基于AI的口腔頜面腫瘤學(xué)教學(xué)模式改革的初步探索

張 圃，閆志偉

(軍事口腔醫(yī)學(xué)國家重點實驗室，國家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，陜西省口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，陜西 西安 710032)

近年來，第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院口腔頜面外科教研室對大學(xué)本科教學(xué)進行了多項改革[1]，其中一項是適應(yīng)當前人工智能(Artificial Intelligence, AI)的發(fā)展，在教學(xué)中融入AI元素，建立基于AI的口腔頜面腫瘤學(xué)教學(xué)模式。教改內(nèi)容包括，將課程劃分為教學(xué)模塊，建立基于AI的口腔頜面腫瘤學(xué)新教學(xué)架構(gòu)，實施AI環(huán)境下的教學(xué)，通過AI環(huán)境下的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生基于AI的獲取醫(yī)學(xué)知識、提高臨床技能的能力。

一、更新教學(xué)理念，在教學(xué)設(shè)計中融入AI元素

在AI推進教學(xué)改革的過程中，除了AI技術(shù)不斷創(chuàng)新之外，關(guān)鍵是模式上的創(chuàng)新，要對傳統(tǒng)教學(xué)模式進行變革，需要對教師、學(xué)生的學(xué)習(xí)理念與學(xué)習(xí)方式進行變革[2-4]。人工智能對教育的變革首先是課堂教學(xué)模式的變化，人工智能實現(xiàn)了個性化教學(xué)，增強了課堂互動，改變了傳統(tǒng)的課堂環(huán)境。學(xué)生在學(xué)習(xí)上的所有行為數(shù)據(jù)化，智能選科、智能排課、智能管理、智慧學(xué)習(xí)等方面全面變革。在學(xué)習(xí)了相關(guān)AI理論、技術(shù)之后，我們在口腔頜面腫瘤學(xué)的教學(xué)模式融入AI元素，比如在多媒體課件設(shè)計制作中，充分利用現(xiàn)代教育手段，將圖片、視頻、文字各種媒體合理運用，完成了《口腔頜面—頭頸腫瘤學(xué)》共9講的PPT教學(xué)課件。在每一個教學(xué)單元的設(shè)計上，統(tǒng)一模式： (1)提出教學(xué)要求、教學(xué)重點、難點；(2)授課內(nèi)容；(3)總結(jié)、復(fù)習(xí)思考題；(4)參考資料、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源。每個單元授課內(nèi)容緊緊圍繞“三基”(基礎(chǔ)理論、基本知識、基本技能)要求和執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試范圍，PPT多媒體課件制作中注意突出“五性”(思想性、科學(xué)性、啟發(fā)性、先進性、實用性)。這樣做的目的是使教學(xué)內(nèi)容從格式上達到標準化，AI的基礎(chǔ)是計算機數(shù)據(jù)處理，只有達到了內(nèi)容格式的標準化，AI技術(shù)才能發(fā)揮作用。傳統(tǒng)的教學(xué)模式中比較強調(diào)教師個人的教案特色，AI環(huán)境下首先是標準化的格式，似乎沒有了特色，其實AI模式是格式(形式)標準化，這并不妨礙教師個性的發(fā)揮，教師個人的教學(xué)能力會體現(xiàn)在多媒體課件的內(nèi)容編排、AI引導(dǎo)授課方式上。基于AI的教學(xué)模式不但沒有減少對教師教學(xué)能力的要求，反而是增加了，增加了教師運用計算機的能力要求，更增加了教師基于AI的獲取知識、傳授知識、培養(yǎng)技能、傳授技能的要求。我們根據(jù)新的教學(xué)設(shè)計，調(diào)整相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，制作完成了具備AI元素的多媒體課件，為下一步實施基于AI的教學(xué)建立了新的教學(xué)架構(gòu)。

二、實施基于AI的新授課方式

AI模式教學(xué)的初步起始階段是建立標準化課件，課件要重點突出，條理清楚。一個完整的課件要做到前后照應(yīng)、多次重復(fù)記憶，這樣符合強化記憶規(guī)律。授課教員在課堂上融入AI元素，培養(yǎng)學(xué)員們的基于AI的獲取知識方式的變革，學(xué)員們自己的學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)習(xí)慣也要變革與重新形成。課件及課堂授課是教師指導(dǎo)下的獲取知識的形式，所以基于AI的教學(xué)模式的改革主要還是教員自身的改革，在目前并不是所有教師都具備計算機、人工智能知識和技能的情況下，由個別教員帶頭探索，摸索出新的路子，是切實可行的一個方法。AI模式教學(xué)的特點就是教員帶動學(xué)員們主動地、以智能化的教學(xué)手段獲得知識，整個過程應(yīng)該是愉悅地體驗，如果做成了枯燥無味的機械式教學(xué)，那這個變革就難以進行下去。我們的個別教員教改探索方式是由一名教員系統(tǒng)講授《口腔頜面—頭頸腫瘤學(xué)》，把AI元素、AI方式融入教學(xué)中，這名教員對整個口腔頜面腫瘤疾病課程有全面、深入的了解，提升了教員的理論水平，培養(yǎng)了AI授課技能。因此，從我們的教學(xué)實踐看，在AI教學(xué)模式的起始階段，選派一位具備AI方面技能和教改熱情的教員擔任教改任務(wù)是教改順利推進的關(guān)鍵。賦予PBL教學(xué)新的目的與內(nèi)容，在口腔頜面腫瘤學(xué)課程教學(xué)期間，安排3次PBL教學(xué)課，著重引導(dǎo)學(xué)員以具體知識點學(xué)習(xí)為目的，獲取相關(guān)知識，通過AI技術(shù)手段，比如自己學(xué)習(xí)課件、上網(wǎng)查詢知識點解決問題，培養(yǎng)學(xué)員基于AI學(xué)習(xí)的意識與技能。AI教學(xué)模式特點是大量集中使用低成本無人當面?zhèn)魇诘墨@取知識方式，將教員課堂一次授課內(nèi)容分解為數(shù)量眾多的知識模塊，采取課下學(xué)員多次、反復(fù)學(xué)習(xí)與思考，“以量增效”是AI模式教學(xué)的突出特點。從多媒體PPT課件的設(shè)計作為切入點，融入AI元素，做到學(xué)員自主帶著問題學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)員人工智能輔助學(xué)習(xí)、深入學(xué)習(xí)的技能。

三、關(guān)于AI模式教學(xué)改革的認識和體會

AI(Artificial Intelligence，人工智能)對教育方式的影響開始于教育理論中引入AI概念、在教學(xué)中引入AI元素，但由于AI技術(shù)及教員的計算機應(yīng)用能力的限制，在日常教學(xué)實踐應(yīng)用比較困難，主要還是處于教育理念的革新和教學(xué)方式的適應(yīng)性調(diào)整狀態(tài)[5]。隨著AI應(yīng)用的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)教學(xué)技術(shù)和理念遇到了挑戰(zhàn)，智能課件系統(tǒng)、智能教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)和智能考試評價系統(tǒng)等逐步出現(xiàn)，展現(xiàn)出了AI技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用的巨大潛力。比如外語教學(xué)中，人工智能電子詞典的查詞及翻譯功能就改變了外語單詞學(xué)習(xí)及發(fā)音模仿的方式，從根本上改變了外語教學(xué)的模式，學(xué)生可以隨時使用人工智能的多媒體輔助工具，改變了人們使用外語的方式，因此在外語教學(xué)中已經(jīng)無法回避先進的AI技術(shù)手段，必須做出教學(xué)上的改革。

PPT課件是承擔AI應(yīng)用的一個教學(xué)載體，在教學(xué)應(yīng)用中要注意PPT課件中蘊含的AI教育理念和人文情懷，避免對計算機多媒體技術(shù)的片面的先進性的過度追求，要考慮到課件接收者的情感與情緒，避免過度勞累產(chǎn)生厭學(xué)。要鼓勵教員個體因素在AI教學(xué)實施中的發(fā)揮，同一個知識點，不同的教師可以有不同的講解策略和展示方法，體現(xiàn)在PPT設(shè)計上，便是邏輯安排的不同，打破同質(zhì)化，彰顯教師的教學(xué)個性，凸顯教師的教學(xué)魅力。注意AI教學(xué)中的人文因素，使沒有感情的人工智能不是那么冷冰冰的，這是學(xué)員完成多次學(xué)習(xí)并能堅持下來的重要因素。通過對PPT課件的組織安排，對PPT課件的逐步呈現(xiàn)，展現(xiàn)課堂教學(xué)的內(nèi)在邏輯，吸引學(xué)員的注意力，增強學(xué)習(xí)興趣。PPT課件的制作是人工智能的一個縮影，是人工智能的一個小的“細胞”，是目前技術(shù)條件下實施AI教學(xué)的一個好的切入點。基于AI的教學(xué)模式將成為醫(yī)學(xué)教育教學(xué)新的形式。

AI教學(xué)模式特點是大量集中使用低成本無人當面?zhèn)魇诘墨@取知識方式,將教員課堂一次授課內(nèi)容分解為數(shù)量眾多的知識模塊,采取課下學(xué)員多次、反復(fù)學(xué)習(xí)與思考,“以量增效”是AI模式教學(xué)的突出特點,這也符合認知負荷理論。認知負荷理論認為一個人如果同時攝入過量信息,處理信息的難度會增大,不利于其對知識的理解。傳統(tǒng)的課堂漫灌教學(xué)形式,要把承載各種媒體的教學(xué)內(nèi)容傳授給學(xué)員,顯然力不從心。基于AI的PPT課件是醫(yī)學(xué)專業(yè)教學(xué)是智能化教學(xué)的標準形式與基本承載單元。在目前的教學(xué)中,常常可以見到黑板搬家式PPT,這些PPT課件將繁瑣復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容短時間呈現(xiàn),造成學(xué)生的認知負荷過大甚至迷航。制作PPT課件不是Word文檔的分頁呈現(xiàn),其目的是以更簡潔、易記的形式呈現(xiàn)教學(xué)要點。因此,從多媒體PPT課件的設(shè)計作為切入點,融入AI元素,做到學(xué)員自主帶著問題學(xué)習(xí),培養(yǎng)人工智能輔助學(xué)習(xí)、深入學(xué)習(xí)的技能。