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医学成像课程教育教学改革初探

作者:未知

  摘要:目的:针对医学成像课程教学中存在的问题,以我校为例探索适合工科院校医学成像技术教育教学的模式和策略改革。方法:对我校过去医学成像教育模式中存在的问题进行分析,提出通过优化整合教学内容、借助网络教学平台、通过线上线下同步进行的教育模式,综合利用CBL和PBL教学方式。结果:教学效率得到显著提高,提升了学生的主观能动性和学习兴趣。结论:通过教学改革,提高了医学成像技术课程的教学效果,使学生理论水平和动手能力都得到了提高。
  关键词:医学成像;生物医学工程;教学改革
  中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2019)36-0102-02
  一、引言
  医学成像是生物医学工程中非常重要的课程,既是大学物理、信号与线性系统、模拟、数字电路等课程的进一步深入与具体应用基础,也为医学图像处理等课程提供了支持,具有很强的理论性和实用性。
  二、存在问题
  生物医学工程属于多学科交叉、涉及面广的学科,将生命科学和多种工程学科有机结合在一起,从工程学的角度,多层次上研究人体的结构、功能及其相互关系,揭示其生命现象,为防病、治病提供新的技术手段,其目的是解决医学中的有关问题,保障人类健康,为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务。医学成像主要讲述现代医学影像的成像机理、算法、设备及应用。生物医学工程专业除少数开办在医科院校外,大部分都在理工科和综合学校,不同学校的侧重点有所不同,但开设的课程大体类似。医学影像设备大都比较昂贵,大部分学校并不能提供医学影像实物供教学使用。我校自2002年开设生物医学工程专业以来,医学成像课程已经历了十几载春秋,总结起来尚存不少问题。
  1.课程内容与课程学时数之间的问题。我校医学成像课程共计32学时,其中理论30学时,这对于课堂和实践教学是远远不够的。随着机器学习、AI、CS等与成像的融合,医学成像的内容也得到丰富,因此,要将医学成像的方方面面都在课堂上讲授几乎是不可能的。
  2.教材内容枯燥。当前市面上医学成像相关教材并不多,内容设置多以理论推导、算法设计等为主,又或偏医学诊断。大部分书籍配图并不精美,学生在学习过程中感觉比较无趣。
  3.理论和实践严重脱节。医学成像课程仅分配2学时用于实验,我校属于典型的工科院校,医学基礎薄弱,除一台便携式x光机和B超外并无其他成像实验设备供学生实践,致使学生“只闻其声,不知其形”。
  4.教与学之间的问题。传统教学模式将“教”和“学”割裂开来,使教学仍然处于“教师教,学生学”的“填鸭”方式,加之该课程中部分内容难度大,导致学生学习兴致不高,无法在师生之间形成有效的互动。
  本文旨在分析我校多年来医学成像教学现状,结合自身工科特色,提出相应改革措施,探索医学成像教学的新方法、新思路,达到提高学生学习兴趣,提升教育教学质量的目的。
  三、教学改革措施
  1.教学内容的调整。本课程的目的在于使学生通过学习系统,掌握该医学成像的基础知识,了解最新发展方向。在教学内容的设置上循序渐进、相互补充、相辅相成。在讲授过程中,相互比较,有助于加深学生的认识。
  2.改革教学模式。(1)建立网络教学平台。伴随IT技术的发展,网络成为教学的绝佳辅助平台。借助天空教室等现代网络平台,将无法在课堂上展示的辅助材料放在网络平台上供学生自主学习,通过线上平台为线下课堂提供必要的补充。为此,基于天空教室建立了网络学习平台,该平台包括以下几个栏目:①课程内容:含医学成像课程的所有信息,包括课程简介、PPT、重点难点、必要的参考书等。针对比较难以理解的磁共振成像原理与成像序列,提供生动有趣的动画,有助于学生理解。参照国外教学经验,在某些章节设置小项目设计研究,通过具体设计或编程,体会临床诊断图像的实现;追踪MRM、JMR等杂志上的文献,将医学影像研究前沿及时提供给学生;采集行业资讯,为今后就业或考研提供必要的帮助。②师生互动:建立学生提问、留言以及相互交流讨论的平台。③常见问题:将教学过程中学生常见的问题做详细的解答,逐渐形成问答式百科全书。④自我测验:建立试题库,供学生自我测验,并根据测验结果给出相应的学习建议。⑤试一试、做一做:将网络上免费的原始数据链接到本栏目,学生可以利用这些资源练练手,提高动手能力。(2)实践教学改革。实践教学是工程学科必不可少的一环,通过具体操作更加牢固地掌握理论知识,培养学生的动手能力、创新精神和科研意识。为此,增购了超声实验平台及MRl仿真软件。同时,借助fieldⅡ、k-wave等开源软件等,让学生可以进行仿真练习。学生通过认识、认知、理解和应用环节,达到以教学带动实践、以实践促进教学,相辅相成,充分发挥学生的主观能动性,让学生带着问题去实践,在实践中解决问题。
  3.课堂教学改革。课程教学采用课堂讲授为主、线上学生自主学习为辅的方式,设定某一主题让学生提前查询相关资料制作PPT在课堂上进行讲述,大家根据讲述的内容发表个人观点,让大家都参与进来,从被动听讲变成主动学习,进而激发大家的学习兴趣。(1)选择合适的教材及参考书,激发大家的学习兴趣。相比较而言,外文书籍除提供比较精美的图案外,还有利于增加学生的专业词汇量。在PPT的制作上,使用高清、精美的图片,可以提升视觉冲击力,有效吸引学生的注意力。在课程讲授上,善于将枯燥无味的复杂问题形象化,如在介绍MRI旋转坐标时利用旋转木马进行类比,介绍自旋、进动时采用太阳、地球进行类比等,通过形象的类比,学生能在最短的时间内接受新概念并理解。(2)事物总是发展的,因此,需要紧跟时代的步伐,不断充实讲课内容。课程教学中将医学成像与影像学和临床相结合,形成案例式教学。在讲授超声成像中穿插利用超声进行高强度聚焦超声(HI-Fu)治疗、讲授磁共振成像中穿插利用MRI在HIFU治疗的术前定位、术中引导及术后疗效评估的一揽子过程,以真实的案例为学生提供最新的成像应用。(3)积极引导学生参与进课堂,从“填鸭式”教学方式转换到积极主动的启发、讨论、协作和研究性的学习方式上来。现代医学教育中已普及以案例为基础的学习方法(case based learning,CBL)和以问题为中心的学习方法(problem based learning,PBL),其教学效果已得到广大师生的认可。医学成像课程是一门实用性很强的课程,能够将物理学、数学、影像学和临床学有效结合,非常适合将CBL和PBL相结合的教学模式。通过不同成像模式的实际案例分析,建立起以问题为基础、以学生为主体和以教师为导向的启发式教育,注重学习的积极主动性和师生之间的有效互动,引导学生主动思考和探究,形成独具特色的医工模式。
  四、结语
  本文针对理工科院校医学成像技术专业课程存在的诸多问题,以我校的实际情况为案例,提出教育教学改革的新思路和新方法。通过实际教学实践,证明这些改革措施能够切实有效地提高教学效率,提升了学生学习的积极性和主动性,让其更加牢固地掌握医学成像的原理、算法及应用,极大地扩展了学生的知识面。通过改革,实现教、学双促进,提升了学生的专业素养。
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