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计算机在机能实验教学中的应用

时间:2007-1-30栏目:计算机论文

摘要 将计算机技术引入机能实验教学过程是教学改革的重大举措。对各种生物信号,尤其是微弱的、变化快速的信号检测与引导微机化处理,使得实验结果清晰、准确和稳定,实验的成功率和实验效率大大提高;既降低实验成本,又提高了教学的质量。

关键词  计算机;实验教学;生物信号

    计算机辅助教学是当前教育改革的一个重要方向和发展趋势。随着计算机技术和方法的飞速进步,计算机在医学教育和医疗实践中的应用已愈来愈广泛。近年来,将计算机引入实验教学活动,已在国内外日益受到重视;但如何使计算机强大的数据处理能力应用于生物信号的检测、放大、显示和记录,并辅助机能实验教学活动,国内目前尚无统一的模式和方法。为加快实验教学的改革,提高教学质量,适应当前医学教育科学的发展,本文结合我院微机化机能实验室的的开设情况,对计算机在实验教学中的应用作一初步探讨。

1、方法

    机能学实验的一个重要内容就是通过一定的方法和技术来检测、诱发、显示、和记录各种生物信号,利用微机一定的硬件和软件有效组合,在不同的条件或状态下,实现对生物信号的实时处理和记录。

1.1  系统配置:  微机P133, MS302生物信号分析处理系统Ver 4.0, 打印机EPSON  LQ-300K; 硬件配置集合三通道前置放大器、数字化刺激器、12位A/D转换,最高采样速度 15us;软件 全实时信号采集、数据连续分析、处理与贮存。

1.2  基本操作:按实验要求制备所需标本,将相应生物信号通过适当的换能器或引导电极输入计算机接口,并进行一定的放大、滤波、显示、贮存和打印输出;电刺激信号由微机中数字化刺激器提供并输出至标本。

2、结果

2.1 可连续、准确的显示和记录快速变化的生物电信号,如细胞的动作电位、神经和肌肉高频放电等,并直接输出电位波形、放电频率值等重要参数,由于电刺激和信号的检测、放大、显示、记录一体化,并以软件设定来改变刺激、放大等各参数,减少了各仪器之间的连接以及各种人为干扰,使记录结果清晰、稳定。

2.2  微机化信号检测和记录的操作相对简便 ,数据处理快速、准确,结果易于贮存和调用,且重复性好,实验成功率显著提高;对某些需特种动物或要求的实验,通过模拟实验过程很方便的实现了教学活动,也开拓了学生的视野,在有限的教学时数内,教学内容较前增加了18.6%,提高了实验效率。

3、讨论

    利用计算机辅助机能实验教学是实验教学手段的重大改革,也是提高教学质量、培养适应医学发展的高级医务人才的重要途径之一。多年来,由于客观条件、经济因素、社会环境等多方面的影响,国内很多普通医学院校的机能实验教学手段落后,在学科理论不断深入和发展的同时,实验教学的仪器设备(尤其是电生理仪器)大都陈旧老化,实验结果不可靠、不稳定,难以阐述问题;实际上已不能满足当代医学生学习的基本需求。而更新全套实验室设备,不仅价格昂贵,而且手段亦无明显进步,跟不上形势发展的需要。我们认为,建立微机化信号处理系统是一个提高教学质量、摆脱目前实验教学所面临困境的行之有效的方法。首先,通过计算机处理,能将快速变化的微弱电信号或高频神经放电清晰的显示和记录下来,传统的记录装置(包括放大器、示波器、记录仪)因受其本身功能限制或其它干扰的影响很难做到这一点。由于计算机在处理生物信号时抗干扰能力很强,实验的结果稳定可靠,重复性好,实验的成功率和效率提高,它不仅激发了学生的学习热情和兴趣,同时也极大地提高了实验教师的自信心;其次,利用计算机强大的数据处理、图象仿真等功能,建立的模拟实验过程可以方便的进行教学活动,从而在一定程度上解决某些动物来源不足、特殊仪器缺乏等困难,扩展了实验教学的范围,节省了动物资源和经费开支。

    计算机的应用于机能实验教学活动环节,优化了实验教学的过程,通过软件的改进和完善,可以不断的扩充实验内容,改变或提高实验的手段。但然,仍存在一些需要解决的问题,微机化实验对学生自身素质有较高要求,错误的操作常常会引起整个实验程序不能运行;如何在实验教学过程中让学生掌握高层次的信号处理手段的同时,也能熟悉一些常规仪器(放大器、示波器、记录仪、刺激器等)的使用,还有待进一步研究。

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