教学方法改革的实施
在课堂教学的改革上,主要体现在将翻转课堂和小组赛等各种新颖教学方式相结合,突出“以学生为主体,以教师为主导”的教育理念,提高学生自主的学习能力和学习积极性[6]。
1.翻转课堂
以讨论和交流为主,教师指导为辅的“翻转课堂”,极大程度地提高了学生的学习能力,目前已经越来越得到学生和教师的肯定[7-8]。我校的生物医学工程属于小专业,每届本科生只有两个班,学生总数基本在50—60人,教师对学生的学习情况也基本比较了解,相比于动辄一百多人的大班而言,该专业完全可作为翻转课堂、综合设计比赛等等多种互动式教学方式改革的试点。在我们的翻转课堂和小组赛等互动式教学中,均采用学生自由结合的方式形成讨论组,每组5—6人,由学生自己派选一位有责任心的组长组织组员学习,以强带弱,互相监督。
(1)课堂讨论的内容:由于《医学图像处理》知识丰富,既包含了《数字图像处理》的基本知识点,如数字图像的表达方式、图像增强、图像复原、图像分割和图像压缩等,又涵盖了医学图像处理的基础知识,如医学图像的存储格式、医学图像的配准与融合、三维重建等,因此仅用课堂时间是远远不够的。为了提高教学效果,作为尝试,我们将《医学图像处理》中的一些知识设计了8个讨论主题,具体如表1所示:
表1 课堂讨论的内容及方式
上述8个主题既属于这门课程的重要知识点,内容又适合学生在课下通过查阅文献和书籍进行学习,适合以课堂讨论的方式进行。课堂讨论基本以小组为单位,每个主题的学生讨论时间均为1学时,老师再用0.5学时的时间进行总结和概括,并采用提问/回答的方式对学生的掌握程度进行考察。
(2)课堂讨论的具体实施方案:教师在一周前将要讨论的主题内容布置给组长,每个组长将根据组员的实际学习情况为每个组员分配详细的子任务,包括查阅文献、查阅网页、查找书籍等,一起制作PPT或讨论讲稿,并将疑问和困惑记录下来;在讨论课上每个小组都要提出问题,由其他组成员进行解答,对于大多数学生不能理解的概念或知识,老师要做好记录,留待下堂课集中解答。
2.举办学业竞赛(https://www.daowen.com)
为了使生物医学工程专业的学生能够更加深入地理解医学图像的特点和图像处理在医学中的应用,本课程将面向问题的教学方法(Problem-Based Learning,PBL)引入课堂,开设了一个本专业内的学业竞赛[9-10]。竞赛共设9道题目,每道题目都涉及临床医学上的各种图像和各种处理要求,如对病理切片图像中的细胞进行计数;为超声图像加伪彩处理;对CT或MRI图进行分割或勾勒、对CT图像中某种组织进行精确定位等等。这就要求学生不仅要理解和掌握所有的理论知识点,还要有适当的知识延伸、一定的编程技巧和程序调试能力。竞赛仍以小组为单位,每组抽签决定自己组的题目,然后各司其职,分别实现文献检索、算法分析与实现、程序编写与调试、实验结果分析等各项具体任务。比赛时先由各组组长对课题背景、研究意义以及该组成员的分工做一介绍,再由各个组员对自己的具体工作,包括文献综述、算法设计和实现、实验结果等进行论述,由其他各个组长为该组的所有成员打分,老师将对所有的学生进行打分,最后比赛成绩将由老师的分数与组长的分数按权值进行总评得到。
3.积极借助互联网
将课堂答疑/作业讲评/例题讲解等项目挪到互联网平台,通过QQ群/微信群/雨课堂/学习通等多种手段,让学生能更自主地学习和讨论,延伸课堂教学内容,活跃课堂气氛。
4.将具体的科研项目带进课堂,实现科研项目驱动式教学
在课堂教学过程中融入教师的应用型研究课题,建立将教师的研究性教学和学生的研究性学习相结合的教学平台。首先由教师结合目前的科研任务,针对所教的知识点提出具体问题,其次再引导学生进行课堂讨论,根据已经讲过的相关知识进行思考,提出相应的解决方法。这种方法在教学过程中融合了学科知识与研究方法,指导学生围绕某一科学问题进行发现问题、分析问题和解决问题的能力训练,强调学生对所学知识、技能的实际应用,注重学生参与学习的过程和亲身体验与实践,充分发挥教师的主导地位和学生的主体地位。既提高了学生课堂的积极性和主动参与程度,也可以为教师科研提供一些新的思路或方向。
5.注重将思政教学元素带入课堂,做好思政元素在各个知识点的渗透,使其与专业知识浑然一体
医学图像处理是一门实践性非常强的专业课程,里面的各个理论知识点在实际中都可以找到医学实例。在当今医患关系处理、疫情防控等现实背景下,培养学生的爱国主义情结,激发学生的学习斗志,树立学生为祖国服务为人民服务的正确人生观,也是这门课的历史使命之一。在教学中循循善诱,用医学中的实际病例为原图,与学生一起讨论问题的解决方案和计算机辅助诊断系统的构成,使学生将理论和实践相结合,做到有的放矢的学习。