基于思維導圖的“醫學影像物理學”教學實踐研究

冼慧敏 陳昭喜

[摘 要] “醫學影像物理學”是醫藥院校醫學影像學專業的一門專業基礎課，學生普遍反映課程內容繁多且難以融會貫通。為提高“醫學影像物理學”課程的教學質量，通過分析“醫學影像物理學”的課程特點及學生特點，在中醫藥院校“醫學影像物理學”的授課中應用思維導圖法，融合引導式教學方法，分別從課前導學、章末總結、對比歸納學習易混淆概念等維度進行課程教學設計。結果表明，思維導圖引導式教學模式，可以幫助學生提高自主學習積極性，鍛煉知識整合和邏輯思維能力，學生對課程設計整體評價較高，對其他影像學專業課程教學具有一定的參考意義。

[關鍵詞] 思維導圖法;影像物理學;中醫藥;教學改革;自主學習;邏輯思維

[基金項目] 2019年度廣東省高等教育教學改革項目“基于SPOC的混合式教學模式的設計、應用與評價研究——以《醫用物理學》課程為例”（142）;2019年度廣州中醫藥大學高等教育教學改革項目“思維導圖在中醫藥專業基礎課微課中的設計與應用——以《藥物物理學》為例”（廣中醫教〔2019〕54號）;2020年度廣州中醫藥大學高等教育教學改革項目“基于同伴式教學的中醫藥院校物理學混合式教學模式研究”（廣中醫教〔2020〕235號）

[作者簡介] 冼慧敏（1991—），女，廣東廣州人，碩士，廣州中醫藥大學醫學信息工程學院助教（通信作者），主要從事大學物理學、醫學影像物理學研究;陳昭喜（1979—），女，湖南桂東人，碩士，廣州中醫藥大學醫學信息工程學院講師，主要從事大學物理教學、教育技術學研究。

[中圖分類號] R-05 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）03-0121-04 [收稿日期] 2021-07-04

醫學影像物理學是一門融合了醫學影像學和物理學的交叉學科，研究和解決了與醫學診斷、治療，以及人體基礎研究有關的問題[1]。通過“醫學影像物理學”課程的學習，學生能夠掌握相關醫學影像技術的物理基礎，為醫學圖像的正確分析、解釋及處理提供物理學依據，同時能夠通過物理學邏輯思維方法的熏染，培養學生的科學創新意識。然而，該門課程融合了物理學、信息技術、數字圖像處理、計算機處理技術和臨床醫學等多學科知識，與“醫用物理學”“醫學影像設備學”“醫學影像診斷學”等多門課程關系緊密，課程內容抽象復雜，教與學難度都比較大[2，3]。目前，我校針對醫學影像學專業大二學生開設了“醫學影像物理學”課程，學生的數學、物理、信息等知識相對薄弱，大部分學生從未接觸過“醫學影像物理學”內容，學習積極性不高，學生往往反饋學習難度大，容易出現對系統知識整體把握不夠的現象，從而產生畏難情緒，教學效果欠佳[4]。“醫學影像物理學”的教學應進行常態化改革及教學創新，提高課程教學效率[5，6]。近年來，思維導圖已廣泛應用于國外教育領域，在教學實踐中證明可有效提高教學質量。思維導圖是一種高效的可視化學習方法，是由英國記憶之父托尼·博贊（Tony Buzan）于20世紀70年代提出的一種表達發散性思維的有效圖形思維工具。思維導圖運用線條、符號、關鍵字和聯想等輔助理解和記憶，可以隨時開展頭腦風暴，幫助人們快速厘清思路，將復雜的知識簡易化，對于抽象復雜、理解記憶難度大的醫學課程教學具有顯著的提高效果[7-13]。針對中醫院校“醫學影像物理學”課程的教學現狀，本研究采用基于整體觀的思維導圖法進行教學改革探索，將思維導圖引入“醫學影像物理學”教學實踐中，通過引導學生圍繞中心關鍵詞（主題詞）進行發散學習和自主學習歸納，使學生掌握知識結構，增強理解性記憶，提高學習效率，從而達到提高教學質量的目的。

一、思維導圖在“醫學影像物理學”中的應用

（一）授課對象

自2017年開始，在廣州中醫藥大學第一臨床醫學院2018級、2019級醫學影像學專業“醫學影像物理學”課程教學中應用思維導圖引導式教學。

（二）教學設計及實施過程

在“醫學影像物理學”課程中，思維導圖自主學習法貫穿課前導學、課堂教學、章末總結及復習歸納等過程，教師可以及時對存在的問題及疑惑做適當解答和引導，提高教學質量。根據學生的理工基礎，引導學生組成協作學習小組自主探究學習思維導圖，以小組合作的形式開展思維導圖訓練任務，完成構思、設計、闡述、分享及評價等過程，形成有層次、分階段的思維導圖學習輔助訓練。依據醫學影像物理學所包含的X射線、超聲波、磁共振、放射性核素四大現代影像技術和輻射的生物效應及防護等內容，將授課內容分為五大模塊。在整個課程學習過程中，教師根據教學內容模塊化劃分影像技術原理重點內容，以任務驅動學生各自完成四大影像技術章節思維導圖小作業，并與協作學習小組進行交流討論，完成小組章節思維導圖大作業，從而完成章節小結。

在課前導學環節中，學生根據教師提供的章節思維導圖初步框架，提前快速明確新課的學習目標及學習任務，初步了解章節重難點內容，針對性地解決學生對新知識點關系弄不清、重點摸不準、層次理不清的問題。通過課前的初步預習，學生能夠更清楚本章的主干內容，在腦海中能依據課程導學思維導圖初步構建課程知識框架，有助于降低畏難情緒。從導學及預習過程來看，學生帶著問題到課堂，能更有效地提高聽課效率[14]。課后使用思維導圖進行歸納，協作小組在討論中不斷優化思維導圖，與師生共同分享交流，逐步完成章節思維導圖。在期末復習總結課中，每個小組從中選取一個影像技術應用主題與全班學生進行匯報分享，匯報內容涵蓋四大影像技術及物理學原理，通過這種方式可以有效提高課程復習效果，凝練知識要點，輔助學生全面系統地掌握知識體系。

（三）應用思維導圖開展課前導學

教師將思維導圖工具引入緒論課，并向學生推薦思維導圖制作軟件（如XMind、MindMaster、幕布等），鼓勵學生通過中國大學MOOC等網絡課程，深入學習思維導圖的基本知識，把握思維導圖的核心要素。為了使學生清晰地了解課程內容，掌握課程的總體結構及章節之間的邏輯關聯，在緒論課中采用基于整體觀的思維導圖方法[12]。“醫學影像物理學”課程主要講授現代醫學影像技術中的物理學原理及成像原理，在醫學影像技術中，不同的成像模式作用于人體的不同能量源，對應的采集數據形式及處理過程有所差別，但共同的成像過程相似（見圖1）。緒論課中借助模塊化的教學思路以體現知識體系的完整性，使學生對不同的影像技術有整體的認識，有利于激發學生主動探求的、強烈的內在學習動機，激發學生積極思考，使其在“學”中主動找到各部分概念、原理、方法、公式上的相同點，從而掌握最基本、最核心的知識內容。

（四）應用思維導圖進行章末總結

“醫學影像物理學”課程內容繁多、文字枯澀，較難記憶與應用，學生難以在有限時間內掌握整體內容[15]。課后，學生將課上所學知識點一一進行歸納整理，以章節為單位整合成整體性思維導圖，有助于學生對新學知識進行再次理解加工和輸出，并作為教師課程形成性評價的有效依據。由于課堂時間有限，授課中教師只能講授物理學基礎知識及成像原理，其潛在邏輯關聯需要學生課后進行消化提煉，而應用思維導圖進行章末總結正是其最為突出的優點。在課后使用思維導圖，學生可以充分回憶課堂內容，對所學課程知識進行全面總結，并結合學習筆記、教材把每節課的知識要點逐步填入思維導圖，最后形成可視化輸出。通過一步步豐富思維導圖，學生對知識點之間的邏輯關聯有更深層次的把握，有助于理解整體知識框架。以“磁共振成像技術”模塊為例，以主題詞（磁共振）進行輻射學習，以“原理”及“應用”二極主題展開“知識樹”，將磁性來源、靜磁場中的磁性核、磁共振現象等重要的知識點進行簡化及歸納，結合原理示意圖等將教材長篇的內容精煉為一張知識圖。學生通過自己的理解，繪制個人思維導圖進行章末總結，實現了“把握知識脈絡，構建知識網絡”和“進行關聯學習，實現知識提取”的學習目標，對重點內容、難點內容進行進一步的闡明，起到了良好的課后總結效果。

（五）應用思維導圖對比歸納學習

授課教師鼓勵學生根據四大影像技術的原理及應用形成提示型思維導圖，橫向對比歸納影像技術的優缺點，逐步延伸與影像技術相對應的常用診斷場景，為后續臨床診斷應用做基礎鋪墊。在教學實施過程中，教師要改變傳統的教學觀念，拋棄過去的“接受學習”“機械訓練”，在課堂中通過布置小任務引導學生主動參與、樂于探究，在參與中“熟悉”新知識。比如：在學習軟和硬X射線攝影技術時，教師通過創設情境→對比輻射源→橫向比較的教學設計，提供不同的問題情境讓各個學習小組進行成像技術方案的選擇、討論及敲定。學生應對比高低能X射線與組織發生的相互作用差異以理解不同應用場景，加深縱向記憶及內涵理解。軟X射線衰減以光電效應為主，其發生概率與物質有效原子序數4次方成正比，因此，用于物質密度差異無幾的軟組織（如乳腺檢查）能提高影像對比度。學習小組通過討論，以及結合小組繪制優化的思維導圖，探尋背后的物理原理并向大家進行講解分享。通過學習小組的激烈討論和反復學習，在優化思維導圖過程中逐漸培養自我的探索求實精神和團隊協作精神，結合實際情境強化對醫學影像物理學與社會生活聯系的了解，從而培養邏輯思維能力，提高解決問題的能力。在學習易混淆概念時，基于整體性思維導圖的延伸運用，教師鼓勵學生將易混淆的概念要點寫出來，利用線條對每個易混淆概念進行關聯，并利用色彩對比記憶，從而使學生印象深刻。例如，學生繪制X射線攝影基礎思維導圖時，要求學生將膠片光密度、照片影像密度、物質組織密度等概念盡可能完整地體現出來，在理解概念的基礎上整體掌握三者的關系。在繪制思維導圖過程中，通過理解及關聯記憶，將物理學基礎原理、影像學與數字圖像基礎交叉性強的知識點進行歸納式學習，構建學生對課程框架的整體觀。

二、思維導圖評價

課程考核采取過程性考核方式，將思維導圖納入課程評價體系中。課程總成績由實驗課（10%）、課后作業與測驗（10%）、思維導圖匯報活動（10%）、期末考試（70%）構成，其中思維導圖匯報活動組間互評占60%、教師評價占40%。問卷調查顯示，相比于傳統課堂，學生認為思維導圖教學模式更有利于對知識的聯想（80%）、學習知識整合（84%）、提高發散性思維（68%），以及課后知識的復習和鞏固（84%），并表示愿意遷移到其他專業課學習中（76%）。調查結果說明，基于整體觀的思維導圖有效促進了知識體系的建構，提高了學生自主學習的積極性，對學生掌握基礎知識具有一定的成效，取得了較好的教學效果。在課堂教學中，教師可以將學生學習過程和繪制思維導圖過程中，學生將不太清楚和無法理解的某些概念、某些過程、某些方法、某些技術記錄下來，形成教學隨記并跟蹤開展差異化輔導，在有利于教師開展課程形成性評價及課程教學反思的同時，達到了教學相長的目的[16]。

結語

“醫學影像物理學”作為影像學專業的專業基礎課，在專業醫學教育體系中處于根基地位。根據中醫院校“醫學影像物理學”的教學現狀，采用傳統教學方法，難以培養學生的知識整合能力及綜合知識的應用能力。同時，隨著高新技術的不斷發展，現代醫學成像設備快速更新迭代，成像精度不斷提高，對醫學影像學專業學生的綜合能力要求也不斷提高。醫學影像學專業學生需要掌握常用現代醫學影像設備的基本設計原理和方法，并逐步加強自主學習能力和創新能力，日后才能更好、更快地掌握最新成像設備的設計原理及圖像質量保證的技術。因此，適時更新調整“醫學影像物理學”的課程教學方式，從而提高“醫學影像物理學”的課程教學效果及教學質量，對更優質的醫學專業人才培養具有重要的意義。而思維導圖引導式教學作為一種開放的教學模式，與小組討論法等多種教學方法相互融合，可以引導學生開展自主學習，激發個人學習興趣，拓寬知識視野，多方位提高教學質量。思維導圖層次分明、條理清晰，能對所學專業知識進行高效的歸納和整合，在“醫學影像物理學”教學的應用中具有積極作用，使學生能夠更多地參與到課堂中。思維導圖融入醫學影像專業課程的教學實踐獲得了課程學習者的好評，并有望推廣、應用至其他學科。

參考文獻

[1]吉強，洪洋.醫學影像物理學[M].4版.北京：人民衛生出版社，2016：10-12.

[2]劉鑫，趙里昂，于文晶，等.醫學影像專業醫用物理學與后續專業課相關性分析[J].醫學教育研究與實踐，2018，26（6）：937-940.

[3]汪捷.醫學影像物理學課程教學設計的思路探討[J].影像研究與醫學應用，2018，2（8）：219-220.

[4]高清河，剛晶，王和禹，等.多種教學模式在醫藥院校物理教學中的應用[J].中國中醫藥現代遠程教育，2018，16（5）：16-18.

[5]童家明.少學時醫學影像物理學研究性教學的思考與實踐[J].物理與工程，2020，30（5）：97-101+106.

[6]汪捷.醫學影像物理學課程教學設計的思路探討[J].影像研究與醫學應用，2018，2（8）：219-220.

[7]劉倩，劉文亞，趙圓，等.思維導圖在醫學影像學教學中的實踐與探索[J].新疆醫科大學學報，2021，44（1）：130-132.

[8]吳方真，林清云，李希，等.思維導圖在中醫內科學臨床教學的初步應用[J].中醫藥通報，2020，19（3）：48-51.

[9]楊青林，劉克松.思維導圖法在大學化學熱力學教學中的應用[J].化學教育（中英文），2019，40（10）：30-33.

[10]岳梅，張葉江.個人知識管理視角下思維導圖在醫學教學中的應用[J].中國中醫藥現代遠程教育，2020，18（18）：40-42.

[11]宋亞芳，姚金鳳，武佳.基于思維導圖的中藥學教學實踐[J].醫學信息，2018，31（19）：26-28.

[12]谷俊改，李葵花，張平.醫學影像物理學緒論教學的探討[J].教育教學論壇，2018（39）：233-234.

[13]汪捷.醫學影像物理學課程教學設計的思路探討[J].影像研究與醫學應用，2018，2（8）：219-220.

[14]劉琪，王建國，元海軍，等.思維導圖在中醫院校免疫學課程中的教學實踐研究[J].中國免疫學雜志，2019，35：3071-3074.

[15]童家明，喀蔚波，王晨光，等.醫學技術類專業物理基礎課程學時的比較分析[J].物理與工程，2020，30（4）：48-53+62.

[16]谷俊改，李葵花，張平.醫學影像物理學教學現狀及改革實踐探討[J].教育現代化，2018（6）：87-88+115.

Research on Teaching Practice of Medical Imaging Physics Based on Mind Map

XIAN Hui-min， CHEN Zhao-xi

（School of Medical Information Engineering， Guangzhou University of Chinese Medicine， Guangzhou， Guangdong 510006， China）

Abstract： Medical Imaging Physics is a professional basic course for medical imaging students in medical colleges. The students often complain that the content of this course is too much for them to learn and too difficult for them to understand thoroughly. In order to improve the teaching quality of this course， and through the analysis of the characteristics of the course and the students， the mind mapping method， combined with the guiding teaching method， is adopted in the course teaching design in the links of pre-class guidance， chapter summary， confusing concept learning by comparison and induction， etc. The results show that the mind map guiding method can help students improve their independent learning enthusiasm and exercise their knowledge integration and logical thinking ability. Students are quite satisfied with the overall evaluation of the course design， which has a certain reference for the teaching of other imaging professional courses.

Key words： mind mapping method; imaging physics; traditional Chinese medicine; teaching reform; independent learning; logical thinking