智能手機在生理學實驗教學中的應用

張 穎，李 杰，陳建珍，葉 蓓，宋悅寧

（蘇州衛生職業技術學院臨床醫學院，江蘇 蘇州 215009）

生理學是研究機體生命活動各種現象及其功能活動規律的科學[1]，是高職院校醫學及其相關專業的一門重要的基礎課程，也是江蘇省普通高校“專轉本”選拔考試醫護專業大類專業綜合基礎理論考試大綱要求的考查課程。由于生理學的每一個認識或結論均從實驗中獲得[1]，通過生理學實驗教學，不僅能通過觀察到的實驗現象驗證生理學理論知識，也能讓學生運用所學的生理學理論知識來解釋各種實驗現象，了解生理學知識的來源，初步感受探究性實驗的設計和實施流程[2]。與此同時，學生在生理學實驗過程中能夠不斷鍛煉其實驗操作習慣和能力、理論與實踐相聯系的能力，發揮學生的主觀能動性和創造力，激發其對科學研究的興趣。因此生理學實驗對生理學的學習至關重要，其與生理學理論知識相輔相成。然而生理學內容抽象枯燥[3]，且高職院校學生基礎薄弱，生理學課程內容多、學時少的現狀，導致生理學實驗教學中存在實驗難度大和時間不足等問題。手機等電子產品的普及，自下而上地滲透了傳統教育，首當其沖的是大學教育[4]。同時，隨著網絡強國、數字中國和智慧社會建設以及“互聯網+醫學教育”的發展，如何發揮智能手機這一時代產物的優勢，進而融入生理學教學，調動學生對生理學實驗的興趣，提高教學效果，是廣大生理學教師必然要思考的一個問題，也是適應醫學相關專業教學改革新要求的必然趨勢。本文以“蛙心的心搏起源分析”這一生理學實踐教學為切入點，探討手機在生理學實驗教學中的應用，以期為信息化的生理學實驗教學改革提供新的思路。

人體的心臟有多個起搏點，如竇房結、浦肯野細胞、房室交界和房室束，各起搏點的自律性不同，其中竇房結的自律性最高，所以正常情況下人的心臟節律是由竇房結起搏而形成的竇性節律。“蛙心的心搏起源分析”是生理學常規的實驗教學內容。本實驗通過指導、幫助學生探究實驗動物牛蛙心臟是否與人體心臟一樣有多個起搏點，進而觀察牛蛙心臟各部位（靜脈竇、心房和心室）興奮與收縮的順序，同時比較精細的絲線結扎方式，阻斷牛蛙心臟各部的興奮傳導，計數牛蛙心臟在不同條件下（斯氏第一、第二結扎前后）、不同部位的搏動頻率，驗證牛蛙心臟不同部位自律性的差異，找出蛙心正常起搏點的位置，為理論教學中心臟特殊傳導系統內各部位自律性差異及“超速抑制”和“搶先占領”等概念提供實驗依據。通過本實驗，有效培養學生的實踐動手能力、理論聯系實際能力，啟發學生自主學習、探究學習，遵循醫學教學規律，充分調動其課堂積極性和主動性，提高生理學實驗效率，培養學生學習生理學的興趣。

1 起點——學生用手機進行計時，計數蛙心搏動

隨著網絡強國、數字中國和智慧社會建設，智能手機在學習和生活中被廣泛運用，學生都能夠熟練地利用其各種功能。手機作為計時工具代替秒表應用于游泳運動中已有報道，在“蛙心的心搏起源分析”這一生理學的傳統實驗中，近年來，大部分學生能夠自發地利用手機作為計時工具，為計數蛙心在單位時間內的搏動提供時間標準。與傳統的秒表相比，現在的智能手機計時器均為觸屏計時，準確靈敏，且不需要眼睛時刻關注。本實驗中我們通常讓學生計數一分鐘內牛蛙心臟不同部位的搏動頻率，傳統實驗時多為兩人一組，一人負責計數蛙心搏動頻率，另一人負責觀察秒表，導致部分學生自始至終沒有動手操作，也給不愿意動手操作的學生提供了一個很好的借口。而使用手機計時后，學生只需提前設置計時器時間，眼睛觀察蛙心搏動，手輕觸手機屏幕即可開始計時，計數達到一分鐘時，手機便會自動停止計時并發出響鈴或震動，學生可根據這些信號停止蛙心搏動的計數，以上過程只需一人便可完成。因而，實驗過程中可以做到全員動手操作、觀察記錄實驗數據、分析實驗結果，真正做到全程參與實驗，在此過程中培養了學生的動手能力和綜合分析解決問題的能力。

2 進步——學生用手機拍攝蛙心搏動視頻

隨著學生使用智能手機為實驗計時這一現象的普遍推廣，原先實驗用物中的秒表已不再需要，甚至目前已不再列入實驗用品。在教學實踐中，教師發現有個別學生在完成了實驗項目后，想到了利用手機拍攝蛙心搏動，作為學習留念。手機視頻拍攝的形式激發了學生的主體意識，帶給他們更加生動、形象的學習體驗[5]。與此同時，這樣的方式讓學生獲得完成實驗的成就感，同時激發學生對生理學實驗的興趣。特別是一些實驗結果與預期不一致，在實驗動物心跳已經停止的情況下，學生能主動回溯實驗錄像，一方面核準心臟各部位搏動次數，另一方面甚至能查找結扎位置等是否精確，為核準實驗結果和思考討論提供依據，這是學生進行回顧性反思的一種較好的形式。

此外，可以鼓勵學生利用智能手機的無線上網和無線傳輸功能，上傳實驗過程中拍攝的視頻至學習通主題討論板塊或QQ群等。一方面可以讓班級學生之間相互學習交流，尤其是在實驗中遇到由于牛蛙個體差異導致部分蛙心搏動不明顯或實驗中蛙心停搏的學生，可以在回看視頻、回溯思考后參考搏動明顯的蛙心重新計數；另一方面，由于班級人數、實驗分組較多以及實驗課時間限制，導致實驗教學過程中教師不一定能及時指導每一位學生，學生實驗失敗概率增加，總體實驗時間延長[6]。而教師借助手機的實時多媒體信息傳輸功能實時觀看學生的實驗視頻能夠更及時、更全方位地了解學生的實驗情況，并及時進行針對性的指導。

受到學生用手機拍攝蛙心搏動視頻的啟發，教師可以課前用手機拍攝完整的實驗操作過程，上傳相關學習平臺供學生課前反復觀看預習。以往實驗教學過程中，為了保證留給學生更充足的時間進行實驗，實驗課上涉及的目的原理、實驗步驟、觀察項目、實驗動物倫理學等的講解往往不夠細致全面，因而實驗操作中經常發生學生實驗操作不熟練、不規范，出現如破壞腦和脊髓不徹底、不能準確地進行斯氏第二結扎或結扎過松不能完全阻滯信號傳導等情況，通過教師操作視頻的反復觀看，可以清晰展示毀腦搗髓的注意點和斯氏第二結扎的操作要點。一方面，幫助學生化解斯氏第二結扎這一實驗難點，讓學生在具體操作過程中更加胸有成竹，提高學生實驗的自信心和成功率；另一方面，學生能夠更加快速準確地破壞腦和脊髓，縮短和減輕了實驗動物的痛苦，引導學生珍惜、關愛實驗動物，培養學生善待生命、敬佑生命的道德情懷，潤物無聲地將課程思政融入生理學實驗教學中。潛移默化中引導學生樹立人文關懷的意識，體現了教學環節中的思政教育和立德樹人的根本要求。此外，學生實驗效率提高之后可以大幅縮短實驗操作的時間，教師可以結合理論內容引導學生分析實驗數據，或者利用智能手機開展簡單的隨堂測試對實驗相關理論知識進行鞏固。

3 深入——學生記數錄像中的蛙心搏動

網絡與信息時代的大學課堂變革從多角度改變了學生的學習方式以及教師的教學模式，鑒于智能手機已經為廣大學生普遍使用，在對“蛙心的心搏起源分析”這一傳統的生理學實驗的不斷探索過程中，我們對該實驗的實驗步驟進行了適當調整，不再要求學生實時計數蛙心各部位搏動次數，而是要求在斯氏第一和第二兩種結扎前后、心搏穩定時連續拍攝30 秒鐘以上的視頻，作為必需的實驗步驟之一。

由于學生實驗操作的熟練程度以及實驗動物的狀態變化等原因，使得傳統實驗中靜脈竇、心房和心室的先后實物計數受到的干擾因素較多。而相比于原先的靜脈竇、心房和心室的先后實物計數，在拍攝的錄像中對上述三部位分別進行計數，相當于在絕對相同的實驗條件下，取得各部位的搏動頻率，是最佳的排除實驗干擾、進行對比的方法，更有利于減小實驗誤差，提高實驗數據的準確性和科學性。調整后的實驗步驟更加與時俱進，不同部位的計數條件更加科學，給予了學生更廣闊的觀察、分析、解決問題的空間，激發和培養了學生的創新性思維能力，為今后從事臨床實踐和科研打下了基礎。另外，傳統的“蛙心的心搏起源分析”實驗中學生往往邊計數邊記錄，實驗結束后無法再次核準實驗數據，只能在現有記錄數據的基礎上進行相關分析，無法發現計數時的失誤等情況。而改良后的計數實驗錄像中蛙心搏動情況則可以不限次數地反復播放，進而對數據進行回顧性分析。此外，傳統的生理學實驗評價主要參考學生的實驗報告，這種結果性的評價忽略了學生實驗操作的規范性、準確性等，而且不能規避學生互抄實驗報告的現象。而借助智能手機拍攝實驗過程及蛙心搏動情況后，教師可將錄像作為教學的過程性評價指標，督促學生上傳學習通相關模塊進行自評、互評及教師評價等，使教學評價更加立體全面。

4 探討——計數錄像中蛙心搏動的方法學優勢

調整實驗步驟后，利用手機錄像及反復播放功能，學生能夠更好地分配觀察、計數、思考等不同情況下的精力，使得觀察不同部位和不同條件下的計數更加精準。在手機錄像中計數蛙心搏動的方法，有利于減少計數的差錯，避免不必要的實驗失敗。同時，也如上文所述，視頻中分別計數蛙心不同部位的搏動頻率，是排除其他干擾、在完全相同的條件下進行的，保證了實驗結果的精確性。此外，教師通過平行班級中某個班的全部實驗錄像，可以總結出學生普遍存在的問題，及時進行教學反思，調整相應的教學策略，讓后續班級盡量避免同樣的問題，以此不斷提高教和學的質量，指導并推進生理學理論與實驗教學的改革與創新。由于計數與計時的分離，原先必須兩人合作的實驗，現在可一人完成，給學生提供了更多動手實踐的機會，提高了其實驗參與度。在生理學實驗教學過程中，通過上傳錄像到相關學習平臺的方式也變相地督促學生更加認真地進行實驗操作，有效避免了以往實驗課上渾水摸魚甚至是編造實驗數據的現象[7]。

完成計數后，利用騰訊在線文檔，收集學生在線提交的實驗數據，依托大數據背景，運用“互聯網+”技術實時進行多樣本數據的統計分析、展示結果，作為學習評價的一項指標。同時，引導和督促學生如實地記錄實驗數據，培養其科研誠信意識，還可以在此基礎上引導學生進行傳統方法和錄像計數方法的對比，也有利于拓寬學生思路，提高學習興趣，使學生觀察、分析、綜合問題的能力得到一定的發展，培養其實踐動手能力和科研思維，為學生今后的臨床實踐研究積累經驗。

當然，新技術手段的應用也會帶來一些新的考驗，例如學生用手機拍攝錄像過程中手要穩、不能抖，保證視頻畫面的穩定性；手機錄像前需要進行不同角度的光線調試，確保視頻有足夠的亮度；需要適當調整手機分辨率，保證拍攝出清晰的、可用于計數心搏的視頻。此外，需要注意圍繞“心臟各部計數”這一實驗關鍵步驟進行，但是由于智能手機集社交聊天、休閑娛樂、購物等多樣化的功能于一體，且高職部分學生欠缺學習的積極性和主動性，仍有部分自制力較差的學生用手機進行與課堂教學無關的課堂手機行為，不能高效地利用智能手機這一移動互聯網終端進行學習，需要在今后的教學實踐中進一步針對學生借助智能手機進行網絡學習行為分析。

5 思考——圍繞實驗目標，鼓勵學生開動腦筋，充分利用信息化工具

手機作為各種媒體的重要載體及互聯網絡的連接樞紐，已緊密地參與到學生的生活以及學校課堂教學活動中來，成為大、中學生甚至小學生的重要學習工具，手機與高校傳統教學模式的結合已呈現出不可阻擋的趨勢[4，8-9]，鼓勵、幫助學生用好智能手機，特別是在學業上用好手機，日益成為師生的共識。

手機可應用于生理學課程各環節，有效解決教學中的一些問題，如班級學生人數眾多、教師指導不及時、學生預習草率、學習積極性低等[10]，為智能手機在生理學信息化教學中的推廣和應用提供思路與方法，也很好地適應了“互聯網+教育”時代培養新型人才的需求。將手機運用于生理學“蛙心的心搏起源分析”實驗教學，只是這個過程的一個縮影，但給予的啟示、其寓涵的發展趨勢，特別是理性分析、應用新事物、新技術的探索實踐精神，本身就是生理學自身學科文化、方法學發展的一個映射，能培養學生的動手能力、理論聯系實際的能力、自主學習能力，提高其發現問題、分析問題的能力，激發學生科研設計和探究的熱情，為今后的臨床實踐研究積累經驗。