ChatGPT在骨科教学中的应用探索

［摘 要］ 近年来，随着人工智能技术的快速发展，自然语言处理模型ChatGPT取得了显著的进展。ChatGPT的出现对社会的各领域产生深远影响，也为医学的教育教学开辟了新的方向。将对传统骨科教学中存在的问题进行深入剖析，详细介绍ChatGPT的功能特点和优势，着重探讨ChatGPT在骨科教学中的潜在应用，并对ChatGPT应用的局限性进行总结。旨在广泛深入地探索ChatGPT技术在骨科教育教学领域中的应用潜力，为未来骨科教学模式的改革和创新提供新的思路。

［关键词］ ChatGPT；骨科；教学

［基金项目］ 2024年度北京中医药大学教育科学研究课题项目“人工智能ChatGPT技术在中医骨伤科教学中的应用研究”（XJY24064）；2020年度国家自然科学基金面上项目“基于AMPK/mTOR信号通路对自噬的调控作用探讨丹参酮IIA促进脊髓损伤后神经功能恢复的机制”（82074452）

［作者简介］ 贾治伟（1983—），男，天津人，博士，北京中医药大学东直门医院骨伤科副主任医师，博士生导师，主要从事脊柱疾病研究；赵锡艳（1985—），女，山东临沂人，博士，中国中医科学院广安门医院内分泌科副主任医师，主要从事医学教育和糖尿病研究；李 威（1978—），男，北京人，博士，解放军总医院第四医学中心骨科医学部运动医学科副主任医师（通信作者），副教授，主要从事肩关节疾病研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）43-0113-04 ［收稿日期］ 2024-01-27

ChatGPT（chat generative pre-trained transformer），即聊天生成预训练转换器，是OpenAI研发的一款聊天机器人模型，于2022年11月30日首次亮相［1］。作为一种强大的自然语言处理工具，ChatGPT通过加强学习的方式从人类反馈中不断进化，具备了深刻理解和处理人类自然语言的能力，尤其在内容生成方面表现出色，可以根据用户的回应和偏好进行个性化回应，具备上下文理解的能力，提供更准确的答案，且支持多轮对话，能帮助用户完成各种任务［2］。ChatGPT已经广泛渗透到政治、经济、文化等不同领域，对这些领域产生了深远的影响。除了互动对话外，ChatGPT可用于文章撰写、编辑、作业完成等多种任务，因此，在教育领域有着广泛的潜在应用［3］。

骨科是一个高度专业化和技术密集型的领域，具备独特且复杂的特点。骨科领域不断涌现的新理论和新技术使得骨科教学日益复杂。然而，像ChatGPT这样的人工智能工具的出现，推动医学教育进入了新的境界。但是，值得注意的是，在骨科领域，ChatGPT的应用仍然相对有限。在此背景下，探索ChatGPT在骨科教学中的应用，不仅具有前瞻性，而且对提升教学效果和学生学习体验具有潜在的重大意义。本研究旨在对传统骨科教学中存在的问题进行深入总结，详细介绍ChatGPT的功能特点和优势，着重探讨ChatGPT在骨科教学中的潜在应用，并对ChatGPT应用的局限性进行分析，以期为未来改革骨科教育模式提供有益的参考。

一、传统骨科教学存在的问题

传统的骨科教学模式虽然经过多年发展和完善，但仍存在一些问题和挑战。这些问题可能会影响教育的效果和效率，以及学生的学习体验。具体存在如下问题：（1）教学方法创新不足。传统的骨科教学往往依赖于课堂讲授和教材学习，这种方式可能过于刻板，难以培养学生的创造力和批判性思维。（2）教师资源有限。由一线医生兼任教学虽然可以向学生提供丰富的临床经验，但他们可能由于繁重的临床和科研工作，缺乏足够的时间和精力来准备并优化教学内容。（3）学生参与度低。传统的课堂教学往往是以教师为中心的讲授方式，这种单向的信息传递方式可能不足以激发学生的兴趣和积极性，学生参与度不高，影响学习效果。（4）个性化教学缺失。每名学生的学习风格和速度都不相同，但传统课堂教学很难对此进行个性化适应与调整。（5）理论与实践相脱节。骨科教学通常侧重理论知识的传授，但可能在将这些理论应用到实际临床情况中会存在脱节的情况。（6）知识体系更新和维护的挑战。骨科是一个快速发展的领域，新的研究、技术和治疗方法不断涌现。然而，在传统的骨科教学中，及时更新课堂教学内容以反映新的骨科医学发展是一大挑战。（7）评估方式的局限性。传统的考试和评估方法可能无法全面评估学生在骨科领域的理论知识、临床技能及决策能力。

二、ChatGPT的主要功能

ChatGPT基于其强大的功能，已经在各领域表现出巨大的应用潜力。ChatGPT主要具有以下功能：（1）文本创作和生成：能够创作并生成文章、业务报告、新闻稿、故事、诗歌、剧本等各种文本。（2）文本编辑和校对：能够对已有文本提供编辑，以及语法、拼写、风格的修改和建议，提高文本质量。（3）知识查询和解释：能够提供一般性的知识信息，解释概念、术语和事实等。（4）学习教育和辅导：能够提供学习和教育方面的帮助，比如解释复杂的概念、提供学习策略、辅助语言学习等。（5）生活建议和指南：能够提供生活技巧、健康建议、旅行提示等实用信息。（6）编程和技术支持：能够提供编程指导、代码示例及技术问题的解答。（7）提供娱乐和休闲：可以创作或参与文字游戏、解谜、讲笑话，甚至进行简单的对话休闲或情感支持。（8）辅助工具使用：利用辅助工具执行编程代码、生成图像、获取网络信息等特定功能［4-6］。

三、ChatGPT在骨科教学中的应用探索

ChatGPT的设计初衷是模拟人类的对话方式，以提供信息、解答疑问或进行教学。在医学教育，尤其是骨科教学中，ChatGPT可以被创造性地应用于多个方面。

（一）协助教师教学

1.优化教学内容。（1）定制化教学设计：根据不同的教学目标，ChatGPT可以帮助教师定制教学设计和内容，如制作桡骨远端骨折、腰椎间盘突出症等特定主题的讲义、案例研究、互动问答等。（2）个性化教学内容提供：根据学生的知识水平和学习进度，ChatGPT可以提供个性化的教学内容，帮助教师指导学生在自己的学习节奏中掌握骨科的基础知识和高级知识。（3）新信息整合：ChatGPT可以帮助教师获取和整合新的骨科研究成果及临床指南，确保教学内容保持更新。例如，提供腰椎管狭窄症的新指南，将其主要内容添加至授课内容中。（4）教学资源拓展：ChatGPT可以整合骨科研究和案例分析，帮助教师及时更新教学内容，保证信息的时效性和准确性。

2.丰富教学形式。（1）创建互动式教学素材：ChatGPT可以帮助教师制作互动式教学材料，例如通过对股骨颈骨折等疾病的在线测验、模拟互动问答等，使教学过程更加生动有趣。（2）角色扮演互动：在教学中利用ChatGPT进行角色扮演，例如设计和模拟踝关节扭伤等疾病的医患对话，增强学生的沟通技能和临床推理能力。（3）虚拟病例学习：ChatGPT可以模拟颈椎病、骨盆骨折等不同病例，提供一个虚拟的互动平台，让学生通过分析和讨论深入理解这些疾病及治疗方法。（4）多媒体教材：ChatGPT可以生成各种形式的教材，包括文字、图像和视频，如模拟不同损伤机制导致不同类型股骨干骨折的过程，以丰富教学内容，使学生更容易理解和记忆相关知识。

（二）辅导学生学习

1.实时互动的学习模式。（1）即时答疑：学生可以随时向ChatGPT提出问题，无论是关于腱鞘炎等疾病的具体症状、治疗方法，还是关于膝关节置换等手术技巧和术后护理的问题，ChatGPT都能提供及时、准确的回答。（2）案例分析：ChatGPT可以提供不同案例，并引导学生分析每种情况下的治疗方案，加强理论知识与实际应用的结合。（3）决策树构建：学生在做出诊断后，ChatGPT可以引导他们构建治疗决策树，考虑不同治疗选项的利弊，从而培养决策技能。（4）角色扮演：在虚拟环境中，学生可以扮演医生的角色，而ChatGPT模拟患者或其他医疗专业人员，通过这种互动增强学生的沟通能力和团队协作技能。（5）资源推荐：根据学生的学习进度和兴趣，ChatGPT可以推荐相应的学习资源，如半月板损伤等疾病的相关研究论文、教学视频、在线课程等，以促进学生深入学习。

2.个体化的学习辅导。（1）有针对性的解答：ChatGPT根据每名学生的具体疑问，提供有针对性的解答，帮助他们解决个别难题。（2）定制化学习路径：ChatGPT可以根据每名学生的学习需求和水平，制定个性化的学习路径，并提供适合他们的学习资源和建议。（3）有针对性的练习和作业：ChatGPT可以根据学生的学习进度和需求，生成有针对性的练习题和作业。这些练习可以根据学生的能力水平逐渐增加难度。（4）有指向性的复习计划：ChatGPT可以帮助学生创建有指向性的复习计划，尤其对于骨肿瘤等复杂疾病，可以建议学生何时复习、哪些内容须重点关注，以巩固其知识。（5）跨时段学习：ChatGPT的在线性质可使学生随时随地进行学习，有助于满足学生不同时段的学习需求。

（三）改进教学评估

1.教师教学效果的评估。（1）教学效果分析：ChatGPT可以帮助教师收集和分析教学效果数据，测量学生的知识增长、技能提高和学习成果，以评估其教学方法的有效性。（2）教学策略评价：ChatGPT可以基于数据分析和反馈，评价具体的教学策略，找到教学策略的优势和不足，并为教师提供建议，如调整脊髓损伤等疾病的教学方法、使用不同的教材或增加互动元素等。（3）学生互动分析：ChatGPT可以分析学生与教师互动的方式和频率，包括教师回答学生问题的速度、准确性，以及在线教学平台的可用性等。这些数据可以用来评估教师对学生提出的问题和需求的响应能力。（4）学生满意度调查：ChatGPT可以帮助设计并分发学生满意度调查问卷。通过分析学生的反馈，教师可以了解学生对教学内容、教学方法和教师表现的看法，从而改进教学质量。（5）监督和自我评估：ChatGPT可以用于帮助教师监督自己的教学表现。教师可以与ChatGPT互动，提出问题，从中获得反馈和建议，以便不断提升教学能力。

2.学生学习效果的评估。（1）智能评估：利用ChatGPT的智能评估功能。教师可以为学生提供定制的骨科综合知识及各章节内容的测验和练习，以评估他们的理解和技能水平，及时发现问题并加以解决。（2）持续实时反馈：ChatGPT可以记录学生的学习进展并提供持续反馈。教师可以利用这些反馈来评估学生的学习情况，并根据需要进行调整。（3）学习数据分析：ChatGPT可以跟踪学生的学习进度和表现数据，包括测验成绩、练习完成情况和参与度等。这些数据可以用来评估学生的学习效果，确定他们的知识水平和技能提高情况。（4）问题解答回顾：ChatGPT可以记录学生提出的问题和与之相关的回答。通过分析这些历史数据，可以了解学生的学习兴趣和困难领域，从而改进教学内容和方法。（5）学习成果展示：学生可以使用ChatGPT来展示他们的学习成果，如创建腰椎滑脱症等疾病的病例报告、后路腰椎椎间融合术的手术方案或解剖图等，以用来评估他们对骨科知识的应用能力和创造性思维。

四、ChatGPT应用的局限性

虽然ChatGPT作为人工智能工具在骨科教学中具有显著的应用潜力，但也存在一些局限性和不足之处：（1）信息准确性和可靠性的问题。尽管ChatGPT在信息提供方面相对可靠，但仍存在发布误导性或不准确信息的风险。（2）知识更新的局限性。ChatGPT属于人工智能模型，通常是基于一定时期内的数据进行训练的，这意味着它们在处理新的医学发现和研究时可能不够准确或完全缺乏相关信息。（3）人机交互的限制。人工智能目前还无法完全模拟人类医生与患者或学生之间的复杂互动。（4）对ChatGPT技术的依赖程度。过分依赖ChatGPT这种人工智能工具，可能导致学生在关键思维和独立解决问题能力方面培养不足［6-8］。

结语

ChatGPT为骨科教学改革带来了新的思路和方法，有着良好的应用前景，是提高教学质量的得力助手。然而，ChatGPT也面临一些有待解决的问题。因此，在骨科教学中，教师可以把ChatGPT作为一种辅助教学工具。同时，教师应该积极引导学生理解ChatGPT的运用原理及局限性，以便于学生正确使用ChatGPT。相信在未来，可以通过进一步优化ChatGPT在骨科教学中的应用，探索出更多具有创新性的教育模式，推动骨科教学的不断创新与发展。