汪一諾,劉伯玉,王明麗,,夏丹丹,沈際佳,,張林杰,,張俊玲

(1.安徽醫(yī)科大學臨床醫(yī)學院,安徽 合肥 230031;2.安徽醫(yī)科大學微生物學教研室,安徽 合肥 230032)

“新醫(yī)科”是習近平新時代中國特色社會主義思想在醫(yī)學教育領(lǐng)域的實踐,是適應(yīng)新時代教育模式發(fā)展,以期培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越人才[1]。為推動新醫(yī)科快速適應(yīng)新技術(shù)革命的變化,必須在保證學生扎實學習基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上,將教學模式向醫(yī)X交叉學科為支撐的醫(yī)學模式轉(zhuǎn)變?！恫≡飳W》是所有醫(yī)學生們必修的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,是聯(lián)系基礎(chǔ)醫(yī)學與臨床醫(yī)學的橋梁課程,在醫(yī)學教育中占有重要地位。在現(xiàn)實課堂教學中,因發(fā)展的階段性局限,多數(shù)課程還是按照傳統(tǒng)的教學方式,由教師依照教學大綱參照教科書進行課堂授課,然這類學科多涉及微生物的形態(tài)特征和蟲體生活史,講解起來枯燥乏味,不能激發(fā)大多數(shù)學生的興趣,對《醫(yī)學微生物學》的掌握可能學過就忘,印象不深刻。

為構(gòu)建以學生為主體以專業(yè)教師為指導,整合醫(yī)學微生物學和人體寄生蟲學知識,融合人文精神的“學生主觀能動性培養(yǎng)”多元化教學模式,滿足學生個性化學習的需求,我們的研究團隊觀察發(fā)現(xiàn),科學技術(shù)高速發(fā)展的時代改變了人們的閱讀習慣,運用智能手機獲取知識和資源,將手機和AI輔助教學聯(lián)系起來在一定程度上拓展了AI 輔助教學的功能平臺,學生能夠在高效智能化的場所中進行學習思考。鑒于短視頻的方便、快捷和AI系統(tǒng)輔助教學的智能化等易于項目開展的特點,本項目組根據(jù)教學大綱對專業(yè)理論、基本知識和基本技術(shù)的要求,設(shè)計并實施由本科生動手制作AI化病原生物學系列專業(yè)重點內(nèi)容的知識點視頻。試用效果顯示,該視頻能夠有機地結(jié)合課堂理論與實踐教學重點內(nèi)容,具有沉浸性和逼真性,并適用人群廣泛且收視時間、地點不受限制,有助于減輕學生的學習負擔,激發(fā)學生在課前或課后對于課本知識的學習興趣。現(xiàn)將研究結(jié)果報告如下。

1 《病原生物學》教學難點與痛點

《病原生物學》由原《醫(yī)學微生物學》和《人體寄生蟲學》兩門臨床醫(yī)學本科生必修的基礎(chǔ)性課程構(gòu)成,與臨床各個學科聯(lián)系緊密,對醫(yī)學生未來的能力提升與發(fā)展具有極其重要的作用。其中《醫(yī)學微生物學》學科前沿發(fā)展迅速,與交叉學科聯(lián)系縝密,尤其是近年來,新發(fā)或突發(fā)的急性病毒感染性疾病如新冠病毒感染的造成的全球新冠肺炎大流行等,對人類健康帶來很大危害。如何加強這些重大疫病的防治?亟須培養(yǎng)臨床醫(yī)學生的科學創(chuàng)新思維[2]。但由于病原生物種類繁多,其個體的生物學特征、致病性和免疫性較復(fù)雜,不易掌握。在教學過程中存在著一定的教學痛點問題,如課程內(nèi)容多學科交叉,學生學不透;基本專業(yè)技術(shù)種類多,學生學不深;缺乏學習內(nèi)驅(qū)力,學生不愛學。

中國的自主學習思想可以從先秦時期孟子開始算起,孟子認為,君子深造之以道,欲其自得之也,一個人想要在學習中達到高深的造詣,其關(guān)鍵在于“自得”就是需要學生自身具有主動性[3],而學生對于學科的主動性大多來源對于這門學科的興趣。近年來,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,教育改革進入深水區(qū)。針對現(xiàn)有的這種教學模式發(fā)生著深刻變化,如“網(wǎng)絡(luò)互動結(jié)合PBL(problem-based learning)教學”的模式已在我們國家各大高校實施,由于學生能夠運用網(wǎng)絡(luò)互動的方式接觸一些實際案例或病例,使得學生能夠大膽提出問題和探索知識,并在探索中設(shè)置一些問題,讓學生深入思考或回答。這是一種行之有效的改革方式,但是這種方式仍有待完善之處,例如由于在地方普通高校的某些專業(yè)師資力量不足,PBL實施具有一定的局限性,要想達到預(yù)想效果只能在一定的學生中進行,難以普及。增加學生的學習負擔,醫(yī)學生本身的學習壓力就很大,而這種方式要想達到效果就會花費更多的課外時間。如何在激發(fā)學生學習興趣的同時不增加學習負擔,讓學生從“要我學”到“我要學”的思想轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)從根本上增加學生學習的動機是教師要思考的問題,也是促進新醫(yī)科背景下教育改革更進一步的關(guān)鍵。

2 新醫(yī)科AI化創(chuàng)作視頻的探索

在《醫(yī)學微生物學》這門課程中,僅就微生物的形態(tài)特征等就多種多樣,難以記憶的,故在講授過程中未免有些乏味;同樣,在《人體寄生蟲學》這門課程中,講述蟲體生活史、致病性和實驗室診斷時,傳統(tǒng)教學的講解缺乏直觀性和交互性,學生感覺枯燥且有時也不易理解。利用多媒體教學模式可將文字、視頻、動畫和圖片等多種形式結(jié)合起來,使教學內(nèi)容不再抽象,使得教學過程及結(jié)果都能夠得到優(yōu)化[4]。因此,本項目由本科生利用動畫軟件把重要知識點轉(zhuǎn)化為富有情節(jié)和人物的專業(yè)視頻,再將視頻上傳至固定平臺,同時指導教師上傳視頻相關(guān)延伸知識和習題,在學生進行觀看和做題的同時AI系統(tǒng)會記錄他們的觀看主題、時長和錯題率,并進行信息整合后,制作出特性學習規(guī)劃和信息推送,這種AI化視頻學習不但可以讓觀看者在短時間內(nèi)了解相關(guān)知識,增加對知識的主動探究,還可以根據(jù)不同學生的大數(shù)據(jù)特性制定專屬的學習規(guī)劃從而提高學習效率;制作者們在制作過程中對于知識的掌握和軟件的利用有著更深的見解,為適應(yīng)以人工智能為代表的新一代技術(shù)革命打下堅實基礎(chǔ)。

2.1 視頻的創(chuàng)作

視頻的制作分為五個環(huán)節(jié),分別是:主題的選擇、故事的編繪、場景及人物的繪畫、動畫的制作、視頻剪輯及人物配音。視頻制作的成員均是正在學習《醫(yī)學微生物學》和《人體寄生蟲學》的本科生,能夠較深切理解自身在學習過程中遇到的問題,創(chuàng)意切題,制作出來的作品也更容易被學生接受。

2.1.1 主題的選擇

由教學主講教師和項目組主要成員借助國內(nèi)外主流最新相關(guān)教科書并參考教學文獻,以這兩門課程中重要的基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)理論和基本技術(shù)為線索,選擇最容易從圖畫中學習理解的專題內(nèi)容30個。

2.1.2 故事的匯編

運用WORD、WPS等軟件,以專業(yè)知識為背景,用生動有趣的思維方式圍繞知識點進行故事展開。創(chuàng)作形式有小說、對話、情景等。

2.1.3 場景及人物的繪畫

運用畫世界Pro等軟件進行制作,包括:①打型(包含透視和結(jié)構(gòu));②細化線稿(線條層次區(qū)分內(nèi)外輪廓);③上固有色(配色理論);④整體氛圍+細化(材質(zhì)刻畫)。

2.1.4 動畫的制作

運用Powerpoint和Adobe Animate等軟件進行制作,包括①繪畫場景,人物和導入圖片;②對于故事中的人物設(shè)計動作,增加動態(tài)感;③添加幀數(shù),使動作連貫;④設(shè)計場景的拉近和推遠;⑤修改成品使作品具有邏輯性。

2.1.5 視頻剪輯及人物配音

運用剪映等軟件,先導入視頻再添加音頻和音效等,此外一些視頻也是小組成員對于人物的配音。

這五個方面組合完成了一個科學理論與知識相結(jié)合的學習視頻,相較于其他視頻軟件上的娛樂視頻,更具有科學性和專業(yè)性,每一篇都是基于原有教科書上的專業(yè)知識,不會在學生觀看時引起誤導;相較于其他視頻軟件上的學習視頻,更具有趣味性和易接受性,更能激發(fā)學生的學習興趣。通過對于教科書知識的形象化、擬人化使一些晦澀難懂的知識變得相對簡單,也更加便于記憶和加深、理解知識點,充分調(diào)動學生的多種感官能動性,使學生在較短的時間內(nèi)接受并記憶更多的知識。

2.2 建立AI化網(wǎng)絡(luò)平臺

在視頻制作完成后,在AI化的網(wǎng)絡(luò)平臺進行發(fā)布視頻,并對本視頻內(nèi)容進行概述和補充,大家可以在視頻下方發(fā)表自己的看法,相互交流和溝通。同時,專業(yè)教師也會在網(wǎng)絡(luò)平臺對于學生的疑問進行解答。通過這種互動方式,可以增加學生對于學習的興趣,使學生和教師之間的聯(lián)系不局限于課堂。

2.3 選擇實施對象

本研究招募本校大一、大二臨床醫(yī)學專業(yè)和大二醫(yī)學檢驗技術(shù)的學生為實踐對象。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn),在大一時本科生常為對專業(yè)興趣“不確定”的群體;大二學年是他們專業(yè)興趣發(fā)生改變的重要轉(zhuǎn)折點[5]。故分別選擇臨床專業(yè)大一的學生是考慮有益于他們大一學期的課外知識擴展,而大二的和醫(yī)學檢驗技術(shù)的學生則是因為他們正在主修這兩門課程。這樣既可為這兩門的課程學習激發(fā)興趣和壓力,又有利于促進“醫(yī)文、醫(yī)工、醫(yī)理、醫(yī) X 交叉發(fā)展模式”的 “新醫(yī)科”建設(shè),培養(yǎng)出既有著扎實的醫(yī)學知識又精通科學技術(shù)應(yīng)用的卓越人才。例如:在《醫(yī)學微生物學》課本的細菌學中,分別介紹了球菌、各類型的桿菌、弧菌屬、厭氧性細菌等,不同細菌致病機制不一樣,在學習的過程中很容易將它們的致病特點和機制混淆。具有針對性的設(shè)計如《疾病的形成——三菌歷險記》這個視頻中,以葡萄球菌、鏈球菌、梭菌去人體的皮膚層探險為開頭,分別在它們的交流與對話中引出葡萄球菌和鏈球菌各自在皮膚層的致病特點,再引出梭菌中的破傷風梭菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌,以它們不同的形象和作用于機體的方式不同形成對比,在短短的3分鐘內(nèi)既可以了解到它們各自的致病特點,也可以進行對比記憶。此外相應(yīng)情景的展示更能加深學生的印象,比如提到血管便有血管的圖片,提到上皮細胞便出現(xiàn)形象畫面等。在視頻最后的科普小知識拓展了專業(yè)范圍,做到來源于課本而又不拘泥于課本。這種方式相對于課本上一排排單一的文字要有趣得多,有助于擴大學生們的視野。

2.4 組織實施過程

在網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)布制作完成的視頻,并配置視頻的主題介紹、擴展內(nèi)容和思考題,例如:《病毒的傳播》(見附件1)該視頻主要介紹了新型冠狀病毒、狂犬病病毒的傳播方式、致病機制及相應(yīng)的防治措施。對于視頻中提到但是未做詳細介紹的SARS(severe acute respiratory syndrome coronavirus,SARS)冠狀病毒知識的補充。新型冠狀病毒感染可能會對機體有哪些危害?在被狗咬到后第一時間要怎么做?等等。

學生或讀者可以根據(jù)視頻的目錄及主題介紹了解視頻的主要知識點,從而選取自己想要觀看的視頻進行自由自主的觀看,在觀看的同時后臺會根據(jù)讀者的搜索框或視頻收藏的大數(shù)據(jù)來制定出專屬學習方案。在視頻下方的評論區(qū)大家可以發(fā)表自己的想法或疑問,這些問題將會同步發(fā)送給教師,使問題得到回復(fù),且?guī)熒P(guān)系不再局限于課堂。

2.5 動畫視頻教學效果和思考

本次初步實踐招募了本學校大一、大二臨床醫(yī)學專業(yè)和大二醫(yī)學檢驗技術(shù)的學生參加本項目設(shè)計及研究過程,并對他們觀看后進行問卷調(diào)查。共收集52份有效調(diào)查問卷。經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn),年級、專業(yè)分布較為平均,且反映網(wǎng)絡(luò)視頻對激發(fā)學習興趣的問題較為詳細,能夠反映出部分學生對于網(wǎng)絡(luò)視頻教學的態(tài)度,證明本次調(diào)查問卷具有一定的科學性和可靠性。其中學生對于趣味視頻綜合效果評價結(jié)果顯示認為,視頻較為有趣和非常有趣的共占80.77%;對使用該趣味動畫視頻學習知識記憶的結(jié)果顯示認為,一般加深和印象深刻的共占73.08%;對趣味視頻不足之處的反饋意見或建議顯示認為,視頻缺少互動感的占80.77%,認為視頻流暢度有待提高的占94.23%。具體詳見下圖2(A、B)和圖3。

A.使用效果一般性評價;B.使用效果趣味性評價

圖3 動畫視頻實際運用效果反饋

2.5.1 增強互動感

目前大多數(shù)的學生認為該動畫視頻教學講授的知識有趣且知識點突出,尤其是在前幾次觀看的時候,但是這種新鮮感的維持在看多了同類型的視頻后就會有一些疲倦感,雖然在視頻中采用了有趣的故事情節(jié)引出知識點,但是學生一直是處于被動接收者的角色,沒有故事懸念及互動感。針對此種現(xiàn)象,擬進一步改進并完善視頻內(nèi)容,尤其是擬增加一些互動參與內(nèi)容,例如:在觀看視頻地過程中設(shè)置一些簡單問答題彈出,例如在細菌培養(yǎng)的視頻中,立克次體出現(xiàn)前設(shè)置這樣的問題“立克次體常用什么方法進行培養(yǎng)?A.營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基B.營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基C.雞胚培養(yǎng)D.厭氧培養(yǎng)基”等這樣的最佳單選題,效仿競猜模式,激發(fā)學生的興趣和持續(xù)參與的新鮮感。

2.5.2 提高視頻質(zhì)量

由于本項目創(chuàng)作的視頻主要由在校本科生自學動畫軟件創(chuàng)作完成的,對于視頻制作的技術(shù)不夠熟悉,各視頻質(zhì)量參差不齊。一方面是給觀看者的視覺沖擊不夠,另一方面是視頻中畫面不流暢。針對這個問題,擬在實踐應(yīng)用中進一步改進完善,即在專業(yè)教師的指導和示教下,由本科生各自負責對主題的提煉、打磨及精細有趣化;其次對于視頻的空間維度將進一步提升,即由2D轉(zhuǎn)向3D。3D 技術(shù)是醫(yī)學教學的重要工具,具有很高的教學價值。教師利用 3D 技術(shù)提高課堂的趣味性,形象化呈現(xiàn)專業(yè)知識,從而更好地開展醫(yī)學教學,提升教學質(zhì)量。學生利用 3D 技術(shù)以新的視角學習專業(yè)知識,根據(jù)學習需求進行自主學習,也可以突破空間和時間的限制,隨時隨地觀看、重看三維視頻,更好地實現(xiàn)學習目標[6]。擬請技術(shù)人員指導下修改完善人體寄生蟲3D形態(tài)視圖教學動畫視頻,例如一個簡短的3D動畫:日本血吸蟲是如何鉆進人體?瘧原蟲的生活史等,這些教師在課堂上描述不夠形象或不充分的場景將通過這種直觀的方式,有利于加深學生對該知識點的理解。針對微生物的特點,制作出一款與動畫視頻相輔的小游戲,如:模擬細菌實驗室環(huán)境,讓學生去按照步驟培養(yǎng)相應(yīng)的細菌,如果在此過程中設(shè)置的培養(yǎng)條件不對,則不能生長繁殖出相應(yīng)的細菌。

3 結(jié)語

由于新醫(yī)科建設(shè)需要以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動設(shè)備和智能手機的迅猛發(fā)展,高等醫(yī)學院校必須不斷深化教育教學改革、變革教學模式[7]。本實踐的新醫(yī)科AI化創(chuàng)作病原生物學系列視頻通過擴展AI輔助教學平臺、增加學生興趣的同時還具有易接受性、靈活性;一方面對于參與制作的學生,不但加深了他們對于知識的理解還學會對于軟件的運用,還為今后人工智能化醫(yī)療服務(wù)做鋪墊,響應(yīng)了新醫(yī)科人才培養(yǎng)的需求;另一方面對于觀看視頻的學生,既可以增加他們對于學科的興趣和探索還可以利用AI系統(tǒng),制定切合自身學習的規(guī)劃。根據(jù)專業(yè)視頻的趣味情況調(diào)查問卷的數(shù)據(jù),整體來看,不論是大一還是大二的同學多數(shù)都認為以這種富有趣味的專業(yè)視頻的方式來了解課本知識能夠提高對于課本知識學習的興趣,并且能夠帶著思考、問題走入課程學習中。此外,我們通過這次實踐積累了激發(fā)學生學習興趣的經(jīng)驗,也培養(yǎng)了學生對于軟件應(yīng)用的創(chuàng)新實踐能力,同時發(fā)現(xiàn)了在實踐過程中出現(xiàn)的問題,這些問題的解決將為進一步實現(xiàn)教育改革奠定堅實基礎(chǔ)。