磁共振成像設(shè)備學(xué)逆向教學(xué)設(shè)計(jì)模式研究

，，

上海理工大學(xué) 醫(yī)療器械與食品學(xué)院(上海，200093)

0 引言

近年來，我國(guó)醫(yī)療事業(yè)發(fā)展迅速，涌現(xiàn)出一大批新技術(shù)﹑新設(shè)備，其中磁共振成像設(shè)備以其優(yōu)異的軟組織分辨力﹑無(wú)電離輻射損傷﹑多方位多參數(shù)成像等優(yōu)點(diǎn)在各大醫(yī)院中應(yīng)用普遍。為適應(yīng)醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展潮流，各大高校紛紛制定相應(yīng)的課程以培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)人才。磁共振成像設(shè)備學(xué)是影像專業(yè)學(xué)生的必修基礎(chǔ)課程，教學(xué)內(nèi)容主要涉及磁共振設(shè)備的發(fā)展歷史﹑成像原理﹑機(jī)械結(jié)構(gòu)﹑設(shè)備功能以及臨床應(yīng)用等，內(nèi)容繁雜且枯燥難懂，常規(guī)的教學(xué)模式難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，進(jìn)而影響所培養(yǎng)人才的專業(yè)素質(zhì)。因此，針對(duì)磁共振成像設(shè)備學(xué)教學(xué)模式的探索﹑創(chuàng)新和改革一直是高校教師的關(guān)心之處，并在探索中略有成效，如早期的問題式教學(xué)(Problem-Based Learning, PBL)[1-3]﹑案例式教學(xué)(Case-Based Learning, CBL)[4]﹑情景式教學(xué)[5]﹑實(shí)踐式教學(xué)[6]﹑啟發(fā)式教學(xué)[7]等。在前人探索的基礎(chǔ)上，本文提出一種逆向教學(xué)設(shè)計(jì)模式，一定條件下將師生進(jìn)行角色互換，鼓勵(lì)學(xué)生提前學(xué)習(xí)專題知識(shí)并根據(jù)自身理解進(jìn)行講述，而教師對(duì)其講述內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充與修正。該教學(xué)模式不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂的主動(dòng)性和積極性，更有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握。在逆向教學(xué)設(shè)計(jì)模式下，學(xué)生不再被動(dòng)地接受知識(shí)，而是更多地參與到教學(xué)活動(dòng)中，與教師互換思維，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題-分析問題-解決問題，提高自身能力，鞏固所學(xué)知識(shí)，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。

1 磁共振成像設(shè)備學(xué)學(xué)科特點(diǎn)與普通高校教學(xué)模式現(xiàn)狀

1.1 磁共振成像設(shè)備學(xué)學(xué)科特點(diǎn)

磁共振成像設(shè)備學(xué)是一門講述磁共振設(shè)備的學(xué)科，包括設(shè)備的發(fā)展歷史、成像原理、基本的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成、各部分的功能、主要的性能指標(biāo)、臨床應(yīng)用及應(yīng)用禁忌、新技術(shù)新設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)等。該學(xué)科內(nèi)容涉及范圍廣，涵蓋了設(shè)備發(fā)展的過去、現(xiàn)在和未來； 理論知識(shí)抽象難懂，知識(shí)點(diǎn)零散且略顯古板[8]； 學(xué)科交叉多，內(nèi)容與物理學(xué)、電子電路、機(jī)械基礎(chǔ)及計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科相滲透； 各專業(yè)的課程設(shè)置各有不同，部分專業(yè)基礎(chǔ)課與實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)較少，這都在一定程度上影響了授課質(zhì)量[9]。

1.2 普通高校教學(xué)模式現(xiàn)狀

早在1969年，美國(guó)的神經(jīng)病學(xué)教授Barrows便提出一種以問題為基礎(chǔ)的教學(xué)法，即PBL教學(xué)法。PBL教學(xué)法強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心[10]，重視學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，旨在提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力。該法因其創(chuàng)新性和啟發(fā)式等特點(diǎn)廣為高校接受，但在實(shí)施過程中常因受限于課時(shí)設(shè)置不夠合理﹑數(shù)據(jù)庫(kù)資源有限等因素而未能較好地發(fā)揮作用。

現(xiàn)階段大多數(shù)高校的授課方式是以教科書為基礎(chǔ)﹑配合幻燈片的方式進(jìn)行講解，大部分課時(shí)都是教師在講﹑學(xué)生在聽，加之磁共振設(shè)備學(xué)與多門學(xué)科交叉聯(lián)系，理論知識(shí)繁多，不免略顯枯燥。在沒有主動(dòng)復(fù)習(xí)前期課程并對(duì)磁共振設(shè)備學(xué)內(nèi)容不甚了解的情況下，學(xué)生難以集中注意力，學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性容易受到挫傷。另外，與基礎(chǔ)課程相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課較少，在講述較為抽象的理論知識(shí)，如弛豫現(xiàn)象﹑K空間填充﹑彌散成像等，內(nèi)容講解費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而學(xué)生收益甚微。此外，磁共振設(shè)備一般難以實(shí)現(xiàn)拆裝和操作，使得理論與實(shí)際稍有脫節(jié)，學(xué)生無(wú)法較為直觀地理解教學(xué)內(nèi)容。針對(duì)以上問題有不少高校教師都致力于講課風(fēng)格的改變[11-12]，如將理論知識(shí)與日常生活中的某些現(xiàn)象聯(lián)系起來，或是以幽默而又通俗的表達(dá)方式將授課內(nèi)容傳授給學(xué)生，令枯燥難懂的理論知識(shí)變得生動(dòng)有趣[13]； 或是從實(shí)驗(yàn)課程上入手加以改進(jìn)[14-15]，盡量增加學(xué)生自己動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在實(shí)際操作中習(xí)得知識(shí)，這些舉措都取得了一定的效果。

2 逆向教學(xué)設(shè)計(jì)模式

2.1 逆向教學(xué)設(shè)計(jì)理念

所謂逆向教學(xué)設(shè)計(jì)模式，就是改變以往教師單向授課、學(xué)生被動(dòng)接受的模式，將教師和學(xué)生的角色進(jìn)行一定程度上的互換，取而代之以學(xué)生為主體、教師為指導(dǎo)的模式。該種模式下學(xué)生作為知識(shí)傳播的主動(dòng)方，需要著力培養(yǎng)自身的知識(shí)素養(yǎng)，在師生角色互換的過程中正確把握重點(diǎn)與難點(diǎn)，并用簡(jiǎn)單易懂的方式表達(dá)出來，這樣不僅有利于學(xué)生交流互鑒，更能促進(jìn)自身對(duì)知識(shí)的有效吸收； 而教師則作為裁判和聽眾及時(shí)給予指點(diǎn)、糾正和補(bǔ)充，正確引導(dǎo)學(xué)生獲取知識(shí)。角色互換不但能發(fā)現(xiàn)以往教學(xué)中可能存在的問題，如教師的授課深度和學(xué)生的接受能力不等同問題、學(xué)生理論知識(shí)與實(shí)踐能力不匹配問題，有助于教師教學(xué)方案的改進(jìn)； 同時(shí)也能增進(jìn)師生之間的交流，減少教師和學(xué)生的身份隔閡，有利于師生在學(xué)術(shù)自由的氛圍中相互學(xué)習(xí)。

逆向教學(xué)并不是將課堂全盤撒手給學(xué)生，而是將教學(xué)內(nèi)容中部分的重點(diǎn)內(nèi)容有選擇地放手給學(xué)生。教師應(yīng)在充分考量學(xué)生所學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)和課程內(nèi)容難易度的基礎(chǔ)上，做出合理的規(guī)劃。如在教授磁共振成像設(shè)備學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容“磁共振的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”時(shí)，可引導(dǎo)學(xué)生在課前查閱資料了解磁共振設(shè)備的分類及結(jié)構(gòu)等方面的知識(shí)，教師可以在有條件的情況下合理安排學(xué)生到醫(yī)院﹑企業(yè)或?qū)嶒?yàn)室進(jìn)行實(shí)地參觀演示，在理論結(jié)合實(shí)踐中深化學(xué)生所學(xué)知識(shí)。由學(xué)生討論磁共振設(shè)備的分類依據(jù)及總體結(jié)構(gòu)，教師進(jìn)行指正和補(bǔ)充。磁共振成像系統(tǒng)可分為磁體﹑射頻﹑梯度﹑譜儀與計(jì)算機(jī)五大子系統(tǒng)，可以設(shè)置分組研究任務(wù)，由學(xué)生對(duì)每一子系統(tǒng)的作用及關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行討論研究和匯報(bào)。教師進(jìn)行知識(shí)拓展，并結(jié)合具體實(shí)例，深入淺出地將抽象理論形象化，加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的記憶。此外，重難點(diǎn)和安全性問題需要教師進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，在傳授知識(shí)的同時(shí)牢固樹立學(xué)生的安全意識(shí)。如磁場(chǎng)均勻性如何影響空間分辨率這一難點(diǎn)，可以給出具體設(shè)備參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，討論計(jì)算結(jié)果對(duì)圖像的影響； 超導(dǎo)磁體的勵(lì)磁和退磁﹑失超及失超保護(hù)等知識(shí)，需要加深學(xué)生對(duì)設(shè)備安全性問題的認(rèn)識(shí)。由此可見，逆向教學(xué)設(shè)計(jì)模式對(duì)教師的授課方式和分配內(nèi)容的把握有更加嚴(yán)格的要求。

逆向教學(xué)模式的成功實(shí)施，首先能夠培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)的能力，包括資料的查詢與整合﹑自主學(xué)習(xí)獨(dú)立思考﹑動(dòng)手操作實(shí)踐﹑團(tuán)體的分工與合作等能力； 其次，能夠培養(yǎng)學(xué)生的演講能力，包括幻燈片的制作﹑教學(xué)工具的選取﹑公共場(chǎng)合發(fā)言的禮儀等； 此外，還能夠發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性和自主性，變被動(dòng)接受為主動(dòng)學(xué)習(xí)，改變傳統(tǒng)模式下教師一人主導(dǎo)課堂的教學(xué)方式，給課堂帶來新活力。由此可見，逆向教學(xué)模式的成功開展，需要學(xué)生﹑教師﹑學(xué)校之間協(xié)調(diào)配合，三者之間的關(guān)系見圖1。

圖1 逆向教學(xué)模式下學(xué)生﹑教師﹑學(xué)校三者的關(guān)系圖Fig.1 Relationship diagram between students, teachers and schools in the converse teaching model

2.2 學(xué)生的主要角色

逆向教學(xué)模式下，學(xué)生有時(shí)會(huì)扮演授課者的角色，這就需要學(xué)生盡可能發(fā)揮“教師”的作用，如在授課前做好知識(shí)點(diǎn)的整合，注意授課方式和講解思路的規(guī)劃等。在獲取知識(shí)方面，學(xué)生可以選擇個(gè)體單獨(dú)完成或幾個(gè)同學(xué)自成一組研讀教材，充分利用學(xué)校的圖書館和數(shù)據(jù)庫(kù)等資源，在最大程度上理解基礎(chǔ)知識(shí)； 學(xué)有余力的同學(xué)還可以繼續(xù)深入拓展，比如對(duì)設(shè)備的臨床應(yīng)用或是生產(chǎn)廠家等方面進(jìn)一步了解。在授課內(nèi)容上，學(xué)生需要根據(jù)教師分配講授的內(nèi)容提前做好準(zhǔn)備工作。教師需要做好分配并提出研究專題，學(xué)生可就專題進(jìn)行重點(diǎn)研究。如“梯度場(chǎng)的作用”這一知識(shí)點(diǎn)，可以提出如下問題由學(xué)生思考： (1)無(wú)梯度場(chǎng)的核磁共振信號(hào)頻率是怎樣的； (2)如何分辨不同空間位置或不同體積大小的樣品信號(hào)； (3)有哪些改變磁場(chǎng)的方式； (4)選擇怎樣的方法改變磁場(chǎng)，為什么。學(xué)生在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上可以完成以上問題的思考，可以充分發(fā)揮自己的學(xué)習(xí)能力﹑創(chuàng)造性和自主性，結(jié)合幻燈片的制作，利用其強(qiáng)大的編輯功能，適當(dāng)配以動(dòng)畫或視頻，以生動(dòng)又不失嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆绞秸宫F(xiàn)知識(shí)內(nèi)容，集中聽者的注意力以達(dá)到良好的效果?？梢赃m當(dāng)提醒學(xué)生在匯報(bào)中需要注意基本的演講技巧，口齒清晰聲音響亮，表達(dá)準(zhǔn)確流利，同時(shí)需要控制時(shí)間以及活躍課堂氣氛等。此外，教師還可以結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)，把握學(xué)生易對(duì)與自身聯(lián)系較為緊密的知識(shí)點(diǎn)產(chǎn)生興趣的心理，進(jìn)行專題設(shè)置，如學(xué)生可結(jié)合自己的實(shí)習(xí)或?qū)嶒?yàn)經(jīng)驗(yàn)更加形象具體地講述設(shè)備操作方面的問題。

此種教學(xué)模式下，學(xué)生是主角，需要積極投入認(rèn)真對(duì)待自己的專題，并仔細(xì)聽取他人對(duì)專題的理解，以多種多樣的交流方式汲取知識(shí)。在課時(shí)有限的情況下學(xué)生應(yīng)加強(qiáng)自己的責(zé)任感，充分利用各方面的資源，合理安排演講時(shí)間，避免影響課堂的時(shí)間進(jìn)程。

2.3 教師的指導(dǎo)作用

逆向教學(xué)模式下，教師是聽眾也是評(píng)論家，還是指導(dǎo)者。磁共振成像設(shè)備學(xué)發(fā)展時(shí)間雖不長(zhǎng)但十分迅速，作為影像等專業(yè)學(xué)生的必修課也有一段時(shí)間，這期間市面流傳有多種不同版本的教材。在課堂參考書的選擇上教師需要斟酌慎重，教材不能過于陳舊跟不上時(shí)代發(fā)展，也不能內(nèi)容過于寬泛把握不好重點(diǎn)。有條件的影像專業(yè)教研室也可以根據(jù)自身的教學(xué)特點(diǎn)自行編排教材。

在正式授課之前，教師需提前擬好任務(wù)分配并適時(shí)予以指導(dǎo)，讓學(xué)生自由分組自選專題； 針對(duì)每個(gè)專題設(shè)置若干問題來引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生，比如講述磁共振在臨床應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)及局限性時(shí)，教師可以提前安排學(xué)生歸納整理X線機(jī)﹑CT﹑B超等影像設(shè)備的優(yōu)勢(shì)及局限性，通過對(duì)比加深學(xué)生對(duì)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的總體認(rèn)知； 教師需要準(zhǔn)備好講課內(nèi)容以備補(bǔ)充學(xué)生的疏漏，比如講述磁共振成像的三種主要質(zhì)量控制參數(shù)： 信噪比﹑空間分辨率及對(duì)比度，學(xué)生往往會(huì)根據(jù)課本知識(shí)體系分別講述三種質(zhì)量控制參數(shù)對(duì)成像的影響，而忽略三者在成像時(shí)的平衡補(bǔ)償關(guān)系； 另外教師還需要仔細(xì)聽講做好學(xué)生講解記錄，以便對(duì)錯(cuò)誤部分及時(shí)指正，比如講述回波權(quán)重像中TR﹑TE對(duì)T1﹑T2及信噪比的影響，由于學(xué)生對(duì)原理知識(shí)理解有限而不能準(zhǔn)確理解，這就需要教師由因溯果進(jìn)行講解。教師的個(gè)人知識(shí)素養(yǎng)也要不斷提高，時(shí)時(shí)跟進(jìn)行業(yè)的前沿發(fā)展方向，及時(shí)更新知識(shí)。教師的講課風(fēng)格也要更具體更有趣，可以將生硬的理論知識(shí)類比為日常生活中常見的事物或行為，如曾有教師提出在講授橫向弛豫過程時(shí)可類比為一個(gè)班級(jí)的學(xué)生在操場(chǎng)上跑步。橫向弛豫過程發(fā)生在去掉射頻脈沖激勵(lì)后，不同自旋核的進(jìn)動(dòng)失去同步﹑同速，即失去相位一致性。學(xué)生很難理解散相問題，可類比學(xué)生們?cè)谂懿介_始時(shí)雖然在同一起跑線，但由于速度不同，逐漸拉開差距。這樣的類比更有利于學(xué)生的理解和記憶。若有條件的教師也可以聘請(qǐng)行業(yè)專家來授課，不僅能夠?qū)⒗碚撆c實(shí)踐結(jié)合起來，還可以將前沿發(fā)展動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)傳遞給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的求知欲。

高校里主修磁共振成像設(shè)備學(xué)的學(xué)生往往不局限于某一個(gè)專業(yè)，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)或是影像專業(yè)的學(xué)生都有可能參與。側(cè)重于設(shè)備運(yùn)行﹑維護(hù)﹑修理等專業(yè)的學(xué)生，可能需要對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成重點(diǎn)掌握； 側(cè)重于讀片﹑分析病例專業(yè)的學(xué)生可能需要對(duì)設(shè)備的功能和性能指標(biāo)重點(diǎn)掌握，這就需要教師在任務(wù)分配或?qū)嶒?yàn)課時(shí)有不同的專業(yè)側(cè)重點(diǎn)。

2.4 教學(xué)資源的配置

學(xué)校要根據(jù)自身的教學(xué)情況合理設(shè)置教學(xué)和實(shí)踐課，幫助學(xué)生在實(shí)踐中領(lǐng)會(huì)理論知識(shí)； 完善相應(yīng)學(xué)科的數(shù)據(jù)庫(kù)和管理系統(tǒng)并拓寬資源渠道，方便學(xué)生查詢和自學(xué)； 根據(jù)學(xué)科要求配備所需的教學(xué)設(shè)備[16]，為教學(xué)的順利進(jìn)行提供更好的教學(xué)條件； 創(chuàng)建良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，包括性能良好的實(shí)驗(yàn)設(shè)備﹑相關(guān)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師和全天候開放的實(shí)驗(yàn)室使用權(quán)限，便于學(xué)生隨時(shí)到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)踐，遇到問題有老師從旁指導(dǎo)交流，提高實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的使用率； 實(shí)現(xiàn)校企合作和校醫(yī)合作，提供更多參觀和實(shí)踐機(jī)會(huì)，為學(xué)生及時(shí)了解行業(yè)需求和發(fā)展動(dòng)態(tài)提供幫助。

3 可能存在的弊端及應(yīng)對(duì)對(duì)策

3.1 逆向教學(xué)設(shè)計(jì)中“適度”的把握

逆向教學(xué)并不是百分之百的逆向，學(xué)生畢竟不是有專業(yè)背景的教師，且自身也處于學(xué)習(xí)的階段，將知識(shí)全部理解領(lǐng)悟并清楚講解出來還是會(huì)有一定難度，如磁場(chǎng)強(qiáng)度﹑均勻性等一類性能指標(biāo)都是抽象概念，學(xué)生沒有實(shí)際的操作經(jīng)驗(yàn)無(wú)法真切體會(huì)它們對(duì)成像質(zhì)量的影響。另外，磁共振設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，還與信號(hào)采集﹑圖像處理等知識(shí)緊密結(jié)合，而學(xué)生掌握的基礎(chǔ)知識(shí)程度不同，對(duì)教學(xué)進(jìn)度的感知也不同。因此，教師需要根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和對(duì)學(xué)生知識(shí)水平的把握程度盡可能把課堂交給學(xué)生，并在實(shí)際授課的過程中與學(xué)生溝通，更改任務(wù)難易程度并及時(shí)做好調(diào)整，避免學(xué)生因負(fù)擔(dān)較重而草草準(zhǔn)備應(yīng)付，浪費(fèi)自己與其他同學(xué)教師的時(shí)間，耽誤課堂進(jìn)展。通過教師對(duì)學(xué)生的評(píng)估以及課后的交流調(diào)整，使逆向教學(xué)成效達(dá)到最好。

3.2 學(xué)生的積極參與程度問題

逆向教學(xué)設(shè)計(jì)模式的成功開啟，離不開學(xué)生的積極參與和老師的悉心指導(dǎo)。開設(shè)專題的難易程度會(huì)影響學(xué)生的積極性，其他專題負(fù)責(zé)學(xué)生準(zhǔn)備的充分程度也會(huì)影響學(xué)生的積極性，另外可能出現(xiàn)學(xué)生對(duì)自己的專題很認(rèn)真而對(duì)其他專題不甚上心的情況，這些都不利于教學(xué)的成功開展。若工作量過大或難度較高，學(xué)生應(yīng)主動(dòng)與教師溝通，以便教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，避免出現(xiàn)學(xué)生因任務(wù)難度大而消極懈怠的狀況； 若是學(xué)生積極性不高，教師也可采取傳統(tǒng)的測(cè)驗(yàn)方式，提問或是課堂小測(cè)驗(yàn)，在反映學(xué)生聽課情況的同時(shí)吸引學(xué)生的注意力。

4 結(jié)論

逆向教學(xué)設(shè)計(jì)模式，可為傳統(tǒng)教學(xué)模式注入一股新活力。學(xué)生成為授課主力的一部分，不再處于被動(dòng)接受知識(shí)的地位，通過自主學(xué)習(xí)-研究討論-主動(dòng)思考的形式充分培養(yǎng)鍛煉學(xué)生獲取知識(shí)的能力； 而教師在此教學(xué)模式中同樣具有舉足輕重的地位，合理安排學(xué)生授課專題并及時(shí)糾正和補(bǔ)充，在逆向教學(xué)模式中扮演好聽眾﹑評(píng)論家和指導(dǎo)者的角色； 學(xué)校則要盡可能提供更多的資源和學(xué)習(xí)條件，使得學(xué)生最大程度上理解掌握基礎(chǔ)的專業(yè)知識(shí)，并在實(shí)踐中逐步完善教學(xué)計(jì)劃，促進(jìn)磁共振設(shè)備學(xué)課程逆向教學(xué)模式的建設(shè)與發(fā)展。