ChatGPT在医学教学中的应用探讨

王晓冰,吴 歆,林青青,徐沪济

1.海军军医大学上海长征医院风湿免疫科, 上海 200001;2.温州医科大学附属第一医院, 浙江 温州 325006

人工智能技术的不断发展,正在深刻地改变着人们的生活和工作方式,并与教学相融合,体现出独特的优势[1]。ChatGPT(chat generative pretrained transformer)[2]作为自然语言处理技术的一种,可以对自然语言进行自动处理和生成。该技术一经面世便吸引了无数的关注,被誉为具有划时代的意义,并已经在多个领域得到了应用[3-4]。在医学教育领域,ChatGPT也有着广泛的应用前景。文章将从ChatGPT的出现对不同行业,尤其是对教育的影响、ChatGPT目前的应用状况,以及其在医学教学中的可能应用场景等方面进行探讨,并分析ChatGPT在医学教学中所面临的挑战和未来的应用前景。

1 ChatGPT的概念和应用现状

ChatGPT是美国人工智能创业公司Open AI于2022年11月发布的基于人工智能的对话式大型语言模型,它在多种语言的大量文本上进行预训练,利用自然语言处理技术,以对话的形式完成内容创作。该产品一经公布便在短时间内获得100万注册用户[5],目前已经成为业内公认的最先进的自然语言生成模型之一。相对于以往的人工智能模型,ChatGPT具有更加强大的功能和更广泛的应用场景。首先,它改变了人们对自然语言处理的认识,能够充分利用历史文本信息,具有较强的上下文感知能力,广泛应用于自动回复、翻译、文本摘要等领域;ChatGPT采用了Transformer模型,能够通过大量的训练数据模拟真实对话,为用户提供信息、解决问题,在交互过程中,它可以在了解用户个人习惯和偏好之后,及时调整以适应用户的需求;它还能够利用多种数据源,比如语料库、互联网等辅助搜索,可以作为建设性写作、回顾资料和改写文本的附加工具[6];ChatGPT作为AIGC(AI-generated content,即人工智能生成内容)技术[7]进展的成果,甚至可以生成高质量的文本和报告;另外,它还可结合不同的延展功能模块,对用户提出的问题再组织,多维度进行对话和答疑,具有高度的可扩展性和灵活性。正是基于这些功能,ChatGPT在各种领域都将会有广泛的应用。例如,在金融领域,ChatGPT可以帮助银行和证券公司处理客户的咨询和投诉,提高服务质量和效率;在法律领域,ChatGPT可以帮助法律工作者查询相关法律文件,识别法律文案存在的潜在问题,可以为公众普及法律知识,给予法律咨询意见;在社交媒体领域,它可以通过对话框架的生成和情感分析,改善用户的体验和交互效果;在客服领域,它能自动回答常见问题,解放人力资源,降低成本等;在编程和技术支持领域,ChatGPT可以参与代码调试,提供编程建议,帮助开发人员解决技术难题;在市场营销领域,它可以通过分析文本数据了解市场趋势和消费者意见,智能生成广告文案,制定营销策略,推动企业在市场中实现产品推广;在艺术创作领域,ChatGPT可以根据给定的元素生成艺术作品,激发艺术家的创作灵感;在游戏制作领域,它可以创作故事情节,生成NPC(非玩家角色),提高趣味性,改善玩家的游戏体验;在科研领域,研究人员已经使用ChatGPT来总结文献,编写计算机代码等。这项技术将很快发展到可以设计实验[8]、撰写和完成稿件、进行同行评审以及支持编辑决定接受或拒绝稿件的程度[9]。更重要的是,它在教育领域的应用。例如,一些在线学习平台已经开始尝试将ChatGPT技术引入在线教学系统,用于智能化教学和个性化学习。此外,一些在线语言学习平台也开始采用ChatGPT技术,将其用于外语的自学辅助。作为一个新兴的技术,其势必会给教学改革带来许多机遇和挑战。

2 医学教学的特点及其存在问题

医学是一门复杂而特殊的学科,它的教学方式具有一些鲜明的特点:①多学科交叉。医学是一门综合性的学科,医学教学需要符合多学科交叉的要求,具有一定的难度和挑战[10]。②实践性强。医学是一门实践性很强的学科,它需要通过临床实践检验理论知识,还需要不断地实际操作练习才能掌握相关的医学技能。所以,医学教育者要在教学中强化实践,改善学生对医学理论知识和实践操作的掌握,提高其教学满意度[11]。③人文性。医学涉及人的健康和生命,它需要医师具备人文关怀和社会责任感,关注患者的身心健康。人文主义观念在医学教学过程中,可将医学教学的科学性与趣味性相融合,构建良好的医学教学生态[12]。④不断更新。医学是一门不断更新的学科，它需要医师不断学习新知识、掌握新技能，以跟上医学发展的步伐。因此，医学教学的内容、方法和技术也需要及时迭代、紧跟步伐。随着医学、科技和医疗模式的发展,医学教学也在不断创新和改进。一方面,医学教学已经从传统的知识传授式教学向问题导向教学、社区医学教学和远程教育教学等多元化的教学模式转变。这些新型教学模式注重培养学生的实践操作技能、创新思维能力和信息化素养,促进学生的全面发展和个性化成长。另一方面,科技的发展提供了更多的新型教学工具,可以显著提升教学效果。与此同时,如何让教育工作者合理运用这些新型教学工具以提供更有效的学习指导,提高学生学习素养,提升教学质量等,是医学教学所面临的机遇和挑战[13]。

3 ChatGPT在医学教学中的应用前景探讨

人工智能技术是近年来发展最为迅速的领域之一,涵盖了机器学习、深度学习、自然语言处理等多个子领域。ChatGPT是一种基于人工智能技术的自然语言处理模型,能够根据输入的语句生成相应的输出结果,实现人机交互。与传统的人机交互方式相比,ChatGPT不但效率更高,还能够通过自动学习、自我调整,不断地提高输出质量。因此,ChatGPT是人工智能技术的一种重要应用,作为一种现代化的教学技术,具有很大的应用潜力。

3.1 ChatGPT在本科教学中的应用

3.1.1 ChatGPT发挥答疑施教作用

首先,从辅助教学的角度出发,ChatGPT可以被用作个性化答疑工具,有助于教师为学生提供快速、准确的答案。相对于线下教学受到时间和空间的限制,ChatGPT作为一种线上交流形式,不仅突破了时空的限制,而且大大提高了教学效率。简单来说,ChatGPT可以辅助教师随时在对话框中为学生任何时间、任何地点提出的疑问做出快速解答;面对不同水平的医学生提出的问题,还会根据他们的学习进度和特定指示需求,多维度解答医学问题,帮助每个学生更好地理解和掌握医学知识,节省了时间和精力。例如,针对一种疾病,ChatGPT可以从病因、病理、临床表现、治疗原则及预后等方面进行解答,以简洁、实用的表达方式促进理解,甚至可以根据提问历史和学习情况,智能推荐疾病诊疗指南和最新治疗进展等额外相关的教学资料。Chat-GPT可同时和几千人交互,减少教学人力资源,为学生解答基础问题,一定程度上减轻教师的工作量。其次,ChatGPT记录学生的提问历史和答案记录,可以帮助教师和学生进行学习分析和评估,得到教学反馈。ChatGPT整理学生的提问历史,分析出相应教学内容出现的问题、难题;教师将学生成绩信息导入对话框中,让ChatGPT按照指令用更加直观的方式了解学生学习成绩的波动,得到学生不同科目、不同阶段相应的教学反馈。同时,ChatGPT可以整合各种教学资源,为教师提供集成的教学平台,智能推荐相关医学知识和文献资料,为学生带来最新的医学信息。对于特定的教学内容,ChatGPT在搜索文献上可以尝试探索高级检索功能,在医疗数据库中快速查询相关的文献,获得实时更新的资讯;在课程学习上可以根据施教需求,帮助教师在各教学平台上找到合适的课程和资料。由于医学是一门多学科交叉的学科,若能利用ChatGPT进行跨学科的资源整合将带给学生更全面的学习体验。此外,面对教学过程中已经获得的教学反馈和整合资源,ChatGPT可以根据学生的需求和兴趣,帮助教师起草教学计划,设计教学方法和内容;可以根据更新的教学任务,帮助调整现有的教学计划,甚至可以凭借ChatGPT具备的启发式内容生成能力,为教师的教学目标生成创新性素材,辅助教师产生创新性教学创意活动[7]。

3.1.2 ChatGPT作为交互学习工具

从帮助学生学习的角度出发,ChatGPT可以帮助学生进行学习上的自我评估。在医学课程学习过程中,学生可以向ChatGPT提出自己遇到的问题,了解医学知识的基本概念、术语、病例,对知识点有初步的理解;课后还可以组成学习小组,与ChatGPT进行集体对话,通过ChatGPT提供课程相关的练习题,对错题、难题进行讨论和互动,从不同角度掌握知识点。学生在交互过程中不断了解自己对知识点的掌握程度和薄弱环节,后期及时调整学习策略和方向,针对性地复习和巩固,始终确保处于正确的学习轨道上。

医学生还可以利用ChatGPT进行初步的学术研究探索。学生只要在对话框中对特定主题发出文献检索请求,ChatGPT就可以根据特定指令,快速提供相关文献的摘要、作者、发表日期等,文献中对于晦涩的医学概念和新兴技术,ChatGPT通过自然语言交流,用简单易懂的方式帮助本科医学生了解专业知识,并在交互过程中根据交互记录为学生提供相关领域最新的学术研究资料。

ChatGPT可以为医学生提供学习方法和技巧指导。ChatGPT针对医学知识的特点,为医学生推荐有效的学习方法和记忆技巧,在临床技能训练过程中提供基础知识,采用模拟问诊、病例分析的互动方式检查学习效果,提高临床思维能力。通过与ChatGPT的互动,医学生可以获得多方位的指导,了解医学知识学习的方法和技巧,逐渐掌握学习策略和技能,提高自己的学习效率和学业质量。ChatGPT还可以参与各种临床技能的模拟训练。通过与ChatGPT的交互,学生可以模拟真实的医学实践场景,进行诊断、鉴别诊断、治疗、手术等操作,从而提高学生的临床思维和实践能力[14]。例如,在临床环境中,ChatGPT可以根据学生所提供的患者临床信息生成相应的诊断及合理的鉴别诊断列表,提示医学生有针对性地进行病史采集和体格检查,为缺乏临床经验的医学生提供帮助[15]。

3.2 ChatGPT在研究生教学中的应用

3.2.1 ChatGPT作为科研虚拟助教

不同于其他专业的研究生,医学研究生除了完成基础知识强化,还要掌握临床实践能力和科研能力,进行广度和深度的发展。ChatGPT可以作为科研虚拟助教辅助医学研究生进行以下学习:

课程学习方面ChatGPT可以帮助教师根据教学策略、课程内容、学习成果、教育环境、学生个人学习风格等来制订个性化的教学方案,完善医学研究生教学计划,促进医学教学模式创新。

临床实践方面ChatGPT可以为教师提供临床指南和个案分析,帮助分析教学模拟场景的病例,为医学研究生提供更全面的病例梳理和相应的诊疗方案[16]。

文献检索方面ChatGPT可以根据教师提出的关键词和研究方向,快速检索相关的文献资料,帮助教师快速获取所需信息,及时掌握学术前沿,为学生传达领域内最新讯息。

文献阅读方面教师通过ChatGPT与学生的交互记录,了解学生感兴趣的研究方向和兴趣爱好,为学生提供更专业化、个性化的文献阅读支持,让学生更加高效地阅读和整理文献资料。此外,一些可以兼容ChatGPT插件的办公软件,更是给文献阅读提供了便利。

数据分析方面ChatGPT可以一定程度上代替教师为学生提供数据分析的方法和技巧,例如使用统计学软件,解答应用统计学软件时出现的错误,解释数据分析的结果等。

3.2.2 ChatGPT成为科研学习助手

医学研究生教学与本科教学的重要区别在于,研究生教学对科研能力和水平的要求显著提高。从辅助学习的角度出发,ChatGPT可以作为医学研究科研助手辅助医学研究生进行学习。

首先,ChatGPT可以作为实用的科研工具。医学研究生在科研学习过程中,会遇到专业性很强的问题,ChatGPT可以根据科研人员提出的问题,从多个维度进行解答和支持。例如,ChatGPT帮助医学研究生解读化验报告单,解释异常结果的意义,能提供额外的相关知识加深理解,通过模拟病例模型解释病理生理现象,帮助医学生与患者沟通,并自我批判沟通过程中的不妥之处[17],发展学生沟通技巧和临床判断能力。目前,ChatGPT仍以文本描述为主,数据可视化仍是其技术短板,但是它可以利用现有的大量的数据集和复杂的可视化,提供洞察力和语言描述,形成研究调查结果。

其次,ChatGPT有模拟学术交流场景的潜力。例如,准备医学汇报或医学研讨会时,研究生与ChatGPT进行互动,模拟与医学专家、导师或其他领域专家的对话,提前理解不熟悉的医学术语和概念,在模拟交流的过程中获得及时的反馈和建议,从而改进他们的汇报。ChatGPT可以参与问答环节,根据医学主题生成值得讨论的学术问题,帮助研究生了解与他们领域相关的其他学科的知识,促进跨学科交流,并根据交互记录,为研究生提供相关的医学文献,帮助研究生提高学术交流技巧和报告的能力。

再次,医学研究生可以向ChatGPT提出关于实验设计、实验技术、数据分析、讨论等方面的具体问题,让自己的研究更具严谨性和创新性。Chat-GPT根据研究生描述的研究目标和背景,提供相关研究方法和技术的基础知识,参与实验设计环节的改进,记录科研人员的研究和进展情况,帮助科研人员进行研究管理和评估,更好地进行科研活动。

此外,ChatGPT可以提高科学论文写作效率。例如ChatGPT可以用于解释语法困难的句子,识别拼写错误,纠正语法错误,梳理文章的逻辑,完成批量的格式转换,帮助他们更高效地撰写学术论文[18]。

4 ChatGPT在医学教学中面临的挑战

尽管ChatGPT面世不久就在医学教学领域展现出广阔的未来应用前景,但是也存在一些挑战。

4.1 ChatGPT在技术应用方面仍有一定的局限性

ChatGPT的应用需要具备一定的技术基础和相关资源的支持。在人工智能技术的冲击之下,教师和学生都是这项技术的学习者和使用者。学校需要具备一定的计算机资源和技术支持,如高速网络、高性能计算机等,教师需要掌握一定的计算机技能,才能有效地使用ChatGPT进行教学;医学生需要具备一定的数字素养,例如熟练使用计算机,了解搜索途径,甚至掌握统计学相关原理,才能更合理地运用ChatGPT来提高其学习效率。ChatGPT本身是一个机器学习系统,可以自主地从数据中学习,对大量文本数据集进行训练后进行输出。但是,由于训练数据可能存在偏差或数据来源无法保证可信性,这可能会影响输出的表现和准确性,造成误导。比如可用性、选择和确认偏见,在对话式人工智能中被复制,甚至经常被放大[19]。因此,仍需要不断对模型进行全面的训练和优化。由于医学研究是一个不断更新的过程,而ChatGPT的知识是基于最后一次训练的数据,意味着它并不一定能更新到最新的研究成果,且它作为一种语言模型,对医学数据库进行实时搜索的能力有待开发[20]。同时,医学是一门专业性非常强的学科,常常涉及多个学科,尽管ChatGPT的知识库很广泛,但是面对医学相关问题依旧缺乏足够的广度和深度的认识,在训练不足时,处理一些医学术语和专业词汇会出现误解或不准确的情况。医学教育需要高精度和准确度,对于专业知识有限的医学生来说,识别错误信息有一定的困难,如果医学生接收到的是误导性的信息,即使是很小的错误在未来都可能对患者安全造成隐患[5]。虽然ChatGPT可以在医学教学过程中模拟医疗场景,但是实际的医疗环境往往涉及多种复杂因素,如就医者文化差异、心理因素、社会因素等,这些因素难以通过算法完全模拟。为了确保ChatGPT在医学教学中的有效性和准确性,仍需要对其进行医学专业的训练和改进,在使用其输出结果的时候,也需要进行专业性的判断和选择性采纳,防止过度依赖和误判误用。

4.2 ChatGPT的不恰当应用存在伦理学的风险

ChatGPT为医学教学提供新思路,但也带来了一系列伦理风险。首先,医学教学中的伦理问题往往涉及主观判断和价值观,ChatGPT作为机器,可能无法捕捉到伦理问题的复杂性和多样性,生成的伦理决策及传达的价值观在教学中对学生产生难以估量的影响。这类人工智能模型基于大量的文本数据进行训练,可以根据指令快速解答,但伦理决策往往涉及人类的情感、信仰和社会等多种因素,这使ChatGPT难以通过文字来完全反映复杂的伦理关系。而且ChatGPT的训练数据涵盖了多种语言和文化,有利于人类自然语言的交互,但是面对多元文化,ChatGPT在某些特定的伦理问题上缺乏足够的文化敏感性,难以为所有用户提供满足其文化背景的伦理建议。同时,大型语言模型生成的内容有剽窃他人成果的风险。尽管ChatGPT可以通过对数据库中的文本数据训练、分类归纳和语言再组织后产生独创性文本,但其生成的内容很可能会与已经存在的文本相似或重叠。在医学教学过程中,如果ChatGPT没有对相似文本的引用做出标注,被教师和学生用于完成教学任务甚至撰写文章,会有被视为剽窃的隐患。

4.3 ChatGPT的数据和信息安全难以得到充分保障

ChatGPT在运行过程中势必要获取大量的数据,这些数据包括但不限于图书馆数据库、互联网数据以及用户提供的所有信息。在交互应答过程中,学生不可避免地需要提供患者信息,任何涉及隐私和敏感数据的泄露,都将产生不可估量的影响,因此如何合理保障信息安全,亟待相应的监管和保护措施[21]。由于训练不足,ChatGPT呈现的信息时常冗杂、不合理。通过性能测试[22],发现ChatGPT编造虚假信息,让虚假信息和真实信息混合,生成的内容存在不符合常识和逻辑的事实性错误,容易向知识储备有限的群体传递误导性信息。如果学生一味依赖这类人工智能模型作为他们的主要信息来源,在完成课程作业和准备考试中不合理的使用,不进行主观意识的思考,将会产生改变学生学习自主性,影响学生批判性思维,产生学术不端行为等风险。

4.4 ChatGPT并不能完全替代人类交互

ChatGPT只能作为一个教学技术和工具,在道德教育和科学素质培养方面的医学教学活动中,仍需要教师的言传身教和引导。ChatGPT可以模拟人类对话,提供辅助诊断和医疗服务,但不具备人类的情感和理解能力,在实际医疗场景,仍然需要医师给予患者人文关怀和进行最终的医疗决策[5]。医学研究领域需要百花齐放,尽管ChatGPT可以帮助用户实现知识的快速搜索和归纳,但是医学科学研究创新仍要依靠人的创造性思维[23]。

总之,ChatGPT作为一种新兴技术,具有广泛的影响力和开创性意义,而医学教学由于其复杂性、特殊性和发展性也迫切需要创新和更迭。将ChatGPT强大的数据处理能力和学习能力与医学教学本身特点相结合,有望在医学教学各阶段中发挥其独特的优势,提高医学教学的效率和质量,促进医学教学新格局的形成;但也要认识到该技术在现阶段的一些挑战和限制,需要规范管理和加强引导。相信随着人工智能技术的不断发展和进步,ChatGPT在医学教学中的应用将会得到更广泛和更深入的推广,进一步促进医学教学和人工智能技术的融合,不断推进医学教育的改革与发展。