項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)結(jié)合微課的醫(yī)學(xué)圖像處理教學(xué)方法改革

韓貴來(lái) 李海霞

摘要：項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)將基礎(chǔ)知識(shí)和技能蘊(yùn)含于整個(gè)項(xiàng)目中，可以改變傳統(tǒng)教學(xué)中知識(shí)的線性結(jié)構(gòu)，是層次性的知識(shí)結(jié)構(gòu)，但項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而微課支持個(gè)性化學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)及碎片化學(xué)習(xí)，能夠?yàn)轫?xiàng)目驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新應(yīng)用型教學(xué)模式提供支持。實(shí)踐表明，兩者有機(jī)融合不僅培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力，而且能夠充分調(diào)動(dòng)起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，達(dá)到學(xué)有所用、學(xué)以致用的目的。

關(guān)鍵詞：醫(yī)學(xué)圖像處理;項(xiàng)目驅(qū)動(dòng);微課;教學(xué)改革

隨著各種各樣的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的廣泛使用，醫(yī)院每天都產(chǎn)生大量醫(yī)學(xué)影像。樊代明院士曾經(jīng)半開玩笑地說(shuō)過(guò)，他曾經(jīng)帶了一個(gè)醫(yī)療團(tuán)隊(duì)下鄉(xiāng)，結(jié)果沒有了影像設(shè)備，所帶醫(yī)生就不會(huì)看病了。醫(yī)學(xué)圖像處理就是一門以數(shù)字圖像處理為基礎(chǔ)，講述如何運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)醫(yī)學(xué)影像進(jìn)行處理的課程，在醫(yī)院醫(yī)學(xué)診斷與臨床治療中起著重要的作用。醫(yī)學(xué)圖像處理涉及醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)等多門學(xué)科，是高度交叉的一門學(xué)科，也是培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型人才的一門重要學(xué)科，因此目前越來(lái)越多的醫(yī)學(xué)院校開始開設(shè)醫(yī)學(xué)圖像處理這門課程[1]。但由于該課程理論性、實(shí)踐性和應(yīng)用性要求都很高，因此在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中，還存在著許多不足，需要進(jìn)行教學(xué)改革。

1 醫(yī)學(xué)圖像處理教學(xué)現(xiàn)狀

目前醫(yī)學(xué)圖像處理課程教學(xué)過(guò)程中主要存在以下問(wèn)題：其一，教學(xué)方法單一。多數(shù)教師還是采用傳統(tǒng)講授式的教學(xué)方法，忽視了學(xué)生實(shí)踐能力及創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)[2]。老師們?cè)谡n堂上講得口干舌燥，學(xué)生卻聽得昏昏欲睡;其二，醫(yī)學(xué)圖像處理課程教學(xué)過(guò)程過(guò)于偏重理論，而實(shí)踐教學(xué)不足。由于許多醫(yī)學(xué)圖像處理算法實(shí)現(xiàn)起來(lái)費(fèi)力耗時(shí)，因此在傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)圖像處理教學(xué)中，老師們經(jīng)常講了一大堆理論，但真正分配給學(xué)生實(shí)踐練習(xí)的課時(shí)則比較少[3]。實(shí)驗(yàn)課中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一，設(shè)置陳舊，很少涉及醫(yī)學(xué)圖像處理最新的研究熱點(diǎn)和應(yīng)用，各個(gè)實(shí)驗(yàn)之間相互獨(dú)立，無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)思考、解決問(wèn)題的能力，更跟不上醫(yī)學(xué)圖像處理在人工智能等最新領(lǐng)域應(yīng)用的快速發(fā)展，難以滿足實(shí)際教學(xué)需求，因此很難有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性[4]。

2 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是通過(guò)設(shè)計(jì)開發(fā)一個(gè)完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，由師生協(xié)作共同完成[5]。其特點(diǎn)是：根據(jù)教學(xué)進(jìn)度，把整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程分解為一個(gè)個(gè)具體的子任務(wù)，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)教學(xué)方案。按項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程結(jié)合教學(xué)進(jìn)度設(shè)計(jì)教學(xué)思路，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，獲得相應(yīng)實(shí)踐技能，不僅培養(yǎng)了學(xué)生系統(tǒng)開發(fā)一個(gè)完整項(xiàng)目的能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，而且提高了學(xué)生未來(lái)就業(yè)時(shí)的職場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)[6]。

我國(guó)許多高校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)對(duì)于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法也進(jìn)行了大量的嘗試，取得了顯著的教學(xué)效果。中科院計(jì)算所培訓(xùn)中心很早就以培養(yǎng)實(shí)用人才為目標(biāo)，實(shí)施“工程項(xiàng)目教學(xué)法”。俞素平以《公路工程造價(jià)》課程為例開展了基于行動(dòng)導(dǎo)向的“項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式改革[7]。楊帆等人以基因工程課程為例，構(gòu)建以科研任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)的新模式[8]。

傳統(tǒng)教學(xué)中知識(shí)的傳遞是線性結(jié)構(gòu)的，而項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)中的知識(shí)結(jié)構(gòu)是層次性的，知識(shí)的難度隨著項(xiàng)目的展開逐層加深，形成一種螺旋式上升的結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法根據(jù)課程知識(shí)點(diǎn)的分布，把整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程細(xì)化為一系列具體的子任務(wù)，并將各知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)踐技能蘊(yùn)含于各個(gè)子任務(wù)中[9]。學(xué)生在完成各個(gè)任務(wù)的同時(shí)，學(xué)習(xí)了各個(gè)知識(shí)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的理論知識(shí)，并掌握了相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用方法，獲得解決其他任務(wù)或問(wèn)題的知識(shí)技能。隨著課程教學(xué)和項(xiàng)目的實(shí)施，學(xué)生的知識(shí)就一層層建構(gòu)起來(lái)。相比于傳統(tǒng)教學(xué)，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)更能激發(fā)學(xué)生自主探究的欲望，鍛煉學(xué)生協(xié)作交流的能力，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí)，形成創(chuàng)新思維。同時(shí)，在解決一個(gè)個(gè)任務(wù)的過(guò)程中，隨著問(wèn)題一個(gè)個(gè)陸續(xù)被攻克，學(xué)生不斷獲得成就感，更有效地激發(fā)他們的求知欲望及學(xué)習(xí)的積極能動(dòng)性，提高學(xué)習(xí)能力，逐步形成認(rèn)知、情感活動(dòng)的良性循環(huán)。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)可以使學(xué)生真正做到“學(xué)中做，做中學(xué)”，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，啟發(fā)學(xué)生的探索創(chuàng)新精神，學(xué)以致用。

但是項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的缺點(diǎn)是比較費(fèi)時(shí)。在同樣的課時(shí)下，學(xué)生動(dòng)手做的課時(shí)多，就意味著老師講授的課時(shí)就要縮短，課程的知識(shí)點(diǎn)可能就無(wú)法系統(tǒng)地、全面地傳授給學(xué)生。

3 微課在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)中的應(yīng)用

微課的教學(xué)理念最早出現(xiàn)在由美國(guó)北愛荷華大學(xué)McGrew教授1993年提出的“60秒有機(jī)化學(xué)課程”[10]以及英國(guó)納皮爾大學(xué)Kee提出的“一分鐘演講”中[11]。2008年美國(guó)圣胡安學(xué)院David Penrose正式提出Micro-lecture，既目前流行的微課概念。佛山市教育局胡鐵生于2011年在國(guó)內(nèi)首次提出了“微課”的概念[12]。微課主要以視頻為載體，是針對(duì)一個(gè)模塊或者一個(gè)專題的知識(shí)而設(shè)計(jì)的微型課程。微課的內(nèi)容一般比較短小，微課教學(xué)時(shí)間一般為10～15分鐘，內(nèi)容精悍，形式簡(jiǎn)單，可以針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)和實(shí)際操作進(jìn)行講解，有著明確的教學(xué)目標(biāo)。微課的特點(diǎn)是比較靈活，支持個(gè)性化學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)、碎片化學(xué)習(xí)及研究性學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)習(xí)場(chǎng)地和學(xué)習(xí)時(shí)間沒有限制，學(xué)生可以根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)隨地有針對(duì)性地選擇適合自己的微課[13]。微課的這些優(yōu)點(diǎn)可以與項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)形成完美互補(bǔ)，因此，微課能夠?yàn)轫?xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式提供支持，有效彌補(bǔ)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)課時(shí)不足的問(wèn)題。

4 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)結(jié)合微課的醫(yī)學(xué)圖像處理教學(xué)方法設(shè)計(jì)

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)首先要選擇合適的項(xiàng)目。為了更好地與醫(yī)學(xué)圖像處理教學(xué)課程內(nèi)容相吻合，結(jié)合自己的科研及指導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，我校的醫(yī)學(xué)圖像處理教學(xué)改革是以肺結(jié)節(jié)的CT圖像計(jì)算機(jī)輔助診斷系統(tǒng)為例進(jìn)行講解。該系統(tǒng)登記了軟件著作權(quán)，并在2017年的泛珠三角大學(xué)生計(jì)算機(jī)作品賽上獲得海南省一等獎(jiǎng)和香港總決賽三等獎(jiǎng)。根據(jù)實(shí)際情況，將肺結(jié)節(jié)的計(jì)算機(jī)輔助診斷系統(tǒng)項(xiàng)目分解成CT圖像獲取、圖像降噪、肺實(shí)質(zhì)分割、ROI分割、特征提取和分類識(shí)別幾個(gè)模塊。為了便于項(xiàng)目開發(fā)的實(shí)施，對(duì)醫(yī)學(xué)圖像處理課程教學(xué)內(nèi)容知識(shí)進(jìn)行了重構(gòu)，以項(xiàng)目開發(fā)的形式將肺結(jié)節(jié)計(jì)算機(jī)輔助診斷系統(tǒng)中涉及的各主要知識(shí)點(diǎn)與醫(yī)學(xué)圖像處理教學(xué)內(nèi)容一一對(duì)應(yīng)起來(lái)。

在理清醫(yī)學(xué)圖像處理課程知識(shí)點(diǎn)與項(xiàng)目的對(duì)應(yīng)關(guān)系后，就可以根據(jù)知識(shí)點(diǎn)或項(xiàng)目進(jìn)度的需要設(shè)計(jì)制作相應(yīng)的微課[14-15]，并將制作的微課上傳到藍(lán)墨云班課上。微課的內(nèi)容既有針對(duì)課程理論知識(shí)點(diǎn)的，也有針對(duì)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的。項(xiàng)目的實(shí)踐以小組的形式進(jìn)行，6—7人一組。任課老師根據(jù)課程進(jìn)度及項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容，提前將下次課所要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)告訴學(xué)生，學(xué)生在課前就可以通過(guò)微課學(xué)習(xí)這些理論知識(shí)及項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)中所要注意的細(xì)節(jié)。有些學(xué)生可能課前沒來(lái)得及看，或者有些學(xué)生看過(guò)但是在項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)中還是理解的不太透，學(xué)生在課中還可以通過(guò)微課學(xué)習(xí)或鞏固這些知識(shí)點(diǎn)，老師就可以騰出時(shí)間在課堂上積極跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)及項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)情況，解答學(xué)生項(xiàng)目中遇到的問(wèn)題，對(duì)學(xué)生普遍反映的問(wèn)題進(jìn)行課堂集中講解。對(duì)于一些課堂上沒有完成項(xiàng)目任務(wù)的小組，學(xué)生課后還可以繼續(xù)完成項(xiàng)目?jī)?nèi)容，遇到不懂的知識(shí)點(diǎn)及項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)問(wèn)題，還可以通過(guò)觀看微課及通過(guò)微信等方式跟老師進(jìn)行溝通解決。部分小組實(shí)現(xiàn)的結(jié)果如下圖所示。

5 結(jié)語(yǔ)

在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)結(jié)合微課的醫(yī)學(xué)圖像處理教學(xué)方法改革中，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)改變了傳統(tǒng)教學(xué)中知識(shí)的線性結(jié)構(gòu)傳遞，可以使學(xué)生真正做到“學(xué)中做，做中學(xué)”;而微課可以充分發(fā)揮靈活性、自主化及碎片化學(xué)習(xí)的優(yōu)點(diǎn)解決項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)學(xué)時(shí)不足的問(wèn)題。實(shí)踐表明，結(jié)合微課的教學(xué)改革模式可以充分發(fā)揮項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)及微課教學(xué)各自的優(yōu)勢(shì)。相比較傳統(tǒng)講授式教學(xué)模式，在實(shí)際教學(xué)實(shí)踐中項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)結(jié)合微課的醫(yī)學(xué)圖像處理教學(xué)方法也取得較為明顯的效果，更能提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，啟發(fā)學(xué)生的探索創(chuàng)新精神，也更能調(diào)動(dòng)起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

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基金項(xiàng)目：海南省教育科學(xué)規(guī)劃課題（QJY20181075） ，海南醫(yī)學(xué)院教育科研課題（HYP201825）

作者簡(jiǎn)介：韓貴來(lái)（1977— ），男，漢族，山東成武人，碩士，教授，海南醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)信息與工程學(xué)院，研究方向：醫(yī)學(xué)圖像處理與識(shí)別。

通訊作者：李海霞（1979— ），女。