Хильманович В.Н.

Копыцкий А.В.

ГрГМУ,

г. Гродно

Новый формат биофизического образования в медицинском вузе: цифровая среда и её наполнение

В статье описан цифровой формат биофизического образования в медицинском вузе, основой которого выступает разработанная авторами модель. Показаны современные механизмы наполнения блоков и элементов модели. Продемонстрированы собственные разработки программных решений на языке «R» в качестве механизмов наполнения предложенной модели.

Khilmanovich V.N.

Kapytski A.V.

Grodno State Medical University,

Grodno,

Republic of Belarus

A new format of biophysical education at a medical university: digital environment and its content

Тhe article describes the digital format of biophysical education in a medical university, which is based on the model developed by the authors. Modern mechanisms of filling blocks and model elements are shown. The authors demonstrate their own development of software solutions in the "R" language as mechanisms for filling the proposed model.

Процессы цифровизации коснулись всех сфер деятельности человека, и высшее образование не стало исключением. В связи с этим появилась необходимость пересмотреть формы и методы образовательного процесса в высшей школе с учетом цифрового формата. Особое значение в этом направлении высшего образования занимает интегрированная информационная среда университета, которая рассматривается как единая совокупность информационных систем, компьютерных программ, баз данных, пользователей и предполагает активное взаимодействие всех участников образовательного процесса [1]. Таким образом, целью нашего исследования стала разработка модели цифровой образовательной среды и механизмов её наполнения для обеспечения процесса обучения будущих врачей-специалистов в рамках биофизического образования.
Биофизическое образование в медицинском вузе сегодня не может ограничиваться изучением только одной дисциплины – «Медицинской и биологической физики». Для эффективной работы будущему врачу-специалисту необходимы не только базовые знания по медицинской и биологической физике, но и владение компьютерными технологиями и основами доказательной медицины. Поэтому для формирования таких умений и навыков целесообразно объединить содержание трех дисциплин – «Медицинская и биологическая физика», «Биомедицинская статистика» и «Информатика в медицине» – в одно общее понятие «биомедицинское образование в медицинском вузе». Это позволит сформировать профессиональные и универсальные компетенции будущего врача-специалиста, отвечающего самым высоким требованиям современного общества.

Нашу модель условно можно представить в виде объёмной фигуры, оси которой формируются по ступеням образования (СО), компонентам образовательного процесса (КОП) и по содержанию биофизического образования (СБО), т.е. по дисциплинам, составляющим само биофизическое образование (рисунок 1). На рисунке 1 использованы следующие обозначения: КОП (Т – блок «Теория», П – блок «Практика», К – блок «Контроль»); СБО (И – информатика в медицине, С – биомедицинская статистика, Ф – медицинская и биологическая физика); СО (1 – 1-я ступень высшего образования, 2 – 2-я ступень высшего образования, 3 – повышение квалификации и переподготовка кадров). Рисунок 1 демонстрирует пример соответствия произвольно выделенной части модели (куба с гранями Ф, Т, 1) трём пространственным координатам: «СБО», где: Ф – физика (в рамках биофизического образования «Медицинская и биологическая физика»); «КОП»: Т – блок «Теория»; «СО»: 1 – первая ступень.

khilmanovich-1

Рисунок 1 – Цифровая модель биофизического образования в медицинском вузе

 

Каждый маленький куб можно условно представить состоящим из набора отдельных трехмерных элементов. Таким образом, блоки «Теория», «Практика» и «Контроль» ‒ трехмерные фигуры, состоящие из набора различных элементов, подобранных по специальности обучаемого, теме занятия и виду информации. Виды информации в каждом блоке изменяются. Так, виды информации в блоке «Теория» мы разделили по году и автору на учебники, лекции и статьи. Учебники условно разделили на собственно сами учебники, учебные пособия и учебно-методические пособия. Лекции – на видеолекции, аудиолекции и печатные (т.е. в форматах pdf, docx, pptx и пр.). Статьи – на исторические, научные и практического значения.

Виды информации в блоке «Практика» мы разбили на практические занятия (под руководством преподавателя), лабораторные и занятия-тренажеры (для управляемой самостоятельной работы). Лабораторные работы по всем дисциплинам разделили на экспериментальные, виртуальные и проверочные. Практические занятия имеют три уровня сложности. Все элементы блока содержат образец выполнения практического задания или лабораторной работы.

Виды информации в блоке «Контроль» условно разграничили на промежуточный контроль, самоконтроль и итоговый контроль знаний. Все виды контроля осуществляются либо с выставлением оценки, либо – без. Вопросы для самоконтроля дифференцируются по уровням 1 или 2 либо могут представлять собой самостоятельную работу. Промежуточный контроль составляют два типа тестовых заданий или контрольная работа. Итоговый контроль представляет собой зачёт, дифференцированный зачёт или экзамен. Возможен выбор вида итогового контроля: рейтинговая система или классический экзамен, зачёт, дифференцированный зачёт. 

khilmanovich-2

Рисунок 2 – Блок «Контроль» цифровой модели биофизического образования в медицинском вузе

 

На рисунке 2 схематично показан блок «Контроля» предлагаемой модели. Блоки «Теория» и «Практика» выглядят аналогичным образом, различия представляются только по видам информации. Рисунок 2 также демонстрирует соответствие выделенной составляющей части блока «Контроль» куба с гранями К1, Т1, Л пространственным координатам «Вид информации», «Темы занятий», «Специальность». Соответственно, К1 –контрольно-измерительные материалы блока контроля по теме занятия номер 1; Т1 – тема занятия под номером 1; Л – специальность «Лечебное дело».

Представленная модель размещена в цифровой среде, поэтому механизмы её наполнения также должны быть цифровыми. Механизмы для различных блоков могут быть как одинаковыми, так и различными. Так, например, для наполнения элемента «Учебники» из блока «Теория» целесообразно привлечь оцифрованные фонды библиотеки. Необходимым условием, по нашему мнению, является размещение фондов в единую для всех медицинских вузов цифровую среду, что значительно расширяет ресурсы библиотек. Для элементов блока «Статьи» и «Лекции» применяем самообучающиеся нейронные сети и искусственный интеллект. Искусственный интеллект выполняет функцию языкового модератора или переводчика текстового варианта лекции в аудиоформат, который является наиболее удобным для восприятия некоторой категорией обучающихся. Нейросети осуществляют поиск статей, соответствующих выбранным нами категориям. Отдельно выступают видеолекции, которые преподаватели сами помещают в цифровую среду. Поисковые роботы, также привлекаемые в качестве механизмов, дополняют работу нейросетей, выполняя сходные функции, и проводят поиск нужной информации по ключевым словам.

Для наполнения блока «Практика» и «Контроль» можно рассмотреть привлечение собственных программных решений, написанных сотрудниками университетов (например, на языке программирования «R»). Так, у нас есть опыт использования языка программирования «R» для реализации программы-генератора шаблонных заданий по дисциплине «Биомедицинская статистика» и «Медицинская и биологическая физика» в рамках биофизического образования на 1 ступени образовательного процесса и программы-переборщика регрессионных моделей для магистратуры и курсов повышения и переподготовки кадров [2, 3]. Язык «R» выбран нами по ряду объективных факторов: он прост в освоении, имеет большое количество справочной информации и примеров использования. Так, разработанное на нашей кафедре программное решение на языке «R» – генератор-тестовых задач – позволяет создавать шаблонные задания с различными численными данными. Гибкость нашей программы позволяет быстро адаптировать её для генерации задач по новым темам и даже дисциплинам. На сегодняшний день учебный процесс на всех ступенях образования практически для всех дисциплин обеспечен разнообразными типовыми задачами с уникальными числовыми данными. Для 2-й ступени образования и курсов повышения квалификации используется ещё одно программное решение на языке «R» – программа-переборщик для построения и анализа множеств регрессионных моделей, которые могут быть получены на выборках ограниченного объёма.

Все предложенные механизмы наполнения блоков модели призваны автоматизировать интеллектуальную работу преподавателя, но не заменить его. Поэтому их применение возможно только под «присмотром» педагогов, методистов и специалистов IT-сферы. Вся собранная информация должна проходить тщательную фильтрацию и структуризацию перед размещением в общей базе.

Предлагаемая нами модель подразумевает единую цифровую информационную среду для медицинских вузов. Цифровые механизмы наполнения, такие, как поисковые роботы, нейросети, искусственный интеллект, собственные программные решения, позволяют ей постоянно самообновляться, чтобы обучающийся мог использовать для своей качественной теоретической подготовки последние достижения в области науки и техники. Еще одно преимущество нашей модели заключается в том, что она, равно как и механизмы, может быть адаптирована для любых специальностей учреждений высшего образования.

 

Литература:

1. Бабин, Е. Н. Цифровизация университета: построение интегрированной информационной среды / Е. Н. Бабин // Университетское образование: практика и анализ. – 2018. – № 22 (6). – С. 44-54.

2. Копыцкий, А. В. Программно-вычислительная технология построения и фильтрации множества регрессионных моделей на выборках ограниченного объема / А. В. Копыцкий, В. Н. Хильманович // Инновационные технологии обучения физико-математическим и профессионально-техническим дисциплинам : материалы XIII Междунар. науч.-практ. интернет-конф., Мозырь, 25–26 марта 2021 г. – Мозырь, 2021. – С. 39–41.

3. Копыцкий, А. В. Применение программы-генератора тестовых заданий по прикладной статистике для студентов медицинских вузов / А. В. Копыцкий // Веснік БДПУ. Сер. 3, Фізіка. Матэматыка. Біялогія. Геаграфія. – 2021. – № 4. – С. 39–45.

комментарии: