智能模拟人ECS应用于机能实验学创新性实验项目的设计与实践

薛 磊,李建华,肖 瑞,陈晓云,黄宇刚

(广州医学院教务处临床技能实验中心,广东广州510182)

智能模拟人ECS应用于机能实验学创新性实验项目的设计与实践

薛 磊,李建华,肖 瑞,陈晓云,黄宇刚

(广州医学院教务处临床技能实验中心,广东广州510182)

创新性综合实验设计是高校实验教学改革的一个重要方向,能全面培养学生综合分析问题和解决问题的能力,提高学生的综合实验素质。本文探讨了应用智能模拟人ECS,将机能实验学与临床仿真案例结合的创新性实验项目的设计思路,介绍了广州医学院在机能学实验教学中实施创新性综合实验的经验,为今后的实验教学改革提供参考。

综合性实验;机能实验学;智能模拟人;临床仿真案例

创新性综合实验是高等教育实验教学环节中培养学生综合与应用能力的重要的实验项目,在整个高等教育的实验教学过程中占有相当大的比重。通过综合性实验的学习,可以使学生在有限的实验课时内,对医学基础知识和临床现象之间的联系有一个横向的了解,培养学生综合分析问题和解决问题的能力,提高学生的综合素质。传统的医学机能实验学是以经典的动物机能学实验教学为主。通过制作动物疾病模型,学生理解生理、病理生理、药理等基础知识。动物水平实验模式使学生的感知很局限,在以后的临床专业课程学习中很难将基础医学知识和临床现象相结合,有效地解决相关临床实际问题,传统的动物实验模式存在一定的局限性[122]。下面结合我校利用智能模拟人ECS开展人体机能学实验教学,开设“体内外多种刺激对呼吸运动调节的影响”这一基础与临床相结合的综合实验项目,谈一谈创新性综合实验的设计理念。

一、实验内容的基础性与综合性

医学机能学实验是融合基础医学与理学相关的生理学、病理生理学和药理学等学科的实验方法、技术,在综合并适当地吸收各相关学科经典的方法和新的技术的基础上所形成的一门独立的实验系统。机能实验学是以动物机能实验为手段、探讨人或动物的机能活动规律及其在疾病状态或药物干预下的变化规律的一门课程,学生在实验中初步掌握动物实验设计的方法步骤;通过实验初步掌握常用仪器的使用,学会观察、记录、分析实验结果及书写实验报告的基本方法[3];传统动物模式下的教学实践中,学生对实验的目的性认识不够,为了记录而记录,只求结果的结果,不利于对实验中生理与病理现象变化之间的联系等方面的思维拓展,导致学生对所学内容的实际应用意识较差。如将动物实验与人体临床现象有机地综合在一个实验当中,进行综合性的实验设计,可以达到更加理想的实验课效果。

我们设计的“呼吸运动的调节—体内外多种刺激对呼吸运动调节的影响”实验教学过程中,先进行经典的动物实验,制作动物模型,学生观察动物呼吸的变化,然后到智能模拟人ECS实验室,利用ECS模拟人的生理驱动仿真糖尿病案例,让学生在仿真医疗场景的环境观察模拟糖尿病人,当发生“酮症酸中毒时”模拟病人的呼吸变化。整个综合实验可让学生在观察到动物呼吸的幅度频率的变化的基础上,结合观察到的人体的呼吸运动调节,实现了将实验观察从动物水平提高到人体水平。这样的综合性实验,目的在于培养学生通过实验验证已知的理论知识,培养理论联系实际的能力,使所学的基本知识和基本理论进一步巩固和提高;

学生通过综合性实验课的学习,除掌握上述多方面的实验原理与基本操作外,还能够体会基础医学知识在临床实践中运用的重要性,利用高仿真模拟人,在人体水平上设计“呼吸系统功能及其神经—体液调节的实验方法,突出了经典验证性实验和创新性实验结合的优势。经典的验证性实验,可以巩固基础理论知识和培养学生的动手能力,创新性和探索性实验则主要培养学生的创新能力,综合分析和解决问题能力,促进学生对各学科知识的融会贯通。从而达到提高医学生的综合素质、实践能力和科学思维能力的目的。

二、实验内容的应用性

一个综合性实验的设计,除考虑本学科内各个不同实验方法与手段的综合以外,还应考虑到与其他相关学科的相互交叉与渗透,将其巧妙地进行有机的整合,突出实验内容的应用性[425]。如“呼吸运动的调节—体内外多种刺激对呼吸运动调节的影响”这一综合性实验内容的设计当中,考虑到医学院校的特点,选择了运用高仿真模拟人ECS营造仿真临床真实医疗场景,模拟出不同病人的病情动态变化,通过与模拟人连接的医疗设备的显示病情的变化,实现了医学基础与临床的紧密结合,实现了基础知识和临床现象的相互交叉与渗透,起到了注重实验方法的实际应用的目的,同时又可以提高学生的学习兴趣,调动学习的热情,激发学习的主动性。

三、模拟人进行机能学实验的可行性

1.可以实现在人体水平上探讨“心血管系统和呼吸系统功能及其神经—体液调节“的实验方法。以动物机能实验学为基础,进而在仿真模拟人身上设计模拟机能实验课案例,实现对人体临床病理变化的观察,从而给学生的感受更具体更深动。

2.实验内容的可调节性。根据实验教学需要,在ECS模拟人系统上设计多学科,多专业不同程度的综合实验。

3.实验过程对“病人”无任何风险。使用ECS模拟人系统时,学生在实验的过程可以进行不同的尝试,也可以进行在动物和真人身上不能实现的实验。比如,颈动脉窦的压迫对呼吸、心跳的抑制等。

4.实验过程中允许出错。学生在使用ECS模拟人进行机能实验时不怕出错,因为不会造成病人的不良后果,出现错误也可以及时纠正,有利于学生对知识的增强记忆。同时,可以训练学生用平和的心态去观察病人生命活动变化,然后用相应的基础知识去分析问题,解决问题,既巩固了基础知识又培养了临床思维能力。

5.实验案例的可重复性,通过ECS模拟人系统设计的仿真情景案例可以允许学生可以根据自己情况反复的进行模拟实验及操作,直到掌握为止。

四、课时安排的合理性

目前高校的实验课均存在经费紧、课时少的瓶颈。一个综合性实验的设计,除了要考虑上述不同方面的因素以外,还要考虑到课时安排上的合理性。综合性实验室的设计既能充分的利用有限的课时,又能在规定的学时内高质量的完成。既要开展创新性实验,又不能为赶速度紧紧张张而达不到理想的实验目的。因此,为学生开设综合性的实验,在课时安排上要合理、紧凑,并且要事先做预实验的备课,掌握好时间安排。

我校开设的“呼吸运动的调节—体内外多种刺激对呼吸运动调节的影响”这一综合性实验内容。在动物模型的制作到实验结果的观察、记录、分析,计划完成实验需要4个学时,ECS模拟人进行仿真人体实验需要0.5个学时,我们在排课时候将原计划的实验人数不变,改变实验分组,调整实验顺序,从而节约出0.5的学时用来模拟人体实验。

总之,一个综合性机能实验的设计,既要考虑到实验内容的基础性、综合性与应用性,又要考虑到实验实施的可行性、课时安排的合理性等多方面的因素。在对学生的综合能力的培养上,要适应当今世界的飞速发展,充分体现与时俱进的精神,满足社会的需要,为社会培养出具备扎实的专业医学理论知识,具有较强的实际动手能力和较高的理论联系实际水平等综合能力的高水平、高素质的新世纪人才。

[1]薛春兰,周宝宽正确把握教学改革的方向.中国教育教学杂志, 2005;11(126):63264.

[2]张团笑.生理学实验教学的改革.山西医科大学学报(基础医学教育版),2005;7(2):1862187.

[3]孔德虎.《医学机能学实验教程》出版社:科学出版社出版时间: 2009年02月.

[4]肖爱萍.综合性和设计性实验教学浅谈[J];中山大学学报论丛; 2006年07期.

[5]吴新开,朱承志,钟义长.综合性实验的综合原则[J];实验室研究与探索;2007年06期.

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薛 磊,女,大学学历,主治医师,从事实验教学及实验室管理工作。

10.3969/j.issn.100221701.2012.07.039