計(jì)算機(jī)在生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的輔助作用

劉國霞 李加善 李晨旭

大同大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理病生教研室，山西 大同 037009

計(jì)算機(jī)在生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的輔助作用

劉國霞 李加善 李晨旭

大同大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理病生教研室，山西 大同 037009

計(jì)算機(jī)在生理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用可以豐富生理學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高實(shí)驗(yàn)手段，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法。其突出特點(diǎn)是可以使實(shí)驗(yàn)控制和記錄自動(dòng)化，內(nèi)容演示直觀化，形象生動(dòng)化，是對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的合理補(bǔ)充，也是當(dāng)前教學(xué)改革的主要趨勢。

生理學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)

生理學(xué)是研究和闡述人體正常生命活動(dòng)及其規(guī)律的科學(xué)，對醫(yī)學(xué)生來說是一門非常重要的基礎(chǔ)課程，其教學(xué)效果對后續(xù)學(xué)科的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。從研究方法和知識(shí)的獲得上，生理學(xué)又是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生理學(xué)的基本方法，也是必不可少的重要實(shí)踐性環(huán)節(jié)。借助科學(xué)技術(shù)手段特別是先進(jìn)的儀器客觀地記錄生命現(xiàn)象或測定生理參數(shù)的變化是生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要內(nèi)容。生理學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段從經(jīng)典的記紋鼓、感應(yīng)圈、70年代的電子刺激器、示波器，到80年代的生理記錄儀等經(jīng)歷了一系列的改進(jìn)，從而促進(jìn)了生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和信息時(shí)代的到來，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不能滿足現(xiàn)代高等醫(yī)學(xué)教育發(fā)展的要求，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革勢在必行，已成為實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革的熱點(diǎn)之一。近年來，我們實(shí)驗(yàn)室在各專業(yè)、多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中就采用了計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)方法。下面談?wù)勎覀冊谶@方面的工作體會(huì)。

1 具體應(yīng)用

1.1 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)有利于學(xué)生對理論知識(shí)的理解

生理學(xué)許多內(nèi)容比較抽象，難于理解，運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，許多內(nèi)容可以用模擬實(shí)驗(yàn)或動(dòng)畫形式表示，這樣使得抽象問題形象化、復(fù)雜問題簡明化、難點(diǎn)問題具體化。如：生理學(xué)中動(dòng)作電位這一內(nèi)容比較難理解，過去由于實(shí)驗(yàn)條件所限，沒有開展這一實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對于機(jī)體存在的動(dòng)作電位看不見、摸不著，很難理解。用計(jì)算機(jī)顯示神經(jīng)干動(dòng)作電位時(shí)，可用三維動(dòng)畫的方式演示出來，而且用不同強(qiáng)度刺激觀察動(dòng)作電位是否發(fā)生變化，改變刺激頻率后的動(dòng)作電位會(huì)發(fā)生哪些變化，都可以直觀地看到。這樣學(xué)生很容易理解神經(jīng)干動(dòng)作電位的動(dòng)態(tài)變化過程和產(chǎn)生的基本原理，便于他們深刻地理解和記憶理論知識(shí)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)相互補(bǔ)充的目的，也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)的興趣。

1.2 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)有利于開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)

綜合性實(shí)驗(yàn)是近年來實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的產(chǎn)物，是對實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行綜合訓(xùn)練的一種復(fù)合性實(shí)驗(yàn)。為了使學(xué)生能更好的學(xué)習(xí)和掌握實(shí)驗(yàn)原理、目的及實(shí)驗(yàn)方法，而把相關(guān)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)按其規(guī)律組成一個(gè)小的系統(tǒng)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上對所學(xué)知識(shí)有更加全面的認(rèn)識(shí)和深入的理解。如循環(huán)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中心血管活動(dòng)的神經(jīng)體液調(diào)節(jié)與泌尿系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中尿生成的影響因素；呼吸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中膈神經(jīng)放電與循環(huán)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中減壓神經(jīng)放電的觀察等。將每一個(gè)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重組，利用計(jì)算機(jī)多道生物信號(hào)分析系統(tǒng)，將兩個(gè)系統(tǒng)的不同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在同一動(dòng)物體內(nèi)同時(shí)完成，結(jié)果各種不同的藥物和刺激對于兩個(gè)系統(tǒng)的作用可以同時(shí)進(jìn)行觀察。就此，將動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段相結(jié)合，得以構(gòu)建起完整的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。生理學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn)，它不僅可以檢驗(yàn)學(xué)生對書本理論知識(shí)的理解掌握情況和實(shí)際運(yùn)用情況，而且對培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維、創(chuàng)新意識(shí)、操作能力、綜合分析能力以及后續(xù)課程的學(xué)習(xí)方面都具有重要的意義。

1.3 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)豐富了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

傳統(tǒng)的生理學(xué)實(shí)驗(yàn)是采用記紋鼓、示波器、二道生理記錄儀來記錄生物電信號(hào)的。由于生物電信號(hào)的信息與其他信息相比，具有信號(hào)微弱、形式多樣、背景噪音大、頻率范圍集中在低頻端及隨機(jī)性、非平衡性等特性，因此記錄時(shí)既費(fèi)時(shí)精確度又低、干擾信號(hào)大，再加上這些生理儀器購買時(shí)間較久，零件老化，主要元器件損壞，因此造成許多生理學(xué)上規(guī)定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容不能進(jìn)行。而當(dāng)計(jì)算機(jī)進(jìn)入生理學(xué)實(shí)驗(yàn)后，由于采用的是自動(dòng)化控制，這就克服了人為的誤差和同時(shí)使用多種儀器所產(chǎn)生的環(huán)境干擾，使信噪比加大。因此使得膈神經(jīng)放電、肌梭傳入放電、減壓神經(jīng)放電的觀察等難度較大的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容變得輕而易舉，不僅能通過動(dòng)畫圖形演示出來，還可配上同步的聲音[1]。

1.4 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確率

過去使用記紋鼓記錄生理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，由于其機(jī)械傳動(dòng)裝置的慣性和非線性，使記錄的曲線不準(zhǔn)確，也無法顯示具體的數(shù)據(jù)。用記錄儀可較好地記錄波形，但缺少選擇性。這不僅增加了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的工作量，往往還會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的精確性。生理學(xué)實(shí)驗(yàn)軟件系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)處理、文件編輯和結(jié)果輸出等功能，可以在繁雜的實(shí)驗(yàn)記錄中去粗取精，快捷地編輯整理，定量分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，過去只能在示波器上一閃而過的生物電信號(hào)，現(xiàn)在可將圖形定格在屏幕上，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性和精確性[2]，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。

2 實(shí)踐體會(huì)

2.1 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)有利于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)

計(jì)算機(jī)在生理學(xué)實(shí)驗(yàn)中的廣泛應(yīng)用，要求學(xué)生必須扎實(shí)地掌握理論基礎(chǔ)知識(shí)，因?yàn)橹挥姓莆樟松韺W(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)生才能迅速、準(zhǔn)確地領(lǐng)會(huì)顯示器上的各種圖形或信息。其次，要求學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)操作知識(shí)。雖然計(jì)算機(jī)在醫(yī)學(xué)中運(yùn)用的重要性已經(jīng)開始被人們所認(rèn)識(shí)，但由于我國基礎(chǔ)教育不均衡，特別是計(jì)算機(jī)課程不作為高考的課程，因而學(xué)生的重視程度不同，這就造成學(xué)生計(jì)算機(jī)使用能力的巨大差別。醫(yī)學(xué)生對計(jì)算機(jī)知識(shí)還不熟悉，而生理學(xué)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)能在一定程度上彌補(bǔ)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)上的不足，同時(shí)也為學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)知識(shí)和技能提供實(shí)踐的機(jī)會(huì)，強(qiáng)化了基本技能訓(xùn)練。從而全面提高了學(xué)生的整體素質(zhì)，為以后的臨床和科研工作打下良好的基礎(chǔ)。

2.2 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)改變了教學(xué)模式，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

過去在實(shí)驗(yàn)操作中學(xué)生要花去許多時(shí)間調(diào)試記錄裝置，而且實(shí)驗(yàn)中用到的裝置較多，教師講解的時(shí)間很長，這就影響了學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，有時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)還拿不到一份完整的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這就大大影響了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的興趣?，F(xiàn)在采用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，儀器比較固定而且數(shù)量少，教師上課講解的時(shí)間變短，學(xué)生在儀器的連接、調(diào)試和實(shí)驗(yàn)上花得時(shí)間也縮短，計(jì)算機(jī)能自動(dòng)處理采樣、顯示、統(tǒng)計(jì)，每組學(xué)生都可打印出一份圖文并茂的記錄曲線，這大大增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自學(xué)能力，從被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)。計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K使學(xué)生能在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，不受時(shí)間和空間的限制，從而激發(fā)學(xué)生探究和思考的興趣。總之，調(diào)動(dòng)了教師和學(xué)生教和學(xué)的積極性。

2.3 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)節(jié)省實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)、參與實(shí)驗(yàn)室管理

傳統(tǒng)的生理學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器價(jià)格不菲，維修費(fèi)用高，而將實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的資金一次性投入建立計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)手段的更新和提高，不僅維修方便，還可以節(jié)省大量實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，極大提高了機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的效率。計(jì)算機(jī)作為實(shí)驗(yàn)室管理的現(xiàn)代化工具，可對實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所有物資的數(shù)量、位置、狀態(tài)等建檔并進(jìn)行日常管理，可整理實(shí)驗(yàn)室各種檔案，其內(nèi)容涵蓋實(shí)驗(yàn)守則和實(shí)驗(yàn)室管理的各種規(guī)章制度、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目情況登記表、生理實(shí)驗(yàn)室記錄表、《山西大同大學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備使用登記表》等等。[2-3]

2.4 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)也有一些不足之處

目前計(jì)算機(jī)輔助生理實(shí)驗(yàn)是一種單機(jī)實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到的問題不能在網(wǎng)上得到及時(shí)解決，學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容受到限制，學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)問題只能由實(shí)驗(yàn)教師來指導(dǎo)，這樣在一定程度上無疑限制了學(xué)生水平的提高和主觀能動(dòng)性的發(fā)揮。也不能利用這些共享資源去查詢、檢索學(xué)生所需要的學(xué)習(xí)資料和學(xué)科的前沿信息，無法為學(xué)生學(xué)習(xí)、交流、了解學(xué)科新動(dòng)態(tài)提供幫助[4]。

遇到病毒入侵、學(xué)生不當(dāng)使用和錯(cuò)誤操作等會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)系統(tǒng)故障的產(chǎn)生，這樣由于時(shí)間耽擱會(huì)使實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能順利進(jìn)行，因此應(yīng)配置計(jì)算機(jī)維護(hù)人員，經(jīng)常進(jìn)行調(diào)試和保養(yǎng)，確保計(jì)算機(jī)的性能穩(wěn)定，工作正常。在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中，必須重視實(shí)驗(yàn)過程管理，維護(hù)系統(tǒng)各部分的正常，從而避免計(jì)算機(jī)因?yàn)椴荒苷＿\(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致在實(shí)際教學(xué)中處于閑置狀態(tài)。由于資金問題，計(jì)算機(jī)數(shù)量少、檔次低、更新?lián)Q代緩慢，致使許多新的技術(shù)和軟件難以讓學(xué)生掌握，也影響了其實(shí)際操作技能。

總之，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用日益廣泛而深入，它突破了過去實(shí)驗(yàn)教學(xué)的傳統(tǒng)框架，成為新一代的生物信號(hào)采集顯示與記錄分析處理系統(tǒng)，完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析及打印，使原有的生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)變得更加方便、快捷、精確，但同時(shí)對生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了新的要求，也對教師提出了更高的要求，不僅要熟練掌握傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器和專深的生理學(xué)理論知識(shí)，還要熟悉相關(guān)的計(jì)算機(jī)硬件操作及簡單的故障分析和排除、解決方法，從而使生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，并獲得理想的實(shí)驗(yàn)曲線，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)出更多有動(dòng)手實(shí)踐能力及創(chuàng)新性的合格醫(yī)學(xué)生[2]。

隨著科技進(jìn)步的日新月異以及人才競爭，人們對生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要作用上有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。因此，在以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為核心，開展對學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)、加強(qiáng)能力培養(yǎng)的同時(shí)，應(yīng)十分重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要。使用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，就是提高生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的有效途徑之一。

[1] 楊永杰，王強(qiáng)．計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)在生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探討[J]．山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)（基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育版），2004，6(4)：402－403.

[2] 曾衛(wèi)東，張才喬．計(jì)算機(jī)在動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用及體會(huì)[J]．高教論壇，2006，4：76－78.

[3] 史娟，黑元輝，李欣，等．在生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用與思考[J]．教育論壇，2008，5(7)：98．

[4] 任洪琴，王冬梅，宮德正，等．計(jì)算機(jī)在機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用[J]．大連醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，23(3)：237－238．

In physiology experiment，the use of computer could enrich content，enhance technique and ameliorate means.Its outstanding characteristics are automatization in controlling and recoding of experiment，visualization in the content exhibiting as well as vitalization in image building.Which is sound supplement to traditional experiment teaching，also is main tendency of teaching innovation，nowadays.

physiology；experiment teaching；assistant teaching of computer

R161.1

A

1007-8517（2010）24-044-2