生物醫學工程專業《醫學圖像處理》教學方法探討

高軍峰+熊義君

摘 要：《醫學圖像處理》是生物醫學工程專業的一門重要的專業課，由于該專業的交叉學科的特殊性，又由于該課程需要較多的前期課程為基礎，因此課程必須具有不同于其他編程課程的獨特教學方法。本文從理論課題到實驗課的教學方法提出了若干改革方法，教學實踐的經驗表明，這些方法顯著提高了課程學習效果。

關鍵詞：醫學圖像處理；生物醫學工程；引導式教學；分層次教學

隨著人們生活水平提高及醫學技術的快速發展，人們的日常生活中需要越來越多的圖像處理技術，對于生物醫學工程專業的大學本科生而言，對醫學圖像處理的能力也提出了更高更新的要求。由于醫學圖像處理應用廣泛，因此掌握好醫學圖像的處理技術對學生將來的科研或者就業意義重大。

生物醫學工程專業有著其特殊性，屬于交叉學科，雖然不同專業在學習理論知識時是相通的，但各專業在實際的教學方法和具體應用上還是有較大差別。另外，本課程既有數學類課程注重推理和抽象思維的特點，又有計算機語言類課程的特點，需要學生利用編程能力，解決醫學圖像處理及各醫學影像設備開發。如何把課程的理論知識和專業應用方向結合起來進行教學，是生物醫學工程專業的老師應該注意的第一個問題。另外，本課程前期的基礎課程比較多，需要學生掌握高等數學、數據結構等多門課程的知識，如何在有限的課時中，既要鞏固前期的基礎知識，還必須做到重難點突出。因此，本文對生物醫學工程專業《醫學圖像處理》課程的教學提出以下改革舉措。

一、 項目式及問題式引導教學

由于圖像處理算法眾多，每種算法公式也較為繁瑣，為了始終讓學生對本課程充滿興趣，筆者提出在講授每種算法之前，先給學生一個由該算法實現的具體的工程項目，告訴學生某種算法可以達到什么效果，該處理方式可以激發學生的求知欲，又能增強學生的學習興趣。

另外，筆者還提出問題引導式教學，例如：在講授“圖像增強”這個模塊時，我們就以人腦輕微移動造成的MRI圖像模糊后如何恢復的問題，通過我們的圖像增強方法，可以大幅度地改善圖像的視覺效果，提高圖像的質量。借助以上兩種方法，教學實踐發現，它們可以充分激發出學生學習的積極性，最終提高了教學效果。

二、 現代教學手段提高教學質量

一方面我們強調其他軟件的引入，比如教學過程中，我們引入了Photoshop軟件，我們把圖像的很多算法的效果，用該軟件予以快速實現，并讓學生觀察參數改變帶來的圖像處理結果的改變，然后提問學生其原因，這樣加深對算法的理解，從而將公式和理論進行聯想記憶。

另外，筆者也提出板書與現代化的PPT演示相結合的方法。雖然PPT課件具有直觀簡潔的特點，但在演示推理等過程的時候還是不夠方便直觀。而板書具有易于呈現思維過程、易修改的特點，對于很多場合板書更有利。

以上這些傳統方法與現代方法的結合，可以有效地加深學生對算法的理解，將原始的課堂講解變得生動有趣，可以有效吸引學生，提高他們的興趣，從而提高課堂教學效果。

三、 實驗教學改革

針對本專業及本課程的特點，實驗課也做了如下改革。

1. 實驗課鼓勵學生使用流行軟件進行實踐

C或者C++語言編寫簡單的圖像處理需要大量代碼，不能很快見到實驗結果，容易讓學生陷入繁雜的編程細節中。而比如Matlab語言提供了豐富的圖像處理函數，因此使用它可以大大節省學生編寫低層次算法代碼的時間，有利于學生將主要精力放在算法研究和理論理解上。

2. 設計式實驗進行引導

實驗被筆者分為至少兩個層次，第一個是設計實驗，對于該類型的實驗，主要目的是理解當前重要的理論知識點，在每次實驗的任務書中可以對實驗步驟進行說明，給出部分核心代碼，引導學生完成實驗。此類型的實驗針對能力不是很強的學生進行設置。

3. 綜合性實驗進行提高

除了上述實驗，課程最后將安排一次綜合性實驗，項目要求和生物醫學工程專業相結合，并分解為若干小的模塊，我們要求學生分組討論，讓每個學生完成某一個或幾個模塊的編程工作。這個類型的項目針對小組中有較強能力的同學設置，該實驗一方面可以將全部知識點串起來，進行全面最后的復習，也鍛煉了學生的科研協作的能力。

四、 結束語

本文就生物醫學工程專業及《醫學圖像處理》課程的特殊性做了討論分析，從項目式及提問式的引導教學，到現代化的教學方式提出了我們的建議，最后提出實驗課中必須強調引導和提高雙方面結合，采取因材施教的方法。經過幾年的教學實施，這些教學方法有效地提高了學生們的學習興趣及學習的成績，取得了良好的教學效果，也提高了本專業學生的就業競爭力。

參考文獻：

[1]高軍峰，熊義君.生物醫學工程專業“Windows編程技術”教學方法探討[J].科教文匯，2013，（3）：68-69.

[2]彭天強.《數字圖像處理》課程教學改革的思考和探索[J].科技信息，2013，（13）：44.

[3]李大湘，趙小強，李娜.《數字圖像處理》課程教學改革與實踐[J].現代計算機：專業版，2012，（8）：30-33.

作者簡介：高軍峰，湖北省武漢市，中南民族大學生物醫學工程學院；熊義君，湖北省武漢市，武漢東湖學院。endprint