人體機能實驗教學探討

童學紅，梁 雪，韓艷芳，董曉敏，張俊波，孫笑語，李利生

（首都醫科大學基礎醫學實驗教學中心，北京 100069）

醫學機能學實驗是一門實驗性很強的醫學基礎課程，是與理論教學相互協調的橋梁課程，在培養具有實踐能力、創新精神的高素質醫學人才中具有不可替代的作用[1]。長期以來醫學機能實驗以開設動物實驗為主，主要內容為：實驗技能培訓與基礎經典實驗。

近年來，首都醫科大學基礎醫學實驗教學中心機能實驗室積極開展實驗教學體系改革，在以培養學生實踐能力、創新精神為宗旨的基礎上，將醫學機能學實驗分為實驗技能培訓與基礎經典實驗、融合性與綜合性實驗、設計性與創新性實驗及人體機能實驗4個模塊。我們搭建了人體機能實驗教學平臺，構建以系統為核心的應用性人體機能實驗室，既可以培養學生直接針對臨床人體生理實驗的技能，又可探究其檢測機制，提高學生分析問題及解決問題能力，使學生將所學理論知識與臨床應用更加緊密地結合起來。本文結合醫學機能學人體機能實驗室建設及課程內容進行初步探討，為開展人體機能實驗教學提供經驗。

1 人體機能實驗室硬件的配置

由于人體機能實驗必須保證人體絕對安全，中國食品藥品監督局的相關文件明確規定用于人體生理指標的監測設備屬于醫療器械[2]。開展人體機能實驗必須購買具有醫療器械注冊證明的生物信號記錄儀。由于專用醫療設備價格昂貴及其專用性，不適用于人體機能實驗教學，而國內用于實驗教學的生物電記錄儀基本都沒有取得用于人體的合格安全認證，因此我們選擇了國際先進的生物信號數據采集和分析系統制造商埃德（ADInstruments）儀器公司的產品。購買了可以配備2間人體機能實驗室的設備：12臺電腦，12套LabTutor人體高級實驗教學套裝，每套教學套裝的基本硬件是PowerLab26T主機，它是用于測量電信號的多通道記錄儀。教學套裝的主機包括內置的雙通道生物電放大器，用于記錄生物電信號，刺激隔離器用于刺激神經和肌肉。和主機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、手提測力計、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、神經和感覺生理學等人體實驗。

2 人體機能實驗室軟件的配置

2.1 人體機能實驗室軟件的操控方式

人體機能實驗使用的軟件是LabTutor實驗軟件，它是基于IE瀏覽器運行的創新性的以HTML文件格式為基礎的軟件包，該軟件是B/S結構（Browser/Server，瀏覽器/服務器模式），是一款以WEB瀏覽器為客戶端的應用軟件。這種模式統一了客戶端，將系統功能實現的核心部分集中到服務器上。LabTutor實驗軟件是埃德公司為人體實驗教學而專門設計的，配合PowerLab主機一同使用。

2.2 LabTutor人體實驗軟件的組成和結構

LabTutor人體實驗軟件基本上按照同一種方式安排，每個實驗都有實驗介紹、儀器連接、數據采集記錄、數據分析測量、實驗報告5部分。實驗介紹：包括實驗簡短的介紹和學習目標及實驗目的；儀器連接：包含測量導線、端口的連接、電極的安放位置及圖示；數據采集記錄頁面：左側是實時數據記錄圖形窗口，右側是實驗操作步驟及注意事項；數據分析測量頁面：包含記錄的數據資料，學生可以在這個頁面進行測量和完成所需要的表或圖；實驗報告頁面：可自動生成實驗報告，報告包含所需要的全部記錄數據及完成的表和圖，還有教師設置的與該實驗相關的思考題。每個實驗項目頁面都有一些有標記的字或詞，點擊它們可彈出窗口顯示幫助要點以及實驗相關的參考材料。所有頁面的腳注中均有到背景知識的鏈接，它提供了實驗相關科學背景知識，供學生在實驗過程中隨時調用學習。

2.3 LabTutor人體實驗軟件的實驗模塊設置

LabTutor人體實驗軟件實驗模塊豐富，包括運動對心血管系統的作用、呼吸、心電圖和心音、肌電圖（EMG）、眼動電圖描記法（EOG）、肌肉、反射和反應時間、呼吸氣流與肺容量、感覺生理學、潛水反應、水平衡等12個常見人體實驗。

3 人體機能實驗教學內容的設置

人體機能實驗教學以“人體生理機能及調節”為主線，以“機制探討”和“臨床實際”為核心，建立以人體為對象的實驗體系[3]。目前我校已在臨床七年制、五年制及生物醫學工程等專業開設了7個常見人體機能實驗：人體心電圖描記、呼吸運動調節因素、人體血壓測定、肺功能檢測、人體肌肉反應、反射和反應時間、水平衡泌尿實驗。

4 人體機能實驗教學方式

人體機能實驗教學采用以學生為主體、教師為主導的參與式全新教學方法。實驗過程中學生運用LabTutor實驗軟件，按實驗索引完成實驗背景資料的學習及儀器的連接，直接記錄自己在不同生理狀態下（安靜、運動、緊張或激動）的生理參數的變化，構建基礎—臨床相結合的教學環境。最后完成數據分析及實驗報告。這種教學方式加深了學生對人體整體機能的理解，培養了學生綜合分析問題及獨立思考問題的能力，為醫學課程與后續臨床課程的接軌打下良好基礎。

5 人體機能實驗教學效果

醫學研究的對象是人體，而開設人體機能實驗課程是在傳統生理學實驗基礎上的發展與創新。通過人體機能實驗教學，使學生直接觀察到人體機能的變化，用人體自身的信號參數與指標取代傳統動物實驗的變化指標。學生對醫學知識的掌握從單一地看待問題到建立系統整體的概念[4]，極大地提高了學生參與實驗的積極性。在實驗過程中將涉及的背景知識、實驗原理、實驗目的、實驗記錄檢測方法及數據分析融合在一起，運用所學知識解決實驗中碰到的問題，使學生的實踐能力、創新能力及綜合分析問題能力得到很大提高，極大地提升了醫學機能學實驗教學效果。

6 結語

在醫學機能學實驗教學中積極開展人體機能實驗，為學生創造了更多實踐機會，是對實驗教學改革的有益探索。國外特別是發達國家的醫學實驗教學已經很少開展動物實驗，我們的機能學實驗教學也正逐步與國際接軌，將逐步減少動物實驗的數量，這也符合動物實驗的3R原則，Reduction（減少）、Replacement（替代）和Refinement（優化）[2]。經過幾年的教學實踐證明，引入人體機能實驗不僅為學生提供了一個充分發揮創造力、進行自主學習的實驗環境，而且節省了實驗教學經費，提高了學生學習興趣，提升了實驗教學效率，促進了醫學院校學生臨床應用能力以及創新能力的培養。