舒樱岚 吴伟 方正 何晓静 钟维佳
重庆医科大学第二临床学院放射诊断学教研室 重庆市 400010
【摘要】针对目前医学影像技术见习教学质量不佳，效率不高，教学医院数量有限及优质教学资源不均等问题，本文构建了基于5G时代的SPOC（Small Private Online Course）移动学习模式。5G通信技术的高速率和低延迟特性能够消解网络平台的信息传输延迟效应，是实现SPOC网络学习的基础。SPOC在线课程代替传统医院参观学习的见习模式，建立线上课堂教学+线下自主学习的O2O教学模式，打造自主学习平台，保证了学习时间和强度，延长有效教学时长，并从根本上解决实地教学场地狭窄，环境嘈杂及往返耗时等的问题。后台评价体系通过学生在平台讨论区，在线提问，微课堂等功能区的学习行为的数据进行统计分析，利于教师全面把控学生学情，有效的评测学生学习效果，反映真实教学质量。本文旨在利用高速发展中的5G移动互联技术，多校多教学医院联合打造以SPOC应用形态为支撑，以交互式学习为中心的“网络化、融合化、数字化、智能化”的新教育生态系统。
【关键词】医学影像技术学；5G；SPOC；教学模式
【中图分类号】R445.4
The foundation of Cloud PACS and its application in medical imaging teaching
Shu Yinglan, Fang Zheng, He Xiaojing, Guo Dajing, Zhong Weijia, Wu Wei
Department of Radiology, the Second Clinic College, Chongqing Medical University, Chongqing 400010, China
Corresponding author: Wu Wei, Email: *
【Abstract】 Aiming at the problems of
【Key words】 Medical imaging technology; 5G; SPOC; VR; Network teaching; Teaching mode
医学影像技术是一门对实践性要求极高的专业，见习教学作为该专业人才培养的核心环节，起到加深学生对基础原理的学习和理解，为后续实践教学奠定基础的重要作用。由于影像设备大型化且价格昂贵台，射线类设备使用有严格限制，目前见习教学多以单台设备下的演示性实验和附属医院参观的形式，存在机房空间小、狭窄拥挤，地方教学医院影像设备滞后，见习课时不足等诸多问题，导致教学质量不佳［１０］。如今，在线学习是学习者获取知识、提升技能和培养素养的重要途径和学习方式，打造多校多教学医院联合的SPOC（Small Private Online Course）在线课程，改变传统教学模式，可极大延伸优质教育资源的覆盖半径，实现与线下融合的、跨区域的教学活动，通过情境、体验、交互和反思实现深度学习[8]。但现有公网传输带宽低和时延大，远程传播教学感知较差，而专网建设成本费用高，难以实现在线课堂教学。随着2019年“5G元年”的到来，以高速率、低延时和广覆盖为特征的5G通信技术，能够消解网络平台的信息传输延迟效应，实现学习情景真实再现，为学生在线见习的情景化学习、认知学徒制式的远程实践参与以及远程协作实验等学习活动提供有力支持。本研究将紧跟5G及相关技术发展趋势，在分析传统见习教学的基础上，探讨设计5G时代下的SPOC全新教学模式并分析其在医学影像技术见习教学中的应用价值，旨在探索更符合现代医学影像技术学见习教学的发展需求的崭新的教学模式。
1 传统医学影像技术学见习教学
医学影像技术是医学院校近年来的新兴专业，专业课程建设具有影像设备依赖性强、实践教学环节比重较大等特点。 由于该专业的设置时间较短，学科发展的时间不长，在见习教学课程中仍存在诸多问题：一、学生往返教学医院不便，时间成本高，管理难度大；二、课时安排不足，因医学影像设备硬件种类繁多，结构复杂，原理抽象难懂，不能很好地让学生在课上消化知识；三、在医院教学，受到场地环境等多因素影响，学生普遍反应教学过程中“看不见、听不清”，无法达到良好的教学效果；四、优质教育资源不均，地方教学医学影像设备滞后，难以实现实践教学任务；五、师资力量薄弱，现阶段大型综合医院或者专科医院中的影像技术人员几乎都是专科及本科学历，很少有硕士毕业生，极少医院的放射科有博士学历的影像技术人员，而普遍缺乏教育理论指导屈指可数，不能满足课堂教学要求。
2 5G时代背景下的SPOC网络教学
SPOC即小规模限制性在线课程，由美国加州大学伯克利分校计算机科学教授阿曼多·福克斯（Armando Fox）在2013年提出。S（Small）指学生数量，一般维持在几十到几百人之间；而P（Private），是指对申请者有一定的要求，只有符合要求的申请者才会被纳入到SPOC课程体系。与大规模开放性线上课程相比，SPOC这种小规模限制线上课程的成本低且利于管理，可避免不必要教学资源的浪费并保障课程的质量，符合医学影像技术专业现况及见习教学发展需要。同时，SPOC课程还具有在线提问、管理、测评、信息反馈等功能，改善传统学习环境与学习方式，既方便学生随时提问也利于教师全方位把控学生的学习情况，能极大地提升师生获得感[1]。5G（the Fifth Generation Network）则是指第五代移动通信网络，以高速率、低延时和广覆盖为特征。按照技术标准规定，5G的峰值速率可达20 Gbps，广覆盖场景下用户体验速率可达100 Mbps以上，而热点高容量场景下用户体验速率更可达1 Gbps以上。另外，URLLC高可靠低时延场景支持的单向空口时延最低为1 ms，连接可靠性达99.999%[6]。5G技术的高速率和低时延的优势，能满足远程教学等4K/8K超高清视频传输要求，解决现目前SPOC远程教学时出现频繁视频卡顿、图像和音频不同步等问题，可实现画面与音频信息同步播放，极大提升用户感知。在福建医科大学已成功开展的基于中国联通 5G 网络的《常见慢性病流行现状及医-防整合的挑战和机遇》与《公共卫生与预防医学研究发展的方向与趋势》的SPOC课程，实现全程无卡顿的互动授课和多终端的良好互动，得到教师和学生的一致好评。简言之，基于5G的智能技术的新型SPOC教学模式将促使传统的教学环境发生巨变，促使其向更加个性化、精准化、智能化、融合化的方向发展。
3 SPOC见习教学模式的构建及其应用
迅速发展的网络技术，如网络社区、移动设备和物联网，从根本上改变了学习发生的空间[50][51]。
因此，重设学习空间成为推动高等教育领域采用教育技术的重要趋势之一[52][53]。（5G+）为紧跟5G及相关技术发展趋势，推动医学影像技术专业人才培养模式的改革，促进教学学习方式、教学方法和教育模式的创新变革，本文提出多校，多教学医院联合的影像技术移动见习教学构想。SPOC在线课堂实施步骤设计共包含4个方面：
3.1 课前预习
由精选出的优质教师团队设计与提炼本次课程背景与基础理论部分，以视频、音频、多媒体课件等任意形式传至SPOC教学平台。由学生自主打卡进行课前预习，学生在SPOC平台专有讨论区发帖提问，同时解答其他同学提出的问题，将个人知识建构和群体知识创新融合在一起，促进知识交流。每个学生的提问和解答次数作为由后台记录，教师可通过数据分析监测每位学生的学习行为并记入考核。利用爬虫技术获取学生发帖内容，克服SPOC后台教师只能查看学生发帖数，无法查看发帖内容的缺点（爬虫）。教师根据讨论区发帖内容了解学生学情，对授课内容进行适当的补充调整和修订，进行目的性教学。学生则带着更为清晰的学习目标进入在线课堂，从被动学习转变为主动学习，形成以学生为主体的PBL（Problem Based Learning）［９］启发式和交互式的多模态教学方法。
3.2 SPOC在线课堂
以“高清摄像头 +5G 网络 +4K/8K”为主要设备构成的SPOC在线直播授课过程中，配备一名专业人员使用专用的视频终端负责课程录制，教师根据课程内容，清晰直观地展示并解说检查的操作流程等实践部分，解决实地教学中受场地与环境限制导致的教学过程中“看不见，听不清”的问题。当涉及到相关理论讲解时，在直播中中插入影像片、视频、动画等多媒体表现形式辅助教学，帮助学生对于这些复杂、抽象理论记忆和理解。利用文本资料、图片、动画与动态在线视频相结合的优势，能够实现理论与实践相结合的见习教学，更清楚地教授很多复杂的设备操作、抽象原理具体化等。课上，人性化的在线提问功能、讨论为师生搭建起高效互动平台，便于学生实时提问，教师及时答疑解惑，提升师生获得感，形成交互教学模式，同时后台自动统计每位学生提问和回答问题的数据，由教师将课堂互动情况计入总成绩。
3.3 课后复习
教师根据授课内容布置网络作业，作为学生对课堂内容的学习验收，并对作业完成情况进行形成性评价打分。此外，教师还需根据教学情境的需求，采用适合的多媒体方式，如视频，音频，PPT、文本等格式，将当堂重难点内容制作成微课程( Micro一lecture )上传至学习平台（4）。每个微课程只有一个主题或一个知识点,，20min以内，一般5-10min，在医学影像技术教学上可以是一项技术。如磁共振压脂技术 , 先用文本给出压脂技术的原理和分类，再用动画还原各类压脂技术采集层面脂肪中氢质子信号强度变化的过程，接着用视频显示实机操作过程和用图例展示压脂效果及目的，并全程配以教师音频讲解。教师考评每位学生的视频观看时长数据，并记入考核。微课程为学习者提供自主学习平台，充分利用学生的碎片时间，迎合现代人学习需求。学习者按照个体需求进行针对性的回顾、重复学习，巩固课堂知识，查漏补缺。
3.4 考核方式
课程成绩通过综合考试和形成性考核得到，其中，综合考试分为实践考试和理论知识考试，学期末，学校统一组织考试，实践考试以上机操作的形式，对学生的实践能力进行综合评分；理论考试以传统纸质试卷的形式，教师根据学生作答给出成绩，综合考试满分100分，实践考试和理论考试分别占40%和60%。而形成性考核内容由平时表现和平时作业组成。平时表现包括课前预习结论讨论区的发帖及回帖内容、课堂在线互动情况，及微视频观看时长等后台统计数据组成，参照慕课后台评价体系对数据进行分析统计，教师通过全面的数据分析仪表（慕课）对学生学习行为进行评价。平时作业包括课前和课后网络作业，由教师根据学生完成情况进行评分，形成性考核满分100分，平时表现和平时作业各占50%。总成绩=（每次形成性评价总分数×课程次数）×40%+综合考试×60%。同时，在平台上传问卷调查表让学生填写。问卷的内容要足够全面，比如能否接受该教学模式，教学流程是否合理，能否熟练应用教学软件，是否激发学生思考和探索兴趣，是否提高自主学习意识，网络作业难度评价，微课程内容是否清晰明确、容易理解等。评价方法全面而且足够合理、科学，准确地评判SPOC教学模式的作用，并根据后台统计结果及时完善、调整教学模式。
4 SPOC教学存在的问题
要实现基于5G的智能技术，以SPOC应用形态为支撑的新型见习教学系统，还面临诸多挑战。首先，从面对面授课转向网络教学，将增加学生学习自由度与教师监控难度，需要探索系统全面的网络管理方式，以保证教学效果。其次，5G网络环境还在成长阶段，SPOC涉及到的相关技术应用和设备融合还需要更多的探索和研究，且多数教学医院和学校尚未设置网点，要构建以5G网络为基础的智能化学习环境，需加速建设5G智能校园与教学医院。而创新学习方案的设计和部署以及5G带来的技术变革，也将对学生和教师的数字流畅性水平提出更高的要求。教师必须了解基于5G的物联网技术、虚拟现实技术、等智能技术特征，并将这些技术创新性地应用到教学中。这就意味着要切实落实5G教学，需要培养师生的5G通讯技术素养与能力，来提高学习者的数字流畅性水平使其满足教学工作需求，共同创建内容并适应新环境。而SPOC课程相关的网络作业和微课程，还需要建立顶级权威的教师团队和技术公司联合制作，打造批量化、规范化的优质教学资源。如微课程的制作，从字体、字号、字体颜色、题目的排列、图片的布局，视频、动画的选取及放置等都进行详细地推敲，而且是边制备边试用，边试用边调研，边反馈边改进，直至教、学双方都认可（高职）。另外，跨界是互联网时代的常态，智能教育生态系统不是仅靠一两家教学医院就能够实现的，也不是仅靠互联网就能主导的，需要各大教学医院和学校发挥主导作用，从自身管理和发展的角度主动将融入互联网，共同构建系统全面的智能教育新型数字生态网络，优化物理世界教学资源配置效率。探讨5G赋能智能技术给教学领域带来新机遇，同时也带来了挑战，而如何应对挑战，探索智能教育的路径，具有重要的理论价值与实践意义。
5 总结
为进一步培养具有国际视野有着扎实基础，知识范围广，实践应用能力强的高质量、高水平的医学影像技术专业人才，相关培养方案课程体系、教学内容和教学方法的改革是切实可行且势在必行。随着5G时代的到来，给智能教育生态系统带来了前所未有的机遇，研究表明，处于技术应用课堂环境下的学生学习成绩，要比传统课堂环境下不使用技术的学生学习成绩高出12%。毫无疑问，向学生传授“智能+”时代所需的知识、技能和素养是十分必要的[65]。 仅仅维持学生和教师获取和评估信息的基本知识，已不足以支持数字社会的复杂需求。本文构想的SPOC新型教育系统，利用高速发展中的5G移动互联技术，实现便捷、高效的移动教学。以智能、快速、全面的教育分析系统为手段，对学生自主学习意识的培养及形成性考核等方面起到了积极作用。有望大力推进医学影像技术专业人才培养模式改革，建立全新智能化教育生态。
基金项目：重庆医科大学教育教学研究项目（JY170207）；重庆市高等教育教学改革研究项目（173050）；
作者简介：舒樱岚（1994.02），女，汉族，重庆永川，初级技师，本科，研究方向：医学影像技术教育。
通讯作者：吴伟（出生年月），男，汉族，（籍贯），主管技师，硕士，研究方向：医学影像技术教育。