医学图像处理与分析课程教学改革的探索

汤敏

摘 要 医学图像处理与分析是生物医学工程专业的专业基础课之一。在简要介绍CDIO教学模式基础上，提出几点该课程教学改革的措施，包括融合多媒体教学和传统教学手段；引导学生整体把握知识点；调动学生的学习积极性；培养学生的实践动手能力；形成理工医结合的思维方式。教学实践证明，所提教改经验能全面培养学生的学习技能，激发学生的学习兴趣，很好地增强教学效果。

关键词 图像处理；图像分析；教学改革；教学模式；CDIO

中图分类号：G642.0 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2013）03-0106-02

Teaching Reform of Medical Images Processing and Analysis//Tang Min

Abstract Medical images processing and analysis is one of the major foundational courses for biomedical engineering. According to the teaching model of CDIO， several teaching reform measures of medical images processing and analysis are carried out， including combining multimedia approach with traditional teaching method； guiding students to understand knowledge points unitarily； prompting students enthusiasm； training practical abilities of students； and fostering thinking mode merged with science， engineering and medicine. The authors rich practical experiences demonstrate that these teaching reform measures can foster the students abilities， inspire their interests and therefore improve the teaching effect greatly.

Key words image processing； image analysis； teaching reform； teaching model； CDIO

医学图像处理与分析是研究图像处理的基本理论及其在生物医学工程中的应用的一门学科，是生物医学工程专业的专业必修课。该课程的任务是：系统介绍图像处理与分析的基本理论和基本方法，侧重使学生掌握其在生物科学领域的实际应用，目的是使学生系统掌握数字图像处理的基础概念、基本原理和实现方法，学习图像分析的基本理论、典型方法和实用技术，为在生物医学工程领域从事研究与开发打下扎实基础。

医学图像处理与分析课程理论抽象，涉及医学、计算机、数学、物理、信号处理等多个领域的知识，学科之间高度交叉、渗透，学生很难理解其中的相关知识和技术，因此课程起点高，教学难度大[1-2]。笔者在教学方法上也与时俱进，摒弃传统教学方法的弊端，引入新的教学模式和教学方法，实现培养高质量人才的目标。

本文提出笔者基于CDIO教学模式的医学图像处理与分析课程教学改革方面的一些经验。总体说来，该课程教学改革的主要思路是：以全新的教学理念为指导，以先进的教学手段和方法为桥梁，以学科交叉的眼光有机结合课程教学与课外教学、理论教学与实践教学、系统讲授与学生自学等多种方式，实现教学内容的完整性、前沿性、理论性与实践性，使学生掌握本门课程的理论框架与思维方法，掌握生物图像处理与分析的相关技能，能够采取合适的处理方法实现特定的医学图像处理目的。

1 CDIO教学模式

CDIO教学模式是近年来国外工程教育改革的最新成果，其中C代表构思（Conceive），D代表设计（Design），I代表实现（Implement），O代表运作（Operate）。CDIO模式是以产品研发到产品运行的生命周期为载体，强调让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式来学习工程，并以综合培养的方式使学生在多方面达到工程师的预定目标。实践证明，CDIO教学模式比传统教学模式适应面更宽，更有助于提高教学质量，尤为重要的是CDIO模式中的新评测标准，为工程教育的系统化发展奠定了基础[3]。

2 医学图像处理与分析教改措施

2.1 融合多媒体教学和传统教学手段

目前高校授课中普遍存在两种极端：

一种是只板书授课，形式单调，内容枯燥，课堂时间无法有效利用，知识容量小；

另一种则完全采用多媒体授课，课堂教学变成单纯地播放幻灯片，缺乏学生参与互动的空间和可能。

笔者强调打造“多媒体+板书”的高质量精品课堂：

一方面，优秀的教学课件能提升和精炼教材内容，通过利用图像、声音和动画等多媒体技术将教材中相关概念、算法、原理及应用转化成形象逼真的影像展示给学生，介绍和比较不同的图像处理方法应用于医学图像的不同效果，为学生提供生动的感性认识；

另一方面，将板书穿插于多媒体教学中，对图像处理算法的关键步骤进行推导和演算，同时展示教学进度、层次和重点，有利于学生对重要知识点的系统把握，有效避免知识讲授过程中的“碎片化”现象。

2.2 引导学生整体把握知识点

在教学过程中，引导学生从整体上把握学习的总体要求，理清教学知识点、学习难点以及学习技巧，对于落实课程的知识点非常关键。每一章教学伊始，首先提出本章主线，即要解决什么问题，以什么样的方法和步骤来解决问题，所介绍方法对于解决问题的优点何在。当教学内容章节较多，分成多次讲授时，这个主线将会反复强调，从而不断加强学生对有关内容学习目的性的认识，开展针对性的学习。

2.3 调动学生的学习积极性

德国教育学家第斯多惠认为：“教育的艺术不在于教授的本领，而在于激励、唤醒和鼓舞。”[4]心理学研究也表明，学习动机与学习效果之间的关系十分密切，不同性质的学习动机对于学习效果有不同的影响。学生的学习动机直接制约他们的学习积极性，影响学习效果。笔者在课堂教学中经常采用问题学习法（problem based learning，PBL），以提高学生的学习积极性，促进学生参与教学。学生通过图书馆以及网络等资源，查阅资料，系统分析，形成读书报告，再到课堂上讨论和交流，教师则主要起到布置任务和经典总结的作用[2，5]。这种启发式、互动式、讨论式、研究性等教学方法，能够充分调动学生的积极性和学习兴趣，培养学生的创新思维和研究能力。另外，还可以通过课程网站、在线聊天等现代交流手段，将课堂教学和课后辅导有机结合，建立多渠道的教学互动模式，使学生得到及时的指导，增强学生学习兴趣。

2.4 培养学生的实践动手能力

本课程是一门以实践为基础的课程，必须十分注重学生实践能力的培养和开发，使学生熟悉医学图像处理课程基本理论的同时，掌握如何通过计算机实现这些算法，能够将所学知识和设计的算法应用于医学图像处理和分析，能够根据具体临床需要对算法进行设计、改进和优化，使处理后的图像符合临床要求。为此，本课程设置了相关的课程设计环节，两周时间内要求学生完成5～6个实验，检验算法效果，最终形成实验报告。

2.5 形成理工医结合的思维方式

现代生物科学已经呈现高度综合和高度分化的发展趋势，作为生物医学工程领域的本科生，需要具备丰富扎实的理工科知识和一定基础的医学专业知识，才能在今后的工作中有所发展和创新。南通大学的生物医学工程本科专业设置于电子信息学院，隶属工科范畴，而学生的医学知识背景相对较弱。因此，本课程讲授时要注重与医学成像技术、医学电子学等课程的衔接和交叉，不仅在讲授某一种图像处理方法时突出重点、分化难点，更要将医学实例的处理融合于各章节，体现出理、工、医三者结合，对从方法论和认识论的较高层次上形成新的研究思维起到指导作用[2]。

3 结论

本文结合笔者多年来的教学经验，在简要介绍CDIO教学模式的基础上，针对医学图像处理与分析理论教学方面提出一些改革措施。实践表明，医学图像处理与分析课程教学应紧密结合医学实践，注重图像处理方法与具体医学应用的有机结合和交叉，激发学生的学习热情和创新思维能力。笔者今后还将围绕实践教学环节的改革开展一些有益的探索。

参考文献

[1]韩贵来.医学图像处理课程教学方法探讨[J].时代教育：教育教学版，2011（4）：14.

[2]汤乐民，丁斐.医学研究生“生物图像处理与分析”课堂教学方法初探[J].南通大学学报：教育科学版，2008，4（4）：

79-81.

[3]中国CDIO网站[EB/OL].http：//www.chinacdio.cn.

[4]陈瑛，龚著琳，苏懿，等.以能力培养为导向的“医学图像处理与分析”研究生课程教学改革初探[J].中国高等医学教育，2010（6）：79-80.

[5]李晓伟，肖二钢，王益民，等.PBL教学模式在医学计算机教学中的应用[J].中国教育技术装备，2012（6）：63-64.