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1、2006 年 8 月第 4 期高教论坛Higher Education ForumAug. 2006. No14收稿日期:2006 - 03 - 19基金项目:本文受浙江大学精品课程建设项目和实验室建设与管理项目资助.作者简介:曾卫东(1971 - ) ,男,浙江嵊州人,浙江大学动物科学学院实验师,动物医学实验室副主任,从事动物生理科学实验教学和实验教学管理研究工作.计算机在动物生理学实验教学中的应用及体会曾卫东 张才乔(浙江大学动物科学学院,杭州 310029 )摘 要:计算机及其相关技术的广泛使用为实验教学改革提供了强大的物质基础,它调动了教师和学生的教和学的积极性 。本文以本校动物生理学
2、实验教学体系为载体,介绍了计算机在辅助实验教学中的具体应用,并进一步阐述了计算机辅助实验教学的体会。关键词:计算机辅助教学;实验教学;动物生理学中图分类号: G642文献标识码:A文章编号:1671 - 9719 (2006) 04 - 0076 - 03 计算机的出现和普遍使用是现代科技文明的重要体现。随着计算机技术应用的普及和发展,其应用领域处于不断地渗透和拓展之中,计算机在高等教育实验教学过程中的使用亦正在成为普及。掌握计算机技术并充分利用其强大的工作能力服务于实验教学环节进而促进学生创新能力的培养和提高是现代高等教育改革的重要内容之一。 一 、 计算机介入实验教学的条件已经成熟1.培养
3、创新性人才的迫切需求培养学生的创新能力是教学的一项重要任务,实验教学作为整个高等教育体系中的一个重要环节,对于学生综合素质的提高,特别是学生创新能力的培养,占有举足轻重的地位。创新思维的实践,创新能力的造就均离不开现代化的实验条件,这方面传统的实验条件已显得力不从心,计算机全面介入实验教学已成为高校培养创新人材的迫切需求。2.若干关键问题已得到基本解决目前,随着电子技术的飞速发展和计算机辅助实验教学需求的逐步扩大,计算机辅助教学设备的性能价格等指标已能较好地满足实验教学要求。首先,计算机辅助实验教学的核心部件“ 模数(A/D )转换卡” 的计算精度和运算速度已完全达到满足实验教学的目的,同时其
4、价格亦日趋平民化。其次,随着致力于计算机辅助教学硬件和软件科研和产业化的专门化公司增多,致使各种用于实验教学的专用硬件和软件取得了较大的发展,其在性能上已完全能满足实验教学的需要,能满足实验教学的相应的仪器选择性正在增加。相应地,在计算机教育教学过程中使用的各种解决方案正在日益丰富和成熟。第三,计算机系统的工作能力如系统带宽、 频率、 硬盘和内存的读取速度和容量等均已完全能满足实验教学数据的采集和存储之需。第四,随着信息化进程的推进,高校的广大教师和学生均已具备了以计算机和网络为核心的信息技术应用能力。 二 、 计算机在动物生理学实验教学中的应用1.构筑现代化实验教育仪器环境首先,计算机可作为
5、实验平台。从仪器的角度看,计算机是一个很好的工作平台,在计算机的基础上整合一个某领域的专用设备即可成为一个具备超强工作能力的实验平台,在我们生理科学实验教学中亦不例外。目前国内外均已有成熟的与计算机发展水平相匹配的计算机辅助生物信号采集处理系统,可用于动物生理学实验教学,如澳大利亚AD公司生产的Powerlab,国内成都仪器厂生产的Rm系列,南京美易的Medlab系列等等。这一类设备最大的特点是一机多能,它同时具备数字化记录仪、 示波器 、 程控刺激器、 刺激隔离器的功能外还具有计算机的功能,这一类设备的工作软件实现了与计算机操67? 1994-2007 China Academic Jour
6、nal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 作系统的无缝连接,从而能充分发挥计算机的处理数据能力,同时由于这一类设备是以计算机为平台发展起来的,所以仪器工作时能充分借助于计算机的编程功能,如刺激器的刺激方式具有程序控制的特点,与传统刺激器相比,出现了一些新的程控刺激方式,极大的方便了实验;实验过程亦可程序控
7、制,如某些实验并不需要进行全时程的记录,实验开始前可预先设定采样起始时间和持续采样时间;实验参数均实时可调等等。其次,进行虚拟实验。虚拟实验就是在实体尚不存在、 或不易在实体上进行实验的情况下利用计算机虚拟技术从而达到了解和掌握研究对象某一方面特性的目的的实验,从广义的范围理解主要包括演示实验、 模拟实验、 反演实验和仿真实验等等。随着动物生理学研究方法和实验技术的不断进步,在实验中所使用的仪器设备越来越先进,专业化程度亦越来越高,价格非常昂贵,在现有的条件下,还不可能具备在实验教学过程中随时补充这些新方法和新技术的条件,如在亚细胞水平研究离子通道特性的膜片钳技术和直接对人脑的思维活动进行脑功
8、能成像的核磁共振成像技术等等,但却可以利用多媒体计算机的功能,交互式地仿真或演示这些新的方法和技术,使学生能够及时了解最新的研究手段,以跟上动物生理学发展的步伐。在实验教学中充分运用计算机的功能进行虚拟实验是计算机在实验教学中应用的重要体现之一,它可以突破实验条件和时空的限制。若通过网络向学生提供虚拟实验则一方面可作学生预(自)习之用,同时亦可作为对动物生理学感兴趣的学生的拓展性学习的重要素材和开拓学生的专业视野。对于某些探索性较强的实验项目,为加强在实验设计过程中对其的感性把握,从而使实验设计更趋理性和科学,亦可利用虚拟实验进行预探索。第三,提供实验后处理。计算机除了帮助我们采集实验数据外,
9、另外一个更重要的功能是充分发挥其强大的计算能力对被采集到的实验数据运用相应的统计分析工具进行统计分析并完成实验报告。首先,计算机可方便地通过网上邻居、F TP等技术实现数据共享以作平行参照;其次,对数据进行统计分析,实验获取的原始数据均可通过生物信号采集处理系统自带的处理子程序进入Excel表格,从而使实验结果数字化,实验获得的数字化结果势必带来进行精确统计分析的要求,对于这些数据的统计分析可用SA S、SPSS等软件来进行,亦可利用Ex2cel自带的 “统计分析”工具来解决统计分析问题;第三,完成实验报告,由于实验数据的记录和分析都是在计算机上进行的,因而实验报告也可以在计算机上完成。撰写报
10、告时学生根据自己的实验过程将教师提供的电子版讲稿或网络版实验指导做相应的修改即可完成报告的共性部分,而将腾出的时间主要用于对实验结果进行分析处理、 并对实验结果加以讨论并于最后阐明本次实验的结论。 用这种方式完成的实验报告,其中包括文字、 图表甚至声音。教师则在计算机上阅读实验报告,及时将结果反馈给学生,学期结束时可将所有的实验报告按教学班级刻录光盘进行长期保存。2.进行多媒体教学多媒体教学是现代教育技术的核心内容,它的特点是形象、 生动,信息量大。在动物生理学实验教学过程中,通过编制多媒体教案将实验中使用的器材 、 动物,实验操作方法和步骤等内容,以文字、 图片 、 音像等各种形式,既可以通
11、过多媒体投影机直接显示在投影上,亦可以通过网上邻居等对等网技术或Netmeeting等小软件形象、 具体地展现在学生实验用计算机上,从而大大地提高实验教学的工作效率。3.参与实验室管理充分发挥计算机强大的处理能力来进行实验室管理从而促进实验室管理步入现代化,是计算机辅助实验教学的重要扩展内容。在实验室管理过程中,首先,可将计算机作为实验室日常管理的工具,如利用数据库来管理实验室内物资的数量、 位置、 状态,建立和整理实验室各种档案等等;其次,提供实验教学相关信息。利用校园网为实验室建立一个网页作为实验教学信息发布及实验管理平台,其内容涵盖实验教学的教案、 实验教学计划、 实验项目、 疑难解析、
12、 各种规章制度、 实验教材和参考资料、 实验基本操作的录象及演示实验和仿真实验等等方面,还可提供学生与教师联系的方法和交流途径,从而保证信息在整个教学过程处于开放和透明状态。在此基础上,计算机还能参与实验室开放,目前随着学分制的实行,实验教学已没有按原先的专业和年级划分的班级,取而代之的是选课班级,而选课班级是按学生选课的次序形成的,学生来源于整个学校不同年级和专业,如果没有计算机来参与管理实验室的开放工作,那是无法想像的。计算机在这方面的作用主要表现在参与选课和开放实验室的预约。第三,计算机还可作为无纸化办公的重要设备,如制作多媒体课件、 批阅实验报告、 进行在线答疑等。 三 、 应用体会1
13、.促进教学改革的进行,激发学生的学习兴趣21世纪的大学教师有必要成为学习内容、 学习过程和学习环境的设计者。实验教学的重点应该从传授知识向培养能力和提高综合素质转移。当然,创新能力、 创新精神的培养离不开现代化的实验教学条件。从我们实验室的经验来说,采用计算机辅77? 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -
14、- 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 助生物信号采集处理系统,可以使仪器的调试、 数据的采集和分析实现计算机化,在实验教学过程中,学生可以有更多的时间去掌握基本的生理科学实验操作技术,动手能力得到更好的培养。实验过程基本实现计算机程序控制,并采用了数字化的实验参数设置,使之准确性更高;采用了数字化的数据传输,所记录的信号稳定,抗干扰能力比较强;在图形用户界面下进行实验控制,每步操作均可以用鼠标完成,更加简单、 方便;可以长时间连续、 稳定地记录,数据保存于硬盘上,不会有任何机械故障;自动进行实验标记及实验参数的记录,通过实验后的数据分析和处理,可以输出比较漂亮的实验结
15、果。以计算机辅助生物信号采集处理系统为主的实验仪器设备的引入,为我们进行实验教学改革和学生创新能力的培养奠定了一个坚实的物质基础,其强大的工作能力使得人们能做许多过去很难完成的比较复杂的工作,这极大地丰富了我们实验教学手段,拓展了我们的实验教学思路,其在实验教学中全方位的应用,也激发了学生的创造性思维,并为解决问题能力的煅炼培养提供了强大的物质保证,达到了培养学生创新能力的目的。2.提高了教学效果现代教育技术通俗地说就是指以计算机为基础的信息技术在教育、 教学中的应用。我们在实验教学中利用网络条件构筑信息通道,利用计算机技术和网络平台来参与实验室的管理,利用多媒体技术为实验教学提高信息传递效率
16、,使用计算机生物信号采集处理系统来为实验采集数据并利用计算机强大的后处理能力来分析数据,利用网络技术来提供组间数据共享,利用计算机来完成实验报告的撰写、提交和评阅,这些基于计算机的现代教育技术的广泛使用,从某种意义上已使动物生理学实验教学实现了与信息技术的完美结合,整个实验流程均基于计算机而来完成所有工作,从而极大地开拓了学生的思路、 激发了学生的学习热情、 发掘了学生的创新意识,亦为进一步展示学生的创意、 实践学生的想法提供了物质和技术条件,最终达到提高教学质量、 完成素质教育的目的。3.利于因材施教现代教育强调“以人为本”,即能力素质的培养必须考虑学生的个体差异,实验教学必须尊重这一客观事
17、实。以现代教育思想为指导,改革以教师为主体的传统教育方式,调动学生主动参与学习活动,培养适应科学技术发展的新型人才,这是实验教学改革的重点之一。 创新能力与个性相辅相成,发挥创新能力的过程,正是体现个性的过程。借助计算机辅助实验教学系统,就不像传统的实验教学不顾学生理解和接受能力,都要齐步走,特别是一些难度较大的肉眼无法直接观察到的微观过程和一些只能看到结果而无法看到形成结果过程的实验,一方面可通过虚拟实验来加深理解,另一方面教师能借助计算机的灵活性根据学生智力水平将实验内容进行动态组织,具有很强的针对性,这是切实有效的因材施教 。借助于计算机对实验的反演功能,并配合一些难易不同的思考题,可进
18、一步帮助“启发” 学生进行思考,计算机的这一独特优势,对一些基础较差的学生可提供再次学习的机会,而对于一些基础较好或有兴趣进行进一步学习的同学,可利用课堂或实验室开放时间进行一些自主性强、 研究程度高的学习,如结合大学生科研训练( SR TP ) ,创新大赛、 小论文 、 小制作等第二课堂活动,充分发挥学生的主观能动性,由学生自己提出问题,教师配合,设计实验方案,促进学生将动物生理学知识与其他课程融会贯通,这不但有利于调动学生学习的积极性和主动性,而且还可巩固和加深对已学知识的理解。通过实践证明:计算机辅助动物生理学实验教学激发了学生学习动物生理学的兴趣,提高了想像力。计算机辅助教学尤其是在实
19、验过程中广泛应用了计算机和局域网技术,使学生们在提高学习兴趣的同时也接受了现代化的实验技术手段,潜移默化地影响了学生们的思维和创造力,在以后的工作实践中,为其解决解决问题丰富了手段,拓展了思路。4.需要有较大的投入任何事物均有其两面性,使用计算机辅助实验教学亦不例外。根据我们的体会,在具体实施过程中,主要是两方面的投入较大。首先,需要有较大财力投入来配置计算机化工作平台和购置现代教育技术装备。需要指出的是,用于辅助实验教学的计算机类产品更新换代亦比传统仪器较快,这亦需要一定的财力来支撑;其次,计算机辅助动物生理学实验教学还要求教师用较大的时间和精力投入来掌握使用这些设备的技能,并在此基础上投入
20、大量的精力对整个实验教学体系进行精心构思,因为计算机辅助实验教学是区别于传统实验教学的一个新的实验教学模式,只有结合实验情况为其量身定制一个全新的模式去适应它,才有可能发挥出其应有的效应。 四 、 结语 计算机辅助实验教学是高等教育现代化的重要体现,随着计算机生物信号采集处理系统的出现和在动物生理学实验室内的广泛应用,出现了以计算机为基础的新型动物生理学实验教学平台,广大实验教师只有掌握计算机技术并充分利用好计算机及相应的系统,提高工作效率,使实验教学和实验室的管理更加科学化、 规范化,为培养大批具备创新精神和创新能力的新型人才作出应有的努力和贡献。(责任编辑:莫书荣)(下转第86页)87?
21、1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 的阳性病史不得遗漏。发现学生体格检查方法不正确,立即纠正并讲解,再次示范。在临床实习中,我们还应注重实习医生动手能力的培养。要求实习医生做到提前预习,熟悉操作步骤,教师现场指导,学生认真仔细操作,从而使他们
22、的基本技能在实际工作中得到锻炼和培养。实习过程中学生的不规范行为比较常见,比如普遍满足于发现某一症状,阳性体征或诊断出某一病变,而忽视详细追问病史、 全面体格检查等收集临床资料的正规方式方法以及采用正确的临床思维方法去认识疾病。这些都会对今后的学习乃至工作都会带来不良影响,及时纠正这些不规范行为是实习教学的一个重要环节。平时查房注重全面性,同时又突出每个病人应注意观察的重点。 四 、 严格考核,加强实习生管理 要提高临床教学质量,就要严格管理学生的临床实习。实习生应由专人带教,由责任心强、 业务水平较全面的高年资医师担任带教工作,并把责任落实到科室和个人。 我们强化了劳动纪律教育,每天考勤,严
23、格请假制度,对确需请假的同学,应先写请假条,征得带教老师、 科主任、 教科部同意后方能准假 。我科一直对毕业实习生实施出科临床技能综合考核,并不断加以完善。临床实习考核采用综合考试法,根据教学大纲的要求,采取理论(含 病例分析)、 操作(体格检查)、 病历书写和平时成绩综合评定,为保证试题质量和合理性,我们制定了评分标准及题型比例细则。理论考试中的病例分析主要考查学生的综合运用能力,它不仅要求学生全面掌握理论知识,而且需进一步把所学知识运用到临床病例中去,这有利于医学生的培养和发展。操作考试主要考查学生的技能,采用抽签法,考试过程中教师把扣分原因记录下来,考完后立即纠正,并有的放矢地提问,以巩
24、固知识和加深印象。作为高等学校的附属医院,只有不断进取、 开拓创新,改革实习教学内容和方法,提高临床带教质量,才能为培养出高素质的综合型医学人才、 为实现教学评估的总体目标做出贡献。参 考 文 献: 1杨波,王轩哲.论实习医师的伦理道德J .中国医学伦理学,2001 ,(3):33. 2吴泽全,段素玲,张云华,等.教学医院要加强学生的医德教育J .中国高等医学教育,2000 ,(2):25.(责任编辑:吴 声)A Brief on the Measures Taken in ClinicalTeaching PracticeZHOUYan( The AffiliatedHospital, Gu
25、ilinMedicalCollege , Guilin China 541001 )Abstract : Clinicalpractice is a stage in which the internsare help to transformf rom students to doctors and an essential way bywhichqualifieddoctors of comprehensivequalitiesare cultivated.From years of her clinicalteaching practice , the writerrealizestha
26、t the strengtheningof medical ethics educationon the parts of the interns , the combinationof theorywithpractice in clinicallectures , the cultivationof the interns, independentabilityby means of focusingon skill training, the strict persistence of check- up and administrativesystem are the effectiv
27、emeasures taken in clinicalteachingpracticeto help the internsto f ulfilltheirtransformationf rom dents to doctors.Keywords : clinicalteaching practice ; medical ethics and style ; combinationof theorywithpractice ; skilltraining ; check - up(上接第78页)Applicationof Computer -assisted Teaching in theLa
28、boratoryCourse of Animal PhysiologyZEN G Wei - dong ZHAN G Cai - qiao(College of AnimalSciences , ZhejiangUniversity, Hangzhou310029 , China)Abstract : The extensiveapplicationof computertechnologyprovidessubstantialsupportingforthe teachingof experimentalcourses and improvesthe enthusiasm of both t
29、eachers and students in teaching and learning.This articleelucidatedthe concreteapplicationsof computer- assistedteaching inthe course of laboratoryof animalphysiologyin ZhejiangUniversitywithourcomprehensionconcerningthis teachingmethod.Keywords : computer- assisted teaching ; laboratorycourse ; animal physiology68? 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -