數智技術賦能醫學實驗室臨床技能培訓的應用探索

摘"要：人工智能作為技術革命的前沿領域，為高等教育的發展成功賦能。臨床實踐技能培訓教學也順應形勢進行變革，邁入數字教育時代。臨床醫生、任課教師、實驗人員、數智技術人員組成教學團隊，助力醫科生臨床實踐技能和綜合素養的提升。臨床實踐技能課程建設以實驗教學課程為主，以實驗設計、實驗項目開發和專業實習為補充，建設多層次實驗教學課程體系。在實際建設中借鑒國家級及省部級優秀數智技術虛擬仿真實驗課程經驗，以醫學技能操作要求為標準，將實驗真實影像按比例參數進行3D建模重現，用3D可視化技術對各系統部位逐層可視，配合音視頻講解，細致呈現解剖結構、病理變化及內在聯系。在進行教學資源建設的同時，同步進行人才培養方案、教學方法、課程設置等方面的優化調整，在“教”“學”“管”“評”“考”各個環節實現數智技術賦能臨床實踐技能培訓，提高臨床專業學生人才培養質量，為醫學生技能成長保駕護航。

關鍵詞：數智技術；實驗教學新模式；臨床實踐技能培訓；虛擬仿真

2017年我國發布《新一代人工智能發展規劃》、2018年發布《高等學校人工智能創新行動計劃》《教育信息化2.0行動計劃》、2019年發布《中國教育現代化2035》《加快推進教育現代化實施方案》等政策［12］。開放的政策，海量的數據資源，豐富的應用場景助力數智技術賦能教育的發展，主要經歷了應用、賦能、創造三個階段。

實驗室作為國家創新體系關鍵平臺，代表國家與世界科技競爭的力量，在5G時代和數智技術快速發展的當下，構建安全、創新、智慧、共享的實驗室顯得尤為迫切［3］。歌德大學建設專門面向數智技術的數字學習平臺即數智技術學校，2023年11月，由中國科學院深圳先進技術研究院與深圳市聯合信息技術有限公司，在深圳成立教育數智技術聯合實驗室。同時，浙江大學人工智能賦能學習實驗室也相繼成立，等等。配套國家文件政策，保障數智技術實驗室運轉［4］。

實驗室的智能化已體現在智能化管理、智能軟件、智能化運行、智能化實驗數據分析等方面。

智能化管理：如門禁系統、一卡通、人臉識別等。

智能管理軟件：如實驗室儀器分類軟件、實驗設備檔案軟件、實驗人員管理軟件等。

智能化運行：數智技術已實現實驗室溫濕度智控、窗簾智控、智能插座、燈光自控、智能播放實驗須知等。

智能化實驗數據分析：數智技術系統采集實驗室各項參數信息，通過互聯網更新到實驗室網絡平臺、通過云計算利用數智技術對大數據進行分析，對實驗信息進行掌控［5］。

數智技術賦能教育既是機遇也是挑戰，《福布斯》2023年報告人工智能在未來20年會減少實驗室人員需求數量，但學校教育的主體應始終是教師，教育技術只是輔助，尤其是針對創新思維、人文素養方面的培養，更需要人對人而不是機器對人［67］。教育界要主動擁抱數智技術新技術，為教育公平和發展增質增效，同時也要關注數智技術濫用給教育帶來的潛在風險，數智技術必須經過檢驗才能用于教育實踐，提高對數智技術的控制、理解和合作水平。

1"數智技術賦能教育對臨床醫學院實驗室改革與發展的意義

數智技術為教育改革按下了“加速鍵”，教育與數智技術融合，催生教育變革和學習變革［8］。根據培養目標和社會需求因材施教，對學生實行多技能個性化培養，創新人才培養模式，提高教學效率［9］。

1.1"引領創新型、開放型、資源共享型數智技術大數據實驗室建設

數智技術正在從“教育工具”向“教育伙伴”轉變，賦能實驗室教育，引領專業型實驗室建設，建立創新、開放、共享的數智技術大數據實驗室，實現高質量實驗教學，為社會輸送高端技術人才。

1.2"優化實驗室教學模式

數智技術不斷深入，實驗活動變得更生動具象，同時實驗室優化人才培養方案，前瞻布局一批未來新興專業，升級改造一批現有傳統專業，淘汰一批陳舊落后專業，提升實驗教學效果。

2"臨床醫學院數智技術賦能臨床實踐技能培訓情況調研

2.1"數智技術賦能臨床實踐技能培訓發展現況

（1）應用現狀：現高校普遍積極進行數智技術和大數據實驗室建設，但缺乏規范統一、完善的建設體系及方法；場地及資金受限，專門面向數智技術的實驗平臺、設備、工具以及數據源不足，數智技術關鍵技術及相關領域高層次人才缺乏［10］；數智技術與課程教學融合不足，造成“產、學、研、用”脫節。

（2）課程建設現狀：相當一部分數智技術實驗室課程改革是在原有課程基礎上，通過增減部分課程完成課程體系遷移，導致課程之間缺乏系統性和完整性，難以有效提升學生運用綜合知識的能力，無法形成“產、學、研、用”一體化體系。

（3）人才培養模式現狀：數智技術作為典型的工科專業，注重培養學生創新思維和工程思維，其對學生能力培養需要大量實踐，但現有教學模式仍“重理論，輕實踐”，不能及時適應智能實驗室需求，急需建設“產、學、研、用”一體化人才培養模式［11］。

2.2"數智技術賦能臨床實踐技能培訓教學現況

數智技術賦能實驗室創新發展應用原則為：（1）采用“課程教學+項目驅動+實踐”培養路徑，賦能實驗專業人才培養。（2）組建融合數智技術實驗平臺、多元化實驗隊伍、優質人才培養方案的高質量實驗教學創新應用體系［12］，具體應用見下表。

3"臨床醫學院數智技術賦能臨床實踐技能培訓教學課程資源建設與推廣

3.1"臨床醫學院數智技術實驗室課程資源建設

（1）課程資源體系建設：臨床技能培訓實驗課程資源建設應包括核心技術課程、實驗實訓課程、實戰課程等。資源建設應以實驗教學課程為基礎［13］，以實驗設計、實驗項目開發和專業實習為補充，建設多層次實驗教學課程體系。

（2）“3+1”四段式培養臨床技能培訓模式。①教學資源內容：“3”指實驗知識講解+教師示范+實驗演練，“1”指數智技術模擬實驗。實驗技術人員、任課教師、虛擬技術人員、對口企業人員組成教學團隊，完善四段式培養教學，為學生鋪設實驗技能成長道路。②教學資源建設依據：教學資源建設是項目的核心，資源建設包括實驗知識講解、教師示范、數智技術模擬實驗、實驗演練四部分。教學資源建設借鑒國家級、省部級優秀數智技術實驗課程經驗；數智技術模擬實驗依據實驗技能操作要求，采用VR虛擬現實和三維仿真技術，將采集的實驗真實影像及比例參數，以原比例3D建模重現，用3D可視化技術對機體各個系統、部位逐層可視化，結合音頻視頻講解，細致呈現實驗操作步驟、注意事項及實驗結果呈現。

3.2"臨床醫學院數智技術實驗室課程資源推廣

（1）課程資源推廣平臺建設：搭建“1+X+Y”的推廣平臺：“1”指校級數智技術實驗教學展示平臺，“X”是指X個學院建設的校內開放式數智技術實驗教學平臺，“Y”是指各學院制作的Y個品質優良、實用性強的數智技術實驗教學項目。已有國家級實驗教學示范項目2項、教育部示范性數智技術虛擬仿真實驗項目2項，進行推廣平臺建設，實現資源的校內推廣甚至是跨校推廣。

（2）課程推廣平臺的管理及維護：結合《教育部高等教學司關于加強國家虛擬仿真實驗教學項目持續服務和管理有關工作的通知》文件精神，平臺應做好以實驗平臺的管理及維護工作［14］。

黨的二十大將推進教育數字化寫入報告，賦予教育在社會主義現代化建設中的重要使命，數智技術是創造知識的強大工具，大大提高知識生長的速度與使用水平。在臨床技能培訓教學中，數智技術已有兩三千年的歷史，從經脈漆木模型到實物機電仿真到虛擬現實仿真，數智技術在醫學教學示教、臨床技能培訓實操訓練、手術方案制訂等都得到較好運用，虛擬人體經歷了從可視人體到幾何人體、物理人體、數字人體的發展過程，全方位支撐了臨床技能實訓教學，VR+教育會有更好的發展前景。

4"臨床實踐技能實驗室發展趨勢

4.1"智能化、數字化、有序化的實驗室

數智技術實驗室是高校實驗室建設的趨勢，通過APP或網絡平臺申請實驗時間及座位→智能識別后許可進入實驗室→燈光、溫濕度、窗簾智能到位→入座實驗位置→掃描座位二維碼→調出實驗任務→觀看計算機實驗PPT、實驗講解視頻、操作規范等→開始實驗操作→結束實驗→提交實驗報告、反饋實驗評價→智能檢測實驗設備關閉、儀器歸位離開實驗室，這一系列操作讓實驗活動變得生動有趣，實驗室管理高效有序。

4.2"指向“數智技術+X”的可持續發展實驗室

數智技術實驗室發展趨勢為借助嵌入式設備、服務器及交換機等，實現數智技術與其他技術的融合，實現“數智技術+X”；在實驗平臺建設、多元化實驗隊伍建設、人才培養方面獲得更多創新成果，實現“產、學、研、用”融合，實現實驗室可持續發展［15］。

4.3"配套數智技術實驗教學設備和實驗教學服務新興產業

隨著數智技術在實驗行業的滲透，將涌現一批硬件設備、研發工具、平臺軟件等數智技術教學應用設備，同時衍生出實驗室教學服務這一新興產業。

結語

數智技術賦能實驗室建設符合新醫科建設的需求，推動了醫學實驗教學的發展。數智技術、大數據、虛擬仿真技術相互融合，新興的數智技術實驗教學平臺在眾多高校內也已得到廣泛應用，使教學模式優化，教學方法多元化，教學體系現代化，為醫科人才培養注入力量，從教學實際出發，解決教學重難點問題，實現教學管理工作全方位全過程信息化。

知識的獲取已經不是高等教育的主要內容，高等教育的核心在于人才能力及素養的培育，數智技術賦能教育既是機遇亦是挑戰，數智技術賦能教育過程一定要謹慎管理，通過科技倫理、隱私保護、智能算法等措施實現數智技術的致用、治用、智用，實現數智技術提高教育效率，解決教育痛點，實現教育數字化，促進數字時代智慧教育的發展。

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基金：課題獲浙江省高等教育學會課題立項資助，“MiniCEX模式下臨床醫學實驗室四段式培養虛擬仿真實驗教學平臺的建設與管理”課題（課題編號：ZNJY2401）；杭州師范大學2024年校級教學改革專項課題“MiniCEX聯合虛擬仿真教學平臺在婦產科臨床技能教學培訓中的初探和應用（2024141）”

作者簡介：史亞娟（1989—"），女，漢族，浙江杭州人，碩士研究生，助理實驗師，主要負責臨床醫學院臨床實驗教學管理。