ChatGPT在泌尿外科PBL教学中的应用探索与实践

Exploration and practice of applying ChatGPT in PBL teaching of Urology

摘要

目的 探索将ChatGPT应用于泌尿外科PBL教学的可行性，结合EBM+PBL教学特点设计相关教案。 方法 采用自填式网络匿名问卷对所在单位参与泌尿外科PBL教学的师生进行调查，内容包括ChatGPT使用情况、技术认知、风险认知等方面，根据调研结果设计PBL教案。 结果 共回收有效问卷43份，30人曾使用ChatGPT，师生之间的使用情况差异无统计学意义（P＞0.05）。有34.57%的被调查者认为ChatGPT是简单易用的内容回答程序；75.31%认为存在人工智能错误、隐私及其他安全风险；54.32%认为ChatGPT提供的答案存在歧视或偏见。总体上，学生对ChatGPT应用于泌尿外科PBL教学的探索给予了积极评价和肯定。其中，84.38%的学生认为能增强学习兴趣，提升思考与归纳能力；75.00%的学生认为有助于对疾病知识点的理论掌握和临床思维能力的培养。 结论 在师生对ChatGPT有认知基础的前提下，可积极挖掘其在教学中的应用。所设计的PBL教案既有形式和内容上的创新，又充分实践了学科交叉融合培养，是人工智能时代科技助力医学教学大胆有意义的尝试。

Abstract

Objective To explore the feasibility of applying ChatGPT to Urology PBL (Problem-Based Learning) teaching and design relevant teaching plans based on the characteristics of EBM (Evidence-Based Medicine) + PBL teaching. Methods A self-administered online anonymous questionnaire survey was conducted among teachers and students involved in Urology PBL teaching in our institution. The content included the use of ChatGPT, technical cognition, risk perception, etc. Based on the survey results, a PBL teaching plan was designed. Results A total of 43 valid questionnaires were collected. 30 participants had used ChatGPT, and there was no significant difference in usage between teachers and students (P＞0.05). 34.57% of respondents believed that ChatGPT was a simple and easy-to-use content answering program, 75.31% believed there were risks of AI errors, privacy, and other security issues, and 54.32% believed that the answers provided by ChatGPT may contain discrimination or bias. Overall, students have given positive evaluations and affirmation to the exploration of ChatGPT application in PBL teaching of Urology. Among them, 84.38% of students believe that it can enhance their interest in learning, enhance their thinking and induction abilities, and 75% of students believe that it is conducive to the theoretical mastery of disease knowledge points and the cultivation of clinical thinking abilities. Conclusion With a basic understanding of ChatGPT among teachers and students, its application in teaching can be actively explored. The designed PBL teaching plan is innovative in both form and content and fully practices interdisciplinary integration training. It is a bold and meaningful attempt to leverage technology to assist medical teaching in the era of artificial intelligence.

Graphical abstract

关键词

ChatGPT / PBL / 循证医学 / 泌尿外科

Key words

ChatGPT / PBL / evidence-based medicine / Urology

泌尿外科学是现代外科的重要组成部分，其疾病体系复杂多样，涉及大量新技术和交叉学科知识，教学难度较大^[1]。近年来，基于问题的学习模式（problem-based learning，PBL）在泌尿外科教学实践中逐步推广。1969年，由美国病理学教授Barrows提出的PBL打破传统的灌输填鸭式授课，以学生为主体，通过对具体案例进行小组讨论，将理论知识与临床实践相结合，培养学生的临床思维与学习创新能力^[2]。在PBL的基础上，出现了两类组合教学模式：第一类是以“EBM（evidence-based medicine，循证医学）+PBL”为代表的内容组合，其目的是引入最佳证据指导临床实践的循证理念，让学生结合案例提出和找准问题，通过检索医学文献数据库，找到最佳医学证据，做出科学、合理和适用的诊疗决策。已有研究证实EBM+PBL教学在泌尿外科临床教学中取得了不错的教学效果^[3-4]。第二类是以“新技术+PBL”为代表的技术组合，如PBL结合微信和多媒体教学^[5]、PBL联合3D打印重建^[6]、基于VR技术的PBL^[7]等。新的教学技术是推动PBL发展的重要源泉，面对日新月异的科技进步，需要临床教师不断学习和尝试，守正创新，应用新观念和新方法提升教学质量。

2023年，基于转换器的生成式预训练模型（generative pre-trained transformers，GPT）技术火爆。加拿大韦仕敦大学开发了有同理心的聊天机器人用于医学生客观结构化临床考试 ^[8]。美国泌尿外科协会基于GPT-3语言模型重新评估泌尿外科未来教学内容，并拟将ChatGPT作为教学工具^[9]。韩国学者探索了用ChatGPT充当虚拟助教，编写解剖学、生物化学等学科练习题并进行课程设计^[10]。鉴于ChatGPT具有强大的信息获取和整合能力，可以帮助教师迅速撰写临床案例材料，已在部分学科中进行了应用探索^[11]。国内学者指出基于ChatGPT的人机共教、共育和共创模式，ChatGPT能为教师和学生提供个性化指导、交互式帮助和创造性学习的支持服务^[12]。但另一方面，ChatGPT存在信息质量不稳定、错编、乱编等问题。国外学者测试了五种疾病（胆结石病、胰腺炎、肝硬化、胰腺癌和肝细胞癌）由ChatGPT提供的医疗信息质量与可用的静态互联网信息相当，但部分信息存在滞后和错误^[13]。ChatGPT本身不具有质量评价功能，不会告知哪些医疗信息是有争议的，将ChatGPT所提供的案例直接应用于教学很可能存在诸多隐患。因此，研究拟对参与泌尿外科PBL教学的师生进行问卷调查，对ChatGPT在教学领域应用的技术认知和风险认知进行调研，并探索设计ChatGPT临床泌尿外科案例， 结合EBM+PBL的教学模式启发学生合理认识和应用新技术，提升医学信息素养和临床诊疗思维。

1 对ChatGPT医学教学应用认知的问卷调研

1.1 研究对象与方法

研究调查对象为所在单位参与泌尿外科PBL教学的师生，采用自填式网络匿名问卷进行调查。问卷题型有填空、单选、多选、矩阵量表、打分等题目，涵盖被调查者基本信息、ChatGPT类生成式人工智能（artificial intelligence generate content，AIGC）使用情况、医学教育应用技术认知、风险认知等方面。将调研内容录入问卷星，生成在线问卷调查二维码，通过相关微信群、QQ等发放问卷。问卷发放时间为18天（始于2023年5月15日，截止于2023年6月1日）。

采用Excel、问卷星软件自带的统计分析模块和IBM SPSS 26.0软件（statistical package for the social sciences for windows, 26.0, Chicago, IL,USA）进行数据统计处理。鉴于研究的量表题型较少，故未采用信度检验Cronbach和KOM值测算，未使用Bartlett检验。计数资料以率或构成比%表示，组间比较采用χ²检验，变量纳入标准α＝0.05，以P＜0.05为差异具有统计学意义。

1.2 结果

1.2.1 基本信息调研

此次问卷调查共回收问卷46份，剔除答案无效、重复等问卷，最终获得43份有效问卷。其中，教师11份，学生32份。AIGC的使用情况（包括ChatGPT、Microsoft Bing、Claude、文心一言等）显示近8成的师生有使用经验，其中30人曾使用过ChatGPT（如图1所示）。师生之间的使用情况差异无统计学意义（如表1所示）。

1.2.2 技术与风险认知分析

表2数据显示，师生对ChatGPT的技术认知较为积极，34.57%的被调查者认为ChatGPT是简单易用的内容回答程序，22.22%认为是强大的生产力工具，同时也是部分职业的替代者，只有9.88%认为是危险的人工智能。尽管总体上对ChatGPT较为支持肯定，但大部分师生认识到ChatGPT的风险，75.31%的师生认为存在人工智能错误、恶意的人工智能、隐私的丧失及其他安全风险，70.37%认为会对人类行为和情感有影响，54.32%认为提供的答案存在歧视或偏见。

2 ChatGPT教案设计实践

从前期调研可发现，师生对AIGC在医学教育中的应用充满期待，既认同ChatGPT等自然语言模型在内容问答上的优势，同时也认识其存在算法错误、隐私泄露等风险。因此，在师生对ChatGPT有上述认知基础的前提下，如何科学合理地挖掘其在教学中的应用是人工智能赋能医学教育发展的有益尝试。以下将ChatGPT紧密结合PBL教学特点开发泌尿外科教案进行阐述。

2.1 介绍案例背景，启发学生思考

根据ChatGPT撰写的这份病案，首先，围绕临床症状和体格检查等信息（如图2所示）启发学生进行诊断和鉴别，学生可以向教师补充询问病史（如与尿失禁相关的下尿路症状：尿频尿急、排尿困难、尿不尽感等；有无生育史，特别是顺产史；有无糖尿病、慢性支气管炎、便秘等慢性疾病史；有无腹部/盆腔与盆底手术史及放疗史；有无神经系统疾病史等）、体格检查（计算体重指数，检查有无盆底脏器，如尿道、膀胱、子宫脱垂；有无泌尿道瘘管）。通过病史采集与完善，培养学生缜密细致的问诊技巧。同时让学生将学习过的解剖、生理等基础知识进行强化与巩固。其次，在评估疾病方面，鼓励学生查找最新的诊疗进展文献，引导学生思考。为了进一步评估病情的严重程度，除了ChatGPT提供的辅助检查，如尿常规、咳嗽应激试验、尿流测定和残余尿量的评估，是否还需要补充其他信息（如排尿日记，国际尿失禁咨询委员会尿失禁问卷简表）？是否需补充其他检查（如尿垫试验、棉签试验等）？这些辅助检查在压力性尿失禁的严重程度评估、诊断与鉴别诊断方面的效能如何？是不是每个压力性尿失禁的患者都需要做以上所有检查？以层层递进询问的方式逐步引入排尿生理、尿动力学等压力性尿失禁的关键知识点，并在教学过程中引入医学人文的概念，让学生面对的不是书本上冷冰冰的知识点，而是生动鲜活的病例，有助于提升学生的学习兴趣，并培养其正确的临床思维。再次，ChatGPT撰写的病例中可能出现干扰信息与混杂信息，甚至错误信息。例如，在临床症状中，“过去十年体重增加30磅”，可以作为切入点进行剖析：①患者体重的增加与最近几周症状的加重有无关联；②肥胖是疾病的诱发因素，还是患者因尿失禁减少活动所导致的；③如果肥胖与尿失禁有关联，从病理生理角度分析对疾病发生发展的影响；④如果肥胖是疾病的危险因素，那么控制体重是否意味着能降低发病风险？总之，围绕病理生理改变，结合案例涉及的基础医学知识，整合其他学科的相关要点，基于人体整体观、系统观，从点到面，从正常生理到异常病理，从疾病诊疗到预防，启发学生对知识的融会贯通，并让学生提高在大量信息中提取有用部分、去伪存真的鉴别与判断的能力。

2.2 引导循证检索，寻找最佳证据

ChatGPT所提供的诊疗方案是根据海量网页信息整合分析而来的，并不保证信息质量。因此，引导学生学会使用循证医学数据库（例如BMJ Best Practice、Uptodate、ClinicalKey、Cochrane等）检索最新的疾病诊疗信息，再对比ChatGPT和教科书，以此提升学生的批判性思维。例如，可以让学生分析ChatGPT提供的压力性尿失禁治疗的几个步骤（如图3所示）是否有循证指南证据支持，是否还有其他可供选择的治疗方式？哪些是目前所推荐的治疗方式？哪些是需要进一步临床验证的有潜力的治疗方式？对于部分在临床指南或者循证医学数据库中并未明确下结论的诊疗内容或临床问题，可以启发学生自主探索学习，检索Pubmed、Embase等文摘库、Clinical Trials临床试验库，发现新问题并互相讨论，培养学生的临床科研思维能力。医学的未知领域广阔无际，已知的又不断更新迭代，终身学习能力是每一位医学生必备的技能，在循证检索过程中能锻炼医学生提出问题、评估质量和比较思考的自我学习能力。

2.3 围绕临床实践，注重医学人文

循证医学实践的三要素中除了最佳证据、医生经验外，还需要尊重患者的意愿，因此结合ChatGPT所撰写的病例中最后提到的“应根据个人情况（包括症状的严重程度、身体状况、生活方式）进行个体化调整”，启发学生在具体的临床实践中对患者个人意愿、生活质量、生活方式的询问和聆听，尊重并关爱患者，培养其医者仁心的精神，提升其医学人文素养。

2.4 提高学习效率，领悟循证精神

在应用ChatGPT的PBL教学过程中，通过生动的教学案例，在有限的教学时间里，让学生理解掌握教科书所要求的疾病基本概念、重要知识点和诊疗思路，以提高学习效率。教师的价值除了帮助学生了解该疾病的最新临床进展外，还在于帮助学生分析案例中的混杂信息，并让学生体会不同信息来源的质量差异，深入理解循证实践中的“最佳证据”，领会“不断更新，止于至善”的循证精神。另外，在探索过程中也让学生明白目前ChatGPT等生成式人工智能在医学信息检索和内容生成方面的局限性。医学生的医学信息素养和专业知识在面对真假难辨、鱼龙混杂的海量信息面前至关重要，只有不断提升专业水平知识和循证技能，才能做出正确的判断。

3 ChatGPT教案的教学效果评价

在应用上述教案的PBL课后，通过问卷星调研收集32名学生对教学效果的评价。总体上，学生对ChatGPT应用于泌尿系统PBL教学的探索给予了积极评价和肯定。其中，84.38%的学生认为能增强学习兴趣，提升思考与归纳能力，75.00%的学生认为有助于对疾病知识点的理论掌握和临床思维能力的培养（如表3所示）。在调研建议搜集过程中，部分学生提出该形式的教学有助于师生学习共同体的形成，在教师的引导下，ChatGPT作为辅助，更能调动师生互动的积极性。另外，部分学生提出鉴于ChatGPT技术仍在不断发展完善中，其编写的教学案例在质量上尚不能满足标准案例要求，仍需要师生课前对相关知识进行预习和备课。

4 ChatGPT教案设计的特点思考

4.1 灵活性

以往的PBL案例需要教师结合生活场景和既定的学习目标将临床真实病例进行改写。受职业思维的限制，撰写一份能够体现生活化、情景化的整合案例并非易事。而ChatGPT快速提供的案例尽管存在专业错误问题，但语言叙述通俗易懂，模拟的病案也具有特定身份背景和生活气息，易被学生理解接受。教师可以将其作为引子，启发学生在看似流畅的ChatGPT组织的病案中发现知识漏洞，进一步激发学生的思考与兴趣，不失为灵活的PBL教学尝试。

4.2 整合性

医学生需要学会评估医学信息的可靠性、权威性和适用性，在临床实践中需要独立思考并权衡不同观点和证据，审慎明智地做出决策。这种判断和思辨的能力是培养优秀医生所必需的。在纠错ChatGPT给出的案例过程中，汇总了多学科知识点，并将循证医学和医学人文融合，将理论知识和临床实践统一，同时对于一些似是而非的混杂信息还需要学生整合基础医学、临床相关学科、医学信息学等知识来辨识、推敲和查证，锻炼学生的逻辑思维能力，提高信息素养水平，体现了新医科教育中强调医工、医理和医文交叉的教学理念。

4.3 新颖性

与传统的PBL授课模式对比，ChatGPT辅助教案设计巧妙地将新技术与EBM的模式合二为一，结合了两者的优点。并且，随着ChatGPT训练参数的指数级增长和算法、算力的更新突破，未来ChatGPT很有可能与医学数据库、医学病案库、教育资料库等应用对接，撰写更专业、更高效、更出彩的PBL教案。在此之前，临床教师可以先摸索ChatGPT在教学中的应用，熟悉人工智能的问答模式，准备好与病例相关的知识点，标注ChatGPT撰写的错误点，根据教学目标整理问题提纲，在课堂上对学生的讨论进行系统分析、点评和引领。这种PBL模式既有形式和内容上的创新，又充分践行了学科交叉融合培养理念，是人工智能时代科技助力教学的大胆有意义的尝试。

5 结束语

人工智能时代，新技术为医学教育带来了新机遇和新挑战。如何利用新技术通过PBL案例，让学生充满求知探索的欲望，激发其学习兴趣和动力，还需要每一位临床教师不断地学习和持续尝试。以ChatGPT所撰写的案例为引子，以纠错的方式结合EBM开展PBL教学旨在培养学生的批判性思维、信息素养及自主学习能力，希望笔者的思考能抛砖引玉，期待未来的教学实践能有助于高素质医学人才的培养，推动中国医学教育事业的现代化发展。

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基金资助

2022年度上海市教育科学研究项目“基于‘Uptodate临床顾问’的住院医师沟通技能教学培训”(C2022140)