自主实验设计在虚拟仿真磁共振实验教学中的探索与思考
发布时间：2021-10-29 06:53
目的探讨基于虚拟仿真软件平台的自主实验设计教学模式在本科生磁共振成像实验教学中的应用效果。方法选择四川大学华西临床医学院2018届和2019届影像技术专业本科生94人为研究对象,其中2018届48人为传统实验教学组,2019届46人为自主实验设计组,传统实验教学组采用"教师演示—学生操作"的传统教学模式进行授课,自主实验设计组采用自主实验设计教学模式进行授课,对两组学生随堂测试成绩及实验报告完成情况进行对比分析。结果自主实验设计组随堂测试成绩为（15.56±2.01）分,明显高于传统实验教学组的（12.81±3.12）分,差异有统计学意义（P<0.05）;相较于传统教学组,自主实验设计教学组学生在磁共振信号采集的观察、结果及误差分析、实验规律的总结等方面的完成人数及比例明显提升。结论基于虚拟仿真软件的自主实验设计教学模式在磁共振实验教学中有利于发挥软件效能,有助于提高学生理论联系实际能力、分析问题解决问题能力、实践操作能力、创新及科研能力等综合素质。
【文章来源】：中国医疗设备. 2020,35(10)
【文章页数】：5 页
【图文】：
磁共振虚拟仿真软件教学模块
在CPMG序列测量T2弛豫时间实验章节中，采集时间由回波时间和回波个数的乘积决定，增加回波链长度（回波个数）可增加对衰减慢的长T2分量的分辨能力，但过长的回波链将导致采集的噪声增多，若采集时间远大于样品横向磁化矢量衰减时间，信噪比将大大降低；同理，若采集时间过短，则采样不足，不能完全检测出双样品弛豫差别，表现为弛豫谱分辨力不足，无法准确测量双样品中各个样品的T2值及含量。基于此，在基础性实验阶段之后，学生自主实验设计过程如下：(1)实验课题拟定，学生可自主设计“回波链长度对测量结果精确性的影响”“回波时间对测量结果精确性的影响”等实验课题；(2)实验方案设计，学生根据课题自主设计实验实施方案，如保持回波时间不变，探究不同回波链长度对双组份样品测量结果的影响，或保持回波链长度不变，探究不同TE对双组份样品测量结果的影响；(3)自主实验实施，学生根据自己的实验方案，动手实践操作，实验中实时观察信号的采集过程、拟合数据的提取及弛豫谱对样品的分辨情况；(4)结果及误差分析，学生完成实验后，结合理论对实验结果进行解释，并对实验中产生的误差等进行分析并总结，通过观察采集过程知，样品T2衰减在1000 ms出已基本结束，回波链过长导致1000 ms以后采集到的均为噪声，信噪比SNR降低影响测值精度，同理采样不足同样影响测值精度（图3），学生通过自主设计实验，根据采样时间由回波时间和回波链长度共同决定，总结出要提高测值精度，需设置合理的采样时间的规律，并提出合理的参数设定方案，如数据采集时间应设置在3～5倍的样品T2值。3 教学效果评价
对2018届（传统实验教学组，48人）和2019届（自主实验设计组，46人）学生进行教学效果对比分析，经前期统计，两届学生的理论成绩均无统计学差异（t=0.501,P>0.05）。通过对两届学生的随堂测试成绩、实验完成情况两个方面进行对比分析。其中，随堂测试设置4个简答题，每题5分，总分20分，两届学生题型一致，采用独立样本t检验对两届学生随堂测试成绩进行分析，结果表明，自主实验设计组随堂测试成绩为（15.56±2.01）分，明显高于传统实验教学组的（12.81±3.12）分，差异有统计学意义（t=5.048,P<0.05），如表2；通过实验报告撰写情况对学生实验完成情况进行分析，观察指标包括：是否掌握实验原理、是否完成实验操作、是否观察信号采集过程、是否有结果及误差分析、是否对实验规律进行总结，结果表明，相较于传统教学组，自主实验设计教学组学生在磁共振信号采集的观察、结果及误差分析、实验规律的总结等方面的完成人数及比例明显提升，见表3。4 讨论
【参考文献】：
期刊论文
[1]自主设计性实验在环境工程微生物实验教学中的实践[J]. 李谦,王姣,王麒翔. 广东化工. 2020(07)
[2]大学物理自主设计性实验教学模式的研究与探索[J]. 孙学军,金荧荧,孙正凤. 科技风. 2020(07)
[3]医学影像技术虚拟仿真教学实践[J]. 王紫薇,陈国勇,蔡磊,钱玲玲,李玉明,李真林. 中国医学教育技术. 2020(01)
[4]个性化实验在微生物学实验教学中的探索与实践[J]. 张美玲,贾彩凤. 微生物学通报. 2020(04)
[5]自主设计在免疫学实验教学中的探索与实践[J]. 徐胜,夏思墨,韩超峰,王全兴. 基础医学教育. 2019(09)
[6]本科教学虚拟仿真实验之思考[J]. 李震彪. 实验技术与管理. 2019(09)
[7]MRISim:磁共振成像仿真实验软件包（英文）[J]. 汪红志,施群雁,苗志英,陈珊珊,夏天. 波谱学杂志. 2019(02)
[8]改良PBL教学法在诊断学课堂教学中的应用[J]. 罗东雷,郭靖涛,段一娜,毛淑芳,周江,辛宏,王昆,张磊. 重庆医学. 2017(30)
[9]虚实结合的MRI实验实训项目开发与实践[J]. 夏天,陈珊珊,周敏雄,苗志英,张凯威,施群雁,汪红志. 实验室研究与探索. 2017(08)
[10]基于翻转课堂的环境生物学实验PBL教学设计与实践[J]. 肖淑敏,焦秀梅,赵连梅,张春青,刘月敏. 微生物学通报. 2018(01)
本文编号：3464179
【文章来源】：中国医疗设备. 2020,35(10)
【文章页数】：5 页
【图文】：
磁共振虚拟仿真软件教学模块
在CPMG序列测量T2弛豫时间实验章节中，采集时间由回波时间和回波个数的乘积决定，增加回波链长度（回波个数）可增加对衰减慢的长T2分量的分辨能力，但过长的回波链将导致采集的噪声增多，若采集时间远大于样品横向磁化矢量衰减时间，信噪比将大大降低；同理，若采集时间过短，则采样不足，不能完全检测出双样品弛豫差别，表现为弛豫谱分辨力不足，无法准确测量双样品中各个样品的T2值及含量。基于此，在基础性实验阶段之后，学生自主实验设计过程如下：(1)实验课题拟定，学生可自主设计“回波链长度对测量结果精确性的影响”“回波时间对测量结果精确性的影响”等实验课题；(2)实验方案设计，学生根据课题自主设计实验实施方案，如保持回波时间不变，探究不同回波链长度对双组份样品测量结果的影响，或保持回波链长度不变，探究不同TE对双组份样品测量结果的影响；(3)自主实验实施，学生根据自己的实验方案，动手实践操作，实验中实时观察信号的采集过程、拟合数据的提取及弛豫谱对样品的分辨情况；(4)结果及误差分析，学生完成实验后，结合理论对实验结果进行解释，并对实验中产生的误差等进行分析并总结，通过观察采集过程知，样品T2衰减在1000 ms出已基本结束，回波链过长导致1000 ms以后采集到的均为噪声，信噪比SNR降低影响测值精度，同理采样不足同样影响测值精度（图3），学生通过自主设计实验，根据采样时间由回波时间和回波链长度共同决定，总结出要提高测值精度，需设置合理的采样时间的规律，并提出合理的参数设定方案，如数据采集时间应设置在3～5倍的样品T2值。3 教学效果评价
对2018届（传统实验教学组，48人）和2019届（自主实验设计组，46人）学生进行教学效果对比分析，经前期统计，两届学生的理论成绩均无统计学差异（t=0.501,P>0.05）。通过对两届学生的随堂测试成绩、实验完成情况两个方面进行对比分析。其中，随堂测试设置4个简答题，每题5分，总分20分，两届学生题型一致，采用独立样本t检验对两届学生随堂测试成绩进行分析，结果表明，自主实验设计组随堂测试成绩为（15.56±2.01）分，明显高于传统实验教学组的（12.81±3.12）分，差异有统计学意义（t=5.048,P<0.05），如表2；通过实验报告撰写情况对学生实验完成情况进行分析，观察指标包括：是否掌握实验原理、是否完成实验操作、是否观察信号采集过程、是否有结果及误差分析、是否对实验规律进行总结，结果表明，相较于传统教学组，自主实验设计教学组学生在磁共振信号采集的观察、结果及误差分析、实验规律的总结等方面的完成人数及比例明显提升，见表3。4 讨论
【参考文献】：
期刊论文
[1]自主设计性实验在环境工程微生物实验教学中的实践[J]. 李谦,王姣,王麒翔. 广东化工. 2020(07)
[2]大学物理自主设计性实验教学模式的研究与探索[J]. 孙学军,金荧荧,孙正凤. 科技风. 2020(07)
[3]医学影像技术虚拟仿真教学实践[J]. 王紫薇,陈国勇,蔡磊,钱玲玲,李玉明,李真林. 中国医学教育技术. 2020(01)
[4]个性化实验在微生物学实验教学中的探索与实践[J]. 张美玲,贾彩凤. 微生物学通报. 2020(04)
[5]自主设计在免疫学实验教学中的探索与实践[J]. 徐胜,夏思墨,韩超峰,王全兴. 基础医学教育. 2019(09)
[6]本科教学虚拟仿真实验之思考[J]. 李震彪. 实验技术与管理. 2019(09)
[7]MRISim:磁共振成像仿真实验软件包（英文）[J]. 汪红志,施群雁,苗志英,陈珊珊,夏天. 波谱学杂志. 2019(02)
[8]改良PBL教学法在诊断学课堂教学中的应用[J]. 罗东雷,郭靖涛,段一娜,毛淑芳,周江,辛宏,王昆,张磊. 重庆医学. 2017(30)
[9]虚实结合的MRI实验实训项目开发与实践[J]. 夏天,陈珊珊,周敏雄,苗志英,张凯威,施群雁,汪红志. 实验室研究与探索. 2017(08)
[10]基于翻转课堂的环境生物学实验PBL教学设计与实践[J]. 肖淑敏,焦秀梅,赵连梅,张春青,刘月敏. 微生物学通报. 2018(01)
本文编号：3464179
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