項目驅動與微課醫學圖像處理教學改革
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摘要:項目驅動教學將基礎知識和技能蘊含于整個項目中，可以改變傳統教學中知識的線性結構，是層次性的知識結構，但項目驅動教學比較費時費力。而微課支持個性化學習、自主學習及碎片化學習，能夠為項目驅動的創新應用型教學模式提供支持。實踐表明，兩者有機融合不僅培養學生的自主學習能力和實踐能力，而且能夠充分調動起學生學習的積極性和主動性，達到學有所用、學以致用的目的。
隨著各種各樣的醫學影像設備的廣泛使用，醫院每天都產生大量醫學影像。樊代明院士曾經半開玩笑地說過，他曾經帶了一個醫療團隊下鄉，結果沒有了影像設備，所帶醫生就不會看病了。醫學圖像處理就是一門以數字圖像處理為基礎，講述如何運用計算機技術對醫學影像進行處理的課程，在醫院醫學診斷與臨床治療中起著重要的作用。醫學圖像處理涉及醫學、計算機、數學等多門學科，是高度交叉的一門學科，也是培養高素質復合型人才的一門重要學科，因此目前越來越多的醫學院校開始開設醫學圖像處理這門課程［1］。但由于該課程理論性、實踐性和應用性要求都很高，因此在實際實施過程中，還存在著許多不足，需要進行教學改革。
1醫學圖像處理教學現狀
目前醫學圖像處理課程教學過程中主要存在以下問題:其一，教學方法單一。多數教師還是采用傳統講授式的教學方法，忽視了學生實踐能力及創新性思維的培養［2］。老師們在課堂上講得口干舌燥，學生卻聽得昏昏欲睡;其二，醫學圖像處理課程教學過程過于偏重理論，而實踐教學不足。由于許多醫學圖像處理算法實現起來費力耗時，因此在傳統的醫學圖像處理教學中，老師們經常講了一大堆理論，但真正分配給學生實踐練習的課時則比較少［3］。實驗課中實驗內容單一，設置陳舊，很少涉及醫學圖像處理最新的研究熱點和應用，各個實驗之間相互獨立，無法培養學生系統思考、解決問題的能力，更跟不上醫學圖像處理在人工智能等最新領域應用的快速發展，難以滿足實際教學需求，因此很難有效地調動學生的學習積極性和主動性［4］。
2項目驅動教學法
項目驅動教學法是通過設計開發一個完整的項目而進行的教學活動，由師生協作共同完成［5］。其特點是:根據教學進度，把整個項目過程分解為一個個具體的子任務，并設計出相應教學方案。按項目實施過程結合教學進度設計教學思路，讓學生在學習理論知識的同時，獲得相應實踐技能，不僅培養了學生系統開發一個完整項目的能力和團隊合作精神，而且提高了學生未來就業時的職場競爭優勢［6］。我國許多高校和培訓機構對于項目驅動教學法也進行了大量的嘗試，取得了顯著的教學效果。中科院計算所培訓中心很早就以培養實用人才為目標，實施“工程項目教學法”。俞素平以《公路工程造價》課程為例開展了基于行動導向的“項目引領、任務驅動”教學模式改革［7］。楊帆等人以基因工程課程為例，構建以科研任務驅動教學的新模式［8］。傳統教學中知識的傳遞是線性結構的，而項目驅動教學中的知識結構是層次性的，知識的難度隨著項目的展開逐層加深，形成一種螺旋式上升的結構。項目驅動教學法根據課程知識點的分布，把整個項目過程細化為一系列具體的子任務，并將各知識點的基礎理論知識和實踐技能蘊含于各個子任務中［9］。學生在完成各個任務的同時，學習了各個知識點所對應的理論知識，并掌握了相應知識點的應用方法，獲得解決其他任務或問題的知識技能。隨著課程教學和項目的實施，學生的知識就一層層建構起來。相比于傳統教學，項目驅動教學更能激發學生自主探究的欲望，鍛煉學生協作交流的能力，培養學生團隊意識，形成創新思維。同時，在解決一個個任務的過程中，隨著問題一個個陸續被攻克，學生不斷獲得成就感，更有效地激發他們的求知欲望及學習的積極能動性，提高學習能力，逐步形成認知、情感活動的良性循環。項目驅動教學可以使學生真正做到“學中做，做中學”，提高學生的動手實踐能力，啟發學生的探索創新精神，學以致用。但是項目驅動教學的缺點是比較費時。在同樣的課時下，學生動手做的課時多，就意味著老師講授的課時就要縮短，課程的知識點可能就無法系統地、全面地傳授給學生。
3微課在項目驅動教學中的應用
微課的教學理念最早出現在由美國北愛荷華大學McGrew教授1993年提出的“60秒有機化學課程”［10］以及英國納皮爾大學Kee提出的“一分鐘演講”中［11］。2008年美國圣胡安學院DavidPenrose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年在國內首次提出了“微課”的概念［12］。微課主要以視頻為載體，是針對一個模塊或者一個專題的知識而設計的微型課程。微課的內容一般比較短小，微課教學時間一般為10～15分鐘，內容精悍，形式簡單，可以針對某個知識點和實際操作進行講解，有著明確的教學目標。微課的特點是比較靈活，支持個性化學習、自主學習、碎片化學習及研究性學習，對學習場地和學習時間沒有限制，學生可以根據實際情況隨時隨地有針對性地選擇適合自己的微課［13］。微課的這些優點可以與項目驅動教學形成完美互補，因此，微課能夠為項目驅動教學模式提供支持，有效彌補項目驅動教學課時不足的問題。
4項目驅動結合微課的醫學圖像處理教學方法設計
項目驅動的教學首先要選擇合適的項目。為了更好地與醫學圖像處理教學課程內容相吻合，結合自己的科研及指導大學生創新創業項目的經驗，我校的醫學圖像處理教學改革是以肺結節的CT圖像計算機輔助診斷系統為例進行講解。該系統登記了軟件著作權，并在2017年的泛珠三角大學生計算機作品賽上獲得海南省一等獎和香港總決賽三等獎。根據實際情況，將肺結節的計算機輔助診斷系統項目分解成CT圖像獲取、圖像降噪、肺實質分割、ROI分割、特征提取和分類識別幾個模塊。為了便于項目開發的實施，對醫學圖像處理課程教學內容知識進行了重構，以項目開發的形式將肺結節計算機輔助診斷系統中涉及的各主要知識點與醫學圖像處理教學內容一一對應起來。在理清醫學圖像處理課程知識點與項目的對應關系后，就可以根據知識點或項目進度的需要設計制作相應的微課［14-15］，并將制作的微課上傳到藍墨云班課上。微課的內容既有針對課程理論知識點的，也有針對項目實現的。項目的實踐以小組的形式進行，6—7人一組。任課老師根據課程進度及項目實現的內容，提前將下次課所要學習的知識點告訴學生，學生在課前就可以通過微課學習這些理論知識及項目實現中所要注意的細節。有些學生可能課前沒來得及看，或者有些學生看過但是在項目實現中還是理解的不太透，學生在課中還可以通過微課學習或鞏固這些知識點，老師就可以騰出時間在課堂上積極跟蹤學生的學習及項目實現情況，解答學生項目中遇到的問題，對學生普遍反映的問題進行課堂集中講解。對于一些課堂上沒有完成項目任務的小組，學生課后還可以繼續完成項目內容，遇到不懂的知識點及項目實現細節問題，還可以通過觀看微課及通過微信等方式跟老師進行溝通解決。部分小組實現的結果如下圖所示。
5結語
在項目驅動結合微課的醫學圖像處理教學方法改革中，項目驅動教學改變了傳統教學中知識的線性結構傳遞，可以使學生真正做到“學中做，做中學”;而微課可以充分發揮靈活性、自主化及碎片化學習的優點解決項目驅動教學學時不足的問題。實踐表明，結合微課的教學改革模式可以充分發揮項目驅動教學及微課教學各自的優勢。相比較傳統講授式教學模式，在實際教學實踐中項目驅動結合微課的醫學圖像處理教學方法也取得較為明顯的效果，更能提高學生的動手實踐能力，啟發學生的探索創新精神，也更能調動起學生學習的積極性和主動性。
作者：韓貴來 李海霞 單位：海南醫學院醫學信息學院
