計算機模擬實驗在生理學實驗教學中的應用

摘 要: 計算機模擬實驗在生理學實驗教學中的應用日趨廣泛，學生在計算機上進行模擬實驗，可以提高學習興趣與實際動手操作能力，加深對課程內容的理解。教師把模擬實驗和傳統的生理學實驗有機結合起來，有助于提高生理學實驗教學質量。

關鍵詞: 計算機模擬實驗 生理學實驗教學 應用

隨著信息技術的飛速發展和教學改革的不斷深入，計算機模擬實驗在教學中逐漸顯示出它的實用性和不可替代性，成為生理學實驗教學的一個新亮點。生理學是一門以實驗為基礎的學科，動物實驗難度大，學生的實驗成功率很難達到百分之百。將計算機模擬實驗引入生理學實驗課教學，既可以幫助學生更好地理解和掌握生理學理論知識，培養學生的觀察、思維能力，又可以真實、動態地再現生理學多種實驗過程，節約實驗經費。我們對三年來我校教研室將計算機模擬實驗應用于生理學實驗課教學的情況進行了分析、總結。

1.計算機模擬實驗激發了學生的學習興趣

計算機模擬實驗是利用計算機及其仿真軟件來模擬實驗的環境與過程，讓學生通過計算機來做實驗，以達到實驗目的的應用系統[1]。教研室每學期在學生上生理實驗課之前，會對每個小班都安排一次計算機模擬實驗。利用計算機模擬實驗指導學生在實驗課前進行預習，并以骨骼肌的單收縮和復合收縮、家兔呼吸運動的調節這兩個實驗為例進行重點講解，講述生理實驗中用到的實驗動物與基本的操作方法，然后模擬實驗全過程。這樣就讓學生對生理實驗的基本操作有了基本了解，避免在以后的具體操作中出現無從下手，甚至暈頭轉向的局面，從而將實驗操作變難為易。同時，模擬實驗演示的整個實驗過程是教師備課時、操作時最為成功的錄像，并配有錄音講解和局部放大，對學生具有很強的吸引力，激發了學生持久的學習興趣和學習熱情，有助于加深對課程內容的理解，提高學習效率。

2.計算機模擬實驗經濟、安全可靠

實驗是對學生進行創造意識訓練和科學的學習方法訓練的有效途徑，實驗本身就是一種最基本的科學研究方法。生理學是一門實驗性科學，它的所有知識都來自臨床實踐和實驗研究[2]。所以，在生理學教學過程中我們必須開展實驗教學，但傳統的生理學實驗教學存在諸多不足。比如，受到學時數、實驗儀器、經費、環境污染等因素的影響，導致很多生理實驗在現有的條件下難以對本科生開展，學生的實驗技能和視野難以得到全面提升。因此，我們在重視傳統生理學實驗課教學的同時，拓展計算機模擬實驗，大大擴展了學生的視野范圍。模擬實驗能讓學生去探索那些價格比較昂貴、實驗動物缺乏、動物處理時間長或者在現實實驗教學條件下無法開展的實驗，如離體心肌細胞動作電位、頸動脈竇壓力感受性反射等實驗。模擬實驗也相對比較直觀，能夠重復再現，從而加深了學生對實驗的印象，使教學更形象、生動，不僅能達到實驗的基本目的要求，而且能節約實驗經費，達到事半功倍的效果[3]。

3.計算機模擬實驗提高了學生的實際動手能力

大多數生理教師在實驗課教學時會遇到這樣的問題，即加強大學生實驗基本操作技能培養和現實實驗條件之間的矛盾。實驗技能是通過反復練習而獲得的一種動手操作能力。而生理實驗課的學時數是有限的，所以在實驗課上沒有足夠的時間讓學生反復練習基本的操作技能。在實驗課上經常看到有些同學存在一邊看書一邊做實驗、損壞儀器、浪費實驗動物、操作不規范等問題。由于學生對生理實驗的基本操作技能訓練不夠，實驗前又沒有及時預習，從而導致不能對實驗進行合理的安排，實驗進程緩慢，往往下課時間已到，實驗還沒有完成。我們發現在廣泛開展計算機模擬實驗的基礎上，學生再動手進行真實的動物實驗操作，從動物的麻醉到手術的進行，如搗毀蟾蜍的腦和脊髓、切開家兔頸部皮膚、迷走神經分離、止血、氣管插管等，進行得都很順利。實踐證明，在進行計算機模擬實驗預習之后，再進行真實的生理實驗，學生更能明確實驗目的、實驗內容，思路更清晰，更能把握知識要領，實驗成功率明顯提高。另外，模擬實驗還可以為學生自覺、獨立地進行實驗打好基礎，并使他們逐步養成實驗準備的習慣，強化了實驗準備意識。

4.計算機模擬實驗不能完全替代學生的動手實驗

計算機模擬實驗雖然非常逼真，能收到意想不到的效果，但只是“水中月、鏡中花”，實驗者缺乏在做實驗過程中親身經歷的體驗。同時，生理學實驗也是培養學生學習興趣的重要途徑，是驗證并復現生理學理論知識的重要方法。如果過多地用計算機來模擬動物實驗，生理學實驗在教學中應起的作用就無法充分實現。因為計算機不能代替一切，模擬實驗所做的一切都是虛擬的。而且計算機的模擬實驗都受程序控制，是一種理想化的模式，實驗只會成功不會失敗，使學生沒有機會體驗實驗失敗，也沒有機會去思考并分析實驗失敗的原因。所以，凡是能讓學生做的實驗，必須讓他們親自動手操作，這樣才能夠使學生的實驗能力、動手能力、分析問題、解決問題的能力真正得以提高[3]。

5.結語

實驗是學生獲取生理學知識的重要途徑，實驗教學是生理學教學的重要組成部分[4]。教師通過計算機模擬實驗可以完成其中的演示性和驗證性實驗的相關教學內容，能夠引起學生的重視。教師通過模擬實驗指導學生進行課前預習，讓學生提前親臨“實驗現場”，可以提高實際實驗操作時的成功率，增強學生對學習理論課的興趣，有助于加深對課程內容的理解。但是，計算機模擬實驗絕不能代替生理學傳統的經典實驗，學生需要真正到實驗室中去鍛煉動手、動腦、分析問題和解決問題的能力，培養實事求是、一絲不茍的科研精神。實踐證明，把計算機模擬實驗和傳統的生理學實驗有機結合起來，既提高了學生的學習興趣和理論研究能力，又鍛煉了學生的實際動手操作能力，有利于生理學實驗教學質量的提高，可以取得良好的實驗教學效果。

參考文獻:

[1]林桂平，向秋玲，王淑珍等.虛擬實驗及其在生理學教學中的應用[J].醫學教育探索，2007，6(10):948-955.

[2]朱大年.生理學[M].北京:人民衛生出版社，2008.

[3]劉偉華.也談計算機模擬實驗在生理學教學中的應用與體會[J].銅陵職業技術學院學報，2009，(2):90-91.

[4]白曉潔.科研理念在生理學實驗教學中的重要性探討[J].山西醫科大學學報(基礎醫學教育版)，2008，10(1):49-51.