基于《醫學圖像處理》的學生創新能力培養探索

侯晨陽，劉二林

（濟寧醫學院醫學信息工程學院，濟寧 272068）

0 引言

大學生創新能力的培養是當今大學教育的首要目標。在本科生教學中，綜合能力的培養及其重要，但如何最大限度地挖掘其創新潛能，是當今大學生教育面臨的最大挑戰。為此，如何在《醫學圖像處理》課程教學改革中挖掘并培養學生的自主創新能力成為教學效果的重要體現。《醫學圖像處理》是一門理、工、醫等多學科高度交叉的課程[2]，是生物醫學工程（醫療器械方向）專業必修課。此課程較為抽象，相對難度較大，綜合性強。該課程的學習要求具有一定的醫學知識背景、計算機算法、程序設計能力，數字信號處理理論等多個學科領域的專業綜合知識為基礎。通過本課程的學習，學生可以掌握醫學圖像成像原理、方法及未來的發展趨勢，提高對醫學圖像的認知能力，為后繼的課程設計、畢業設計及將來的工作奠定基礎。如何在此課程教學改革過程中培養學生的自主創新能力是我們亟待解決的問題之一。

1 教學模式改革

《醫學圖像處理》授課對象參差不齊，傳統的教學模式無法滿足教學要求。為突出以學生為主的，以培育專業技能、提高創新能力的教育理念，我們對教學模式進行了改革，并收到了較好的效果。

1.1 教學內容的選擇

根據教學大綱，精選教學內容。注重知識模塊的整體性、知識的連貫性。改變傳統模式的所有內容逐一講解，造成課時緊張，知識點連貫性欠佳，學生效率欠佳。

1.2 理論教學改革

（1）圖示法

理論性較強的牽扯知識面較廣的內容，選擇圖示法可以使所講內容形象化，并可將所學知識系統化，提高了學生學習的主動性，課堂教學效果較好。如：在授課過程中以一張腦腫瘤的MRI圖像為例貫穿整個過程，使處理過程涉及圖像處理的重要知識點（見圖1）。通過這種方式的選擇，使學生學習更有針對性，學習中主動性得到提高，能力得到培養。

（2）MOOC+CDIO+翻轉課堂+引入圖像處理平臺

充分利用網絡資源，在現有計算機條件的基礎上，創建了MOOC+CDIO+翻轉課堂+引入圖像處理平臺。MOOC課程的特點可以緩解師資短缺問題，且MOOC課程時間短，可以有效提高學生的關注度。同時，校園內免費的網絡覆蓋為MOOC的學習提供條件，且更易于學生接受。在此基礎上引入基于MATLAB的醫學圖像處理平臺，此平臺交互性強，可以向醫學類學生直觀展示圖像處理后的效果，而不必關注算法的實現；亦可以考查生物醫學工程專業學生的編程能力,實現一個平臺多種用途（見圖2）。

圖1 腦腫瘤MRI圖像

圖2 基于MATLAB的醫學圖像實驗平臺

翻轉課堂的引入可以更有效地發揮學生學習的主動性。改變傳統的教師講，學生聽的模式。學生角色的轉變，促進其創新性思維的發展。學生每講一個新的知識必然需要有較多基礎知識做鋪墊，促進了學生自學能力的培養。學生以教師的角色講解問題，更是自信心培養的良好方法。

1.2 實驗課程改革

（1）實驗項目的選擇

實驗項目選擇應能體現醫學背景且具有一定的應用性和趣味性，利用計算機學生的“先天技術優勢”進行大數據分析，掌握學生瀏覽課程網站時的“痕跡”，了解到同學對學校的虹膜身份識別比較感興趣。我們就選此為實驗項目,以此項目貫穿圖像處理的知識點,使學生了解項目開發的步驟和方法。

我國攀西地區蘊藏著豐富的釩鈦磁鐵礦，其中的鈦主要與鐵密切共生而以鈦鐵礦的形式存在，經選礦后，釩鈦磁鐵礦中約50%的鈦隨鐵精礦進入高爐煉鐵后，鈦基本上進入高爐渣中形成含鈦高爐渣[1]。含鈦高爐渣是一種熔化溫度較高的堿性渣，與普通的高爐渣基本上都是酸性的玻璃相不同，它是一種極為復雜且特殊的體系，主要的組分為鈦、鈣、鎂、硅、鋁，其次為鐵、釩、錳、磷和硫等。

（2）實驗MOOC

在實驗項目的實施過程中我們創新地推出實驗課程的MOOC.學生可以通過MOOC課下掌握項目所需的知識儲備及相關要求，實驗時把精力放在具體的圖像效果和算法實現上。

（3）分組合作，因地制宜、協同創新

采取小組合作制。每組4-6人，根據虹膜身份識別劃分為虹膜獲取組、對比度增強組、虹膜區域提取組、虹膜定位組、識別組，每組4-6人。每組分工合作，通過項目分析，步驟實施、算法實現，效果呈現，成果匯報（答辯）完成實驗項目。每組輪流完成所有的項目。通過小組教學，提高了學生的團隊合作能力。

2 多元化開發學生的創新能力

2.1 教學資源的特色化、立體化

充分利用醫學院校豐富的影像資料，學生可以及時參觀教學醫院影像科室，對所學理論知識及時得到感性、直觀的認識，加深對圖像處理的理解。將醫學圖像處理方法與醫院臨床影像需求相結合，形成極具特色的教學內容。并通過教材、教案、題庫、視頻庫的創建健全"課程數據庫”。

2.2 增設開放型實驗，為創新能力培養提供條件

依托實驗中心的便利條件，增設了部分圖像分割、配準、指紋識別等開放型實驗，學有余力且有興趣的學生可通過學校醫學信息實驗中心預約平臺進行預約，與此同時，自主學習能力得到有效提高。據統計，2014-2016學年累計完成196人次的開放型試驗項目，學生的實踐操作能力得到提高。

2.3 舉辦學術沙龍，拓展學生視野，培育創新思維

互聯網+大學生創新創業大賽、移動互聯網與健康醫護大數據、大學生創新創業項目、醫學圖像處理最新技術應用等學術講座和相關競賽的開展，拓展學生視野，使其了解最新、最前沿的技術動向。這些活動的開展調動了學生學習的積極性，將所學理論知識創新性的得到提升。

圖3 醫學圖像處理預約平臺

3 考核方式改革

結果考核向過程考核轉變、知識考核向能力考核轉變、單一考核方式向多元考核方式轉變。通過基于網絡平臺的單元作業+單元測試+期末考試+實驗成績+個人測定方式綜合考核學生的能力。在實施的過程中通過師生調查表監控教學改革的效果。

實驗成績采用全新的答辯式評定方法。評委由兩位任課教師和三位學生組成。每組成員需將自己的工作匯報，并回答評委提出的相關問題。得分包括個人得分及小組得分。這種全新的考核方式，提高了學生的自主創新能力及團隊合作意識。

4 結語

《醫學圖像處理》課程的教學改革教學效果較好，學生的滿意度、考核成績提高，自主創新能力得到提升。

學生創新能力的培養需要一個長期的過程，需要教師團隊睿智的改革及大膽的嘗試。需要學生的思維從發散到綜合，再從綜合到發散的多次循環，每次思維的散發，都是創新新思維綻放的機會。此過程需要老師正確的引導及學生自主的嘗試。尤其是計算機專業教師應該以培養學生獨立探索、獨立創造為己任，為培養更適合當今醫學科技發展的高素質綜合人才而努力。

參考文獻：

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[4]陳超.關于醫學信息學未來發展及其專業人才培養模式的思考[J].大家健康（學術版），2013（13）

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[10]劉二林.醫學圖像處理課程教學模式探索[J].計算機光盤軟件與應用，2012.