新医科背景下人工智能+虚拟仿真在法医病理学教学中的应用

Application of Artificial Intelligence+Virtual Simulation in Forensic Pathology Teaching under the Background of New Medicine

摘要

新医科建设强调医工交叉、融合创新与卓越能力培养。内蒙古医科大学探索在法医病理学教学中融合人工智能（Artificial intelligence，AI）与虚拟仿真（Virtual Reality，VR）技术的创新应用模式。通过建设智慧课程、构建高保真虚拟解剖环境、开展AI辅助案例分析与诊断、实施智能反馈与个性化学习路径等手段，有效解决了法医病理学传统教学中尸体资源稀缺、高风险操作受限、真实案例获取困难以及学生理论联系实践应用困难等瓶颈问题。实践证明，“AI+VR”教学模式能够提升学生的自主学习能力、诊断思维和实践技能，是推动法医病理学教学向智能化、精准化、安全化方向转型的关键路径。

Abstract

The construction of New Medicine emphasizes the interdiscipline and integration of medicine and engineering, as well as the cultivation of outstanding capabilities. Inner Mongolia Medical University has explored the innovative application mode of integrating artificial intelligence (AI) and virtual reality (VR) technologies into Forensic Pathology teaching. By establishing smart courses, constructing high-fidelity virtual dissection environments, using AI to assist in case analysis and diagnosis, and providing intelligent feedback and personalized learning paths, it has effectively addressed the bottlenecks in traditional Forensic Pathology teaching, such as the scarcity of cadaver resources, restrictions on high-risk operations, difficulties in obtaining real cases, and students’ challenges in applying theory to practice. Practice has shown that the “AI+VR” teaching mode can enhance students’ autonomous learning ability, diagnostic thinking, and practical skills, and is a key path to transform Forensic Pathology teaching towards intelligence, precision, and safety.

关键词

新医科 / 人工智能 / 虚拟仿真 / 法医病理学 / 教学改革

Key words

New Medicine / Artificial intelligence / Virtual reality / Forensic Pathology / Teaching reform

新医科建设下的人才培养，强化科技教育和人文教育的协同，以“医工理文融通”为特征，要求医学教育向复合型、创新型人才的培育转型^［1］。法医学是一门为适应社会主义现代化法治建设需求，研究并解决与法律有关的人身损害、死亡、身份鉴识等问题，为刑事侦查提供线索，为审判提供证据的医学学科^［2］。“法医病理学”作为法医学中一门实践性极强的应用分支学科，由于其研究领域的特殊性，也为教学提出了更高的要求^［3］。传统教学高度依赖尸体解剖观察、大体标本及组织病理切片等实物图片资源。其教学痛点突出表现为：理论教学与实践应用联系不够紧密。尸体来源紧张，珍贵案例难以满足大规模、重复性教学需求，且涉及复杂伦理问题。高风险操作难以普及。尸体解剖、器官病理检查等操作环境要求高、风险大、成本高昂，学生实操机会有限。真实复杂案例教学困难。疑难、罕见或涉及特殊损伤/疾病的案例难以在教学中系统呈现。时空限制与标准化难题。教学受制于特定时间、地点，难以实现个性化、碎片化学习。教学效果评价标准化程度低。教学评价和反馈内容形式单一，过度依赖主观性评价方法，评价结果的分析和运用还不够完善，比如评价结果未能有效应用于学生个体的发展和能力的提高，对于教学改进的应用还有待提高^［4］。

人工智能（Artificial Intelligence，AI）在图像识别、数据分析、辅助决策方面突飞猛进，虚拟仿真（Virtual Reality，VR）技术在构建沉浸式、交互式三维环境上日益成熟。二者的深度融合“AI+VR”为突破“法医病理学”教学困境提供了革命性工具，高度契合新医科对创新教学模式的要求^［5］。

1 “AI+VR”在法医病理学教学改革中的应用必要性

“法医病理学”教学主要包括理论教学、实验教学及实践教学。当前课程建设存在知识架构不够完善，异质性显著等问题，教学团队多呈现单一学科背景特征。一方面，“法医病理学”需要整合解剖学、组织学与胚胎学、病理学、病理生理学等基础课程以及法医临床学、法医毒理学以及法医物证学等相关课程内容，完善课程体系建设，丰富教学内容的同时，提高课程融合度。另一方面，需要推动人才培养向复合创新型模式转型。因此，法医学专业课程的改革亦应积极建立一种全新的机制，以促进跨学科、跨专业的交叉培养^［6］。部分高校（如内蒙古医科大学）已开始探索开展法医学专业本科生导师制，由专业课教师担任导师，实行个性化教学，通过数字化平台建设，利用AI技术和VR技术增加互动性教学资源提高学生的学习兴趣和理解能力，从而提高实践创新应用水平。

2 AI在智慧课程资源建设上的应用

2.1 完善线上教学资源建设

教学团队积极建设线上课程资源，录制包括法医病理学中关键知识点在内的视频资料，作为学生学习的主要线上资源。依托泛亚超星学习通平台，完善学习资料、教案、PPT、作业、题库等内容，鼓励学生借助AI助教的智能索引和检索功能完成学习任务。利用自然语言处理（Natural Language Processing， NLP）技术对教材、文献及本校司法鉴定中心涉及的法医病理学典型案例进行收集分析。教师使用 NLP 技术自动识别并提取重要知识点和相关案例中的关键信息。NLP应用文本分类算法，使用机器学习建立多维度标签，例如按死亡原因（机械性损伤、窒息、中毒、疾病等）、损伤类型、器官系统、案例难度、特殊挑战点等精细标签，便于学生精细化学习。使用AI完成法医病理学中不同章节内容的知识图谱构建及与其他基础学科如解剖学、病理学、组织学与胚胎学等联系密切学科之间的知识图谱联系。将案例中的知识点（如特定病变特征、毒理机制、诊断标准）与理论知识库（教材、文献、指南）动态关联，点击即可跳转学习。线上学习考查学生综合知识应用能力，强化学生对法医病理学重点和难点内容的掌握，对学生建立系统的学科体系具有重要的现实意义，确保“以学生为主体”的教学理念，充分发挥数字技术的创新驱动力。利用信息技术加强教学资源互通共享、学习资源的跨校共享互用，达到取长补短、互相弥补不足、推动优质资源推广和互建的效果，线上课程资源建设方法^［7］。法医病理学中死亡时间推断知识图谱的构建让学生一目了然。

2.2 AI驱动的智能案例库与辅助诊断训练，改善线下教学模式

线下教学依然是课程教学的主体，起着不可替代的作用。教学团队通过改善教学模式，采用典型案例式教学。课前教师根据教学目标，通过平台分配特定案例或案例集，AI根据病变复杂性、信息完整度、所需鉴别诊断数量等自动分级^［8］。提供预习提纲，提示关键观察点，并嵌入小测试，例如识别关键组织器官结构病变或损伤。AI助教依托经过法医学专业语料库微调的大语言模型，引导学生在线初步填写“虚拟尸检记录”或“初步诊断意见”。

课堂环节采用翻转课堂模式，学生基于预习结果分组发言讨论，发挥学生的主体作用，教师适时开展引导式提问。在讨论中，教师或学生可随时调取AI工具，聚焦AI指出的关键分歧点和潜在错误，引导学生深入讨论。教师结合自身经验，对AI反馈进行点评、补充或修正，强调诊断思维和证据链构建。最后揭示案例的权威结论和完整分析过程。

课后及时复习与巩固是学生掌握课堂内容的必要环节，也容易被教师和学生忽略。教师团队引导学生借助AI 建立个性化复习包，根据学生在课堂讨论、分组训练中的表现，推送相关的补充案例、知识点讲解、文献或微课视频。督促学生针对AI练习和测试中出错的题目和知识点建立错题本，方便重点复习。此外，为学有余力的学生推送更高难度或更复杂的案例进行自主探究。

3 VR在实验教学中的应用

3.1 改进现场勘验和虚拟解剖实验教学

现场勘验和尸体检验是“法医病理学”重要研究内容，由于实验对象的特殊性一直是实验教学的难点。教学团队依托我校虚拟仿真实验室，利用VR技术，可以实现真实的案发或事故现场三维环境的高度还原。结合现场勘查数据、照片及视频等，学生可“进入”虚拟现场，进行环境观察、物证搜寻（虚拟物证可被“拾取”并关联信息），并结合后续虚拟尸检和组织学检查结果，进行综合性的死因分析和死亡过程重建^［9］。强化“现场—尸体—实验室”联系，打破传统教学中现场勘查与尸体检验分离的局限，培养学生将现场信息与尸检发现紧密结合的综合分析能力。提升情景代入感与综合分析能力，以沉浸式体验增强学习兴趣，促进对法医病理案件复杂性的理解。

构建高保真、可交互的“虚拟解剖台”，基于真实尸体CT、MRI扫描数据及高精度病理切片图像，利用VR技术构建高度还原的人体三维模型（包括正常解剖结构及各类病理改变，如损伤、中毒、疾病等）。学生佩戴VR头盔，使用体感手柄模拟解剖器械（手术刀、镊子、剪刀等），在虚拟环境中进行“解剖”操作。训练现场重建与死因分析推断能力，学生需在虚拟环境中整合多源信息，模拟完成死亡原因、死亡方式、死亡时间推断等核心任务。在关键步骤中会出现重要知识点考查，学生需完成测验，帮助学生掌握相关知识点内容^［10］。我们针对已经参加法医病理学虚拟仿真实验课程的2019级、2020级和2021级法医学专业本科生共114名，采用问卷星进行教学反馈问卷调查。调查结果显示，92%的学生表示虚拟仿真实验操作有助于提高学生动手能力和知识点掌握，86%的学生认可虚拟仿真实验教学。无限次“解剖”实践，有效解决尸体资源匮乏问题，学生可反复练习解剖流程、观察解剖结构及病理变化。在虚拟环境中操作失误不会造成真实后果，极大降低学习心理压力和实操风险。

3.2 数字切片助力提升法医病理组织学检验

数字切片为传统以显微镜和切片为中心的教学模式注入了强大的新动力，提升了效率、可及性和学习深度^［11］。教学团队基于前期积累，选取典型的、质量较高的法医病理组织切片，建设了资源库。学生可以随时随地访问高质量的数字病理切片。学生在观察切片时，AI可以作为“智能助手”，实时提示可能的诊断方向、鉴别诊断要点，或指出可能被忽略的特征。

4 AI在“法医病理学”实践教学中的应用

法医学专业本科生在完成专业课程学习后需进入相关实践教学基地开展生产实习，其中“法医病理学”作为重要的实践内容，需要学生真实地走进案发现场，协助完成尸体检验、鉴定报告等工作。所以延续性地学习才能保障学生将理论知识运用到实践中。基于前期收集的真实案例（严格脱敏化处理，符合伦理法规）、历史教学案例、模拟案例、权威教科书/文献案例建立数据库，完善AI智能化索引与检索。学生可通过AI作为“智能导师”，对实践中遇到的问题进行研判和分析，并自动生成学习报告（如知识掌握薄弱点、诊断逻辑漏洞等）。

我们推行协同育人教学机制，实行双师制实践教学，专业课教师和实践基地带教教师定期组织学生进行线上案例讨论，分析AI生成的学习报告，给学生提供针对性的反馈，纠正错误，实现精准化、个性化教学。学生在AI的引导和反馈下，学习如何系统观察、分析证据、提出假设、验证推断，培养严谨的法医诊断思维^［12］。但是也要认识到人工智能应用过程中存在的一些局限性，比如重视不同案件的案情，分析案件时要结合案情和现场勘验情况，需要教师主导深入讨论，对AI反馈进行点评、补充或修正，强调诊断思维和证据链构建。

5 数字化教学中课程思政的融入

通过构建智能化的资源共享平台，将课程思政和法医学专业课程中的各类教育资源进行整合，一方面提高教师的思政教学能力，另一方面提高学生的思想政治素养^［13］。法医学专业在中国起源较早，有着悠久的文化历史和内涵。古代法医学家宋慈的《洗冤集录》是世界上公认的第一部系统的法医学著作，被翻译成多国语言出版。古今中外涌现出很多优秀的法医人才，为课程思政内容提供了非常丰富的资源。此外，法医学科天然具备“敬畏生命”“司法公正”等契合点，法医学工作者需要具备法治精神与公正意识以及良好的职业道德与科学精神。通过数字化手段的赋能，有效推动思政教育资源的整合和共享，提升教育资源的利用效率。使用虚拟解剖培养学生职业伦理，在虚拟实训评分标准中加入操作规范性和数据保密意识等维度，有效提升学生对课程思政内容的掌握程度，进一步推动思政教育的内化，提高学生的思想政治素养。

6 AI驱动的线上线下智能反馈与教学评价体系

通过记录学生在虚拟环境中的操作轨迹、决策过程、诊断结果，利用自然语言处理（NLP）分析学生撰写的尸检报告、分析结论。基于预设的知识图谱和能力模型，AI自动生成详细的、个性化的学习评估报告，指出知识盲点、技能短板和思维误区。为教师提供班级整体学习情况的可视化分析仪表盘（如各知识点掌握率分布、常见错误类型统计等）^［14］。

线下课程中借助AI 辅助教学研判，即时、精准反馈，学生能快速了解自身不足，调整学习策略。形成性评价为主，强调学习过程的改进，而非仅关注最终结果。AI可对学生操作的规范性、诊断的准确性、分析的逻辑性等进行量化评估。AI处理大量重复性评价工作，减轻了教师评价负担，让教师能更专注于个性化指导和复杂问题解答。教师利用分析数据，不断改进教学内容和方式^［15］。

7 讨论

在“法医病理学”教学改革中，初步应用“AI+VR”模式已观察到显著成效。学生实践技能显著提升，虚拟环境中的反复操作极大地增强了学生对解剖结构、病理改变的辨识能力及操作熟练度。诊断思维能力得到明显改进，AI引导下的案例分析和即时反馈，有效训练了学生的证据链构建、鉴别诊断和逻辑推理能力。学习主动性与兴趣增强，沉浸式、游戏化的学习体验和个性化挑战激发了学生的学习热情和自主探索意愿。教学安全性与伦理合规性得到保障，规避了实体操作的风险和伦理敏感问题。教学资源利用效率倍增，虚拟资源的可重复使用，能够服务更多学生，降低长期教学成本。此外，教学评价科学化、精细化，AI提供多维度的客观数据，使评价更全面、精准。

但是我们也要认识到人工智能和虚拟仿真与现实工作还存在一定差异，需要学生在实际操作中注意规范，许多真实案件不会有重新开始的机会，操作一旦出现错误可能对结论的判断造成不可挽救的影响。学生可能过度依赖AI的提示和反馈，削弱自身独立观察、分析和决策能力的锻炼。所以有必要建立标准化流程训练，引导学生规范操作，在处置突发情况下能够做到心中有数^［16］。同时，关键技术的应用目的在于实现“AI赋能”而非“AI替代”，让技术成为教师教学的强大助手和学生学习的智慧伙伴。

此外还存在一些显著的局限性和现实挑战。一方面开发成本和技术维护较高。高质量案例库构建成本高昂。从案例收集、严格匿名化、结构化处理都需要大量时间、专业人力和资金投入，维护更新亦需持续投入。另一方面，教学方法与接受的挑战要求有待提高。教师角色转换困难，部分教师可能对新技术不适应，缺乏将AI工具有效整合进教学设计的能力，难以从“知识传授者”转变为“引导者”和“讨论主持者”。同时数据隐私与安全也是不容忽视的问题，处理真实案例数据（即使匿名化）始终存在隐私泄漏风险，需符合严格的医疗数据保护法规。探索寻求合作与共享，鼓励医学院校、法医鉴定机构、研究机构合作共建共享案例库和平台，分摊成本，丰富资源。探索区域性甚至国家级的教学资源库建设。系统化进行教师培训，帮助教师掌握AI工具的使用、理解其原理和局限，学习如何设计融合AI的有效教学活动。构建教师社区，建立交流平台，分享成功经验、教学设计和应对挑战的策略。加强伦理教育，将AI伦理、数据隐私保护意识融入法医学专业教育中。

8 结语

将“AI+VR”驱动的智能案例库与辅助诊断训练深度融入法医病理学课程的理论、实验、实践教学和课程思政教学中，通过提供海量标准化资源、模拟真实诊断流程、提供即时个性化反馈、赋能教师高效指导，能够构建一个高度互动、深度实践、个性化强、效率倍增的混合式教学模式。这不仅能有效解决传统教学的痛点，更能培养法医学生扎实的观察能力、严谨的逻辑思维、敏锐的诊断直觉和强大的解决复杂问题的能力，为培养新时代高素质法医人才奠定坚实基础。

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基金资助

内蒙古自治区教育科学研究“十四五”规划课题(NGJGH2022040)

2025年度内蒙古医科大学产学合作协同育人项目(2505110013)

内蒙古自然科学基金面上项目(2025MS08083)