高校医学教学与计算机仿真的结合探讨

韦聪聪

河南科技职业大学

近年来，我国的综合国力飞速发展壮大，各种各样的技术全部得到了质的发展和突破，其中计算机仿真技术更是被大范围应用起来。不管是在工业、农业还是教育，计算机仿真技术的作用都是至关重要的。高校医学教学的过程中，通过使用计算机仿真技术，可以创造出一个全新的三维空间，让学生在里面进行实践，不但使成本支出大大减少，教学质量也会显著提升。

一、计算机仿真技术的含义和发展方向

（一）计算机仿真技术的含义和实现

计算机仿真技术主要是把一系列的学科和理论作为基础条件，使用计算机和一些相关的软件等进行虚拟实验，实现解决问题的目的，是综合性的技术。在实际的仿真中，使用计算机类型都是不相同的，可以分为模拟机仿真、模拟—数字混合机仿真和数字机仿真这三个部分，同时也是计算机仿真技术从出现到发展至今所变化的三个阶段。在现阶段，计算机仿真技术在医疗卫生、工程建设、交通运输等各个行业中都得到了极快的发展和应用。对于所研究的目标，计算机往往不能直接认知和进行处理，这个时候就需要构建出科学的数学模型，不但要把所研究目标的实质给展现出来，同时要保证计算机非常容易处理。数学模型可以把研究的目标实质做抽象处理，然后计算机就可以进行科学有效的分析，同时把与这部分模型相关的数据信息输送出来，把研究目标的特质展示出来。这种展示方式是三维立体的，足够直观且清晰，在当前被无数研究人员使用。通过计算机对输出量的分析，可以对研究目标有更加全面的掌握和认知。同时，通过这层关系还可以得知，数学建模的精准度会直接影响到计算机仿真水平的高低。总的来说，计算机仿真可以分成三个环节：建模、模型转换和模型的仿真试验。

（二）发展方向

截止到当前计算机仿真技术还是在不断地发展进步当中，比如可以使用网络技术进行异地仿真，或者使用虚拟现实技术达到虚拟制造的目的等等。一是网络化仿真。在现阶段有大量的仿真系统都不能真正达到彼此之间的兼容，共享也非常麻烦且缺乏足够的可移植性，而开发成本相对来说却非常高，需要消耗大量的时间，无法做到物尽其用。所以，首先要使用有较高兼容性的计算机语言编写仿真系统，其次再次使用网络技术实现共享的目标。这样一来，就可以合理避免出现重复开发的情况，使资源得到有效的节约，同时还可以用收费的手段来使一些开发成本得到一定的填补。二是虚拟制造技术。这种技术是计算机仿真发展的重要趋势之一，使用虚拟现实技术和计算机仿真技术，让两者充分结合，基于此，达到对产品的制造和科学管理。之制造技术不用全部以经验作为支撑，而且还可以对制造进行科学合理得到预测，从而有着非常光明的发展道路和前景。

二、高校医学教学和计算机仿真的结合途径

（一）计算机仿真在人体解剖学中的应用

对于高校的医学教学而言，人体解剖学是一门最关键也是最基础的重要的课程。为了让学生对于人体解剖的结构有充分的掌握和了解，往往都会使用尸体标本来进行相应的实践活动。但是随着高校开始不断扩招，医学院的学生变得越来越多，标本资源已经不再满足高校医学教学的实际需求。而通过使用计算机仿真技术，可以用虚拟现实系统来三维重构人体，创造出虚拟数字化的人体，让学生有更加真实的实验体验。当学生在虚拟的环境下进行解剖的时候，可以把整体的解剖过程全部在数字化人体上展示出来，还可以随意取下脏器等，这样就能够使标本资源匮乏的问题得到了有效的解决。除此之外，传统的人体骨骼结构教学大部分都是展示骨骼标本或者静态的图片，然而当使用虚拟现实技术之后，就可以创造出与之相符合的仿真系统，让学生能够对人体骨骼在静止和运动两种状态下的情况进行全面具体多角度的观察和研究，可以使学生的记忆更加深刻，更为直观地学习。

（二）计算机仿真技术在内科临床教学中的应用

使用计算机系统，可以把人体在不同身体状态下的体征做出相对应的模拟，同时显示出具体的化验结果。学生可以根据虚拟人体来记录各种各样的人体活动。比如X光拍片、记录心电图、测量血压等等，然后对这些指标和情况进行具体的研究和分析，同时还可以和虚拟病人提出关于病情的各种各样的问题，从各个因素进行考虑分析，最后得出诊断的结果，制定出有效的治疗手段。之后再使用计算机对其诊疗手段进行判断，从而得出治疗方式是否具有合理性，并告诉学生这种病情的诊断特点，让学生对其事项有明确的把握和了解，同时采取最有效的治疗手段。通过计算机仿真技术在内科临床教学中的有效应用，教学的时间被显著的减少，教学的质量和效率获得了直线上升。

（三）计算机仿真技术在药物合成教学中的使用

在开展药物合成教学的过程中，也可以使用虚拟和仿真的手段，从试剂库里面把所需的试剂取出来，让学生进行虚拟称量等各种操作步骤。然后让学生根据合理的比例把试剂和其他的试剂相混合在一起，而且发生反应，对于出现的化学现象进行全面的观察和研究，得到需要的产物。然后再对得到的最终产物在模拟动物或者模拟人体上进行相应的实验，能够证明药物的实用性，同时还要检验出其具有的安全性和毒性。

（四）在生理学、药理学和病理学中的使用

不管是是生理学、病理学还是药理学，都是机能实验教学的范围，而使用计算机仿真技术对动物进行模拟实验，可以使实验成本的支出大大减少，还能够让学生的实验操作有更高的效果和质量，对所学的理论知识进行有效验证。使用现代化计算机系统，可以把实验现场中可能会出现的各种情况全部真实模拟并且重现出来，比如动物的呼吸频率、血压以及血容量等等。特别是对于一些比较抽象的，不能使用正常实验来进行验证的医学理论，就可以使用计算机仿真模拟的方式，能够对其做出详细的描写，并形象的展示出来。比如细胞变性运动的状态、肾脏的过滤、氧气在身体里面的变化等等。这种直观且形象的内容就会使学生的印象和记忆力得到充分的增加，有利于学生的进一步掌握。

（五）在临床外科教学和研究中的使用

使用计算机仿真技术，外科医生可以使用模拟人体来进行各种各样的手术方案，通过对患者的组织和骨骼进行全面扫描从而复制一具新的模拟人体。医生在手术室里面穿的并不是消毒衣物，而是高技术的护目镜和全身数据服，手术台上的是患者的模拟人体。医生通过在模拟人体上的手术，能够体验到坚硬的骨骼、充满弹性的肌肉和不断流动的血液。当医生在模拟人体上进行手术遇到问题的时候，就会被计算机所提醒，在手术完成之后还会得到计算机的评价。医生还可以对模拟人体进行彻底的检查，把其他的的患病部分全部找出。使用这种手段，可以选择出最有效的手术方案，对手术进行练习，保证手术真正实行的时候不会出现差错。

（六）在军事医学教学领域的应用

使用计算机仿真技术能够把战场环境、爆炸物和枪弹等真实的模拟出来，同时其对人体造成伤害的过程和一些救护技能等也能够全部模拟展示。计算机仿真技术还可以模拟出水下不同程度压力对人的影响和当出现水下事故的时候有效的救助手段。除此之外，在航天医学中，使用计算机仿真技术还能够有效模拟真空状态下的宇航员体征变化，从而采取更加合理的处理手段。

三、结语

综上所述，计算机仿真技术的出现和广泛应用，使传统的教学手段和思想发生了翻天覆地的变化。因为虚拟现实的趣味性使学生再也不用死记硬背，不但使学习效率和质量得到了显著的提高，而且时间也大大节省，可以学到更多的知识。把高校医学教学和计算机仿真技术相结合有着重要的现实意义，使教学效果从根本上显著增加。