计算机在生理学实验教学中的辅助作用

刘国霞 李加善 李晨旭

大同大学医学院生理病生教研室，山西 大同 037009

计算机在生理学实验教学中的辅助作用

刘国霞 李加善 李晨旭

大同大学医学院生理病生教研室，山西 大同 037009

计算机在生理实验中的应用可以丰富生理学实验内容，提高实验手段，改进实验方法。其突出特点是可以使实验控制和记录自动化，内容演示直观化，形象生动化，是对传统实验教学的合理补充，也是当前教学改革的主要趋势。

生理学；实验教学；计算机辅助教学

生理学是研究和阐述人体正常生命活动及其规律的科学，对医学生来说是一门非常重要的基础课程，其教学效果对后续学科的学习至关重要。从研究方法和知识的获得上，生理学又是一门实验科学，实验教学是生理学的基本方法，也是必不可少的重要实践性环节。借助科学技术手段特别是先进的仪器客观地记录生命现象或测定生理参数的变化是生理学实验的重要内容。生理学的实验教学手段从经典的记纹鼓、感应圈、70年代的电子刺激器、示波器，到80年代的生理记录仪等经历了一系列的改进，从而促进了生理学实验教学的发展。随着计算机技术的迅猛发展和信息时代的到来，传统的教学模式已不能满足现代高等医学教育发展的要求，实验教学改革势在必行，已成为实验课教学改革的热点之一。近年来，我们实验室在各专业、多层次的实验教学中就采用了计算机辅助教学方法。下面谈谈我们在这方面的工作体会。

1 具体应用

1.1 计算机辅助教学有利于学生对理论知识的理解

生理学许多内容比较抽象，难于理解，运用计算机辅助教学，许多内容可以用模拟实验或动画形式表示，这样使得抽象问题形象化、复杂问题简明化、难点问题具体化。如：生理学中动作电位这一内容比较难理解，过去由于实验条件所限，没有开展这一实验，学生对于机体存在的动作电位看不见、摸不着，很难理解。用计算机显示神经干动作电位时，可用三维动画的方式演示出来，而且用不同强度刺激观察动作电位是否发生变化，改变刺激频率后的动作电位会发生哪些变化，都可以直观地看到。这样学生很容易理解神经干动作电位的动态变化过程和产生的基本原理，便于他们深刻地理解和记忆理论知识，达到实验教学与理论教学相互补充的目的，也激发了学生学习理论知识的兴趣。

1.2 计算机辅助教学有利于开设综合性实验

综合性实验是近年来实验教学改革的产物，是对实验技能和实验方法进行综合训练的一种复合性实验。为了使学生能更好的学习和掌握实验原理、目的及实验方法，而把相关几个实验按其规律组成一个小的系统，使学生在实验课上对所学知识有更加全面的认识和深入的理解。如循环系统实验中心血管活动的神经体液调节与泌尿系统实验中尿生成的影响因素；呼吸系统实验中膈神经放电与循环系统实验中减压神经放电的观察等。将每一个实验课程的实验项目进行实验内容重组，利用计算机多道生物信号分析系统，将两个系统的不同实验内容在同一动物体内同时完成，结果各种不同的药物和刺激对于两个系统的作用可以同时进行观察。就此，将动物实验和计算机辅助教学手段相结合，得以构建起完整的计算机实验教学体系。生理学综合性实验，它不仅可以检验学生对书本理论知识的理解掌握情况和实际运用情况，而且对培养学生逻辑思维、创新意识、操作能力、综合分析能力以及后续课程的学习方面都具有重要的意义。

1.3 计算机辅助教学丰富了实验内容

传统的生理学实验是采用记纹鼓、示波器、二道生理记录仪来记录生物电信号的。由于生物电信号的信息与其他信息相比，具有信号微弱、形式多样、背景噪音大、频率范围集中在低频端及随机性、非平衡性等特性，因此记录时既费时精确度又低、干扰信号大，再加上这些生理仪器购买时间较久，零件老化，主要元器件损坏，因此造成许多生理学上规定的实验教学内容不能进行。而当计算机进入生理学实验后，由于采用的是自动化控制，这就克服了人为的误差和同时使用多种仪器所产生的环境干扰，使信噪比加大。因此使得膈神经放电、肌梭传入放电、减压神经放电的观察等难度较大的实验内容变得轻而易举，不仅能通过动画图形演示出来，还可配上同步的声音[1]。

1.4 计算机辅助教学提高了实验结果的准确率

过去使用记纹鼓记录生理实验结果，由于其机械传动装置的惯性和非线性，使记录的曲线不准确，也无法显示具体的数据。用记录仪可较好地记录波形，但缺少选择性。这不仅增加了实验数据处理的工作量，往往还会影响实验的精确性。生理学实验软件系统具有数据处理、文件编辑和结果输出等功能，可以在繁杂的实验记录中去粗取精，快捷地编辑整理，定量分析实验结果，过去只能在示波器上一闪而过的生物电信号，现在可将图形定格在屏幕上，进行统计处理，提高了实验结果的科学性和精确性[2]，使得实验结果准确、可靠。

2 实践体会

2.1 计算机辅助教学有利于提高学生的综合素质

计算机在生理学实验中的广泛应用，要求学生必须扎实地掌握理论基础知识，因为只有掌握了生理学基础知识，学生才能迅速、准确地领会显示器上的各种图形或信息。其次，要求学生掌握计算机操作知识。虽然计算机在医学中运用的重要性已经开始被人们所认识，但由于我国基础教育不均衡，特别是计算机课程不作为高考的课程，因而学生的重视程度不同，这就造成学生计算机使用能力的巨大差别。医学生对计算机知识还不熟悉，而生理学计算机辅助教学能在一定程度上弥补计算机课程教学上的不足，同时也为学生学习计算机知识和技能提供实践的机会，强化了基本技能训练。从而全面提高了学生的整体素质，为以后的临床和科研工作打下良好的基础。

2.2 计算机辅助教学改变了教学模式，激发了学生的学习兴趣

过去在实验操作中学生要花去许多时间调试记录装置，而且实验中用到的装置较多，教师讲解的时间很长，这就影响了学生仔细观察实验现象和分析实验数据，有时实验结束时还拿不到一份完整的实验结果，这就大大影响了学生对实验的兴趣。现在采用计算机辅助教学，仪器比较固定而且数量少，教师上课讲解的时间变短，学生在仪器的连接、调试和实验上花得时间也缩短，计算机能自动处理采样、显示、统计，每组学生都可打印出一份图文并茂的记录曲线，这大大增强了学生的学习兴趣，提高了学生的学习积极性和自学能力，从被动变为主动。计算机模拟实验模块使学生能在计算机上进行模拟实验，不受时间和空间的限制，从而激发学生探究和思考的兴趣。总之，调动了教师和学生教和学的积极性。

2.3 计算机辅助教学节省实验经费、参与实验室管理

传统的生理学实验仪器价格不菲，维修费用高，而将实验教学设备的资金一次性投入建立计算机实验室，实现了教学手段的更新和提高，不仅维修方便，还可以节省大量实验经费，极大提高了机能实验教学工作的效率。计算机作为实验室管理的现代化工具，可对实验室内所有物资的数量、位置、状态等建档并进行日常管理，可整理实验室各种档案，其内容涵盖实验守则和实验室管理的各种规章制度、实验项目情况登记表、生理实验室记录表、《山西大同大学实验仪器设备使用登记表》等等。[2-3]

2.4 计算机辅助教学也有一些不足之处

目前计算机辅助生理实验是一种单机实验操作，学生在实验中遇到的问题不能在网上得到及时解决，学生的学习内容受到限制，学习过程中出现问题只能由实验教师来指导，这样在一定程度上无疑限制了学生水平的提高和主观能动性的发挥。也不能利用这些共享资源去查询、检索学生所需要的学习资料和学科的前沿信息，无法为学生学习、交流、了解学科新动态提供帮助[4]。

遇到病毒入侵、学生不当使用和错误操作等会导致计算机系统故障的产生，这样由于时间耽搁会使实验教学不能顺利进行，因此应配置计算机维护人员，经常进行调试和保养，确保计算机的性能稳定，工作正常。在计算机辅助教学中，必须重视实验过程管理，维护系统各部分的正常，从而避免计算机因为不能正常运转导致在实际教学中处于闲置状态。由于资金问题，计算机数量少、档次低、更新换代缓慢，致使许多新的技术和软件难以让学生掌握，也影响了其实际操作技能。

总之，计算机的应用日益广泛而深入，它突破了过去实验教学的传统框架，成为新一代的生物信号采集显示与记录分析处理系统，完成实验数据存储、分析及打印，使原有的生理学实验教学变得更加方便、快捷、精确，但同时对生理学实验教学提出了新的要求，也对教师提出了更高的要求，不仅要熟练掌握传统实验仪器和专深的生理学理论知识，还要熟悉相关的计算机硬件操作及简单的故障分析和排除、解决方法，从而使生理学实验教学达到预期的实验目的，并获得理想的实验曲线，缩短实验时间，增强学生学习积极性，培养出更多有动手实践能力及创新性的合格医学生[2]。

随着科技进步的日新月异以及人才竞争，人们对生理学实验教学在创新人才培养的重要作用上有了更加深刻的认识。因此，在以培养创新人才为核心，开展对学生进行实践教学、加强能力培养的同时，应十分重视实验教学的改革，改进实验教学模式，以适应社会发展的需要。使用计算机辅助教学，就是提高生理学实验教学质量的有效途径之一。

[1] 杨永杰，王强．计算机辅助教学系统在生理学实验教学中的应用探讨[J]．山西医科大学学报（基础医学教育版），2004，6(4)：402－403.

[2] 曾卫东，张才乔．计算机在动物生理学实验教学中的应用及体会[J]．高教论坛，2006，4：76－78.

[3] 史娟，黑元辉，李欣，等．在生理学实验教学中的运用与思考[J]．教育论坛，2008，5(7)：98．

[4] 任洪琴，王冬梅，宫德正，等．计算机在机能实验教学中的作用[J]．大连医科大学学报，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