人工智能在神经病学教学中的应用

刘旭 汪昕

［摘 要］神经病学属于二级学科，其临床教学专业性强、难度大，如何提高其教学质量一直是一个难题。随着人工智能的不断发展，将其引入神经病学教学中可以从推动教学模式改变、精准教学等多个角度促进神经病学教学质量的提高，为未来神经病学医学教育提供新的辅助手段。

［关键词］人工智能；神经病学；教学方法

［中图分类号］ G642 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）07-0066-03

教育是国家之根本，是国家百年大计，关乎我们民族的未来。神经病学在医学教学中具有一定的特殊性，属于临床二级学科，是一门专业性强，涉及面广且难度较大的学科，其内容涉及神经解剖、神经病理、神经影像等诸多方面。随着社会老龄化的加剧，神经系统疾病发病率不断增高，并且随着神经病学基础研究的不断推进，新的疾病不断被发现，这些都给神经病学的教育带来了严峻的挑战。同时，传统的书本式教育模式已经跟不上时代的步伐，医学院校应顺应时代的进步，鼓励教育工作者在教学过程中传承“神经病学艺术”[1] ，对神经病学的教育模式做出相应的调整。

从1956年人工智能（Artificial Intelligence， AI）概念的提出，到目前人工智能的快速发展，社会各界已对其广泛形成一个多学科综合交叉的概念。学者们普遍认为，人工智能是“一门关于如何表述、获取和使用知识的科学”[2]。人工智能已经涉及目前人们生活的方方面面，从无人驾驶到物联网的发展，从语音识别到智能机器人，人工智能在各领域的应用呈现指数级爆发性增长[3]。医学院校应顺应时代的发展，引入人工智能辅助教学，改变现有的教学方式，激发学生的学习兴趣，提高教学的质量和效率。

一、人工智能在教学中的优势

随着互联网时代的到来，人工智能快速发展，已经涉及人们生活的方方面面，是我们不得不去面对和接受的新事物。人工智能在教育系统中的应用也越来越广泛，并且取得了丰硕的成果[4-6]。 进入互联网时代，现代教育已经有了长足的发展，各个大学都有其自身的教育优势，各种精品课程的推出不断丰富着教育资源，促进教学的交流。依托于互联网的人工智能可以帮助学生在海量的教育资源中找到自己需要的教学材料，这对于教育的发展无疑具有巨大的推进作用。

新冠疫情期间，教育系统积极响应国家号召，利用互联网以及人工智能技术开展了丰富多彩的线上教育活动，学生不需要走进教室，在家中通过一根网线，就可以获得高质量的教学。人工智能辅助线上教育可以适当地减少教师一些简单重复的工作，降低教师工作量；通过智能数据采集，帮助教师了解、分析学生的线上学习情况，掌握学生的关注度，这有利于提升教学质量。线上教育的发展让教育界看到了它的优势，人工智能将在未来的教育中起到重要的桥梁作用，为线上教育的发展提供重要的辅助。当然，我们依然要清晰地认识到，在教育中教师才是根本，这就需要广大教师充分利用人工智能的辅助优势，不断提高教学质量，激发学生的学习兴趣。

二、人工智能推动神经病学教育模式改革

神经病学教学是一门理论知识与实践相结合的学科，学生需要在掌握基础知识的同时，不断地进行临床实践、不断地学习提高。目前，医学院依然采用以课程教育为主导的教育模式，以教师为中心，通过讲解课本内容向学生灌输知识点。神经病学教学内容复杂，涉及范围广，以书本为主的机械式教学面临着诸多问题。其一，教师很难将课程讲得非常透彻。看似一种疾病的讲解，但其涉及多门其他学科内容（解剖、影像等），如果仅仅按书本去讲解一种疾病，学生很难进行深入学习。其二，内容繁多且枯燥，教师如果把所有的知识点简单地罗列堆砌，学生在听课时就很容易疲劳进而无法消化，最终仅仅是为了考试而学习，囫囵吞枣、死记硬背各种知识点，并不能达到学以致用的目的。这种传统的教育模式，其知识的输送是单向的，授课教师很难了解学生对知识的掌握情况，这必然导致教学质量低下。神经病学教学引入人工智能辅助后则可以形成一种线上线下混合教学模式，可以将教师与虚拟网络智能助手相结合进行协同教学[7]。

神经病学可采用真实课堂与虚拟课堂相结合的教学模式。教师在线下讲授重要的知识点或神经科重要体征时，虚拟智能助手即可自动展现这些体征的临床表现，甚至可以直接结合病例进行更加生动的演示，从而提高学生的学习兴趣，加深学生对临床病例的直观理解，更有利于学生对重要知识点的掌握。当学生离开课堂后，虚拟智能助手可以继续担当线上教学的角色，在线对各个知识点进行回顾以及演示，深入分析学生学习过程。人工智能系统自动反馈每位学生对知识点的掌握情况，以及教学中的疑点难点，提醒授课教师注意并调整后续教学的侧重点。这种授课教师与人工智能助手的结合，可以明显地提高授课效率和质量，将过去单向的授课模式转变为双方互动，利用人工智能深入分析的优势，找出学生对知识掌握的不足，对于神经病学教学质量的提高无疑具有重要作用。

三、人工智能促进知识整合

神经病学涉及的领域相当广泛，包括神经解剖、神经病理、神经生物、神经心理等。教师在教学过程中的分门别类的讲解并不能使学生当堂理解接受、融会贯通。在传统的教学模式下，在有限的教学时间里以及教学手段下，将所有的相关知识点糅合在一起让学生接受是非常困难的，即使使用PPT等多媒体，依旧无法将所有相关知识展现出来。而人工智能的出现为我们解决以上问题提供了新思路。人工智能可以迅速将所有相关的知识点整合在一起展现给学生，教师在讲授某一种神经科疾病时，不再像过去程序性地介紹疾病特点，而是在介绍疾病的同时通过人工智能迅速展现这种疾病相关的临床影像资料，并对于该疾病神经解剖特点以及相关的体征进行展示。这样就使学生看到的不仅仅是一个疾病的表象，而是与疾病相关的所有信息。教师可以通过多维度动态展示，激发学生的学习热情，使课堂变得丰富多彩、生动形象、不再乏味。对于医学教育而言，课堂教学和临床实践的有机结合非常重要，然而现在两者存在一定的脱节。学生在上课前并未接触过病人，课后也没有办法直接接触病人进行实践，因此无法对疾病形成一个完整的概念，使所有的知识仅停留在书本之上。但通过人工智能的辅助，教师在授课时可以将一个完整的病例展现在学生面前，学生甚至可以通过语音与“病人”互动，这样可以方便学生对疾病知识进行理解和掌握，同时活跃课堂气氛。

四、人工智能培养学生的动手实践能力

临床医学是一门实践课程，学生在课堂上掌握知识后，还必须在实践中不断模拟。但现在的临床教学，尤其是神经病学教学，给予学生实际演练操作的机会太少，因此也造成学生对知识的掌握比较表浅。人工智能的出现将从各个方面改变这种现象。人工智能可以线上模拟病人，学生通过语言交流获得疾病的信息，从而加深对课堂教学内容的理解，更有助于其在进入临床实践之前初步学会如何与病人沟通以及如何有条理地询问病史，这无疑对其以后的临床工作大有裨益。神经病学教学永远离不开对神经解剖的理解，但每次开始教授神经病学，解剖学课程就早已经上完，这时如何帮助学生去复习回忆神经解剖知识往往是一个难点。随着人工智能技术的进步，立体模拟人体解剖模型技术日趋成熟，已经完成了将神经解剖学从平面走向3D、由3D走向虚拟可视化，使学生可以更加直观地了解神经解剖。当学习到某一章节时，教师可以依托人工智能技术帮助学生系统性回顾该章节所涉及的神经解剖知识，这种学习更加立体、更加具有针对性，不仅加深了学生对疾病的理解，也加深了学生对相关解剖知识的理解。临床教学离不开临床实践，但现在的教学和医疗环境又难以支撑学生去直接操作。随着人工智能与虚拟现实技术的不断进步，学生在未进入临床接触病人之前，就可以通过虚拟现实技术，在机器上进行模拟操作。例如，在学习脑血管病的时候，使用人工智能不仅可以辅助学生更好地了解脑血管走形分布及其供应的脑区，也可以帮助学生了解什么是神经介入。这样的教学，无疑会大大激发学生的学习热情，从而提高教学质量。

五、人工智能辅助打造精准个性化教学

教学是持续的，同时也应该是精准的。尤其是对未来致力于做好一个神经科医师的学生来说，找到属于自己的学习方式尤为重要。离开教师，学生依然可以很好地学习；离开课堂，学生依然可以不断地提高，这才是未来教学的方向。因此，离开教师与课堂并不意味着学习的终结而应该是学习的延续。随着科技的不断进步，可以开发相应的App，将课堂延续到课外，让学生自主学习他们感兴趣的知识。然而互联网所包含的信息是海量的，让学生从中找到自身感兴趣且需要的知识往往很费时间也很困难，因此可以充分利用人工智能筛选的优势，向学生推送其感兴趣的神经领域热点动态，不断更新知识，由过去的被动学习变为主动学习，提高学习效率，为学生节省大量的时间。此外，学生对知识的掌握通常不是均衡的，必然有其薄弱的环节。在传统的教学模式下，学生在授课结束后想针对薄弱环节加强学习具有一定困难，而现在通过相应的App，学生就可以根据自己的需求预定学习相应的课程。人工智能使高校教育具备精准化个性化，由过去教师按照统一教学大纲教学变为根据学生自身需求定制特色教学。

六、人工智能助力教学队伍建设

教师队伍是教育的支柱，提高神经病学的教学质量需要一支强大的教学队伍。教师只有不断提高教学能力，才能够更好地教学，帮助学生消化吸收教学内容。目前我国大学教师队伍的优势是年轻化，年轻教师接受新事物能力较强，因此可以充分利用网络、人工智能提高自身的教学能力。授课教师首先需要了解什么是人工智能，怎样才能更好地将人工智能应用在教学中。同时，教学是一个双向互动的过程，教师需要了解学生的学习情况和自己的教学情况，只有充分了解这些信息才能够不断提高自己的教学能力。而人工智能在这其中就可以起到重要的支撑作用，人工智能可以收集课堂学生反馈以及课后学生回访内容进行数据分析，帮助授课教师了解教学过程中的优点以及不足，促进教师本身不断改进提高，这对教学质量的提高有巨大助力。但是，我们必须清醒地认识到人工智能只是辅助，在教学过程中教师才是根基，我们需要新技术但绝对不能过度依赖技术，其作用最终还是取决于使用者，因此在教学过程中合理使用人工智能辅助技术才是关键。

七、结语

时代在进步，我们需要去拥抱进步。教育不能故步自封，需要顺应时代、顺应学生特点去不断地改变。教育队伍的年轻化，也为接受这些新事物奠定了基础。互联网及人工智能已经渗透到我们生活的方方面面，教育领域也不例外。同时，医学教育是医学的根本，只有不断提高医学教学质量才能培养出优秀的医学人才，引导他们为国家的医疗事业贡献自己的力量。因此，我们需要改革，需要更深入地思考在新的时代背景下如何利用人工智能更好地辅助教学，促进神经病学教学的进步。

［ 参 考 文 献 ］

［1］ Lin D J，Cudkowicz M E，Cho T A. Opinion and special articles ：challenges and opportunities in defining career identity in academic neurology[J].Neurology，2018，91（14）：670-672.

［2］ SCHALKOFF R J. Artificial intelligence： an engineering approach[M]. New York： McGraw?Hill，1990.

［3］ 张淳杰. 人工智能与深度学习[J]. 科技与创新，2019（13）：25-27.

［4］ 邹明亮. 人工智能支持下的計算机网络课程多元立体化教学模式研究[J]. 大学教育，2020（3）：95-97.

［5］ 余松涛，顾艳艳，陈川. 人工智能在肿瘤科教学中的应用前景[J]. 西南国防医药，2019，29（4）：515-517.

［6］ 张慧，黄荣怀，李冀红，等. 规划人工智能时代的教育：引领与跨越：解读国际人工智能与教育大会成果文件《北京共识》[J]. 现代远程教育研究，2019，31（3）：3-11.

［7］ 李熠，匡双玉，桂庆军，等. 人工智能在医学生临床技能培养中的应用探讨[J]. 医学教育研究与实践，2018，26（6）：908-910.

［责任编辑：钟 岚］