醫(yī)學(xué)圖像處理課程教學(xué)改革探索

翁羽潔　李忠賢　楊曉麗　姬宇程

【摘要】醫(yī)學(xué)圖像處理是一門(mén)理、工、醫(yī)等多學(xué)科交叉的課程，針對(duì)其難度較大、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，并結(jié)合目前教學(xué)中存在問(wèn)題，從多角度多方位進(jìn)行了教學(xué)改革。采用PBL等現(xiàn)代化的教學(xué)方法，利用微課等先進(jìn)的教學(xué)手段提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、夯實(shí)了理論基礎(chǔ)；通過(guò)在課堂教學(xué)中引入實(shí)踐，利用已學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題等教學(xué)方法提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問(wèn)題的能力；通過(guò)鼓勵(lì)學(xué)生跟進(jìn)學(xué)科最新進(jìn)展、建立學(xué)習(xí)興趣小組等方式提高了學(xué)生的自學(xué)能力和團(tuán)隊(duì)意識(shí)。

【關(guān)鍵詞】醫(yī)學(xué)圖像處理 微課 實(shí)踐 應(yīng)用

【中圖分類(lèi)號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）39-0241-02

1.導(dǎo)論

醫(yī)學(xué)圖像處理是生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)課程，該課程主要是對(duì)醫(yī)學(xué)設(shè)備采集的圖像進(jìn)行處理，使其能夠幫助醫(yī)生更加方便和準(zhǔn)確的進(jìn)行診斷，主要包括對(duì)醫(yī)學(xué)圖像的平滑、銳化、邊緣提取、分割、配準(zhǔn)、融合等多種處理方式。

醫(yī)學(xué)圖像處理這門(mén)課程的主要特點(diǎn)如下：一是該門(mén)課程需要具備多方面的知識(shí)作為基礎(chǔ)，包括數(shù)學(xué)、醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)編程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等；二是該門(mén)課程與實(shí)踐結(jié)合緊密，理論教授的同時(shí)，實(shí)踐訓(xùn)練也十分重要；三是該門(mén)課程需要具備運(yùn)用多種知識(shí)綜合解決問(wèn)題的能力[1]。

目前，對(duì)于醫(yī)學(xué)圖像處理這門(mén)課開(kāi)設(shè)的方式存在如下問(wèn)題，一是過(guò)于偏重于理論教學(xué)，對(duì)于實(shí)踐教學(xué)的重視不夠，而該門(mén)課程恰恰是對(duì)實(shí)踐要求很高的一門(mén)課程[2]；二是不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，一方面是由于該門(mén)課程要求的基礎(chǔ)知識(shí)較多，學(xué)生在實(shí)際的學(xué)習(xí)過(guò)程中，由于對(duì)基礎(chǔ)掌握不夠，產(chǎn)生畏難情緒，另一方面在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，偏重于對(duì)知識(shí)的講解，未涉及或較少涉及該知識(shí)在實(shí)際工作中的應(yīng)用，很難提起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；三是本領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展迅速，而教材成書(shū)時(shí)間相對(duì)較早，講授的內(nèi)容相對(duì)落后，不能反映目前最新的研究成果；四是在教學(xué)過(guò)程中，缺少對(duì)學(xué)生解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。

2.醫(yī)學(xué)圖像處理教學(xué)改革措施

2.1學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)

興趣是最好的老師，在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，教師往往更偏重于對(duì)知識(shí)點(diǎn)的傳授，而往往忽略該知識(shí)在實(shí)際中的應(yīng)用，而應(yīng)用恰恰是最重要的，也是最能引起學(xué)生的興趣的，驅(qū)動(dòng)著他們?nèi)チ私夂吞剿鳌Ｔ诮虒W(xué)過(guò)程中，尤其是在引入課程內(nèi)容的開(kāi)始，多采用問(wèn)題學(xué)習(xí)法（problem based learning，PBL）教學(xué)[3]，將該知識(shí)點(diǎn)在實(shí)際中能夠解決的問(wèn)題作為切入點(diǎn)，不僅能夠激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也能夠培養(yǎng)他們解決問(wèn)題的能力。例如，在講解開(kāi)窗技術(shù)這個(gè)知識(shí)的時(shí)候，將開(kāi)窗技術(shù)能夠解決的問(wèn)題，即在普通顯示器上如何顯示高精度醫(yī)學(xué)圖像的問(wèn)題作為切入點(diǎn)，引入該課程的內(nèi)容，使學(xué)生帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)，并學(xué)習(xí)別人解決問(wèn)題的思路和方法，對(duì)自身也是一種提高，達(dá)到了知識(shí)的傳授和能力的提高雙重效果。

2.2利用微課視頻進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)補(bǔ)充

醫(yī)學(xué)圖像處理這門(mén)課需要許多其他學(xué)科的知識(shí)作為支撐，而許多同學(xué)由于對(duì)這些知識(shí)掌握的不牢固而失去了學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)圖像處理的興趣，非常可惜。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，并結(jié)合微課的特點(diǎn)，筆者在上課前首先總結(jié)在這次的課的講授過(guò)程中，用到了哪些學(xué)科以及這些學(xué)科的哪些知識(shí)點(diǎn)，然后將這些知識(shí)點(diǎn)分別錄制成微課視頻，在上課前一到兩天發(fā)送給學(xué)生自主學(xué)習(xí)，學(xué)生們根據(jù)的自己的情況進(jìn)行學(xué)習(xí)。這樣，在上課前，學(xué)生都站在了統(tǒng)一的起跑線上，已經(jīng)儲(chǔ)備了足夠的基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)習(xí)新的內(nèi)容就相對(duì)容易，更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，同時(shí)也給課堂預(yù)留了足夠的時(shí)間來(lái)講授新的內(nèi)容。這種教學(xué)方法對(duì)于基礎(chǔ)較差的同學(xué)有很好的教學(xué)效果，學(xué)習(xí)內(nèi)容的同時(shí)也給了他們自信心，不僅對(duì)這門(mén)課的學(xué)習(xí)，對(duì)于他們整個(gè)大學(xué)的學(xué)習(xí)都是有積極意義的。

2.3課堂教學(xué)中引入實(shí)踐，鼓勵(lì)學(xué)生自己完成

醫(yī)學(xué)圖像處理是一門(mén)對(duì)實(shí)踐要求很高的學(xué)科，因此，在教學(xué)過(guò)程中僅僅是依靠理論知識(shí)的傳授是不夠的，應(yīng)將理論與實(shí)踐相結(jié)合才能達(dá)到較好的教學(xué)效果。在理論與實(shí)踐的結(jié)合過(guò)程中，就需要將教學(xué)地點(diǎn)安排到機(jī)房，在講授完一個(gè)知識(shí)點(diǎn)后，需要及時(shí)的結(jié)合MATLAB上機(jī)操作進(jìn)行實(shí)踐[4]，在實(shí)踐的過(guò)程中，能夠到達(dá)對(duì)理論更深層次的理解。另外，醫(yī)學(xué)圖像處理的結(jié)果是很直觀的，可以引導(dǎo)學(xué)生，通過(guò)不斷的嘗試，對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較，達(dá)到最佳的處理效果。通過(guò)這樣的教學(xué)方式，學(xué)生掌握了學(xué)習(xí)的主動(dòng)，不僅能夠達(dá)到良好的教學(xué)效果，而且對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力、解決問(wèn)題的能力都有較大的提高[5]。

2.4鼓勵(lì)學(xué)生跟蹤技術(shù)最新進(jìn)展

醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)是一門(mén)迅速發(fā)展、不斷更新的技術(shù)，因此，僅僅講解書(shū)本上的內(nèi)容是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，應(yīng)盡可能多的將這門(mén)技術(shù)的最新成果傳授給學(xué)生。

一方面，在每個(gè)知識(shí)點(diǎn)講解完成后會(huì)留一部分時(shí)間，講解這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的最新進(jìn)展，講解的重點(diǎn)在于新的技術(shù)較以前的技術(shù)改進(jìn)點(diǎn)在哪些方面，是如何進(jìn)行改進(jìn)的，是否達(dá)到了預(yù)期的效果。通過(guò)對(duì)比，可以學(xué)習(xí)別人解決問(wèn)題的思路和方法，拓寬思路[6]。

另一方面，對(duì)于相對(duì)容易的內(nèi)容，作為作業(yè)的形式留給同學(xué)們自己學(xué)習(xí)，先通過(guò)查閱資料完成自主學(xué)習(xí)，再通過(guò)分組討論的方式查漏補(bǔ)缺，矯正自己理解不到或者理解有誤的地方，通過(guò)這樣的學(xué)習(xí)方式，不僅能夠達(dá)到學(xué)習(xí)新知識(shí)的目的，還可以提高查閱資料、自主學(xué)習(xí)的能力。

2.5利用已學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題

醫(yī)學(xué)圖像處理是一門(mén)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合很緊密的課程，最終是要應(yīng)用到實(shí)際的醫(yī)學(xué)系統(tǒng)中的，因此，在實(shí)驗(yàn)課的環(huán)節(jié)，需要多引入在實(shí)際醫(yī)學(xué)中遇到的問(wèn)題，將真實(shí)的處理需要作為實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容，并通過(guò)醫(yī)生的反饋不斷了解最好的處理結(jié)果，驅(qū)動(dòng)學(xué)生在理論與實(shí)際應(yīng)用中不斷的進(jìn)步。例如，醫(yī)學(xué)圖像自動(dòng)診斷技術(shù)就是醫(yī)學(xué)圖像處理與實(shí)際需要結(jié)合緊密的一項(xiàng)技術(shù)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)診斷出病變的位置、大小以及良惡性腫瘤的概率，但最終是否準(zhǔn)確還是需要經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生來(lái)進(jìn)行評(píng)判的，因此，一定是需要在實(shí)際的應(yīng)用中來(lái)檢驗(yàn)一門(mén)技術(shù)是否可行，切不能閉門(mén)造車(chē)。

2.6小組合作學(xué)習(xí)，保證學(xué)習(xí)效果

課堂學(xué)習(xí)時(shí)間是有限的，而本課程要求有足夠的課后延伸，才能保證教學(xué)效果，課后的分組學(xué)習(xí)就能一定程度上解決這個(gè)問(wèn)題。

將學(xué)生采用隨機(jī)分組的方式，分為4-6人一組，主要針對(duì)技術(shù)前沿和課后實(shí)踐進(jìn)行分組學(xué)習(xí)討論[7]。對(duì)于前沿技術(shù)，老師提供幾個(gè)課題及跟蹤方向，各小組自由選擇方向或課題，各自查閱文獻(xiàn)總結(jié)，每周最少進(jìn)行一次組內(nèi)的討論報(bào)告，并記錄各人的成果和見(jiàn)解。對(duì)于課后實(shí)踐課題，各小組成員集中討論和演示各自思路和成果，集思廣益，最終以小組為單位提交最終課后實(shí)踐成果。

在此過(guò)程中，學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，通過(guò)交流學(xué)習(xí)實(shí)踐，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握理解更加牢固。教師則通過(guò)對(duì)提交成果的把握，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果，大大節(jié)省了課堂授課時(shí)間。

3.結(jié)論

在醫(yī)學(xué)圖像處理這門(mén)課的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)引入問(wèn)題學(xué)習(xí)法等先進(jìn)的教學(xué)理念，使用微課等最新的教學(xué)手段，并不斷的總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，使學(xué)生能夠提高對(duì)醫(yī)學(xué)圖像處理這門(mén)課的興趣，更好的掌握醫(yī)學(xué)圖像處理的技術(shù)，學(xué)習(xí)這門(mén)技術(shù)最新的進(jìn)展，在實(shí)際的應(yīng)用中不斷檢驗(yàn)和完善，在這個(gè)過(guò)程中，不僅能夠提高實(shí)踐能力和解決問(wèn)題的能力，而且能夠?qū)窈蟮膶W(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生積極的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]李寶娟，盧虹冰等.以研促教方法在醫(yī)學(xué)圖像處理課程教學(xué)中的實(shí)證研究[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2018，39：89-108.

[2]李明彩，李曉輝.《醫(yī)學(xué)圖像處理》課程教學(xué)質(zhì)量改進(jìn)方法的探討[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2017，16：34-36.

[3]石盼.PBL教學(xué)法在醫(yī)學(xué)圖像處理教學(xué)中的應(yīng)用探索[J].產(chǎn)學(xué)研理論與實(shí)踐，2016，26：123-124.

[4]王遠(yuǎn)軍，聶東升.《醫(yī)學(xué)圖像處理》課程建設(shè)的實(shí)踐[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志，2012，29：3697-3701.

[5]李振偉，楊曉利.以學(xué)生為中心的醫(yī)學(xué)圖像處理教學(xué)方式和考核模式探討[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2018，26：464-467.

[6]張楠，段娟等.醫(yī)學(xué)圖像處理課程的創(chuàng)新性教學(xué)研究[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備，2015，12：5-8.

[7]胡春紅，鄧旭媛.醫(yī)學(xué)圖像處理課程的教學(xué)探索與實(shí)踐[J].西北醫(yī)學(xué)教育，2011，19：1153-1156.