新工科背景下高職院校醫學影像物理虛實結合仿真實踐教學研究

摘" 要：以新工科背景下的高職院校為研究對象，以四川護理職業學院為例，分析醫學影像物理學課程教學現狀，研究虛實結合仿真實踐教學模式的實施和效果。教學實踐案例的研究結果顯示，虛實結合仿真實踐能夠有效提升學生對醫學影像物理知識的理解和應用能力，增強綜合素質和實踐操作能力。虛實結合仿真實踐教學模式符合新工科背景下高職院校的教育理念和要求，為高職院校醫學影像物理教學提供了新的思路和方法。

關鍵詞：新工科；高職院校；醫學影像物理；虛實結合；仿真實踐

文章編號：1671-489X（2025）02-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.02.

0" 引言

隨著科技的加速進步和產業結構的持續轉型，新工科教育應運而生，以培育能夠適應未來社會與經濟發展的高素質技術技能人才為核心目標。新工科教育倡導跨學科知識的整合、實踐技能的系統培養和創新思維的積極培育。這些理念為高職院校的教學模式帶來新的要求和挑戰，在此背景下，高職院校在醫學影像物理等專業課程的教學中面臨將理論知識與實踐技能緊密結合的重要任務，迫切需要尋找和實施更高效的教學模式與方法。

醫學影像物理課程作為醫學影像技術專業教育的核心組成部分，對學生的專業知識體系構建至關重要。該課程不僅要求學生系統掌握豐富的理論知識，而且強調實踐操作能力和創新思維的雙重發展。傳統教學模式側重理論知識的傳授，在實踐操作環節的深度與廣度上存在不足，可能導致學生在理論知識與實際操作技能之間出現斷層，難以滿足新工科教育對于實踐能力培養的高標準要求。因此，如何探索實現理論與實踐的有效融合，提升教學質量和學生學習質量，已經成為高職院校在醫學影像物理課程改革中亟待解決的關鍵問題。

虛實結合仿真實踐作為一種創新的教學模式，通過融合先進的虛擬仿真技術與實物模型的操作演練，構建一個既安全又經濟的實踐教學環境，高效復現醫學影像物理在現實世界中的應用情境，讓學生在仿真操作的過程中掌握關鍵技能和理論知識，促進創新思維與問題解決能力的提升。在新工科背景下，本文探索如何利用虛實結合仿真實踐教學模式對高職院校醫學影像物理課程的教學設計進行優化，增強教學效果，期望為工科領域的其他課程教學改革提供參考與借鑒。

1nbsp; 新工科背景下高職院校醫學影像物理課

程教學現狀

新工科背景下，高職院校的定位逐漸從傳統的培養技能型人才向培養創新型、復合型技術技能人才轉變。以四川護理職業學院為例，醫學影像物理課程的教學實踐主要面臨以下問題與挑戰。

首先，在課程設置方面，作為醫學類相關專業的重要課程之一，醫學影像物理課程涵蓋醫學影像設備原理、操作、維護等內容，課程設置相對完善，但在實踐環節和教學手段方面仍有待改進。

其次，在教學內容方面，醫學影像物理課程的教學內容主要圍繞醫學影像設備的原理、技術參數、成像質量控制等展開，理論知識較為豐富，教材內容更注重知識目標的達成，技能目標達成度則有待提升，達成素質目標的意識欠缺[1]，實踐操作環節相對不足，學生實際操作能力和技能培養需要進一步加強。

最后，在教學方法和教學資源方面，醫學影像物理課程教學方法以課堂講授和實驗操作為主，而由于資金等因素的限制，教學資源相對匱乏，數字化射線成像（DR）、計算機斷層掃描（CT）、磁共振成像（MRI）、核醫學成像設備相關實驗開展不足，限制了學生實踐操作的開展和教學質量的提升，導致很多學生無法全面掌握現代醫學影像技術。

2" 高職院校虛實結合仿真實踐的優勢

2.1" 運用虛擬仿真技術突破實驗設備的制約

醫學影像物理課程是以物理學知識為基礎，研究和解決與醫學診斷、治療以及與人體基礎研究有關的四大影像技術問題的交叉學科[2]，但因實驗設備耗資大、輻射和防護等因素，阻礙了醫學影像實驗的開展[3]。高職院校通過采用虛擬仿真技術，不僅能精確重現醫學影像設備的實際操作場景和醫學影像設備操作環境，允許學生在不實際接觸患者的虛擬環境中開展實踐操作和技能訓練，還能有效地解決實驗條件受限的問題。通過這種方式，高職院校能夠為學生提供更加廣泛和多元的實踐教學資源，極大地豐富教學內容，提高教學質量，為學生實踐能力的提高提供有力支持。

2.2" 運用虛擬仿真技術擺脫實驗環境的束縛

計算機斷層掃描（CT）、磁共振成像（MRI）等設備的購置成本大、運行條件要求高、運維成本高昂，如穩定的環境溫度和濕度、出色的抗干擾性能、不間斷的超導MRI設備電源供應等。虛擬仿真技術為突破實驗環境的限制提供了有效的技術路徑。在高職教育領域，結合實物模型與虛擬仿真技術，構建一個多維度的教學環境，不僅能夠讓學生通過實物模型直觀地掌握影像設備的構造細節，深入理解工作原理，而且能夠讓學生在虛擬環境中擺脫實驗條件和資源的束縛，自由地進行多樣化的模擬操作和技能訓練，有效提升實踐操作能力。更重要的是，虛擬環境的實踐操作可以有效規避實際操作中的風險，增強教學的安全性。

2.3" 運用虛擬仿真技術創新教學案例

在虛實結合仿真實踐的教學模式框架內，教師設計并實施與實際醫療環境高度契合的教學案例，利用虛擬仿真技術再現真實的臨床場景，可以讓學生在接近現實的醫學影像物理模擬中深入分析與處理臨床問題。通過虛擬仿真，教師可以設計出更多高質量的教學案例，提高教學內容的實用性和豐富性。模擬實踐不僅能夠錘煉學生的臨床思維能力，也可以提升他們面對復雜醫療情境時的問題解決技能。這種教學方式讓學生在無實際風險的虛擬環境中積累寶貴的臨床經驗，為他們未來投身實際醫療工作奠定堅實的基礎。

2.4" 運用虛擬仿真技術提升實踐能力

醫學影像物理課程的部分內容較為晦澀難懂，對學生的學習積極性和主動性產生一定的負面影響，他們被動地跟著教師學習，不利于主動探索精神的培養[4]。采用虛實結合的仿真實踐教學，可以幫助學生在模擬環境中更深入地理解和掌握關鍵的理論知識。仿真實踐的互動性和探索性特征為學生提供了廣闊的創新和實踐空間，這種多維度的教學手段為醫學影像物理課程教學注入新的活力，可以顯著增強教學效果，激發學生的學習興趣和參與度。

2.5" 運用虛擬仿真技術優化教學評價

虛擬仿真技術提供了多維度、全面的評價方式。仿真操作和實際操作相結合，實施對學生的綜合性考查。同時，虛擬仿真技術可以對學生的實驗和操作過程進行記錄與指導，并將情況實時反饋給教師，教師可以及時發現教學中存在的問題，有針對性地優化和改進教學內容與方法。虛擬仿真技術為量化學生操作過程和結果提供了依據，實現對學生學習過程的持續評價，有助于教師全面和客觀地進行教學評價，不斷調整和優化教學策略。多元化的教學評價方式提升了教學質量，為培養未來醫學影像技術領域的專業人才打下堅實基礎。

3" 教學實踐案例分析

3.1" 研究對象

選取四川護理職業學院2022級醫學影像技術專業1班的46名學生作為對照組，2022級醫學影像技術專業2班的46名學生作為實驗組。在年齡分布、性別構成與入學成績等方面，兩組學生均顯示無顯著性差異，確保了研究的可比性。

3.2" 研究方法

3.2.1" 對照組

鑒于四川護理職業學院擁有X射線機的實際設備環境，仿真實踐主要集中于學院尚無法開展的計算機斷層掃描（CT）、磁共振成像（MRI）和核醫學成像設備等相關實驗。在這些領域，教學采用理論講解為主，視頻資料和圖像展示為輔，確保學生能夠理解并掌握相關理論知識。

3.2.2" 實驗組

實施虛實結合仿真實踐教學，涵蓋了數字圖像處理技術（如灰度變換、減影技術）、CT窗口設置、后處理技術、均勻場與線性梯度場的仿真實驗、連續譜核磁共振實驗、橫向弛豫時間的自旋回波法測量、縱向弛豫時間的反轉恢復法測量、磁共振成像的定位選層實驗、原子核放射性測量、核素示蹤觀察法和SPECT掃描技術等內容。

3.3" 評價方法

3.3.1" 期末考試成績評估

為確保評估的公正性與一致性，兩組學生均參加了內容完全相同的期末考試。試卷經過精心設計，能夠全面考查學生對課程內容的掌握程度和他們的學術水平。

3.3.2" 問卷調查

研究設計一份包含五個核心維度的問卷，分別為動手能力提升、創新能力增強、學習興趣激發、基礎知識掌握、綜合知識應用能力。各維度均采用三級評價體系，分別為“較好”“一般”和“無”，對學生的學習效果進行定性分析。共計發放問卷92份，成功回收有效問卷92份，回收率為100%。問卷的設計與回收確保了數據的可靠性和研究的有效性。

3.4" 研究結果

3.4.1" 期末成績對比分析

研究對兩組學生的期末成績進行了對比分析。通過運用雙樣本t檢驗公式，計算得出的P值大于0.05，表明在整體成績上兩個班級之間無顯著性差異。當進一步對試卷中關于數字化射線成像（DR）、計算機斷層掃描（CT）、磁共振成像（MRI）與核醫學成像設備知識點的綜合應用部分進行得分分析時，結果顯示P值小于0.05，表明兩個班級在知識的綜合應用能力方面存在顯著性差異。

3.4.2" 調查問卷結果對比分析

經過調查問卷結果的對比分析，實驗組學生普遍反映在虛實結合仿真實踐教學模式下，動手操作能力、創新思維、學習動力、綜合運用知識的能力均得到顯著提升。與對照組相比，教學效果更為突出。在基礎知識掌握這一評價指標上，兩組學生的表現差異并不顯著。這一結果與期末考試成績的分析結果相一致，表明在基礎理論知識的掌握過程中，學生仍較大程度上依賴于傳統教學模式。

4" 結論與展望

4.1" 虛實結合仿真實踐教學模式的優勢

虛實結合仿真實踐在醫學影像物理課程教學中的應用探索體現出以下優勢。

首先，提升學生實踐操作技能。結合虛擬實驗環境與實體操作，學生在模擬場景中進行實踐操作，有效提升了操作技能。

其次，激發學生學習動力。融合虛擬實驗與實體操作的教學方式，增強了學生的學習熱情，促使學生更加積極地參與學習活動。

最后，增強教學效果。虛實結合仿真實踐教學模式顯著增強了教學效果，幫助學生更全面地掌握所需知識和技能，提升整體教學質量。

在高職院校醫學影像物理課程教學實施過程中采用并推行虛實結合仿真實踐教學模式，有效提升了學生的實踐操作能力，促進了學生理論知識與臨床實踐的有機融合，有助于學生在模擬的臨床情境中培養臨床思維與解決問題的能力。多維度的教學手段為學生打造了一個內涵豐富、充滿動力的學習環境，為他們在醫學影像學科領域的未來職業生涯提供了堅實的知識與技能基礎。

4.2" 研究展望

未來，在醫學影像物理教學中可以就以下方面開展進一步研究和探討。

首先，虛擬實驗環境的優化。進一步優化虛擬實驗環境，提升仿真實踐的真實感和交互性，讓學生能夠更好地體驗實際操作過程。

其次，教學資源的整合。整合虛擬實驗軟件、實驗設備等教學資源，為學生提供更豐富的學習資源，促進教學質量的提升。

最后，教學評估方法的探索。進一步研究如何利用大數據和人工智能技術對學生的學習過程進行跟蹤分析，探索更有效的教學評估方法，評估學生在虛實結合仿真實踐教學模式下的學習效果和實踐能力，為開展教學改進提供依據，為實施個性化教學提供支持。

通過對醫學影像物理課程中虛實結合仿真實踐的總結與展望，高職院校教師應持續優化教學方法和策略，促進醫學影像物理課程教學發展與創新，提升學生的學習體驗和教學質量，進一步探索該教學模式在其他醫學技術專業課程中的應用，擴展其在醫學教育領域的應用廣度，對提升高職院校醫學影像技術專業的教學質量、培育滿足行業需求的高素質技術技能型人才具有重要意義。

5" 參考文獻

[1] 張瑞蘭，劉迎九，李寧，等.立德樹人背景下醫學影像物理學實驗改革探索[J].物理通報，2024（2）：113-116，120.

[2] 仇惠，張宏鈺，周志尊，等.基于“醫、理”結合為特色的醫學影像技術專業醫學影像物理課程體系與教學內容的改革實踐[J].數理醫藥學雜志，2015，28（2）：311-312.

[3] 于毅，楊楠，任瓊瓊，等.醫學影像虛擬仿真實驗平臺建設探索[J].數字技術與應用，2018，36（12）：193，195

[4] 吳艷茹，范素軍，張晶，等.醫學影像物理學課程教學改革與實踐[J].中國繼續醫學教育，2017，9（8）：7-9.