“Y型”的木质模型,装了六朵玫瑰的瓶子……熟悉初明教授的同学们都知道,他走进免疫学课堂时手里拿的东西一定是某种巧妙的教具。
今年获得北京大学教学卓越奖的初明教授,有着多重身份:免疫学专家、教育创新者、学生口中的“师兄”。从2003年作为新生踏入北大校园,到如今成为教学改革的引领者,二十二载春秋,传承了医学教育的脉络,更见证并参与了北大医学教育的变迁。
如何运用数智技术赋能传统教学创新改革,才能真正对基础医学教育和人才培养起到有益效果?站在免疫学课堂上十余载的初明始终不断思考这个问题。
是教具,还是AI?把选择权交给学生
这个木质模型约有成人小臂长,呈Y字形,立起来时就像一个高举双臂的人。顶端可拆卸的木条被初明染成了红、黄、蓝等不同的颜色,象征着抗体和抗原不同部分的结构。“这个Y字模型就代表抗体的结构域,由两条相同的重链和两条相同的轻链组成,”初明边说边把手中不同颜色的木条拼到Y字的顶端,
“抗体怎么和抗原结合?靠的就是链内的二硫键,把这两个结构像三明治一样拼在一起,这个Y字的顶端好像人的两只手,一下就把它们抓住了。”
初明展示他亲手制作的教具
除了自己打磨制作的木质教具,看起来普普通通的玫瑰花也可以成为阐释概念的生动模型。“我一拿点什么东西进去,学生就知道这肯定是个教具了。”讲授“补体系统”时,初明带着一个装了六朵玫瑰的瓶子走上讲台,不紧不慢地介绍道,
“这六朵玫瑰花可以看做补体的C1q分子,这个分子由6个亚单位组成。想要激活它,取出里面的‘酶’,需要两个以上的抗体配合,就像需要两只手才能安全取出玫瑰中的物品一样——只伸一只手就会被玫瑰刺扎伤。”
三言两语,简单的教具让免疫学抽象的概念具象化,成为学生理解的钥匙。
课堂上的初明和他的玫瑰花教具
初明的课堂上,有形象的教具,有生动的比方,当然还有扎实的免疫学知识。然而,他从不满足于传统的课堂教学,在生成式AI浪潮迭起的当下,他深入剖析了AI技术对医学教育的深远影响,以AI赋能免疫教学变革创新,尝试满足学生个性化学习的需求,并将教师从重复性、机械性的工作中解放出来。
2024年4月,初明主持建设了医学免疫学AI课程,如今已经投入运行了三轮。同时,他还创造性地提出了“基于AI的教育(AI-based education)”,以AI赋能教、学、研、管全过程,构建AIBE范式,推进第四代医学教育改革。智能批改让教师从繁重的阅卷中解放,24小时学伴随时解答学生疑问。系统根据每位学生的学习数据生成个人画像,教师又能根据学生个人画像把握学生特点,明确每个学生的长短板,从而更有针对性地向学生提供支持。
关于AI教学的探索并非一蹴而就。初明在留校任教之初就有了将AI引入教学的想法。“我2011年留校后,科研方向是抗炎免疫药理,核心问题就是如何筛选药物的作用靶点。”他回忆道,
“那时我们就开始用计算机虚拟筛选方法,可以说是AI在科研中的早期应用。当时我们想:教学生和教计算机有什么不同?我教免疫学,学生就学会了免疫学。为什么不能用同样的方法教计算机呢?”
但当时的人工智能技术还不够成熟,这一想法只能暂时搁置。
转折点出现在生成式AI技术的突破。在基础医学院杨恩策副院长等领导的大力支持下,初明抓住机遇,第一时间组建跨学科团队,将沉淀多年的理念转化为现实——经过充分调试后的医学免疫学AI课程正式运行。
点进系统界面,功能分区直观且丰富:数字人讲师、可跳转的知识点、免疫学知识库和全景图谱、嵌入式教材和实时问答系统。在系统后台,我们看到了实时更新的学习数据:56名学生同时询问“自身免疫耐受”的问题,提示教学中的难点;学生的学习进度、能力分布也一目了然。这种基于数据的教学管理,使教师能够精准把握学情,告别了过去“拍脑袋”的教学决策。AI为教学工作装上一个精准的“指针”,为教师提供了一个真正实现“因材施教”的抓手。
医学免疫学AI课程界面
在以往一二百人的大课上,老师很难真正了解每一个学生。“有些学生的情况我不了解。他是基础知识掌握得好还是应用能力强?他哪里没听明白?真正需要什么?”传统课堂,教师往往通过课上的眼神互动状态、课下主动与教师交流的学生状况,来推断大家的学习掌握情况。而AI教学系统的应用,为教师更加全面深入地了解每位学生的学习状况提供了智能、高效、可视化的途径。
“选择式学习”也是这套系统的核心创新点。是选择中规中矩的线下早八,还是随时随地的线上学习?这个问题不再只有唯一解,初明把选择的权利交给学生。
“未来,可以将记忆的知识教学交给AI,教师可以开展更具有创造性的教学工作。但现阶段,我们还在与AI竞争。”
初明幽默地表示“与AI竞争,压力很大”。有了线上系统,究竟还有多少学生会选择来线下听课,初明心里没底。结果却出乎意料:80人的班级,58人选择线下,但每次上课能达到70多人。“有学生即使选了线上也会来听课,或者选了线下还会去线上复习。学习变得真正自由灵活。”
“育人”为先:课堂之内与实验室之外
这种选择式学习的模式源于初明对教育本质的思考。
“教育可以分为‘教’和‘育’两部分。AI可以承担‘教’的职责——知识传授、作业批改等重复性工作,而‘育’人部分则需要教师的创造性工作。”
“因材施教”是初明开发AI教学的重要目的,也是他十分强调的理念。“北大的学生都是金子,我们的任务是让他们自身的光芒散发出来”,他相信每个学生都有相当大的潜力。因此,他坚持给足学生空间,充分挖掘学生的兴趣点和能力,支持学生“做自己擅长的事”,因而成就了自由宽松的实验室氛围。在他的实验室,学生的科研项目多种多样,但无论是否与自己的研究领域直接相关,初明都给予全力支持。
初明和学生们在实验室
初明的许多学生也都选择了看起来没那么“常规”的道路。王子元本是北大基础医学八年制的学生,一条看似清晰笔直的学术快车道已铺展在眼前:按部就班,八年即可拿下博士学位。然而,就在第五年,他却陷入了深深的迷茫。“我不太了解学这些东西到底能干什么,”他回忆道,“感觉就像在迷雾中行走。”于是,他做出了一个让许多人不解的决定:放弃直博,选择在第五年出口,拿本科学位,然后转换专业方向。
就在这个人生岔路口,他走进初明的实验室进行本科毕业设计。在这个开放而鼓励探索的实验室,初明注意到了这个迷茫的年轻人身上独特的潜质——他热爱且擅长装配乐高机器人和编程,具备极强的动手能力和逻辑思维。当抽象的免疫学知识转化为实验室里待解的难题和具体的操作时,王子元体内沉睡的科研热情被点燃了。他不再是被动接受知识,而是主动运用自己跨学科的优势去设计和解决实际问题。初明清晰地记得那个转折点:
“当他真正动手做起课题,你会发现他非常强。他找到了乐趣,恍然大悟:‘哦,原来是干这个事的!这个事正好是我的兴趣点!’”
那片笼罩前路的迷雾,在亲手触碰到科研的真实脉搏后散去。王子元决定重返基础医学的学术道路。这意味着,他需要以硕士身份重新考回,再攻读博士。原本的八年,变成了一条“5年本科+3年硕士+4年博士”的十二年漫漫长路。在初明看来,这并非简单的改变方向,而是帮助学生“找到了真正的使命召唤”。比起更快地拿到这个学位,学生真正地理解和热爱一个专业更加重要,“这不是改变了他,而是帮助他找到了他自己的方向。”
初明在实验室授课
陈曦是在本科期间的小班讨论课上遇见初明的。接触到初明的研究方向时,他很感兴趣,私下找到初明:“老师,我可不可以来您的实验室?”初明欣然应允。严格来说,陈曦并不是初明的学生,只是在他的实验室里工作。但初明不会拒绝任何一个对科研心怀热情的学生,哪怕这位学生做的和他做的并不完全是一个方向。
陈曦思维活跃,新颖的想法很多。初明实验室的环境一贯宽松自由,在这里,陈曦抓紧利用一切可利用的资源来探索课题。大五毕业后,舍不得离开初明实验室的他选择留下来继续参与科研工作,有时也“蹭”实验室做些自己的课题,继续深耕临床医学。目前他在积水潭医院任职,和初明申请了联合课题。提及这个从“跟着老师玩”到“带着老师玩”的学生,初明难掩欣赏之情:“在我们实验室里,有时候是他教我多一点。说实话,我是跟他学的AI。”在陈曦首创基于大语言模型的关节纤维化药物精准筛选新思路时,初明的“药靶空间(drug target space ,DTS)”也在一次次探讨中慢慢成型。
北大医学部的本科生早期科研制度,鼓励学生早找导师,早进实验室,早接触研究课题,不把年级当判断科研水平的标准。初明认为这种制度对培养人才非常重要:
“学生起点早,就有更长的周期探讨自己的研究方向,把科研做得扎实,甚至能早点出成果。”
在这种制度下,有像陈曦一样目标清晰、方向明确的学生,也有游移徘徊者。对于那些暂时找不到方向,或是志不在纯粹医学研究的学生,他同样敞开大门:“一些暂时还迷茫方向的学生,学院也会推荐给我,我说没问题,尽管来。”在他看来,科研培养的核心从不是“让学生变成另一个自己”,而是“让学生成为更好的自己”——学生擅长什么,就给他们创造对应的空间;学生对什么感兴趣,就为他们搭建尝试的平台。教育提供的不是单一的标准,那只会捆绑人的发展。
亦师亦友:同寻未来的出口
实验室里的自由,远不止学术方向的自主,更包括对跨界探索的全然支持。医学+经济双学位的李柄桦,便是这份包容的受益者。本科期间,李柄桦对成果转化有着极强的热情,而初明自身不专攻转化领域,却恰好有一个学校支持孵化的项目——一款防霾喷雾。
“学生想搞转化,我来寻找机会,如果他愿意试,那么就试试看。”
初明毫无保留地将项目交给他,从技术原型到产品落地,从联系生产厂家到注册品牌、成立公司,李柄桦全程主导推进,不仅成功将实验室成果转化为市场化产品,还成为了公司股东之一。这个过程里,初明从不干预具体操作,却始终是坚实的后盾,而他自己也在潜移默化中收获满满:“我以前完全不懂怎么做 BP(商业计划书),怎么跟投资人沟通,都是李柄桦教我的。”
这份“教学相长”的默契,在实验室里不断上演。就像当初从陈曦那里学习 AI 一样,初明从不以导师的身份自居,反而乐于承认自己在很多领域的“无知”,并真诚地从学生身上汲取新知。而这些学生,也在这份包容中找到了属于自己的人生赛道。李炳焕毕业后并未从事医学或医疗投资,而是进入银行工作,但他始终感念那段转化实践的经历,那些从产品研发、市场对接、商业运作中积累的经验,成为了他职业道路上的宝贵财富。初明的实验室里,这样的例子还有很多:有人毕业后投身投资行业,有人深耕经济领域,并非所有人都循着传统的医学路径前行,但每个人都在实验室的自由探索中,找到了自己的闪光点。
“我们基本上最后都能为每个学生找到合适的出口。” 初明的语气里满是笃定。他从不强求学生必须坚守医学赛道,因为他深知,科研训练赋予学生的,从来不止专业知识,更有解决问题的能力、敢于尝试的勇气和跨界协作的思维。而对他自己而言,这些来自学生的多元探索,也让他的视野不断拓宽——从AI技术到商业转化,从学术研究到产学研对接,学生们带着各自的专业背景和独特视角,反过来成为了他的“老师”。这种双向的成长,正是初明心中“教学相长”的真正内涵:“我给学生机会试错,学生帮我打开新世界,这才是实验室最有价值的样子。”
“re”与“search”
初明不仅在科研与教学中秉持开放自由的心态,生活里更是学生们可以无话不谈的“师兄”与朋友。学生们随时可以敲开他的办公室门,无论是科研难题、工作困惑,还是情感烦恼,都能得到他的耐心倾听与真诚建议。“没必要去树洞匿名发帖,有啥不满直接说,有啥想法大胆提。”他从不摆导师架子,甚至允许学生随时“吐槽”,这种毫无距离感的相处模式,让学生们愿意对他掏心掏肺。而这份包容与热忱,正是他从北大22年求学执教生涯中,汲取并沉淀的精神养分。
2003年,初明以新生身份踏入北大校园,开启基础医学8年制的求学之路。大三起他回到医学部深耕,毕业后直接留校任教。从懵懂学子到教学名师,他的人生轨迹始终与北大医学紧密相连。“我太懂北大的学生想要什么、需要什么。”这份深刻的共情,源于他全程参与的教育实践——从招生环节关注学生的报考初心,到担任班主任做好学生的“售后服务”,再到以早期科研制度导师的身份陪伴学生成长,他始终坚持“以学生成长为中心”,将“立德树人”的根本任务融入每一个细节。
初明在人工智能赋能医学教育座谈会上
而这一切的背后,是多位恩师的言传身教,是北大医学“厚道精神”的浸润。乔杰院士曾这样阐释:“顺境不骄,逆境不畏。”初明将这份精神深植于心,更践行于行。他至今感念本科生班主任郭琦老师悉心引导,带着他入党,在思想与生活上给予他全方位关怀;难忘王月丹教授在他大二时,便放心地将科研项目交给懵懂的他,让他在探索中点燃科研热情;更铭记博士生导师邱晓彦教授对“research” 的深刻解读:
“‘search’是勇敢搜寻,‘re’就是反复尝试,科研从无一蹴而就的成功,唯有不怕失败、沉下心来深耕,才能有所收获。”
刚刚走上教师岗位时,初明又得到了青年教师导师王宪教授的耐心指导、倾囊相助,这种“无话不谈、全力支持”的信任,让初明下定决心:“我也要成为他们这样的人,把这份无私的帮助与自由的空间,传递给我的学生。”这些老师的闪光点,如同点点星光,在他身上汇聚成炬,再由他传递给更多学生。
“每一位老师都在你身上点亮一块,你要做的,就是把这些光传承下去。”
“北京大学教学奖这份沉甸甸的荣誉,是一种督促和鞭策。”初明坦言。“拿了这个奖,接下来要比原来做得更好。”作为从北大成长起来的教师,他始终牢记 “为党育人、为国育才”的使命。如今,他不仅将恩师们的教育理念与治学精神传递给学生,更把“顺境不骄、逆境不畏”的厚道精神融入教育的血脉。从初进实验室时的懵懂少年,到如今桃李满天下的教学名师,初明用自己的经历诠释着“学以成人”的真谛;而那些在他的支持下自由探索、勇敢追梦的学生,也正将这份 “research”的初心与厚道精神,带到医学、金融、投资等各个领域。
北大医学部的校园,银杏叶随风飘落,如同传承的种子。初明知道,教育探索之路与科研一样没有终点。“re”的反复尝试与“search”的勇敢前行,会在一代又一代人中延续。而北大医学的厚道精神,也会在这样的传承中,如同不息的溪流,滋养着更多心怀理想的人,让他们在顺境中保持谦逊,在逆境中坚守勇气,在各自的赛道上发光发热,书写属于新时代的担当与荣光。这份跨越岁月的初心与传承,正是教育最动人的模样,也是北大医学最深厚的底蕴。
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