生物醫學(xué)圖像處理教學(xué)研究論文

　　1醫學(xué)圖像處理課程的理論教學(xué)方法

　　1．1注重基于問(wèn)題教學(xué)模式的應用

　　傳統教學(xué)模式是以課堂灌輸為主，必然會(huì )導致教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習積極性下降。根據生物醫學(xué)工程創(chuàng )新型人才培養的需要，我們采用基于問(wèn)題的教學(xué)模式，通過(guò)設置問(wèn)題來(lái)激發(fā)學(xué)生的好奇心和積極性�；�于問(wèn)題的教學(xué)模式能讓學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)，從而培養學(xué)生主動(dòng)探索和高級思維的能力。例如，在講授灰度級形態(tài)學(xué)的應用時(shí)，首先展示一幅由兩個(gè)紋理區域組成的簡(jiǎn)單灰度圖像，要求學(xué)生利用先前學(xué)過(guò)的形態(tài)學(xué)圖像處理方法以紋理為基礎找到兩區域的邊界。圍繞此問(wèn)題讓學(xué)生分組進(jìn)行討論，并由各組代表來(lái)講述所運用的方法，再由教師講評不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用性。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐發(fā)現，該方法不僅有助于學(xué)生對所學(xué)知識的理解和應用，而且也開(kāi)拓了學(xué)生的思維;不僅可充分調動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，而且也能培養學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在相互合作的過(guò)程中，學(xué)生不僅學(xué)到了獲取知識的方法，更重要的是提高了學(xué)生的學(xué)習興趣、交流意識和團隊責任感等科研必備的素質(zhì)和能力。在基于問(wèn)題模式的教學(xué)過(guò)程中，教師要以啟發(fā)式教學(xué)為主，引導學(xué)生思考，主動(dòng)尋找答案，獲得解決問(wèn)題的能力和技巧，而不是直接給學(xué)生提供答案。同時(shí)，教師要教會(huì )學(xué)生對所學(xué)內容進(jìn)行歸納總結并能從整體上把握知識結構，使學(xué)生更好地做到觸類(lèi)旁通和融會(huì )貫通，使學(xué)生更加適應該教學(xué)模式。因而，該教學(xué)方法要求教師在教學(xué)中要善于思考，勇于創(chuàng )新。

　　1．2注重物理概念和應用的講解，加強該課程與相關(guān)課程的聯(lián)系

　　從課程內容來(lái)說(shuō)，該課程著(zhù)重闡述了數字圖像和醫學(xué)圖像的概念、數字圖像的處理方法及其在醫學(xué)圖像上的應用，其中包含了大量的抽象概念、變換方法以及各種各樣的算法。對于醫學(xué)院校生物醫學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，其基礎理論知識比較薄弱，如果講課過(guò)程偏重公式推理，會(huì )讓學(xué)生感到困難而乏味，從而失去學(xué)習興趣。針對此問(wèn)題，在教學(xué)中應該采取公式具體化和物理概念化的講授方法，重點(diǎn)講解公式具體的物理意義和概念，并且結合示例或演示來(lái)講解。例如，在講授圖像增強中的灰度平均值和標準差時(shí)，單從數學(xué)公式去講解，學(xué)生無(wú)法很好地理解，但結合幾幅在亮度和對比度上存在差異的圖像來(lái)講解，并以灰度平均值和標準差在圖像局部增強中應用為實(shí)例來(lái)說(shuō)明，就能使學(xué)生較快把握上述兩個(gè)概念的含義，并學(xué)會(huì )如何將知識學(xué)以致用。另一方面，由于該課程與一些基礎課程聯(lián)系緊密，因此，在教學(xué)的過(guò)程中，應積極引導學(xué)生回憶或者運用相關(guān)課程中已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識來(lái)掌握新知識，提高學(xué)生對知識的綜合運用能力。比如，將圖像增強中的微分算子與高等數學(xué)課程的微分運算的性質(zhì)聯(lián)系，將圖像處理中的模板卷積與信號與系統課程中的一維信號卷積相聯(lián)系等。聯(lián)系相關(guān)課程有助于學(xué)生將新舊知識聯(lián)系在一起，形成系統化的知識體系，也能培養學(xué)生解決問(wèn)題的綜合能力，加深對知識的全面理解。在教學(xué)過(guò)程中，教師要多舉實(shí)例并充分利用教學(xué)軟件輔助教學(xué)，從而將抽象概念形象化、具體化。同時(shí)，教師也要不斷豐富自己各學(xué)科的知識，才能準確地引導學(xué)生建立相互聯(lián)系的知識體系。

　　1．3注重醫工結合的教學(xué)

　　醫學(xué)院校生物醫學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生最大優(yōu)勢是具有一定的醫學(xué)基礎，因此在講授該課程時(shí)，要結合相應的“醫學(xué)”背景來(lái)講解新知識，注重體現培養工程與醫學(xué)交叉結合型人才的特色［4］。譬如，在講解圖像分割綜合應用時(shí)，就以具有新疆地方特色的病之一———肝包蟲(chóng)病的CT圖像為例來(lái)進(jìn)行分析，引導學(xué)生將解剖學(xué)等相關(guān)的醫學(xué)知識應用到圖像分割中。通過(guò)教師的引導和學(xué)生的思考，有些學(xué)生提出將肝包蟲(chóng)病灶區的形狀、邊緣厚度，鈣化邊緣區的灰度差等特征作為分割病灶區的依據，并取得較好的效果。通過(guò)醫工結合的教學(xué)方式，不但能激發(fā)學(xué)生學(xué)習的興趣，而且也能開(kāi)拓他們的思路，培養其綜合應用的能力。醫工結合教學(xué)要求教師要豐富自己醫學(xué)方面的知識，自覺(jué)地將醫學(xué)和工程學(xué)結合。教師和學(xué)生要多與附屬醫院的醫師進(jìn)行交流，并邀請醫師作相關(guān)知識講座，從而提高教師和學(xué)生利用工程知識和醫學(xué)知識解決醫學(xué)問(wèn)題的能力。

　　1．4注重雙語(yǔ)教學(xué)和網(wǎng)絡(luò )教學(xué)

　　由于醫學(xué)圖像學(xué)中的新技術(shù)、新成果大多是從國外引進(jìn)的，因而加大授課中英語(yǔ)的比重，既可以幫助學(xué)生準確地理解術(shù)語(yǔ)的含義，又可以促進(jìn)其專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)水平的提高，更利于他們吸收國外的成果［5］。首先，教學(xué)中要發(fā)揮多媒體課件在雙語(yǔ)教學(xué)中的作用，采用英文課件，讓學(xué)生了解更多的該領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ);其次，教師要提供給學(xué)生更多的英文文獻資料，拓寬學(xué)生的專(zhuān)業(yè)視野，讓學(xué)生了解到最新的學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)。目前，有多所院校在講授該課程時(shí)都采用雙語(yǔ)教學(xué)［6］。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐發(fā)現，雙語(yǔ)教學(xué)不僅能提高學(xué)生學(xué)習能力和研究能力，而且也為教師提供了一個(gè)提高自身英語(yǔ)綜合運用能力的訓練機會(huì )。在信息化高速發(fā)展的時(shí)代，網(wǎng)絡(luò )教學(xué)也將成為未來(lái)學(xué)習的主要方式。網(wǎng)絡(luò )教學(xué)具有學(xué)習內容廣泛、教學(xué)效率高、辦學(xué)成本低的特點(diǎn)。不僅適于大面積集中學(xué)習，更適應分散的個(gè)體學(xué)習，是培養學(xué)生終身學(xué)習能力的有效途徑。北京工業(yè)大學(xué)在生物醫學(xué)工程研究服務(wù)器上率先建立了生物醫學(xué)信號處理教學(xué)網(wǎng)站，收到了良好的教學(xué)效果［7］。新疆醫科大學(xué)醫學(xué)工程技術(shù)學(xué)院也在積極準備建立教學(xué)網(wǎng)站，實(shí)施遠程輔助教學(xué)，提高教學(xué)效率。

　　2醫學(xué)圖像處理課程的實(shí)踐教學(xué)設計

　　醫學(xué)圖像處理課程是一門(mén)理論與實(shí)踐、原理與應用緊密結合的課程，因而實(shí)踐教學(xué)在整個(gè)課程的教學(xué)中處于重要的位置。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節包括實(shí)驗教學(xué)和科研實(shí)習兩個(gè)方面，此過(guò)程加強了對學(xué)生基本知識、基本理論和基本技能的訓練，培養學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的實(shí)踐能力。在實(shí)驗教學(xué)中，設計了驗證型實(shí)驗、綜合型實(shí)驗和設計型實(shí)驗三大類(lèi)型的實(shí)驗，主要以Matlab編程語(yǔ)言為實(shí)驗教學(xué)平臺，采用以學(xué)生為主體，教師輔以指導的實(shí)驗教學(xué)方式，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性。驗證型實(shí)驗是為理論教學(xué)服務(wù)的，該類(lèi)型實(shí)驗目的是為了加深學(xué)生對理論教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)的理解。驗證型實(shí)驗的一個(gè)案例是“醫學(xué)圖像直方圖的繪制及直方圖均衡化計算”，在此實(shí)驗中，雖然學(xué)生可以調用Matlab軟件中現有的圖像處理程序來(lái)完成實(shí)驗，但教師要求學(xué)生自己編程實(shí)現算法，然后與程序庫中的程序進(jìn)行比較，通過(guò)實(shí)驗讓學(xué)生能更好地掌握理論知識，鍛煉學(xué)生的編程能力。綜合型實(shí)驗是由驗證理論內容逐步過(guò)渡到以理論為工具，解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程。通過(guò)此類(lèi)實(shí)驗對學(xué)生的實(shí)驗技能和實(shí)驗方法進(jìn)行綜合訓練。綜合型實(shí)驗的一個(gè)案例是“增強人體骨骼核掃描圖像的細節”，此實(shí)驗需要學(xué)生基于醫學(xué)圖像的特點(diǎn)綜合運用多種算法來(lái)達到圖像增強的目的。設計型實(shí)驗是指給定實(shí)驗目的、要求和實(shí)驗條件，由學(xué)生自行設計實(shí)驗方案并加以實(shí)現的實(shí)驗類(lèi)型［8］。綜合型實(shí)驗的一個(gè)案例是“肝臟CT圖像的自動(dòng)分割”，此實(shí)驗需要學(xué)生查閱資料，運用已有的工程和醫學(xué)上的知識去發(fā)現問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。此實(shí)驗可培養學(xué)生獨立解決問(wèn)題的能力和創(chuàng )新能力。在科研實(shí)習方面，為了培養學(xué)生的科研實(shí)踐能力，教師積極引導學(xué)生參加相關(guān)科研實(shí)踐，鼓勵學(xué)生參加教師的科研課題，鼓勵學(xué)生發(fā)表論文。在我們的有關(guān)“醫學(xué)圖像檢索系統的開(kāi)發(fā)”的自治區課題中，已有兩位學(xué)生參與了該課題。參與的兩位學(xué)生均表示，通過(guò)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(xué)圖像處理知識是怎樣用于科研的。另外，由于醫學(xué)院校的附屬醫院擁有門(mén)類(lèi)齊全的現代化醫療儀器設備，因此鼓勵學(xué)生利用假期在醫院實(shí)習，特別是在醫院的影像科實(shí)習，了解各種儀器的處理功能，從而有助于學(xué)生將理論知識與實(shí)際問(wèn)題結合，提高學(xué)生實(shí)際工作的能力。

　　3醫學(xué)圖像處理課程的考核方式

　　為了使得學(xué)生更加重視醫學(xué)圖像處理課程的實(shí)踐操作，為了使學(xué)生能將理論和實(shí)踐相結合，采取實(shí)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(xué)生對知識的掌握程度以及實(shí)際的應用能力。學(xué)生也對此考核方式給予了肯定。

　　4結束語(yǔ)

　　醫學(xué)圖像處理是理論性和實(shí)踐性結合緊密的課程，也是生物醫學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的主干課程，本文結合教學(xué)實(shí)踐，對該課程的理論、實(shí)踐教學(xué)方法進(jìn)行了教學(xué)探討。通過(guò)實(shí)踐，學(xué)生對知識學(xué)習、理解和運用的能力得到提高，教學(xué)效果良好。由于醫學(xué)圖像處理技術(shù)發(fā)展迅速，分析方法不斷更新，技術(shù)應用范圍日益擴展，從而教學(xué)方法和教學(xué)內容也要不斷地更新，因此對于該課程的教學(xué)改革和研究是我們的長(cháng)期任務(wù)，需要不斷地努力。

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