醫學實驗的計算機模擬操作設計及應用

馬旭 董航 劉洪 梁海旭 金航 王銀亭

摘 要 伴隨著科技的進步，多媒體教學以驚人的速度普及開來，醫學院學生渴望多媒體技術結合到醫學實驗中，通過一次實驗可以體驗到多次實驗的內容，以此提高學生實驗操作的能力，豐富專業知識。文章進行了相關研究及設計制作，并開發出了急性毒性實驗的智能多媒體模擬系統，實現直接人機交互方式，使操作簡單、方便、有趣，大大提高了學生的實驗興趣。

關鍵詞 醫學實驗；計算機；模擬操作

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2019）229-0102-02

1 主要問題

在高等醫學教育中，醫學實驗教學是非常重要的環節。它在培養學生科學思維、掌握科學實驗方法、加深對理論的認識、培養學生實踐能力等方面起著十分重要的作用。實驗教學效果的好壞直接影響到學生實踐能力與創新能力的培養。

如何更好的培養醫學生的動手能力和分析能力，并將現代科技手段融入實驗教學過程中，增加學時信息量，激發學生學習熱情，以達到最好的教學效果，是本論文研究的主要問題。

根據課間走訪調查表明，我們醫學生大多表示對于實驗課獲取的能力不能得到滿足。由于時間，環境，資源等各種因素的限制，我們自己未能做到獨立完整的操作一個實驗。

另外，針對于目前現有的個別模擬軟件我們也發現其存在著許多弊端。1）該實驗無論執行多少次，只是對同一只大鼠做實驗，最終實驗結果也只有一個，也就是說，無論有多少我們做多少次實驗，最終得出的都是完全一致的結果。這絕不符合手動實驗的隨機性、真實性，所以說它不具有實用性。醫學專業教師對結果不滿意，我們對操作不滿意。

2）價格昂貴。

3）隨著科技發展，教學內容會隨時在原有基礎上有微調（如藥物試劑的改變），勢必要求實驗軟件隨時更新，但現有的個別軟件還沒有及時更新的功能。

若此軟件由我們醫學院樣師生自主開發設計，這樣會保證醫學專業老師、學生與計算機專業教師隨時溝通，對于維護與更新軟件會更及時、更經濟。這也是醫學專業教師和我們學生的強烈愿望與？要求。

急性毒性實驗是毒理學中最基本的評價實驗，也是訓練學生動手力的綜合實驗。其內容包括實驗動物選擇、稱重、編號、隨機分組、染毒劑量設計、染毒途徑選擇、受試物的準備、染毒操作、癥狀觀察、死亡動物記錄與解剖、毒性參數計算、結果評價、格式報告撰寫等內容，按要求一次完整的實驗需2周時間，而實驗課的學時數為6學時。況且急性毒性實驗結果影響因素很多，如動物種屬、染毒途徑、受試物性質、氣溫等均可使實驗結果出現較大差異，而這些影響因素在一次實驗課中只能出現個別情況。

如果能夠設計制作出一個急性毒性實驗的智能多媒體模擬系統，如同汽車、飛機駕駛員訓練智能系統一樣，在實際操作前進行模擬訓練，包括動物的選擇與處理、染毒及觀察、參數計算與評價等全部內容，而且將實驗中可能出現的各種情況模擬出來，讓學生通過一次實驗可以體驗到多次實驗的內容，提高學生分析問題、解決問題的能力。所以，開發研制這個模擬系統，對于節省教學成本，提高教學效果意義非凡，而且具有很好的經濟前景。

為此我們進行了相關研究及設計制作。

2 研究方法

2.1 調查訪問法

研究教師及學生對于計算機模擬實驗系統的看法，了解醫學生在傳統實驗課上所缺失的能力。

2.2 實驗法

為保證軟件內容的準確性、真實性，需要進行實驗的實際操作（實驗過程流程圖表如圖1）。

3 研究設計結果

我們完成了一套“急性毒性實驗智能多媒體系統”教學軟件，（具體界面見圖2-圖5）具有WINDOWS風格，采用最友好的用戶界面，圖形化按鈕、菜單驅動，并輔以動畫，實現直接人機交互方式，使操作簡單、方便、有趣，大大提高了學生的實驗興趣，同時也節省了教學成本，不管在離線還是聯網狀態下皆可使用，達到事半功倍的效果。

計算機模擬系統與醫學實驗相結合，不僅使醫學生能更直觀的體驗實驗的完整過程，培養思維能力，更重要的這也是醫學實驗教學體系的一個質的飛躍。擺脫了傳統的“牽著走”式的教學，實驗時不再一味的嚴格按照教師規定的內容，方法，步驟進行，完全不用動腦思考，只需按照實驗指導書的教學要求“照單抓藥”，機械操作，學生處于被動地位。

該系統正是改變了這種傳統教學模式，用多媒體模擬軟件取而代之，大大提高了醫學實驗課教學質量及學生分析問題的能力，達到了雙贏的？效果。

參考文獻

[1]王心如.毒理學實驗方法與技術[M].北京：人民衛生出版社，2003.

[2]金升燦.Flash動畫制作[M].北京：清華大學出版社，2012.