摘 要: 隨著計算機時代的到來,計算機模擬實驗室的建立大大增強了醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)效果,提高了學(xué)生動手能力,提升了我校實驗教學(xué)整體水平和教學(xué)質(zhì)量。因此,加強計算機模擬實驗室建設(shè)是十分必要的。
關(guān)鍵詞: 計算機模擬 實驗教學(xué) 開放性
從21世紀(jì)人才需要來看,要重視學(xué)生“知識、能力、素質(zhì)”的全面培養(yǎng),尤其要重視學(xué)生創(chuàng)造性思維、創(chuàng)新能力和技能的訓(xùn)練與培養(yǎng)。高校實驗室是進行實驗教學(xué)、培養(yǎng)人才的重要基地,尤其是在醫(yī)學(xué)類院校,也是學(xué)校開展教學(xué)、科研、生產(chǎn)實踐三結(jié)合的重要場所。實驗室的工作水平是反映一所學(xué)校教學(xué)水平、科研水平和管理水平的一個重要標(biāo)志[1]。
幾年來,我校機能學(xué)中心實驗室已經(jīng)把計算機模擬實驗系統(tǒng)、規(guī)模地應(yīng)用到本科實驗教學(xué)中,取得了很好的效果。這是我校在新形勢下深化教學(xué)改革、優(yōu)化資源配置、體現(xiàn)學(xué)科特色、進一步提升實驗教學(xué)整體水平和教學(xué)質(zhì)量,為迎接新一輪本科教學(xué)水平評估的一項新的舉措。
1.計算機模擬實驗在實驗教學(xué)中的重要地位和優(yōu)點
掌握一定量的動物實驗方法是醫(yī)學(xué)研究的主要手段,也是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)機能學(xué)實驗課的一個主要目的。
計算機模擬實驗是計算機輔助教學(xué)的其中重要組成元素,它結(jié)合實驗教學(xué)內(nèi)容,有機地將計算機信號采集、分析和圖像處理技術(shù)適時地應(yīng)用到實驗設(shè)計和結(jié)果顯示等過程中,通過菜單顯示、人機對話、主控機(教師機)和終端(學(xué)生機)互動,以及運用多媒體教學(xué)軟件,使學(xué)生在一種新奇、直觀、仿真的教學(xué)氛圍中輕松地進行虛擬有趣的實驗。其優(yōu)勢表現(xiàn)為覆蓋面寬、利用率高、幾乎覆蓋校內(nèi)所有的本科專業(yè),融科學(xué)性、互動性和趣味性為一體,配置合理、有良好的視聽效果,既可替代驗證性實驗,又可將難度較大的實驗過程和結(jié)果客觀地演示出來,加深學(xué)生對實驗的理解,有利于他們進一步實踐,提高實驗的成功率,同時對學(xué)生完成實驗的效果還能進行客觀的評價。而計算機的模擬實驗技術(shù)可以實現(xiàn)動物實驗的模擬效果。實驗者在計算機上對模擬的動物進行手術(shù),可以反復(fù)練習(xí),節(jié)省人力、物力、財力,使學(xué)生熟練掌握實驗方法。學(xué)生通過計算機選擇適當(dāng)?shù)膶嶒災(zāi)P?,保證了模型的穩(wěn)定性、直觀性,同時給定相同的實驗條件,實驗結(jié)果完全相同。實驗者個人也可以充分發(fā)揮自己的想象力,在給定的實驗?zāi)P蜕细淖儗嶒灄l件做出不同的實驗數(shù)據(jù),完成深層次探討疾病機理的目的。在計算機系統(tǒng)中建立的虛擬實驗環(huán)境使實驗者可以像在真實的環(huán)境中一樣運用各種虛擬實驗器械和設(shè)備,對“實驗動物或標(biāo)本”進行虛擬操作,完成各種預(yù)定的實驗項目,起到學(xué)習(xí)訓(xùn)練的作用。該系統(tǒng)由于不受試驗動物、試劑的制約,特別適用于開放實驗室。學(xué)生在預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)或拓展訓(xùn)練時采用虛擬實驗比實時實驗有更大的優(yōu)越性。模擬實驗在教學(xué)方法和手段上開辟了一個新的領(lǐng)域。
歸納起來模擬實驗室有以下一些優(yōu)點:(1)節(jié)約機能實驗室費用;(2)提高機能實驗室開放性;(3)拓展機能實驗室實驗項目;(4)突破傳統(tǒng)實驗?zāi)J?,使得實驗不再受時間、空間、實驗動物、實驗試劑、實驗器材等的限制,使得實驗更加方便;(5)突出實驗的自主性,學(xué)生可以根據(jù)自我需求選擇實驗,也可以為學(xué)生定制實驗,強調(diào)了學(xué)生在實驗中的主導(dǎo)地位;(6)是真實實驗的補充,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;(7)充分利用網(wǎng)絡(luò)信息資源。
2.我校計算機模擬實驗室的創(chuàng)建
2.1硬件部分:服務(wù)器配置:CPU PIII800、內(nèi)存1G、SCSI硬盤;學(xué)生機WindowsXP:CPU PIII800、內(nèi)存1G;教師機WindowsXP:CPU PIII800、內(nèi)存1G、Modem硬盤;網(wǎng)絡(luò)環(huán)境:100M快速以太網(wǎng)。
2.2軟件部分:使用聯(lián)想集團開發(fā)的傳奇軟件,主要執(zhí)行電子教室功能(教師演示,教師講評,視頻廣播,個別輔導(dǎo),屏幕查看,多屏查看,等等)這里更多適合在模擬實驗室使用的是它的特殊功能。如:邀請學(xué)生,遠(yuǎn)程開機,退出學(xué)生機,鎖定教師機,等等。還安裝了一些醫(yī)學(xué)軟件,如生理學(xué)教學(xué)軟件,提供幾十個模擬實驗項目,有生理實驗、病生病理實驗、藥理實驗,等等。學(xué)生再仿真實驗項目中,可查看實驗對象、實驗藥品、實驗器材、實驗?zāi)康募霸?、實驗步驟、實驗視頻、模擬實戰(zhàn)。
2.3模擬實驗室詳情:模擬實驗室是基于計算機仿真技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng),它分為模擬實驗室學(xué)生服務(wù)端和模擬實驗室管理服務(wù)端。它的主要優(yōu)勢在于用戶無需安裝客戶端軟件,只使用Internet Explore瀏覽器就可以使用模擬實驗室。
整個系統(tǒng)包括模擬實驗(實驗數(shù)據(jù)、圖片、實驗視頻、處理因素)數(shù)據(jù)庫、仿真環(huán)境界面和網(wǎng)絡(luò)硬件平臺等部分組成。模擬實驗室采用瀏覽器/服務(wù)器(B/S)一種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)應(yīng)用系a1Yk0kMGFCQv9LDGq9Wi/XORPkOgRp+2xuR2StUCt44=統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
學(xué)生服務(wù)端:①實驗儀器介紹:在實驗儀器介紹中,學(xué)生通過目錄樹結(jié)構(gòu)查看實驗相關(guān)器材,了解實驗器材用途和使用說明。
②基本手術(shù)操作:在實驗手術(shù)操作中,學(xué)生通過目錄樹結(jié)構(gòu)觀看手術(shù)操作過程,了解手術(shù)操作要領(lǐng),一方面通過實驗手術(shù)操作視頻體現(xiàn)手術(shù)操作,另一方面通過實驗操作視頻體現(xiàn)手術(shù)操作注意事項。
?、勰M實驗:仿真實驗室系統(tǒng)提供幾十個仿真實驗項目,有生理實驗、病生病理實驗、藥理實驗,等等。學(xué)生在仿真實驗項目中,可查看實驗對象、實驗藥品、實驗器材、實驗?zāi)康脑怼嶒灢襟E、實驗視頻、仿真實戰(zhàn)。
2.4模擬實戰(zhàn)操作:實驗項目模擬實戰(zhàn)操作可在計算機環(huán)境中練習(xí)實驗儀器組裝、模擬手術(shù)過程、模擬作用因素、模擬生物信號實驗結(jié)果。通過模擬實