新工科背景下高职院校医学影像物理虚实结合仿真实践教学研究

摘"要：以新工科背景下的高职院校为研究对象，以四川护理职业学院为例，分析医学影像物理学课程教学现状，研究虚实结合仿真实践教学模式的实施和效果。教学实践案例的研究结果显示，虚实结合仿真实践能够有效提升学生对医学影像物理知识的理解和应用能力，增强综合素质和实践操作能力。虚实结合仿真实践教学模式符合新工科背景下高职院校的教育理念和要求，为高职院校医学影像物理教学提供了新的思路和方法。关键词：新工科；高职院校；医学影像物理；虚实结合；仿真实践0"引言随着科技的加速进步和产业结构的持续转型，新工科教育应运而生，以培育能够适应未来社会与经济发展的高素质技术技能人才为核心目标。新工科教育倡导跨学科知识的整合、实践技能的系统培养和创新思维的积极培育。这些理念为高职院校的教学模式带来新的要求和挑战，在此背景下，高职院校在医学影像物理等专业课程的教学中面临将理论知识与实践技能紧密结合的重要任务，迫切需要寻找和实施更高效的教学模式与方法。医学影像物理课程作为医学影像技术专业教育的核心组成部分，对学生的专业知识体系构建至关重要。该课程不仅要求学生系统掌握丰富的理论知识，而且强调实践操作能力和创新思维的双重发展。传统教学模式侧重理论知识的传授，在实践操作环节的深度与广度上存在不足，可能导致学生在理论知识与实际操作技能之间出现断层，难以满足新工科教育对于实践能力培养的高标准要求。因此，如何探索实现理论与实践的有效融合，提升教学质量和学生学习质量，已经成为高职院校在医学影像物理课程改革中亟待解决的关键问题。虚实结合仿真实践作为一种创新的教学模式，通过融合先进的虚拟仿真技术与实物模型的操作演练，构建一个既安全又经济的实践教学环境，高效复现医学影像物理在现实世界中的应用情境，让学生在仿真操作的过程中掌握关键技能和理论知识，促进创新思维与问题解决能力的提升。在新工科背景下，本文探索如何利用虚实结合仿真实践教学模式对高职院校医学影像物理课程的教学设计进行优化，增强教学效果，期望为工科领域的其他课程教学改革提供参考与借鉴。1nbsp;新工科背景下高职院校医学影像物理课程教学现状新工科背景下，高职院校的定位逐渐从传统的培养技能型人才向培养创新型、复合型技术技能人才转变。以四川护理职业学院为例，医学影像物理课程的教学实践主要面临以下问题与挑战。首先，在课程设置方面，作为医学类相关专业的重要课程之一，医学影像物理课程涵盖医学影像设备原理、操作、维护等内容，课程设置相对完善，但在实践环节和教学手段方面仍有待改进。其次，在教学内容方面，医学影像物理课程的教学内容主要围绕医学影像设备的原理、技术参数、成像质量控制等展开，理论知识较为丰富，教材内容更注重知识目标的达成，技能目标达成度则有待提升，达成素质目标的意识欠缺[1]，实践操作环节相对不足，学生实际操作能力和技能培养需要进一步加强。最后，在教学方法和教学资源方面，医学影像物理课程教学方法以课堂讲授和实验操作为主，而由于资金等因素的限制，教学资源相对匮乏，数字化射线成像（DR）、计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）、核医学成像设备相关实验开展不足，限制了学生实践操作的开展和教学质量的提升，导致很多学生无法全面掌握现代医学影像技术。2"高职院校虚实结合仿真实践的优势2.1"运用虚拟仿真技术突破实验设备的制约医学影像物理课程是以物理学知识为基础，研究和解决与医学诊断、治疗以及与人体基础研究有关的四大影像技术问题的交叉学科[2]，但因实验设备耗资大、辐射和防护等因素，阻碍了医学影像实验的开展[3]。高职院校通过采用虚拟仿真技术，不仅能精确重现医学影像设备的实际操作场景和医学影像设备操作环境，允许学生在不实际接触患者的虚拟环境中开展实践操作和技能训练，还能有效地解决实验条件受限的问题。通过这种方式，高职院校能够为学生提供更加广泛和多元的实践教学资源，极大地丰富教学内容，提高教学质量，为学生实践能力的提高提供有力支持。2.2"运用虚拟仿真技术摆脱实验环境的束缚计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）等设备的购置成本大、运行条件要求高、运维成本高昂，如稳定的环境温度和湿度、出色的抗干扰性能、不间断的超导MRI设备电源供应等。虚拟仿真技术为突破实验环境的限制提供了有效的技术路径。在高职教育领域，结合实物模型与虚拟仿真技术，构建一个多维度的教学环境，不仅能够让学生通过实物模型直观地掌握影像设备的构造细节，深入理解工作原理，而且能够让学生在虚拟环境中摆脱实验条件和资源的束缚，自由地进行多样化的模拟操作和技能训练，有效提升实践操作能力。更重要的是，虚拟环境的实践操作可以有效规避实际操作中的风险，增强教学的安全性。2.3"运用虚拟仿真技术创新教学案例在虚实结合仿真实践的教学模式框架内，教师设计并实施与实际医疗环境高度契合的教学案例，利用虚拟仿真技术再现真实的临床场景，可以让学生在接近现实的医学影像物理模拟中深入分析与处理临床问题。通过虚拟仿真，教师可以设计出更多高质量的教学案例，提高教学内容的实用性和丰富性。模拟实践不仅能够锤炼学生的临床思维能力，也可以提升他们面对复杂医疗情境时的问题解决技能。这种教学方式让学生在无实际风险的虚拟环境中积累宝贵的临床经验，为他们未来投身实际医疗工作奠定坚实的基础。2.4"运用虚拟仿真技术提升实践能力医学影像物理课程的部分内容较为晦涩难懂，对学生的学习积极性和主动性产生一定的负面影响，他们被动地跟着教师学习，不利于主动探索精神的培养[4]。采用虚实结合的仿真实践教学，可以帮助学生在模拟环境中更深入地理解和掌握关键的理论知识。仿真实践的互动性和探索性特征为学生提供了广阔的创新和实践空间，这种多维度的教学手段为医学影像物理课程教学注入新的活力，可以显著增强教学效果，激发学生的学习兴趣和参与度。2.5"运用虚拟仿真技术优化教学评价虚拟仿真技术提供了多维度、全面的评价方式。仿真操作和实际操作相结合，实施对学生的综合性考查。同时，虚拟仿真技术可以对学生的实验和操作过程进行记录与指导，并将情况实时反馈给教师，教师可以及时发现教学中存在的问题，有针对性地优化和改进教学内容与方法。虚拟仿真技术为量化学生操作过程和结果提供了依据，实现对学生学习过程的持续评价，有助于教师全面和客观地进行教学评价，不断调整和优化教学策略。多元化的教学评价方式提升了教学质量，为培养未来医学影像技术领域的专业人才打下坚实基础。3"教学实践案例分析3.1"研究对象选取四川护理职业学院2022级医学影像技术专业1班的46名学生作为对照组，2022级医学影像技术专业2班的46名学生作为实验组。在年龄分布、性别构成与入学成绩等方面，两组学生均显示无显著性差异，确保了研究的可比性。3.2"研究方法3.2.1"对照组鉴于四川护理职业学院拥有X射线机的实际设备环境，仿真实践主要集中于学院尚无法开展的计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）和核医学成像设备等相关实验。在这些领域，教学采用理论讲解为主，视频资料和图像展示为辅，确保学生能够理解并掌握相关理论知识。3.2.2"实验组实施虚实结合仿真实践教学，涵盖了数字图像处理技术（如灰度变换、减影技术）、CT窗口设置、后处理技术、均匀场与线性梯度场的仿真实验、连续谱核磁共振实验、横向弛豫时间的自旋回波法测量、纵向弛豫时间的反转恢复法测量、磁共振成像的定位选层实验、原子核放射性测量、核素示踪观察法和SPECT扫描技术等内容。3.3"评价方法3.3.1"期末考试成绩评估为确保评估的公正性与一致性，两组学生均参加了内容完全相同的期末考试。试卷经过精心设计，能够全面考查学生对课程内容的掌握程度和他们的学术水平。3.3.2"问卷调查研究设计一份包含五个核心维度的问卷，分别为动手能力提升、创新能力增强、学习兴趣激发、基础知识掌握、综合知识应用能力。各维度均采用三级评价体系，分别为“较好”“一般”和“无”，对学生的学习效果进行定性分析。共计发放问卷92份，成功回收有效问卷92份，回收率为100%。问卷的设计与回收确保了数据的可靠性和研究的有效性。3.4"研究结果3.4.1"期末成绩对比分析研究对两组学生的期末成绩进行了对比分析。通过运用双样本t检验公式，计算得出的P值大于0.05，表明在整体成绩上两个班级之间无显著性差异。当进一步对试卷中关于数字化射线成像（DR）、计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）与核医学成像设备知识点的综合应用部分进行得分分析时，结果显示P值小于0.05，表明两个班级在知识的综合应用能力方面存在显著性差异。3.4.2"调查问卷结果对比分析经过调查问卷结果的对比分析，实验组学生普遍反映在虚实结合仿真实践教学模式下，动手操作能力、创新思维、学习动力、综合运用知识的能力均得到显著提升。与对照组相比，教学效果更为突出。在基础知识掌握这一评价指标上，两组学生的表现差异并不显著。这一结果与期末考试成绩的分析结果相一致，表明在基础理论知识的掌握过程中，学生仍较大程度上依赖于传统教学模式。4"结论与展望4.1"虚实结合仿真实践教学模式的优势虚实结合仿真实践在医学影像物理课程教学中的应用探索体现出以下优势。首先，提升学生实践操作技能。结合虚拟实验环境与实体操作，学生在模拟场景中进行实践操作，有效提升了操作技能。其次，激发学生学习动力。融合虚拟实验与实体操作的教学方式，增强了学生的学习热情，促使学生更加积极地参与学习活动。最后，增强教学效果。虚实结合仿真实践教学模式显著增强了教学效果，帮助学生更全面地掌握所需知识和技能，提升整体教学质量。在高职院校医学影像物理课程教学实施过程中采用并推行虚实结合仿真实践教学模式，有效提升了学生的实践操作能力，促进了学生理论知识与临床实践的有机融合，有助于学生在模拟的临床情境中培养临床思维与解决问题的能力。多维度的教学手段为学生打造了一个内涵丰富、充满动力的学习环境，为他们在医学影像学科领域的未来职业生涯提供了坚实的知识与技能基础。4.2"研究展望未来，在医学影像物理教学中可以就以下方面开展进一步研究和探讨。首先，虚拟实验环境的优化。进一步优化虚拟实验环境，提升仿真实践的真实感和交互性，让学生能够更好地体验实际操作过程。其次，教学资源的整合。整合虚拟实验软件、实验设备等教学资源，为学生提供更丰富的学习资源，促进教学质量的提升。最后，教学评估方法的探索。进一步研究如何利用大数据和人工智能技术对学生的学习过程进行跟踪分析，探索更有效的教