醫用數字圖像處理課程教學模式探索

王艷艷 秦轉萍 耿麗清

摘要：醫用數字圖像處理是圖像處理技術在醫學領域的重要分支。傳統數字圖像處理授課中偏重對理論的講述，限制學生的學習興趣。該文探索以提高學生動手實踐能力為主的教學模式，在講授理論知識過程中，穿插實踐動手環節，利用Matlab軟件對醫學圖像進行處理，并與手機應用程序中的圖像處理方法進行對比，提高學生積極參與課堂的興趣，將以教師為主的課堂教學模式轉變為以學生為主的教學模式。通過采用該教學模式提高學生對理論知識的理解，培養學生分析問題、解決問題的能力，提高學生的實踐能力。

關鍵詞：醫學;數字圖像處理;教學改革;實踐能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）50-0185-02

一、引言

數字圖像處理是一門應用性較強的課程，涉及較多理論知識和多種學科領域[1-3]。醫用數字圖像處理是圖像處理技術在醫學領域的應用，是針對生物醫學工程專業開設的一門本科教學課程。傳統的授課方式偏重對學生理論知識的介紹，煩瑣的公式和抽象的理論削弱了學生對該門課程學習的積極性[4-8]，學生的課堂參與率較低，很難達到理想的教學效果。為提高學生的學習熱情，教師采用的教學模式包括項目驅動法、任務驅動法和案例驅動法[4]，但這些方法均以教師為主體，學生參與度較低，學習過程中的成就感較差，更無法體會該課程在醫學領域發揮的重要作用。

為提高本科生培養的質量，本文在教學過程中提出以學生實踐為主的新型教育模式，借助Matlab軟件讓學生在課堂上積極練，以醫學血管圖像、CT圖像等生物醫學圖像為例，對圖像處理中涉及的圖像增強方法、圖像復原方法、圖像變換方法等一一練習，熟練掌握如何利用Matlab對醫學圖像進行處理，并熟悉圖像處理在醫學領域的應用，從而在該課程的學習中獲得成就感;教師對其中涉及的理論重點和難點進行有針對性講解，引導學生更加有目的性的學習。本文以“醫學圖像增強”為例，對該教學模式進行闡述。

二、基于MATLAB的實踐教學模式

醫學數字圖像處理實踐性較強，傳統的授課方式僅通過教師對圖像處理理論知識的講解要求學生掌握圖像增強、圖像復原、圖像分割、彩色圖像處理等多部分內容，難度較大，學生學習較為枯燥。學生在學完該門課程后，往往對如何實現圖像處理仍然茫然無措[9，10]，無法體會該課程在實際工程中的應用方法，這在很大程度上限制了學生的創新能力和綜合素質。為突破該教育難點，本文提出基于Matlab軟件的實踐教學模式，讓學生作為課堂的主體，利用Matlab對醫學圖像進行處理，在該過程中，教師對學生遇到的理論知識進行有針對性的講解，加深學生對圖像處理技術的理解和掌握。以“圖像增強”為例[2]，具體過程如下。

（一）教學資源準備

教師在教學前制作包括圖像增強理論原理和處理方法的PPT、圖像增強Matlab程序、血管圖像等材料。將模糊的血管圖像在課前發到學生手中或上傳到教學平臺，供學生下載使用。

（二）課前預習

學生上課前自行下載源圖像，并對圖像增強的方法進行簡單的預習，利用手機中的圖像處理軟件如天天P圖、美圖秀秀等APP對模糊血管圖像進行增強處理，觀察圖像增強處理前后的差別，引導學生產生學習圖像增強方法的興趣。

（三）課堂教學

教師先利用PPT和板書結合的方式，簡單講解圖像增強的含義和方法，在講解每種方法的過程中，讓學生利用Matlab軟件對血管圖像進行圖像增強處理，觀察每種方法的優缺點，向學生提問，對其掌握程度進行分析，教師對教學過程中的重難點進行詳細反復講解。最后總結出每種圖像增強方法所適用圖像的特點，便于學生后續應用。同時，分析手機中的圖像處理軟件如天天P圖、美圖秀秀等應用程序所選擇的圖像增強方法，啟發學生將圖像增強方法應用于生活中，提高其分析問題、解決問題的能力。

（四）課后技能拓展

以測驗形式對學生學習效果進行驗證，具體做法為在教學平臺中上傳一幅醫用CT圖像，讓學生選擇一種圖像增強的方法對該圖像進行處理，寫出Matlab處理程序，并得出處理前后效果對比，指出所選方法的優缺點，加深學生對圖像增強方法的理解，培養其創新思維和學術思維。

本方法采用以上相同模式對圖像處理中涉及的圖像恢復、圖像壓縮、圖像分割和彩色圖像處理等技術展開教學。通過將圖像處理技術與學生日常生活中的常見應用程序相聯系，提高學生的學習興趣;讓學生利用Matlab軟件設計圖像處理方法，使學生成為課堂的主體，積極練習并掌握圖像處理方法，實現對學生學習能力、分析能力、實踐能力及解決問題能力的培養。

三、結束語

醫用數字圖像處理是現代醫學發展中必不可少的一門技術學科，因此要求學生在學習該課程的過程中培養較強的技能水平，才能滿足社會對生物醫學工程專業本科生的需求。本文提出的基于Matlab的實踐教學模式，讓學生成為課堂的主體，通過其主動分析問題、解決問題實現對圖像處理知識的理解和掌握，提高其學習自信心和成就感，培養其創新思維和學術思維，為社會輸送動手動腦全面發展的技術型人才。

參考文獻：

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