项目驱动结合微课的医学图像处理教学方法改革.docx

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项目驱动结合微课的医学图像处理教学方法改革随着各种各样的医学影像设备的广泛使用，医院每天都产生大量医学影像。樊代明院士曾经半开玩笑地说过，他曾经带了一个医疗团队下乡，结果没有了影像设备，所带医生就不会看病了。医学图像处理就是一门以数字图像处理为基础，讲述如何运用计算机技术对医学影像进行处理的课程，在医院医学诊断与临床治疗中起着重要的作用。医学图像处理涉及医学、计算机、数学等多门学科，是高度交叉的一门学科，也是培养高素质复合型人才的一门重要学科，因此目前越来越多的医学院校开始开设医学图像处理这门课程[1]。但由于该课程理论性、实践性和应用性要求都很高，因此在实际实施过程中，还存在着许多不足，需要进行教学改革。1、医学图像处理教学现状目前医学图像处理课程教学过程中主要存在以下问题:其一，教学方法单一。多数教师还是采用传统讲授式的教学方法，忽视了学生实践能力及创新性思维的培养[2]。老师们在课堂上讲得口干舌燥，学生却听得昏昏欲睡;其二，医学图像处理课程教学过程过于偏重理论，而实践教学不足。由于许多医学图像处理算法实现起来费力耗时，因此在传统的医学图像处理教学中，老师们经常讲了一大堆理论，但真正分配给学生实践练习的课时则比较少[3]。实验课中实验内容单一，设置陈旧，很少涉及医学图像处理最新的研究热点和应用，各个实验之间相互独立，无法培养学生系统思考、解决问题的能力，更跟不上医学图像处理在人工智能等最新领域应用的快速发展，难以满足实际教学需求，因此很难有效地调动学生的学习积极性和主动性[4]。2、项目驱动教学法项目驱动教学法是通过设计开发一个完整的项目而进行的教学活动，由师生协作共同完成[5]。其特点是:根据教学进度，把整个项目过程分解为一个个具体的子任务，并设计出相应教学方案。按项目实施过程结合教学进度设计教学思路，让学生在学习理论知识的同时，获得相应实践技能，不仅培养了学生系统开发一个完整项目的能力和团队合作精神，而且提高了学生未来就业时的职场竞争优势[6]。我国许多高校和培训机构对于项目驱动教学法也进行了大量的尝试，取得了显著的教学效果。中科院计算所培训中心很早就以培养实用人才为目标，实施“工程项目教学法”。俞素平以《公路工程造价》课程为例开展了基于行动导向的“项目引领、任务驱动”教学模式改革[7]。杨帆等人以基因工程课程为例，构建以科研任务驱动教学的新模式[8]。传统教学中知识的传递是线性结构的，而项目驱动教学中的知识结构是层次性的，知识的难度随着项目的展开逐层加深，形成一种螺旋式上升的结构。项目驱动教学法根据课程知识点的分布，把整个项目过程细化为一系列具体的子任务，并将各知识点的基础理论知识和实践技能蕴含于各个子任务中[9]。学生在完成各个任务的同时，学习了各个知识点所对应的理论知识，并掌握了相应知识点的应用方法，获得解决其他任务或问题的知识技能。随着课程教学和项目的实施，学生的知识就一层层建构起来。相比于传统教学，项目驱动教学更能激发学生自主探究的欲望，锻炼学生协作交流的能力，培养学生团队意识，形成创新思维。同时，在解决一个个任务的过程中，随着问题一个个陆续被攻克，学生不断获得成就感，更有效地激发他们的求知欲望及学习的积极能动性，提高学习能力，逐步形成认知、情感活动的良性循环。项目驱动教学可以使学生真正做到“学中做，做中学”，提高学生的动手实践能力，启发学生的探索创新精神，学以致用。但是项目驱动教学的缺点是比较费时。在同样的课时下，学生动手做的课时多，就意味着老师讲授的课时就要缩短，课程的知识点可能就无法系统地、全面地传授给学生。3、微课在项目驱动教学中的应用微课的教学理念最早出现在由美国北爱荷华大学McGrew教授1993年提出的“60秒有机化学课程”[10]以及英国纳皮尔大学Kee提出的“一分钟演讲”中[11]。2008年美国圣胡安学院DavidPenrose正式提出Micro-lecture，既目前流行的微课概念。佛山市教育局胡铁生于2011年在国内首次提出了“微课”的概念[12]。微课主要以视频为载体，是针对一个模块或者一个专题的知识而设计的微型课程。微课的内容一般比较短小，微课教学时间一般为10～15分钟，内容精悍，形式简单，可以针对某个知识点和实际操作进行讲解，有着明确的教学目标。微课的特点是比较灵活，支持个性化学习、自主学习、碎片化学习及研究性学习，对学习场地和学习时间没有限制，学生可以根据实际情况随时随地有针对性地选择适合自己的微课[13]。微课的这些优点可以与项目驱动教学形成完美互补，因此，微课能够为项目驱动教学模式提供支持，有效弥补项目驱动教学课时不足的问题。4、项目驱动结合微课的医学图像处理教学方法设计项目驱动的教学首先要选择合适的项目。为了更好地与医学图像处理教学课程内容相吻合，结合自己的科研及指导大学生创新创业项目的经验，我校的医学图像处理教学改革是以肺结节的CT图像计算机辅助诊断系统为例进行讲解。该系统登记了软件著作权，并在2017年的泛珠三角大学生计算机作品赛上获得海南省一等奖和香港总决赛三等奖。根据实际情况，将肺结节的计算机辅助诊断系统项目分解成CT图像获取、图像降噪、肺实质分割、ROI分割、特征提取和分类识别几个模块。为了便于项目开发的实施，对医学图像处理课程教学内容知识进行了重构，以项目开发的形式将肺结节计算机辅助诊断系统中涉及的各主要知识点与医学图像处理教学内容一一对应起来。在理清医学图像处理课程知识点与项目的对应关系后，就可以根据知识点或项目进度的需要设计制作相应的微课[14,15]，并将制作的微课上传到蓝墨云班课上。微课的内容既有针对课程理论知识点的，也有针对项目实现的。项目的实践以小组的形式进行，6—7人一组。任课老师根据课程进度及项目实现的内容，提前将下次课所要学习的知识点告诉学生，学生在课前就可以通过微课学习这些理论知识及项目实现中所要注意的细节。有些学生可能课前没来得及看，或者有些学生看过但是在项目实现中还是理解的不太透，学生在课中还可以通过微课学习或巩固这些知识点，老师就可以腾出时间在课堂上积极跟踪学生的学习及项目实现情况，解答学生项目中遇到的问题，对学生普遍反映的问题进行课堂集中讲解。对于一些课堂上没有完成项目任务的小组，学生课后还可以继续完成项目内容，遇到不懂的知识点及项目实现细节问题，还可以通过观看微课及通过微信等方式跟老师进行沟通解决。部分小组实现的结果如下图所示。肺结节检测效果图5、结语在项目驱动结合微课的医学图像处理教学方法改革中，项目驱动教学改变了传统教学中知识的线性结构传递，可以使学生真正做到“学中做，做中学”;而微课可以充分发挥灵活性、自主化及碎片化学习的优点解决项目驱动教学学时不足的问题。实践表明，结合微课的教学改革模式可以充分发挥项目驱动教学及微课教学各自的优势。相比较传统讲授式教学模式，在实际教学实践中项目驱动结合微课的医学图像处理教学方法也取得较为明显的效果，更能提高学生的动手实践能力，启发学生的探索创新精神，也更能调动起学生学习的积极性和主动性。参考文献：[1]韩贵来,詹和庆,李晓玲.以问题为导向的医学图像处理教学方法改革[J].新教育时代,2017.7.[2]李新利,杨国田,刘禾.基于理论与实践并重的图像处理与分析课程建设[J].高教学刊,2019(5):101-102,105.[3]王云峰.基于C-CDIO模式的“数字图像处理”课程教学改革与探讨.现代信息科技,2019,3(8):99-100,103.[4]刘君.结合人工智能的数字图像处理教学改革探讨[J].科技创新导报,2018(16):229-230,232.[5]李滢潞,朱志强,张山,等.基于雨课堂和项目驱动的数字电子技术混合式教学模式的探究[J].中国现代教育装备,2020,339:79-83.[6]黄敏,王建亮,王井阳.基于项目驱动和翻转课堂相融合的教学模式在软件开发实训课程教学中的应用研究[J].教育教学论坛,2020.22:339-340.[7]俞素平.基于行动导向的“项目引领､任务驱动”教学模式的设计与实施[J].福建交通科技,2020(3):184-186.[8]杨帆,李宪臻.以科研项目为驱动的基因工程教学模式的初探[J].科技风,2020-6:73,93.[9]龙满开.项目驱动在初中信息技术教学中的应用研究[D].湖南师范大学硕士论文,2012.[12]胡铁生.“微课”:区域教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究,2011(10):61-65.[13]苏小兵,管珏琪,钱冬明,等.微课概念辨析及其教学应用研究[J].中国电化教育,2014(7):94-99.[14]张博,郝杰.项目驱动与微课混合教学模式用于软件工程实践的教学研究[J].卫生职业教育,2017(35):73-74.[15]唐晓曼,傅敏,王崇均,等.基于微课和任务驱动教学法的课程教改探究[J].广州化工,2017-2,45(4).韩贵来,李海霞.项目驱动结合微课的医学图像处理教学方法改革[J].科技风,2021(01):24-25.