人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討

童學(xué)紅，梁 雪，韓艷芳，董曉敏，張俊波，孫笑語，李利生

（首都醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，北京 100069）

醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程，是與理論教學(xué)相互協(xié)調(diào)的橋梁課程，在培養(yǎng)具有實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神的高素質(zhì)醫(yī)學(xué)人才中具有不可替代的作用[1]。長(zhǎng)期以來醫(yī)學(xué)機(jī)能實(shí)驗(yàn)以開設(shè)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)為主，主要內(nèi)容為：實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)與基礎(chǔ)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。

近年來，首都醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心機(jī)能實(shí)驗(yàn)室積極開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革，在以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神為宗旨的基礎(chǔ)上，將醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)分為實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)與基礎(chǔ)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)、融合性與綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)及人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)4個(gè)模塊。我們搭建了人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，構(gòu)建以系統(tǒng)為核心的應(yīng)用性人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)室，既可以培養(yǎng)學(xué)生直接針對(duì)臨床人體生理實(shí)驗(yàn)的技能，又可探究其檢測(cè)機(jī)制，提高學(xué)生分析問題及解決問題能力，使學(xué)生將所學(xué)理論知識(shí)與臨床應(yīng)用更加緊密地結(jié)合起來。本文結(jié)合醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及課程內(nèi)容進(jìn)行初步探討，為開展人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供經(jīng)驗(yàn)。

1 人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)室硬件的配置

由于人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)必須保證人體絕對(duì)安全，中國(guó)食品藥品監(jiān)督局的相關(guān)文件明確規(guī)定用于人體生理指標(biāo)的監(jiān)測(cè)設(shè)備屬于醫(yī)療器械[2]。開展人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)必須購買具有醫(yī)療器械注冊(cè)證明的生物信號(hào)記錄儀。由于專用醫(yī)療設(shè)備價(jià)格昂貴及其專用性，不適用于人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而國(guó)內(nèi)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的生物電記錄儀基本都沒有取得用于人體的合格安全認(rèn)證，因此我們選擇了國(guó)際先進(jìn)的生物信號(hào)數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)制造商埃德（ADInstruments）儀器公司的產(chǎn)品。購買了可以配備2間人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備：12臺(tái)電腦，12套LabTutor人體高級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)套裝，每套教學(xué)套裝的基本硬件是PowerLab26T主機(jī)，它是用于測(cè)量電信號(hào)的多通道記錄儀。教學(xué)套裝的主機(jī)包括內(nèi)置的雙通道生物電放大器，用于記錄生物電信號(hào)，刺激隔離器用于刺激神經(jīng)和肌肉。和主機(jī)配套使用的還有一些附件：脈搏換能器、壓電晶體呼吸換能器、血壓計(jì)、手提測(cè)力計(jì)、桿狀刺激電極、心臟微音器、心電電極及人體呼吸附件包。這些附件可用于人體心血管、呼吸、肌肉、神經(jīng)和感覺生理學(xué)等人體實(shí)驗(yàn)。

2 人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)室軟件的配置

2.1 人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)室軟件的操控方式

人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)使用的軟件是LabTutor實(shí)驗(yàn)軟件，它是基于IE瀏覽器運(yùn)行的創(chuàng)新性的以HTML文件格式為基礎(chǔ)的軟件包，該軟件是B/S結(jié)構(gòu)（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器模式），是一款以WEB瀏覽器為客戶端的應(yīng)用軟件。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上。LabTutor實(shí)驗(yàn)軟件是埃德公司為人體實(shí)驗(yàn)教學(xué)而專門設(shè)計(jì)的，配合PowerLab主機(jī)一同使用。

2.2 LabTutor人體實(shí)驗(yàn)軟件的組成和結(jié)構(gòu)

LabTutor人體實(shí)驗(yàn)軟件基本上按照同一種方式安排，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都有實(shí)驗(yàn)介紹、儀器連接、數(shù)據(jù)采集記錄、數(shù)據(jù)分析測(cè)量、實(shí)驗(yàn)報(bào)告5部分。實(shí)驗(yàn)介紹：包括實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)短的介紹和學(xué)習(xí)目標(biāo)及實(shí)驗(yàn)?zāi)康模粌x器連接：包含測(cè)量導(dǎo)線、端口的連接、電極的安放位置及圖示；數(shù)據(jù)采集記錄頁面：左側(cè)是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄圖形窗口，右側(cè)是實(shí)驗(yàn)操作步驟及注意事項(xiàng)；數(shù)據(jù)分析測(cè)量頁面：包含記錄的數(shù)據(jù)資料，學(xué)生可以在這個(gè)頁面進(jìn)行測(cè)量和完成所需要的表或圖；實(shí)驗(yàn)報(bào)告頁面：可自動(dòng)生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，報(bào)告包含所需要的全部記錄數(shù)據(jù)及完成的表和圖，還有教師設(shè)置的與該實(shí)驗(yàn)相關(guān)的思考題。每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目頁面都有一些有標(biāo)記的字或詞，點(diǎn)擊它們可彈出窗口顯示幫助要點(diǎn)以及實(shí)驗(yàn)相關(guān)的參考材料。所有頁面的腳注中均有到背景知識(shí)的鏈接，它提供了實(shí)驗(yàn)相關(guān)科學(xué)背景知識(shí)，供學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中隨時(shí)調(diào)用學(xué)習(xí)。

2.3 LabTutor人體實(shí)驗(yàn)軟件的實(shí)驗(yàn)?zāi)K設(shè)置

LabTutor人體實(shí)驗(yàn)軟件實(shí)驗(yàn)?zāi)K豐富，包括運(yùn)動(dòng)對(duì)心血管系統(tǒng)的作用、呼吸、心電圖和心音、肌電圖（EMG）、眼動(dòng)電圖描記法（EOG）、肌肉、反射和反應(yīng)時(shí)間、呼吸氣流與肺容量、感覺生理學(xué)、潛水反應(yīng)、水平衡等12個(gè)常見人體實(shí)驗(yàn)。

3 人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置

人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)以“人體生理機(jī)能及調(diào)節(jié)”為主線，以“機(jī)制探討”和“臨床實(shí)際”為核心，建立以人體為對(duì)象的實(shí)驗(yàn)體系[3]。目前我校已在臨床七年制、五年制及生物醫(yī)學(xué)工程等專業(yè)開設(shè)了7個(gè)常見人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)：人體心電圖描記、呼吸運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)因素、人體血壓測(cè)定、肺功能檢測(cè)、人體肌肉反應(yīng)、反射和反應(yīng)時(shí)間、水平衡泌尿?qū)嶒?yàn)。

4 人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式

人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的參與式全新教學(xué)方法。實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生運(yùn)用LabTutor實(shí)驗(yàn)軟件，按實(shí)驗(yàn)索引完成實(shí)驗(yàn)背景資料的學(xué)習(xí)及儀器的連接，直接記錄自己在不同生理狀態(tài)下（安靜、運(yùn)動(dòng)、緊張或激動(dòng)）的生理參數(shù)的變化，構(gòu)建基礎(chǔ)—臨床相結(jié)合的教學(xué)環(huán)境。最后完成數(shù)據(jù)分析及實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種教學(xué)方式加深了學(xué)生對(duì)人體整體機(jī)能的理解，培養(yǎng)了學(xué)生綜合分析問題及獨(dú)立思考問題的能力，為醫(yī)學(xué)課程與后續(xù)臨床課程的接軌打下良好基礎(chǔ)。

5 人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

醫(yī)學(xué)研究的對(duì)象是人體，而開設(shè)人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)課程是在傳統(tǒng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的發(fā)展與創(chuàng)新。通過人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生直接觀察到人體機(jī)能的變化，用人體自身的信號(hào)參數(shù)與指標(biāo)取代傳統(tǒng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的變化指標(biāo)。學(xué)生對(duì)醫(yī)學(xué)知識(shí)的掌握從單一地看待問題到建立系統(tǒng)整體的概念[4]，極大地提高了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性。在實(shí)驗(yàn)過程中將涉及的背景知識(shí)、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)記錄檢測(cè)方法及數(shù)據(jù)分析融合在一起，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)驗(yàn)中碰到的問題，使學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力及綜合分析問題能力得到很大提高，極大地提升了醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

6 結(jié)語

在醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中積極開展人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生創(chuàng)造了更多實(shí)踐機(jī)會(huì)，是對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的有益探索。國(guó)外特別是發(fā)達(dá)國(guó)家的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)很少開展動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，我們的機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也正逐步與國(guó)際接軌，將逐步減少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的數(shù)量，這也符合動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的3R原則，Reduction（減少）、Replacement（替代）和Refinement（優(yōu)化）[2]。經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐證明，引入人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)不僅為學(xué)生提供了一個(gè)充分發(fā)揮創(chuàng)造力、進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，而且節(jié)省了實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，促進(jìn)了醫(yī)學(xué)院校學(xué)生臨床應(yīng)用能力以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。