物聯網在高等醫學教育中的應用初探

倪露露，李江安

（1.江南大學醫學院，江蘇 無錫 214122；2.南京醫科大學附屬無錫二院，江蘇 無錫 214002）

所謂物聯網，簡言之即“萬物互聯”，其實質是借助互聯網平臺，以互聯網為核心技術，通過相關技術如射頻識別、紅外感應器、激光掃描器、全球定位系統等實現對現實實物的定位、識別、追蹤及實物信息的共享。隨著目前傳感器技術、計算機技術、互聯網技術等的飛速發展，物聯網技術的應用領域日趨廣泛[1]，在交通、安防、醫療衛生、環境保護、防災救災等領域均發揮著重要作用，但在醫學教育方面的應用還相對滯后。很多醫學教學單位設立的多媒體教室及信息化平臺也只限于簡單的數據處理或PPT教學。隨著云計算、無線傳感網等技術的不斷發展，物聯網在醫學高等教育中的應用必然會越來越廣泛。

1 目前我國高等醫學教育存在的問題

我國醫學教育與國外的“精英化教育”不同，國內醫學高等院校眾多，且近年來大規模擴招。但即使如此，經過教育培訓后合格的醫學人才相較于社會需求仍有巨大缺口[2]。究其原因，既有院校資金不足、教育資源匱乏、社會醫療環境等客觀短板因素，也說明傳統醫學教育模式已經不適應當今的醫學教育。筆者認為，其中因教育方法滯后及教學資源匱乏導致學生缺乏學習興趣、動手能力差為主要原因。因此，利用物聯網技術的優勢對醫學教育模式進行革新是非常必要和有益的。

2 物聯網在高等醫學教育中的應用

2.1 物聯網在翻轉課堂中的應用

傳統醫學理論課教學是以課堂為中心、以教師為中心，這種統一講授忽視了學生接納和吸收知識的個體差異，也沒有精確的指標來監測和評估每一位學生是否能理解或掌握教師講授的內容。且醫學理論概念性強，知識點多，很多內容需背誦，因此學生容易理解困難。上述因素導致部分醫學生缺乏學習興趣。鑒于此，近年來，翻轉課堂逐漸興起，被眾多醫學教育者關注并予以實踐應用，成為教育改革的新方向[3]。所謂翻轉課堂，是指課前學生通過教學視頻、PPT等學習資源自主學習。每一位學生自主機動安排學習時間，比如有些學生遇到不理解的知識點可以反復觀看視頻或學習其他參考資料，既可獨立學習也可同學之間協作學習、互相討論；也可以在師生交流平臺上提出，教師及時予以解答。這樣，課堂上就節省了很多講授知識的時間，而課堂時間主要用來答疑、交流、協作、討論，教師負責把握課堂討論不要偏離課程內容主線，鼓勵學生主動參與答疑、討論，糾正學生的思維誤區，總結并解答學生提出的問題。課堂真正能做到師生互動，以學生為中心。這種模式有利于學生自學能力、協作能力、思考能力的提高，有利于學生把知識點吃透、把思維脈絡理順，從而達到掌握課程內容的教學目的。

物聯網技術的應用可以顯著提高翻轉課堂的效率，其作用主要體現在以下幾方面：（1）目前學生課前學習的教學視頻及PPT多為授課教師事先制作，然后上傳到學習平臺，資源較為匱乏；網絡上絕大部分醫學MOOC均為科普型，并不適用于醫學專業教學；專業MOOC資源較為分散，難以查找，其中優質高等醫學教育中文MOOC更為稀少。物聯網以IPv6為基礎的網絡層技術的發展，形成海量地址資源，可以提供更加豐富的優質教學資源。（2）國內眾多設立醫學專業的高校也可以利用物聯網網絡層及應用層技術構建“醫學教育校際聯盟”，建立醫學教育“云平臺”，從而實現高校之間教學資源的互補和共享。各高校醫學生則可非常便捷地從平臺上獲得專業教學資源，從而開闊視野，提升學習質量。

2.2 物聯網在醫學虛擬實驗室中的應用

醫學是一門實踐性很強的學科，實驗課非常重要。但國內各高校長期以來均重視醫學理論課，將實驗課置于從屬地位。這就導致很多學生理論知識豐富，理論基礎扎實，但操作技能很差。究其原因，主要是受經費、教學資源、實驗場所、實驗設備所限。以解剖學為例，實體解剖有以下缺點和局限：（1）長期以來受思維和習慣的影響，目前國內自愿捐獻遺體用于醫學生解剖的很少，一般的醫學院校8名醫學生共同解剖一具尸體，上局部解剖實驗課時，基本是1～2名學生在持刀解剖，其他6～7名學生手拿圖譜進行對照學習，后排學生甚至會因視野被遮擋而無法看到解剖過程。（2）某些器官的解剖具有不可重復性，比如心臟解剖后即使上一位學生將其拼回去，也不可能恢復原狀供下一位學生來重新解剖學習。（3）有的器官如腦和脊髓因為有顱骨和脊椎遮擋，解剖前必須耗費大量時間打開骨性結構。（4）某些位置深的解剖結構無法完整觀察，如顱底神經和血管的走行及其相互解剖位置關系。

應用物聯網的VR技術可以很好地解決上述問題。基于VR技術的虛擬人體解剖能三維立體地顯示各器官系統的解剖結構及毗鄰關系，學生佩戴VR眼鏡進入虛擬人體，可自如地調控進入途徑、前進方向，觀察各器官的局部解剖形狀、骨骼、肌肉、血管、神經分布及其相互關系，也可模仿手術入路，為日后臨床實踐打下堅實基礎。通過這種沉浸式虛擬解剖實驗操作，可以觀察到實體解剖課上無法完整觀察的解剖結構。如視神經的球后段至視神經管段部分，實體解剖課需要將眼球摘除后觀察，但眼球摘除已經破壞了球后結構的相互關系，學生只能結合圖譜自行在腦海中想象并重建立體圖形。而VR技術則可完整地原位顯示上述結構，這樣學生就可以獲得清晰直觀的三維具象化印象。而且這種虛擬解剖具有可重復性，學生可以反復體驗，輪流使用，這樣就可有效解決尸源不足的難題。

此外，基于VR技術的虛擬實驗室在投入使用后并不會產生實際的教學資源損耗，綜合成本極其低廉，可顯著降低實驗室的經費和管理成本，從而解決醫學院校資金不足、教育資源匱乏的難題。

2.3 物聯網在傳統醫學實驗室中的應用

物聯網技術不僅促進了虛擬實驗室的發展，也可廣泛應用于傳統醫學實驗室中，消除安全隱患，提高實驗室的安全性和有效性。比如，使用射頻技術可以在醫學實驗設備儀器出現故障或火災等風險時及時報警；在各項醫學實驗設備儀器上標注數字化屬性，當學生錯誤使用設備儀器時，設備儀器會自動啟動報警系統；通過傳感器和傳感網技術還能自動控制實驗室的溫度、濕度等，避免醫學實驗設備儀器因不合理的環境因素加速折舊甚至發生故障，延長使用壽命，節省學校的資金支出。此外，物聯網技術還能自動控制室內空氣的更換率，這一點對人體解剖學實驗室尤其有幫助。目前國內醫學院校的各種人體標本主要是通過福爾馬林浸泡處理等達到防腐目的，而福爾馬林有強烈的刺激性氣味，易導致人體鼻腔、眼結膜不適，如濃度過高對呼吸系統、神經系統、免疫系統、肝臟等都有毒害作用，甚至有導致鼻咽癌的風險。通過物聯網傳感系統能實時監測解剖實驗室內福爾馬林的濃度，從而自動進行室內空氣更換，有助于維護師生的身體健康。

2.4 基于物聯網的“云平臺”的應用

目前的醫學教育方式主要是醫學生課前預習—教師課上講授—課后復習，學生的課堂學習時間受到課程安排的限制。而基于物聯網的“云平臺”的應用可以打破時間和地域的限制，讓學生隨時隨地能便捷地學習知識，充分利用碎片化時間，體現學生的個性化學習，從而有最高的學習效率和最好的學習效果。后臺可以記錄學生瀏覽“云平臺”教學資源的頻次和時間，便于教師統計分析學生學習過程中的共性問題，優化課堂時間的分配及講授方式，以達到更好的課堂效果。

另外，有部分醫學生因為沉迷于電腦游戲或網絡電視劇等而出現曠課現象，影響了專業知識和技能的學習，也對學校教育資源造成浪費。既往只能通過人工點名或指紋打卡方式來約束，既占用了課堂時間，還存在代點名、指模作弊等問題。在RFID技術支撐的智慧校園環境中，可以通過給每位學生配備超高頻識別電子卡來達到考勤目的。

3 結語

隨著傳感技術、射頻識別技術、智能嵌入技術的不斷發展以及云平臺、數據中心等的構建，通過物聯網技術提高醫學教育的信息化、智能化，可以為醫學生提供更為廣闊的空間，激發學習熱情，提高自主探究能力，產生更高的課堂參與感。可以預見，飛速發展的物聯網技術將在醫學高等教育中有著非常廣闊的應用前景。