【摘要】 分析MATLAB在医学院校影像物理实验教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]中的应用, 指出了MATLAB在医学基础实验教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]中推广的意义和可行性, 根据作者在医学影像物理实验教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]活动中使用MATLAB的经验,提出了实验数据的MATLAB处理方法。
【关键词】 MATLAB; 影像物理学实验; 教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]改革; 数据处理
1 引言
为了适应全国教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]改革的发展步伐,全面提升医学院校学科建设和课程体系建设,各医学院校都积极鼓励基础课和专业课教师开展实验课教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]改革的尝试。通过我们在《医学影像物理学》、《电工学》等基础课实验教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]中展开应用MATLAB对实验数据进行分析的实践,丰富了实验课教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]的内涵,激发了学生应用现代化手段处理问题的兴趣和解决问题的能力。本研究就在《医学影像物理学》实验课教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]中应用MATLAB中的经验进行了总结,并采用教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]单个案例进行了分析。
2 MATLAB在国际教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]和科研上的应用及发展现状
MATLAB已成为一个功能比较强大、性能稳定的软件,得到了广泛的重视和应用。在欧美大学里,诸如应用代数、数理统计、自动控制、数字与信号处理、模拟与数字通信、时间序列分析、动态系统仿真等课程的教科书都把MATLAB作为内容,几乎成了90年代教科书与旧版书籍的区别性标志。在那里MATLAB是攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本工具。在国际学术界,MATLAB已经被确认为是准确、可靠的科学计算标准软件。在许多国际一流的学术刊物上(尤其是信息科学刊物),都可以看到MATLAB的应用。MATLAB集计算、可视化及编程于一身。在MATLAB中无论是问题的提出,还是结果的表达都采用习惯的数学描述方法,而不需要传统的编程语言进行前后处理。这一特点使MATLAB成为了数学分析、算法开发及应用程序开发的良好环境。它在数据分析、科学计算、仿真、自动控制、信号处理与通讯、图形分析与处理、图像处理等领域起着越来越大的作用。
3 MATLAB在我国高校应用的现状和在医学实验课教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]中的必要性
在理工科实践教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]、本科生课后作业、以及普通高校教师科研活动中正在加大力度引入MATLAB。然而MATLAB在医学院校本科教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]实践中的具体运用则处于起步阶段。MATLAB作为一种崭新的、直观的教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]形式,以其图形方式表述抽象数理方程具有特殊的表现力,可以提高学生对问题的理解和对理论课教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]的兴趣。在课后习题练习中采用MATLAB求解,可以提高学生独立分析和解决问题的能力,加大课后学生自学以及巩固提高的力度和深度。并使抽象的数学、影像物理、图像处理等大量课程与现代计算机的先进手段和方法结合起来,使基础、传统的学科步入现代科学和世界教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]潮流。而在实验课中引入MATLAB,则是医学院校课程改革的重点。以往大部分普通高校的学生在做完实验后,对大量的数据进行图表化分析、对比分析以及误差分析都是采用常规的在坐标纸上手绘的方式,既不美观也不精确。采用国际公认的MATLAB科学分析手段可对数据图表化、误差分析标准化。把MATLAB引入到科研中,将会提高科研的科学性,更新科学分析的手段。当今世界上绝大多数科学杂志在收集论文[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]发表时都推荐作者采用MATLAB的分析方法,所以掌握这一方法来处理科研中所采集的数据,并进行分析是当今科学研究中科研人员必须掌握的工具。MATLAB的图表分析手段提高了科研的水平和层次。所以在普通医学院校教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]、科研中引入MATLAB,对提高学校的教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]科研水平将会起到极大的推进作用。
在《医学影像物理学》实验中,数据处理是物理实验的重要[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]组成部分和关键环节,也是评价物理实验结果的一个重要[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]指标。由于实验的数据量大,计算公式较多,数据的手工处理非常繁琐。如果在计算的过程中,采用MATLAB 进行编程处理,就可以省去大量的计算。MATLAB 在《医学影像物理学》实验课教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]中的应用有十分明显的优点,即操作和使用方法非常简单,只要学习[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]过一种计算机语言的人都可以很快掌握它的编程方法。丰富的内部函数能够解决许多复杂的运算和数据处理与分析,强大的图形功能可以用图形的方法表达计算结果,直观而精确。下面我们将用《医学影像物理学》实验光电效应及普朗克常数的测定加以分析。在实验中我们测得右方一级条纹的5种颜色所对应的电压参数见表1。
用MATLAB 处理实验数据,过程直观方便,简单的命令就可以完成繁琐的计算,同时也激发了学生的学习[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]兴趣,让学生摆脱了枯燥无味的重复计算。由于MATLAB具有优秀的数字计算能力、准确科学的数字图形可视化能力以及直观简洁的程序环境,因此可以在医学院校各门课程的实验教学[本文由点滴论文网整理www.ddlw.net]上广泛推广。