新工科背景下高職院校醫(yī)學(xué)影像物理虛實結(jié)合仿真實踐教學(xué)研究

摘" 要：以新工科背景下的高職院校為研究對象，以四川護理職業(yè)學(xué)院為例，分析醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀，研究虛實結(jié)合仿真實踐教學(xué)模式的實施和效果。教學(xué)實踐案例的研究結(jié)果顯示，虛實結(jié)合仿真實踐能夠有效提升學(xué)生對醫(yī)學(xué)影像物理知識的理解和應(yīng)用能力，增強綜合素質(zhì)和實踐操作能力。虛實結(jié)合仿真實踐教學(xué)模式符合新工科背景下高職院校的教育理念和要求，為高職院校醫(yī)學(xué)影像物理教學(xué)提供了新的思路和方法。

關(guān)鍵詞：新工科；高職院校；醫(yī)學(xué)影像物理；虛實結(jié)合；仿真實踐

文章編號：1671-489X（2025）02-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.02.

0" 引言

隨著科技的加速進步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的持續(xù)轉(zhuǎn)型，新工科教育應(yīng)運而生，以培育能夠適應(yīng)未來社會與經(jīng)濟發(fā)展的高素質(zhì)技術(shù)技能人才為核心目標(biāo)。新工科教育倡導(dǎo)跨學(xué)科知識的整合、實踐技能的系統(tǒng)培養(yǎng)和創(chuàng)新思維的積極培育。這些理念為高職院校的教學(xué)模式帶來新的要求和挑戰(zhàn)，在此背景下，高職院校在醫(yī)學(xué)影像物理等專業(yè)課程的教學(xué)中面臨將理論知識與實踐技能緊密結(jié)合的重要任務(wù)，迫切需要尋找和實施更高效的教學(xué)模式與方法。

醫(yī)學(xué)影像物理課程作為醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)教育的核心組成部分，對學(xué)生的專業(yè)知識體系構(gòu)建至關(guān)重要。該課程不僅要求學(xué)生系統(tǒng)掌握豐富的理論知識，而且強調(diào)實踐操作能力和創(chuàng)新思維的雙重發(fā)展。傳統(tǒng)教學(xué)模式側(cè)重理論知識的傳授，在實踐操作環(huán)節(jié)的深度與廣度上存在不足，可能導(dǎo)致學(xué)生在理論知識與實際操作技能之間出現(xiàn)斷層，難以滿足新工科教育對于實踐能力培養(yǎng)的高標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，如何探索實現(xiàn)理論與實踐的有效融合，提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量，已經(jīng)成為高職院校在醫(yī)學(xué)影像物理課程改革中亟待解決的關(guān)鍵問題。

虛實結(jié)合仿真實踐作為一種創(chuàng)新的教學(xué)模式，通過融合先進的虛擬仿真技術(shù)與實物模型的操作演練，構(gòu)建一個既安全又經(jīng)濟的實踐教學(xué)環(huán)境，高效復(fù)現(xiàn)醫(yī)學(xué)影像物理在現(xiàn)實世界中的應(yīng)用情境，讓學(xué)生在仿真操作的過程中掌握關(guān)鍵技能和理論知識，促進創(chuàng)新思維與問題解決能力的提升。在新工科背景下，本文探索如何利用虛實結(jié)合仿真實踐教學(xué)模式對高職院校醫(yī)學(xué)影像物理課程的教學(xué)設(shè)計進行優(yōu)化，增強教學(xué)效果，期望為工科領(lǐng)域的其他課程教學(xué)改革提供參考與借鑒。

1nbsp; 新工科背景下高職院校醫(yī)學(xué)影像物理課

程教學(xué)現(xiàn)狀

新工科背景下，高職院校的定位逐漸從傳統(tǒng)的培養(yǎng)技能型人才向培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型技術(shù)技能人才轉(zhuǎn)變。以四川護理職業(yè)學(xué)院為例，醫(yī)學(xué)影像物理課程的教學(xué)實踐主要面臨以下問題與挑戰(zhàn)。

首先，在課程設(shè)置方面，作為醫(yī)學(xué)類相關(guān)專業(yè)的重要課程之一，醫(yī)學(xué)影像物理課程涵蓋醫(yī)學(xué)影像設(shè)備原理、操作、維護等內(nèi)容，課程設(shè)置相對完善，但在實踐環(huán)節(jié)和教學(xué)手段方面仍有待改進。

其次，在教學(xué)內(nèi)容方面，醫(yī)學(xué)影像物理課程的教學(xué)內(nèi)容主要圍繞醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的原理、技術(shù)參數(shù)、成像質(zhì)量控制等展開，理論知識較為豐富，教材內(nèi)容更注重知識目標(biāo)的達成，技能目標(biāo)達成度則有待提升，達成素質(zhì)目標(biāo)的意識欠缺[1]，實踐操作環(huán)節(jié)相對不足，學(xué)生實際操作能力和技能培養(yǎng)需要進一步加強。

最后，在教學(xué)方法和教學(xué)資源方面，醫(yī)學(xué)影像物理課程教學(xué)方法以課堂講授和實驗操作為主，而由于資金等因素的限制，教學(xué)資源相對匱乏，數(shù)字化射線成像（DR）、計算機斷層掃描（CT）、磁共振成像（MRI）、核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備相關(guān)實驗開展不足，限制了學(xué)生實踐操作的開展和教學(xué)質(zhì)量的提升，導(dǎo)致很多學(xué)生無法全面掌握現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像技術(shù)。

2" 高職院校虛實結(jié)合仿真實踐的優(yōu)勢

2.1" 運用虛擬仿真技術(shù)突破實驗設(shè)備的制約

醫(yī)學(xué)影像物理課程是以物理學(xué)知識為基礎(chǔ)，研究和解決與醫(yī)學(xué)診斷、治療以及與人體基礎(chǔ)研究有關(guān)的四大影像技術(shù)問題的交叉學(xué)科[2]，但因?qū)嶒炘O(shè)備耗資大、輻射和防護等因素，阻礙了醫(yī)學(xué)影像實驗的開展[3]。高職院校通過采用虛擬仿真技術(shù)，不僅能精確重現(xiàn)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的實際操作場景和醫(yī)學(xué)影像設(shè)備操作環(huán)境，允許學(xué)生在不實際接觸患者的虛擬環(huán)境中開展實踐操作和技能訓(xùn)練，還能有效地解決實驗條件受限的問題。通過這種方式，高職院校能夠為學(xué)生提供更加廣泛和多元的實踐教學(xué)資源，極大地豐富教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量，為學(xué)生實踐能力的提高提供有力支持。

2.2" 運用虛擬仿真技術(shù)擺脫實驗環(huán)境的束縛

計算機斷層掃描（CT）、磁共振成像（MRI）等設(shè)備的購置成本大、運行條件要求高、運維成本高昂，如穩(wěn)定的環(huán)境溫度和濕度、出色的抗干擾性能、不間斷的超導(dǎo)MRI設(shè)備電源供應(yīng)等。虛擬仿真技術(shù)為突破實驗環(huán)境的限制提供了有效的技術(shù)路徑。在高職教育領(lǐng)域，結(jié)合實物模型與虛擬仿真技術(shù)，構(gòu)建一個多維度的教學(xué)環(huán)境，不僅能夠讓學(xué)生通過實物模型直觀地掌握影像設(shè)備的構(gòu)造細(xì)節(jié)，深入理解工作原理，而且能夠讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中擺脫實驗條件和資源的束縛，自由地進行多樣化的模擬操作和技能訓(xùn)練，有效提升實踐操作能力。更重要的是，虛擬環(huán)境的實踐操作可以有效規(guī)避實際操作中的風(fēng)險，增強教學(xué)的安全性。

2.3" 運用虛擬仿真技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)案例

在虛實結(jié)合仿真實踐的教學(xué)模式框架內(nèi)，教師設(shè)計并實施與實際醫(yī)療環(huán)境高度契合的教學(xué)案例，利用虛擬仿真技術(shù)再現(xiàn)真實的臨床場景，可以讓學(xué)生在接近現(xiàn)實的醫(yī)學(xué)影像物理模擬中深入分析與處理臨床問題。通過虛擬仿真，教師可以設(shè)計出更多高質(zhì)量的教學(xué)案例，提高教學(xué)內(nèi)容的實用性和豐富性。模擬實踐不僅能夠錘煉學(xué)生的臨床思維能力，也可以提升他們面對復(fù)雜醫(yī)療情境時的問題解決技能。這種教學(xué)方式讓學(xué)生在無實際風(fēng)險的虛擬環(huán)境中積累寶貴的臨床經(jīng)驗，為他們未來投身實際醫(yī)療工作奠定堅實的基礎(chǔ)。

2.4" 運用虛擬仿真技術(shù)提升實踐能力

醫(yī)學(xué)影像物理課程的部分內(nèi)容較為晦澀難懂，對學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，他們被動地跟著教師學(xué)習(xí)，不利于主動探索精神的培養(yǎng)[4]。采用虛實結(jié)合的仿真實踐教學(xué)，可以幫助學(xué)生在模擬環(huán)境中更深入地理解和掌握關(guān)鍵的理論知識。仿真實踐的互動性和探索性特征為學(xué)生提供了廣闊的創(chuàng)新和實踐空間，這種多維度的教學(xué)手段為醫(yī)學(xué)影像物理課程教學(xué)注入新的活力，可以顯著增強教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。

2.5" 運用虛擬仿真技術(shù)優(yōu)化教學(xué)評價

虛擬仿真技術(shù)提供了多維度、全面的評價方式。仿真操作和實際操作相結(jié)合，實施對學(xué)生的綜合性考查。同時，虛擬仿真技術(shù)可以對學(xué)生的實驗和操作過程進行記錄與指導(dǎo)，并將情況實時反饋給教師，教師可以及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問題，有針對性地優(yōu)化和改進教學(xué)內(nèi)容與方法。虛擬仿真技術(shù)為量化學(xué)生操作過程和結(jié)果提供了依據(jù)，實現(xiàn)對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的持續(xù)評價，有助于教師全面和客觀地進行教學(xué)評價，不斷調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)策略。多元化的教學(xué)評價方式提升了教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)未來醫(yī)學(xué)影像技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人才打下堅實基礎(chǔ)。

3" 教學(xué)實踐案例分析

3.1" 研究對象

選取四川護理職業(yè)學(xué)院2022級醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)1班的46名學(xué)生作為對照組，2022級醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)2班的46名學(xué)生作為實驗組。在年齡分布、性別構(gòu)成與入學(xué)成績等方面，兩組學(xué)生均顯示無顯著性差異，確保了研究的可比性。

3.2" 研究方法

3.2.1" 對照組

鑒于四川護理職業(yè)學(xué)院擁有X射線機的實際設(shè)備環(huán)境，仿真實踐主要集中于學(xué)院尚無法開展的計算機斷層掃描（CT）、磁共振成像（MRI）和核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備等相關(guān)實驗。在這些領(lǐng)域，教學(xué)采用理論講解為主，視頻資料和圖像展示為輔，確保學(xué)生能夠理解并掌握相關(guān)理論知識。

3.2.2" 實驗組

實施虛實結(jié)合仿真實踐教學(xué)，涵蓋了數(shù)字圖像處理技術(shù)（如灰度變換、減影技術(shù)）、CT窗口設(shè)置、后處理技術(shù)、均勻場與線性梯度場的仿真實驗、連續(xù)譜核磁共振實驗、橫向弛豫時間的自旋回波法測量、縱向弛豫時間的反轉(zhuǎn)恢復(fù)法測量、磁共振成像的定位選層實驗、原子核放射性測量、核素示蹤觀察法和SPECT掃描技術(shù)等內(nèi)容。

3.3" 評價方法

3.3.1" 期末考試成績評估

為確保評估的公正性與一致性，兩組學(xué)生均參加了內(nèi)容完全相同的期末考試。試卷經(jīng)過精心設(shè)計，能夠全面考查學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握程度和他們的學(xué)術(shù)水平。

3.3.2" 問卷調(diào)查

研究設(shè)計一份包含五個核心維度的問卷，分別為動手能力提升、創(chuàng)新能力增強、學(xué)習(xí)興趣激發(fā)、基礎(chǔ)知識掌握、綜合知識應(yīng)用能力。各維度均采用三級評價體系，分別為“較好”“一般”和“無”，對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行定性分析。共計發(fā)放問卷92份，成功回收有效問卷92份，回收率為100%。問卷的設(shè)計與回收確保了數(shù)據(jù)的可靠性和研究的有效性。

3.4" 研究結(jié)果

3.4.1" 期末成績對比分析

研究對兩組學(xué)生的期末成績進行了對比分析。通過運用雙樣本t檢驗公式，計算得出的P值大于0.05，表明在整體成績上兩個班級之間無顯著性差異。當(dāng)進一步對試卷中關(guān)于數(shù)字化射線成像（DR）、計算機斷層掃描（CT）、磁共振成像（MRI）與核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備知識點的綜合應(yīng)用部分進行得分分析時，結(jié)果顯示P值小于0.05，表明兩個班級在知識的綜合應(yīng)用能力方面存在顯著性差異。

3.4.2" 調(diào)查問卷結(jié)果對比分析

經(jīng)過調(diào)查問卷結(jié)果的對比分析，實驗組學(xué)生普遍反映在虛實結(jié)合仿真實踐教學(xué)模式下，動手操作能力、創(chuàng)新思維、學(xué)習(xí)動力、綜合運用知識的能力均得到顯著提升。與對照組相比，教學(xué)效果更為突出。在基礎(chǔ)知識掌握這一評價指標(biāo)上，兩組學(xué)生的表現(xiàn)差異并不顯著。這一結(jié)果與期末考試成績的分析結(jié)果相一致，表明在基礎(chǔ)理論知識的掌握過程中，學(xué)生仍較大程度上依賴于傳統(tǒng)教學(xué)模式。

4" 結(jié)論與展望

4.1" 虛實結(jié)合仿真實踐教學(xué)模式的優(yōu)勢

虛實結(jié)合仿真實踐在醫(yī)學(xué)影像物理課程教學(xué)中的應(yīng)用探索體現(xiàn)出以下優(yōu)勢。

首先，提升學(xué)生實踐操作技能。結(jié)合虛擬實驗環(huán)境與實體操作，學(xué)生在模擬場景中進行實踐操作，有效提升了操作技能。

其次，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力。融合虛擬實驗與實體操作的教學(xué)方式，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促使學(xué)生更加積極地參與學(xué)習(xí)活動。

最后，增強教學(xué)效果。虛實結(jié)合仿真實踐教學(xué)模式顯著增強了教學(xué)效果，幫助學(xué)生更全面地掌握所需知識和技能，提升整體教學(xué)質(zhì)量。

在高職院校醫(yī)學(xué)影像物理課程教學(xué)實施過程中采用并推行虛實結(jié)合仿真實踐教學(xué)模式，有效提升了學(xué)生的實踐操作能力，促進了學(xué)生理論知識與臨床實踐的有機融合，有助于學(xué)生在模擬的臨床情境中培養(yǎng)臨床思維與解決問題的能力。多維度的教學(xué)手段為學(xué)生打造了一個內(nèi)涵豐富、充滿動力的學(xué)習(xí)環(huán)境，為他們在醫(yī)學(xué)影像學(xué)科領(lǐng)域的未來職業(yè)生涯提供了堅實的知識與技能基礎(chǔ)。

4.2" 研究展望

未來，在醫(yī)學(xué)影像物理教學(xué)中可以就以下方面開展進一步研究和探討。

首先，虛擬實驗環(huán)境的優(yōu)化。進一步優(yōu)化虛擬實驗環(huán)境，提升仿真實踐的真實感和交互性，讓學(xué)生能夠更好地體驗實際操作過程。

其次，教學(xué)資源的整合。整合虛擬實驗軟件、實驗設(shè)備等教學(xué)資源，為學(xué)生提供更豐富的學(xué)習(xí)資源，促進教學(xué)質(zhì)量的提升。

最后，教學(xué)評估方法的探索。進一步研究如何利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進行跟蹤分析，探索更有效的教學(xué)評估方法，評估學(xué)生在虛實結(jié)合仿真實踐教學(xué)模式下的學(xué)習(xí)效果和實踐能力，為開展教學(xué)改進提供依據(jù)，為實施個性化教學(xué)提供支持。

通過對醫(yī)學(xué)影像物理課程中虛實結(jié)合仿真實踐的總結(jié)與展望，高職院校教師應(yīng)持續(xù)優(yōu)化教學(xué)方法和策略，促進醫(yī)學(xué)影像物理課程教學(xué)發(fā)展與創(chuàng)新，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗和教學(xué)質(zhì)量，進一步探索該教學(xué)模式在其他醫(yī)學(xué)技術(shù)專業(yè)課程中的應(yīng)用，擴展其在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的應(yīng)用廣度，對提升高職院校醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量、培育滿足行業(yè)需求的高素質(zhì)技術(shù)技能型人才具有重要意義。

5" 參考文獻

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