高校醫學教學與計算機仿真的結合探討

韋聰聰

河南科技職業大學

近年來，我國的綜合國力飛速發展壯大，各種各樣的技術全部得到了質的發展和突破，其中計算機仿真技術更是被大范圍應用起來。不管是在工業、農業還是教育，計算機仿真技術的作用都是至關重要的。高校醫學教學的過程中，通過使用計算機仿真技術，可以創造出一個全新的三維空間，讓學生在里面進行實踐，不但使成本支出大大減少，教學質量也會顯著提升。

一、計算機仿真技術的含義和發展方向

（一）計算機仿真技術的含義和實現

計算機仿真技術主要是把一系列的學科和理論作為基礎條件，使用計算機和一些相關的軟件等進行虛擬實驗，實現解決問題的目的，是綜合性的技術。在實際的仿真中，使用計算機類型都是不相同的，可以分為模擬機仿真、模擬—數字混合機仿真和數字機仿真這三個部分，同時也是計算機仿真技術從出現到發展至今所變化的三個階段。在現階段，計算機仿真技術在醫療衛生、工程建設、交通運輸等各個行業中都得到了極快的發展和應用。對于所研究的目標，計算機往往不能直接認知和進行處理，這個時候就需要構建出科學的數學模型，不但要把所研究目標的實質給展現出來，同時要保證計算機非常容易處理。數學模型可以把研究的目標實質做抽象處理，然后計算機就可以進行科學有效的分析，同時把與這部分模型相關的數據信息輸送出來，把研究目標的特質展示出來。這種展示方式是三維立體的，足夠直觀且清晰，在當前被無數研究人員使用。通過計算機對輸出量的分析，可以對研究目標有更加全面的掌握和認知。同時，通過這層關系還可以得知，數學建模的精準度會直接影響到計算機仿真水平的高低。總的來說，計算機仿真可以分成三個環節：建模、模型轉換和模型的仿真試驗。

（二）發展方向

截止到當前計算機仿真技術還是在不斷地發展進步當中，比如可以使用網絡技術進行異地仿真，或者使用虛擬現實技術達到虛擬制造的目的等等。一是網絡化仿真。在現階段有大量的仿真系統都不能真正達到彼此之間的兼容，共享也非常麻煩且缺乏足夠的可移植性，而開發成本相對來說卻非常高，需要消耗大量的時間，無法做到物盡其用。所以，首先要使用有較高兼容性的計算機語言編寫仿真系統，其次再次使用網絡技術實現共享的目標。這樣一來，就可以合理避免出現重復開發的情況，使資源得到有效的節約，同時還可以用收費的手段來使一些開發成本得到一定的填補。二是虛擬制造技術。這種技術是計算機仿真發展的重要趨勢之一，使用虛擬現實技術和計算機仿真技術，讓兩者充分結合，基于此，達到對產品的制造和科學管理。之制造技術不用全部以經驗作為支撐，而且還可以對制造進行科學合理得到預測，從而有著非常光明的發展道路和前景。

二、高校醫學教學和計算機仿真的結合途徑

（一）計算機仿真在人體解剖學中的應用

對于高校的醫學教學而言，人體解剖學是一門最關鍵也是最基礎的重要的課程。為了讓學生對于人體解剖的結構有充分的掌握和了解，往往都會使用尸體標本來進行相應的實踐活動。但是隨著高校開始不斷擴招，醫學院的學生變得越來越多，標本資源已經不再滿足高校醫學教學的實際需求。而通過使用計算機仿真技術，可以用虛擬現實系統來三維重構人體，創造出虛擬數字化的人體，讓學生有更加真實的實驗體驗。當學生在虛擬的環境下進行解剖的時候，可以把整體的解剖過程全部在數字化人體上展示出來，還可以隨意取下臟器等，這樣就能夠使標本資源匱乏的問題得到了有效的解決。除此之外，傳統的人體骨骼結構教學大部分都是展示骨骼標本或者靜態的圖片，然而當使用虛擬現實技術之后，就可以創造出與之相符合的仿真系統，讓學生能夠對人體骨骼在靜止和運動兩種狀態下的情況進行全面具體多角度的觀察和研究，可以使學生的記憶更加深刻，更為直觀地學習。

（二）計算機仿真技術在內科臨床教學中的應用

使用計算機系統，可以把人體在不同身體狀態下的體征做出相對應的模擬，同時顯示出具體的化驗結果。學生可以根據虛擬人體來記錄各種各樣的人體活動。比如X光拍片、記錄心電圖、測量血壓等等，然后對這些指標和情況進行具體的研究和分析，同時還可以和虛擬病人提出關于病情的各種各樣的問題，從各個因素進行考慮分析，最后得出診斷的結果，制定出有效的治療手段。之后再使用計算機對其診療手段進行判斷，從而得出治療方式是否具有合理性，并告訴學生這種病情的診斷特點，讓學生對其事項有明確的把握和了解，同時采取最有效的治療手段。通過計算機仿真技術在內科臨床教學中的有效應用，教學的時間被顯著的減少，教學的質量和效率獲得了直線上升。

（三）計算機仿真技術在藥物合成教學中的使用

在開展藥物合成教學的過程中，也可以使用虛擬和仿真的手段，從試劑庫里面把所需的試劑取出來，讓學生進行虛擬稱量等各種操作步驟。然后讓學生根據合理的比例把試劑和其他的試劑相混合在一起，而且發生反應，對于出現的化學現象進行全面的觀察和研究，得到需要的產物。然后再對得到的最終產物在模擬動物或者模擬人體上進行相應的實驗，能夠證明藥物的實用性，同時還要檢驗出其具有的安全性和毒性。

（四）在生理學、藥理學和病理學中的使用

不管是是生理學、病理學還是藥理學，都是機能實驗教學的范圍，而使用計算機仿真技術對動物進行模擬實驗，可以使實驗成本的支出大大減少，還能夠讓學生的實驗操作有更高的效果和質量，對所學的理論知識進行有效驗證。使用現代化計算機系統，可以把實驗現場中可能會出現的各種情況全部真實模擬并且重現出來，比如動物的呼吸頻率、血壓以及血容量等等。特別是對于一些比較抽象的，不能使用正常實驗來進行驗證的醫學理論，就可以使用計算機仿真模擬的方式，能夠對其做出詳細的描寫，并形象的展示出來。比如細胞變性運動的狀態、腎臟的過濾、氧氣在身體里面的變化等等。這種直觀且形象的內容就會使學生的印象和記憶力得到充分的增加，有利于學生的進一步掌握。

（五）在臨床外科教學和研究中的使用

使用計算機仿真技術，外科醫生可以使用模擬人體來進行各種各樣的手術方案，通過對患者的組織和骨骼進行全面掃描從而復制一具新的模擬人體。醫生在手術室里面穿的并不是消毒衣物，而是高技術的護目鏡和全身數據服，手術臺上的是患者的模擬人體。醫生通過在模擬人體上的手術，能夠體驗到堅硬的骨骼、充滿彈性的肌肉和不斷流動的血液。當醫生在模擬人體上進行手術遇到問題的時候，就會被計算機所提醒，在手術完成之后還會得到計算機的評價。醫生還可以對模擬人體進行徹底的檢查，把其他的的患病部分全部找出。使用這種手段，可以選擇出最有效的手術方案，對手術進行練習，保證手術真正實行的時候不會出現差錯。

（六）在軍事醫學教學領域的應用

使用計算機仿真技術能夠把戰場環境、爆炸物和槍彈等真實的模擬出來，同時其對人體造成傷害的過程和一些救護技能等也能夠全部模擬展示。計算機仿真技術還可以模擬出水下不同程度壓力對人的影響和當出現水下事故的時候有效的救助手段。除此之外，在航天醫學中，使用計算機仿真技術還能夠有效模擬真空狀態下的宇航員體征變化，從而采取更加合理的處理手段。

三、結語

綜上所述，計算機仿真技術的出現和廣泛應用，使傳統的教學手段和思想發生了翻天覆地的變化。因為虛擬現實的趣味性使學生再也不用死記硬背，不但使學習效率和質量得到了顯著的提高，而且時間也大大節省，可以學到更多的知識。把高校醫學教學和計算機仿真技術相結合有著重要的現實意義，使教學效果從根本上顯著增加。