王儀涵 許姣 劉東艷

摘? 要? 醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)是醫(yī)、理、工高度交叉融合的專業(yè)，而數(shù)學(xué)是其重要的基礎(chǔ)課程之一。通過分析國內(nèi)外各高等院校醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)數(shù)學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀，比較數(shù)學(xué)課程教學(xué)效果評(píng)價(jià)方法，闡述教學(xué)效果指標(biāo)體系的設(shè)計(jì)思路和內(nèi)容，構(gòu)建符合新醫(yī)學(xué)專業(yè)發(fā)展需要的多維度教學(xué)效果指標(biāo)體系，應(yīng)用層次分析法計(jì)算出各層次各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，從而獲得影響教學(xué)效果的指標(biāo)重要性排序，并通過一致性檢驗(yàn)驗(yàn)證各指標(biāo)權(quán)重的合理性，對(duì)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)數(shù)學(xué)課程改革與專業(yè)人才培養(yǎng)提供可靠的依據(jù)，為培養(yǎng)“人工智能+X”的新型醫(yī)學(xué)影像人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞? 醫(yī)學(xué)影像技術(shù);數(shù)學(xué)課程;評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;層次分析法;醫(yī)工融合

中圖分類號(hào)：G642? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2022）06-0082-03

0? 前言

醫(yī)學(xué)影像技術(shù)是物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、醫(yī)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的綜合和交叉，而數(shù)學(xué)是根。目前，很多高等院校（如中國醫(yī)科大學(xué)、天津醫(yī)科大學(xué)等）都在嘗試對(duì)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)數(shù)學(xué)課程進(jìn)行改革[1-2]，重新設(shè)置數(shù)學(xué)課程體系，加強(qiáng)應(yīng)用和科學(xué)計(jì)算方面的內(nèi)容，構(gòu)成新體系，生成新的教學(xué)模式和教學(xué)方法，以實(shí)現(xiàn)醫(yī)工融合的教育實(shí)質(zhì)，滿足學(xué)科發(fā)展和人才需求。但是，我國各高等院校醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)的數(shù)學(xué)課程設(shè)置差異較大，這就需要通過建立合理的教學(xué)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，客觀評(píng)判新數(shù)學(xué)課程體系。

1? 研究背景

1.1? 國內(nèi)外醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)數(shù)學(xué)課程現(xiàn)狀

我國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)建立的目的是適應(yīng)我國迅速發(fā)展的醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)及人民日益增長的醫(yī)療需求[3]。然而我國醫(yī)學(xué)教育以高中為起點(diǎn)，大多數(shù)院校的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)僅開設(shè)高等數(shù)學(xué)課程，學(xué)時(shí)數(shù)為40～90學(xué)時(shí);也有部分院校在高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上開設(shè)統(tǒng)計(jì)學(xué)等課程，學(xué)時(shí)數(shù)為32～62學(xué)時(shí)。因此，學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較薄弱。而歐美國家醫(yī)學(xué)教育為本科起點(diǎn)，需四年理工科本科教育后報(bào)考醫(yī)學(xué)院校。本科期間數(shù)學(xué)課程有微積分、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計(jì)、數(shù)學(xué)建模等，總學(xué)時(shí)達(dá)到300學(xué)時(shí)以上。由此可見，我國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)數(shù)學(xué)教學(xué)與歐美國家相差甚遠(yuǎn)，課程體系欠缺。

1.2? 國內(nèi)外對(duì)數(shù)學(xué)課程的評(píng)價(jià)方法

美國學(xué)者對(duì)于數(shù)學(xué)課程學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)主要分為診斷性、形成性及總結(jié)性三種[4]，通過測試了解學(xué)生的知識(shí)掌握情況，對(duì)學(xué)習(xí)情況的測評(píng)給出肯定或否定的評(píng)價(jià)，以此為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定向引導(dǎo)。而在國內(nèi)，高校對(duì)于數(shù)學(xué)課程的評(píng)價(jià)大多數(shù)局限于定性方法，通過學(xué)生期末成績與平時(shí)成績分別乘以各自權(quán)重之后相加來計(jì)算。期末試卷是統(tǒng)一性的，教師的授課內(nèi)容也主要是圍繞考試來進(jìn)行，考核方式及內(nèi)容固定單一，而這種固定化的考核方式難以真實(shí)反映學(xué)生學(xué)習(xí)水平以及對(duì)知識(shí)的掌握情況。

2? 研究方法

對(duì)于醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的學(xué)生來說，數(shù)學(xué)課程的設(shè)置不僅僅是為了了解數(shù)學(xué)知識(shí)，更是為學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程夯實(shí)基礎(chǔ)，因此應(yīng)構(gòu)建一個(gè)全面的、易于實(shí)施的、學(xué)生能夠普遍接受的、對(duì)本專業(yè)數(shù)學(xué)課程具有指導(dǎo)意義的、公平公正的課程評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

本文通過運(yùn)用定量與定性相結(jié)合的層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP），將評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分層構(gòu)建，不局限于傳統(tǒng)單一的定性方式，而是從學(xué)生的各項(xiàng)能力入手，構(gòu)建更加全面、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)效果評(píng)價(jià)體系，為培養(yǎng)“人工智能+X”的新型醫(yī)學(xué)影像人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

層次分析法是美國運(yùn)籌學(xué)家、匹茲堡大學(xué)薩蒂教授提出的對(duì)定性問題進(jìn)行定量分析的一種簡便、靈活而又實(shí)用的多準(zhǔn)則決策方法[5-6]。運(yùn)用層次分析法，把復(fù)雜問題中的各種因素劃分為互相關(guān)聯(lián)的有序?qū)哟?，根?jù)對(duì)一定客觀現(xiàn)實(shí)的主觀判斷結(jié)構(gòu)，將一層次元素量兩兩比較，形成比較判斷矩陣，然后計(jì)算矩陣的最大特征根及相應(yīng)的特征向量，得出該層次諸因素的相對(duì)重要性權(quán)值，再與上一層次因素的相對(duì)重要性權(quán)值加權(quán)綜合，就可以得出各層指標(biāo)對(duì)總目標(biāo)層的排列權(quán)值。層次分析法具有定性與定量相結(jié)合、靈活簡便的優(yōu)點(diǎn)，因此對(duì)于課程效果評(píng)價(jià)具有客觀公正的指導(dǎo)意義。

3? 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系設(shè)計(jì)

3.1? 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系設(shè)計(jì)思路

醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)的課程設(shè)置中有許多專業(yè)課程（如醫(yī)學(xué)影像成像原理、圖像處理、信號(hào)與系統(tǒng)等）對(duì)于數(shù)學(xué)知識(shí)要求很高，因此對(duì)于數(shù)學(xué)課程的要求不僅僅局限于掌握課本上的知識(shí)，更需要培養(yǎng)學(xué)生的操作實(shí)踐能力。本文從教師教學(xué)過程、教學(xué)輔助手段、學(xué)生學(xué)習(xí)狀況三個(gè)方面入手。

1）教師教學(xué)過程中保留傳統(tǒng)的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)態(tài)度、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容等指標(biāo)，同時(shí)加入實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容、課程思政、形成性評(píng)價(jià)等指標(biāo)。其中，實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容的設(shè)置體現(xiàn)了教師對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，課程思政是全面育人的重要部分，形成性評(píng)價(jià)更能體現(xiàn)教師及時(shí)查漏補(bǔ)缺的能力。

2）輔助式教學(xué)是多媒體設(shè)備或平臺(tái)參與課程教學(xué)活動(dòng)的一種教學(xué)手段。除了一般的設(shè)備的應(yīng)用，在輔助教學(xué)手段指標(biāo)中加入實(shí)驗(yàn)平臺(tái)軟件。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)軟件可以在數(shù)學(xué)知識(shí)與技術(shù)聯(lián)系方面發(fā)揮重要作用，如傅里葉變換仿真虛擬平臺(tái)，就能夠很好地把數(shù)學(xué)知識(shí)與圖像處理等技術(shù)聯(lián)系在一起。課后學(xué)習(xí)以及線上教學(xué)的開展，都是為了給學(xué)生查漏補(bǔ)缺。多媒體的應(yīng)用使教學(xué)更加客觀形象，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3）學(xué)生學(xué)習(xí)狀況是反映課程教學(xué)效果最客觀、最直接的方式。提前預(yù)習(xí)以及學(xué)生出勤情況可以反映學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度，而最直接反映教師教學(xué)效果的就是學(xué)生的課堂表現(xiàn)以及與教師的互動(dòng)情況。同時(shí)，學(xué)生的課后作業(yè)完成度、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及理論考試成績則真實(shí)反映學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度。

3.2? 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系具體內(nèi)容

評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要基于課程教學(xué)，而課程教學(xué)是由教師、學(xué)生及各種教學(xué)資源融合在一起的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。最終根據(jù)總的目標(biāo)構(gòu)建三層遞進(jìn)的指標(biāo)體系：第一層是教學(xué)效果評(píng)價(jià)，是本次研究的目標(biāo)，為目標(biāo)層;第二層是評(píng)價(jià)教學(xué)效果的三個(gè)方向，為準(zhǔn)則層;第三層是三個(gè)方向下的主要評(píng)價(jià)內(nèi)容，重要性通過權(quán)重來決定。醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)數(shù)學(xué)課程教學(xué)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)的具體內(nèi)容如表1所示。

3.3? 權(quán)重計(jì)算過程

基于表1所示層次結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行調(diào)查，通過問卷星發(fā)放問卷，包括醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)數(shù)學(xué)課程的任課教師、教學(xué)督導(dǎo)、教學(xué)管理人員和學(xué)生。一共收集110份有效問卷，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后，首先根據(jù)層次分析法模型，構(gòu)建一級(jí)指標(biāo)A與二級(jí)指標(biāo)H之間的判斷矩陣A-H，以及各二級(jí)矩陣H與其對(duì)應(yīng)的三級(jí)矩陣P之間的判斷矩陣H1-P、H2-P和H3-P，之后計(jì)算各層次權(quán)重并進(jìn)行一次性檢驗(yàn)。一致性指標(biāo)CR<0.1，則滿足研究需要，然后進(jìn)行層次排序以及結(jié)果分析。

以二級(jí)指標(biāo)輔助教學(xué)手段下的三級(jí)指標(biāo)為例，展示計(jì)算過程。

首先由問卷數(shù)據(jù)可得出兩兩比較矩陣;然后把兩兩比較矩陣的每一元素除以其相應(yīng)的總和，所得商組成的新矩陣稱為標(biāo)準(zhǔn);兩兩比較矩陣，之后計(jì)算每一行的平均值，即所對(duì)應(yīng)的權(quán)重，結(jié)果如表2所示。

為了驗(yàn)證權(quán)重的合理性，需要進(jìn)行兩兩比較一致性檢驗(yàn)。

1）由被檢驗(yàn)的兩兩比較矩陣乘以其特征向量，所得的向量稱為賦權(quán)和向量。

2）每個(gè)賦權(quán)和向量的分量分別除以對(duì)應(yīng)的特征向量的分量。

3）計(jì)算出第二步結(jié)果中的平均值，記為λmax=6.002。

4）計(jì)算一致性指標(biāo)CI：CI=（λmax-n）/（n-1）即：CI=（6.002-6）/（6-1）=0.0003。

5）計(jì)算一致性率CR：CR=CI/RI查表可得RI=1.24，可得CR=0.000 26<0.1，故所得權(quán)重是合理正確的。

3.4? 權(quán)重計(jì)算結(jié)果

按照以上過程進(jìn)行各級(jí)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的計(jì)算，得到醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)數(shù)學(xué)課程教學(xué)效果各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，如表3所示。

4? 結(jié)論

運(yùn)用AHP方法得到各指標(biāo)在整體評(píng)價(jià)中的權(quán)重值，從而體現(xiàn)各指標(biāo)的相對(duì)重要性。從課程教學(xué)指標(biāo)來看：二級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)總項(xiàng)目的權(quán)重反映了學(xué)生學(xué)習(xí)情況與教學(xué)質(zhì)量關(guān)系密切，提醒教師要充分鍛煉學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力及運(yùn)用，適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)及理論課內(nèi)容，豐富學(xué)生課后學(xué)習(xí)信息，及時(shí)提供最新資源，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣;同時(shí)要提高自身業(yè)務(wù)素質(zhì)，改善教學(xué)方法，與學(xué)生共同探索最適宜的教與學(xué)途徑。當(dāng)然，對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)的合理性還需要在實(shí)踐中進(jìn)一步完善與改進(jìn)?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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*項(xiàng)目來源：河北省教育廳新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目“新工科背景下構(gòu)建醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)數(shù)學(xué)課程體系的研究與實(shí)踐”（2020GJXGK016）;河北省高等教育學(xué)會(huì)高等教育科學(xué)研究規(guī)劃課題重點(diǎn)課題“影像技術(shù)專業(yè)工程數(shù)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建和應(yīng)用”（GJXHZ2019-36）;河北醫(yī)科大學(xué)教育教學(xué)項(xiàng)目“‘黑匣子’解密——醫(yī)學(xué)影像人工智能數(shù)學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建與實(shí)踐”（2020YBPT-36）;河北醫(yī)科大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“‘醫(yī)工融合’背景下醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)數(shù)學(xué)課程體系的構(gòu)建與實(shí)踐”（USIP2020255）。

作者：王儀涵、許姣，河北醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)院本科在讀，研究方向?yàn)獒t(yī)學(xué)影像技術(shù);劉東艷，通信作者，河北醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)院，講師，研究方向?yàn)獒t(yī)學(xué)影像數(shù)學(xué)教學(xué)、概率統(tǒng)計(jì)（050000）。