医学影像物理学教学点滴-教育学报

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医学影像物理学教学点滴

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医学影像物理学是影像技术专业的专业基础课，也是一门必修课。笔者多年来把教育学、教育心理学理论应用于该课程教学，得到学生、同行和领导的好评与肯定，取得了较好的教学效果，现将教学体会做一总结。

1 因材施教，筛选教学内容

采用由人民卫生出版社出版、普通高等教育“十一五”国家级规划教材、卫生部“十一五”规划教材、吉强与洪洋主编的4版《医学影像物理学》作为教材。该教材包括X射线物理，X射线影像，超声波物理，超声成像，磁共振物理，磁共振成像，核医学物理，核医学影像，电离辐射的生物效应、损伤与防护，涵盖物理学、影像技术、计算机技术等知识，内容丰富，且有配套的CAI课件光盘和学习指导。我校为高职院校，生源有高中毕业统招、中职推优、中职单报高职，学生素质参差不齐，学习基础和学习能力相对较弱。医学影像物理学课程每周4学时，如果从绪论到最后一章全部讲授，学生往往感到学习难度太大，学习起来很吃力，教学效果不佳。我校学生的就业方向是乡镇卫生院或私立医院，通过与放射科医生交流，结合这类医院影像设备配置情况，我们挑选绪论、X射线物理、X射线影像、超声波物理、超声成像作为教学内容，电离辐射的生物效应、损伤与防护等放在辐射防护课程讲授。这样的安排使学习难度大大降低，让基础薄弱和学习能力相对较弱，甚至没有学习过高中物理的学生，都能够跟上教学节奏，较好地掌握这部分知识，取得满意的教学效果。

2 循序渐进，突破教学难点

教材中有的知识点是直接得出结论，学生初次接触，学习起来有些困难。根据循序渐进原则，可补充一些深入浅出的推导过程，遵循学生认识规律，逐步引出结论，降低学习难度，突破教学难点[1]。比如，质量衰减系数的引入。教材中说由于线性衰减系数与吸收物质的密度呈正比，而物质密度会随温度和（或）气压的变化而变化，因此，线性衰减系数也随温度和（或）气压的变化而变化，为了消除这种与物质密度的相关性，引入质量衰减系数（μ/ρ）。质量衰减系数的定义为线性衰减系数除以物质密度，质量衰减系数表示X射线光子与每单位质量厚度物质发生相互作用的概率。质量衰减系数和靶粒子截面之间的关系是μ/ρ=σ（n/ρ），质量衰减系数是靶粒子截面与单位质量物质中的靶粒子数的乘积。对此，学生会产生疑问：为什么质量衰减系数是线性衰减系数μ与密度ρ的比值？为什么质量衰减系数表示X射线光子与每单位质量物质发生相互作用的概率？为什么质量衰减系数是靶粒子截面与单位质量物质中的靶粒子数的乘积？笔者在教学过程中本着循序渐进原则，在学生已经学习线性衰减系数的基础上，对质量衰减系数的引入进行推导，即：

∵μ=σn，n为每单位体积中的靶粒子数

又 ∵ρ=m/V 可得 V=m/ρ；当 m=1 kg 时，V=1/ρ（m3）

∴每单位质量（比如1 kg）应有1/ρ个单位体积

∴每单位质量的靶物质有（1/ρ）·n个靶粒子

∴由μ（μ表示X射线光子与每单位厚度物质发生相互作用的概率）的定义类似得出σ·[（1/ρ）·n]表示X射线光子与每单位质量厚度物质发生相互作用的概率：σ·[（1/ρ）·n]=（σn）/ρ=μ/ρ

∴μ/ρ表示X射线光子与每单位质量厚度物质发生相互作用的概率，称为质量衰减系数

∴（μ=σn描述了线性衰减系数等于靶粒子截面与单位体积中的靶粒子数的乘积）质量衰减系数和靶粒子截面之间的关系为：μ/ρ=σ·（n/ρ），该式表明，质量衰减系数是靶粒子截面与单位质量物质中的靶粒子数的乘积

推导结束后，还进行总结：截面σ定义为一个入射粒子与单位面积上一个靶粒子发生相互作用的概率，是1对1的作用概率；线性衰减系数μ=σn定义为X射线光子与每单位厚度物质发生相互作用的概率，是1对n的作用概率；质量衰减系数μ/ρ=σ·（n/ρ）定义为 X射线光子与每单位质量厚度物质发生相互作用的概率，是1对n/ρ的作用概率。

之后再讲为什么引入质量衰减系数：（1）由于线性衰减系数与吸收物质的密度呈正比（μ=σn，物质密度越大，每单位体积所含物质越多，即每单位体积的粒子数n越大，因而μ越大），而物质密度会随温度和（或）气压的变化而变化，所以μ会随温度和（或）气压的变化而变化。（2）为了消除这种与物质密度的相关性，故引入质量衰减系数μ/ρ（线性衰减系数除以物质密度）。（3）经典力学中，质量是衡量，同样质量的同一物质在不同温度、压强下，密度不一样，体积也不一样，但同样质量的同一物质中所含粒子数是一样的。正因为每单位质量靶物质中的粒子数不随密度变化而变化，而质量衰减系数 μ/ρ=σ·（n/ρ），表明质量衰减系数是靶粒子截面与单位质量物质中的靶粒子数的乘积，所以质量衰减系数不随物质密度变化而改变。因此，不管物质的热力学状态（温度、压强）如何，其质量衰减系数都是相同的，所以在许多情况下，使用质量衰减系数比线性衰减系数方便。

文章来源：《教育学报》网址: http://www.jyxzzs.cn/qikandaodu/2020/0912/514.html