侯晨陽，劉二林

（濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院，濟(jì)寧 272068）

0 引言

大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是當(dāng)今大學(xué)教育的首要目標(biāo)。在本科生教學(xué)中，綜合能力的培養(yǎng)及其重要，但如何最大限度地挖掘其創(chuàng)新潛能，是當(dāng)今大學(xué)生教育面臨的最大挑戰(zhàn)。為此，如何在《醫(yī)學(xué)圖像處理》課程教學(xué)改革中挖掘并培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力成為教學(xué)效果的重要體現(xiàn)?！夺t(yī)學(xué)圖像處理》是一門理、工、醫(yī)等多學(xué)科高度交叉的課程[2]，是生物醫(yī)學(xué)工程（醫(yī)療器械方向）專業(yè)必修課。此課程較為抽象，相對難度較大，綜合性強(qiáng)。該課程的學(xué)習(xí)要求具有一定的醫(yī)學(xué)知識背景、計算機(jī)算法、程序設(shè)計能力，數(shù)字信號處理理論等多個學(xué)科領(lǐng)域的專業(yè)綜合知識為基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握醫(yī)學(xué)圖像成像原理、方法及未來的發(fā)展趨勢，提高對醫(yī)學(xué)圖像的認(rèn)知能力，為后繼的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計及將來的工作奠定基礎(chǔ)。如何在此課程教學(xué)改革過程中培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力是我們亟待解決的問題之一。

1 教學(xué)模式改革

《醫(yī)學(xué)圖像處理》授課對象參差不齊，傳統(tǒng)的教學(xué)模式無法滿足教學(xué)要求。為突出以學(xué)生為主的，以培育專業(yè)技能、提高創(chuàng)新能力的教育理念，我們對教學(xué)模式進(jìn)行了改革，并收到了較好的效果。

1.1 教學(xué)內(nèi)容的選擇

根據(jù)教學(xué)大綱，精選教學(xué)內(nèi)容。注重知識模塊的整體性、知識的連貫性。改變傳統(tǒng)模式的所有內(nèi)容逐一講解，造成課時緊張，知識點(diǎn)連貫性欠佳，學(xué)生效率欠佳。

1.2 理論教學(xué)改革

（1）圖示法

理論性較強(qiáng)的牽扯知識面較廣的內(nèi)容，選擇圖示法可以使所講內(nèi)容形象化，并可將所學(xué)知識系統(tǒng)化，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，課堂教學(xué)效果較好。如：在授課過程中以一張腦腫瘤的MRI圖像為例貫穿整個過程，使處理過程涉及圖像處理的重要知識點(diǎn)（見圖1）。通過這種方式的選擇，使學(xué)生學(xué)習(xí)更有針對性，學(xué)習(xí)中主動性得到提高，能力得到培養(yǎng)。

（2）MOOC+CDIO+翻轉(zhuǎn)課堂+引入圖像處理平臺

充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，在現(xiàn)有計算機(jī)條件的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建了MOOC+CDIO+翻轉(zhuǎn)課堂+引入圖像處理平臺。MOOC課程的特點(diǎn)可以緩解師資短缺問題，且MOOC課程時間短，可以有效提高學(xué)生的關(guān)注度。同時，校園內(nèi)免費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋為MOOC的學(xué)習(xí)提供條件，且更易于學(xué)生接受。在此基礎(chǔ)上引入基于MATLAB的醫(yī)學(xué)圖像處理平臺，此平臺交互性強(qiáng)，可以向醫(yī)學(xué)類學(xué)生直觀展示圖像處理后的效果，而不必關(guān)注算法的實(shí)現(xiàn)；亦可以考查生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的編程能力,實(shí)現(xiàn)一個平臺多種用途（見圖2）。

圖1 腦腫瘤MRI圖像

圖2 基于MATLAB的醫(yī)學(xué)圖像實(shí)驗(yàn)平臺

翻轉(zhuǎn)課堂的引入可以更有效地發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。改變傳統(tǒng)的教師講，學(xué)生聽的模式。學(xué)生角色的轉(zhuǎn)變，促進(jìn)其創(chuàng)新性思維的發(fā)展。學(xué)生每講一個新的知識必然需要有較多基礎(chǔ)知識做鋪墊，促進(jìn)了學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)。學(xué)生以教師的角色講解問題，更是自信心培養(yǎng)的良好方法。

1.2 實(shí)驗(yàn)課程改革

（1）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇應(yīng)能體現(xiàn)醫(yī)學(xué)背景且具有一定的應(yīng)用性和趣味性，利用計算機(jī)學(xué)生的“先天技術(shù)優(yōu)勢”進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，掌握學(xué)生瀏覽課程網(wǎng)站時的“痕跡”，了解到同學(xué)對學(xué)校的虹膜身份識別比較感興趣。我們就選此為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,以此項(xiàng)目貫穿圖像處理的知識點(diǎn),使學(xué)生了解項(xiàng)目開發(fā)的步驟和方法。

我國攀西地區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的釩鈦磁鐵礦，其中的鈦主要與鐵密切共生而以鈦鐵礦的形式存在，經(jīng)選礦后，釩鈦磁鐵礦中約50%的鈦隨鐵精礦進(jìn)入高爐煉鐵后，鈦基本上進(jìn)入高爐渣中形成含鈦高爐渣[1]。含鈦高爐渣是一種熔化溫度較高的堿性渣，與普通的高爐渣基本上都是酸性的玻璃相不同，它是一種極為復(fù)雜且特殊的體系，主要的組分為鈦、鈣、鎂、硅、鋁，其次為鐵、釩、錳、磷和硫等。

（2）實(shí)驗(yàn)MOOC

在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施過程中我們創(chuàng)新地推出實(shí)驗(yàn)課程的MOOC.學(xué)生可以通過MOOC課下掌握項(xiàng)目所需的知識儲備及相關(guān)要求，實(shí)驗(yàn)時把精力放在具體的圖像效果和算法實(shí)現(xiàn)上。

（3）分組合作，因地制宜、協(xié)同創(chuàng)新

采取小組合作制。每組4-6人，根據(jù)虹膜身份識別劃分為虹膜獲取組、對比度增強(qiáng)組、虹膜區(qū)域提取組、虹膜定位組、識別組，每組4-6人。每組分工合作，通過項(xiàng)目分析，步驟實(shí)施、算法實(shí)現(xiàn)，效果呈現(xiàn)，成果匯報（答辯）完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。每組輪流完成所有的項(xiàng)目。通過小組教學(xué)，提高了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。

2 多元化開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力

2.1 教學(xué)資源的特色化、立體化

充分利用醫(yī)學(xué)院校豐富的影像資料，學(xué)生可以及時參觀教學(xué)醫(yī)院影像科室，對所學(xué)理論知識及時得到感性、直觀的認(rèn)識，加深對圖像處理的理解。將醫(yī)學(xué)圖像處理方法與醫(yī)院臨床影像需求相結(jié)合，形成極具特色的教學(xué)內(nèi)容。并通過教材、教案、題庫、視頻庫的創(chuàng)建健全"課程數(shù)據(jù)庫”。

2.2 增設(shè)開放型實(shí)驗(yàn)，為創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供條件

依托實(shí)驗(yàn)中心的便利條件，增設(shè)了部分圖像分割、配準(zhǔn)、指紋識別等開放型實(shí)驗(yàn)，學(xué)有余力且有興趣的學(xué)生可通過學(xué)校醫(yī)學(xué)信息實(shí)驗(yàn)中心預(yù)約平臺進(jìn)行預(yù)約，與此同時，自主學(xué)習(xí)能力得到有效提高。據(jù)統(tǒng)計，2014-2016學(xué)年累計完成196人次的開放型試驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生的實(shí)踐操作能力得到提高。

2.3 舉辦學(xué)術(shù)沙龍，拓展學(xué)生視野，培育創(chuàng)新思維

互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、移動互聯(lián)網(wǎng)與健康醫(yī)護(hù)大數(shù)據(jù)、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、醫(yī)學(xué)圖像處理最新技術(shù)應(yīng)用等學(xué)術(shù)講座和相關(guān)競賽的開展，拓展學(xué)生視野，使其了解最新、最前沿的技術(shù)動向。這些活動的開展調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，將所學(xué)理論知識創(chuàng)新性的得到提升。

圖3 醫(yī)學(xué)圖像處理預(yù)約平臺

3 考核方式改革

結(jié)果考核向過程考核轉(zhuǎn)變、知識考核向能力考核轉(zhuǎn)變、單一考核方式向多元考核方式轉(zhuǎn)變。通過基于網(wǎng)絡(luò)平臺的單元作業(yè)+單元測試+期末考試+實(shí)驗(yàn)成績+個人測定方式綜合考核學(xué)生的能力。在實(shí)施的過程中通過師生調(diào)查表監(jiān)控教學(xué)改革的效果。

實(shí)驗(yàn)成績采用全新的答辯式評定方法。評委由兩位任課教師和三位學(xué)生組成。每組成員需將自己的工作匯報，并回答評委提出的相關(guān)問題。得分包括個人得分及小組得分。這種全新的考核方式，提高了學(xué)生的自主創(chuàng)新能力及團(tuán)隊(duì)合作意識。

4 結(jié)語

《醫(yī)學(xué)圖像處理》課程的教學(xué)改革教學(xué)效果較好，學(xué)生的滿意度、考核成績提高，自主創(chuàng)新能力得到提升。

學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)需要一個長期的過程，需要教師團(tuán)隊(duì)睿智的改革及大膽的嘗試。需要學(xué)生的思維從發(fā)散到綜合，再從綜合到發(fā)散的多次循環(huán)，每次思維的散發(fā)，都是創(chuàng)新新思維綻放的機(jī)會。此過程需要老師正確的引導(dǎo)及學(xué)生自主的嘗試。尤其是計算機(jī)專業(yè)教師應(yīng)該以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立探索、獨(dú)立創(chuàng)造為己任，為培養(yǎng)更適合當(dāng)今醫(yī)學(xué)科技發(fā)展的高素質(zhì)綜合人才而努力。

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