首页 > 论文范文 > 医药卫生论文 > 医学教育论文 > 医学教学论文 > 人工智能背景下四川大学口腔医学教育新生态建设路径探索

人工智能背景下四川大学口腔医学教育新生态建设路径探索

2024-08-28 44 上传者：管理员

摘要：本文结合口腔医学实验教学开展现状，探索基于人工智能等数字技术的智慧口腔医学实验教学场景和建设路径，以期为口腔医学教育数智化转型提供参考。

关键词：
人工智能
口腔医学
实验教学
教育数字化
教育新生态
加入收藏

教育数字化转型是新一轮科技革命和产业革命深入发展的必然产物，也是全球教育变革方向与聚焦点。党的二十大报告做出重要部署，强调要“推进教育数字化”[1]。近年来，人工智能技术的蓬勃发展进一步为信息技术与教育融合发展注入了新动能，描绘出了未来教育可能的轮廓。在上海召开的2024世界数字教育大会上，教育部部长怀进鹏提出，实施人工智能赋能行动，促进人工智能技术与教育教学、科学研究、社会的深度融合，为学习型社会、智能教育和数字技术发展提供有效的行动支撑[2]。高等教育作为人才培养主战场，是以数字化支撑教育强国建设的重要实施领域。口腔医学高等教育应积极推进教育数字化纵深发展，适应口腔医学发展新要求和实施健康中国战略新任务，致力于培养卓越口腔医学人才。

1、传统口腔医学实验教学发展瓶颈

口腔医学专业特色鲜明，实践性强，临床治疗以精细度高的有创性操作为主。基于模拟的医学教育使学生能够在保护患者和自身安全的前提下获得临床操作技能[3]。因此，临床前实验教学在口腔医学人才培养过程中发挥着核心作用，其能为学生后续临床实践甚至整个职业发展轨迹奠定坚实的基础。传统口腔医学实验教学开展主要依托仿真人头模设备，遵循“理论讲授—视频教学—操作演示—学生操作—教师评价”的教学路径，目前已面临教学瓶颈。

(1）实验有创不可重复

临床技能的获得需要经过以刻意练习为基础的反复训练，并通过持续的临床实践确保所获得技能的维持[4]。口腔诊疗的有创性决定了口腔医学实验的不可重复性。受实验物资、课堂学时等限制，实验过程多为一次性体验，这与临床技能的获得规律相违背，学生难以通过课堂学习建立良好的技能基础。此外，种植、外科等部分实验项目涉及设备耗材种类多、费用高，在实体实验中更加难以实现一人一套和反复练习，严重影响教学的效率和效果，制约了教学目标达成度。

(2）实体实验难以模拟

当前，口腔医学实验课程开展以在仿真人头模上复现口腔临床操作为主，缺乏对临床情境的还原和标准病人资源，无法实现对学生临床思辨和医患沟通等能力培养。此外，口腔颌面外科手术等大型综合性实验项目对实验环境要求高，在实验室有限的空间中难以模拟与开展，存在教学真空地带。

(3）实验评价体系单一

传统实验教学评价主要依赖授课教师，由教师结合相应的打分细则对学生的作品给出评价。这种方式主观性较强，对师资配比要求高，时效性亦不足。此外，学生的实验学习情况以结果评价为主，缺乏过程考核和对学情的及时跟踪反馈，难以实现自主学习和提升的目的。

2、基于人工智能技术的实验教学变革路径探索

(1）建设线上虚拟仿真实验室，搭建无边界口腔医学实验教学场域

相较于线下实体实验，虚拟仿真实验具有学习时间和场地灵活、安全可重复、场景高度还原等优势。本学院围绕口腔医学专业核心课程实验内容，由学院口腔医学学科细分领域专家领衔建设高覆盖、多实验、强支撑的线上虚拟仿真实验教学共享平台（图1），实验项目满足各领域口腔临床技能和思维能力的多重培养需求，平台支持共享课程管理和实验过程可视化，提供学习进度、实验和理论考核结果等数据追踪，支持学习者可随时随地因需学习，突破了实验教学时空限制，形成了实体课程的良好补充，贯穿了课程前后智慧型教学平台的应用，实现了数字教学资源和学习数据双轮驱动下更完善的实验教学新模式，并获得了良好的实践效果[5]。平台除本科生实验实训外，还应用于专业技能竞赛、口腔医师规范化培训、口腔临床适宜技术推广等多个教学场景，平台面向国内口腔医学院校开放，打破了地域限制，促进了教育资源共享。

(2）建设基于力反馈的线下虚拟仿真实验室，赋能口腔临床实训

口腔医学实践对学习者手部灵巧性要求高，在整个实验过程中学习者与所治疗牙齿之间存在精细的触觉反馈。这决定了学生需要反复训练才能达到获得与维持临床技能的要求。虚拟仿真线上实验可有效助力学生建立立体化知识结构，但其鼠标键盘交互的特性无法满足培养手部技能的需求。学院以学科交叉、产教融合赋能口腔医学实验教学装备化建设，校企合作研发了力视觉融合的虚拟现实口腔手术模拟器，通过将虚拟图像空间与力触觉空间进行精细配准，实现更加真实、自然的实操训练环境。在此基础上学院建设了依托互联网、物联网、数字化技术为一体的线下虚拟仿真实验室，以有效解决学生实践机会不足这一难题。同时，利用开放实验病例数据自主创建功能和人工智能语音交互技术，开发情景化口腔医学临床思维病例，在沉浸式学习过程中根植医学人文情怀，弥补了传统实体实验缺乏标准化患者，无法高效开展培养临床思维能力的不足。

(3）数字技术丰富实验评价方式，助力个性化自主学习

数字技术为学生提供实时客观的实验评价数据，如虚拟仿真实验，学生在实验中可获得系统即时反馈指导，完成实验后即可看到各步骤得失分情况。对于在实体牙齿模型上的牙体制备操作，学院开发了基于三维光学口内扫描仪数据的客观评价软件。该软件可通过数字精准测量学生作品，再与标准值进行比对，实现对学生学习过程和结果的实时指导与评价。该软件还借助数字技术构建了教学质量的过程性和终结性评价体系，关注学生的可持续性发展，有效激发了学生的内生动力，提升了学生的自主学习能力。

(4）科研引领和反哺教学，人工智能助力高阶临床能力培养化繁为简

针对口腔正畸学、口腔手术类实验等实验教学固有的理论难度大、治疗方案复杂、教学资源缺乏等问题，充分发挥学院附属医院华西口腔医院三级甲等口腔医学专科医院和国家级口腔医学中心的优势，利用海量优质病例资源，基于机器学习、计算机视觉等人工智能技术开发相关学科的疾病智能治疗方案决策和手术导航路径系统，实现对学生学习过程中的辅助指导，使得理论和实践多维度地反复碰撞，显著加速了专业知识向专业胜任力和专业发展力转化的过程，如依托基于大数据的正颌外科手术方案智能设计软件（图2），学生手术设计速度提升62.5%，准确率提升29%，实现了在有限的课堂时间、有限的师资及有限的教学资源条件下，提升实验教育教学效果，保障了口腔医学人才输出质量，解决了长期困扰口腔医学专业教育教学的突出问题。

同时，充分利用第二课堂在学生创新能力培养中的突出作用，围绕健康中国战略实施，靶向解决复杂临床问题与实践应用的能力培养目标，以临床问题为导向，突破专业壁垒，组建师生研发团队共同开发口腔颌面外科手术机器人系统（图3）等密切结合临床需求的数字硬件装备，在实践中激发引导学生自主探索和学习能力。相关成果已获中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛、全国大学生机器人科技创新交流营暨机器人大赛特等奖项，有效提升了学生的专业发展力。

图1 虚拟仿真实验教学开放平台

图2 华西口腔手术智能设计软件

图3 医工融合研发面颈部微创手术机器人系统

3、结语

以AI为代表的数字技术是推动高等教育创新发展的内生动力，其蓬勃发展变革着未来口腔医学高等教育的人才培养需求、培养模式、教学范式和评价体系，有效推动口腔医学生大健康观念、终身学习能力、创新创业能力、医学智能素养等时代需求的能力重塑进程。教育工作者应积极探索加快推进高等教育的数字化赋能，在合乎道德规范的标准下，安全地使用以人工智能技术为代表的新一代数字技术，为推动新质生产力加快发展贡献新时代高等教育力量。

参考文献:

[1]习近平.高举中国特色社会主义伟大旗帜为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗—在中国共产党第二十次全国代表大会上的报告[M].北京:人民出版社,2022

[2]教育部部长怀进鹏在2024世界数字教育大会上的主旨演讲:携手推动数字教育应用､共享与创新[EB/OL].

[5]白明茹,夏睿科,程磊等.“虚实结合”的线上线下混合教学模式在牙体牙髓病实验教学中应用研究[J].中国实用口腔科杂志,2023,16(06):732-736.

文章来源:郑庆华,王诗达,王亚,等.人工智能背景下四川大学口腔医学教育新生态建设路径探索——以实验教学为例[J].数字与缩微影像,2024,(03):15-17.