现代医学成像技术课程教学的改革和实践

【摘要】 现代医学成像技术是生物医学工程专业的一门重要基础课，具有高新科技知识含量丰富和医、理、工三结合的特点。文中分析了当前高等教育形势及当今社会对于生物医学专业应用型本科生培养的新要求，指出了目前一般理工类本科院校医学成像技术课程教学过程中存在的问题。结合本院10多年来在该门课程建设与教学改革的实践，探讨了课堂教学及实践教学应作出的相应改革，并提出了今后课程建设和深化改革的一点设想和建议，力求使学生的实践能力和创新能力得到培养和提升。

【关键词】 医学成像技术； 交叉学科； 教学改革

现代医学成像技术是医理工结合、多学科交叉、实践性较强的一门课程，由于现代医学成像设备在临床诊断与治疗中扮演着越来越重要的角色，产生了对于医学影像专业人才的大量需求。为了满足这种需求，国内一些理工科高校相继开设了生物医学工程专业，着手培养影像相关的专业技术人才[1]。作为生物医学工程业的核心课程，医学成像技术这门课的教学质量和教学效果直接影响着学生们的实际操作能力，乃至社会竞争力，对于该专业本科生的培养具有重要的现实意义[2-5]。本文结合我校生物医学工程专业十多年的教学实践，以培养创新型应用人才为目标，围绕专业特色，根据学生的实际学习状况和社会需求，在实践教学环节和课外综合创新实践活动的开展等方面对生物医学工程专业的应用型创新人才培养体系进行探索和研究。

1 新形势对生物医学工程专业本科生的要求

自20世纪医学成像理论获得突破以来，各种医学成像系统不断涌现，并逐步成为广大临床医生诊断的主要依据，一些知名企业像西门子、飞利浦、GE、日立等都成立了专门的医学成像设备研发机构，加之医疗机构专业化的需要，使得医学影像专业人才仍供不应求。但是，这些单位需要的大都是应用型人才，不仅要掌握该专业的基本理论知识，更重要的是具备实际的动手操作能力，尤其是硬件开发、实际编程能力。这就要求必须注重提高学生的实践能力和创新能力，使学生不仅具备从事本学科研究与技术开发的实际动手能力和解决实际问题能力，而且具备从事跨学科研究的基本能力和潜质，为今后更好地改进和发展新的医学成像设备奠定基础[6]。

2 当前课程教学中的问题分析

医学成像技术是生物医学工程专业的一门核心课程，也是一门能直接应用于工程实践的技术课程。因此，在课程教学过程中应注意知识的理论讲解与学生的实际动手有机结合，使学生不仅牢固掌握基本的理论知识，而且具备扎实的动手能力。然而，在当前的教学过程中还存在以下主要问题。

2.1 该课程的教学偏重理论讲解，忽略实验教学 如针对各类成像技术大都是理论的讲解，现有的课程体系缺少实践教学部分，学生很难进行相关成像技术基本的实验操作，使得学生所学知识大都是纸上谈兵。此外对于学生硬件构造分析、编程能力的培养不够，针对某一成像设备的操作以及具体问题的编程训练较少，学生缺乏实际动手的训练。

2.2 教学内容理论性较强，内容较多，课时量相对较少 因而对于某些成像技术和一些基本算法实现的过程讲解不深入，甚至一略而过，致使学生学完该课程后对于医学成像技术这门课的认识和理解仍然停留在比较肤浅的阶段，很难有效地实现既定的培养目标。

2.3 教学方法不够丰富 目前课堂多采用现代的多媒体教学，但是又过分依赖于多媒体，而单纯的多媒体教学又会使学生产生偷懒情绪，一晃而过的幻灯片并不会给学生留下深刻的印象，这很大程度上影响了学生学习的兴趣和教学的效果。

2.4 现有的考核体系不够完善 医学成像技术具有医理工三结合的特点，融合了当今诸多高新技术，不仅注重基本成像原理的基础理论知识，更注重对仪器设备的实际动手操作。同时，新技术的发展不断为成像技术注入新的活力，单纯的卷面考试成绩已不能全面反映学生对该门课程认识和掌握情况。因此，现有的考核体系有待改进。

3 具体教学改革的内容

为了提高学生的个人能力和职业竞争力，实现创新型人才的培养目标，笔者的教研团队在借鉴兄弟院系先进经验，同时在其他高校大量调研的基础上，对医学成像技术的教学内容和教学体系进行了一系列的教学改革与创新。

3.1 教学内容的改革 首先，调整适合该专业创新型人才培养目标的教材。现行的医学成像技术教材很多，但是大部分都是针对医学院影像专业的学生，教材内容理论性较强，而工程实践性内容很少，因而找到侧重于工科实践类的教材是本项目研究的首要任务。通过大量调研，再结合本院实际情况，笔者选择了清华大学出版社的《医学成像系统》作为主要教材，以人民卫生出版社的《医学影像成像理论》和重庆大学出版的《医学成像技术》为辅助教材。同时，辅以参考资料和自编讲义，尽可能的拓宽学生的知识面和学科视野。

其次，借助现代教育技术，结合多媒体手段来丰富课堂教学的内容，帮助学生理解课程中涉及的复杂公式和数学模型。同时采用动画、图片、视频等丰富的多媒体教学手段重新制作了医学成像课程的多媒体教学课件，新课件不仅保证对医学成像技术的基本概念、基本原理的讲述，还对一些医学成像设备的构造等有一个大致的了解以及成像技术中的基本算法以及算法实现步骤有着详实、细致地讲解。

此外，笔者还通过介绍学科发展的新动向和新成果，实行教学、科研相结合，让学生参与到老师的相关科研项目中，通过项目实践不断充实和更新教学内容，也实现了教学相长。

3.2 实践教学的改革与创新 为了使实验教学和课堂理论教学相互呼应，体现教学的“实践性”特点。首先，增加学生上机编程类课程设计，并设计了一些新的实验项目，提高学生的编程能力。在个别新的实验项目中，给出一些示范性程序，并且对这些程序作深入、细致的讲解，使学生能够在比较的过程中真正领悟到自己的不足，不再眼高手低，达到迅速提高学生编程能力的目的。

其次，创设“真实情境”，在生产车间现场让学生亲身体验B型超声的实际操作和生产装配，为学生日后踏上工作岗位或者进一步深造奠定良好的基础[7-8]。此外，笔者还在教学过程中设置了一些临床操作实验，使学生能够对医疗设备进行一些基本的实践操作。限于经济及其他制约因素，笔者从小型的医学成像设备入手，精心设计和安排临床操作实验。目前先后购买两台B超诊断仪，以该设备为基础，有针对性地设计、改进了一些和超声成像、超声检测及治疗相关的实践课程，并给出了设备示范操作步骤，制定了实验环节和安排计划等等，同时，在实习基地-徐州创新医学仪器公司让学生亲历B超诊断仪的研发、生产全过程。这样能够通过学生亲自动手操作设备、实地观察设备所成图像、亲身经历生产装配过程加深对所学知识的理解。

此外，针对大型医学成像设备价格昂贵的问题，让学生参与开发了“CT扫描工作站仿真教学系统”[9-10]。不但解决了难以开展大型成像设备实验课程的问题，还大大提高了学生学习这门课的热情，初步形成了“产学研”结合的教学体系模式。据笔者所知国内各大理工类学校生物医学工程专业都还未有这样的先例。这种具有浓厚的工科背景和特色的实践课程环节，契合了当前对于生物医学工程专业应用型人才的培养目标和要求。

3.3 教学手段与教学方法的改进 采用多媒体和板书教学相结合，多媒体教学使过去枯燥的纯粹手写教学内容变得更加直观、生动、形象，而一味地使用多媒体教学。这种一晃而过的幻灯片并难以给学生留下深刻的印象，有种“吃快餐”的感觉，很难激发学生深入探究的兴趣。因此在课堂教学中结合黑板书写以加深记忆，并鼓励学生适当做笔记。

其次，将过去单纯的教师讲、学生听的“填鸭式”教学方式，转变为以学生为主，教师引导的启发式、讨论式、体验式教学[11-12]。这样既可以充分调动学生学习的积极性，活跃气氛，又能培养学生自己学习、自己思考、自己发现的能力。

同时，笔者充分利用和整合网络资源，以信息技术为手段，以优化课堂教学提高课堂教学的效率为目标，开发了一个针对医学成像技术的网络学习平台。在该平台上开设了包括教学大纲、课程讲义、参考资料下载、答疑讨论、试题试卷库、在线测试等教学内容，教师与学生之间、学生与学生之间能通过此平台开展教与学的互动交流，培养了学生自主学习、创新学习、学会质疑、共同探讨以及终身学习的能力，大大调动了学生学习的积极性和主动性。

3.4 考核体系的改变 当前对学生的考核仍普遍是“一纸定乾坤”的考试模式，为了全面客观评价学生成绩，笔者在总评成绩中加重平时实践环节的比重；如让学生参与学习、了解医学成像技术各领域发展的综述报告、各种观摩、实验设计等，并体现在期末的考试总评成绩中。考试的形式也“不拘一格”，当前该课程的考试方式上采取的是半开卷的形式[13-14]。这种新的方式既大大提高学生的学习热情和积极性，又使学生真正通过考试及时发现和补救学习上的漏缺，达到了客观、合理、有效评价学生学习效果的目的。

3.5 注重产学研的有机结合 秉承“以教学带动科研，以科研促进教学”的教育理念，积极与省内外知名医疗器械公司、医院、生产厂家建立联系，加强生产实习基地建设，强化产学研结合，为学生提供良好的实践及就业机会[15]。目前已初步与华南医电有限公司达成合作意向建立科大-华南医电虚拟仪器联合教学实验室，并先后与徐州创新医学仪器公司、驼人集团、曙光医疗集团、莲花医疗等建立生产实习基地、产学研合作基地；极大地提高了学生参与课外实践的积极性。同时，积极组织引导学生从大一开始就参与到教师的课题研究当中，同时鼓励学生发表学术论文。结果表明，这种新的教学方式学生乐于接受，教学效果令人满意，学生的综合专业技能得到了极大提升。

4 今后课程建设和深化改革的一点设想与建议

医学成像技术课程进行的以实践应用为目的教学改革，经过多年实践取得了较好效果。不足之处在于，学科建设中仍存在一些问题，比如如何在工科院校有效开展医学课程教学，缺乏适合的专业教材等等。为了更好地推进医学成像技术课程建设，应着重搞好如下几个关键点：（1）加强医科教学，适当增加医学成像技术课程的学时；（2）增加师资数量与提高教师参与教学改革的积极性；（3）修订或改编教材，编写教学参考资料和学习指导；（4）继续研究与应用多媒体教学，增加音像视听教材，与国外医学成像技术课程体系接轨；（5）逐步建立标准化试题库以及偏重实践能力考核办法，提高考核质量；（6）与临床影像科室及生产企业协调与合作，完善实（见）习教学内容。

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（收稿日期：2014-04-15） （本文编辑：蔡元元）