生物醫學影象處理教學研究論文

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1醫學影象處理課程的理論教學方法

生物醫學影象處理教學研究論文

1.1注重基於問題教學模式的應用

傳統教學模式是以課堂灌輸為主,必然會導致教學質量和學生學習積極性下降。根據生物醫學工程創新型人才培養的需要,我們採用基於問題的教學模式,通過設定問題來激發學生的好奇心和積極性。基於問題的教學模式能讓學生參與教學活動,從而培養學生主動探索和高階思維的能力。例如,在講授灰度級形態學的應用時,首先展示一幅由兩個紋理區域組成的簡單灰度影象,要求學生利用先前學過的形態學影象處理方法以紋理為基礎找到兩區域的邊界。圍繞此問題讓學生分組進行討論,並由各組代表來講述所運用的方法,再由教師講評不同方法的優缺點和適用性。通過教學實踐發現,該方法不僅有助於學生對所學知識的理解和應用,而且也開拓了學生的思維;不僅可充分調動和發揮學生的主觀能動性,而且也能培養學生解決實際問題的能力。在相互合作的過程中,學生不僅學到了獲取知識的方法,更重要的是提高了學生的學習興趣、交流意識和團隊責任感等科研必備的素質和能力。在基於問題模式的教學過程中,教師要以啟發式教學為主,引導學生思考,主動尋找答案,獲得解決問題的能力和技巧,而不是直接給學生提供答案。同時,教師要教會學生對所學內容進行歸納總結並能從整體上把握知識結構,使學生更好地做到觸類旁通和融會貫通,使學生更加適應該教學模式。因而,該教學方法要求教師在教學中要善於思考,勇於創新。

1.2注重物理概念和應用的講解,加強該課程與相關課程的聯絡

從課程內容來說,該課程著重闡述了數字影象和醫學影象的概念、數字影象的處理方法及其在醫學影象上的應用,其中包含了大量的抽象概念、變換方法以及各種各樣的演算法。對於醫學院校生物醫學工程專業的學生來說,其基礎理論知識比較薄弱,如果講課過程偏重公式推理,會讓學生感到困難而乏味,從而失去學習興趣。針對此問題,在教學中應該採取公式具體化和物理概念化的講授方法,重點講解公式具體的物理意義和概念,並且結合示例或演示來講解。例如,在講授影象增強中的灰度平均值和標準差時,單從數學公式去講解,學生無法很好地理解,但結合幾幅在亮度和對比度上存在差異的影象來講解,並以灰度平均值和標準差在影象區域性增強中應用為例項來說明,就能使學生較快把握上述兩個概念的含義,並學會如何將知識學以致用。另一方面,由於該課程與一些基礎課程聯絡緊密,因此,在教學的過程中,應積極引導學生回憶或者運用相關課程中已經學過的知識來掌握新知識,提高學生對知識的綜合運用能力。比如,將影象增強中的微分運算元與高等數學課程的微分運算的性質聯絡,將影象處理中的模板卷積與訊號與系統課程中的一維訊號卷積相聯絡等。聯絡相關課程有助於學生將新舊知識聯絡在一起,形成系統化的知識體系,也能培養學生解決問題的綜合能力,加深對知識的全面理解。在教學過程中,教師要多舉例項並充分利用教學軟體輔助教學,從而將抽象概念形象化、具體化。同時,教師也要不斷豐富自己各學科的知識,才能準確地引導學生建立相互聯絡的知識體系。

1.3注重醫工結合的教學

醫學院校生物醫學工程專業的學生最大優勢是具有一定的醫學基礎,因此在講授該課程時,要結合相應的“醫學”背景來講解新知識,注重體現培養工程與醫學交叉結合型人才的特色[4]。譬如,在講解影象分割綜合應用時,就以具有新疆地方特色的病之一———肝包蟲病的CT影象為例來進行分析,引導學生將解剖學等相關的醫學知識應用到影象分割中。通過教師的引導和學生的思考,有些學生提出將肝包蟲病灶區的形狀、邊緣厚度,鈣化邊緣區的灰度差等特徵作為分割病灶區的依據,並取得較好的效果。通過醫工結合的教學方式,不但能激發學生學習的興趣,而且也能開拓他們的思路,培養其綜合應用的能力。醫工結合教學要求教師要豐富自己醫學方面的知識,自覺地將醫學和工程學結合。教師和學生要多與附屬醫院的醫師進行交流,並邀請醫師作相關知識講座,從而提高教師和學生利用工程知識和醫學知識解決醫學問題的能力。

1.4注重雙語教學和網路教學

由於醫學影象學中的新技術、新成果大多是從國外引進的,因而加大授課中英語的比重,既可以幫助學生準確地理解術語的含義,又可以促進其專業外語水平的提高,更利於他們吸收國外的成果[5]。首先,教學中要發揮多媒體課件在雙語教學中的作用,採用英文課件,讓學生了解更多的該領域的專業術語;其次,教師要提供給學生更多的英文文獻資料,拓寬學生的專業視野,讓學生了解到最新的學科發展動態。目前,有多所院校在講授該課程時都採用雙語教學[6]。通過教學實踐發現,雙語教學不僅能提高學生學習能力和研究能力,而且也為教師提供了一個提高自身英語綜合運用能力的訓練機會。在資訊化高速發展的時代,網路教學也將成為未來學習的主要方式。網路教學具有學習內容廣泛、教學效率高、辦學成本低的特點。不僅適於大面積集中學習,更適應分散的個體學習,是培養學生終身學習能力的有效途徑。北京工業大學在生物醫學工程研究伺服器上率先建立了生物醫學訊號處理教學網站,收到了良好的教學效果[7]。新疆醫科大學醫學工程技術學院也在積極準備建立教學網站,實施遠端輔助教學,提高教學效率。

2醫學影象處理課程的實踐教學設計

醫學影象處理課程是一門理論與實踐、原理與應用緊密結合的課程,因而實踐教學在整個課程的教學中處於重要的位置。實踐教學環節包括實驗教學和科研實習兩個方面,此過程加強了對學生基本知識、基本理論和基本技能的訓練,培養學生分析問題、解決問題的實踐能力。在實驗教學中,設計了驗證型實驗、綜合型實驗和設計型實驗三大型別的實驗,主要以Matlab程式語言為實驗教學平臺,採用以學生為主體,教師輔以指導的實驗教學方式,充分發揮學生的主觀能動性。驗證型實驗是為理論教學服務的`,該型別實驗目的是為了加深學生對理論教學重點和難點的理解。驗證型實驗的一個案例是“醫學影象直方圖的繪製及直方圖均衡化計算”,在此實驗中,雖然學生可以呼叫Matlab軟體中現有的影象處理程式來完成實驗,但教師要求學生自己程式設計實現演算法,然後與程式庫中的程式進行比較,通過實驗讓學生能更好地掌握理論知識,鍛鍊學生的程式設計能力。綜合型實驗是由驗證理論內容逐步過渡到以理論為工具,解決實際問題的過程。通過此類實驗對學生的實驗技能和實驗方法進行綜合訓練。綜合型實驗的一個案例是“增強人體骨骼核掃描影象的細節”,此實驗需要學生基於醫學影象的特點綜合運用多種演算法來達到影象增強的目的。設計型實驗是指給定實驗目的、要求和實驗條件,由學生自行設計實驗方案並加以實現的實驗型別[8]。綜合型實驗的一個案例是“肝臟CT影象的自動分割”,此實驗需要學生查閱資料,運用已有的工程和醫學上的知識去發現問題、分析問題和解決問題。此實驗可培養學生獨立解決問題的能力和創新能力。在科研實習方面,為了培養學生的科研實踐能力,教師積極引導學生參加相關科研實踐,鼓勵學生參加教師的科研課題,鼓勵學生髮表論文。在我們的有關“醫學影象檢索系統的開發”的自治區課題中,已有兩位學生參與了該課題。參與的兩位學生均表示,通過參加課題不僅增強了他們對該課程的興趣和重視度,而且使其理解了醫學影象處理知識是怎樣用於科研的。另外,由於醫學院校的附屬醫院擁有門類齊全的現代化醫療儀器裝置,因此鼓勵學生利用假期在醫院實習,特別是在醫院的影像科實習,瞭解各種儀器的處理功能,從而有助於學生將理論知識與實際問題結合,提高學生實際工作的能力。

3醫學影象處理課程的考核方式

為了使得學生更加重視醫學影象處理課程的實踐操作,為了使學生能將理論和實踐相結合,採取實驗綜合報告與期末理論考試相結合的考核方式,此方式能綜合地考核學生對知識的掌握程度以及實際的應用能力。學生也對此考核方式給予了肯定。

4結束語

醫學影象處理是理論性和實踐性結合緊密的課程,也是生物醫學工程專業的主幹課程,本文結合教學實踐,對該課程的理論、實踐教學方法進行了教學探討。通過實踐,學生對知識學習、理解和運用的能力得到提高,教學效果良好。由於醫學影象處理技術發展迅速,分析方法不斷更新,技術應用範圍日益擴充套件,從而教學方法和教學內容也要不斷地更新,因此對於該課程的教學改革和研究是我們的長期任務,需要不斷地努力。