藥和人工智能背景的教師、鼓勵(lì)教師跨學(xué)科進(jìn)修和培訓(xùn)等方式，充實(shí)師資隊(duì)伍。同時(shí)，建立跨學(xué)科教師合作機(jī)制，促進(jìn)不同學(xué)科教師之間的交流與合作，共同開(kāi)展教學(xué)和科研活動(dòng)。為教師提供專(zhuān)業(yè)發(fā)展機(jī)會(huì)，鼓勵(lì)教師參加人工智能技術(shù)培訓(xùn)、學(xué)術(shù)研討會(huì)和科研項(xiàng)目等，提高教師的人工智能技術(shù)水平和教學(xué)能力。組建由生物與醫(yī)藥專(zhuān)業(yè)教師和人工智能領(lǐng)域?qū)＜医M成的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)成員共同備課、授課和指導(dǎo)學(xué)生，發(fā)揮各自的專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，提高教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，開(kāi)展教學(xué)研討和經(jīng)驗(yàn)交流活動(dòng)，促進(jìn)教師之間的相互學(xué)習(xí)和共同進(jìn)步[5]。

3.3" 加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)

可從多方面入手加強(qiáng)學(xué)生的數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)意識(shí)。首先，在課程設(shè)置中專(zhuān)門(mén)開(kāi)設(shè)數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)相關(guān)課程，系統(tǒng)講解數(shù)據(jù)處理各個(gè)環(huán)節(jié)中潛在的風(fēng)險(xiǎn)、相關(guān)法律法規(guī)，如歐盟的《通用數(shù)據(jù)保護(hù)條例》以及我國(guó)的數(shù)據(jù)安全相關(guān)法律，結(jié)合實(shí)際案例剖析數(shù)據(jù)泄露的嚴(yán)重后果，讓學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到問(wèn)題的嚴(yán)重性。其次，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，制定嚴(yán)格的數(shù)據(jù)操作規(guī)范和流程，要求學(xué)生嚴(yán)格遵守，教師實(shí)時(shí)監(jiān)督指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范操作的習(xí)慣。再者，舉辦專(zhuān)題講座和研討會(huì)，邀請(qǐng)行業(yè)專(zhuān)家分享數(shù)據(jù)安全領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)和應(yīng)對(duì)策略，鼓勵(lì)學(xué)生參與討論和交流，形成良好的安全意識(shí)氛圍，讓保護(hù)數(shù)據(jù)安全與隱私成為學(xué)生的自覺(jué)行為。

4" 結(jié)語(yǔ)

人工智能與生物與醫(yī)藥專(zhuān)業(yè)研究生教育的融合是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，為生物與醫(yī)藥領(lǐng)域的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。通過(guò)優(yōu)化課程體系設(shè)計(jì)、加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)、緩解學(xué)生學(xué)習(xí)壓力、加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)和強(qiáng)化倫理道德教育等應(yīng)對(duì)策略，可以有效地促進(jìn)人工智能與生物與醫(yī)藥專(zhuān)業(yè)研究生教育的融合，培養(yǎng)出具備跨學(xué)科知識(shí)和技能、創(chuàng)新能力和社會(huì)責(zé)任感的高素質(zhì)復(fù)合型人才，為推動(dòng)生物與醫(yī)藥領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展和人才培養(yǎng)作出更大的貢獻(xiàn)。

*通信作者：郗冬梅

基金項(xiàng)目：2021年山東省本科教學(xué)改革研究重點(diǎn)項(xiàng)目“基于‘一主線(xiàn)二驅(qū)動(dòng)三融合’的生物類(lèi)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式探索與實(shí)踐”（Z2021093）；2021年臨沂大學(xué)“課程思政”教學(xué)示范課程（K2021SZ179）。

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