新质生产力视角下人工智能技术在医学卓越本科生培养中的应用

［摘 要］ 发展新质生产力对新时代的劳动者提出了更高的要求。为了培养博学、勤奋、具有良好的团队协作精神和沟通能力、具备创新思维和创新能力以及终身学习意识和能力的符合新时代要求的劳动者，项目组近年来依托科研项目，开展了结合人工智能技术的卓越本科生培养模式改革。实践证明，在改革中大量使用人工智能技术，大大缩短了学生获得理论知识和实验技能的时间，帮助学生更快地进入培养独立思考、科技创新能力和团队协作精神的阶段。

［关键词］新质生产力；人工智能技术；教学改革；科研思维；团队协作

［中图分类号］G645 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）23-0145-04

2023年9 月，习近平总书记在黑龙江考察并发表重要讲话，提出“整合科技创新资源，引领发展战略性新兴产业和未来产业，加快形成新质生产力” [1]。  2024年1月，习近平总书记在中共中央政治局第十一次集体学习时强调，要加快发展新质生产力，扎实推进高质量发展。习近平总书记在会议中进一步阐述了新质生产力的科学内涵——新质生产力是创新起主导作用，摆脱传统经济增长方式、生产力发展路径，具有高科技、高效能、高质量特征，符合新发展理念的先进生产力质态[2]。

在发展新质生产力这一全新视角之下，如何培养具有积极性、创造力、创新思维的高素质卓越生物医学专业人才，是全体医学院校教师共同的挑战，也是历史性的机遇。新质生产力的发展离不开一大批卓越的劳动者，这些劳动者不仅需要具备扎实的专业知识和技能，还需要具备创新意识、学习能力和团队协作精神。在传统的大学教育体系中，更多地强调共同进步，却在一定程度上忽视了卓越本科生的培养。卓越本科生的培养是一个综合性的过程，既要注重实践技能和科研能力的培养，也要重视理论知识的学习和个人品质的提升。项目组近年来依托科研项目，开展了结合人工智能技术的卓越本科生培养模式改革，取得了良好的效果。

一、新质生产力视角下卓越本科生培养模式改革的基本内容

（一）新质生产力与医学本科生科研能力培养的双向赋能

在医疗领域，新质生产力主要体现在生物技术、大数据、人工智能等技术的运用上。这些技术的发展不仅改变了医疗服务提供的方式，也为医学教育和科研带来了新的挑战与机遇。随着时代的发展，医疗领域需要对相关大数据进行分析，因此医学本科生掌握使用人工智能大语言模型、人工智能数据预测与分析、人工智能编程以及神经网络训练等技能具有十分重要的意义。同时，培养医学本科生的科研能力，不仅有助于他们个人的成长，也对新质生产力的发展具有积极作用——通过参与科研项目，学生可以将理论知识应用于解决实际问题，从而推动医疗技术的进步。

（二）实现新质生产力与医学本科生科研能力培养双向赋能的整体策略和措施

为了在高校更好地实现新质生产力与医学本科生科研能力培养的双向赋能，可以采取以下策略和措施：更新教学内容和方法，强化实践教学和科研训练；建立科研平台，鼓励学生参与科研项目，通过科研项目将理论与实践相结合；加强与医疗机构、科研机构、企业等合作；鼓励学生参与国际学术交流。

二、卓越本科生培养模式改革的基本特点

近年来，项目组在海南医科大学（以下简称我校）筛选优秀的本科生参加“卓越本科生培养”改革项目。卓越本科生培养模式改革具有以下特点：依托科研项目，实施本科生导师负责制，采用本科生与研究生混合培养的模式；结合人工智能技术，采用基础性实验、开放性实验和虚拟仿真实验相结合的模式开展教学；科研课堂——文献阅读、综述撰写、文献汇报以及科研组会的应用等。

（一）依托科研项目，实施本科生导师负责制，采用本科生与研究生混合培养的模式

1.依托科研项目

目前医学本科生的培养，尤其是临床本科生的培养还是以基础理论、基础知识和基本技能的培养为核心目标；相对而言，对能力素质的培养，尤其是探索性精神、科研能力、创新能力的培养重视不够，培养体系不够完善[3]。

近年来，项目组积极推进卓越本科生科研能力培养工作，鼓励学生申报并参加各级大学生创新创业项目。同时，以承担科研项目的导师（博士研究生导师和硕士研究生导师）的科研课题为依托，让学生加入导师的课题组，进行科研训练[4-5]。

2.实施本科生导师负责制

近年来，全国各高校纷纷实行了本科生导师制，其具体内涵根据各高校的实际情况有所差异，可分为全程式、半程式、精英式、专项式和阶梯式等[6-7]。受客观条件限制，以及指导教师精力及个体差异等因素影响，本科生导师负责制常常为“一对多”模式，即一名导师指导多名学生。

我校“卓越本科生培养”计划中的本科生导师全部为研究生导师，导师必须申报有省部级及以上的科研项目。同时，择优选择本科生导师，以保证“卓越本科生培养”计划的顺利推进。

3.采用本科生与研究生混合培养的模式

较少高校将本科生与研究生进行混合培养，主要是学生层次不同，混合培养存在诸多困难。湖南农业大学曾在讨论课中将研究生和本科生进行搭配，开展了混合层次学生研讨课程的教学实践 [8]。我校“卓越本科生培养”计划以科研项目为抓手，以课题组为基本单位，形成博士研究生、硕士研究生、本科生的研究梯队。这种培养模式有助于本科生掌握扎实的专业知识和技能，并形成良好的创新意识、学习能力和团队协作精神。

（二）结合人工智能技术，采用基础性实验、开放性实验和虚拟仿真实验相结合的模式开展教学

1.人工智能技术的应用

ChatGPT是由OPEN AI公司开发的人工智能聊天机器人程序，自2022年推出以来，就掀起了一场人工智能革命。从日常生活到工业生产，从医疗保健到金融服务，人工智能正影响我们的生活。在医疗领域，人工智能辅助诊断系统已经被广泛应用于分析大量的医疗影像数据，辅助医生识别病变，提高诊断的准确性和效率[9]。在教育领域，人工智能技术可以根据学生的学习能力和兴趣定制个性化的学习计划和教学内容，提高教学效率，满足不同学生的学习需求[10]。

为了更好更快地培养学生，项目组在“卓越本科生培养”项目中积极采用大量的人工智能技术作为学习支撑，主要集中在使用人工智能大语言模型、人工智能虚拟仿真和人工智能数据预测与分析等方面，具体如表1和表2所示。

这些人工智能技术通过多种方式显著提高了学生的学习效率，具体体现在以下几个方面：可以根据学生的学习能力、兴趣和进度，定制个性化的学习路径；可以实时监测学生的学习状况，提供即时反馈和指导；能够根据学生的学习表现自动调整教学内容的难度和深度，这种动态调整确保学生始终处于适宜的学习挑战之中，使其既不会因内容过于简单而失去学习兴趣，也不会因内容太难而感到挫败；可以让学生在模拟环境中进行实验，这种沉浸式的学习体验有助于学生更好地理解抽象的概念和复杂实验的过程。

为了避免学生过度使用人工智能技术，项目组在后续的文献汇报以及科研组会中，会对学生进行全面考核。

2.基础性实验、开放性实验和虚拟仿真实验相结合

在教育实践中，将基础性实验、开放性实验和虚拟仿真实验相结合，可以形成一种多元化的实验教学模式，这种模式不仅有助于学生更全面地理解科学原理，而且能够培养他们的创新能力和实践技能。

基础性实验通常是指那些标准化、规范化的实验课程，它们为学生提供了系统学习和掌握基本科学理论与实验技能的机会。开放性实验则给予学生更大的自由度，让他们在教师的指导下自行选择研究题目、设计实验方案。这种类型的实验鼓励学生发挥创造力，探索未知的领域，解决实际问题。开放性实验有助于培养学生的独立思考能力和问题解决能力，同时也锻炼了他们的团队协作精神。虚拟仿真实验是利用计算机模拟软件进行的实验，它可以模拟现实世界中的各种物理、化学、生物等现象。通过虚拟仿真实验，学生可以在没有实际风险的情况下，观察和分析复杂的科学过程。虚拟仿真实验还可以作为基础性实验和开放性实验的补充，帮助学生在理论学习和实际操作之间建立联系。

项目组在“卓越本科生培养”计划中积极采用基于人工智能技术的虚拟仿真实验平台，如免费的中小学实验平台（NOBOOK虚拟实验室），同时结合我校已经建设和正在建设的虚拟仿真实验——β-地中海贫血的筛查与诊断、CRISPR-Cas9 基因敲除实验、RNA干扰实验等开展教学。

（三）科研课堂——文献阅读、综述撰写、文献汇报以及科研组会的应用

近年来，为了培养卓越本科生，很多高校推出了科研课堂。其具体内涵并不完全相同，但基本包含强化基础知识学习、加强实践操作、开展科研训练、建立激励机制等一系列内容。比如，北京航空航天大学制订了“科研导师、实验室开放日、微课题”三位一体的“科研课堂”计划 [11]。我校“卓越本科生培养”项目中的科研课堂是依托课题组和科研团队展开的。

1.文献阅读、综述撰写的应用

文献阅读和综述撰写在学术研究中扮演着至关重要的角色，文献阅读是研究者获取最新学术成果和理论进展的主要途径。为了更好更快地培养学生，项目组在“卓越本科生培养”项目中将人工智能技术作为学习支撑，大大提高了学生的学习效率。

2.文献汇报和科研组会的应用

文献汇报是研究人员及时了解最新学术成果和理论进展的重要方式。“卓越本科生培养”项目要求每一名本科生定期进行独立的文献汇报，内容为导师选定的相关领域中最新的研究论文，导师一般选择SCI期刊中国科学院分区1区期刊论文。

科研组会是研究团队内部定期召开的会议，旨在对每个成员的研究进展进行监督和讨论。在组会上，学生可以分享自己的研究成果，其他成员可以提供反馈和建议，帮助汇报者改进研究设计和方法。“卓越本科生培养”项目要求每一名本科生定期进行独立的科研成果汇报。

在学术研究和高等教育中，文献汇报和科研组会是两种重要的学术活动，通过组织文献汇报以及科研组会，能够更好地促进学生理论水平、实验技能以及科研思维的提升。

三、结语

新质生产力的发展对新时代的劳动者提出了新的、更高的要求。近年来，项目组依托科研项目，开展了结合人工智能技术的卓越本科生培养模式的改革，有效解决了“如何培养一名卓越本科生”这一问题。尤其是人工智能技术的广泛使用，大大缩短了学生获得理论知识和实验技能的时间，使之更快地进入培养独立思考能力、科技创新能力和团队协作精神的阶段，取得了良好的成效，同时也推进了符合新时代要求的卓越本科生培养模式的改革和创新。

［ 参 考 文 献 ］

[1］ 习近平在黑龙江考察时强调牢牢把握在国家发展大局中的战略定位奋力开创黑龙江高质量发展新局面[N].人民日报，2023-09-09（1）.

[2］ 中华人民共和国中央人民政府.习近平在中共中央政治局第十一次集体学习时强调：加快发展新质生产力扎实推进高质量发展[EB/OL].（2024-02-01）[2024-06-11].https：//www.gov.cn/yaowen/liebiao/202402/content_6929446.htm.

[3］ 王燕，张茉，杜琰.临床医学生科研创新能力需求的调查研究[J].基础医学教育，2022，24（2）：135-139.

[4］ 刘雪华，梁芳，张静，等.依托科研项目医学本科生科研能力的培养[J].中国病案，2021，22（1）：83-86.

[5］ 李小丽.依托科研项目培养基础医学本科生科研能力的教学与实践[J].中国继续医学教育，2024，16（5）：158-162.

[6］ 林伟毅.对大学生导师制的探讨[J].教育探索，2014（10）：68-69.

[7］ 孙宪萍，韦丽君，李奇涵.本科生导师制开展现状的调查分析及对策[J].长春工业大学学报（高等教育版），2014，35（2）：100-102.

[8］ 周南，钟美娥，武芳芳，等.“混合层次学生研讨课程的实践与总结[J].化工时刊，2018，32（9）：42-44.

[9］ 何炼图，汤庆，汤佳馨，等.人工智能+医学影像教育新模式的作用与构想[J].中国继续医学教育，2018，10（20）：31-33.

[10］ 万莉，贡丽英，吴清，等.人工智能在高等教育中的应用前景[J].中国医学教育技术，2018，32（6）：607-610.

[11］ 杜锋，吴江浩.本科生“科研课堂”课程初创与实践：以“扑翼飞行器扑翼结构优化”微课题为例[J].科教导刊，2023（6）：10-12.

［责任编辑：苏祎颖］