人工智能工具促进分子生物学与中药专业有效融合的探索.pdf

收稿日期：通信作者：张静，：基金项目：首都医科大学校社科教育专项课题，编号 人工智能工具促进分子生物学与中药专业有效融合的探索张静，褚巧云，孔璐首都医科大学基础医学院（北京 ）摘要分子生物学已成为中医药研究的重要方法，它与中药研究的有机结合是推动中药事业创新发展的关键。如何帮助学生更好地掌握分子生物学知识和技能，并与中药学科进行更有效的融合，文章提出可借助人工智能工具，辅助中药专业学生深入学习分子生物学知识。关键词中药；分子生物学；人工智能；批判性思维；牞 牞 牗 牞 牞 牞 牘 牶 牞 牞 牶 牷 牷 牷 牷 在新冠疫情防控过程中，融合中医与西医的治疗手段展现了显著的成果。中医药是中华民族的瑰宝，加快中医药特色发展应该守正创新，需要进一步研究中药与现代医学的结合 ，研发更为高效的中西医结合治疗方法。随着科学技术的发展，分子生物学已经成为中药研究的重要手段和方法 。将分子生物学与中药研究融合，有助于促进中药产业的创新与发展，提高中药的疗效和安全性。对于高等院校中药专业的学生来说，学习分子生物学非常重要。首先，分子生物学有助于提高中药专业学生的学术素养，培养学生批判性思维和科学精神。其次，分子生物学的研究方法可以帮助中药专业的学生更深入地研究中药的药理作用机制、活性成分、药效及安全性等，进而提高中药研究的总体水平。再次，中药专业的学生掌握分子生物学知识，有助于与其他相关学科进行跨学科交流和合作，这将促进中药学与其他学科的融合发展，推动中药事业的创新。最后，分子生物学技术可以分析个体间的基因差异、预测个体对药物的反应，这将有助于中药专业学生了解个体化中医药治疗的原理，为实际的临床实践提供理论支持。因此，分子生物学理论与实践紧密相连，教与学的内容和形式都需要不断创新，从而改进教学品质，提升学生的学习效果。开发的 是一种基于 （）结构的大型语言处理模型，具有强大的自然语言理解和生成能力，在各种应用场景包括知识问答、文本生成、文本摘要中表现出优秀的性能 。但使用者若不当使用或过度应用这个工具，可能会引发一系列问题，包括违背学术诚信，妨碍学生独立思考、削弱团队合作的能力等，药学教育 年 第 卷 第 期因此很多高校对 持保留态度 。之后，我国推出了文心一言等人工智能工具。在面对如 等迅猛发展的生成型人工智能技术时，特别是在全球观点各异的情况下，教师应该如何合理运用人工智能技术，更好地支持学习、生活和职业发展，这是一个重要的时代议题。面对机器智能对人类智能发出新的挑战时，教育者的责任是竭尽全力提升自身和学生的独立思考能力。在人工智能时代，对于学生来说，更重要的是具备批判性思维以及解决复杂问题的能力。?医学分子生物学教学改革调查反馈在医学分子生物学教学改革的初步尝试中，笔者将英文阅读能力的培养、科学思维的培养、科学实验方法以及思政教育融入课堂教学，旨在提升学生自主探究、实践应用以及提问、分析和解决问题的能力。笔者通过问卷星向首都医科大学 、级中药及中药双培的 名学生发放了关于医学分子生物学教学效果的调查问卷，收回 份有效答卷。笔者统计分析的结果发现，虽然多数学生认为该课程内容丰富（），通过修习这门课程掌握了很多新知识（），但依然反馈了不少问题。比如课上拓展的内容较多，与教材不一致；跟不上教师的教学进度，这也是分子生物学教学中普遍存在的问题。分子生物学因其理论知识繁杂、概念抽象、专业术语众多以及新发现和技术层出不穷等特点 ，被医学生列为最难学习的基础课程之一。中药专业学生基础相对薄弱，分子生物学对他们而言更具挑战性。如何帮助中药专业的学生更好地学习和掌握分子生物学的知识及技能，并与中药学科进行更为有效的融合，、文心一言等人工智能工具可以在中药专业学生学习分子生物学的过程中发挥辅助作用，提供学术支持和方便获取信息的途径。?人工智能工具辅助医学分子生物学学习的具体途径在调查问卷的“意见和建议”部分，的学生提出“跟不上授课进度”“有些内容在教材上找不到”等问题；对于授课内容，的学生希望多了解一些技术的应用，的学生希望教学内容更多来源于社会热点问题；对于课外拓展的形式，的学生希望能进行更多的基于实验或临床的案例分析，的学生认为应阅读相关的文献。科学应用文心一言、以及新必应等人工智能工具，学生可以进行课前预习、拓展内容的深入学习以及测试题的生成，从而有效解决上述问题。人工智能工具辅助课前预习课前预习对于提高学习效果和提升学习深度具有重要意义 。然而，大部分学生自主学习意识不足，严重依赖课上教师的讲解。医学分子生物学内容丰富涉及许多基本原理、技术应用、疾病研究、案例分析等。在授课过程中，为培养学生的科研思维能力，教师往往侧重于技术应用等方面的讲授。如果仅利用课堂上的有限时间学习相关知识，学生对基本知识不能够充分地理解，就会跟不上教师的思路。而基本原理，学生完全可以通过自学掌握。针对调查问卷反馈的主要问题“跟不上进度”，学生可通过使用 聊天工具（例如文心一言）进行课前预习，获得针对分子生物学知识点的解释、例子和讨论。教师课前列出对即将学习的分子生物学主题的问题，可涉及基本概念、术语定义、重要过程和关键原理等。学生打开聊天工具提问，仔细阅读聊天工具提供的答案，尝试理解相关概念，还可以要求聊天工具提供实例、图解或进一步解释。学生在与聊天工具的互动过程中，整理学习笔记，记下关键概念、定义和例子，以便在课堂学习和课后复习时使用。将聊天工具提供的答案与教材进行比较，了解教材对释义与聊天工具的解释之间的差异，这将有助于学生全面理解。人工智能工具还能依据学生的需求和学习进度，为他们提供定制化的学习方案和策略，从而提升学生学习效果。人工智能工具辅助拓展学习分子生物学相关的知识和技术发展日新月异，实践操作性强，而教材难以实时更新，具有一定滞后性。如果仅着眼于教材，学生只能基于陈旧的“知识”纸上谈兵。为提高学生的科研创新能力，笔者在课堂上针对技术的应用、实验结果的分析等开展拓展教学，但由于与教材不一致，学生反馈无法深入理解和巩固拓展内容。笔者建议学生课后通过研阅英文原版教材、相关文献、教程或观看视频，巩固课堂所学知识。但中药专业学生的英语阅读水平和信息搜索能力均有所欠缺，这在一定程度上制约了他们课后拓展学习的积极性。在有效的课前预习的前提下，对于课堂拓展内容，学生可以在人工智能工具的辅助下阅读与课堂拓展内容相关的专业书籍和文献，或利用新必应搜索相关的资料、研究报告和教学视频，通过分析实际案例了解所学知识在实际中的应用，还可以利用人药学教育 年 第 卷 第 期工智能工具进行虚拟实验。文心一言等人工智能工具可提供分子生物学实验方法、技巧和注意事项等方面的建议，帮助学生避免实验中的错误，提高实验成功率。此外，学生还可以与文心一言等人工智能工具进行分子生物学技术相关的讨论，激发自己的思考和创新能力，拓宽知识面。人工智能工具辅助题库的建立测试题的重要性在于它可以帮助学生巩固知识、发现不足、增强信心和自我激励，同时也可以帮助教师评估学生知识的掌握程度、培养学生的应用能力和分析能力 。医学分子生物学学习的一个痛点在于缺乏与教材配套的知识问答题库，学生无法有效地检验课前预习与课后复习的效果。人工智能工具可以解决这一难题，学生可通过新必应快速搜索医学分子生物学题库，在教师指导下合理地加以应用。教师也可通过文心一言等工具生成涵盖事实性知识、技术应用及实验结果分析等各方面的新题库，从多方面考查学生的批判性思维和实践操作的能力。比如操作者给文心一言提示语“请生成一道考查 引物设计的试题”，文心一言很快提供了一道既能考查理论知识的掌握程度又能考查应用能力的综合性试题，且可提供生成试题的答案，供教师和学生参考。此外，新必应在提供答案的同时，还能够给出索引，学生可以按图索骥进行沉浸式学习。?利用人工智能工具提升教学效果在医学分子生物学课程教学中，除了存在“学生难学”的问题，还存在“教师难教”的困境。在教学设计和实践中，教师更多思考如何加强学生的主体地位，引导他们进行探索性学习，提供个性化教学以及更多实践机会。教师可充分利用人工智能工具激发学生的兴趣，着重培养学生的自主学习能力和创新思维能力，以顺应人工智能新时代对教育发展提出的新要求。在设计教学活动时，教师应始终关注学生的需求和兴趣，了解学生的知识水平、学习方式和偏好，以便为他们提供有针对性的帮助。教师可利用人工智能技术开发在线课程和个性化学习系统，为学生提供丰富的学习资料和案例研究，根据学生的学习需求和进度，提供定制的学习内容和建议。通过分析学生的学习数据及反馈，人工智能工具可以根据学生的学习风格和理解能力，推荐适合的学习资源和学习路径。此外，教师还可运用人工智能工具评估学生的学习进展状况，以提供针对性的反馈和指导。为增强医学分子生物学理论和实践的联系，教师可使用人工智能驱动的可视化工具，如虚拟实验室、模拟软件和交互式教学平台，帮助学生观察和理解分子生物学的概念和实验。这些工具可以模拟分子结构、生物反应和基因表达等过程，以便学生进行虚拟实验和模拟实践。随着高通量技术的发展，分子生物学领域产生了大量的数据，研究人员开发应用生物信息学和计算生物学的方法，将这些数据进行整合和分析，可以揭示更多的生物学规律，指导医学分子生物学的实践。教师可以引导学生使用人工智能工具进行生物数据的分析与挖掘，让学生处理真实的生物学数据集，并运用人工智能算法进行数据分析和模式识别，培养学生的数据分析能力和科学思维。?合理利用人工智能工具辅助分子生物学教学人工智能工具并非万能，它们具有一定的限制性和局限性。首先，医学分子生物学是一个快速发展的领域，新的研究和技术不断涌现，而以 为代表的对话式人工智能的知识更新具有滞后性，因此，它们可能无法回答涉及最新研究和发展的问题。其次，虽然智能工具在大部分情况下能提供准确的信息，但仍有可能出现错误或不准确的回答，学生需对这些信息进行批判性的思考和提问。再次，智能工具无法在现实生活中指导学生进行实验操作，如 技术、细胞培养等，这些技能需要学生在实验室环境中通过实际操作才能掌握。最后，虽然智能工具可以回答用户的问题，但与真人相比，其沟通和互动能力有限。在复杂问题的讨论和深入探讨方面，教师的专业知识和经验可能更有价值。另外，医学分子生物学涉及一些伦理道德问题，如基因编辑、人体试验等，智能工具在处理这些问题时可能无法提供充分的道德和伦理指导 。因此，学生应该结合传统的学习方法，合理使用人工智能工具进行分子生物学的学习。通过传统的学习方法，如教科书阅读、课堂讲授和参考文献研究，掌握分子生物学的基本概念、原理和技术，建立坚实的分子生物学基础知识。研究和了解与医学分子生物学相关的人工智能工具，根据学习目标和需求，选择最符合学习需求的工具。将人工智能工具的运算结果与传统学习方法相结合，分析和解释工具的输出，与已经学过的医学分子生物学知识进行药学教育 年 第 卷 第 期对比和验证，理解结果的置信度、局限性和可能的解释。将学习成果应用于深入研究和学术交流，参与学术讨论、研讨会和会议，与其他领域的专家交流，获得反馈和启发。最为重要的是，学生应持续学习和更新相关的知识，避免过度依赖人工智能工具解决问题，努力提高独立思考并自主解决问题的能力。在人工智能的新时代，教师需要更加重视对学生基础知识和基本技能的培养 ，在这个过程中，教师和学生可通过人工智能技术提供的各种便利进行启发性教育和对话式学习，学生的创造力、批判性思维、自主学习和沟通的能力将得以加强。虽然人工智能和高等教育有机融合的具体路径仍需进一步探索，但不可否认的是，应用人工智能工具深入学习分子生物学，将有助于中药专业的学生在中药研究、开发和临床应用等方面取得更好的成绩，对中医药事业的繁荣发展有所助益。参考文献中国政府网 国务院办公厅印发关于加快中医药特色发展若干政策措施的通知 （）：解杨，钟凌云，王卓，等 现代医药前沿技术在中药炮制中的 应 用 中 国 民 间 疗 法，（）：赖寒花 现代生物学技术在中药药效研究中的应用 现代职业教育，（）：焦建利 助推学校教育数字化转型 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