醫學成像課程教育教學改革初探

周波 江少鋒 余祖龍

摘要：目的：針對醫學成像課程教學中存在的問題，以我校為例探索適合工科院校醫學成像技術教育教學的模式和策略改革。方法：對我校過去醫學成像教育模式中存在的問題進行分析，提出通過優化整合教學內容、借助網絡教學平臺、通過線上線下同步進行的教育模式，綜合利用CBL和PBL教學方式。結果：教學效率得到顯著提高，提升了學生的主觀能動性和學習興趣。結論：通過教學改革，提高了醫學成像技術課程的教學效果，使學生理論水平和動手能力都得到了提高。

關鍵詞：醫學成像;生物醫學工程;教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）36-0102-02

一、引言

醫學成像是生物醫學工程中非常重要的課程，既是大學物理、信號與線性系統、模擬、數字電路等課程的進一步深入與具體應用基礎，也為醫學圖像處理等課程提供了支持，具有很強的理論性和實用性。

二、存在問題

生物醫學工程屬于多學科交叉、涉及面廣的學科，將生命科學和多種工程學科有機結合在一起，從工程學的角度，多層次上研究人體的結構、功能及其相互關系，揭示其生命現象，為防病、治病提供新的技術手段，其目的是解決醫學中的有關問題，保障人類健康，為疾病的預防、診斷、治療和康復服務。醫學成像主要講述現代醫學影像的成像機理、算法、設備及應用。生物醫學工程專業除少數開辦在醫科院校外，大部分都在理工科和綜合學校，不同學校的側重點有所不同，但開設的課程大體類似。醫學影像設備大都比較昂貴，大部分學校并不能提供醫學影像實物供教學使用。我校自2002年開設生物醫學工程專業以來，醫學成像課程已經歷了十幾載春秋，總結起來尚存不少問題。

1.課程內容與課程學時數之間的問題。我校醫學成像課程共計32學時，其中理論30學時，這對于課堂和實踐教學是遠遠不夠的。隨著機器學習、AI、CS等與成像的融合，醫學成像的內容也得到豐富，因此，要將醫學成像的方方面面都在課堂上講授幾乎是不可能的。

2.教材內容枯燥。當前市面上醫學成像相關教材并不多，內容設置多以理論推導、算法設計等為主，又或偏醫學診斷。大部分書籍配圖并不精美，學生在學習過程中感覺比較無趣。

3.理論和實踐嚴重脫節。醫學成像課程僅分配2學時用于實驗，我校屬于典型的工科院校，醫學基礎薄弱，除一臺便攜式x光機和B超外并無其他成像實驗設備供學生實踐，致使學生“只聞其聲，不知其形”。

4.教與學之間的問題。傳統教學模式將“教”和“學”割裂開來，使教學仍然處于“教師教，學生學”的“填鴨”方式，加之該課程中部分內容難度大，導致學生學習興致不高，無法在師生之間形成有效的互動。

本文旨在分析我校多年來醫學成像教學現狀，結合自身工科特色，提出相應改革措施，探索醫學成像教學的新方法、新思路，達到提高學生學習興趣，提升教育教學質量的目的。

三、教學改革措施

1.教學內容的調整。本課程的目的在于使學生通過學習系統，掌握該醫學成像的基礎知識，了解最新發展方向。在教學內容的設置上循序漸進、相互補充、相輔相成。在講授過程中，相互比較，有助于加深學生的認識。

2.改革教學模式。（1）建立網絡教學平臺。伴隨IT技術的發展，網絡成為教學的絕佳輔助平臺。借助天空教室等現代網絡平臺，將無法在課堂上展示的輔助材料放在網絡平臺上供學生自主學習，通過線上平臺為線下課堂提供必要的補充。為此，基于天空教室建立了網絡學習平臺，該平臺包括以下幾個欄目：①課程內容：含醫學成像課程的所有信息，包括課程簡介、PPT、重點難點、必要的參考書等。針對比較難以理解的磁共振成像原理與成像序列，提供生動有趣的動畫，有助于學生理解。參照國外教學經驗，在某些章節設置小項目設計研究，通過具體設計或編程，體會臨床診斷圖像的實現;追蹤MRM、JMR等雜志上的文獻，將醫學影像研究前沿及時提供給學生;采集行業資訊，為今后就業或考研提供必要的幫助。②師生互動：建立學生提問、留言以及相互交流討論的平臺。③常見問題：將教學過程中學生常見的問題做詳細的解答，逐漸形成問答式百科全書。④自我測驗：建立試題庫，供學生自我測驗，并根據測驗結果給出相應的學習建議。⑤試一試、做一做：將網絡上免費的原始數據鏈接到本欄目，學生可以利用這些資源練練手，提高動手能力。（2）實踐教學改革。實踐教學是工程學科必不可少的一環，通過具體操作更加牢固地掌握理論知識，培養學生的動手能力、創新精神和科研意識。為此，增購了超聲實驗平臺及MRl仿真軟件。同時，借助fieldⅡ、k-wave等開源軟件等，讓學生可以進行仿真練習。學生通過認識、認知、理解和應用環節，達到以教學帶動實踐、以實踐促進教學，相輔相成，充分發揮學生的主觀能動性，讓學生帶著問題去實踐，在實踐中解決問題。

3.課堂教學改革。課程教學采用課堂講授為主、線上學生自主學習為輔的方式，設定某一主題讓學生提前查詢相關資料制作PPT在課堂上進行講述，大家根據講述的內容發表個人觀點，讓大家都參與進來，從被動聽講變成主動學習，進而激發大家的學習興趣。（1）選擇合適的教材及參考書，激發大家的學習興趣。相比較而言，外文書籍除提供比較精美的圖案外，還有利于增加學生的專業詞匯量。在PPT的制作上，使用高清、精美的圖片，可以提升視覺沖擊力，有效吸引學生的注意力。在課程講授上，善于將枯燥無味的復雜問題形象化，如在介紹MRI旋轉坐標時利用旋轉木馬進行類比，介紹自旋、進動時采用太陽、地球進行類比等，通過形象的類比，學生能在最短的時間內接受新概念并理解。（2）事物總是發展的，因此，需要緊跟時代的步伐，不斷充實講課內容。課程教學中將醫學成像與影像學和臨床相結合，形成案例式教學。在講授超聲成像中穿插利用超聲進行高強度聚焦超聲（HI-Fu）治療、講授磁共振成像中穿插利用MRI在HIFU治療的術前定位、術中引導及術后療效評估的一攬子過程，以真實的案例為學生提供最新的成像應用。（3）積極引導學生參與進課堂，從“填鴨式”教學方式轉換到積極主動的啟發、討論、協作和研究性的學習方式上來?，F代醫學教育中已普及以案例為基礎的學習方法（case based learning，CBL）和以問題為中心的學習方法（problem based learning，PBL），其教學效果已得到廣大師生的認可。醫學成像課程是一門實用性很強的課程，能夠將物理學、數學、影像學和臨床學有效結合，非常適合將CBL和PBL相結合的教學模式。通過不同成像模式的實際案例分析，建立起以問題為基礎、以學生為主體和以教師為導向的啟發式教育，注重學習的積極主動性和師生之間的有效互動，引導學生主動思考和探究，形成獨具特色的醫工模式。

四、結語

本文針對理工科院校醫學成像技術專業課程存在的諸多問題，以我校的實際情況為案例，提出教育教學改革的新思路和新方法。通過實際教學實踐，證明這些改革措施能夠切實有效地提高教學效率，提升了學生學習的積極性和主動性，讓其更加牢固地掌握醫學成像的原理、算法及應用，極大地擴展了學生的知識面。通過改革，實現教、學雙促進，提升了學生的專業素養。