人工智能與衛(wèi)生化學(xué)教學(xué)改革探討

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摘要:人工智能是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一項(xiàng)重要分支，目的在于研究、模擬并應(yīng)用人的思維、學(xué)習(xí)、知識(shí)儲(chǔ)存過(guò)程。隨著互聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)的不斷發(fā)展，人工智能在當(dāng)今時(shí)代起到更為重要的作用。衛(wèi)生化學(xué)是預(yù)防醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)必修的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。文章基于人工智能的發(fā)展，從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、教學(xué)評(píng)價(jià)、教學(xué)反思四個(gè)方面對(duì)衛(wèi)生化學(xué)進(jìn)行學(xué)習(xí)方式及教學(xué)方式的改革，培養(yǎng)全方位、高層次的公共衛(wèi)生人才。

關(guān)鍵詞:衛(wèi)生化學(xué);人工智能;教學(xué)改革

21世紀(jì)以來(lái)，全世界開(kāi)始進(jìn)入信息化與大數(shù)據(jù)時(shí)代，人工智能在醫(yī)療、計(jì)算機(jī)科學(xué)、金融貿(mào)易、通訊、法律、游戲及周邊產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等諸多方面應(yīng)用廣泛［1－3］。由于教育本身的獨(dú)特性，人工智能在教育中的應(yīng)用尚處于起步階段。然而課程改革必須要適應(yīng)時(shí)代潮流，將先進(jìn)的信息技術(shù)與教學(xué)緊密結(jié)合，進(jìn)而培養(yǎng)時(shí)代所需的高科技全方位人才。應(yīng)急型公共衛(wèi)生人才極度缺乏，因此加快培養(yǎng)高水平應(yīng)急型公共衛(wèi)生人才十分必要。衛(wèi)生化學(xué)是預(yù)防醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，主要教授分析化學(xué)相關(guān)知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技能。時(shí)代在不斷變化，預(yù)防醫(yī)學(xué)要求不斷更新研究手段及新興技術(shù)，為及時(shí)迅速的發(fā)現(xiàn)、控制和預(yù)防疾病流行提供科學(xué)可靠的數(shù)據(jù)、信息和方法。因此，衛(wèi)生化學(xué)課程的不斷更新發(fā)展是十分必要的。人工智能時(shí)代的到來(lái)，衛(wèi)生化學(xué)課程隨之變革，這樣方能培養(yǎng)時(shí)代所需的人才。本文基于當(dāng)今人工智能的發(fā)展趨勢(shì)，從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、教學(xué)評(píng)價(jià)、教學(xué)反思四個(gè)方面對(duì)衛(wèi)生化學(xué)課程進(jìn)行改革，順應(yīng)時(shí)代變革，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式及教師的教學(xué)方法，培養(yǎng)應(yīng)急型、全方位、高層次的公共衛(wèi)生人才，助力“互聯(lián)網(wǎng)+”全民預(yù)防新時(shí)代的到來(lái)。

1理論教學(xué)

1．1教學(xué)資料

在新時(shí)代科技迅速發(fā)展的背景之下，預(yù)防醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生不再要求只學(xué)習(xí)理論知識(shí)，還要求掌握新興科學(xué)技術(shù)與高科技信息。為推進(jìn)現(xiàn)代化高科技復(fù)合型人才的培養(yǎng)進(jìn)程，教師必須在衛(wèi)生化學(xué)教材中增添人工智能相關(guān)知識(shí)，如在分析數(shù)據(jù)處理與分析工作質(zhì)量保證章節(jié)中加入人工智能知識(shí)。當(dāng)今時(shí)代人工智能主要包括圖像識(shí)別、語(yǔ)言識(shí)別等新型科學(xué)技術(shù)。該技術(shù)可更高效、智能地進(jìn)行樣品及數(shù)據(jù)處理工作，將該方面內(nèi)容加入教材中，既可填補(bǔ)衛(wèi)生化學(xué)教材中人工智能方面的空白，也為課程改革中教材改革邁出重要一步。教師將其他課外教學(xué)材料加入人工智能技術(shù)，如微信小程序和在線輔導(dǎo)平臺(tái)，利用人工智能技術(shù)檢測(cè)教學(xué)材料的不足并實(shí)時(shí)檢測(cè)學(xué)生掌握情況，精確掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)與復(fù)習(xí)情況。比如ContentTech-nologies，Inc(以下簡(jiǎn)稱(chēng)CTI)是一家根據(jù)人工智能技術(shù)開(kāi)發(fā)定制教科書(shū)的公司，可根據(jù)教案及教學(xué)大綱的內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)更加適合教學(xué)的教科書(shū)及教學(xué)材料。CTI根據(jù)這項(xiàng)技術(shù)為多個(gè)中、高等教育機(jī)構(gòu)提供教學(xué)材料。同時(shí)，為彌補(bǔ)預(yù)防醫(yī)學(xué)學(xué)生應(yīng)急知識(shí)及能力的缺乏，課外知識(shí)平臺(tái)精準(zhǔn)設(shè)置應(yīng)急處理知識(shí)課程，使學(xué)生在課外智能平臺(tái)學(xué)習(xí)知識(shí)，增強(qiáng)專(zhuān)業(yè)能力與預(yù)防應(yīng)急能力，成為全方位、高層次的公共衛(wèi)生人才。

1．2課堂

課堂教學(xué)是理論教學(xué)的重要一環(huán)。近年來(lái)，線上線下混合式教學(xué)成為常態(tài)，這樣也加快了智能課堂的發(fā)展進(jìn)程［4］。教師應(yīng)順應(yīng)形勢(shì)變化，提高智能化教學(xué)能力［5］。線上教學(xué)離不開(kāi)人工智能技術(shù)，語(yǔ)音識(shí)別和圖文識(shí)別功能的快速發(fā)展給教師和學(xué)生帶來(lái)便利。教師應(yīng)合理利用這種發(fā)展趨勢(shì)，在線上教學(xué)過(guò)程中利用大數(shù)據(jù)人工智能技術(shù)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度。在線教育平臺(tái)屬于智能課堂的應(yīng)用范圍，例如iTutorGroup全球在線教育平臺(tái)擁有全球最佳教學(xué)顧問(wèn)，并根據(jù)人工智能技術(shù)分析適合學(xué)生個(gè)性的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生從各個(gè)設(shè)備隨時(shí)咨詢最適合自身的教學(xué)顧問(wèn)。線上人工智能技術(shù)實(shí)施因材施教，對(duì)于培養(yǎng)個(gè)性化預(yù)防醫(yī)學(xué)人才發(fā)揮著重要作用。如今衛(wèi)生化學(xué)線下課堂主要采用班級(jí)授課制。教師面對(duì)幾十個(gè)人，根據(jù)多數(shù)學(xué)生對(duì)于衛(wèi)生化學(xué)課程的掌握情況進(jìn)行教學(xué)，因此會(huì)忽視了學(xué)生的獨(dú)立性與自主性，對(duì)于學(xué)生的獨(dú)立發(fā)展不利。而人工智能更加適合于個(gè)別教學(xué)，讓因材施教的可行性極大提高。教師根據(jù)不同學(xué)生的個(gè)性，利用人工智能技術(shù)了解某一學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，利用高科技數(shù)據(jù)采集技術(shù)收集學(xué)生疑問(wèn)與難題，并在線上平臺(tái)錄制微課視頻解答疑惑。課堂中，教師根據(jù)大數(shù)據(jù)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，滿足多數(shù)學(xué)生的課堂要求，并采用大數(shù)據(jù)手段收集學(xué)生疑惑，利于學(xué)生個(gè)性化的培養(yǎng)，更加助力衛(wèi)生化學(xué)的課程改革。

2實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在衛(wèi)生化學(xué)教學(xué)中占有重要地位。衛(wèi)生化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)原理和步驟的預(yù)習(xí)至關(guān)重要。現(xiàn)階段學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)重視度不足，而網(wǎng)絡(luò)上很少有完整流暢的實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果不盡人意。如今人工智能與虛擬現(xiàn)實(shí)(virtualreality，VＲ)技術(shù)相輔相成，正好解決了這一問(wèn)題［6，7］。部分實(shí)驗(yàn)采用人工智能與VＲ相結(jié)合技術(shù)。在正式實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，學(xué)生作為模擬實(shí)驗(yàn)的主體先進(jìn)行預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)預(yù)先進(jìn)行一遍，并用人工智能技術(shù)對(duì)預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)部分進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和評(píng)價(jià)。這樣不僅可以降低實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本，還能讓教師更加了解學(xué)生預(yù)習(xí)情況，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂效率，利于學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展［8，9］。此外，衛(wèi)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)藥品大多含有毒性及腐蝕性［10］，采用人工智能和VＲ技術(shù)有望避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的安全問(wèn)題，同時(shí)還能增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的興趣，極大提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的積極性。人工智能與VＲ技術(shù)結(jié)合參與衛(wèi)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有利于激發(fā)學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的興趣，使學(xué)生在掌握理論知識(shí)的同時(shí)擁有扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作能力，提高學(xué)生科研能力［11，12］，加快衛(wèi)生化學(xué)的改革進(jìn)程。

3課程評(píng)價(jià)

3．1過(guò)程評(píng)價(jià)

過(guò)程評(píng)價(jià)主要是通過(guò)描述實(shí)際過(guò)程來(lái)確定或預(yù)測(cè)課程計(jì)劃本身或?qū)嵤┻^(guò)程中存在的問(wèn)題，需要對(duì)計(jì)劃實(shí)施情況不斷加以檢查。當(dāng)前大多院校采用人工評(píng)價(jià)的方式進(jìn)行衛(wèi)生化學(xué)課程評(píng)價(jià)，這種方法存在信息誤差大、耗時(shí)長(zhǎng)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不夠規(guī)范、評(píng)價(jià)結(jié)果不夠準(zhǔn)確等問(wèn)題［13］。基于當(dāng)今評(píng)價(jià)方式與大數(shù)據(jù)時(shí)代的快速發(fā)展現(xiàn)狀，以人工智能技術(shù)助力過(guò)程性評(píng)價(jià)，在衛(wèi)生化學(xué)課程評(píng)價(jià)時(shí)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)，各高校可以采用人工智能采集學(xué)生學(xué)習(xí)全程數(shù)據(jù)、課堂學(xué)習(xí)表現(xiàn)以及教師授課全程數(shù)據(jù)，高效進(jìn)行課程統(tǒng)計(jì)，并采用智能科技進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，利于學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，培養(yǎng)高科技復(fù)合型人才［14］。改變傳統(tǒng)方式，采用人工智能技術(shù)進(jìn)行過(guò)程評(píng)價(jià)，不僅有效解決傳統(tǒng)“唯分?jǐn)?shù)”的傾向，提高課程評(píng)價(jià)的智能化、信息化，更進(jìn)一步提高衛(wèi)生化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，加速推進(jìn)衛(wèi)生化學(xué)課程改革。

3．2成果評(píng)價(jià)

現(xiàn)今，成果評(píng)價(jià)大多是評(píng)價(jià)學(xué)生和教師的教學(xué)效果，即考試與測(cè)驗(yàn)。期末測(cè)試一般占據(jù)成果評(píng)價(jià)的70%，因此學(xué)生對(duì)于期末測(cè)試重視程度很高。學(xué)生在復(fù)習(xí)過(guò)程中利用人工智能技術(shù)中的圖像識(shí)別和語(yǔ)音識(shí)別功能解決疑難問(wèn)題，人工智能技術(shù)與成果評(píng)價(jià)結(jié)合，可以擴(kuò)大人工智能技術(shù)在學(xué)生中的影響力，并且極大縮短復(fù)習(xí)時(shí)間，提高復(fù)習(xí)效率。同時(shí)，人工智能的圖形識(shí)別功能與光學(xué)字符識(shí)別(opticalcharacterrecognition，OCＲ)功能相結(jié)合，幫助教師進(jìn)行平時(shí)作業(yè)批改等繁雜瑣碎的任務(wù)。因此，人工智能技術(shù)在成果評(píng)價(jià)方面應(yīng)用范圍廣泛，增強(qiáng)學(xué)生和教師測(cè)試的效率，減少不必要的時(shí)間浪費(fèi)，利于培養(yǎng)高科技預(yù)防醫(yī)學(xué)人才，更在衛(wèi)生化學(xué)的課程改革過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。

4課程反思

課程反思是指教師對(duì)教育教學(xué)實(shí)踐的重新認(rèn)識(shí)與思考，并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，進(jìn)一步提高教育教學(xué)水平的過(guò)程［15］。傳統(tǒng)衛(wèi)生化學(xué)課程反思大多是教師根據(jù)教學(xué)過(guò)程中自身感受進(jìn)行分析、反思。這種反思方式是主觀的，很難真正提升課程水平，對(duì)于課程改革進(jìn)程效果甚微。21世紀(jì)以來(lái)，人工智能技術(shù)發(fā)展愈加迅速，教師進(jìn)行課程反思時(shí)不再局限于傳統(tǒng)，應(yīng)加以創(chuàng)新理念。教師可以利用人工智能技術(shù)記錄衛(wèi)生化學(xué)教學(xué)過(guò)程中學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的所有數(shù)據(jù)，包括理論課堂上學(xué)生的簽到次數(shù)、聽(tīng)課記錄、測(cè)驗(yàn)分?jǐn)?shù)、課堂討論程度以及實(shí)驗(yàn)課堂中的學(xué)生預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等。通過(guò)現(xiàn)代化智能處理數(shù)據(jù)，教師直觀地了解到課程教學(xué)過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)以及學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。人工智能技術(shù)可將教育目標(biāo)與教育成果進(jìn)行對(duì)比，使教師直觀感受成果的完成情況。對(duì)于未達(dá)到的目標(biāo)，教師可在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)查詢數(shù)據(jù)、分析原因，然后在記錄于數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，以便于后期進(jìn)行對(duì)比反饋。人工智能技術(shù)應(yīng)用于課程反思過(guò)程中，使得教師以他人評(píng)價(jià)的方式進(jìn)行回顧反思，利于教師教學(xué)水平的提高，更能顯著增進(jìn)衛(wèi)生化學(xué)課程改革進(jìn)程，利于培養(yǎng)公共衛(wèi)生人才。總之，人工智能時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨，衛(wèi)生化學(xué)課程應(yīng)跟隨時(shí)代步伐，加快進(jìn)行課程改革。本文從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程評(píng)價(jià)、課程反思四個(gè)方面改變學(xué)生和教師的傳統(tǒng)思維，對(duì)衛(wèi)生化學(xué)課程進(jìn)行改革，使之成為高科技智能化的衛(wèi)生化學(xué)課程，力爭(zhēng)培養(yǎng)出全方位、高科技的預(yù)防醫(yī)學(xué)人才。

作者：曹園園 盧羿同 郭雨婷 邱于薈 陳鈺 單位：首都醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院衛(wèi)生毒理與衛(wèi)生化學(xué)學(xué)系 首都醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院 廊坊師范學(xué)院化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院