“AI+教育”赋能高职医学影像专业课程研究

［摘 要］目的：旨在探讨在立德树人背景下，如何通过人工智能（AI）和教育技术的赋能，解决医学影像技术专业教学中设备少且贵、成像原理抽象、电离辐射危害等瓶颈问题。方法：以本校医学影像技术专业共86名学生为观察对象，根据是否采用虚拟仿真教学分两组进行对照实验，比较两组学生的技能熟练程度和教学满意度。结论：虚拟仿真技术运用于教学，有效提高了学生的学习兴趣和动手能力，解决了教学中长期存在的理论与实践脱节问题。

［关键 词］立德树人；虚拟仿真；人工智能；医学影像技术教育

［中图分类号］G712［文献标志码］A［文章编号］2096-0603（2024）23-0098-04

医学影像技术可以通过X线成像、CT扫描、MRI、超声波等各种方式，获取人体内部无法通过非手术手段检查的部位的详细信息，对临床诊断和治疗尤为重要。在医学影像技术专业教学中，X线摄影检查技术是本专业的核心课程，主要涉及X射线成像原理、X线摄影检查的基本操作、各部位X线摄影检查技术、X线造影检查技术等内容。教学中时常会遇到以下几个问题：大型设备数量少、价格昂贵，学生的实践操作难以保证；成像原理抽象，学生理解困难；实验存在电离辐射危害，无法进行操作。因此，将“高成本、高抽象、高危险”的实践教学借助我校医学影像技术虚拟仿真实训中心进行实验来实现，十分必要且可行。本文主要讨论AI+技术融入X线摄影检查技术课程后，课程教学的方法改革与成效，以及如何更深入地贯彻立德树人这一终极育人目标。

一、对象与方法

（一）研究对象

选择本校医学影像技术专业2022级、2023级86名学生为研究对象，将其按年级分为A、B两组。A组为实验组，为2023级学生；B组为对照组，为2022级学生。A组男生13人，女生30人；年龄18.9±0.9岁；入学成绩375.98±22.15分。B组男生13人，女生30人；年龄18.7±0.9岁；入学成绩378.56±21.16分。两组学生的基本资料经比较，差异无统计学意义。讲授课程X线摄影检查技术为理实一体化课程，总学时为84学时，理论16学时，实践68学时，两组授课教师及授课进度完全相同。

（二）教学方法

A组（实验组）采用AI+传统教学方式教学：主要借助视频及PPT进行多媒体理论教学，使用2套DR设备在实训室进行实训教学。AI+赋能方式包括智慧职教平台、学银在线平台等网络学习平台以及我校医学影像技术虚拟仿真实训中心进行。

B组（对照组）采用传统教学方式教学：主要借助视频及PPT进行多媒体理论教学，使用2套DR设备在实训室进行实训教学。

1.理论教学

理论教学共计16学时，内容包括X射线摄影原理（6学时）及X线摄影检查操作的基础知识（10学时）。利用我校医学影像技术虚拟仿真实训中心平台进行实验项目：X线能谱特性仿真实验、检查过程的基本服务、滤线栅的使用等。利用智慧职教平台等进行课堂的主题讨论、习题批阅、学习情况统计与反馈等。

2.实践教学

实践教学共计68学时，包括四肢、胸部、腹部、脊柱、骨盆、头部、口腔、乳腺八个部分的X线摄影检查技术。

（三）考核方式

采用全过程形成性考核，两组考核标准保持一致。最后通过发布问卷获取反馈。

实验组考核方式为：X线摄影原理学习结束后采用智慧职教平台进行知识点考核，占总成绩的20%；各部位检查技术部分采用“虚+实”双重考核：使用我校医学影像技术虚拟仿真实训中心平台进行多部位检查的考核，占总成绩的40%；实训室进行单一部位检查的考核，占总成绩的40%。考核内容涉及检查前准备、医患沟通、检查体位、曝光参数、放射防护、设备操作流程等。

对照组考核方式为：X线摄影原理学习结束后采用书面考核，各部位检查技术部分采用实训室进行单一部位（随机）检查的考核。

（四）统计学方法

用Excel进行数据的采集，SPSS 23.0进行统计学分析。统计数据符合正态分布，采用独立样本t检验（两独立样本）以及单因素方差分析（多组独立样本比较）。计数资料之间的差异分析采用卡方检验，以P<0.05认为差异有统计学意义。

二、结果

经统计，最终成绩见表1。实验组考核成绩在基础知识和实际操作部分均优于对照组，经比较，有统计学意义。且通过问卷调查，实验组的学生满意度高于对照组。

三、讨论

（一）AI+医学影像教学的优势

1.解决专业课程教学中实训难的问题

医学影像教育不同于其他学科教育，该学科具有基础知识体系繁杂、设备技术更新速度快、书本的知识难与实际临床工作相结合等特点，加之学生的基础和能力各不相同，这些都为医学影像教学带来了巨大的挑战[1]。

一方面，国内主流医用X线设备生产企业包括万东、联影、迈瑞，但其设备价格在几十万到几百万之间，且设备体积大，占地空间大，一台设备只能提供1个工位，无法满足50人左右的一个完整教学班级同时授课。因此工位少是X线检查技术实训中的首要难题。而虚拟X线检查实训平台则可以保证学生一对一教学。除此之外，AI可以根据每个学生的学习特点，如学习习惯、知识点掌握情况、学习进度、学习能力等进行个性化的学习计划的设计；同时提供大量的学习资源，如胸部X射线实训项目中，可查阅相关的胸部解剖学知识、常见病的X线诊断、曝光参数对图像质量的影响等丰富的教学声像资料和案例研究。

在X线摄影原理，即基础知识部分，X射线的相关参数如管电压、管电流、曝光时间对X射线的影响无法直观地观察，在虚拟实训平台可以通过精准地设置管电压、管电流、曝光时间，或用控制变量法，调节其中一个参数观察X线的变化。如图1所示，即为DR虚拟实训室中进行靶材料、管电压、管电流、曝光时间等曝光参数的调节，产生的X射线的仿真能谱实验。

另一方面，由于实训课程中缺少真实患者，教学中往往容易忽略检查前准备、医患沟通等环节。虚拟平台中设置的医患对话环节、患者在准备室进行检查前准备环节恰恰解决了以上问题。如图2、图3所示，为DR检查前的患者信息核对以及检查过程中的医患交流。

2.解决专业实训课程依赖教师主导、学生被动学习的问题

对照组的实训教学过程是教师先讲解、示范，再由学生分组练习，教师指导。学习过程中有时会出现学生消极练习或者只看不练的情况，实训人数较多时，会出现某些小组没有机会练习的情况。

实验组的学生则可以在虚拟教学平台选择实训项目，在“练习（有提示）”模式下进行逼真的场景练习，最终需在“考核（无提示）”模式下完成检查任务，通过计算机AI计算快速给出评分，并提供学习建议。教师则可以登录后台管理界面，掌握每位学生的学习情况，并针对性地给出解决方案。

实训课程中共30个项目，每个项目都要求学生能够将理论与实践相结合，独立完成检查操作。这种基于任务式的AI教学大幅提升了学生学习的主动性，同时通过标准化训练，保证教学质量的一致性，既提高了学习的便捷性和趣味性，又节省了教师教学与评估时间，减轻了教师负担，使教师有更多时间专注于教学质量的提高。

3.解决新形势下如何培养高素质复合型技术技能型人才的问题

学生学习的主动性有了提高，就可以更多地关注到临床技师在为患者检查中的医学人文问题。例如：如何有效地与患者沟通、X线检查中应如何进行放射防护、如何针对不同的患者进行个性化关怀、如何避免医患纠纷等。同时将医学人文、医学伦理学、医学心理学融于教学中，有利于实现立德树人的人才培养目标。

4.解决提高医学专业学生的诊疗效率，增强学生的综合能力的问题

“医疗+AI”是现代医学领域较为热门的探讨话题，在大数据时代下，AI的应用范围不断扩大，所开展的各项工作也更为细致。在医学领域中AI擅长做一些“草里寻针”的工作，解决一些“视而不见”的问题，由此精准地了解病灶的细微变化，并整合患者的相关数据信息，使得医生最终的诊断能够有数据作为支撑，提高医生整体的诊疗效率。因此，在医学影像教学工作开展期间，有效地应用AI技术能够全面提高医学专业学生的诊疗效率，增强学生的综合能力。除了在诊断过程中，治疗期间AI也能发挥出较为强大的助力。在治疗过程中，AI可以成为一名“导航员”，例如，在开展外科手术时，人工智能技术可以提供手术进入人体的路径规划；在肿瘤放疗过程中，人工智能则可以协助把区域勾画、自动分割图像、显著降低放疗的时长。故而，无论是在诊断时期以及治疗过程中，AI技术的有效应用都能够为医学专业学生提供一定的帮助。

（二）AI+医学影像教学的意义

AI+医学影像教学可以提高医学影像教育的质量和效率。通过AI技术，可将大量的医学影像数据进行自动分析和标注，从而辅助学生进行学习和训练。同时，AI还可以根据学生的学习情况和反馈进行智能调整，达到更好的教学效果。

1.更新教育理念，创新教学方法

立德树人是一个既古老又历久弥新的思想，从西周初期，“德”字即代表行为正直且发自内心。根据现代汉语词典，可解释为：道德、品行、仁爱、善行[2]。“立德树人”中的“德”是名词，“立德”就是要弘扬高尚的道德品行，肯定新时代仁爱之心和善良之行的独特价值，为国家、人民谋福祉。

教育要有普适性，但是也离不开“因材施教”的差异性[3]。利用AI技术，准确地识别学生的个性化需求，针对性地开展教学，可以取得事半功倍的效果。此外，AI云端学习，可以支持学生随时随地共享学习资源，突破时空限制，实现信息交互，对于构建教学新思维、新方法，提升学生的学习能力有重要意义[4]。

2.合理安排学时，优化考核模式

虚拟仿真教学可以针对不同学生形成个性化数据，经人工智能技术进行分析处理，最终产生符合学生个体的评估标准和学习方案。在个性化评估中，主要包括临床技能训练、医学人文教育等；个性化学习中，主要包括教育技术的数字化革命以及数字化学习[5]。

利用AI进行大数据的采集与分析，可不断优化调整教学重点与学时分配。例如在胸部DR摄影项目中，学生调节摄影参数进行曝光，曝光后的图像出现模糊、过暗、过亮的情况，教师即可通过后台的统计信息了解学生在曝光参数环节掌握不扎实，可进行针对性训练。AI的快速信息统计与精准反馈，在提高学生学习效率的同时节约教师大量指导时间。

3.践行课程思政，实现“三全育人”

在医学教育领域，人工智能技术的影响主要源于其信息搜集、分析、提取等方面的强大能力，这些能力可在医学教育中发挥出积极作用[6]。如依托云计算、智能手机等为代表的AI技术，学生成绩考核、学情统计、教学任务分解等均更加智能化、开放化，减小了教师的教mKhroJ1jrt9B+WDM6TaUufz2+lEyKN6mjvPDuXcPEo8=学、科研压力，使之有更充裕的时间去探索思考立德树人与专业知识的融合教学方式，进一步激发教师的育人能力[7]，将立德树人融入全员、全过程、全方位育人中。

四、总结

高职医学影像专业教学工作开展期间有效地应用AI技术，对于整体的教学实践有着极大的促进作用，能够增加医学生对影像知识的了解，也能有效培养学生的诊断能力。将AI技术应用于医学影像领域可以解决以下问题：

一是借助AI技术改变影像画面的清晰程度，展现相应的方法，进而减少诊断的误诊率。AI技术在应用期间，能够对医学图像进行再次分割、配准、融合、重建等操作，使得医学图像变得更加清晰立体，既能够丰富医学图像的呈现方式，也能够利用实时处理功能将图像运用到辅助医疗器械的定位与导航上。

二是借助AI技术规范化的处理，非结构化的数据内容辅助诊断。我国医学影像所产生的数据中有80%的内容属于非结构化的数据，并且这一部分影像报告还缺少统一的标准。因此，无论是在高职医学影像专业教学，还是医学生开展后续的实践操作，都需要针对这些非结构性的数据进行分析。在此情况下，可以借助AI技术处理非结构性数据，人为地为影像报告设定参数模板，进而解决各大医院影像报告标准不统一的难题，使得医学生的医学影像分析能力、整理能力、数据整合能力得到进一步提升。

三是借助AI技术有效地解决医学影像“数据孤岛”这一问题。我国医疗事业发展过程中既需要针对某一难题进行深入探析，也要增强各优秀医生以及医院之间的交流和互动，这样才能够共同探讨病人的病情，集思广益寻求最佳的解决方式。同时，高职医学影像专业学生在开展日常学习时，也应积极搜集有关的医学影像信息，了解医学影像的整体应用情况，这样才能够更好地提高医学生的实践能力。在有效应用AI技术后，能够更好地解决以上问题，使医学生以及不同科室的医生都能够获得相关权限，及时查看病人详细的影像报告，节约了档案查找、不同科室问诊所浪费的时间，助力我国医疗事业进一步发展。

通过AI辅助教学，还可将职业道德、责任感、高尚的医德医风等价值观融入教学中，使学生在提高专业技能的同时，增强对医护人员救死扶伤的职业认同感和解决公共健康问题的社会责任感。同时，鼓励学生灵活使用AI技术，学会运用批判性思维对AI技术的优势和局限性以及可能带来的问题进行深入思考。

参考文献：

［1］ 李佳铭，吴志斌，戚荣飞，等.人工智能在医学影像精准化教育中的应用前景［J］.中国继续医学教育，2023，15（17）：177-180.

［2］ 刘娜，杨士泰.立德树人理念的历史渊源与内涵［J］.教育评论，2014（5）：141-143.

［3］ 刘晓红.人工智能时代高校立德树人路径研究［J］.教育评论，2020（7）：100-105.

［4］ 李鲁.科技革命推动医学教育发展［N］.中国社会科学报，2023-09-14（004）.

［5］ 宋超，章文，洪云霞，等.医学虚拟仿真教学的人工智能化前景探讨［J］.医学教育研究与实践，2023，31（5）：515-519.

［6］ 王斌，田士来，王小成，等.以ChatGPT为代表的人工智能技术在医学教育中的机遇与挑战［J］.医学教育研究与实践，2023，31（4）：402-405.

［7］ 任志锋.以人工智能赋能高等学校立德树人［J］.社会科学战线，2020（4）：274-280.