计算机模拟实验在生理学实验教学中的应用
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作者: 李 珍 王烈成 孔德虎 尹雪莉
摘 要: 计算机模拟实验在生理学实验教学中的应用日趋广泛,学生在计算机上进行模拟实验,可以提高学习兴趣与实际动手操作能力,加深对课程内容的理解。教师把模拟实验和传统的生理学实验有机结合起来,有助于提高生理学实验教学质量。
关键词: 计算机模拟实验 生理学实验教学 应用
随着信息技术的飞速发展和教学改革的不断深入,计算机模拟实验在教学中逐渐显示出它的实用性和不可替代性,成为生理学实验教学的一个新亮点。生理学是一门以实验为基础的学科,动物实验难度大,学生的实验成功率很难达到百分之百。将计算机模拟实验引入生理学实验课教学,既可以帮助学生更好地理解和掌握生理学理论知识,培养学生的观察、思维能力,又可以真实、动态地再现生理学多种实验过程,节约实验经费。我们对三年来我校教研室将计算机模拟实验应用于生理学实验课教学的情况进行了分析、总结。
1.计算机模拟实验激发了学生的学习兴趣
计算机模拟实验是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,以达到实验目的的应用系统[1]。教研室每学期在学生上生理实验课之前,会对每个小班都安排一次计算机模拟实验。利用计算机模拟实验指导学生在实验课前进行预习,并以骨骼肌的单收缩和复合收缩、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基本了解,避免在以后的具体操作中出现无从下手,甚至晕头转向的局面,从而将实验操作变难为易。同时,模拟实验演示的整个实验过程是教师备课时、操作时最为成功的录像,并配有录音讲解和局部放大,对学生具有很强的吸引力,激发了学生持久的学习兴趣和学习热情,有助于加深对课程内容的理解,提高学习效率。
2.计算机模拟实验经济、安全可靠
实验是对学生进行创造意识训练和科学的学习方法训练的有效途径,实验本身就是一种最基本的科学研究方法。生理学是一门实验性科学,它的所有知识都来自临床实践和实验研究[2]。所以,在生理学教学过程中我们必须开展实验教学,但传统的生理学实验教学存在诸多不足。比如,受到学时数、实验仪器、经费、环境污染等因素的影响,导致很多生理实验在现有的条件下难以对本科生开展,学生的实验技能和视野难以得到全面提升。因此,我们在重视传统生理学实验课教学的同时,拓展计算机模拟实验,大大扩展了学生的视野范围。模拟实验能让学生去探索那些价格比较昂贵、实验动物缺乏、动物处理时间长或者在现实实验教学条件下无法开展的实验,如离体心肌细胞动作电位、颈动脉窦压力感受性反射等实验。模拟实验也相对比较直观,能够重复再现,从而加深了学生对实验的印象,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]。
3.计算机模拟实验提高了学生的实际动手能力
大多数生理教师在实验课教学时会遇到这样的问题,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。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,实验前又没有及时预习,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。我们发现在广泛开展计算机模拟实验的基础上,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、止血、气管插管等,进行得都很顺利。实践证明,在进行计算机模拟实验预习之后,再进行真实的生理实验,学生更能明确实验目的、实验内容,思路更清晰,更能把握知识要领,实验成功率明显提高。另外,模拟实验还可以为学生自觉、独立地进行实验打好基础,并使他们逐步养成实验准备的习惯,强化了实验准备意识。
4.计算机模拟实验不能完全替代学生的动手实验
计算机模拟实验虽然非常逼真,能收到意想不到的效果,但只是“水中月、镜中花”,实验者缺乏在做实验过程中亲身经历的体验。同时,生理学实验也是培养学生学习兴趣的重要途径,是验证并复现生理学理论知识的重要方法。如果过多地用计算机来模拟动物实验,生理学实验在教学中应起的作用就无法充分实现。因为计算机不能代替一切,模拟实验所做的一切都是虚拟的。而且计算机的模拟实验都受程序控制,是一种理想化的模式,实验只会成功不会失败,使学生没有机会体验实验失败,也没有机会去思考并分析实验失败的原因。所以,凡是能让学生做的实验,必须让他们亲自动手操作,这样才能够使学生的实验能力、动手能力、分析问题、解决问题的能力真正得以提高[3]。
5.结语
实验是学生获取生理学知识的重要途径,实验教学是生理学教学的重要组成部分[4]。教师通过计算机模拟实验可以完成其中的演示性和验证性实验的相关教学内容,能够引起学生的重视。教师通过模拟实验指导学生进行课前预习,让学生提前亲临“实验现场”,可以提高实际实验操作时的成功率,增强学生对学习理论课的兴趣,有助于加深对课程内容的理解。但是,计算机模拟实验绝不能代替生理学传统的经典实验,学生需要真正到实验室中去锻炼动手、动脑、分析问题和解决问题的能力,培养实事求是、一丝不苟的科研精神。实践证明,把计算机模拟实验和传统的生理学实验有机结合起来,既提高了学生的学习兴趣和理论研究能力,又锻炼了学生的实际动手操作能力,有利于生理学实验教学质量的提高,可以取得良好的实验教学效果。
参考文献:
[1]林桂平,向秋玲,王淑珍等.虚拟实验及其在生理学教学中的应用[J].医学教育探索,2007,6(10):948-955.
[2]朱大年.生理学[M].北京:人民卫生出版社,2008.
[3]刘伟华.也谈计算机模拟实验在生理学教学中的应用与体会[J].铜陵职业技术学院学报,2009,(2):90-91.
[4]白晓洁.科研理念在生理学实验教学中的重要性探讨[J].山西医科大学学报(基础医学教育版),2008,10(1):49-51.
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