新醫(yī)科背景下的“醫(yī)學(xué)圖像處理”教學(xué)改革研究

[作者簡介」(1980—），男，廈門人，碩士，講師，主要從事醫(yī)學(xué)影像技術(shù)研究;(1985—），男，莆田人，博士，副教授，主要從事醫(yī)學(xué)影像技術(shù)研究；(1968—），男，漳州人，碩士，教授(通信作者)，主要從事醫(yī)學(xué)影像技術(shù)研究。

[中圖分類號]G642.0 ［文獻標識碼］A [文章編號]1674-9324(2025)26-0057-04 [收稿日期]2024-11-17

引言

新醫(yī)科，作為推動傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)學(xué)科交叉融合與跨領(lǐng)域拓展的前沿學(xué)科，融合了醫(yī)學(xué)與多學(xué)科元素，并向應(yīng)用理科領(lǐng)域拓展，形成了一個獨特的交叉學(xué)科。其核心特征在于學(xué)科間的深度交融、創(chuàng)新精神及實踐導(dǎo)向，旨在培育具備創(chuàng)新思維與跨領(lǐng)域整合能力的高端醫(yī)學(xué)技術(shù)人才，以適應(yīng)并引領(lǐng)未來產(chǎn)業(yè)的革新需求。新醫(yī)科的發(fā)展目標是培養(yǎng)大量復(fù)合型、創(chuàng)新型醫(yī)學(xué)人才，以滿足社會需求，提升高校學(xué)科結(jié)構(gòu)，推動醫(yī)學(xué)教育的全面升級。

醫(yī)學(xué)圖像處理是一門融合了數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)、醫(yī)學(xué)影像等多個學(xué)科的交叉學(xué)科。由于醫(yī)學(xué)成像需要用到大量的診斷和治療信息，各種臨床成像設(shè)備與影像信息的融合在醫(yī)療診斷系統(tǒng)中變得越來越重要。隨著計算機信息技術(shù)在軟硬件層面的飛速發(fā)展，在信息圖像處理技術(shù)、人工智能和自動控制技術(shù)的支持下，醫(yī)學(xué)圖像預(yù)處理、分析、智能檢測成為當今醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)發(fā)展的熱點方向。因此，培養(yǎng)具有醫(yī)學(xué)圖像處理技能的高素質(zhì)復(fù)合型人才顯得尤為重要。在新醫(yī)科建設(shè)背景下，與大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)進行緊密結(jié)合，強調(diào)將現(xiàn)代化手段應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育和實踐中，推動醫(yī)學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，因此，對“醫(yī)學(xué)圖像處理課程進行教學(xué)改革勢在必行。

一、“醫(yī)學(xué)圖像處理”課程當前教學(xué)概況分析

中醫(yī)藥大學(xué)（以下簡稱“我校”）“醫(yī)學(xué)圖像處理”課程主要針對醫(yī)學(xué)影像專業(yè)的學(xué)生，教學(xué)目標就是讓學(xué)生掌握醫(yī)學(xué)圖像處理的主要內(nèi)容和技術(shù)，包括了解當前醫(yī)學(xué)圖像處理的最新進展趨勢以及技術(shù)應(yīng)用；掌握并能熟練使用Matlab語言編寫常用的醫(yī)學(xué)圖像處理程序，包括圖像增強、圖像分割、圖像配準、圖像融合等核心技術(shù)。通過實驗操作，學(xué)生能夠獨立使用圖像處理軟件進行實際操作，解決實際醫(yī)學(xué)圖像處理問題。在實驗操作中，鼓勵學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識的前提下，探索新的圖像處理方法并加以應(yīng)用。“醫(yī)學(xué)圖像處理”課程在教學(xué)過程中主要存在以下問題。

(一)教學(xué)方法比較單一

當前教學(xué)普遍采用的是傳統(tǒng)的講授式教學(xué)方法。這種教學(xué)方式往往以教師為中心，課堂上大部分時間都是教師在講授知識點，學(xué)生則處于被動接受的狀態(tài)。這種單一、機械的教學(xué)模式，雖然在一定程度上能夠保證知識的系統(tǒng)傳授，但卻嚴重忽視了學(xué)生實踐能力及創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。教師往往只是單向地傳遞信息，很少關(guān)注學(xué)生的反饋和理解情況；學(xué)生也往往只是被動地聽講、記筆記，缺乏主動思考和探索的機會。更為嚴重的是，這種教學(xué)方法過于注重理論知識的灌輸，忽視了對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，學(xué)生很少有機會將所學(xué)知識應(yīng)用到實際情境中，也就無法真正理解和掌握這些知識。同時，缺乏創(chuàng)新性的教學(xué)方式限制了學(xué)生創(chuàng)造力的發(fā)展，使他們難以形成獨立思考和解決問題的能力。

(二)教學(xué)內(nèi)容更新不足

在醫(yī)學(xué)圖像處理這一快速發(fā)展的領(lǐng)域，技術(shù)的更新?lián)Q代可謂是日新月異，每一天都有新的算法、新的理論、新的技術(shù)涌現(xiàn)，推動著醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)不斷向前發(fā)展，為醫(yī)療診斷、治療及醫(yī)學(xué)研究提供了更為精準、高效的工具。然而，部分教學(xué)內(nèi)容仍停留在傳統(tǒng)的算法和理論上，學(xué)生在課堂上所學(xué)的知識往往與實際應(yīng)用存在較大的脫節(jié)，難以滿足行業(yè)發(fā)展的需求。這不僅影響了學(xué)生的就業(yè)競爭力，也限制了他們在醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

(三)不注重學(xué)科交叉融合

新醫(yī)科強調(diào)學(xué)科的交叉融合，醫(yī)學(xué)圖像處理作為醫(yī)學(xué)與計算機科學(xué)的交叉學(xué)科，需要教師在教學(xué)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維和能力。然而，當前的教學(xué)內(nèi)容和方法往往側(cè)重于單一學(xué)科知識的傳授，難以實現(xiàn)學(xué)科的交叉融合。

(四)不注重實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

新醫(yī)科注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。醫(yī)學(xué)圖像處理是一門實踐性很強的學(xué)科，然而，由于實踐教學(xué)資源的限制和教學(xué)方法的單一，學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力難以得到有效提升。隨著醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，行業(yè)對人才的需求也在不斷變化，傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和方法難以跟上行業(yè)發(fā)展的步伐，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)的知識與實際應(yīng)用脫節(jié)。

二、以新工科教育理念為導(dǎo)向的教學(xué)改革思路及措施

新醫(yī)科教育理念的核心在于推動學(xué)科的交叉融合，旨在培養(yǎng)出能夠適應(yīng)快速變化的科技環(huán)境、具備綜合解決復(fù)雜問題能力的復(fù)合型人才。在這一背景下，醫(yī)學(xué)圖像處理作為一門典型的交叉學(xué)科，它巧妙地將醫(yī)學(xué)的專業(yè)知識與計算機科學(xué)的先進技術(shù)相結(jié)合，為疾病的早期診斷、治療規(guī)劃及療效評估提供了強有力的支持。為充分發(fā)揮這一領(lǐng)域的潛力，教學(xué)層面的改革與創(chuàng)新顯得尤為重要。

(一)明確教學(xué)目標

引入OBE理念，即成果導(dǎo)向教育。“醫(yī)學(xué)圖像處理”教學(xué)應(yīng)從根本上聚焦于學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，以此作為教學(xué)活動的核心導(dǎo)向。這意味著“醫(yī)學(xué)圖像處理”教學(xué)設(shè)計不僅要具備明確具體、可衡量的教學(xué)目標，還要預(yù)先設(shè)定學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)后應(yīng)達到的實際能力和知識成果。在這一框架下，強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新精神和跨學(xué)科思維能力，這也是提升“醫(yī)學(xué)圖像處理”教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。為了實現(xiàn)這些目標，對教學(xué)內(nèi)容進行了深度優(yōu)化與革新。首先，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)緊密圍繞醫(yī)學(xué)圖像處理的實際工作需求，融入新技術(shù)進展和案例研究，確保學(xué)生所學(xué)與行業(yè)需求無縫對接。其次，通過項目式學(xué)習(xí)、案例分析等實踐環(huán)節(jié)，增強學(xué)生的動手能力和問題解決能力，使他們在面對真實世界的復(fù)雜問題時，能夠迅速調(diào)用所學(xué)知識，進行有效分析和處理[2]。

(二)創(chuàng)新教學(xué)方法

結(jié)合線上和線下的教學(xué)優(yōu)勢，采用混合教學(xué)模式。線上教學(xué)部分，依托先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和豐富的在線資源，學(xué)生能夠隨時隨地使用海量的學(xué)習(xí)材料，包括視頻講座、電子書籍、在線題庫等。這些資源不僅涵蓋了廣泛的知識點，還以生動有趣的形式呈現(xiàn)，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了自主探究能力。同時，線上平臺還提供了個性化的學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃，讓每名學(xué)生都能根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進度和理解能力，靈活地安排學(xué)習(xí)計劃，實現(xiàn)因材施教。線下教學(xué)則更加注重實踐應(yīng)用與師生互動的深度挖掘。教師通過面對面指導(dǎo)，及時解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的難題，確保理論知識的有效吸收。實踐操作環(huán)節(jié)可以讓學(xué)生將所學(xué)理論知識轉(zhuǎn)化為實際操作技能，加深學(xué)生對知識的理解和掌握。此外，線下課堂上的小組討論等互動活動，也極大地促進了學(xué)生之間的溝通與合作，培養(yǎng)了他們的團隊協(xié)作能力和批判性思維[3-4]。

(三)實施項目驅(qū)動教學(xué)

在“醫(yī)學(xué)圖像處理”課程中推行項目驅(qū)動教學(xué)法是一種高效且以實踐為導(dǎo)向的教學(xué)策略。該方法的核心在于，通過精心設(shè)計一系列與醫(yī)療實踐緊密相關(guān)的項目任務(wù)，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的熱情，使他們在解決實際問題的過程中深入理解并掌握醫(yī)學(xué)圖像處理的精髓與技能。這些項目應(yīng)涵蓋從基礎(chǔ)的圖像預(yù)處理、特征提取，到高級的圖像分割、三維重建及疾病診斷輔助等多個層面，確保學(xué)生能夠全面接觸并實踐該領(lǐng)域的核心知識體系。以PET-CT圖像融合為例，組織學(xué)生以團隊合作的方式，從PET和CT圖像采集、進行預(yù)處理(包括去噪、增強對比度等)，圖像配準方法的選擇、圖像融合方法的選擇，圖像后處理、通過定量和定性的方法評估融合圖像的質(zhì)量等方面做出思維導(dǎo)圖，按思維導(dǎo)圖進行分析思考，分工合作，最終完成這一項目。在項目執(zhí)行過程中，學(xué)生不僅會被鼓勵運用所學(xué)知識進行技術(shù)探索與創(chuàng)新，還會面臨如何有效開展團隊協(xié)作、溝通協(xié)調(diào)，以及如何在限定時間內(nèi)解決問題的現(xiàn)實挑戰(zhàn)。這種教學(xué)模式極大地促進了學(xué)生綜合能力的發(fā)展，包括批判性思維、問題解決技巧及團隊合作精神，這些都是未來醫(yī)療科技領(lǐng)域不可或缺的職業(yè)素養(yǎng)。此外，項目驅(qū)動教學(xué)法還強調(diào)反饋與迭代的重要性。每個項目完成后，通過組織成果展示、教師點評等環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠及時獲得寶貴的反饋，理解自身不足并明確改進方向。這種持續(xù)的學(xué)習(xí)循環(huán)不僅加深了學(xué)生對醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)的理解，也培養(yǎng)了他們在面對復(fù)雜醫(yī)療圖像問題時，能夠靈活應(yīng)用所學(xué)知識，不斷創(chuàng)新求解的能力，為其日后成為行業(yè)內(nèi)的佼佼者奠定堅實基礎(chǔ)[5-6]。

(四)注重跨學(xué)科融合

在教學(xué)內(nèi)容中注重醫(yī)學(xué)與計算機科學(xué)的交叉融合，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維和能力。可以引入醫(yī)學(xué)圖像處理的最新研究成果和臨床應(yīng)用案例，讓學(xué)生了解醫(yī)學(xué)圖像處理在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的重要作用。此外，跨學(xué)科思維的融入也至關(guān)重要。醫(yī)學(xué)圖像處理本身就是一個多學(xué)科交叉的領(lǐng)域，涉及醫(yī)學(xué)、計算機科學(xué)、數(shù)學(xué)等多個學(xué)科。因此，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)注重對跨學(xué)科知識的整合，拓寬學(xué)生的知識視野，培養(yǎng)他們在不同學(xué)科間靈活轉(zhuǎn)換思維的能力，為培養(yǎng)復(fù)合型醫(yī)學(xué)圖像處理人才奠定堅實基礎(chǔ)。通過講解醫(yī)學(xué)圖像處理的基本原理、算法設(shè)計以及計算機技術(shù)在醫(yī)學(xué)圖像處理中的具體應(yīng)用，使學(xué)生深刻理解兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系和相互作用。同時，還應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生掌握如何運用計算機科學(xué)的理論和方法，解決醫(yī)學(xué)圖像處理中遇到的實際問題。通過展示醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)在疾病診斷、治療規(guī)劃及療效評估等方面的成功應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力，讓他們認識到自己所學(xué)的知識不僅具有理論價值，更能在實踐中發(fā)揮巨大作用。

(五)構(gòu)建多元化評價體系

根據(jù)新醫(yī)科教育理念，評價體系的構(gòu)建應(yīng)緊密圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，并體現(xiàn)出多元化的特點。在醫(yī)學(xué)圖像處理這一專業(yè)性極強的教學(xué)領(lǐng)域中，構(gòu)建一個全面、公正、有效的評價體系尤為重要。

在多元化評價體系中，過程性評價強調(diào)對學(xué)生學(xué)習(xí)全過程的關(guān)注和考量，而不是僅僅聚焦于最終的學(xué)習(xí)結(jié)果。通過細致觀察學(xué)生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、項目進展等多個維度，可以及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題和不足，從而有針對性地提供指導(dǎo)和幫助。這種評價方式不僅有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，也為教師調(diào)整教學(xué)策略、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容提供了寶貴的反饋。與過程性評價相輔相成的是結(jié)果性評價，它側(cè)重于以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為評價依據(jù)。因此，對項目的最終結(jié)果采用論文來體現(xiàn)，全面提升了學(xué)生的學(xué)術(shù)寫作能力和專業(yè)素養(yǎng)，鼓勵每名學(xué)生結(jié)合自身的專業(yè)背景，撰寫一篇將專業(yè)知識與圖像處理技術(shù)深度融合的論文。在撰寫論文的過程中，需要深入挖掘圖像處理技術(shù)的基本原理、算法及最新進展，并思考這些技術(shù)如何與自身的專業(yè)相結(jié)合，解決實際問題或推動領(lǐng)域創(chuàng)新。通過撰寫論文，學(xué)生不僅能夠系統(tǒng)地梳理和總結(jié)所學(xué)知識，還能學(xué)會如何查閱和引用相關(guān)文獻，形成嚴謹?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度。同時，論文的撰寫過程是一次思維碰撞和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的過程，學(xué)生需要在論文中提出自己的見解和觀點，甚至嘗試提出新的圖像處理算法或應(yīng)用方案。通過這一任務(wù)，能夠激發(fā)學(xué)生對圖像處理的濃厚興趣。此外，也要注重結(jié)果的展示，借助MATLAB的GUIDE(圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境)編寫和展示小程序，是一種既高效又富有創(chuàng)意的教學(xué)方法。通過GUIDE，學(xué)生可以輕松創(chuàng)建出界面友好、功能全面的醫(yī)學(xué)圖像處理小程序。編寫的小程序不僅能實現(xiàn)圖像的基本處理功能，如濾波、增強、分割等，還能通過圖形化界面直觀地展示處理前后的效果對比，極大地提高了程序的可讀性和教學(xué)效果。利用MATLAB的GUIDE進行醫(yī)學(xué)圖像處理小程序的編寫和展示，不僅提升了教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還為醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域的教學(xué)和研究提供了一種新的、富有創(chuàng)意的方法。通過不斷嘗試和優(yōu)化，創(chuàng)造出更多實用的醫(yī)學(xué)圖像處理小程序，為醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域的人才培養(yǎng)和技術(shù)創(chuàng)新貢獻力量。

結(jié)語

在新醫(yī)科建設(shè)背景下，“醫(yī)學(xué)圖像處理”課程教學(xué)改革措施的推進取得了顯著效果。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的編程能力與論文寫作能力得到了有效提升，他們更加主動地參與案例分析和實踐，不斷挑戰(zhàn)自我，尋求突破。同時，這種教學(xué)方式極大地提高了學(xué)生的畢業(yè)要求達成度，使他們在畢業(yè)時能夠具備扎實的醫(yī)學(xué)圖像處理知識和較強的實踐能力。筆者相信，通過不斷探索和實踐，能夠培養(yǎng)出更多具備創(chuàng)新精神和實踐能力的優(yōu)秀的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)人才。

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Research on the Teaching Reform ofMedical Image Processing in the Context of EmergingMedical Disciplines HONG Quan-xing， YU Yun， WEI Guo-qiang， HUANG Hao (Instituteof Integrated Traditional Chinese and Western Medicine， College of Integrative Medicine， FujianUniversityofTraditionalChineseMedicine，F(xiàn)uzhou，F(xiàn)ujian 35ol22，China)

Abstract: Medical Image Processing，as a discipline that seamlessly integrates medicine and information technology，urgently needs to break free from theconstraints of traditional teaching frameworks to meet the demandsofcultivating medical talent.Inresponse tothisneed，this paper providesan in-depthanalysis of how to innovate and modernize the Medical Image Processing course under the guidance of the Emerging Medical Education philosophy.By incorporating the latest scientiffcresearch achievements and technological advancements， thecourseaims tostimulate students’innovative thinking.Additionallydiversified teaching methodssuchas project-based learning and the development of visual mini-programs are employed to enhance students’ practical skillsand team collaboration abilities.Furthermore，the traditional assessment methods havebeen reformed，with the introduction of a comprehensive evaluation mechanism that focuses on assessng students’actual abilities to solve complex medical image problems.Through a series of teaching reforms and practices，the teaching effectiveness has signiffcantly improved，achieving the desired learning objectives.

Keywords: emerging medical disciplines;Medical Image Processing; educational reform