基于思维导图的“医学影像物理学”教学实践研究

冼慧敏 陈昭喜

[摘 要] “医学影像物理学”是医药院校医学影像学专业的一门专业基础课，学生普遍反映课程内容繁多且难以融会贯通。为提高“医学影像物理学”课程的教学质量，通过分析“医学影像物理学”的课程特点及学生特点，在中医药院校“医学影像物理学”的授课中应用思维导图法，融合引导式教学方法，分别从课前导学、章末总结、对比归纳学习易混淆概念等维度进行课程教学设计。结果表明，思维导图引导式教学模式，可以帮助学生提高自主学习积极性，锻炼知识整合和逻辑思维能力，学生对课程设计整体评价较高，对其他影像学专业课程教学具有一定的参考意义。

[关键词] 思维导图法;影像物理学;中医药;教学改革;自主学习;逻辑思维

[基金项目] 2019年度广东省高等教育教学改革项目“基于SPOC的混合式教学模式的设计、应用与评价研究——以《医用物理学》课程为例”（142）;2019年度广州中医药大学高等教育教学改革项目“思维导图在中医药专业基础课微课中的设计与应用——以《药物物理学》为例”（广中医教〔2019〕54号）;2020年度广州中医药大学高等教育教学改革项目“基于同伴式教学的中医药院校物理学混合式教学模式研究”（广中医教〔2020〕235号）

[作者简介] 冼慧敏（1991—），女，广东广州人，硕士，广州中医药大学医学信息工程学院助教（通信作者），主要从事大学物理学、医学影像物理学研究;陈昭喜（1979—），女，湖南桂东人，硕士，广州中医药大学医学信息工程学院讲师，主要从事大学物理教学、教育技术学研究。

[中图分类号] R-05 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）03-0121-04 [收稿日期] 2021-07-04

医学影像物理学是一门融合了医学影像学和物理学的交叉学科，研究和解决了与医学诊断、治疗，以及人体基础研究有关的问题[1]。通过“医学影像物理学”课程的学习，学生能够掌握相关医学影像技术的物理基础，为医学图像的正确分析、解释及处理提供物理学依据，同时能够通过物理学逻辑思维方法的熏染，培养学生的科学创新意识。然而，该门课程融合了物理学、信息技术、数字图像处理、计算机处理技术和临床医学等多学科知识，与“医用物理学”“医学影像设备学”“医学影像诊断学”等多门课程关系紧密，课程内容抽象复杂，教与学难度都比较大[2，3]。目前，我校针对医学影像学专业大二学生开设了“医学影像物理学”课程，学生的数学、物理、信息等知识相对薄弱，大部分学生从未接触过“医学影像物理学”内容，学习积极性不高，学生往往反馈学习难度大，容易出现对系统知识整体把握不够的现象，从而产生畏难情绪，教学效果欠佳[4]。“医学影像物理学”的教学应进行常态化改革及教学创新，提高课程教学效率[5，6]。近年来，思维导图已广泛应用于国外教育领域，在教学实践中证明可有效提高教学质量。思维导图是一种高效的可视化学习方法，是由英国记忆之父托尼·博赞（Tony Buzan）于20世纪70年代提出的一种表达发散性思维的有效图形思维工具。思维导图运用线条、符号、关键字和联想等辅助理解和记忆，可以随时开展头脑风暴，帮助人们快速厘清思路，将复杂的知识简易化，对于抽象复杂、理解记忆难度大的医学课程教学具有显著的提高效果[7-13]。针对中医院校“医学影像物理学”课程的教学现状，本研究采用基于整体观的思维导图法进行教学改革探索，将思维导图引入“医学影像物理学”教学实践中，通过引导学生围绕中心关键词（主题词）进行发散学习和自主学习归纳，使学生掌握知识结构，增强理解性记忆，提高学习效率，从而达到提高教学质量的目的。

一、思維导图在“医学影像物理学”中的应用

（一）授课对象

自2017年开始，在广州中医药大学第一临床医学院2018级、2019级医学影像学专业“医学影像物理学”课程教学中应用思维导图引导式教学。

（二）教学设计及实施过程

在“医学影像物理学”课程中，思维导图自主学习法贯穿课前导学、课堂教学、章末总结及复习归纳等过程，教师可以及时对存在的问题及疑惑做适当解答和引导，提高教学质量。根据学生的理工基础，引导学生组成协作学习小组自主探究学习思维导图，以小组合作的形式开展思维导图训练任务，完成构思、设计、阐述、分享及评价等过程，形成有层次、分阶段的思维导图学习辅助训练。依据医学影像物理学所包含的X射线、超声波、磁共振、放射性核素四大现代影像技术和辐射的生物效应及防护等内容，将授课内容分为五大模块。在整个课程学习过程中，教师根据教学内容模块化划分影像技术原理重点内容，以任务驱动学生各自完成四大影像技术章节思维导图小作业，并与协作学习小组进行交流讨论，完成小组章节思维导图大作业，从而完成章节小结。

在课前导学环节中，学生根据教师提供的章节思维导图初步框架，提前快速明确新课的学习目标及学习任务，初步了解章节重难点内容，针对性地解决学生对新知识点关系弄不清、重点摸不准、层次理不清的问题。通过课前的初步预习，学生能够更清楚本章的主干内容，在脑海中能依据课程导学思维导图初步构建课程知识框架，有助于降低畏难情绪。从导学及预习过程来看，学生带着问题到课堂，能更有效地提高听课效率[14]。课后使用思维导图进行归纳，协作小组在讨论中不断优化思维导图，与师生共同分享交流，逐步完成章节思维导图。在期末复习总结课中，每个小组从中选取一个影像技术应用主题与全班学生进行汇报分享，汇报内容涵盖四大影像技术及物理学原理，通过这种方式可以有效提高课程复习效果，凝练知识要点，辅助学生全面系统地掌握知识体系。

（三）应用思维导图开展课前导学

教师将思维导图工具引入绪论课，并向学生推荐思维导图制作软件（如XMind、MindMaster、幕布等），鼓励学生通过中国大学MOOC等网络课程，深入学习思维导图的基本知识，把握思维导图的核心要素。为了使学生清晰地了解课程内容，掌握课程的总体结构及章节之间的逻辑关联，在绪论课中采用基于整体观的思维导图方法[12]。“医学影像物理学”课程主要讲授现代医学影像技术中的物理学原理及成像原理，在医学影像技术中，不同的成像模式作用于人体的不同能量源，对应的采集数据形式及处理过程有所差别，但共同的成像过程相似（见图1）。绪论课中借助模块化的教学思路以体现知识体系的完整性，使学生对不同的影像技术有整体的认识，有利于激发学生主动探求的、强烈的内在学习动机，激发学生积极思考，使其在“学”中主动找到各部分概念、原理、方法、公式上的相同点，从而掌握最基本、最核心的知识内容。

（四）应用思维导图进行章末总结

“医学影像物理学”课程内容繁多、文字枯涩，较难记忆与应用，学生难以在有限时间内掌握整体内容[15]。课后，学生将课上所学知识点一一进行归纳整理，以章节为单位整合成整体性思维导图，有助于学生对新学知识进行再次理解加工和输出，并作为教师课程形成性评价的有效依据。由于课堂时间有限，授课中教师只能讲授物理学基础知识及成像原理，其潜在逻辑关联需要学生课后进行消化提炼，而应用思维导图进行章末总结正是其最为突出的优点。在课后使用思维导图，学生可以充分回忆课堂内容，对所学课程知识进行全面总结，并结合学习笔记、教材把每节课的知识要点逐步填入思维导图，最后形成可视化输出。通过一步步丰富思维导图，学生对知识点之间的逻辑关联有更深层次的把握，有助于理解整体知识框架。以“磁共振成像技术”模块为例，以主题词（磁共振）进行辐射学习，以“原理”及“应用”二极主题展开“知识树”，将磁性来源、静磁场中的磁性核、磁共振现象等重要的知识点进行简化及归纳，结合原理示意图等将教材长篇的内容精炼为一张知识图。学生通过自己的理解，绘制个人思维导图进行章末总结，实现了“把握知识脉络，构建知识网络”和“进行关联学习，实现知识提取”的学习目标，对重点内容、难点内容进行进一步的阐明，起到了良好的课后总结效果。

（五）应用思维导图对比归纳学习

授课教师鼓励学生根据四大影像技术的原理及应用形成提示型思维导图，横向对比归纳影像技术的优缺点，逐步延伸与影像技术相对应的常用诊断场景，为后续临床诊断应用做基础铺垫。在教学实施过程中，教师要改变传统的教学观念，抛弃过去的“接受学习”“机械训练”，在课堂中通过布置小任务引导学生主动参与、乐于探究，在参与中“熟悉”新知识。比如：在学习软和硬X射线摄影技术时，教师通过创设情境→对比辐射源→横向比较的教学设计，提供不同的问题情境让各个学习小组进行成像技术方案的选择、讨论及敲定。学生应对比高低能X射线与组织发生的相互作用差异以理解不同应用场景，加深纵向记忆及内涵理解。软X射线衰减以光电效应为主，其发生概率与物质有效原子序数4次方成正比，因此，用于物质密度差异无几的软组织（如乳腺检查）能提高影像对比度。学习小组通过讨论，以及结合小组绘制优化的思维导图，探寻背后的物理原理并向大家进行讲解分享。通过学习小组的激烈讨论和反复学习，在优化思维导图过程中逐渐培养自我的探索求实精神和团队协作精神，结合实际情境强化对医学影像物理学与社会生活联系的了解，从而培养逻辑思维能力，提高解决问题的能力。在学习易混淆概念时，基于整体性思维导图的延伸运用，教师鼓励学生将易混淆的概念要点写出来，利用线条对每个易混淆概念进行关联，并利用色彩对比记忆，从而使学生印象深刻。例如，学生绘制X射线摄影基础思维导图时，要求学生将胶片光密度、照片影像密度、物质组织密度等概念尽可能完整地体现出来，在理解概念的基础上整体掌握三者的关系。在绘制思维导图过程中，通过理解及关联记忆，将物理学基础原理、影像学与数字图像基础交叉性强的知识点进行归纳式学习，构建学生对课程框架的整体观。

二、思维导图评价

课程考核采取过程性考核方式，将思维导图纳入课程评价体系中。课程总成绩由实验课（10%）、课后作业与测验（10%）、思维导图汇报活动（10%）、期末考试（70%）构成，其中思维导图汇报活动组间互评占60%、教师评价占40%。问卷调查显示，相比于传统课堂，学生认为思维导图教学模式更有利于对知识的联想（80%）、学习知识整合（84%）、提高发散性思维（68%），以及课后知识的复习和巩固（84%），并表示愿意迁移到其他专业课学习中（76%）。调查结果说明，基于整体观的思维导图有效促进了知识体系的建构，提高了学生自主学习的积极性，对学生掌握基础知识具有一定的成效，取得了较好的教学效果。在课堂教学中，教师可以将学生学习过程和绘制思维导图过程中，学生将不太清楚和无法理解的某些概念、某些过程、某些方法、某些技术记录下来，形成教学随记并跟踪开展差异化辅导，在有利于教师开展课程形成性评价及课程教学反思的同时，达到了教学相长的目的[16]。

结语

“医学影像物理学”作为影像学专业的专业基础课，在专业医学教育体系中处于根基地位。根据中医院校“医学影像物理学”的教学现状，采用传统教学方法，难以培养学生的知识整合能力及综合知识的应用能力。同时，随着高新技术的不断发展，现代医学成像设备快速更新迭代，成像精度不断提高，对医学影像学专业学生的综合能力要求也不断提高。医学影像学专业学生需要掌握常用现代医学影像设备的基本设计原理和方法，并逐步加强自主学习能力和创新能力，日后才能更好、更快地掌握最新成像设备的设计原理及图像质量保证的技术。因此，适时更新调整“医学影像物理学”的课程教学方式，从而提高“医学影像物理学”的课程教学效果及教学质量，对更优质的医学专业人才培养具有重要的意义。而思维导图引导式教学作为一种开放的教学模式，与小组讨论法等多种教学方法相互融合，可以引导学生开展自主学习，激发个人学习兴趣，拓宽知识视野，多方位提高教学质量。思维导图层次分明、条理清晰，能对所学专业知识进行高效的归纳和整合，在“医学影像物理学”教学的应用中具有积极作用，使学生能够更多地参与到课堂中。思维导图融入医学影像专业课程的教学实践获得了课程学习者的好评，并有望推广、应用至其他学科。

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Research on Teaching Practice of Medical Imaging Physics Based on Mind Map

XIAN Hui-min， CHEN Zhao-xi

（School of Medical Information Engineering， Guangzhou University of Chinese Medicine， Guangzhou， Guangdong 510006， China）

Abstract： Medical Imaging Physics is a professional basic course for medical imaging students in medical colleges. The students often complain that the content of this course is too much for them to learn and too difficult for them to understand thoroughly. In order to improve the teaching quality of this course， and through the analysis of the characteristics of the course and the students， the mind mapping method， combined with the guiding teaching method， is adopted in the course teaching design in the links of pre-class guidance， chapter summary， confusing concept learning by comparison and induction， etc. The results show that the mind map guiding method can help students improve their independent learning enthusiasm and exercise their knowledge integration and logical thinking ability. Students are quite satisfied with the overall evaluation of the course design， which has a certain reference for the teaching of other imaging professional courses.

Key words： mind mapping method; imaging physics; traditional Chinese medicine; teaching reform; independent learning; logical thinking