原创《医学成像与处理技术课程项目化教学实践》
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1引言
生物医学工程( Biomedical Engineering,BME)的基本任务是运用工程技术手段,研究和解决生物学和医学中的有关问题,因此国内外大部分高校将其设置为工科【1】.医学成像与处理技术课程是BME专业的一门专业核心课程,包括医学成像技术和图像处理的内容,与临床医学实际应用紧密相连,通过算法设计与编程辅助医生解决医学领域的重要问题.随着计算机技术的发展以及X-CT、MRI、PET、SPECT等成像技术和相关设备的改进,图像处理在临床医学中的辅助诊断和治疗作用日益突显.利用图像处理技术对人体解剖结构或病变区域进行定位、特征提取、三维重建并量化分析,是BME专业学生必须具备的实践能力.因此,该课程引入CDIO工程教育理念,实行“IDE梯次项目化”教学模式,培养适应BME市场需求、具备创新意识和创造能力的应用型专业人才.
2 CDIO工程教育
C-构思、Conceive,D-设计、Design,l-实现、Implement,0-运作、Operate.近十几年来,CDIO理念在机械、航空航天、电子、化工等专业的学生培养过程中取得了良好的效果,近百所世界著名大学先后加入了CDIO组织,其中包括中国的清华大学、汕头大学、北京交通大学和成都信息工程大学.至2010年,全国39所大学进行了以工程学科为主的CDIO教学模式改革.2016年1月,“全国CDIO工程教育联盟”正式成立,继续探讨新形势下高校如何开展CDIO教育改革,以更快地推进创新创业教育、工程认证和卓越工程师计划等项目.
3 CDIO理念指导下的课程教学思路
3.1注重学生IDE培养
l-兴趣、Interest,D-梦想、Dream,E-热情、En-thusia.兴趣是最好的老师,梦想是勇往直前的源泉,热情是催人奋进的动力.采用多种方式培养BME学生对该课程的兴趣.方式一：医院或企业见习与合作,我校是一所医科院校,具有很强的生物医学研究基础,拥有多所省内外享有一定声誉的“三甲”医院,并与美国通用电气公司等企业建立联合培养基地,有着很强的资源优势；方式二：开放实验室,促进高低年级学生之间的沟通交流,展示高年级同学的课程作品；方式三：媒体传播,有效利用校内媒体网络等途径传播临床应用中的医学图像及视频资源.通过医学实例让学生认识到医学图像处理技术的作用,特别是对辅助诊断治疗人类疾病的重要性,提高学生的学习兴趣,让学生建立一个梦想,梦想成为一名优秀的临床医学工程师、医学图像处理工程师、医疗器械研发工程师或医学影像工程师,激发学生的学习热情.思想指导行为,态度决定命运.IDE培养要贯穿课程教学过程的始终,促进学生以积极的心态和饱满的热情来主动学习.
3.2实施梯次项目化教学
医学成像及处理技术重点包括医学图像处理技术、医学图像重建与可视化和医学图像应用等内容.在该课程开展前期,学生已经学习了生理学、生物学、C语言程序设计和专业软件应用等课程,具备生物医学基础与程序编写基础.因此,结合我校BME专业的实际情况,医学成像及处理技术课程按梯次来设计项目——引导与案例项目教学、综合型项目、提高型项目.
“引导与案例项目教学”重在学习理解能力培养.图像处理部分内容涉及图像数学变换、增强、边缘检测、配准、分割、重建等内容,部分算法的原理复杂,对学生的理解能力要求很高,课堂单纯性理论教学效果不好.因此,采用上机实践、案例讲解的方式,边学边练.(1)项目构思.利用学校电子图书馆中的中国知网、维普、万方等中文数据库,查阅相关文献,进行项目调研,了解项目研究的现状、必要性及意义,熟悉解决项目可能会涉及到的方法、原理及优缺点；(2)项目设计.仔细分析成像原理及图像特点,综合运用理工医知识,利用交叉思维,分组讨论,设计适合解决实际问题的算法；(3)项目实现.利用自己熟悉的开发环境,如MAT-LAB、VC++等,完成相关程序的编写；(4)项目运行.通过运行程序,修改程序,分析结果,检测算法的可靠性,并进一步优化程序,实现图像处理功能,撰写项目设计报告.通过“手把手”式的“案例项目教学”,让学生理解该课程中重要知识点的原理及应用.
“综合型项目”重在实际应用能力培养.学生在掌握了必备的图像处理技术知识的基础上,采用CDIO思维模式,独立完成项目调研、方案拟定、设计、运行和优化,边实践边学习,提高其独立分析问题和解决问题的能力.例如,医学图像的数学变换、增强、分割、配准、融合、压缩等实验.
“提高型项目”重在团队协作能力和创新能力的提高.学生以小组为单位采用CDIO思维模式,调研提高型项目产生的背景及临床应用价值,讨论总结研究的基本方法,将项目细节分化,分工完成项目程序编写工作并最后汇总,集体调试运行,完成项目要求,为将来从事该领域的科学研究或系统研发打下基础.例如,血管内超声图像的分割和斑块的自动识别技术研究、虹膜图像识别系统设计等.
3.3重视英文阅读和使用能力培养
“用中学”是医学成像及处理技术课程对学生进行专业英语训练的核心指导思想.方式一：鼓励学生自学《生物医学工程术语词典》,掌握BME领域专业术语的英文翻译及缩写,结合国家英语四、六级考试中的关键语法,基本可以实现图像处理相关知识的“听”“说”“读”“写”.方式二：指导学生在Springer Link等外文数据库中查找英文文献,针对项目需要解决的问题来研究文献内容,一方面可以增强学生英文阅读能力,另一方面可以了解医学领域中图像处理技术的国际前沿的研究方向及先进的研究方法,拓宽学生的专业领域知识.
3.4分析教学结果,因材施教
在实际教学过程中,需要注重教学过程及效果分析,根据项目研究的过程以及项目的完成情况,发现部分同学的表现很突出,或者在学习的过程中非常有想法,此时,教师需要做的就是积极地去聆听,并且引导他们往更深的方向去发展,如推荐他们参与相关教师的科研项目研究,参与实验室开放平台实验项目研究,参加国家级、省级、校级的大学生创新创业训练计划项目等,为将他们培养成一批具有更强创新精神和实践能力的卓越生物医学工程师而努力创造条件.
4结语
随着信息高速公路的发展和大数据时代的到来,医学成像技术也从单纯的×线射线摄影发展到综合影像技术,市场对高质量人才的需求越来越多.将CDIO理念应用于医学成像及处理技术课程教学,实行“IDE梯次项目化”教学模式,提高了学生的个人学习能力、人际能力和项目研发能力,为BME专业人才培养模式的进一步改革提供了经验.
处理技术论文参考资料：
言而总之:这是关于实践探索和医学成像和课程方面的处理技术论文题目、论文提纲、处理技术论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
