智能机器人在临床教学的应用

摘要：目的探讨智能机器人在外科学专业学位研究生临床教学中的应用效果。方法2019年2月至2020年1月，选取重庆医科大学第一临床学院2017级、2018级外科学专业学位硕士研究生82名作为研究对象，随机分为试验组和对照组，各41人。试验组采用智能机器人辅助临床教学法，对照组采用传统教学法。比较两组理论知识考试成绩和问卷调查结果，评价教学效果。结果试验组理论知识考试成绩为（87.02±4.89）分，高于对照组的（80.59±5.86）分，差异具有统计学意义（P＜0.01）；两组对教学方法的赞同率比较试验组高于对照组，差异具有统计学意义（P＜0.05）。结论智能机器人辅助临床教学有利于提高外科学专业学位研究生的临床实践质量，得到学生的认可。

关键词：智能机器人；外科学；专业学位研究生

人工智能（ArtificialIntelligence，AI）通过计算机技术来模拟人类的智能，是一门多学科、多领域交叉的前沿学科[1]。AI的快速发展，促使“AI+教育”模式席卷整个教育行业，能够在一定程度上缓解教育行业持续增长的个性化需求与日益稀缺的师资之间的矛盾，从而成为教育改革的热门和前沿[2]。当前在临床教学过程中，医学专业学位硕士研究生面临跨学科知识面狭窄和临床能力不足、本学科疾病相关基础知识匮乏和遗忘、缺乏横向和纵向的整合式医学知识回顾与临床思维训练等一系列突出问题[3]。而智能机器人作为“AI+教育”的一种形式，集多学科知识库、虚拟检查和操作、病例资料库、课程中心、个性化考核等智能模块于一体[4]，在专业学位硕士研究生临床教学中具有巨大潜力。我们将智能机器人应用于外科学专业学位硕士研究生临床能力培养中，取得了较好的教学效果，现报告如下。

1对象和方法

1.1对象

2019年2月至2020年1月，选取重庆医科大学第一临床学院在骨科进行临床实践的2017级、2018级外科学专业学位硕士研究生共82名作为研究对象，其中男生65名，女生17名，年龄23~30岁，平均（25.20±1.24）岁，所有研究对象均知情同意。

1.2方法

本研究采用试验对照方法。利用骨科两个独立楼层的病区作为便利条件，按照随机原则以每病区41人分入骨科两个病区。一个病区配置智能机器人辅助临床教学，作为试验组，男生34人，女生7人，年龄23~30岁，平均（25.05±1.11）岁；另一病区未配置智能机器人，进行传统临床教学，作为对照组，男生33人，女生8人，年龄23~30岁，平均（25.37±1.36）岁。入科前统一进行理论知识考试，所有学生使用同一套试卷。两组基线资料如年龄、性别及入科前理论考试成绩比较均无显著性差异（P＞0.05）。

1.3教学实施

两组均按照国家《住院医师规范化培训内容与标准（试行）》[5]进行培训，以住院医师负责制参加临床医疗工作，临床技能操作基本训练要求按统一标准，定期以小讲座、疑难病例讨论形式学习相关专业理论知识。每位学生均固定医疗组，并指定一名带教教师，均为本科室取得中级职称3年以上的医师。临床实践时长均为24周。1.3.1试验组教学实施整体上按照带教教师为主、智能机器人为辅的教学模式，将智能机器人应用于研究生临床医疗实践活动中，包括参与入科教育、岗前培训、小讲座、疑难病例讨论、跟随查房等。（1）移动数据终端功能：通过先期导入骨科教学大纲、骨科学专著、运动系统教学PPT、影像学资料、解剖资料、病理资料、教学视频，建立智能机器人教学多学科数据库。学生可利用智能机器人这一移动数据终端，随时通过输入和语音对话功能查询、获取相关知识，及时解决临床活动中遇到的部分问题。（2）人工智能化辅助教育：依靠人工智能的自适应学习功能，智能机器人可在与学生不断的交互中了解其学习短板，不断更新临床指南、专家共识等临床研究进展，实现教学数据库的持续更新。临床教学过程中，带教教师在讲解典型疾病、分析疑难病例和操作指导时，智能机器人可以就云数据库相关资料及网络资源进行系统检索，快速整合相关图片、视频等资料，配以语音解读及即时问答，实现即时教学基本理论巩固和教学深度及广度的拓展。此外，根据对知识的掌握程度，智能机器人可为不同学生制订个性化学习计划。（3）考核功能：通过实时提问、课后问卷调查等形式对学生进行反馈式考核，通过下一次学习提醒或再考核，不断促进学生巩固所学知识，以考助练，以练代考，练考一体。1.3.2对照组教学实施采用传统临床教学法，学生跟随带教教师参与床旁示教式临床实践，同时参加入科教育、岗前培训、小讲座、疑难病例讨论等教学活动。

1.4教学效果评价

1.4.1理论知识考试24周的临床实践结束后进行理论知识考试。试题命题与组卷由两名具有副高级职称、未承担带教任务的教师负责。所有学生使用同一套试题，均为选择题，题量100题，总分100分，考核方式为机考，每位学员的题目顺序由电脑随机抽取，在相同时间闭卷完成考试。1.4.2问卷调查调查问卷为自行设计，经过本专业基地3位高级职称专家审核。包括5个问题，设置赞同、中立和不赞同3个选项。问卷调查由住培教学秘书负责，于出科理论考核后现场发放并回收，学生匿名填写。1.5统计学处理采用SPSS25.0软件对相关数据进行统计分析。计量资料以均数±标准差（x±s）表示，组间比较采用t检验；计数资料以频数和百分比表示，组间比较采用χ2检验。P＜0.05表示差异具有统计学意义。

2结果

2.1两组理论知识考试成绩比较

试验组理论知识考试成绩为（87.02±4.89）分，高于对照组的（80.59±5.86）分，差异具有统计学意义（t=5.406，P＜0.01）。

2.2两组对教学方法的评价比较

以问卷调查方式了解两组对教学方法的评价。共发放问卷82份，回收有效问卷82份，有效回收率100.0%。结果显示，试验组对教学方法的满意度高于对照组，差异具有统计学意义（P＜0.05，见表1）。

3讨论

3.1专业学位研究生临床教学的特点和存在的问题

专业学位研究生的学习不同于本科学生，需要培养自主探究和解决问题能力[6]。同时，临床实践教学亦不同于课堂教学，更需要学生发挥主观能动性和积极性，解决临床工作中遇到的困难和发现的问题，有目的性地获取知识[7]。专业学位研究生临床教学长期以来存在教学资源较为单一、缺乏新颖性及参与感等问题[8]，教学内容主要局限于临床症状与临床处置，缺乏对疾病病理生理基础、解剖基础等相关知识的展示与梳理，导致学生机械地重复临床工作，而对疾病诊断、影像学资料理解及分析能力较差，出现临床实践和基础理论脱节现象[9]。

3.2智能机器人的智能移动数据终端功能有利于学生掌握知识

智能机器人辅助教学可以在一定程度上弥补上述缺陷[10]。本研究结果显示，试验组理论知识考试成绩高于对照组，这提示智能机器人辅助骨科临床教学，使学生能够更深入地理解、更好地掌握理论知识。骨科医疗领域数据中超过50％的是医学影像和病理图片等非结构化数据，智能机器人通过人工智能技术建立骨科和相关学科知识库，在临床教学中及时、实时提供病理生理、解剖等基础知识，进而带来更好的决策体验，提高临床教学效率，让临床教学起到再次巩固整合基础知识的作用，让学生更好地做到学以致用。智能机器人具备的自适应学习功能，高效、准确地提供相关学科知识，使师生双方教与学的效率得以大幅度提升，交互学习和自主学习能力得以增强。

3.3智能机器人利于实施个性化反馈和考核

智能机器人的另一个重要特点就是在与学生交互过程中实时准确记录其对知识的掌握程度，通过信息反馈分析，制订个性化教学计划及考核方案，实现某种程度上的因材施教，这也是带教教师个人工作很难达到的。临床带教教师首要属性是临床医生，并非全日制专职教师，需要承担大量繁重的临床工作，无法随时随地回答学生的问题和亲自指导技能操作。因此，智能机器人对传统带教模式进行了有效补充，弥补了师资不足所带来的缺陷。

3.4智能机器人提高了学生满意度

智能机器人由于形式的新颖性和科技潮流感，激发了学生学习的主动性、积极性和兴趣，活跃了临床教学气氛。与对照组相比，试验组学生对教学模式的评价更高。

4结语

智能机器人辅助骨科临床教学，提高了专业学位研究生临床教学质量，得到了学生的普遍认可，同时对现有培养制度进行了有效补充，丰富了教学手段，创新了培养模式，值得进一步探索。但人工智能在医学教育中的应用尚处于起步阶段，技术上不太成熟，功能设计也有待研发人员和医学教育人员共同完善。值得一提的是，智能机器人可以提高医学生的学习效率，但不能完全取代教师。人类的想象力、独创思维、交流能力是人工智能暂时无法具备的，医学专家丰富的理论知识和宝贵的临床经验，以及言传身教的影响力，在专业学位研究生临床实践教学中始终占主导地位，不可或缺。

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作者：刘春晓 税巍 单位：重庆医科大学附属第一医院