DOI:10.20047/j.issn1673-7210.26010627
中图分类号:G64
陈永欣, 马静, 钟静, 周艳平, 马远征, 韦晓洁
| 【作者机构】 | 广西中医药大学基础医学院 |
| 【分 类 号】 | G64 |
| 【基 金】 | 广西高等教育本科教学改革工程项目(2025JGA247) 广西学位与研究生教育改革课题(JGY2025203) 广西中医药大学校级教育教学改革与研究项目(2024C001) 广西中医药大学“岐黄工程”高层次人才团队培育项目(202402) |
在“健康中国2030”战略引领下,医学教育正经历从传统教学模式向“新医科”模式的转型。在“新医科”建设全面深化与医学教育范式转型中,生理学作为衔接基础医学与临床实践的枢纽学科,其教学质量已成为决定医学生临床思维能力培养成效的关键环节。新医科建设的核心在于打破学科壁垒,培养具备扎实现代医学基础、深厚中医底蕴及创新思维的复合型医学人才[1] 。因此医学基础课程必须强化“高阶性、创新性、挑战度”三维属性,旨在引导教学从知识传授向能力培养跃迁,从单一学科逻辑向跨学科整合演进[2] 。
生理学以阐明机体正常生命活动规律为根本任务,其课程体系涵盖从细胞分子机制到器官系统整合再到整体稳态调控的多层次内容,既是学生理解疾病发生机制的基石,又是学生训练科研思维、逻辑推理与动态思维的核心科目[1,3] 。然而,在中医药院校人才培养体系中,生理学长期面临双重挑战,既要确保内容的科学严谨性与前沿性,又要为后续中医临床课程奠定必要的人体功能认知基础。这种特殊定位使生理学的教学改革不仅关乎学科自身发展,而且直接影响“中西医贯通”这一新医科核心目标的实现。因此探索如何利用新兴技术破解生理学教学瓶颈,构建适配新时代需求的教学模式,具有紧迫的现实意义。
尽管教学团队已在超星学习通平台构建包含百余个微课视频的数字化资源库,但根据长期的教学实践效果分析,传统生理学教学模式的瓶颈依然显著。理论教学内容的抽象性,如细胞膜电位形成、跨膜信号转导、神经递质量子释放等核心机制涉及微观层面的动态过程,传统的教学依赖静态图示与文字描述,难以有效诠释动态过程[4] 。评价方式单一僵化导致教与学目标错配。该团队收集的调查结果显示,当前评价体系过度依赖占比超60%的终结性笔试,题型以记忆性选择题与简答题为主,对复杂生理问题论述、多系统整合分析、实验方案设计等高阶能力的考查权重不足15%,这种评价导向易诱使学生陷入重记忆、轻推理的学习策略,缺乏临床思维与科学探究能力培养[5] 。过程性评价数据未被有效利用,学生课前预习情况、课中互动表现、课后复习效果等丰富数据,仅用于记录平时分数,而未能更好地辅助教学过程调整。
此外,中医学专业生理学教学具有鲜明的学科交叉性与思维融合性。作为连接现代医学基础与中医理论体系的桥梁课程,生理学核心任务不仅在于传授人体正常功能活动的基本规律,而且在于引导学生在掌握现代生理学知识的同时,主动思考生理学与中医“藏象”“经络”“气血津液”等核心概念间的关联、差异与互补可能[6-7] 。如在讲授循环系统时,既要阐明心排出量、血压调节等现代机制,又要启发学生反思“心主血脉”“气为血之帅”等中医理论如何从整体观和功能态角度理解心血管功能。这种双重话语体系并存的教学情境,既带来认知张力,又蕴含创新契机。然而,传统生理学教材与教学模式缺乏对中医思维的呼应与衔接,易导致学生出现“两张皮”现象,现代知识与中医理念割裂、难以融通[8] 。因此中医学专业的生理学教学亟须在内容组织、案例设计和问题引导上体现“中西医结合”的特色,强调批判思维与整合能力的培养。
AIGC是人工智能技术生成的内容形式,指基于深度学习、自然语言处理、计算机视觉等人工智能技术,由算法模型自动生成文本、图像、音频、视频、代码等多模态内容的前沿技术,其是人工智能1.0时代进入2.0时代的重要标志[9] 。
与早期人工智能仅能提供标准化答案或资源检索不同,AIGC具有三大特征[10-11] 。①动态内容生成能力:能基于学生认知水平与实时需求,即时生成文字、图像、动画乃至交互式模拟程序,将“钠钾泵分子构象变化”“心肌细胞钙诱导钙释放”等微观过程转化为3D动态演示,实现教学内容的“按需生成”而非“预设推送”。②实时个性化反馈能力:通过分析学生提问的具体情况、实践操作的行为轨迹、作业错误的认知缺陷,AIGC可提供个性化模式,在认知冲突节点精准干预,引导自主纠错。③认知冲突制造能力:AIGC可主动生成“反常识”临床情境(如缺二氧化碳导致呼吸困难),迫使学生跳出固有知识框架进行批判性思考。这些技术特性高度契合生理学的学科本质,即动态性、定量性与机制驱动性,为突破抽象壁垒、强化实验思维、重构评价体系提供技术可能[12] 。
该团队立足于技术赋能的教育范式转型机遇,依托国家级一流本科课程《生理学》的建设基础,结合超星学习通平台的人工智能平台建设,提出构建AIGC驱动的“师-机-生”三元协同教学模式,改革的核心创新在于重新界定AIGC的教学角色,作为教学过程的智能小助教,AIGC与教师、学生形成动态分配的三主体结构,三者通过“教师设计→AIGC生成→学生探究→教师引导→AIGC重塑”的循环链路,破解传统混合教学中“师-机-生”通道不畅、交互浅层的根本弊端,推动生理学教学从简单的理论知识传递向科学思维训练的改革。
生理学教学的一大难点在于其机制高度抽象,学生难以在微观变化与宏观功能建立动态联系,而传统的静态教材和教师讲解又难以有效改善这种困境。该团队提出并构建一条“教师设计提示词框架→AIGC生成多模式内容→学生交互反馈→内容重塑优化”的动态教学过程,教师通过自身的专业素养设计精准、结构化的提示词,引导AIGC生成符合教学目标的学习资源,如动画、图解、图表等多种素材,把抽象的生理知识转化为可视化的学习材料[13] 。
传统理论课堂教学结构呈现鲜明的以教师为中心,即使引入多种信息化工具,技术仍处于辅助边缘[14] 。该团队将AIGC定位为与教师、学生相匹配的“智能第三主体”,通过课前生成认知冲突、课中实时互动探究、课后自主反思,重塑教学内容。
3.2.1 课前:AIGC生成与认知冲突的预习任务 课前预习是课堂教学的认知准备阶段,对课堂教学的深度与效率有一定影响[15] 。在“师-机-生”协同教学模式中,该团队创新性地将AIGC应用于课前环节,使用AIGC生成蕴含认知冲突的探究性预习任务,实现从被动接收信息到主动发现问题、从知识预习到内容预热的转变,从而激发学生的学习主动性。
传统预习环节常流于形式,多为阅读教材或观看线上视频,学生经常被动完成任务,难以激发深层思考[16] 。“师-机-生”协同教学模式则借助AIGC的生成能力,由教师围绕教学目标设计提示词框架,生成指令,并由AIGC创造出不同的仿真情境、矛盾案例,甚至在案例中融入中医诊断信息,引导学生在预习时初步思考中医理论与现代生理指标的潜在联系和解释差异。这些预习任务一般不提供标准答案,同时设置认知矛盾点,挑战学生既有认知,又发散学生的思维。其将传统的单向理论知识预习,重构为由智能主体触发、以真实(或拟真)问题解决为导向的认知启动过程,这为后续课堂中展开深度探究、师生互动与人机协同奠定知识的储备和问题基础,能提高教学效率。
3.2.2 课中:AIGC赋能的双师协同教学 课中教学是“师-机-生”协同教学模式的核心实践环节。在课堂教学过程中,教师与AIGC形成实时的“双师协同”教学关系。教师作为教学活动的组织者,负责把握教学主线、深化重点难点。在中医学专业生理学教学中,教师引导学生进行中医思维与现代生理学知识的思辨讨论。教师需适时提出问题,启发学生思考:“这一现代生理学现象,在中医理论中是如何认识和表述的?”“两种理论体系在解释同一生命活动时,视角、方法和优势各有何不同?有无共通的可能?”从而培养学生的跨学科思维与融合创新能力。
AIGC则作为即时响应的智能小助教,通过深度融入教学环节,可实现实时的可视化与模拟过程,降低学生认知负荷,还能实时回应学生或教师提出的问题,拓宽课堂的知识边界[17] ;此外,可支持课堂即时测评与反馈,调整教学节奏,实现真正的以学定教。
3.2.3 课后:AIGC驱动的自主反思与总结 课后学习是巩固知识、深化理解、实现知识迁移与内化的关键阶段[18] 。在“师-机-生”协同教学模式中,AIGC从课堂中的协同教学伙伴,转化为可随时访问的智能小助教,通过持续的互动,引导学生进行深度反思,促成学生从知道到理解,再到融会贯通的转变。
综上所述,AIGC贯穿课前冲突、课中协同、课后反思,完成“智能第三主体”的全流程嵌入,重塑生理学教学的时间结构与教学主体的重新分配。
评价环节不仅关注学生对生理学知识的理解,而且是学生是否能运用现代生理学知识理解中医理论的能力,以及初步的中西医结合思维能力。AIGC作为智能第三主体,具有数据采集与分析能力。系统可自动记录并分析学生在“师-机-生”协同模式下的学习行为。评价最终目的在于促进教师和学生的发展,学生能得到个性化的推荐资源,教师能根据平台的学情分析报告进行教学策略调整,从而实现“以评促学、以评促教”[19-20] 。见图1。
图1 AIGC赋能下中医学专业生理学“师-机-生”协同教学模式的构建
将现代生理学“滤过-重吸收-分泌”机制与中医“肾主水液代谢”理论进行可视化关联,构建跨学科知识网络。教师设计结构化指令,引导AIGC生成融合内容:①模拟肾阳虚与肾阴虚两种中医证型下,可能出现的尿量、尿比重等生理指标变化的动态数据模型。②生成一个对比表格,列出水肿的中医辨证分型(如风水相搏、脾肾阳虚)与现代医学诊断(如心源性、肾源性)在病理机制与临床表现上的异同点。
当学生普遍对“肾主水与ADH调节的联系”存在困惑时,教师可即时指令:“生成一个案例,展示一位肾气不固患者可能出现的夜尿增多症状,并从ADH分泌节律与肾小管重吸收功能角度进行机制阐释。”
围绕中医专业特色,在教学中强化整体观念与辨证论治思维的训练。
课前:教师指令AIGC生成预习任务,并设计案例:患者,65岁,畏寒肢冷,腰膝酸软,夜尿频多(每晚3~4次),舌淡苔白,脉沉弱。引导学生结合即将学习的“尿生成调节”知识,在超星学习通平台参与分析讨论:该患者可能的“肾虚”病机,与现代生理学中哪些调节机制(如抗利尿激素、醛固酮、肾血流量自身调节)的功能减退可能相关?以此激发学生在中医理论框架下探究现代生理机制的兴趣。
课中:教师以课前医案为引,组织讨论:“如何用现代生理学语言,解释肾虚导致夜尿频多的机理?”通过教师设计的AIGC指令生成模拟动画或者综合性测评题,引导学生从现代生理学角度,思考中医“肾”的功能范畴与现代医学“肾脏”器官功能的异同。
课后:根据课堂表现,向学生推送相关的研究文献,学生利用超星学习通平台的人工智能实践等板块内容,完成个性化任务,如绘制思维导图、撰写反思笔记等,并由AIGC对图或笔记的逻辑性与深度进行反馈。
超星学习通平台着重记录与分析:学生课前对中医医案的病机分析与生理机制联想;课中讨论时,运用生理学知识解释中医证候的频次与质量;课后绘制的思维导图与反思笔记中,中西医概念连接的准确性与创新性等。
评价数据直接指导教学优化。如反馈显示学生对“津液”与“体液”的概念区分普遍模糊,教师将在后续提示词设计中强化此对比内容(重构内容),并在课堂中增设相关辨析讨论环节(升级形式)。
该团队通过构建并实践AIGC赋能的“师-机-生”协同教学模式,探索人工智能时代医学基础课程教学改革的潜在路径,将AIGC定位为“智能第三主体”所构建的“师-机-生”协同教学模式,能有效赋能中医学专业的生理学教学,可显著提升生理学教学的启发性、互动性与思维深度。通过问卷调查学生对AIGC赋能教学的看法显示,实行AIGC赋能教学后,65%以上的学生认为效果较好;关于学生对AIGC赋能教学的喜爱度调查,超过68%的学生表示喜欢,其中有14%的学生表示非常喜欢。
但在拥抱技术红利的同时,必须对潜在风险保持清醒认识[21] 。过度依赖AIGC可能导致教师教学设计能力的退化,学生则可能沉浸于即时答案而缺乏深度思考。改革过程始终要坚持“以学生为中心,教师主导、智能协同”的模式[22] 。此外,AIGC存在“幻觉”现象,这要求师生必须有一定的批判性思维,将辨别、质疑AIGC内容作为培养科学精神的重要一环[23] 。展望未来,可进一步利用AIGC强大的知识关联与场景生成能力,模拟从正常生理到疾病状态的动态演变过程,构建虚拟病例,从而向更纵深的整合课程拓展,培养学生的整合思维与临床前思维能力以及终身学习能力[24-25] 。
利益冲突声明:所有作者均声明不存在利益冲突。
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Construction of “teacher-artificial intelligence-student” collaborative teaching model for physiology in traditional Chinese medicine under empowerment of artificial intelligence generated content
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