实体动物实验与虚拟实验在生理学试验中的应用研究

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【摘要】生理学是研究和阐述人体正常功能活动规律的一门学科，是高等医学院校学生的重要基础课程。我们实验室在生理学试验中就采用了实体动物实验与虚拟实验教学，有利于激发了学生的学习兴趣、有利于培养学生综合分析问题的能力、有利于培养学生的实验设计能力、提高了学生的实际动手能力。

【关键词】实体动物；实验与虚拟实验；生理学试验中教学；应用研究

生理学是研究和阐述人体正常功能活动规律的一门学科，是高等医学院校学生的重要基础课程。生理学教学效果的好坏，关系到医学生能否更好地学习后期课程如药理学、病理学、病理生理学等学科。随着计算机技术的迅猛发展和信息时代的到来，传统的教学模式已不能满足现代高等医学教育发展的要求，实验教学改革势在必行，已成为实验课教学改革的热点之一。近年来，我们实验室在生理学试验中就采用了实体动物实验与虚拟实验教学，取得了一定的效果。

实体动物实验与虚拟实验是利用计算机技术及其图形功能，应用研究虚拟动物等来仿真实际生理实验过程，以达到实验目的的应用研究系统【1】。

1.实体动物实验与虚拟实验激发了学生的学习兴趣

实体动物实验与虚拟实验利用计算机及其仿真软件来模拟实验的环境与过程，让学生通过计算机来做实验.以达到实验目的【2】。利用实体动物实验与虚拟实验指导学生在实验课前进行预习，并以期前收缩、家兔呼吸运动的调节这两个实验为例进行重点讲解，讲述生理实验中用到的实验动物与基本的操作方法，然后模拟实验全过程。这样就让学生对生理实验的基本操作有了初步了解，避免在以后的具体操作中出现无从下手，从而将实验操作变难为易。同时，实体动物实验与虚拟实验演示的整个实验过程，并配有录音讲解和局部放大，对学生具有很强的吸引力，激发了学生的学习兴趣，有助于记忆，提高学习效率。

2、提高生理学试验中的成功率，培养学生综合分析问题的能力

动物实验在生理学试验中中占有重要的地位。其教学方法基本采用实验前教师讲解、演示部分操作步骤，然后由学生动手操作，教师总结的模式。一些大动物实验，如：哺乳动物动脉血压调节、家兔呼吸运动调节等手术操作过程不可能进行示教，只能在黑板上用示意图的形式比画，学生对手术过程，特别是迷走神经、气管插管和颈总动脉插管没有感性认识，因而降低了实验的成功率。如果学生在实验前对整个实验过程的难点做到心中有数，将会明显提高实验的成功率。实体动物实验与虚拟实验也相对比较直观，能够重复再现.从而加深学生对实验的印象。使教学更形象、生动.不仅能达到实验的基本目的要求，而且能节.约实验经费，达到事半功倍的效果。

3.实体动物实验与虚拟实验有利于培养学生的实验设计能力

学生通过实体动物实验与虚拟实验软件系统可设计和进行探索性实验、综合性实验和设计性实验，有利于培养学生的实验设计能力，实验思维能力，综合应用研究、独立分析和解决实际问题的能力以及创新意识和创新能力。

4、计算机模拟实验提高了学生的实际动手能力

现在生理学试验中面临这样一个问题即加强大学生实验基本操作技能培养和现实实验条件之间的矛盾。实验技能是通过反复练习而获得的一种动手操作能力。而生理实验课的学时数是有限的，所以在实验课上没有足够的时间让学生反复练习基本的操作技能【3】。在实验课上经常看到有些同学存在一边看书一边做实验、损坏仪器、浪费实验动物、操作不规范等问题。由于学生对生理实验的基本操作技能训练不够，实验前没有及时预习，从而导致不能对实验进行合理的安排，实验进程缓慢，往往下课时间已到.实验还没有完成。我们发现在实体动物实验与虚拟实验室观察完以后，学生再动手进行真实的动物实验操作，从动物的麻醉到手术的进行，如捣毁蟾蜍的脑和脊髓、切开家兔颈部皮肤、迷走神经分离、颈总动脉插管进行得都很顺利。

5、实体动物实验与虚拟实验不能完全替代真实实验

实体动物实验与虚拟实验不等于真实实验，一些在真实实验中出现的问题在实体动物实验与虚拟实验中并不出现，学生无法体验这些问题。例如，在“影响动脉血压的因素”实验中，麻醉过浅，实验动物遭受疼痛刺激而挣扎；麻醉太深则致动物死亡。这是在实体动物实验与虚拟实验中所无法体会到的。并且在实体动物实验与虚拟实验中，麻醉、手术的过程以及神经血管的分离和动脉插管等具体过程很难体现出来，这说明实体动物实验与虚拟实验和真实实验有着本质的不同。实体动物实验与虚拟实验仅是通过计算机模拟和演绎由实验所获得的已知规律【4】。实体动物实验与虚拟实验只能起到演示的作用，学生只有在真实实验中才能得到训练。真实实验对学生动手能力培养的作用是实体动物实验与虚拟实验不能取代的，只有在学生的动手能力得到充分锻炼的基础上辅以实体动物实验与虚拟实验，才能使学生的各种实验能力得到协调发展。

随着科技进步的日新月异以及人才竞争，人们对生理学试验中教学在创新人才培养的重要作用上有了更加深刻的认识。因此，在以培养创新人才为核心，开展对学生进行实践教学、加强能力培养的同时，应十分重视实验教学的改革，改进实验教学模式，以适应社会发展的需要【5】。使用实体动物实验与虚拟实验教学，就是提高生理学试验中教学质量的有效途径之一。使生理学试验中更符合教学大纲的要求，满足培养现代化人才的需要。

【参考文献】

[1]杜俊敏.实体动物实验与虚拟实验在实验的应用研究【J】.交通高教研究。2003，3：63～64..

[2]孙怀东.试论实体动物实验与虚拟实验在高校实验的作用【J】.三明高等专科学校学报，2002，19（2）：140-142.

[3]黄志军.浅谈CAI在生理学试验中的应用研究优势[J].医学理论与实践，2005，18（8）：589，689

[4]范爱平.实验与虚拟技术【M】.济南：山东科学技术出版社，2001

[5]林桂平，向秋玲，王淑珍等.实体动物实验与虚拟实验及其在生理学的应用研究[J].医学教育探索，2007，6（10）：948-955

作者简介：冯向功，男，1969年8月， 河南禹州人，学历，本科，职称，讲师，研究方向，生理学和病理生理学。