張瑞蘭 劉迎九 李 寧 華 晶 蘭玉艷 周久光

(北華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 吉林 吉林 132013)

“立德樹(shù)人”是教育的根本任務(wù),大學(xué)教育要培養(yǎng)具有愛(ài)國(guó)主義情懷、堅(jiān)定理想信念的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人.我們要把立德樹(shù)人融入教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié),要把能力培養(yǎng)、價(jià)值引領(lǐng)工作貫穿教育教學(xué)全過(guò)程,實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人[1].

教育教學(xué)過(guò)程又體現(xiàn)在一系列課程教學(xué)中,各類(lèi)課程中都蘊(yùn)含有豐富的思政教育資源,課程育人要結(jié)合本課程的特點(diǎn)發(fā)揮育人的作用,涉及教學(xué)內(nèi)容、方法、途徑等各個(gè)方面.

1 醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性

醫(yī)學(xué)影像專(zhuān)業(yè)始建于1984年,37年來(lái)我國(guó)的醫(yī)學(xué)影像學(xué)科高速發(fā)展,日新月異,對(duì)醫(yī)學(xué)影像學(xué)人才的需求也不斷提高.醫(yī)學(xué)影像設(shè)備是當(dāng)今診斷領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展速度最快、技術(shù)最為復(fù)雜的一類(lèi)大型醫(yī)療設(shè)備,雖然醫(yī)學(xué)影像設(shè)備、技術(shù)的研發(fā)及有效合理的使用需要多方面共同努力,但處于核心地位的是醫(yī)學(xué)影像物理學(xué).醫(yī)學(xué)影像從宏觀形態(tài)進(jìn)入到微觀形態(tài)、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)的,醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)是醫(yī)學(xué)影像的源頭和基礎(chǔ)[2].

醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)是醫(yī)學(xué)影像學(xué)本科生重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,專(zhuān)門(mén)講授現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像成像原理及圖像評(píng)價(jià).醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)以物理學(xué)的知識(shí)為基礎(chǔ),研究和解決與醫(yī)學(xué)診斷、治療有關(guān)的問(wèn)題,為醫(yī)學(xué)影像診斷提供物理學(xué)依據(jù),即看到影像能夠知其所以然.醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)是影像專(zhuān)業(yè)學(xué)生所學(xué)課程中為數(shù)不多的偏理工性質(zhì)的課程之一,是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué),與其相關(guān)的物理現(xiàn)象和定律無(wú)不依賴(lài)于實(shí)驗(yàn).

課程教學(xué)幫助學(xué)生增長(zhǎng)知識(shí)見(jiàn)識(shí)的同時(shí),更要在厚植愛(ài)國(guó)主義情懷上下功夫,要在加強(qiáng)品德修養(yǎng)上下功夫,要在培養(yǎng)奮斗精神上下功夫,要在增強(qiáng)綜合素質(zhì)上下功夫[3].物理學(xué)課程蘊(yùn)含著豐富的思政元素,巧妙融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,有助于訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的思維方法、培養(yǎng)學(xué)生探索未知、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感.醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)實(shí)驗(yàn)課程在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新能力、研究能力方面有著突出優(yōu)勢(shì),是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)養(yǎng)成的重要環(huán)節(jié).

2 醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀

醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)實(shí)驗(yàn)在醫(yī)學(xué)影像人才塑造方面有著不可替代的作用,然而,通過(guò)調(diào)研,目前國(guó)內(nèi)醫(yī)學(xué)影像專(zhuān)業(yè)本科生醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)情況很不樂(lè)觀,主要原因有3個(gè):

(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)備普遍比較昂貴,儀器不具備直接制約了醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展.

(2)涉及放射防護(hù),實(shí)驗(yàn)室防護(hù)措施很難保障,也阻礙了實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè).

(3)缺乏恰當(dāng)、便于實(shí)施又能充分培養(yǎng)學(xué)生素養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo).

教材是教學(xué)內(nèi)容的載體,不僅要反映學(xué)科的最新進(jìn)展,而且還要生動(dòng)地體現(xiàn)教育思想和觀念的更新.教育教學(xué)改革的成果最終要體現(xiàn)在教材中并通過(guò)教材加以推廣,這就要求教材建設(shè)應(yīng)貫徹全國(guó)教育大會(huì)精神,與教育教學(xué)改革相一致,把傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)融為一體.

目前,國(guó)內(nèi)大多數(shù)醫(yī)藥院校醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)課程普遍使用的是2017年由人民衛(wèi)生出版社出版的國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)“十三五”規(guī)劃教材《醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)》第4版(吉強(qiáng)、洪洋)及其配套實(shí)驗(yàn)教材《醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)實(shí)驗(yàn)》第4版(仇惠、張瑞蘭),該教材有兩方面不足之處.

(1)難懂抽象的醫(yī)學(xué)影像物理原理類(lèi)實(shí)驗(yàn)的仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目偏少.

(2)教材內(nèi)容更注重知識(shí)目標(biāo)的達(dá)成,對(duì)技能目標(biāo)達(dá)成度有待提升,欠缺達(dá)成素質(zhì)目標(biāo)的意識(shí).

3 改革措施

3.1 增設(shè)仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 彌補(bǔ)無(wú)法開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)的不足

X射線(xiàn)對(duì)人體存在輻射損傷,實(shí)驗(yàn)室很難做到有效防護(hù),加之設(shè)備昂貴,大部分學(xué)校無(wú)法開(kāi)設(shè)此類(lèi)實(shí)驗(yàn),X射線(xiàn)影像又是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像的主要組成部分,必須補(bǔ)缺,因而開(kāi)發(fā)了仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目——X射線(xiàn)能譜仿真實(shí)驗(yàn)、X-CT成像仿真實(shí)驗(yàn)、X-CT窗口技術(shù)等,如圖1所示.

圖1 X射線(xiàn)影像仿真實(shí)驗(yàn)界面

核磁共振成像原理抽象難懂,一直以來(lái)是學(xué)生普遍反映的難點(diǎn),但同樣核磁共振影像也是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像的主要組成部分,而且設(shè)備昂貴,很少有學(xué)校能開(kāi)設(shè),故開(kāi)發(fā)了仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目——連續(xù)譜磁共振、核磁共振基礎(chǔ)仿真實(shí)驗(yàn)、磁共振成像定位與K空間填充、磁共振成像仿真實(shí)驗(yàn)等,如圖2所示.

圖2 磁共振影像仿真實(shí)驗(yàn)界面

上述仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目希望能對(duì)兄弟院校開(kāi)設(shè)醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)實(shí)驗(yàn)有所幫助.

3.2 在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中體現(xiàn)立德樹(shù)人育人目標(biāo)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)屬于物理學(xué)科范疇,蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)思想、方法、態(tài)度和科學(xué)精神等德育元素.推動(dòng)醫(yī)學(xué)影像的發(fā)展有賴(lài)于眾多物理學(xué)家的豐功偉績(jī),實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可通過(guò)相關(guān)科學(xué)家事跡潛移默化培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、敢于創(chuàng)新的精神,以及堅(jiān)忍不拔、永不言棄的科學(xué)品質(zhì).借規(guī)律定理強(qiáng)化辯證唯物主義哲學(xué)思想,以前沿成果樹(shù)立責(zé)任意識(shí)[4],通過(guò)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)培養(yǎng)精益求精、實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng),探索科學(xué)的方法、解決問(wèn)題的途徑[5].具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)體現(xiàn)在每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目從實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、步驟、思考題所有環(huán)節(jié)、整個(gè)過(guò)程中.融知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、價(jià)值引領(lǐng)于一體--“三位一體”,鑄魂育人.

3.2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)中增加素質(zhì)目標(biāo)

每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都有實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo),根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)處理、涉及的規(guī)律原理、科學(xué)家事跡等等不同,在原有知識(shí)目標(biāo)基礎(chǔ)上增加了相應(yīng)的素質(zhì)目標(biāo).表1所示為幾個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo).

表1 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)中增加素質(zhì)目標(biāo)(舉例)

3.2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟中增加選做部分,提升“兩性一度”

2018年11月24日,吳巖司長(zhǎng)在第十一屆中國(guó)大學(xué)教學(xué)論壇上做了題為“建設(shè)中國(guó)金課”的報(bào)告,報(bào)告中提出了“兩性一度”的金課標(biāo)準(zhǔn).“兩性一度”,即高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度[6].高階性就是知識(shí)能力素質(zhì)的有機(jī)融合.創(chuàng)新性是課程內(nèi)容反映前沿性和時(shí)代性,教學(xué)形式上體現(xiàn)先進(jìn)性和互動(dòng)性,學(xué)習(xí)結(jié)果具有探究性和個(gè)性化.挑戰(zhàn)度是指有一定難度,需要跳一跳才能夠得著.學(xué)生水平參差不齊,一部分學(xué)有余力的學(xué)生,可以增設(shè)選作部分,提升高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度,給學(xué)生們提供踮起腳尖夠一夠的機(jī)會(huì),培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、挑戰(zhàn)自我、不斷進(jìn)取的科學(xué)精神.

【例1】實(shí)驗(yàn)六 X射線(xiàn)半價(jià)層的測(cè)定

基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:在固定管電壓及固有附加濾過(guò)的情況下,使用標(biāo)準(zhǔn)鋁片作為濾過(guò)片,測(cè)其X射線(xiàn)的第一半價(jià)層H1、第二半價(jià)層H2,并計(jì)算其均質(zhì)性系數(shù)h.在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)選作部分:為了更深入地了解X射線(xiàn)在物質(zhì)中的穿透能力會(huì)受到哪些因素的影響,分別嘗試在附加濾過(guò)不變,改變管電壓數(shù)值以及管電壓不變而增加附加濾過(guò)兩種情況下重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),并計(jì)算出第一半價(jià)層H1、第二半價(jià)層H2及均質(zhì)性系數(shù)h.

【例2】實(shí)驗(yàn)三十一 筆形束X-CT成像仿真

完成基本實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,增加了選做實(shí)驗(yàn):(1)保存模擬采集的原始正弦圖數(shù)據(jù),自行應(yīng)用iradon函數(shù)在Matlab或python環(huán)境下編程重建圖像.(2)應(yīng)用單機(jī)版軟件,同學(xué)們可自行設(shè)計(jì)樣品,經(jīng)數(shù)據(jù)采集后重建圖像.

【例3】實(shí)驗(yàn)四十 磁共振弛豫時(shí)間測(cè)量

完成基本實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,增設(shè)了選做部分:試從布洛赫方程出發(fā)通過(guò)數(shù)值模擬手段計(jì)算橫向磁化強(qiáng)度矢量Mxy和縱向磁化強(qiáng)度矢量Mz隨時(shí)間的變化關(guān)系,并給出橫向弛豫時(shí)間T2和縱向弛豫時(shí)間T1.(拓展自我的部分,有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的系統(tǒng)學(xué)習(xí),培養(yǎng)他們汲取新知識(shí)、新經(jīng)驗(yàn)的能力,體現(xiàn)挑戰(zhàn)度,鼓勵(lì)學(xué)生完成).

3.2.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中恰當(dāng)融入思政元素

習(xí)近平總書(shū)記在2016年12月全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上要求:其他各門(mén)課都要守好一段渠、種好責(zé)任田,使各類(lèi)課程與思想政治理論課同向同行,形成協(xié)同效應(yīng).2019年3月在學(xué)校思想政治理論課教師座談會(huì)上又強(qiáng)調(diào):要堅(jiān)持顯性教育和隱性教育相統(tǒng)一,挖掘其他課程中蘊(yùn)含的思想政治教育資源,實(shí)現(xiàn)全員全程全方位育人.2020年5月教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》,全面部署課程思政建設(shè),要求所有課程所有教學(xué)環(huán)節(jié)擔(dān)負(fù)起育人責(zé)任.作為影像專(zhuān)業(yè)本科生重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)實(shí)驗(yàn)堅(jiān)決貫徹中央、教育部大會(huì)精神,積極挖掘課程思政元素,努力發(fā)揮理工類(lèi)課程在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新精神及正確的世界觀等方面應(yīng)有的作用[7].

【例4】實(shí)驗(yàn)二十 磁共振二維成像

在實(shí)驗(yàn)步驟“8.改變成像縱橫比及有關(guān)參數(shù)調(diào)節(jié)”進(jìn)行過(guò)程中,提醒學(xué)生思考:不同頻率編碼電流和不同相位編碼時(shí)間對(duì)圖像是如何影響的?如何正確完成脈沖序列設(shè)置?(總結(jié)上述問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生精益求精的科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng),以及分析、比對(duì)、判斷的思維方法和能力.)

【例5】實(shí)驗(yàn)二十二 磁共振四維成像

選作部分:將本實(shí)驗(yàn)中的水換為其他類(lèi)似的液體物質(zhì)研究化學(xué)位移成像的區(qū)別.(通過(guò)新穎的教學(xué)活動(dòng),喚起學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力.)

3.2.4 思考題中體現(xiàn)能力、價(jià)值達(dá)成

通過(guò)實(shí)驗(yàn)整個(gè)過(guò)程,思考題中適當(dāng)增加主觀思考題,答案對(duì)錯(cuò)是其次,目的是引發(fā)學(xué)生積極思考,思考的過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、自主求索、解決問(wèn)題、再提出問(wèn)題的環(huán)節(jié),整個(gè)過(guò)程中提升學(xué)習(xí)能力,訓(xùn)練高階思維能力.

【例6】實(shí)驗(yàn)五 利用Photoshop處理數(shù)字圖像

經(jīng)過(guò)4學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn),學(xué)生利用“圖像”菜單中各個(gè)命令對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行處理,簡(jiǎn)單方便,興致盎然.深刻體會(huì)數(shù)字圖像強(qiáng)大的圖像后處理特性的基礎(chǔ)上,思考:試想每一條命令操作如此方便,而功能如此強(qiáng)大,其背后是怎樣的程序在支撐?(探究其樂(lè)無(wú)窮)

【例7】實(shí)驗(yàn)三十八 連續(xù)譜磁共振

實(shí)驗(yàn)中選作部分為:應(yīng)用醫(yī)學(xué)物理學(xué)中的知識(shí),通過(guò)編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)李薩如圖形,與本實(shí)驗(yàn)中觀察到的李薩如圖像進(jìn)行對(duì)比(體現(xiàn)高階性的部分,有助于養(yǎng)成良好的自學(xué)和綜合知識(shí)運(yùn)用能力,培養(yǎng)勇于探究的科學(xué)素養(yǎng)).針對(duì)選作部分,給出思考題:通過(guò)選做部分學(xué)習(xí),對(duì)李薩如圖形的形成有哪些認(rèn)識(shí)?

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)增設(shè)仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,并在實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、步驟、思考題全方位改革、設(shè)計(jì)、融入思政元素,充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)在培養(yǎng)學(xué)生探索精神、創(chuàng)新能力、科學(xué)素養(yǎng)等方面的優(yōu)勢(shì).助力學(xué)生達(dá)成三維目標(biāo):知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)、價(jià)值目標(biāo),成長(zhǎng)為具有良好職業(yè)素質(zhì)、一定科學(xué)素養(yǎng)的創(chuàng)新型醫(yī)學(xué)影像學(xué)人才.

本文所述醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)實(shí)驗(yàn)改革已用于北華大學(xué)醫(yī)學(xué)影像本科2017級(jí)、2018級(jí)、2019級(jí)三屆學(xué)生醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中,效果良好.并于2021年獲批北華大學(xué)重點(diǎn)教改項(xiàng)目,2022年該項(xiàng)目獲批吉林省重點(diǎn)教改項(xiàng)目,包含47個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的《醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材獲批吉林省首批本科重點(diǎn)教材.