計算機在生理學實驗教學中的輔助作用

劉國霞 李加善 李晨旭

大同大學醫學院生理病生教研室，山西 大同 037009

計算機在生理學實驗教學中的輔助作用

劉國霞 李加善 李晨旭

大同大學醫學院生理病生教研室，山西 大同 037009

計算機在生理實驗中的應用可以豐富生理學實驗內容，提高實驗手段，改進實驗方法。其突出特點是可以使實驗控制和記錄自動化，內容演示直觀化，形象生動化，是對傳統實驗教學的合理補充，也是當前教學改革的主要趨勢。

生理學；實驗教學；計算機輔助教學

生理學是研究和闡述人體正常生命活動及其規律的科學，對醫學生來說是一門非常重要的基礎課程，其教學效果對后續學科的學習至關重要。從研究方法和知識的獲得上，生理學又是一門實驗科學，實驗教學是生理學的基本方法，也是必不可少的重要實踐性環節。借助科學技術手段特別是先進的儀器客觀地記錄生命現象或測定生理參數的變化是生理學實驗的重要內容。生理學的實驗教學手段從經典的記紋鼓、感應圈、70年代的電子刺激器、示波器，到80年代的生理記錄儀等經歷了一系列的改進，從而促進了生理學實驗教學的發展。隨著計算機技術的迅猛發展和信息時代的到來，傳統的教學模式已不能滿足現代高等醫學教育發展的要求，實驗教學改革勢在必行，已成為實驗課教學改革的熱點之一。近年來，我們實驗室在各專業、多層次的實驗教學中就采用了計算機輔助教學方法。下面談談我們在這方面的工作體會。

1 具體應用

1.1 計算機輔助教學有利于學生對理論知識的理解

生理學許多內容比較抽象，難于理解，運用計算機輔助教學，許多內容可以用模擬實驗或動畫形式表示，這樣使得抽象問題形象化、復雜問題簡明化、難點問題具體化。如：生理學中動作電位這一內容比較難理解，過去由于實驗條件所限，沒有開展這一實驗，學生對于機體存在的動作電位看不見、摸不著，很難理解。用計算機顯示神經干動作電位時，可用三維動畫的方式演示出來，而且用不同強度刺激觀察動作電位是否發生變化，改變刺激頻率后的動作電位會發生哪些變化，都可以直觀地看到。這樣學生很容易理解神經干動作電位的動態變化過程和產生的基本原理，便于他們深刻地理解和記憶理論知識，達到實驗教學與理論教學相互補充的目的，也激發了學生學習理論知識的興趣。

1.2 計算機輔助教學有利于開設綜合性實驗

綜合性實驗是近年來實驗教學改革的產物，是對實驗技能和實驗方法進行綜合訓練的一種復合性實驗。為了使學生能更好的學習和掌握實驗原理、目的及實驗方法，而把相關幾個實驗按其規律組成一個小的系統，使學生在實驗課上對所學知識有更加全面的認識和深入的理解。如循環系統實驗中心血管活動的神經體液調節與泌尿系統實驗中尿生成的影響因素；呼吸系統實驗中膈神經放電與循環系統實驗中減壓神經放電的觀察等。將每一個實驗課程的實驗項目進行實驗內容重組，利用計算機多道生物信號分析系統，將兩個系統的不同實驗內容在同一動物體內同時完成，結果各種不同的藥物和刺激對于兩個系統的作用可以同時進行觀察。就此，將動物實驗和計算機輔助教學手段相結合，得以構建起完整的計算機實驗教學體系。生理學綜合性實驗，它不僅可以檢驗學生對書本理論知識的理解掌握情況和實際運用情況，而且對培養學生邏輯思維、創新意識、操作能力、綜合分析能力以及后續課程的學習方面都具有重要的意義。

1.3 計算機輔助教學豐富了實驗內容

傳統的生理學實驗是采用記紋鼓、示波器、二道生理記錄儀來記錄生物電信號的。由于生物電信號的信息與其他信息相比，具有信號微弱、形式多樣、背景噪音大、頻率范圍集中在低頻端及隨機性、非平衡性等特性，因此記錄時既費時精確度又低、干擾信號大，再加上這些生理儀器購買時間較久，零件老化，主要元器件損壞，因此造成許多生理學上規定的實驗教學內容不能進行。而當計算機進入生理學實驗后，由于采用的是自動化控制，這就克服了人為的誤差和同時使用多種儀器所產生的環境干擾，使信噪比加大。因此使得膈神經放電、肌梭傳入放電、減壓神經放電的觀察等難度較大的實驗內容變得輕而易舉，不僅能通過動畫圖形演示出來，還可配上同步的聲音[1]。

1.4 計算機輔助教學提高了實驗結果的準確率

過去使用記紋鼓記錄生理實驗結果，由于其機械傳動裝置的慣性和非線性，使記錄的曲線不準確，也無法顯示具體的數據。用記錄儀可較好地記錄波形，但缺少選擇性。這不僅增加了實驗數據處理的工作量，往往還會影響實驗的精確性。生理學實驗軟件系統具有數據處理、文件編輯和結果輸出等功能，可以在繁雜的實驗記錄中去粗取精，快捷地編輯整理，定量分析實驗結果，過去只能在示波器上一閃而過的生物電信號，現在可將圖形定格在屏幕上，進行統計處理，提高了實驗結果的科學性和精確性[2]，使得實驗結果準確、可靠。

2 實踐體會

2.1 計算機輔助教學有利于提高學生的綜合素質

計算機在生理學實驗中的廣泛應用，要求學生必須扎實地掌握理論基礎知識，因為只有掌握了生理學基礎知識，學生才能迅速、準確地領會顯示器上的各種圖形或信息。其次，要求學生掌握計算機操作知識。雖然計算機在醫學中運用的重要性已經開始被人們所認識，但由于我國基礎教育不均衡，特別是計算機課程不作為高考的課程，因而學生的重視程度不同，這就造成學生計算機使用能力的巨大差別。醫學生對計算機知識還不熟悉，而生理學計算機輔助教學能在一定程度上彌補計算機課程教學上的不足，同時也為學生學習計算機知識和技能提供實踐的機會，強化了基本技能訓練。從而全面提高了學生的整體素質，為以后的臨床和科研工作打下良好的基礎。

2.2 計算機輔助教學改變了教學模式，激發了學生的學習興趣

過去在實驗操作中學生要花去許多時間調試記錄裝置，而且實驗中用到的裝置較多，教師講解的時間很長，這就影響了學生仔細觀察實驗現象和分析實驗數據，有時實驗結束時還拿不到一份完整的實驗結果，這就大大影響了學生對實驗的興趣。現在采用計算機輔助教學，儀器比較固定而且數量少，教師上課講解的時間變短，學生在儀器的連接、調試和實驗上花得時間也縮短，計算機能自動處理采樣、顯示、統計，每組學生都可打印出一份圖文并茂的記錄曲線，這大大增強了學生的學習興趣，提高了學生的學習積極性和自學能力，從被動變為主動。計算機模擬實驗模塊使學生能在計算機上進行模擬實驗，不受時間和空間的限制，從而激發學生探究和思考的興趣。總之，調動了教師和學生教和學的積極性。

2.3 計算機輔助教學節省實驗經費、參與實驗室管理

傳統的生理學實驗儀器價格不菲，維修費用高，而將實驗教學設備的資金一次性投入建立計算機實驗室，實現了教學手段的更新和提高，不僅維修方便，還可以節省大量實驗經費，極大提高了機能實驗教學工作的效率。計算機作為實驗室管理的現代化工具，可對實驗室內所有物資的數量、位置、狀態等建檔并進行日常管理，可整理實驗室各種檔案，其內容涵蓋實驗守則和實驗室管理的各種規章制度、實驗項目情況登記表、生理實驗室記錄表、《山西大同大學實驗儀器設備使用登記表》等等。[2-3]

2.4 計算機輔助教學也有一些不足之處

目前計算機輔助生理實驗是一種單機實驗操作，學生在實驗中遇到的問題不能在網上得到及時解決，學生的學習內容受到限制，學習過程中出現問題只能由實驗教師來指導，這樣在一定程度上無疑限制了學生水平的提高和主觀能動性的發揮。也不能利用這些共享資源去查詢、檢索學生所需要的學習資料和學科的前沿信息，無法為學生學習、交流、了解學科新動態提供幫助[4]。

遇到病毒入侵、學生不當使用和錯誤操作等會導致計算機系統故障的產生，這樣由于時間耽擱會使實驗教學不能順利進行，因此應配置計算機維護人員，經常進行調試和保養，確保計算機的性能穩定，工作正常。在計算機輔助教學中，必須重視實驗過程管理，維護系統各部分的正常，從而避免計算機因為不能正常運轉導致在實際教學中處于閑置狀態。由于資金問題，計算機數量少、檔次低、更新換代緩慢，致使許多新的技術和軟件難以讓學生掌握，也影響了其實際操作技能。

總之，計算機的應用日益廣泛而深入，它突破了過去實驗教學的傳統框架，成為新一代的生物信號采集顯示與記錄分析處理系統，完成實驗數據存儲、分析及打印，使原有的生理學實驗教學變得更加方便、快捷、精確，但同時對生理學實驗教學提出了新的要求，也對教師提出了更高的要求，不僅要熟練掌握傳統實驗儀器和專深的生理學理論知識，還要熟悉相關的計算機硬件操作及簡單的故障分析和排除、解決方法，從而使生理學實驗教學達到預期的實驗目的，并獲得理想的實驗曲線，縮短實驗時間，增強學生學習積極性，培養出更多有動手實踐能力及創新性的合格醫學生[2]。

隨著科技進步的日新月異以及人才競爭，人們對生理學實驗教學在創新人才培養的重要作用上有了更加深刻的認識。因此，在以培養創新人才為核心，開展對學生進行實踐教學、加強能力培養的同時，應十分重視實驗教學的改革，改進實驗教學模式，以適應社會發展的需要。使用計算機輔助教學，就是提高生理學實驗教學質量的有效途徑之一。

[1] 楊永杰，王強．計算機輔助教學系統在生理學實驗教學中的應用探討[J]．山西醫科大學學報（基礎醫學教育版），2004，6(4)：402－403.

[2] 曾衛東，張才喬．計算機在動物生理學實驗教學中的應用及體會[J]．高教論壇，2006，4：76－78.

[3] 史娟，黑元輝，李欣，等．在生理學實驗教學中的運用與思考[J]．教育論壇，2008，5(7)：98．

[4] 任洪琴，王冬梅，宮德正，等．計算機在機能實驗教學中的作用[J]．大連醫科大學學報，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