摘要：文章基于相关概念，首先论述了开源DICOM服务器项目结合雨课堂在医学影像信息学课程教学中的应用，然后总结了开源DICOM服务器项目结合雨课堂在医学影像信息学课程教学中应用的成效。

　　关键词：开源DICOM服务器项目；雨课堂；医学影像信息学课程教学

　　医学影像信息学是医学信息学的重要分支之一，同时也是医学影像学和医学影像技术学的重要组成部分。医学影像技师、医师、工程师和物理师等相关人才既要熟练掌握医学影像信息学的基础与专业知识，同时也要拥有良好的医学影像信息技术能力与素养[1-2]。医学影像信息学属于专业教育课程，这门课程是随着新技术发展而产生的跨越工学和医学的交叉学科课程。该课程的主体内容是医学影像信息系统，即PACS（Picture Archiving and Communication System）[3-4]，要求学生通过了解完整的医学影像信息学体系架构，能够掌握医学影像信息学基础与专业知识。

　　一、相关概念

　　（一）开源DICOM服务器项目

　　DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine）标准即医学数字成像和传输标准，是一组用于医学影像信息学领域传送图像及其信息的国际通用工业标准。DICOM标准能够提供使医学成像数据在诊断中被精确地表达和处理的所有工具。另外，与普遍看法不同，DICOM标准不是只针对医学影像的格式，还包括数据传输、存储和显示协议等。而对于医学影像信息学课程来说，其主体PACS都要遵守DI-COM标准，且PACS的功能是由DICOM标准驱动的。DICOM标准保证了PACS的交互，而符合DICOM标准的DICOM服务器是PACS的主要构成。

　　根据锡安市场研究，全球PACS和RIS（Radiology Information Systems，放射信息系统）于2017年产生的经济价值达到26亿美元，且有望在2024年达到43亿美元。在PACS和RIS日益增长的市场中，开源DICOM服务器项目只占据很小的一部分，但其中出现了一些企业级别、符合DICOM标准的开源DICOM服务器项目，如Dcm4Chee、Orthanc、Dicoogle等。相对于商业项目，开源DICOM服务器项目因其开放程序源码，特别适合研究程序结构和功能。医学影像信息学课程采用的正是开源DICOM服务器项目Orthanc。Orthanc是一个轻量级、REST式的用于医疗保健和医学研究的开源DICOM服务器项目。如图1所示，Or-thanc体系结构主要包括DCMTK、Mongoose、SQLite、zLib等模块。如图2所示，Orthanc可以充当C-Echo和C-Store的DICOM命令的服务类提供者（SCP，Service Class Provider）。这意味着远程DICOM服务器可以通过向Orthanc发送C-Echo命令，检查自己是否正确配置连接到Orthanc，并通过使用C-Store命令将医学影像存储到Orthanc。另外，Orthanc还充当着存储、查找和移动的DICOM命令的DICOM服务类用户（SCU，Service Class User）。这意味着Orthanc可以通过C-Store命令将其存储的医学影像发送到其他DICOM服务器，通过C-Find命令搜索远程DICOM服务器存储的医学影像，并通过C-Move命令要求远程DICOM服务器将某些影像发送到另一个DICOM服务器。此外，为了确保医学的可追溯性，Orthanc每次向远程设备发送医学影像时都会登录数据库记录日志。

　　DICOM标准是医学影像信息学课程的重难点。DICOM标准涉及两个方面：一是医学影像格式标准，二是网络协议标准。在之前的医学影像信息学课程教学中，由于没有一个具体的DICOM服务器项目作为案例，学生在学习DICOM标准相关内容时，会觉得教师上课只是在讲一份枯燥的标准文件，以致对医学影像格式和网络协议标准等概念感到模糊。为了改变这种现状，笔者决定在医学影像信息学课程教学中引入开源DICOM服务器项目Orthanc，希望学生在实际操作DICOM服务器的过程中学到相应的理论知识。

　　（二）雨课堂

　　雨课堂是一种集数字化和智能化于一体的教学工具，也是信息技术发展的产物。雨课堂能够充分发挥线上课堂的作用，为学生提供更多的学习场景，从而达到混合式教学的目标。特别是在智慧课堂建设背景下，雨课堂的应用越来越广泛，能够实现课前环节、课中环节和课后环节的密切衔接。在课前环节，教师运用雨课堂对相关教学资源进行整理并发布，能够督促学生预习；在课中环节，教师利用雨课堂促进师生互动，可以更加高效地开展课堂测验，并实现信息实时反馈；在课后环节，教师将作业内容和要求分享给学生，督促学生及时复习巩固所学内容，可以帮助学生弥补课堂学习中的不足[5-8]。

　　在医学影像信息学课程教学过程中，如果把开源DICOM服务器项目Orthanc作为一个整体交给学生学习，学生往往难以弄明白整个项目的结构和功能，因此教师需要对开源DICOM服务器项目Orthanc进行模块化教学。同时，雨课堂整合教学资源的方式特别适合将开源DICOM服务器项目Orthanc进行模块化分解教学。教师通过雨课堂将子模块的资源分阶段分享给学生，可以方便学生对每个子模块进行系统学习。如果学生能够把每个子模块都弄明白，自然会对Orthanc有一个整体的理解，且对Orthanc中的实现细节也能做到了然于胸，这样才算对课程的主体有了一定的认识。

　　二、开源DICOM服务器项目结合雨课堂在医学影像信息学课程教学中的应用

　　如图3所示，笔者构建了开源DICOM服务器项目Orthanc结合雨课堂应用于医学影像信息学课程教学的流程图。课前，先把Orthanc分解成多个子模块，如实现DICOM标准的DCMTK库、实现HTTP访问的Mon-goose服务器、小型数据库系统SQLite及数据压缩库zLib等子模块。同时，教师通过雨课堂发布相关子模块学习任务，将对应的子模块文档和源码分享给学生，且要求学生花时间阅读子模块文档和源码，尝试运行子模块，并将预习中遇到的问题通过雨课堂进行反馈。课中，教师对学生进行分组，要求组员之间要分享对子模块的认识，以及讨论在尝试运行子模块时遇到的问题。同时，根据学生反馈的问题，教师要在课堂上重点讲解子模块的相关功能和源码含义，并进行子模块运行演示。课后，教师发布要求学生完成程序的环境配置及运行子模块的任务，以及相关的课后习题任务，帮助学生巩固所学知识。

　　相较于单纯地介绍一个医学影像信息系统相关的理论知识点，通过将一个具体的医学影像信息系统分解成开源DICOM服务器项目Orthanc子模块进行课前、课中、课后的系统化教学，有助于将抽象的知识具体化，从而让学生对医学影像信息系统的认识不再停留在概念这个层次，而是在脑海中对医学影像信息系统有了一个直观清晰的认识，知道DICOM网络协议标准的命令在具体的医学影像信息系统中是如何被实现的；知道可以通过Mongoose服务器实现医学影像信息系统的HTTP访问及Mongoose服务器是怎样搭建和部署的；知道医学影像是怎样存储在数据库当中，Orthanc采用的是轻量级数据库SQLite，想更换其他数据库该如何实现；知道对于体积较大的医学影像在存储前需要经过数据压缩环节再进行存储，系统采用的数据压缩库zLib中实现了哪些数据压缩算法及算法的具体细节是什么。笔者认为，只有通过对整个Or-thanc进行分解学习，学生才能摸清系统的细节，真正理解并掌握相关知识。另外，借助雨课堂进行任务发布、课堂教学、课后作业布置，有利于形成整个教学过程的闭环，使教学资源不断迭代，形成循环上升机制，且学生在课前花时间去预习，使课程的教学模式由传统的以教师教为中心转变为现在的以学生学为中心，更好地突出了学生在教学活动中的主体地位[9-10]。

　　此外，开源DICOM服务器项目Orthanc结合雨课堂应用于医学影像信息学课程教学具体分为课堂讲授和实验教学。课堂讲授包括以下四个方面：①采用启发式教学，引导学生通过实践和自学获得自己想学习的知识，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力；②采用电子教案、雨课堂教学与传统板书教学相结合的方法，扩充教学信息量，增强教学的直观性；③采用半项目化教学，将理论教学与工程实践相结合，引导学生运用基本理论知识对工程实例进行分析；④采用互动式教学，将课内讨论和课外答疑相结合。实验教学通过上机实践，使学生进一步理解医学影像信息学专业知识和Or-thanc的实现，增强感性认识，提高学习兴趣，获取将所学理论知识应用在工程中的能力，进而培养学生解决实际工程问题的能力和一定的创新能力。

　　三、开源DICOM服务器项目结合雨课堂在医学影像信息学课程教学中应用的成效

　　为了检验开源DICOM服务器项目Orthanc结合雨课堂应用于医学影像信息学课程教学的目标达成度，评价学生学习成果，笔者制定了课程考核细则。如表1所示，考核细则包括平时成绩、学习笔记情况和期末考试成绩，总成绩满分为100分。其中，平时成绩由出勤、测验、作业、团队项目等部分组成。

　　为了检验新的教学模式是否能够提高学生的学习效果，笔者以2021—2022学年第一学期教学班（采用传统教学模式）的期末考试成绩作为对照组，以2022—2023学年第一学期教学班（采用开源DICOM服务器项目结合雨课堂教学模式）作为实验组。如图4所示，就80—100分这个分数区间而言，实验组人数较对照组人数有了明显的增加，60—69分及60分以下分数区间，实验组人数较对照组人数明显减少，由此得出该教学模式能够提高学生学习效果的结论。

　　此外，学期结束后利用雨课堂收集学生的满意度评价，评价等级分为满意、一般、不满意三个等级。如图5所示，学生对采用新教学模式的满意度比传统教学模式的满意度有所提高，满意人数比例由原来的34%提高到现在的50%，这也反映出新教学模式确实提高了学生的学习积极性和参与度。

　　四、结语

　　本文提出了一种开源DICOM服务器项目结合雨课堂进行混合式半项目化教学的新模式，意在将医学影像信息学课程抽象的理论知识点通过具体的医学影像信息系统模块化地介绍给学生，让学生自己动手对医学影像信息系统进行实际操作，理解系统的功能、结构及实现细节，并将教学过程由以教师教为中心转变成以学生学为中心，让学生真正参与教学活动，以达到提高学生学习效果的目的。实践证明，开源DICOM服务器项目结合雨课堂教学模式在医学影像信息学课程中应用，使学生的学习成绩总体上有了明显提高。后续，笔者会进一步迭代教学资源，将开源DICOM服务器项目与雨课堂进行深度融合。

　　参考文献：

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