基于扎根理论的ChatGPT在核医学教育中的应用优势

Advantages of ChatGPT’s Applied in Nuclear Medicine Education from the Perspective of Grounded Theory

摘要

目的 探讨ChatGPT在核医学课程学习及教学中的应用优势因素。 方法 采用质性研究思路，借助扎根理论方法，通过线下面访和线上访谈收集数据，运用NVivo 14.0软件对访谈文本进行三级编码。 结果 提出ChatGPT在核医学教育领域中存在的指导课程知识学习、辅助课程理论教学、营造科研学术氛围、加强临床实践能力、平衡教育资源不均，以及提高医学人文素养六大优势因素，其中指导课程知识学习和加强临床实践能力两大优势因素最受关注，被提及的频繁程度分别为29%和21%。 结论 ChatGPT在核医学教育领域的应用优势展现在学生自主学习、教师教学辅助，以及社会医学人文3个层面，为高等医学教育的高质量发展带来了巨大的机遇和挑战。

Abstract

Objective To explore the advantages of ChatGPT applied in the learning and teaching of nuclear medicine course. Methods By using qualitative research method, based on Grounded Theory, data were collected through offline and online interviews; and the interview texts were coded at three levels using NVivo14.0 software. Results We found six major advantages of ChatGPT in the field of nuclear medicine education: guiding course knowledge learning, assisting in theory teaching, creating an academic atmosphere for scientific research, enhancing clinical practice ability, balancing the inequality of educational resources, and developing medical humanistic literacy. Among them, the first two advantages received the most attention, with the frequency of mentioning being 29% and 21%, respectively. Conclusion The advantages of ChatGPT in the field of nuclear medicine education lie in three levels: students’ independent learning, teachers’ teaching assistance, and social medical humanities, which bring great opportunities and challenges to the high-quality development of higher medical education.

Graphical abstract

关键词

扎根理论 / 医学教育 / 核医学 / 人工智能 / ChatGPT

Key words

Grounded Theory / Medical Education / Nuclear medicine / Artificial intelligence / ChatGPT

人工智能（Artificial Intelligence， AI）技术迅速发展，在医学教育领域的发展日新月异。四川大学华西医院核医学科在其本科培养过程中运用智能病灶标注系统辅助阅片训练^［1］，调查显示，实验组学生考核成绩及教学满意度更高。华西医院核医学教研室也曾使用全身骨显像智能阅片系统帮助开展线上教学^［2］，保证教学质量。2022年发布的ChatGPT——基于GPT（Generative Pre-trained Transformer， GPT）模型的通用人机对话系统，是一个大型的语言模型和具有较高智能的多语言聊天机器人^［3］，通过自动识别数据进行信息摘取，生成易于理解的自然语言，降低了AI的使用门槛，代表着AI技术的里程碑式突破。ChatGPT的出现展现了AI在医学教育领域更广阔的应用前景。

北京师范大学何克抗教授提到当代教育技术的五大发展趋势之一就是“愈来愈重视人工智能在教育中应用的研究”^［4］。核医学是一门研究核技术在医学应用及其理论的学科，同时也是涉及多学科领域的综合性、边缘性学科。传统核医学教学仅有课本上的文字描述和线性图示，且本科阶段缺乏足够的阅片机会，单纯的幻灯片式教学难以体现核医学动态显像的特点。人工智能的引入可实现动态图像、视频的轻松传输，更好地开展教学^［5］。目前，ChatGPT在核医学教育的应用研究处于初级阶段，国内外研究多探讨智能教育发展前景和未来挑战。本研究立足于ChatGPT在核医学教育的应用现状，通过访谈的方式探究ChatGPT在核医学教育领域的优势，以期为核医学教育改革创新提供启示。

1 研究方法

1.1 扎根理论

扎根理论是一种质性研究的方式，其主要宗旨是在经验资料的基础上建立理论。研究者在研究开始之前一般没有理论假设，直接从实际观察入手，从原始资料中归纳出经验概括^［6］。其研究思路是利用原始数据提取初始概念，通过逐级提炼、不断比较、分析、获取理论范畴，最终形成新的理论，是一种自上而下地建构理论的质性研究方法^［7］。该研究借鉴扎根理论中的三级编码流程，通过访谈的形式收集原始资料，分析ChatGPT在核医学教育领域的优势因素。扎根理论方法在研究过程中的具体应用如图1所示。

1.2 设计访谈提纲

为保证提问的灵活性和访谈内容的深度，该研究选用半结构化访谈方式，并据此拟定三段式访谈提纲。正式访谈之前，研究人员对核医学专业的2名学生进行了预访谈。根据预访谈结果，小组成员对访谈提纲进行了修改和完善，制定了最终的半结构化访谈提纲。访谈提纲分为三部分，分别是开场引入、主题内容及概括总结。在主题内容部分，受访者就ChatGPT在核医学教育中的优势因素进行了讨论，包括对学生的面访和对教师的面访两部分，受访问题如表1所示。

2 研究对象

由于ChatGPT普及度不高，为保证后续数据分析的有效性和可信度，本次访谈样本选择对ChatGPT的使用步骤较为熟悉，近1个月内使用ChatGPT次数≥10次（一周2~3次）的用户，同时访谈对象应系统学习过核医学课程或参与过核医学课程教学。为保证访谈样本的有效性，该研究采用线上和线下2种访谈途径，访谈周期为14 d，共收集到25份访谈资料，平均访谈时间为15 min。受访者基本信息如表2所示。

3 结果

3.1 编码结果

按照扎根理论三级编码的操作程序，依次对访谈资料进行开放式编码、关联式编码和核心性编码。对访谈资料进行一级编码的过程，从中提取关键词并命名，最终得到47个开放式编码。二级编码旨在找到并确立各个概念类属之间的联系，将开放式编码有机地整合在一起。从而在47个开放式编码中提炼出新的编码，形成18个关联式编码。访谈资料的三级编码通过分析二级编码，确定其核心概念类属，形成7个核心性编码，编码结果如表3及图2所示。核心范畴确定后，使用余下的1/5访谈资料对结果进行理论饱和度检验。检验结果显示，余下的1/5访谈资料不再有新的编码出现，由此认为该研究提出的ChatGPT在核医学教育中的优势因素在理论上是饱和的。

3.2 构建理论模型

通过三级编码的方式对访谈文字资料各要素之间的内在联系进行归纳总结，该研究发现ChatGPT在核医学教育的优势因素和应用局限性。优势因素可归纳概括为3个层面，一是学生层面，包括指导课程知识学习、加强临床实践能力；二是教师层面，包括辅助医学理论教学、营造科研学术氛围；三是社会层面，包括提升医学人文素养、平衡教育资源不均，并细分为16个范畴。局限性包括信息茧房、依赖性、普及度不高、数据集局限和专业性不足5个范畴，如图3所示。

4 讨论

4.1 优势因素分析

基于扎根理论的研究方法，NVivo 14.0软件对访谈资料进行综合分析，得出ChatGPT在核医学教育中6个方面的优势因素。被提及最频繁的优势因素为指导课程知识学习和辅助医学理论教学，被关注的频繁程度分别为29%和21%。在指导课程学习方面涉及的二级编码中，解答问题的参考点最多，表明学生和教师倾向于用ChatGPT来答疑解惑。在辅助医学理论教学方面，虚拟助手这一二级编码被提及次数最多（48次），说明虚拟助手这一功能最受关注和期待。下文将深入分析ChatGPT这6方面优势因素的具体体现。

4.1.1 指导课程知识学习

核医学是一门研究核技术在医学应用及其理论的综合性学科^［8］，传统的核医学学习中，单一的大量机械性阅片和幻灯片式教学难以满足学生的需要，学生对于辅助检查结果的分析常存在问题^［9］，而教师答疑时间有限、无法及时回应等问题，均展现出ChatGPT在学生群体中的潜在市场。在本次的访谈研究过程中，ChatGPT在指导课程学习方面的优势因素被多次提及，具体参考点数目高达95次，被关注频繁程度接近1/3。

ChatGPT 4.0已可实现对图像的剖析，解释图中各组分的含义、作用及联系，帮助核医学专业学生更好地通过机制图理解原理。学生3表示：“我通常在课后复习的时候用到ChatGPT，给它一张图，它能解释这张图中所描绘的机制是怎么运行的。比如给它一张甲状腺激素的合成图，让它用简洁的语言解释。”教师1表示：“现在很多影像科室已经开始用AI帮助分析影像图片，其实ChatGPT作为一个很大的人工智能数据库，可以进行综合分析判断，对于下影像学方面的诊断有帮助。”

根据乔哈里视窗，ChatGPT能与学习者建立有效对话机制，通过人机双向反馈对协同任务建构共同认识，生成更符合学习者需求的内容^［10］。学生1表示：“我认为ChatGPT适合回答一些比较个性化的问题，比如我想问某两个结构之间的具体特点，这种问题在百度上不太好查，但是ChatGPT能比较完善地整合信息后反馈相对准确的答案。所以对我而言，ChatGPT是一个更个性化的搜索引擎。并且在询问过程中可以反复提问，让这个答案越来越精确。”

4.1.2 加强临床实践能力

核医学教学目标中明确指出要求学生掌握临床问诊等技能，但实际上很多影像专业的学生常由于缺乏实践机会而忽略病史采集及查体等基本功的练习。在本次研究过程中，尤其教师群体，ChatGPT在加强临床实践能力方面的优势也被高频次提及，被关注的频繁程度达到16%。ChatGPT可以生成针对性的文本内容，根据学习者的需求设定多样化的标准化病人，很好地模拟患者的表述，为学生提供更为标准、规范、真实的病情模拟和情感交互对话^［11］。

教师2表示：“在考试中如果需要进行病例分析，除了看图外还需要结合患者的病情、治疗、题干中给出的其他信息和患者的实际情况进行综合考虑，学生缺乏模拟临床环境的实践，对于需要联系实际的分析类题，解答起来较为吃力。”

学生5表示：“比如说阐述病例这一块，我们可以通过ChatGPT模拟一名患者，将案例及各种病情进行阐述之后，让学生结合数据以及症状进行分析，完成问诊过程。”

学生7表示：“我在书写大病历时总是把握不住重点，病历书写耗时很长。而ChatGPT可以根据我输入的零碎的病史信息，提取其中的关键内容，参照住院病历与查房记录、生成标准化的大病历，大大提高病历报告和诊疗记录的书写效率。”

4.1.3 辅助医学理论教学

在辅助理论教学方面，多名教师在访谈过程中表示对ChatGPT现有功能的肯定和对未来程序开发的期待。具体的被关注频繁程度位居第二（21%）。ChatGPT可以根据教师需求生成演示文稿、讲义及教案等教学材料并进行实时的反馈调整，也可以对理论知识进行汇总分析，突出学习重点，适应教学内容的变化。

教师4表示：“在和ChatGPT的交互过程中，它可以比较好地‘听懂’我的需求，辅助更新演示文稿内容，根据每一年考点的变化，对其中的课程重点和难点进行删改或是强调。”

教师2表示：“针对即将到来的考试或评估，只要设定好相应的知识点和考试要求， ChatGPT可以自动生成模拟题目、复习指导和测试策略，帮助学生更好地准备和复习。”

与传统教学相比，以问题为基础的教学模式（Problem-based Learning， PBL）在培养评判性思维等方面具有明显优势，取得了广泛应用，但进一步地也对带教教师提出了更高的要求——强大的临床情景模拟能力以及对典型病例的熟悉程度^［12］。

教师3表示：“ChatGPT可以提供或协助分析具体的临床案例，帮助学生理解不同核医学技术在诊断特定疾病时的应用。通过案例学习，帮助学生更好地理解影像结果的解读和临床意义。”

4.1.4 营造科研学术氛围

ChatGPT能追踪学术前沿进展并生成文本，在辅助论文写作方面具有巨大的潜力，主要表现在以下三个方面：一是论文参考方面，ChatGPT能辅助筛选相关文献，节省查找文献花费的时间；并且可以快速提炼知识点，形成重点清晰的摘要，帮助科研人员节省文献阅读时间^［13］。二是结构优化方面，ChatGPT具有优化文章结构和逻辑、提供语言表达建议，以及改进论文质量的优势，其生成的论文在结构逻辑、语言表达上均有可取之处^［14］。三是科研思维方面，基于强大的数据库，ChatGPT可以捕捉到各个领域科研前沿发展，为论文撰写提供写作思路和创新灵感。其中，ChatGPT在科研思维和论文参考方面的优势因素被提及频率较高，分别为23次和15次。

学生1表示：“写论文时，ChatGPT可以帮助列大纲，可以给我一些新的灵感和启发，补充了我没有想到的一些方面。”

学生17表示：“在检索文献方面我使用过ChatGPT，它确实在数据综合方面很突出，能够帮助我完成对信息的认识、分析和检索。”

4.1.5 提升医学人文素养

在本次研究过程中，访谈对象还提到了ChatGPT在医学伦理方面的应用优势，被关注频繁程度为7%。ChatGPT充当标准化病人的角色，模拟诊疗情景与学生进行交互，有助于培养学生的人文关怀意识。在交互过程中，ChatGPT可根据学生的问诊用词和语气提出指导性建议，降低学生在实习时因表达不清而发生医患纠纷的风险^［15］。

学生10表示：“在医学教育中，我们往往过于关注技术和科学，忽视了与患者的交流和人文关怀。ChatGPT提供与‘患者’交流的机会，培养医患沟通能力和人文关怀意识。”

核医学专业的学生不仅需要扎实的核医学知识基础，还需要熟悉掌握卫生法规，更好地为患者服务的同时维护自身利益。ChatGPT在法律和技术领域表现出色、作答准确，接近甚至超越人类专家^［16］，可作为核医学专业学生的“法律助手”，普及相关法律法规，明确医患双方需承担的责任义务，分析学生实际遇到的法律问题。

学生13表示：“ChatGPT让你对医疗的各个方面，包括卫生法等有一个全面整体的了解，对你的措辞和行为及时作出纠正。”

4.1.6 平衡教育资源不均

ChatGPT可以在学生不能与患者进行线下交流时，结合元宇宙、虚拟现实及增强现实等技术，打造沉浸式医学教育体验，进行较为真实的临床实践模拟。

学生9表示：“医学是一门基于临床实践的学科，将ChatGPT和AR、VR这种技术结合起来，可以很好地模拟病例讨论或者是问诊，甚至在未来查体都可能实现了，无疑是对实践能力的提升有很大帮助。”

此外，ChatGPT可以拓展医学知识边界，打破传统教育模式时间和空间的局限^［17］，极大地促进教育公平，推动西部资源匮乏地区教育水平的提高。

主任医师表示：“除医学教育层面，在医疗资源人才建设上，ChatGPT线上资源平台的建设能够促进医疗资源共享，让基层医务工作者可以及时接触到最新的循证医学知识。”

4.2 访谈对象结果差异分析

对比分析学生和教师访谈资料中三级编码参考点数和被关注的频繁程度，具体结果如表4所示。在学生和教师这两个群体中，指导课程知识学习、辅助医学理论教学均为被提及频率最高的优势因素，而提升医学人文素养、平衡教育资源不均为提及频率较低的优势因素，表明目前ChatGPT在核医学教育的应用优势主要体现在知识学习和理论教学两方面。ChatGPT的局限性在学生和教师群体中被关注的频繁程度分别为11%和12%，提示ChatGPT的局限性是“ChatGPT＋核医学教育”改革中不可忽略的因素。此外，学生对营造科研学术氛围的优势因素关注度较高，教师对加强临床实践能力的优势因素关注度较高，可能与教师对提高学生临床实践能力的重视程度及学生对科研领域的探索求知欲有关。

5 结论

5.1 ChatGPT应用优势

ChatGPT能在学生自主学习、教师教学辅助及社会医学人文3个层面促进核医学教育的发展，在高等医学教育领域具有卓越的应用优势。ChatGPT等人工智能将对核医学教育领域产生巨大影响，深刻改变各大高校学生及教师的学习和工作方式。随着训练数据库不断扩充，ChatGPT的输出准确性和专业性会得到显著提升，将在辅助核医学专业学生学习方面取得更进一步的发展。

5.2 ChatGPT自身局限性

该研究发现ChatGPT在核医学应用中的局限性主要包括普及度不高、数据集局限、专业性不足、依赖性，以及信息茧房5个范畴。由于ChatGPT在核医学专业学生的普及度不高，因此，在利用ChatGPT进行核医学辅助教学时应注意提前为学生准备ChatGPT的安装教程和使用注意事项。教学案例、临床数据等可能涉及的隐私泄露问题，导致了ChatGPT在核医学这一专业领域训练数据不足，回答不够专业准确。若其被广泛推广应用之后，是否会引发剽窃等一系列学术不端的行为，均是有待思考的潜在问题。学生过于依赖ChatGPT而缺乏主观思考将导致人类思维的退化^［18］。人工智能时代带来更多信息的同时，也易导致信息茧房现象的发生。学生对ChatGPT的提问是有选择性的，ChatGPT的回答会受到个人提问方式的局限。

5.3 研究局限性

该研究访谈的学生来自重庆医科大学，在调查地域的维度上还需进一步拓宽。样本中参与教学的教师占比较少，研究结果更多反映学生的需求和使用效果。若需要对ChatGPT在核医学教育中的应用优势进行深入探索，需进一步扩大样本量和提高研究对象的丰富度。

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基金资助

重庆市高等教育教学改革研究一般项目(233147)

重庆医科大学未来医学青年创新团队发展支持计划项目(W0026)