陳菲 莫忠

摘要：醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)是我校醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，這門課程屬于交叉學(xué)科，涵蓋了多門學(xué)科的內(nèi)容，知識(shí)體系跨度大且抽象，學(xué)生普遍反映該課程入門難，理解晦澀難懂，學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性低，導(dǎo)致了該門課程的教學(xué)過程中出現(xiàn)了較多問題，教學(xué)效果不理想。從獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生學(xué)習(xí)情況和現(xiàn)有的師資力量出發(fā)，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)三個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，結(jié)果證明，改革后的教學(xué)模式調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高了醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)的教學(xué)效果和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：醫(yī)學(xué)影像物理學(xué);教學(xué)現(xiàn)狀;教學(xué)改革;實(shí)踐教學(xué)

緒論

隨著科技的發(fā)展，醫(yī)學(xué)影像設(shè)備在臨床的檢驗(yàn)和診斷過程中逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位，如磁共振成像（MRI）、超聲成像、X射線成像（包括X-CT）及核醫(yī)學(xué)成像并稱四大影像，是目前醫(yī)院輔助診斷常用的檢查手段。醫(yī)學(xué)影像類設(shè)備致力于人類疾病診斷和治療，對(duì)人體內(nèi)部情況進(jìn)行可視化表達(dá)，需要表達(dá)的人體信息包括人體的解剖、生理、心理三種類型的信息。

醫(yī)學(xué)影像從宏觀形態(tài)進(jìn)入到微觀、從細(xì)胞水平上升到分子水平都是以醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)為發(fā)展基礎(chǔ)。醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)是醫(yī)學(xué)影像的源頭和基礎(chǔ)。

醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)是我校醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)的任務(wù)是為醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)、醫(yī)學(xué)影像檢查技術(shù)等后續(xù)課程奠定有關(guān)醫(yī)學(xué)影像的物理基礎(chǔ)。

醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)融合了醫(yī)學(xué)影像和物理學(xué)，以物理學(xué)的知識(shí)為基礎(chǔ)，通過介紹輻射波與人體的相互作用，將人體內(nèi)部組織、器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能等，以影像的形式展現(xiàn)出來，是研究和解決與醫(yī)學(xué)診斷、治療以及與人體基礎(chǔ)研究有關(guān)問題的交叉學(xué)科。

現(xiàn)狀分析/在教學(xué)中普遍存在的問題

醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)包含了影像診斷學(xué)中的物理現(xiàn)象和物理學(xué)方面的基礎(chǔ)理論知識(shí)，匯集了物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、醫(yī)學(xué)等多門學(xué)科，基于高等數(shù)學(xué)、量子物理、核物理學(xué)、超聲波物理等知識(shí)之上，課程交叉性極強(qiáng)。

（一）教學(xué)內(nèi)容多、涵蓋面廣、知識(shí)點(diǎn)抽象難懂

我校針對(duì)本課程，選用的教材為《醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)》（第?4?版，吉強(qiáng)、洪洋主編，人民衛(wèi)生出版社，2016?），授課對(duì)象為大學(xué)二年級(jí)學(xué)生。教學(xué)基本內(nèi)容包括：X射線物理、X射線影像、超聲波物理、超聲成像、磁共振物理、磁共振成像、核醫(yī)學(xué)物理、核醫(yī)學(xué)影像、電離輻射防護(hù)等。

根據(jù)教材內(nèi)容和篇幅的設(shè)置，本課程主要篇幅涵蓋了四大影像技術(shù)（即磁共振成像、超聲成像、X射線成像（包括X-CT）及核醫(yī)學(xué)成像）的物理基礎(chǔ)和成像原理。由于每種成像模式所用到的輻射波各不相同，因此所需的人體成像數(shù)據(jù)信號(hào)的采集方式和方法也各不相同。不同章節(jié)所涵蓋的不同成像技術(shù)，運(yùn)用到的物理原理和知識(shí)相差甚遠(yuǎn)，不同部分的交集非常少。譬如磁共振成像所采用的的輻射波是射頻電磁波，主要通過氫質(zhì)子橫向磁化矢量自由旋進(jìn)使線圈感生電信號(hào)進(jìn)行成像信號(hào)的采集;超聲成像采用的是超聲波在人體組織中的反射或散射回波信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取;X射線攝影采用的輻射波是X射線，成像基礎(chǔ)是人體內(nèi)不同組織對(duì)X射線的吸收程度不同，通過采集透過人體攜帶內(nèi)部信息的X射線進(jìn)行成像。

每部分的內(nèi)容涵蓋了物理學(xué)、數(shù)學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科。內(nèi)容繁雜、涵蓋面廣，理解抽象難懂是本課程的特點(diǎn)，無疑增加了教師的教學(xué)難度和教學(xué)效果，更重要的是增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度和影響了學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性。

（二）學(xué)生的基礎(chǔ)較差、學(xué)習(xí)積極性不高

獨(dú)立學(xué)院是我國(guó)高等教育大眾化過程中出現(xiàn)的一種新的辦學(xué)模式，經(jīng)過多年的發(fā)展，獨(dú)立學(xué)院已成為我國(guó)高等教育的一支重要力量。獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生學(xué)風(fēng)普遍欠佳，學(xué)習(xí)態(tài)度不夠端正、學(xué)習(xí)投入度也不高，學(xué)生較少具有課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)功課的學(xué)習(xí)習(xí)慣。最重要的是，學(xué)生普遍物理、數(shù)學(xué)、電子等理工學(xué)科基礎(chǔ)薄弱，對(duì)抽象難以理解的科目往往采取回避或消極對(duì)待的態(tài)度。

在本校，本課程面向?qū)ο鬄閷I(yè)基礎(chǔ)知識(shí)薄弱的大二學(xué)生，學(xué)生前期相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備較少，僅儲(chǔ)備了少量課時(shí)的醫(yī)用高等數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)以及醫(yī)用物理學(xué)等課程知識(shí)。醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)課程要求學(xué)生重點(diǎn)掌握X線、CT、MRI等成像的概況、相關(guān)成像技術(shù)的基本成像原理，這些內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)涉及到卷積計(jì)算、自相關(guān)函數(shù)等數(shù)學(xué)知識(shí)，磁矩、磁化矢量、角動(dòng)量等原子核物理概念，以及頻譜分析、濾波等基本知識(shí)。這些基礎(chǔ)理論知識(shí)對(duì)于獨(dú)立學(xué)院理工科薄弱的學(xué)生而言，抽象、枯燥、難懂，使他們對(duì)本課程的學(xué)習(xí)失去興趣并出現(xiàn)了畏難情緒，極大的打擊了他們的自主學(xué)習(xí)能動(dòng)性和積極性，逐漸喪失對(duì)本門課程的興趣。在課堂教學(xué)過程中，由于學(xué)生的積極性降低，因此課堂上和與教師的配合度較差，導(dǎo)致課堂效果和教學(xué)質(zhì)量的下降，無疑增加了授課教師的教學(xué)難度。

如何在有限的課時(shí)內(nèi)，使理工知識(shí)相對(duì)薄弱、理性思維相對(duì)欠缺的獨(dú)立學(xué)院理工科學(xué)生有較大的收獲，是教師一直要思考并亟需解決的難題。

（三）師資力量

影像技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生學(xué)以致用，將來就業(yè)工作時(shí)能更好的服務(wù)臨床。我校的醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)的教學(xué)由生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教師承擔(dān)，醫(yī)工專業(yè)教師對(duì)涉及的物理等理工科的知識(shí)把握較好，但醫(yī)學(xué)方面知識(shí)欠缺，在授課時(shí)往往專注于物理學(xué)知識(shí)的講授，醫(yī)學(xué)影像部分的內(nèi)容屬于空白狀態(tài)，未能將物理和影像知識(shí)有機(jī)結(jié)合，學(xué)生無法真正理解如何將物理知識(shí)應(yīng)用在臨床醫(yī)學(xué)影像，未能達(dá)到學(xué)以致用的目的。

另外，我?，F(xiàn)有的高學(xué)歷的專業(yè)教師較少，具備較大行業(yè)影響力的專家教師較為稀缺，尚未形成一支高素質(zhì)、高水平的專業(yè)教師隊(duì)伍。教師參與的相關(guān)研究課題也比較少，發(fā)表的相關(guān)學(xué)術(shù)論文數(shù)量十分有限，獨(dú)立院校的經(jīng)費(fèi)支持也導(dǎo)致了學(xué)校很難承擔(dān)起人才培育工作。

獨(dú)立學(xué)院教學(xué)改革和創(chuàng)新

針對(duì)上述所提出的問題，結(jié)合獨(dú)立學(xué)院學(xué)生理工科基礎(chǔ)知識(shí)薄弱、專業(yè)師資力量匱乏的實(shí)際情況，本課程改革的內(nèi)容包括了優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和探索合適的課堂教學(xué)模式，并在此基礎(chǔ)上增添一定數(shù)量的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)課時(shí)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程的認(rèn)知，提高學(xué)習(xí)本課程的積極性。

（一）教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

我校該課程的《醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)》教材中，內(nèi)容分為X射線、超聲波、磁共振、放射性核素四大影像技術(shù)和輻射的生物效應(yīng)及防護(hù)等五個(gè)模塊，每個(gè)模塊包含了成像技術(shù)的基本物理原理和成像原理及其應(yīng)用。在教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化中，將教材中與學(xué)生于大一學(xué)習(xí)過的《醫(yī)用物理學(xué)》重復(fù)的內(nèi)容進(jìn)行了刪減。學(xué)生在醫(yī)用物理課程中學(xué)習(xí)過X射線的基礎(chǔ)知識(shí)，譬如X射線的產(chǎn)生條件、X射線的產(chǎn)生裝置、X射線的性質(zhì)以及X射線與物質(zhì)的相互作用等，這部分內(nèi)容將不再在《醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)》的課堂上進(jìn)行重復(fù)和詳細(xì)講解，采用簡(jiǎn)單回顧的方式取而代之。

教材中涉及了一些內(nèi)容逐漸過時(shí)，在目前臨床上應(yīng)用較少或已被其他技術(shù)取代，授課時(shí)對(duì)該部分知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行刪減。如模擬X射線成像技術(shù)中，增感屏、醫(yī)用膠片等內(nèi)容在臨床診斷檢查中已很少使用，對(duì)教材中涉及到的該部分內(nèi)容進(jìn)行刪除。經(jīng)過類似一系列臨床很少使用的成像方式涉及到的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行刪減、整合、優(yōu)化，重點(diǎn)突出授課內(nèi)容。這也節(jié)約出一些課時(shí)，利用這些節(jié)約出來的課時(shí)對(duì)臨床廣泛應(yīng)用的數(shù)字X射線成像技術(shù)、X-CT、多普勒彩超、MRI、PET等醫(yī)學(xué)影像技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)講解，并補(bǔ)充相關(guān)最新技術(shù)。這樣使學(xué)生在課堂上可以了解最新的影像技術(shù)水平，學(xué)生一定程度上適應(yīng)了科技的進(jìn)步，而且了解了影像物理學(xué)的臨床應(yīng)用價(jià)值。

對(duì)較多涉及高等數(shù)學(xué)、電子學(xué)等部分的內(nèi)容，在課堂講授時(shí)盡可能用通俗易懂的語言代替晦澀難懂的抽象概念，盡可能避免復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。如在X-CT圖像重建的數(shù)理基礎(chǔ)一部分中，盡可能運(yùn)用圖解法進(jìn)行講解。MRI原理中用到的角動(dòng)量、磁矩、旋進(jìn)、梯度磁場(chǎng)、K空間等知識(shí)采用定量和定性分析相結(jié)合，以定性分析為主的策略，將抽象的內(nèi)容客觀化具體化，以學(xué)生通俗易懂的形式進(jìn)行講解。

（二）教學(xué)方法和模式的優(yōu)化

在教學(xué)中，以往的教學(xué)模式以教師為主導(dǎo)，教師上課進(jìn)行理論講解，學(xué)生屬于被動(dòng)接收知識(shí)。在教學(xué)模式的改革中，探索新的課堂教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)并確立學(xué)生的主體地位，提倡研究性教學(xué)，促使學(xué)生主動(dòng)參與到教學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)積極思考的能動(dòng)性，并在此過程中培養(yǎng)他們分析問題和解決問題的能力。

講授完部分內(nèi)容后，提供思考問題，采用分組討論法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，將學(xué)生們分成若干學(xué)習(xí)小組。學(xué)生們課下采用自主利用網(wǎng)絡(luò)教材查閱知識(shí)的方式，結(jié)合小組討論，在接下來的課堂中，學(xué)生們進(jìn)行回答并討論總結(jié)。這不僅提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力，還增強(qiáng)了他們的自主學(xué)習(xí)意識(shí)以及合作能力。如在CT斷層成像之前，提出“斷層的含義;如何確定體素的衰減系數(shù);CT值的本質(zhì)”等問題，學(xué)生通過思考，小組討論，將答案以作業(yè)的形式上交，教師通過作業(yè)可以了解每個(gè)小組對(duì)問題的理解、討論情況，及時(shí)了解了學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。這一系列的過程，正是學(xué)生分析問題、解決問題的能力培養(yǎng)過程。

利用多媒體教學(xué)手段，采取圖形、動(dòng)畫等表現(xiàn)形式將枯燥的、晦澀難懂的公式概念進(jìn)行直觀演示，可以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。網(wǎng)上公開課堂的獲取也非常方便，如慕課、網(wǎng)易公開課堂等。向?qū)W生分享知名高校的相關(guān)慕課視頻或公開課堂，為學(xué)生提供充足的教學(xué)資源和自主學(xué)習(xí)的環(huán)境，這對(duì)本課程的教學(xué)也是一種補(bǔ)充和拓展。

（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革

有效的學(xué)習(xí)過程包括“實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐”，實(shí)踐這一過程是必不可少的。在醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)的教學(xué)過程中，也應(yīng)遵循實(shí)踐和認(rèn)識(shí)結(jié)合的規(guī)律。在向?qū)W生傳授理論知識(shí)的同時(shí)，應(yīng)該給學(xué)生提供實(shí)踐的機(jī)會(huì)，才能使學(xué)生更好的吸收、鞏固理論知識(shí)。

在以往的課程設(shè)置中，本課程為純理論教學(xué)，教師只進(jìn)行理論講解。學(xué)生對(duì)抽象難懂的知識(shí)點(diǎn)接受度較差，對(duì)課程內(nèi)容沒有清晰的認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性較低。因此醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置是尤為必要的，增設(shè)一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)課時(shí)可以很好的調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)，也能讓他們提高對(duì)本課程的認(rèn)識(shí)。

醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)實(shí)踐教學(xué)中，對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目特點(diǎn)是高投入、高危險(xiǎn)和難實(shí)現(xiàn)。高投入：影像設(shè)備包括x線設(shè)備、磁共振設(shè)備、CT設(shè)備等。這些設(shè)備的價(jià)值昂貴，教學(xué)經(jīng)費(fèi)的投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到教學(xué)規(guī)模需求，獨(dú)立學(xué)院的經(jīng)費(fèi)支持非常有限，且設(shè)備僅應(yīng)用于普通示教大材小用。高危險(xiǎn)：X線設(shè)備和CT設(shè)備是利用X線成像，X線對(duì)人體輻射危害，使得在具體實(shí)驗(yàn)過程中并不能用實(shí)際的X線操作。難實(shí)現(xiàn)：在磁共振成像教學(xué)中磁共振原理、磁共振成像的過程無法用實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)顯示，而在用醫(yī)院實(shí)際設(shè)備實(shí)習(xí)時(shí)，由于設(shè)備昂貴，病人太多，時(shí)間有限，學(xué)生最多只能動(dòng)眼不能動(dòng)手。

我校影像實(shí)驗(yàn)室配有臨床常見的大型影像設(shè)備虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)，軟件涵蓋了普通X線、CT、MRI等設(shè)備、操作檢查及圖像形成原理等仿真教學(xué)模塊，在脫離硬件設(shè)備的環(huán)境下，可獲得與硬件成像教學(xué)相類似的實(shí)驗(yàn)效果。利用虛擬仿真軟件，學(xué)生可以清晰的了解各設(shè)備的構(gòu)造以及成像流程。

虛擬仿真軟件通過類似于網(wǎng)絡(luò)游戲的操作，生動(dòng)有趣的實(shí)驗(yàn)?zāi)M調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性，鍛煉了學(xué)生們的動(dòng)、動(dòng)腦能力。在學(xué)生學(xué)習(xí)完一種成像模式的物理原理后，接著采取相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解，也提高了他們的興趣。虛擬仿真教學(xué)模塊中，設(shè)置有考核的方式。學(xué)生在做完實(shí)驗(yàn)后，仿真教學(xué)軟件相應(yīng)模塊將針對(duì)學(xué)生的操作、處理等方面的情況，給出客觀的評(píng)價(jià)與成績(jī)。教師可以根據(jù)成績(jī)，清晰的了解學(xué)生掌握知識(shí)的情況和實(shí)踐操作的水平。有助于教師了解學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)的情況。

結(jié)語

優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改革傳統(tǒng)教學(xué)方法、增加以虛擬仿真平臺(tái)為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這使學(xué)生主動(dòng)參與到了教學(xué)過程中，培養(yǎng)了學(xué)生分析、解決問題的能力，而且激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)興趣，幫助學(xué)生建立起了將物理知識(shí)應(yīng)用到臨床上的概念，對(duì)本課程的理解有了較為清晰的認(rèn)識(shí)。

在這種思路指導(dǎo)下，醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)課程教學(xué)改革效果良好，學(xué)生和教師課堂上相互配合程度很大程度上得到了改善提高，學(xué)生對(duì)課程的反饋較好，教學(xué)效果取得了穩(wěn)步的提高。

影像設(shè)備更新迭代的步伐越來越快，使得作為理論基礎(chǔ)的醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)的教學(xué)改革也要一直持續(xù)進(jìn)行，以使教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段更適合新的教學(xué)要求和進(jìn)展，跟緊時(shí)代的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]?吉強(qiáng)，洪洋.醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)?[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2014?：3-5.

[2] 汪捷.醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)的思路探討?[J].影像研究與醫(yī)學(xué)應(yīng)用，2018，2（8）：219-220.

[3]?張建煒，王光昶，劉玉紅，等.采用?PBL?教學(xué)法培養(yǎng)創(chuàng)新型醫(yī)學(xué)人才的效果評(píng)價(jià)——以“醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)”教學(xué)為例?[J].?中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志，2013，30（5）：4464-4467.

[4]程友良，?杜尚任，?蔣衍.?發(fā)揮團(tuán)隊(duì)協(xié)同作用，提高研究性教學(xué)質(zhì)量?[J].?教育現(xiàn)代化，2016，（19）：4-8.

[5]王愛梅，曲巍，王琴?.?基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的構(gòu)建及應(yīng)用研究?[J].?中國(guó)繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育，2017，9（1）：34-35.