淺析計算機在機能實驗教學中的應用

摘要 將計算機技術引入機能實驗教學過程是教學改革的重大舉措。對各種生物信號，尤其是微弱的、變化快速的信號檢測與引導微機化處理，使得實驗結果清晰、準確和穩(wěn)定，實驗的成功率和實驗效率大大提高；既降低實驗成本，又提高了教學的質(zhì)量。

關鍵詞 計算機；實驗教學；生物信號

計算機輔助教學是當前教育改革的一個重要方向和發(fā)展趨勢。隨著計算機技術和方法的飛速進步，計算機在醫(yī)學教育和醫(yī)療實踐中的應用已愈來愈廣泛。近年來，將計算機引入實驗教學活動，已在國內(nèi)外日益受到重視；但如何使計算機強大的數(shù)據(jù)處理能力應用于生物信號的檢測、放大、顯示和記錄，并輔助機能實驗教學活動，國內(nèi)目前尚無統(tǒng)一的模式和方法。為加快實驗教學的改革，提高教學質(zhì)量，適應當前醫(yī)學教育科學的發(fā)展，本文結合我院微機化機能實驗室的的開設情況，對計算機在實驗教學中的應用作一初步探討。

1、方法

機能學實驗的一個重要內(nèi)容就是通過一定的方法和技術來檢測、誘發(fā)、顯示、和記錄各種生物信號，利用微機一定的硬件和軟件有效組合，在不同的條件或狀態(tài)下，實現(xiàn)對生物信號的實時處理和記錄。

1.1 系統(tǒng)配置: 微機P133， MS302生物信號分析處理系統(tǒng)Ver 4.0， 打印機EPSON LQ-300K； 硬件配置集合三通道前置放大器、數(shù)字化刺激器、12位A/D轉(zhuǎn)換，最高采樣速度 15us；軟件 全實時信號采集、數(shù)據(jù)連續(xù)分析、處理與貯存。

1.2 基本操作：按實驗要求制備所需標本，將相應生物信號通過適當?shù)膿Q能器或引導電極輸入計算機接口，并進行一定的放大、濾波、顯示、貯存和打印輸出；電刺激信號由微機中數(shù)字化刺激器提供并輸出至標本。

2、結果

2.1 可連續(xù)、準確的顯示和記錄快速變化的生物電信號，如細胞的動作電位、神經(jīng)和肌肉高頻放電等，并直接輸出電位波形、放電頻率值等重要參數(shù)，由于電刺激和信號的檢測、放大、顯示、記錄一體化，并以軟件設定來改變刺激、放大等各參數(shù)，減少了各儀器之間的連接以及各種人為干擾，使記錄結果清晰、穩(wěn)定。

2.2 微機化信號檢測和記錄的操作相對簡便 ，數(shù)據(jù)處理快速、準確，結果易于貯存和調(diào)用，且重復性好，實驗成功率顯著提高；對某些需特種動物或要求的實驗，通過模擬實驗過程很方便的實現(xiàn)了教學活動，也開拓了學生的視野，在有限的教學時數(shù)內(nèi)，教學內(nèi)容較前增加了18.6%，提高了實驗效率。

3、討論

利用計算機輔助機能實驗教學是實驗教學手段的重大改革，也是提高教學質(zhì)量、培養(yǎng)適應醫(yī)學發(fā)展的高級醫(yī)務人才的重要途徑之一。多年來，由于客觀條件、經(jīng)濟因素、社會環(huán)境等多方面的影響，國內(nèi)很多普通醫(yī)學院校的機能實驗教學手段落后，在學科理論不斷深入和發(fā)展的同時，實驗教學的儀器設備（尤其是電生理儀器）大都陳舊老化，實驗結果不可靠、不穩(wěn)定，難以闡述問題；實際上已不能滿足當代醫(yī)學生學習的基本需求。而更新全套實驗室設備，不僅價格昂貴，而且手段亦無明顯進步，跟不上形勢發(fā)展的需要。我們認為，建立微機化信號處理系統(tǒng)是一個提高教學質(zhì)量、擺脫目前實驗教學所面臨困境的行之有效的方法。首先，通過計算機處理，能將快速變化的微弱電信號或高頻神經(jīng)放電清晰的顯示和記錄下來，傳統(tǒng)的記錄裝置（包括放大器、示波器、記錄儀）因受其本身功能限制或其它干擾的影響很難做到這一點。由于計算機在處理生物信號時抗干擾能力很強，實驗的結果穩(wěn)定可靠，重復性好，實驗的成功率和效率提高，它不僅激發(fā)了學生的學習熱情和興趣，同時也極大地提高了實驗教師的自信心；其次，利用計算機強大的數(shù)據(jù)處理、圖象仿真等功能，建立的模擬實驗過程可以方便的進行教學活動，從而在一定程度上解決某些動物來源不足、特殊儀器缺乏等困難，擴展了實驗教學的范圍，節(jié)省了動物資源和經(jīng)費開支。

計算機的應用于機能實驗教學活動環(huán)節(jié)，優(yōu)化了實驗教學的過程，通過軟件的改進和完善，可以不斷的擴充實驗內(nèi)容，改變或提高實驗的手段。但然，仍存在一些需要解決的問題，微機化實驗對學生自身素質(zhì)有較高要求，錯誤的操作常常會引起整個實驗程序不能運行；如何在實驗教學過程中讓學生掌握高層次的信號處理手段的同時，也能熟悉一些常規(guī)儀器（放大器、示波器、記錄儀、刺激器等）的使用，還有待進一步研究。